高层结构设计中七个 比值的控制与调整
龙广成
摘 要 随着城市的发展和科学技术的进步,高层建筑(10层及10层以上或房屋高度超过28m的建筑物)的应用日益广泛。在满足使用功能的情况下,高层建筑如何才能达到既安全又经济的设计要求,这是结构设计人员必须面对的问题。对于高层结构设计来说,位移比、周期比、刚度比、层间受剪承载力比、刚重比、剪重比、轴压比是保证结构规则、安全、经济的七个极其重要的参数,!抗震规范?、!混凝土规范?、!高规?均在相关章节对以上"七个比值"进行了严格控制。
关键词 高层建筑;结构设计;七个"比值";规范条文;SATW E程序;电算结果;名词释义;控制与调整
引言:随着城市的发展和科学技术的进步,高层建筑(10层及10层以上或房屋高度超过28m的建筑物)的应用日益广泛。在满足使用功能的情况下,高层建筑如何才能达到既安全又经济的设计要求,这是结构设计人员必须面对的问题。对于高层结构设计来说,位移比、周期比、刚度比、层间受剪承载力比、刚重比、剪重比、轴压比是保证结构规则、安全、经济的七个极其重要的参数,!建筑抗震设计规范GB50011-2001?(2008年版)(以下简称为抗规); !混凝土结构设计规范G B50010-2002?(以下简称为砼规);!高层建筑混凝土结构技术规程J G J3-2002?(以下简称为高规)均在相关章节对"七个比值"进行了严格控制。在初步设计和施工图设计阶段,结构设计人员和审图人员对"七个比值"都非常重视,各类结构设计软件都有相应的详细电算结果输出,便于设计人员进行分析与调整。本文仅以我国目前较为权威且应用最为广泛的PKPM软件中的SAT W E程序的电算结果,结合规范条文要求,谈谈如何对电算结果进行判读、控制与调整。
1 位移比
1.1 名词释义
位移比包含两项内容:
(1)楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。
(2)楼层竖向构件的最大层间位移与平均层间位移的比值。
计算位移比仅考虑墙顶、柱顶等竖向构件上节点的最大位移,不考虑其他节点的位移。高层建筑层数多、高度大,为保证高层建筑结构具有必要的刚度,应对其位移比加以控制,主要目的有以下几点:
(1)保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙或柱出现裂缝,同时将楼面梁板的裂缝数量、宽度和高度控制在规范允许范围之内。
(2)保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显损坏。
(3)限制结构平面布置的不规则性,避免结构产生较大的扭转效应。
1.2 相关规范条文的控制
[抗规]3.4.2条规定:建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称,并应具有良好的整体性;当存在结构平面扭转不规则时,楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),不宜大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍。
[高规]4.3.5条规定:楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移,A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍;且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍,B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高
层建筑,不应大于该楼层平均值的1.4倍。
[高规]4.6.3条规定:高度不大于150m的高层建筑,其楼层层间最大位移与层高之比 u/h不宜大于表1的限值。
表1 楼层层间最大位移与层高之比的限值
结构类型 u/h限值
框架1/550
框架-剪力墙、框架-核
心筒、板柱-剪力墙
1/800
筒中筒、剪力墙1/1000
框支层1/1000
1.3 电算结果的判别与调整要点
PK P M软件中的S ATW E程序对每一楼层计算并输出最大水平位移、最大层间位移角、平均水平位移、平均层间位移角及相应的比值,详位移输出文件W D ISP.OUT。但对于计算结果的判读,应注意以下几点:
(1)若位移比超过1.2,则需要在总信息参数设置中考虑双向地震作用。
(2)验算位移比应考虑偶然偏心的影响。
(3)验算位移比应选择强制刚性楼板假定。如果在结构模型中设定了弹性板或楼板开大洞,应计算两次,第一次抗震计算时选择<对所有楼板强制采用刚性楼板假定>,按规范要求计算位移比;第二次应在位移比满足要求后,不选择该项,以弹性楼板假定进行配筋等计算。
(4)对于体育场馆、特殊工业建筑、空旷结构、错层和越层等结构,由于其竖向构件高度不一致,采用强制刚性楼板假定会带来较大的计算误差,因此,对这类复杂的建筑结构不宜强行进行位移比控制。
(5)位移比不满足要求的原因,往往是结构平面不规则,刚度布置不均匀,结构上下层刚度偏心较大等,解决办法主要是改进设计,使结构规则,刚度均匀。
2 周期比
2.1 名词释义
周期比即结构扭转为主的第一自振周期T t与平动为主的第一自振周期T1之比。限制周期比是为了控制结构的抗扭刚度不能太弱。当T t与T1两者接近时,由于振动耦连的影响,结构的扭转效应将明显增大。因此,在抗震设计中采取措施减小周期比T t/T1值,使结构具有必要的抗扭刚度。
2.2 相关规范条文的控制
[高规]4.3.5条规定, 结构扭转为主的第一自振周期T t与平动为主的第一自振周期T1之比(即周期比),A级高度高层建筑不应大于0.9;B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85。
[高规]5.1.13条规定, 抗震计算时,宜考虑平扭藕连计算结构的扭转效应,振型数不小于15,对于多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9倍,且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。
2.3 电算结果的判别与调整要点
(1)计算结果详周期、地震力与振型输出文件W ZQ. OUT。因SAT W E电算结果中并未直接给出周期比,故需设计人员按如下步骤验算周期比:#考察各振型是平动系数还是扭转系数占主导地位(最好大于0.8,至少也要大于0.5),区分出各振型是平动振型还是扭转振型。?在平动振型和扭转振型中找出周期最长的(一阶振型)为第一平动周期T1和第一扭振周期T t。必要时还应查看该振型的基底剪力是否较大,考查该振型在<结构整体空间振动简图>中,是否能引起结构整体振动,局部振动周期不能作为第一周期。%计算T t/T1,考查是否超过0.9(0.85)。
(2)在结构符合刚性楼板假定时,周期比计算应在刚性楼板假定下进行;对于不适宜刚性楼板假定的复杂高层建筑结构,不宜考虑周期比控制。
(3)对于多塔大底盘结构,宜采用离散模型分析,即将整体建立的多塔大底盘模型人为地切分成独立的单塔模型,使各单塔单独参与抗震计算。
(4)如果周期比不满足规范要求,说明该结构扭转效应明显,对抗震不利,应进行调整。周期比调整的原则如下:#结构抗侧力构件的布局均匀对称。?增强结构周边的刚度。具体措施有:增大周边柱、剪力墙的截面或数量。增大周边梁的高度、楼板的厚度;加强转角窗周边构件的截面和强度,包括剪力墙暗柱,窗间墙,楼板等,特别是增设暗梁。%降低结构中部的刚度。具体措施有:结构中部剪力墙上开洞;中部核心筒开结构洞再填充。
3 刚度比
3.1 名词释义
刚度比指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值(也称层间刚度比),该值主要为了控制高层结构的竖向规则性,以免竖向刚度突变,形成薄弱层。对于地下室结构顶板能否作为嵌固端,转换层上、下结构刚度能否满足要求,及薄弱层的判断,均以层间刚度比作为依据。[抗规]与[高规]提供有三种方法计算层刚度,即剪切刚度(K i=G i A i/hi)、剪弯刚度(K i=V i/ i)、地震剪力与地震层间位移的比值(K i=Q i/ u i)。
3.2 相关规范条文的控制
[抗规]附录E.2.1规定:筒体结构转换层上下层的侧向刚度比不宜大于2。
[高规]4.4.2条规定:抗震设计的高层建筑结构,其楼层侧向刚度不宜小于相临上部楼层侧向刚度的70%或其上相临三层侧向刚度平均值的80%。
[高规]5.1.14条规定:对竖向不规则的高层建筑结构,包括某楼层抗侧刚度小于其上一层的70%或小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%&&其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。
