高層建筑例題教育試題

1、例題1：某高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)為38層，除底層外其他層高為3m,建筑總高為122m，其他各層層高為3m，平面尺寸為30m*40m，基本風(fēng)壓為，地面粗糙度類別為c類，試計(jì)算50m高度處的總風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。注：.對(duì)于地面粗糙度類別為c類，且高寬比h/b為3.0和5.0在房屋高度為122m時(shí)所對(duì)應(yīng)得高層建筑的脈動(dòng)影響系數(shù)v分別為0.49和0.52。解：（1）基本自振周期：根據(jù)鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)公式，可得結(jié)構(gòu)的基本周期為： t1 =0.06n=0.06×38=2.28s p68頁(yè) p56 由條件可知地面粗糙度類別為c類，由得脈動(dòng)增大系數(shù)=1.48（用插值法求得） （2）風(fēng)荷載體

2、型系數(shù)：對(duì)于矩形平面，可得 p51（3）風(fēng)振系數(shù)：a.脈動(dòng)影響系數(shù)v根據(jù)h/b和建筑總高度h確定，其中b為迎風(fēng)面的房屋寬度，由于h/b=122/40=3.05，則求得=0.49 p55b.有已知可得對(duì)于地面粗糙度類別為c類，離地面50m高度的風(fēng)壓高度變化系數(shù)為1.25。 p49c.由于結(jié)構(gòu)屬于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的彎剪型結(jié)構(gòu)，可近似采用振型計(jì)算點(diǎn)距室外地面高度z與房屋高度h的比值，即z=hi/h ，為第i層標(biāo)高；h為建筑總高度 則得風(fēng)振系數(shù)為： p54 （4）風(fēng)荷載計(jì)算：風(fēng)荷載作用下，50m高度處的總風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 p46 例題2：某12層框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)平面布置如下圖所示，試分

3、析在橫向水平力作用下平面布置圖中的的構(gòu)件？解：在橫向水平力作用下1） 總剪力墻代表第2、5、8軸線上的3片剪力墻的綜合；原因:在橫向水平力作用下只有2、5、8軸線上的剪力墻起作用，而b、c軸線上的不計(jì)入。2） 總框架代表9榀框架的綜合，其中1、3、4、6、7、9軸線均為三跨框架，2、5、8軸線均為單跨框架；注意：2、5、8軸線上b與c之間是通過連梁連接的，所以2、5、8軸線只是單跨框架。3） 在總剪力墻與總框架之間有一列總連梁，把兩者連為整體，總連梁代表2、5、8軸線3列連梁的綜合。*1. 剪力墻的等效抗彎剛度：剪力墻的等效抗彎剛度（或叫等效慣性矩）就是將墻的彎曲、剪切和軸向變形之后的頂點(diǎn)位移

4、，按頂點(diǎn)位移相等的原則，折算成一個(gè)只考慮彎曲變形的等效豎向懸臂桿的剛度。2.框架的剪切剛度：框架產(chǎn)生單位層間剪切變形，所要施加的層間剪力。3.框架剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度特征值：它是總框架抗推剛度與總剪力墻抗彎剛度之比值，對(duì)框剪結(jié)構(gòu)受力及變形性能影響很大。=h（cf/eiw）(1/2)h-建筑物總高度cf-總框架抗側(cè)移剛度eiw-總剪力墻抗彎剛度。4.邊緣構(gòu)件：為了提高剪力墻端部混凝土極限壓應(yīng)變、改善剪力墻的延性而在剪力墻端部設(shè)置滿足一定要求的構(gòu)件（端柱、暗柱、l型翼墻或t型翼墻等），邊緣構(gòu)件分約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件。5.（框筒結(jié)構(gòu)的）剪力滯后現(xiàn)象：翼緣框架中各柱軸力分布并不均勻，角柱的軸力大于平

5、均值，中部柱的軸力小于平均值，腹板框架各柱的軸力也不是線性分布，這種現(xiàn)象稱為剪力滯后現(xiàn)象6、基本烈度：基本烈度是該地區(qū)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的基本依據(jù)， 指該地區(qū)在今后50年期限內(nèi)，在一般場(chǎng)地條件下可能遭遇超越概率為10%的地震烈度。7、軸壓比：豎向構(gòu)件（柱、墻）的平均軸向壓應(yīng)力與混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的比值，即，n為構(gòu)件組合的軸力設(shè)計(jì)值。8、d值法:對(duì)反彎點(diǎn)法進(jìn)行兩方面的修正：修正柱的側(cè)移剛度和調(diào)整反彎點(diǎn)高度。修正后的柱側(cè)移剛度用d表示，稱之為d值法。9、強(qiáng)柱弱梁:匯交在同一節(jié)點(diǎn)的上、下柱端截面在軸壓力作用下的受彎承載力之和應(yīng)大于兩側(cè)梁端截面受彎承載力之和，推遲或避免柱端形成塑性鉸。10、剛結(jié)體系:

6、在框架-剪力墻鉸結(jié)體系中，連桿對(duì)墻肢沒有約束作用，當(dāng)剪力墻和框架之間的連梁線剛度較大時(shí)，需要考慮連梁端對(duì)剪力墻轉(zhuǎn)動(dòng)約束影響，此時(shí)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)可看成剛結(jié)體系。1.什么是高層建筑結(jié)構(gòu)？其主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系有哪幾種？與多層結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是什么？結(jié)構(gòu)上大于10或28m的建筑為高層建筑結(jié)構(gòu)，主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系有框架剪力墻、剪力墻、筒體、框筒及支撐等；與多層結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別為：水平荷載是設(shè)計(jì)主要因素；側(cè)移成為控制指標(biāo)；軸向變形和剪切變形不可忽略。2.以雙肢墻為例，說明剪力墻的整體系數(shù)是如何影響墻肢內(nèi)力分布與側(cè)移的？1）雙肢墻的側(cè)移曲線呈彎曲型。a值越大，墻的剛度越大，位移越小。2）連梁的剪力分布具有明顯