[高规]5.3.7条规定:高层建筑结构计算中,当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时,地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。
[高规]10.2.3条规定:底部带转换层的高层建筑结构,转换层上部结构与下部结构的侧向刚度,应符合高规附录E的规定。
E.0.1底部大空间为1层时,可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比 表示转换层上、下层结构刚度的变化, 宜接近1,非抗震设计时 不应大于3,抗震设计时不应大于2。
E.0.2底部大空间层数大于1层时,其转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比 e宜接近1,非抗震设计时不应大于2,抗震设计时不应大于1.3; 当转换层设置在3层及3层以上时,其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60%。
3.3 电算结果的判别与调整要点
(1)规范对结构层间刚度比和位移比的控制一样,也要求在刚性楼板假定条件下计算。对于有弹性板或板厚为零的工程,应计算两次,先刚性楼板假定条件下计算层间度比并找出薄弱层,然后在真实条件下完成其它结构计算。
(2)层间刚度比及薄弱层地震剪力放大信息在<建筑结构的总信息>WM A SS.OUT文件中输出。程序根据刚度比的计算结果或层间剪力的大小自动判定薄弱层,并乘以放大系数,以保证结构安全。当然,薄弱层也可在调整信息中通过人工强制指定。转换层属于楼层抗侧力构件不连续形成的薄弱层,不论层间刚度比是多少,都应将该楼层设置为薄弱层。
(3)对于上述三种计算层刚度的方法,我们应根据实际情况进行选择:对于底部大空间为1层时或多层建筑及砖混结构应选择"剪切刚度";对于底部大空间为多层时或有支撑的钢结构应选择"剪弯刚度";而对于通常工程来说,则可选用第三种规范建议方法,此法也是SAT W E程序的默认方法。
4 层间受剪承载力比
4.1 名词释义
层间受剪承载力比与刚度比一样也是控制结构竖向不规则性和判断薄弱层的重要指标。
4.2 相关规范条文的控制
[抗规]3.4.3条规定:平面规则而竖向不规则的建筑结构&&楼层承载力突变时,薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%。
[高规]4.4.3条规定:A级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%,不应小于其上一层受剪承载力的65%;B级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的75%。
[高规]5.1.14条规定:对竖向不规则的高层建筑结构&&结构楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层的80%&&其薄弱层对应与地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。
4.3 电算结果的判别与调整要点
层间受剪承载力比在<建筑结构的总信息> WM A SS.OUT文件中输出,程序没有自动判定承载力是否超过限值而出现薄弱层。若有薄弱层,应在S ATW E的"调整信息"中的"指定薄弱层个数"中填入该楼层层号,将该楼层强制定义为薄弱层,SATW E按[高规]5.1.14条将该楼层地震剪力放大1.15倍。如果还需人工干预,可适当提高本层构件强度(如增大配筋、提高混凝土强度或加大截面)以提高本层墙、柱等抗侧力构件的抗剪承载力,或适当降低上部相关楼层墙、柱等抗侧力构件的抗剪承载力。
5 刚重比
5.1 名词释义
刚重比是结构刚度与重力荷载之比。它是控制结构整体稳定的重要指标。高层建筑结构的稳定设计主要是控制在风荷载或水平地震作用下,重力荷载产生的二阶效应(P - 效应)不致过大,导致结构失稳倒塌。结构的刚重比是影响重力二阶效应的主要参数,通过对结构刚重比的控制,满足高层建筑稳定性要求。
5.2 相关规范条文的控制
[高规]5.4.4条规定:
1剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构稳定性应符合下列规定:
EJd/?G i(1.4H2
2框架结构稳定性应符合下列规定:D H i i/?G i(10 5.3 电算结果的判别与调整要点:
(1)结构刚重比在<建筑结构的总信息>WM ASS. OUT文件中输出,程序自动判定整体稳定性和是否需要考虑重力二阶效应。
(2)对于剪切型的框架结构,当刚重比大于10时,则结构重力二阶效应可控制在20%以内,结构的稳定已经具有一定的安全储备;当刚重比大于20时,重力二阶效应对结构的影响已经很小,故规范规定此时可以不考虑重力二阶效应。
(3)对于弯剪型的剪力墙结构、框剪结构、筒体结构,当刚重比大于1.4时,结构能够保持整体稳定;当刚重比大于2.7时,重力二阶效应导致的内力和位移增量仅在5%左右,故规范规定此时可以不考虑重力二阶效应。
(4)刚重比不满足规范要求,通常应调整结构的高宽比。
6 剪重比
6.1 名词释义
剪重比即最小地震剪力系数。规范规定剪重比计算,主要是因为在长周期作用下,地震影响系数下降较快,对于基本周期大于3.5S的结构,由此计算出来的水平地震作用下的结构效应有可能太小。而对于长周期结构,地震动态作用下的地面运动速度和位移可能对结构具有更大的破坏作用,而振型分解反应谱法尚无法对此作出较准确的计算。出于安全考虑,规范规定了各楼层水平地震剪力的最小值,该值如不满足要求,说明结构有可能出现比较明显的薄弱层,须进行调整。
6.2 相关规范条文的控制
[抗规]5.2.5条与[高规]3.3.13条规定:抗震验算时,结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求:VEki>?G j
为水平地震剪力系数,不应小于表2规定的楼层最小地震剪力系数值,对竖向不规则结构的薄弱层,尚应乘以1.15的增大系数。
表2楼层最小地震剪力系数值
类 别7度8度9度
扭转效应明显或基本周期小于3.5S 的结构
0.016
(0.024)
0.032
(0.048)
0.064
基本周期大于5.0S 的结构
0.012
(0.018)
0.024
(0.032)
0.040
6.3 电算结果的判别与调整要点
(1)对于一般高层建筑而言,结构剪重比底层为最小,顶层最大,故实际工程中,结构剪重比由底层控制,由下到上,哪层的地震剪力不够,就放大哪层的设计地震内力。
(2)结构各层剪重比及各楼层地震剪力调整系数自动计算取值,结果详S ATW E周期、地震力与振型输出文件W ZQ.OUT。
(3)各层地震内力自动放大与否在调整信息栏设开关;如果用户考虑自动放大,SAT W E将在W ZQ.OUT中输出程序内部采用的放大系数。
(4)六度区剪重比可在0.7%~1%取。若剪重比过小,均为构造配筋,说明底部剪力过小,要对构件截面大小、周期折减等进行检查;若剪重比过大,说明底部剪力很大,也应检查结构模型,参数设置是否正确或结构布置是否太刚。
7 轴压比
7.1 名词释义
柱(墙)轴压比N/(fc A)指柱(墙)考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱(墙)的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。它是影响墙柱抗震性能的主要因素之一,为了使柱(墙)具有很好的延性和耗能能力,规范采取的措施之一就是限制轴压比。
7.2 相关规范条文的控制
[砼规]11.4.16条、[抗规]6.3.7条、[高规]6.4.2条同时规定:柱轴压比不宜超过表3中限值。
表3柱轴压比
结构类型
抗震等级
一二三
框架结构0.70.80.9框架-抗震墙、板柱
-抗震墙及筒体
0.750.850.95
部分框支抗震墙0.6-0.7
[砼规]11.7.13条、[高规]7.2.14条同时规定:抗震设计时,一二级抗震等级的剪力墙底部加强部位,其重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比不宜超过表4中限值。
表4轴压比
轴压比一级(9度)一级(7、8度)二级
N/(fc A)0.40.50.6
7.3 相关规范条文的控制
轴压比计算结果程序已经给出:梁弹性挠度、轴压比、墙边缘构件简图。
轴压比若不满足规范要求,则结构的延性要求无法保证;轴压比过小,则说明结构的经济技术指标较差,宜适当减少相应墙、柱的截面面积。
轴压比不满足规范要求时,SAT W E程序不能自动实现调整,一般通过增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度进行调整。
上述几个参数的调整涉及构件截面、刚度及平面位置的改变,在调整过程中可能相互关联,应注意不要顾此失彼。
)作者简介?
龙广成 男 葛洲坝集团股份有限公司勘测设计院 湖北宜昌 443002
高层建筑结构设计分析王方成 发表时间：2016-07-28T15:02:06.787Z 来源：《基层建设》2016年10期作者：王方成 [导读] 本文结合工程实际，对高层建筑结构设计分析。 深圳市建筑设计研究总院有限公司 摘要：随着我国科学技术的不断进步和经济的快速发展，城市中高楼耸立，高层建筑物已成为人们共同的追求。本文结合工程实际，对高层建筑结构设计分析。 关键词：高层建筑；结构设计 1 工程概况 该建筑总长46.10m，总宽35.90m，总高 111.563m，大屋面层高96.90m。地上共23层，地下 2 层。地下室层高 4.7m 与 3.75m。1～22 层层高 4.2m，23 层层高4.5m。上部均为办公室，地下部分为车库和设备用房。总建筑面积53065.79 m2，其中地上37307.59 m2，地下 15758.20 m2，建筑占地面积 10636m2。 2 自然地质情况 本工程场地地震基本烈度 7 度，设计地震分组第三组，设计基本地震加速度 0.1g，属于抗震不利地段，建筑场地类别Ⅱ类，设计特征周期取 0.45s。50 年遇基本风压 0.80kN/m2，场地地基土自上而下可划分为 7 层，从上至下依次为①层填石，层厚 2.7～19m；②层中砂，层厚 0.90～22.9m；②-A 层淤泥，层厚 1.70～1.90m；③层（含砾砂）粉质粘土，层厚 1.3～3.2m；④层残积砂质粘性土，层厚 2.6～8.0m；⑤层全风化花岗岩，层厚1.1～7.3m；⑥层强风化花岗岩：灰白、灰黄、灰褐色，饱和。⑥-1层砂土状强风化花岗岩，层厚 1.1～11.1m；⑥-2 层碎块状强风化花岗岩，层厚 0.8～11.5m；⑦层中风化花岗岩：灰、灰黄、灰白色，岩芯多呈短柱状和长柱状，局部呈块状，中粗粒花岗结构，块状构造，岩芯裂隙较发育，多呈闭合，岩芯采取率 67%～87%，RQD=38～71，岩石饱和单轴抗压试验为 64.60～70.10MPa，标准值为 66.03MPa，岩石坚硬程度为坚硬岩，岩体完整程度为破碎～较完整，岩体基本质量等级为Ⅱ～Ⅳ级。本次勘察所有钻孔均有揭示至该层，均未揭穿，揭露厚度为2.20～10.76m。 3 基础形式 由于办公楼及其周边纯地下室在基坑开挖后存在一定厚度的①层填石（厚度为 3.46～11.54m），采用预应力管桩时难以穿越填石层，另可供预应力管桩选择的桩端持力层④层残积砂质粘性土、⑤层全风化花岗岩和⑥-1 层砂土状强风化花岗岩分布不均匀，考虑到⑥-2层碎块状强风化花岗岩和⑦层中风化花岗岩分布较均匀，根据拟建场地岩土层特性、拟建物结构特点及荷载情况，采用冲（钻）孔灌注桩基础。 4 主体结构设计 4.1 结构选型 本建筑抗震设防类别为标准设防类（丙类）。由于建筑功能布局多为开敞办公区、大会议室等大空间，中间部分以及建筑外形要求美观、大方等方面因素，故本建筑主体部分采用钢筋混凝土框架———核心筒结构形式。框架———核心筒结构的周边框架与核心筒之间形成的可用空间较大，能使房屋空间布局灵活，又能使高层建筑结构满足较大刚度的要求，因此广泛用于写字楼、多功能建筑。具体做法是在建筑中部的电梯井筒及楼梯间四周布置抗震墙框筒，加大外框筒的柱距，减小梁的高度，周边形成稀柱框架。参照规范抗震设防烈度为7 度，确定抗震等级框架为二级，核心筒为二级。 4.2 主要荷载取值 高压配电房、电梯机房、通风机房活荷载为 7.0 kN/ m2，储藏间活荷载为 5.0 kN/m2，备餐间、车库活荷载为 4.0 kN/m2，商场、消防疏散楼梯活荷载为3.5 kN/ m2，办公室、卫生间、走廊、门厅、屋面花园、多功能厅大会议室活荷载为 3.0 kN/ m2，食堂活荷载为 2.5 kN/m2，上人屋面活荷载为 2.0 kN/m2，不上人屋面活荷载为 0.5 kN/m2。大型设备按实际情况考虑。 4.3 主要受力构件尺寸取值 地下室～1 层墙厚度为 400mm，2～23 层墙厚度为300mm。框架柱截面尺寸：地下室为 1200mm×1200mm，1～3层为1100mm×1100mm，4～6 层为 1000mm×1100mm，7～9 层为 1000mm×1000mm，10～12 层为 900mm×1000mm，13～15层为 800mm×900mm，16～18 层为 800mm×800mm，19～21 为700mm×700mm，22～23 层为 600mm×600mm。地下室负一层顶板的厚度为 200mm，地下室顶板除核心筒内板厚 180mm之外，其余部位板厚为 300mm，屋面层的板厚为 120mm，其它各楼层的板厚为 100mm。 4.4 主要结构材料选取 梁板混凝土强度等级为 C30，柱墙混凝土强度等级：-2～4层为C50，5～9层为C45，10～14 层为 C40，15～19 层为C35，20构架层为 C30。此外，圈梁、构造柱、挑檐、雨篷及楼梯均采用 C30 混凝土。主要用于基础梁、板，墙和柱以及楼面梁的纵筋选用 HRB400级钢筋。 4.5 计算软件及计算依据 本工程计算使用程序为中国建筑科学研究院开发的建筑结构三维设计与分析软件 SATWE。计算依据为建筑条件图以及《建筑结构荷载规范》GB50009-2012、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010等国家相关规范。 4.6 计算结果分析 （1）位移比。基于刚性楼板假定，考虑偶然偏心的条件下，X 方向最大层间位移与平均层间位移的比值：1.19 （第26层第1塔），Y 方向最大层间位移与平均层间位移的比值：1.28（第 26 层第 1 塔），属于平面不规则中的扭转不规则。位移比超过 1.2，需要考虑双向地震作用。 （2）层间位移。计算时不扣除整体弯曲变形，不考虑偶然偏心的影响，X 方向地震力作用下的楼层最大位移：1/1055＜1/800；Y 方
考试试题纸（A卷） 课程名称高层建筑结构设计 (本) 专业班级 一、填空题（每题3分，共15分） 1. 由梁、柱组成的结构单元称为框架，全部竖向荷载和侧向荷载由它承受的结构体系称为框架结构。 2. 我国房屋建筑采用三水准抗震设防目标，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。 3. 建筑物动力特性是指建筑物的自振周期、振型与阻尼，它们与建筑物的质量和结构的刚度有关。 4. 在任何情况下，应当保证高层建筑结构的稳定和有足够抵抗倾覆的能力。 5. 当高层结构高度较大，高宽比较大或抗侧则度不够时，可用加强层加层，加强层构件有三种类型：伸臂、腰桁架和帽桁架和环向构件。 二、判断题：（每题3分，共15分） 1. 框架结构可以采用横向承重、纵向承重，但不能是纵横双向承重。（×） 2. 平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。（√） 3. 高层建筑结构的设计，要根据建筑高度、抗震设防烈度等合理选择结构材料、抗侧力结构体系，建筑体形和结构总体布置可忽视。（×） 4. 为了避免收缩裂缝和温度裂缝，房屋建筑可设置沉降缝。（×） 5. 抗震概念设计中，核芯区的受剪承载力应大于汇交在同一节点的两侧梁达到受变承载力时对应的核芯区的剪力。（√） 三、单选题：（每题3分，共15分） 1. A级高度钢筋混凝土高层框架结构在7度抗震设防烈度下的最大适用高度：（A） A. 55 B. 45 C. 60 D. 70 2. 钢结构框架房屋在8度抗震设防烈度下适用的最大高度：（B） A. 110 B. 90 C. 80 D. 50 3. 按照洞口大小和分布的不同，将剪力墙划分类别，但不包括：（D） A. 整体墙 B. 联肢墙 C. 不规则开洞剪力墙 D. 单片墙 4. 梁支座截面的最不利内力不包括：（D） A. 最大正弯矩 B. 最大负弯矩 C. 最大剪力 D. 最大轴力 5. 框架柱的截面宽度和高度在抗震设计时，不小于：（C） A. 200mm B. 250mm C. 300mm D. 350mm 四、简答题（第一题10分，其它每题15分，共55分） 1. 工程中采取哪些措施可避免设置伸缩缝？ 工程中采取下述措施，可避免设置伸缩缝：