7、的特點(diǎn)。剪力最大（也是彎矩最大）的連梁不在底層，其位置和大小將隨著a值而改變。當(dāng)a值較大時(shí)，連梁剪力加大，剪力最大的連梁位置向下移。3）墻肢的軸力與a值有關(guān)。當(dāng)a值增大時(shí)，連梁剪力增大，則墻肢軸力也加大。4）墻肢彎矩也與a值有關(guān)。a值增大，墻肢軸力增大，墻肢彎矩減小。3.影響框架柱在水平荷載作用下反彎點(diǎn)位置的主要因素有哪些？影響規(guī)律如何？1)結(jié)構(gòu)總層數(shù)及該層所在位置；2）梁柱線剛度比； 3）荷載形式；4）上層梁與下層梁剛度比；5）上、下層層高比。 影響規(guī)律：反彎點(diǎn)向約束作用小的一端移動(dòng)4.剪力墻抗震設(shè)計(jì)的原則有哪些？為什么要設(shè)置剪力墻的加強(qiáng)部位？試說明剪力墻加強(qiáng)部位的范圍。強(qiáng)墻弱梁、強(qiáng)剪弱彎、

8、限制墻肢軸壓比和墻肢設(shè)置邊緣構(gòu)件、加強(qiáng)重點(diǎn)部位、連梁特殊措施。因?yàn)榧袅訌?qiáng)部位的彎矩和剪力均很大，且塑性鉸區(qū)剪力也最大，為防止剪切破壞；總高1/8和底部2層高度中的較大值。2、在設(shè)計(jì)中應(yīng)用的地震作用計(jì)算方法有哪些，簡(jiǎn)述各種方法的基本思想。答案：在設(shè)計(jì)中應(yīng)用的地震作用計(jì)算方法有：底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法和時(shí)程分析法。1）底部剪力法：首先根據(jù)建筑物的總重力荷載計(jì)算出結(jié)構(gòu)底部的總剪力，然后按一定的規(guī)律分配到各樓層，得到各樓層的水平地震作用，再按靜力方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力。2）振型分解法：首先計(jì)算結(jié)構(gòu)的自振振型，選取前若干個(gè)振型分別計(jì)算各振型的水平地震作用，再計(jì)算各振型水平地震作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，最后將

9、各振型的內(nèi)力進(jìn)行組合，得到結(jié)構(gòu)在地震作用下的內(nèi)力。3）時(shí)程分析法：輸入已知的地震波，將高層建筑結(jié)構(gòu)作為一個(gè)多質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)體系，用結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的方法，分析地震全過程中每一時(shí)刻結(jié)構(gòu)的振動(dòng)情況，從而了解地震過程中結(jié)構(gòu)的加速度、速度、位移以及內(nèi)力。3、簡(jiǎn)述利用連續(xù)化分析方法計(jì)算雙肢墻的內(nèi)力和位移時(shí)所作的基本假定。答案：1）每一樓層處的連梁簡(jiǎn)化為沿該樓層均勻連續(xù)分布的連桿。2）忽略連梁的軸向變形，兩墻肢在同一標(biāo)高處的水平位移相等。同時(shí)還假定，在同一標(biāo)高兩墻肢的轉(zhuǎn)角和曲率相同。3）每層連梁的反彎點(diǎn)在梁的跨度中央。4）沿豎向墻肢和連梁的剛度及層高均不變。1.某剪力墻結(jié)構(gòu)18層，除底層外各層層高3m，結(jié)構(gòu)總高56

10、m，平面尺寸為30m×20 m，基本風(fēng)壓0.4kn/m2，地面粗糙度類別為c類，試計(jì)算50m高度處的總風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。注：1.在地面粗糙度類別為c類，且0t12(kn·s2/ m2)為0.40和0.60時(shí)的脈動(dòng)增大系數(shù)分別為1.29和1.33。2.對(duì)于地面粗糙度類別為c類，且高寬比h/b為1.0和2.0在房屋高度為56m時(shí)所對(duì)應(yīng)得高層建筑的脈動(dòng)影響系數(shù)分別為0.44和0.49。3. 對(duì)于地面粗糙度類別為c類，離地面50m高度的風(fēng)壓高度變化系數(shù)為1.25。解：（1）基本自振周期：根據(jù)鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)公式，可得結(jié)構(gòu)的基本周期為： t1 =0.06n=0.06×

11、18=1.08s 由條件可知地面粗糙度類別為c類，由得脈動(dòng)增大系數(shù)=1.303 （2）風(fēng)荷載體型系數(shù)：對(duì)于矩形平面，可得 （3）風(fēng)振系數(shù)：a.脈動(dòng)影響系數(shù)v根據(jù)h/b和建筑總高度h確定，其中b為迎風(fēng)面的房屋寬度，由于h/b=56/30=1.867，則求得=0.483b.有已知可得對(duì)于地面粗糙度類別為c類，離地面50m高度的風(fēng)壓高度變化系數(shù)為1.25。c.由于結(jié)構(gòu)屬于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的彎剪型結(jié)構(gòu)，可近似采用振型計(jì)算點(diǎn)距室外地面高度z與房屋高度h的比值，即z=hi/h ，為第i層標(biāo)高；h為建筑總高度則得風(fēng)振系數(shù)為： （4）風(fēng)荷載計(jì)算：風(fēng)荷載作用下，50m高度處的總風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 2、試用底部剪力法計(jì)算下圖所示框架在多遇地震時(shí)的總的水平地震