浅谈高层建筑结构设计的优化 摘要：在社会经济快速发展的背景下，城市建筑用地资源日益紧张，高层乃至 超高层建筑项目不断兴起，在城市建筑领域中占据着相当重要的地位，并带动着 建筑行业的蓬勃发展。高层建筑项目建设中，结构设计的质量水平会对高层建筑 物的整体性能产生影响，如何对高层建筑结构进行优化设计是业内人士必须关注 的一项课题。本文即探讨在高层建筑结构优化设计中存在的不足之处，并提出了 高层建筑结构优化设计的解决措施与方法，望能够促进建筑结构设计方案的进一 步优化与发展。 关键词：高层建筑；结构；设计；优化 引言：高层建筑凭借着自身众多优势而成为当前城市建设中最重要的类型。 而结构设计的科学合理性对高层建筑的安全稳定性、适用性、耐久性及经济性等 有重大影响，因此优化高层建筑结构设计意义重大。高层建筑结构优化的主要目 的是在满足人们基本居住要求的前体下，实现对有限空间及资源的更合理分配， 以提升房屋的安全、舒适及美观性。建筑工程包含的内容众多，因此结构设计优 化的内容也是多方面的，在结构优化设计中，只有从多角度进行全面的优化设计，才能从整体上促进高层建筑结构优化设计水平的提高。 1、高层建筑历史与现状发展 在很早以前就有了结构化优化的思维，是在很多建筑设计者的实践中提炼出 来的，林同炎设计大师就是首次在国内提出结构化优化的方法。之后在我国高层 建筑迅速发展，目前发展已经十分惊人，各种优化方法也层出不穷。 在早前，手工画图时代，结构设计师都是依靠先把空间问题转换成平面问题。此时通过计算力学效应，逐步分析计算和考核，强度、整体受力情况都需要一一 验算核准，强调安全性，也要满足设计的基本要求。然后凭经验初取截面，再进 行强度验算校核、整体受力验算等步骤。由于受到当时条件制约，整体上要既要 实现经济，又要完全达到优化设计是很难达到的。随着计算机的普及，在建筑设 计上的应用，利用计算机来优化建筑设计结构，研究成果虽然取得了突破性的进展，但是应用上并不如人意。那是因为科研的结果与现实的运用在很大程度上有 一定的距离，现实中会考虑更多的约束条件，工程的复杂性在现实中得到体现。 不是科研中的简单函数关系就能处理完成，需要考虑实际情况。工程的复杂和不 可复制性，就决定了结构化优化的难度。 各种计算机语言和软件的出现，为建筑结构化设计提供了精准的计算，让设 计更有迅速。即便如此，科学研究的最优解和建筑实际的最优化还是有很大的区别，理论和实践区别在于实践的变化性。这就需要以实践为基础，更深入的去研究，从结构优化，到安全、美学、功能等方面进行优化。 2、设计高层建筑结构合理性所遵守的原则 2.1 高层建筑结构基础设计方案要合理 高层建筑场地的地址因素是决定高层建筑结构基础方案如何选择的参考依据。合理、有效的高层建筑结构基础方案的设计，必须结合相应的地址勘探条件，必 须切实、全面的考虑周边原有建筑群体、施工限制条件、地基荷载分布情况与高 层建筑结构类型等相互间的关联因素。 2.2 保证高层建筑结构设计方案的合理性
浅析高层建筑结构设计的难点 我国建筑行业发展至今，不管是其规模还是建筑技术在国际领域都是名列前茅。在建筑工程中，结构设计环节，是高层建筑未来施工的主要参考依据。它具有基础性、关联性、创新性等特征，在当代城市规划中，发挥着越来越重要的作用。基于此，结合国内高层结构设计的相关理论，着重对其设计难点进行分析，以达到降低高层建筑建设成本，保障结构设计质量的目的。 标签：高层建筑；结构设计；难点分析 一、高层建筑结构的特征 与普通建筑相比，高层建筑需承载垂直和水平两个方向的荷载，因此，其对结构的荷载承受能力要求更高，其中垂直荷载主要是由建筑物高度引起的，而水平荷载则是由外界风力产生的，外界风力和地震都是影响高层建筑结构稳定性的重要因素，另外，建筑层数的增高也会加快建筑物的位移速度，而过快得位移速度则会对建筑物的功能性和建筑物内住户的舒适度产生直接的影响，并且过大的侧移位还会对建筑的结构和非结构构件造成损害，因此，相关人员在进行高层建筑结构设计时，需合理控制建筑物的侧移范围，才能保证其结构功能性良好。 二、高层建筑结构的设计原则 （一）基础方案的合理性 高层建筑结构基础施工方案，是保证高层建筑施工整体性和良好性的基础保障，在实际的建筑结构方案设计当中，相关设计单位需要依照具体施工地质条件，依照具体的建筑施工要求来对结构实施设计。一方面，在建筑结构基础方案的配置上，需要和地质调查报告进行对接，保证其中各项调查数据充分符合工程施工标准。另一方面，在进行高层建筑施工过程中，还需要对建筑实施综合性进行分析，特别是对建筑整体结构的稳定程度、每一个环节的负载加以考虑，通过这种施工设计方式，充分保证工程施工的稳定性。 （二）结构措施完善 在高层建筑施工当中，除了需要对基础施工方案和施工图纸进行设计之外，其中还有一个比较重要的施工原则是相关施工单位经常忽略的问题，那就是需要保证建筑结构实施措施完善化。相关设计单位在对高层建筑结构进行设计的过程当中，需要充分地注意各部分组件相互之间的衔接程度。比如建筑体当中的钢筋锚固长度等，同时，设计单位还需要充分注意建筑体存在的一些薄弱环节，建筑体本身的温度对建筑体组件产生的影响等，对这几个方面的问题，在实际的设计工作当中，需要充分遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉”的基本结构设计原则，保证高层建筑结构设计的稳定性。
浅析高层建筑结构设计的中震设计概念 发表时间：2016-06-27T14:51:54.553Z 来源：《基层建设》2016年5期作者：隆凡梅 [导读] 本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作，并提出一些个人见解以供参考。 摘要：对于普通建筑物的结构抗震设计，目前我国是以小震为设计基础，中震和大震则是通过地震力的调整系数和各种抗震构造措施来保证的。但是对于较重要的、超高的、超限的建筑物则需要进行中震和大震的抗震计算。本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作，并提出一些个人见解以供参考。 关键词：中震设计概念；地震影响系数；荷载 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001 2008年版)(下简称《抗规》)中对中震设计仅在总则中提到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标，但没有给出中震设计的设计要求和判断标准。 首先我们了解一下现行《抗规》存在几个问题： 1规范未对结构存在的薄弱构件进行分析并作出专门的设计规定，仅对框架类剪切型结构适用的薄弱层作了一些规定； 2在中震作用下，规范仅提出“中震可修”的概念设计要求，没有具体的抗震设计方法； 3“中震可修”的技术经济问题：可修的标准决定工程????造价、破坏损失、震后修复费用。 随着时代的进步，现在的建筑物体型复杂，结构新颖，超高超限越来越多，因此要求对结构进行中震的设计也越来越多。 2 中震设计 2.1 为何要进行中震设计呢？ 《抗规》条文说明1.0.1条指出，对大多数结构，可只进行第一阶段设计（即小震下的弹性计算），而通过概念设计和抗震构造措施来实现“中震可修和大震不倒”的设计要求，但前提是建筑物的体型常规、合理，经验上一般能满足大中震的抗震要求。反之对于一些体型很不好的甚至超限的建筑物，在大震下的结构反应和小震完全不同，不进行相应的中震和大震计算是没法保证结构安全的。 为达到各阶段抗震要求，须对于上述体型异常、刚度变化大、超高超限等类型建筑物进行中震抗震设计，其余类型建筑物建议可按中震抗震进行验算。 2.2 中震设计的基本概念 抗震设计要达到的目标是在不同频数和强度的地震时，要求建筑物具有不同的抵抗能力。中震设计就是为了使建筑物满足该地区的基本设防烈度，即能够抵抗50年限期内可能遭遇超越概率为10％的地震烈度。 中震设计和大震设计都可称为性能设计。基于性能的抗震设计是建筑结构抗震设计的一个新的重要发展，它的特点是使抗震设计从宏观性、规范指定的目标向具体量化的多重目标过渡，业主（设计者）可选择所需的性能目标，而不仅仅是按现行规范通过分项系数、内力调整系数、抗震构造措施等粗略、定性的手段来满足中震和大震的设防要求。针对本工程的结构特点，设定本结构的抗震性能目标。对超限结构而言，利用这些指标能更合理地判断整体结构在中震、大震作用下的性能表现，给超限设计提供可靠的判断依据。 2.3 中震设计的分类 中震设计就是结构在地震影响系数按小震的2.875倍（αmax=0.23）取值下进行验算。目前工程界对于结构的中震设计有两种方法，第一种按照中震弹性设计，第二种是按照中震不屈服设计。 首先明确一点，中震弹性和中震不屈服是两个完全不同的概念，两者所采用的设计方法与设防目的均不相同。中震弹性设计，设计中取消《抗规》要求的各项地震组合内力调整系数，保留材料、荷载等分项系数，对应地保留了结构的安全度和可靠度，结构仍属于弹性阶段，属正常设计。中震不屈服设计，设计中除了地震内力不作调整，同时也取消了材料、荷载等分项系数，对应地不考虑结构的安全度和可靠度，结构已经处于弹塑性阶段，属承载力极限状态设计，是一种基于性能的设计方法。由此可见，中震弹性设计接近于平常的小震弹性设计，而中震不屈服设计则与大震设计同属于基于性能的设计。 3 基本方法及应用 根据中震设计的分类，以下分别阐述中震弹性及中震不屈服的具体设计方法，介绍如何在satwe、etabs、midas等软件中实现中震设计。 3.1 中震不屈服设计 3.3.1 不同抗震烈度下的各级屈服控制 若场地安评报告提供实际的地震影响系数，则应取用所提供的多遇地震、设防烈度地震下相应的地震影响系数，屈服判别地震作用1、2 的地震影响系数可相应插值求得。 3.3.2 SAWTE计算：地震信息中抗震等级均为四级；αmax按表3取值；总信息中风荷载不参加计算；勾选地震信息中的按中震（或大震）不屈服做结构设计选项；其它设计参数的定义均同小震设计。 3.3.3 MIDAS/Gen计算：主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→定义抗震等级：四级；主菜单→荷载→反应谱分析数据→反应谱函数：定义中震反应谱，在相应的小震反应谱基础上输入放大系数β即可，β值按表3计算所得；总信息中风荷载不参加计算；主菜单→结果→荷载组合：将各项荷载组合中的地震作用分项系数取为1.0；主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→材料分项系数：将材料分项系数取为1.0；其它同小震。 3.3.4 ETABS计算：选项→首选项→混凝土框架设计→定义抗震设计等级：四级；定义→反应谱函数→Add Chinese 2002 Spectrum→定义中震反应谱，地震影响系数最大值αmax取值，其余参数按《抗规》；静荷载工况中不定义风荷载作用；定义→荷载组合→各项荷载比例系数均取为荷载分项系数1.0x荷载组合系数φ；定义→材料属性→填写各材料的强度标准值其它同小震。 4 工程算例 4.1 示范算例 4.1.1 基本参数：二十二层框支剪力墙结构，三层楼面转换，无地下室，首、二层4.5米，标准层3.5米，总高79m。结构平面布置如图一所示。结构高宽比3.76，长宽比1.22；抗震参数，7 度，第一组，0.10g；场地II类；风荷载100年一遇为0.9kN/㎡。
高层建筑结构设计 名词解释 1. 高层建筑：10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物。 2. 房屋高度：自室外地面至房屋主要屋面的高度。 3. 框架结构：由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构。 4. 剪力墙结构：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。 5. 框架—剪力墙结构：由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。 6. 转换结构构件：完成上部楼层到下部楼层的结构型式转变或上部楼层到下部楼层结构布置改变而 设置的结构构件，包括转换梁、转换桁架、转换板等。 7. 结构转换层：不同功能的楼层需要不同的空间划分，因而上下层之间就需要结构形式和结构布置 轴线的改变，这就需要在上下层之间设置一种结构楼层，以完成结构布置密集、墙柱较多的上层向结构布置较稀疏、墙术较少的下层转换，这种结构层就称为结构转换层。（或说转换结构构件所在的楼层） 8. 剪重比：楼层地震剪力系数，即某层地震剪力与该层以上各层重力荷载代表值之和的比值。 9. 刚重比：结构的刚度和重力荷载之比。是影响重力?-P 效应的主要参数。 10. 抗推刚度（D ）：是使柱子产生单位水平位移所施加的水平力。 11. 结构刚度中心：各抗侧力结构刚度的中心。 12. 主轴：抗侧力结构在平面内为斜向布置时，设层间剪力通过刚度中心作用于某个方向，若结构产 生的层间位移与层间剪力作用的方向一致，则这个方向称为主轴方向。 13. 剪切变形：下部层间变形（侧移）大，上部层间变形小，是由梁柱弯曲变形产生的。框架结构的 变形特征是呈剪切型的。 14. 剪力滞后：在水平力作用下，框筒结构中除腹板框架抵抗倾复力矩外，翼缘框架主要是通过承受 轴力抵抗倾复力矩，同时梁柱都有在翼缘框架平面内的弯矩和剪力。由于翼缘框架中横梁的弯曲和剪切变形，使翼缘框架中各柱轴力向中心逐渐递减，这种现象称为剪力滞后。 15. 延性结构：在中等地震作用下，允许结构某些部位进入屈服状态，形成塑性铰，这时结构进入弹 塑性状态。在这个阶段结构刚度降低，地震惯性力不会很大，但结构变形加大，结构是通过塑性变形来耗散地震能量的。具有上述性能的结构，称为延性结构。 16. 弯矩二次分配法：就是将各节点的不平衡弯矩，同时作分配和传递，第一次按梁柱线刚度分配固 端弯矩，将分配弯矩传递一次（传递系数C=1/2），再作一次分配即结束。 第一章 概论 （一）填空题 1、我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)规定：把10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物称为高层建筑，此处房屋高度是指室外地面到房屋主要屋面的高度。
作业 说明：《高层建筑结构》是应用性较强的课程，为了培养学生的设计能力，掌 握核心知识点，同时也为了较大程度地减轻学生的课业负担，这次作业没有考 虑大型设计作业，而是采用了分散的题型，请大家在规定的时间内完成作业。 一、基础题 1，一幢 10 层的框架结构，柱网尺寸为8m× 8m，混凝土强度等级C30，试完成下列各题： （1）按高规条估算底层中框架柱的截面尺寸。 （2）假设天然地基承载力设计值 fa=120kPa,确定底层中框架柱的基础尺寸 (独 立基础 )。 答：（1）《高层建筑混凝土结构技术规程》 P66，抗震设计时，钢筋混凝土柱轴 压比不宜超过表的规定：对于 VI 类场地上较高的高层建筑，其轴压比限值应适当 减小 框架结构三类抗震等级，柱子轴压比限值为 .根据《混凝土结构设计规范》可知，当选用 HrB400 钢筋时，竹子的配筋率最小为 %，最大为 5%。珠子配筋率选为 4% 。则混凝土柱承受的最大轴向应力值σ=*360+*30=。 《高层建筑结构设计》 P13，楼层竖向荷载值取 13KN/m2.仅考虑柱子受竖向荷载作用，则每根珠子承受的竖向荷载值 N=10*64*13=8320KN。柱子的截面积 S=（* ）=,设柱子截面为方形，边长 a=。 （2） 8320./120=,设独立基础为方形，边长 b=。 2，确定上海市奉贤区海湾镇、南桥镇和徐汇区的徐家汇等区域的地面粗糙度。 答:《高层建筑结构设计》 P13 提到，地面粗糙度应分为四类： A 类指近海海面和 海盗、海岸、湖岸及沙漠地区； B 类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏 的乡镇和城市郊区； C 类指有墨迹建筑群的城市市区； D 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。
关于高层建筑结构设计分析 摘要：随着社会经济的迅速发展，人民物质生活水平的不断提高，居住条件的不断改善，高层住宅如雨后春笋一座座拔地而起。一个优秀的建筑结构设计往往是适用、安全、经济、美观便于施工的最佳结合。 关键词：建筑结构结构设计 abstract: with the rapid development of social economy, the people’s material life level unceasing enhancement, the constant improvement of the living conditions, high-rise residential have mushroomed place have sprung up. a good structure design is often apply, safety, economy, beautiful is advantageous for the construction of the best combination. keywords: building structure design 中图分类号： tu3文献标识码：a 文章编号： 一、高层建筑各专业设计的协调 高层建筑设计是个多专业、多程序的复杂系统工程，涉及“建筑、结构、设备”三个基本环节，参与高层建筑设计的工程师都深深体会到，对于每个专业单独而言是最完美的设计，但结合在一起却不是优秀的设计。各专业之间的矛盾如不妥善处理!高层建筑就无法施工，建成后也无法使用。“建筑、结构、设备”是互相制约的三个有机组成部分，高层建筑设计既是各个专业自我完善的过
高层建筑结构设计分析论文 1结构分析及设计分析 1.1分析三种重要的体系 1.1.1剪力墙体系 剪力墙结构是利用建筑的内、外墙做成剪力墙以承受垂直和水平荷载的结构体系。剪力墙的变形状态和受力特性同剪力墙的开洞情况联系密切，其中依据轧受力特性的不同，单片剪力墙可以分为特殊开洞墙和单肢墙。类型不同的剪力墙，对应的也会有不同的截面应力分布，所以，在对位移和内力进行计算时，也应该对不同的计算和设计方法进行使用，将平面有限元法应用到剪力墙的结构计算中。此种方法能够比较准确地完成计算，能够应用到各类剪力墙之间，然而，也有一定的弊端存在于这种方法中，其有着较多的自由度。所以，在具体的应用时，较为普遍地应用了开洞墙这一类型。 1.1.2筒体结构 筒体结构分为框架—核心筒、筒中筒等结构体系，其中框架—核心筒受力特点为框架主要承受竖向荷载，筒体主要承受水平荷载，变性特点类似于框架剪力墙，但抗侧刚度较大。依据不同的计算机模型处理手段，有三种类型的分析方法：主要为离散化方法、三维空间分析和连续化方法，其中三维空间方法的精确性会更高。 1.1.3框架—剪力墙体系 框架—剪力墙结构，是由若干个框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的建筑结构体系。此种结构位移和内力等计算方法尽管种类较
多，然而，连梁连续化假定方法会经常被使用，在对位移协调条件进行计算时，应该按照框架水平位移和剪力墙转角进行设计，将外荷载和位移的关系用微分方程建立起来。然而，应该考虑需求和因素量会存在的差异，所以，也会有着不同形式的解答方式。 1.2具体的设计与分析 1.2.1合理地确定水平荷载 每一个建筑结构都应该一同承受风产生的水平荷载和垂直荷载，对于抵抗地震的能力也应该具备。高层建筑中，尽管结构设计会较大程度上受到竖向荷载的影响，然而，水平荷载却占据着重大的比重。随着不断增多的高层建筑层数，在高层建筑的结构设计中，水平荷载成为了其中一个重要的影响因素。首先，由于楼面使用荷载和楼房自重在竖构件中发挥的功能，对应水平荷载会将一定的倾覆作用施加到结构中，并且竖构件中就会出现高层建筑结构的作用力；其次，就高层建筑结构而言，地震作用和竖向荷载，也会跟着建筑结构的动力情况而出现较大的改变。 1.2.2合理地确定侧控 同低层建筑不同，在高层建筑结构设计中，结构侧移已经成为 了其中一个非常重要的影响因素。随着不断增加的楼层数量，结构侧移在水平荷载侧向变形下会逐渐增大。在高层建筑结构进行设计中，不但规定结构要有一定的强度，对于荷载作用带来的内力能够有效的予以承受，同时，还应该确保具备一定的抗侧刚度，确保在某一限度内控制结构在水平荷载作用出现的侧移情况。
1．从结构的体系上来分，常用的高层建筑结构的抗侧力体系主要有：＿框架结构，剪力墙结构，＿框架-剪力墙＿结构，＿筒体＿结构，悬挂结构和巨型框架结构。 2．一般高层建筑的基本风压取＿50＿年一遇的基本风压。对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，采用＿100＿年一遇的风压值；在没有＿100＿年一遇的风压资料时，可近视用取＿50＿年一遇的基本风压乘以1.1的增大系数采用。 3．震级――地震的级别，说明某次地震本身产生的能量大小 地震烈度――指某一地区地面及建筑物受到一次地震影响的强烈程度 基本烈度――指某一地区今后一定时期内，在一般场地条件下可能遭受的最大烈度设防烈度――一般按基本烈度采用，对重要建筑物，报批后，提高一度采用 4．《建筑抗震设计规范》中规定，设防烈度为＿6＿度及＿6＿度以上的地区，建筑物必须进行抗震设计。 5．详细说明三水准抗震设计目标。 小震不坏：小震作用下应维持在弹性状态，一般不损坏或不需修理仍可继续使用 中震可修：中震作用下，局部进入塑性状态，可能有一定损坏，修复后可继续使用大震不倒：强震作用下，不应倒塌或发生危及生命的严重破坏 6．设防烈度相当于＿B＿ A、小震 B 、中震C、中震 7．用《高层建筑结构》中介绍的框架结构、剪力墙结构、框架－剪力墙结构的内力和位移的近似计算方法，一般计算的是这些结构在＿＿下的内力和位移。 A 小震 B 中震C大震 8.在建筑结构抗震设计过程中，根据建筑物使用功能的重要性不同，采取不同的抗震设防 标准。请问建筑物分为哪几个抗震设防类别？ 甲：高于本地区设防烈度，属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑乙：按本地区设防烈度，属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑 丙：除甲乙丁外的一般建筑 丁：属抗震次要建筑，一般仍按本地区的设防烈度 9.下列高层建筑需要考虑竖向地震作用。（D） A 8°抗震设计时 B 跨度较大时 C 有长悬臂构件时 D 9°抗震设计
2020西南大《高层建筑结构设计》作业 单项选择题 1、高层剪力墙结构的剪力墙布置，下列哪项符合规定？ .剪力墙宜双向布置，宜拉通对直，每个独立墙段的总高度与长度之比不应小于2，墙肢截面高度与厚度之比不于3； .剪力墙应双向布置，宜拉通对直，每个独立墙段的总高度与长度之比不宜小于3，墙肢截面高度与厚度之比不于2。 .剪力墙应双向或多向布置，宜打通对直，每个独立墙段的总高度与长度之比不宜小于2，墙肢截面高度与厚度不宜小于3； .剪力墙应双向布置，宜拉通对直，每个独立墙段的总高度与长度之比不应小于3，墙肢截面高度与厚度之比不于2； 2、在计算剪力墙的内力与位移时，为何不能随意将全部翼缘作为有效翼缘来计算？ .翼缘内应力非均匀分布，远离腹板的翼缘内应力线性衰减参考答案 .留有余地 .翼缘内应力非均匀分布，远离腹板的翼缘内应力变小 .翼缘内应力非均匀分布，远离腹板的翼缘内应力为零 3、任何结构都为一个空间结构，但是对于框架、剪力墙、框架---剪力墙结构而言，大多数可以简化为( )结构算大为简化。 .立体 .平面 .空间 .简支 4、用D值法分析多层多跨框架在水平荷载作用下的内力时，对除底层柱底外的其余各层梁、柱节点的转角所作应为下列何项所述？
.所有各层梁、柱节点的转角均为0 .同一柱上、下节点转角不相等，且同层各柱的上节点转角或下节点转角分别也不相等 .同一柱上、下节点转角相等，且同层各柱上、下节点转角也相等 .同一柱上、下节点转角不相等，但同层各柱的上节点转角或下节点转角分别相等5、框架梁、柱节点区域的箍筋配置_____。 .不能小于梁端加密区的箍筋配置 .不能小于柱端加密区的箍筋位置 .不能大于梁端加密区的箍筋配置 .不能大于柱端加密区箍筋配置 6、下述_____不正确。 . A. 反弯点法适用于高层建筑结构的内力计算 .分层计算法适用于计算竖向荷载作用下的杆件内力 .D值法适用于高层建筑结构在水平荷载作用下的内力计算 .反弯点法对多层多跨、梁柱线刚度比大于3 的结构内力计算比较精确 7、 下列叙述满足高层建筑规则结构要求的是（） .刚度、承载力、质量分布均匀、无突变 .抗扭刚度低 .质量分布不均匀 .结构有较多错层 8、梁支座截面的最不利内力不包括：（） . B. 最大正弯矩
浅谈高层建筑结构设计 上世纪末以来，城市化进程加速，城市人口激增，社会经济蓬勃发展，高层建筑在城市中越来越多。如今，城市中的高层建筑已经成为当地经济繁荣的重要标志。 标签结构设计；高层建筑；控制参数；载荷；抗震 1 高层建筑的特点 《高层建筑混凝土结构技术规程》规定，10层及10层以上和高度超过28 m 的钢筋混凝土民用建筑属于高层建筑。相比多层建筑而言，高层是向空中发展，容积率一定的情况下，建造高层建筑可以节省规划用地面积，提高城市绿化率，还可以缓解城市用地紧张的局面。 高层建筑基础需要计算确定深度，独立的高层建筑单体而言，基础埋深比较容易确定，但现今住宅多为数十栋高层建筑群，地下车库相互连接，这时，既要充分考虑地下车库应的侧向刚度作为高层建筑的侧限。 高层建筑比多层建筑多出较多的设备用房，如电梯、管道井等，这样就会增加建筑物的造价，增加公共面积；从建筑防火的角度看，高层筑的防火要求要高于中低层建筑，也会增加高层建筑的工程造价和运行成本。 2 高层结构设计体系特点 地震作用和风荷载的影响下高度的增加，水平作用对高层建筑结构安全的控制作用更加显著。高层建筑的抗震性能、抗侧刚度、承载能力、造价高低，与所采用的结构系统密切相连。不同的层数、高度应采用不同的结构体系。 2.1 筒体结构 单个筒体可分为实腹筒、框筒和桁筒。平面剪力墙组成空间薄壁筒体，即为实腹筒；框架通过减小肢距，形成空间密柱框筒，即框筒；筒壁若用空间桁架组成，则形成桁筒。实际结构中除烟囱等构筑物外不可能存在单筒结构，而常常以框架—筒体结构、筒中筒结构、多筒体结构和成束筒结构形式出现。在层数很多或设防烈度要求很高时，可用筒体结构。 2.2 剪力墙结构体系 利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。剪力墙结构体系于钢筋混凝土结构中，由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求也容易满足。但剪力墙结构体系平面布置不灵活，结构自重往
方案阶段 1.建设场地不能选在危险地段。 由于结构设计在建设场地的选择中一般是被动的接受方，因此，在结构方案及初步设计阶段， 应特别注重对建设场地的再判别。对不利地段，应根据不利程度采取相应的技术措施。 2.山地建筑尤其需要注意总平布置。 山区建筑场地应根据地质、地形条件和使用要求, 因地制宜设置符合抗震设防要求的边坡工程; 边坡附近的建筑基础应进行抗震稳定性设计。建筑基础与土质、强风化岩质边坡应留有足够的 距离, 其值应根据抗震设防烈度的高低确定, 并采取措施避免地震时地基基础破坏。当需要在 条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙 类以上建筑时,除保证其在地震作用下的稳定性外, 尚应估计不利地段对设计地震动参数可能 产生的放大作用, 其地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值可根据不利地段的具体情况确定, 在1.1~1.6 范围内采用。 此条为强条; 台地边缘建筑地震力放大系数也意味着单体建筑成本的增加。实际上, 有时边坡 支护的费用可能远远大于边坡上单体的费用。曾经有的方案设计单位布置总平时将 18~33层的高层布置在悬崖边缘或跨越十多米高的边坡, 这些都是对结构及地质不了解才会产生的错误。3.是否有地下室。 高层建筑宜设地下室；对无地下室的高层建筑，应满足规范对埋置深度的要求。 4.高度问题 室内外高差是多少，房屋高度是多少，房屋高度有没有超限。 5.结构高宽比问题 设计规定，6、7度抗震设防烈度时，框架- 剪力墙结构、剪力墙结构高宽比不宜超过 6。高 宽比控制的目的在于对高层建筑结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性（主要影响结构 设计的经济性，对超高层建筑，当高宽比大于7时，结构设计难度大，费用高）的宏观控制。6.结构设计应与建筑师密切合作优化建筑设计和结构布置。 采取必要的结构和施工措施尽量避免设置各类结构缝（伸缩缝、沉降缝、防震缝）。当必须设 置时，应符合现行规范有关缝的要求，并根据建筑使用要求、结构平面和竖向布置的情况、地 基情况、基础类型、结构刚度以及荷载、作用的差异、抗震要求等条件、综合考虑后确定。 各缝宜合并布置，并应按规范的规定采取可靠的构造措施和保证必要的缝宽，防止地震时发生 碰撞导致破坏。结构长度大于规范时, 应设置伸缩缝, 高层建筑结构伸缩缝的最大间距: 框架 结构为 55m, 剪力墙结构为 45m。 7.结构平面布置不规则问题
1.λ是反映_综合框架和综合剪力墙之间刚度比值的一个无量纲参数。 2.在其他条件不变的情况下，随着连梁转换刚度的增加，剪力墙整体系数α将___增大。 3.我国《抗震规范》的抗震设计原则是小震不坏，__中震不坏______，大震不倒。 4.底部剪力法适用于高度不超过40m，以剪切变形为主且____质量和刚度____沿高度分 布比较均匀的结构。 5.对现浇楼盖框架结构，考虑到_楼梯作为梁有效翼缘_______对梁截面惯性矩I的影响， 中框架梁可取I=2I0，边框架梁可取I=1.5I0(I0为形截面梁的惯性矩)。 6．对于高度50m以上或高宽比H／B大于4的框架结构，进行侧移近似计算时，除考虑梁和柱的弯曲变形外，还应该考虑_____柱轴向投影__________变形的影响。7．抗震设计时，规则建筑的平面布置应保证平面局部突出部分的尺寸较小，_______质量与刚度____平面分布基本均匀对称。 8．整体墙是指没有洞口或___开洞面积较小__的剪力墙。 9．在高层建筑的一个结构单元内，应尽量减小结构的侧移刚度中心与水平荷载合力中心间的偏心，以降低_____结构扭转_____对房屋受力的不利影响。 10．为保证抗震等级为一、二级的剪力墙墙肢塑性铰区不过早发生剪切破坏，应使墙肢截面的受剪承载力大于其___受弯_____承载力。 11．在结构顶部附加水平地震作用ΔF n的主要原因是考虑______主体结构顶层附加水平地震作用__________对结构地震反应的影响。 12．现浇钢筋混凝土结构的抗震等级是根据设防烈度、建筑类别、场地类别、结构类型和__房屋高度______________确定的。 13．筏式基础有_____梁板式_和平板式两种类型。 14.多层框架在水平荷载作用下的近似内力计算方法—D值法，实际上是对反弯点法中__ 抗侧刚度_______和___反弯点位置___进行了修正。 15.在水平荷载作用下结构的水平位移曲线大致有三种型式：__弯曲型____、___剪切型__和_弯剪型_________。 16.我国《抗震规范》规定的计算水平地震的方法有三种。即___振型分析反应谱法__、__底部剪力法______和____时程分析法____。 17.在框架结构的抗震设计中，框架梁的受压区计算高度x与梁截面的有效高度h0的比值x/h0，对于一级框架梁要满足___趋于0.25____，二、三级框架梁要满足____《=0.35___，四级框架梁则_______无规定___。 18.框架结构在强烈地震作用下，首先发生屈服并产生较大弹塑性位移的楼层称为结构____薄弱层____。 19.壁式框架柱侧移刚度D值的计算，与普通框架柱不同之处是需要考虑___刚域______和剪切变形的影响。 20.框筒结构的柱子轴向力，愈接近筒角愈大，这种现象叫__剪力滞后_____。 21.多层框架结构柱下条形基础梁的___高度______一般宜为柱距的81~41。 22.在地震区，当建筑物平面复杂、不对称并且各部分刚度、质量相差悬殊时，为减小震害可以设置______防震___缝。 23．钢筋混凝土结构承载力抗震调整系数γRE的数值__《1。 24．变形缝中的_______沉降_______缝应将建筑物从屋顶到基础全部分开。 25．若综合框架总剪力V f<0.2V0，则V f应取0.2V0及1.5V f，max二者中的较___小________者。
林业科技情报2014Vol.46No.1 浅谈高层建筑结构设计的重点和难点 梅雅莉 （黑龙江省林业设计研究院） ［摘要］由于我国人口数量的增多，为解决住房等问题需要发展建筑行业，尤其是要发展高层建筑行业。随着建筑高度的不断增加，建筑的形式和结构功能也变得复杂多样，因此，高层建筑的结构设计工作便成为建筑工程师在设计过程中的重点和难点。本文着重对高层建筑结构设计过程中应注意的问题进行分析。 ［关键词］高层建筑；结构设计；重点问题 Discussion On The Emphasis And Difficulty Of The Structure Design For High－Ｒise Building Mei Yali （Forest Designing AndＲesearch Institute Of Heilongjiang Province） Abstract：With the increasing for the population in our country，it is necessary to develop architecture industry，es-pecially the high－rise buildings，to solve the housing problem．Associated with the increasing number for the high －rise building，the type of the architecture and the structure function has got much more complex．As a result，the design for high－rise building becomes the emphasis and difficulty for the architecture engineering worker．The par-ticle mainly analyzes the problem emerging from the high－rise building design process． Key words：high－rise building；structure design；emphasis problem 1高层建筑结构设计的概况及意义 随着我国城市化进程不断加快，城市人口显著增多，高层建筑在城市建设中发挥着越来越重要的作用。即使在建筑设计理念和方法日益先进的今天，仍会因为高层建筑复杂的结构，较广的学术知识涉及和较大的工程量而出现设计失误的现象。高层建筑结构设计的意义有：首先，如果建筑所使用的面积一定，设计和建造高层建筑可以获得相对多一些的使用面积，可以解决城市用地紧张、房价高涨等问题。另一方面，精美的高层建筑设计还可以改善城市的外观，或者说成为城市的一道风景。比如马来西亚的石油大厦和上海的金茂大厦等等。而如果设计的建筑高层密度、结构不合理，就会给城市带来热岛效应，影响城市居民的生活环境，甚至由于高层的玻璃因反光而发生光污染的现象。其次，如果是在建筑面积与建设场地面积的比值一定，那么建造高层建筑就会有效地节约城市土地面积，得到更多的空闲地面，用这些空闲出来的地面来进行城市绿化或者供人们休息娱乐。与此同时，建筑高层的土地结构设计会为城市带来更充足的日照、更良好的采光和通风效果。在新加坡新建的居住区中，由于建造了很多的高层建筑群，得到了许多空闲的地面，使人们的休闲活动空间也得到了拓展。最后，一般情况下，高层建筑也可以使人们的内心得到舒展，所以说高层建筑对于城市人们的生活非常重要。因此，高层建筑的结构设计也非常重要，良好的建筑结构可以使人们生活得更加安全，更加舒心。也会使城市更加美观，拥有良好的生态环境。高层建筑结构设计师们要发挥自己的所学所能，设计出美观、经济、实用的高层建筑。 2高层建筑结构设计中应注意的问题 在高层建筑结构的设计中，我们需要注意一些问题，主要有以下几方面。 2.1剪力墙的设计 在高层建筑中，剪力墙对建筑有着重要的影响，所以，在剪力墙的设计过程中，要充分考虑剪力墙的结构体系。也就是以建筑物墙体作为承受水平、竖向荷载的结构，要求混凝土剪力墙具有较好的结构，较强的刚度，以满足其承载力的要求。在对剪力墙进行计算配筋时，切记要为墙肢一端配筋。在短肢剪力墙相对较多的结构中，将较短的墙段划为约束边缘的构件是不妥的，这会使墙肢中和轴附近的钢筋无法发挥作用。另外，剪力墙间距也不能过大，因为这会使得平面的布置显得死板，无法满足公共建筑功能需求。此外，一旦剪力墙自身的结构过大，高度超过标准就会引起悬臂墙变形， · 03 ·