高层结构设计第4章 高层建筑结构计算的一般原则及有关规定
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高层建筑结构设计广西大学土木建筑工程学院贺盛第四章结构设计基本规定4.6 舒适度验算4.7 抗震设防类别4.8 抗震等级4.9 变形缝设置4.1 适用最大高度及高宽比4.2 结构布置的规则性4.3 承载力验算4.4 荷载效应组合4.5 变形验算本章重点➢掌握各类房屋的适用最大高度及高宽比➢掌握各类结构布置原则及规则性判别方法➢掌握荷载效应组合及承载力验算方法➢掌握变形验算方法➢了解舒适度验算方法➢掌握各类建筑抗震等级确定方法➢熟悉各种变形缝的类型及设置原则4.1 适用最大高度及高宽比结构设计首先需根据房屋高度、抗震设防、设防烈度等因素,确定一个与之匹配的、经济且合理的结构体系,以使结构效能得到充分发挥,材料强度得到充分利用。
《建筑结构抗震设计规范》GB50011-2010(以下简称《抗规》)、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010(以下简称《高混规》)及《高层民用建筑钢结构设计规程》JGJ-2015(以下简称《高钢规》)规定了钢筋混凝土结构、钢结构及混合结构房屋建筑的最大适用高度。
将钢筋混凝土结构房屋划分为A与B级。
当房屋高度满足下表时,为A级。
当钢筋混凝土结构房屋高度不满足上表,但满足下表时,为B级。
当房屋高度不满足下表时,为超限高层建筑。
民用钢结构房屋的最大适用高度如下表所示。
表中筒体不包括钢筋混凝土筒。
混合结构房屋的最大适用高度如下表所示。
4.1.2 房屋建筑适用的高宽比房屋建筑适用的高跨比,是对结构刚度、整体稳定承载能力及经济合理性的宏观控制指标。
当结构设计满足承载力、稳定、抗倾覆、变形及舒适度等基本条件之后,仅从结构安全角度考虑,高宽比限值不是必须满足的。
高宽比主要影响结构设计的经济性。
钢筋混凝土结构房屋建筑的适用高宽比如下表。
4.1.2 房屋建筑适用的高宽比钢结构房屋建筑的适用高宽比如下表。
混合结构房屋建筑的适用高宽比如下表。
4.2 结构布置的规则性建筑平面可分为板式和塔式两大类。
第1章绪论(1)我国对高层建筑结构是如何定义的?(2)高层建筑结构的受力及变形特点是什么?设计时应考虑哪些问题?(3)从结构材料方面来分,高层建筑结构有哪些类型?各有何特点?(4)为什么要限制结构在正常情况下的侧移?何谓舒适度?高规采用何种限制来满足舒适度要求?(5)什么是结构的重力二阶效应?高层建筑为什么要进行稳定性验算?如何进行框架结构的整体稳定验算?第2章高层建筑结构体系与布置1. 何为结构体系?高层建筑结构体系大致有哪几类?选定结构体系主要考虑的因素有哪些?各种结构体系的优缺点和受力特点如何?2.如何确定高层建筑的结构方案?3.在抗震结构中为什么要求平面布置简单、规则、对称,竖向布置刚度均匀?怎样布置可以使平面内刚度均匀,减小水平荷载引起的扭转?沿竖向布置可能出现哪些刚度不均匀的情况?高层建筑结构平面、竖向不规则有哪些类型?4.防震缝、伸缩缝和沉降缝在什么情况下设置?各种缝的特点和要求是什么?在高层建筑结构中,特别是抗震结构中,怎么处理好这三种缝?5.框架-筒体结构与框筒结构有何异同?框架结构与框筒结构相比,两者平面结构布置和受力特点有何不同?何谓框筒结构的剪力滞后现象?6高层建筑结构总体布置的原则是什么?7为什么规范对每一种结构体系规定最大的适应高度?实际工程是否允许超过规范规定的最大适应高度?8.高层建筑的基础都有哪些形式?高层建筑的基础为什么埋深要求?采用天然地基时高层建筑的基础埋深不小于多少?第3章高层建筑结构荷载(1)高层建筑结构设计时应主要考虑哪些荷载或作用?(2)高层建筑结构的竖向荷载如何取值?进行竖向荷载作用下的内力计算时,是否要考虑活荷载的不利布置?为什么?(3)结构承受的风荷载与哪些因素有关?和地震作用相比,风荷载有何特点?(4)高层建筑结构风荷载标准值计算式中,基本风压、风载体型系数和风压高度变化系数分别如何取值?(5)什么是风振系数?在什么情况下需要考虑风振系数?如何取值?(6)结构自振周期的计算方法有哪些?为什么要对理论周期值进行修正?如何修正?各类结构基本周期的经验公式是什么?第4章高层建筑结构分析原则(1)在多高层建筑结构计算中,假定楼盖在自身平面内为绝对刚性有何意义?如果楼盖不满足绝对刚性的假定,则计算中应如何考虑?(2)水平荷载的作用方向如何确定?把空间结构简化为平面结构的两个基本假定是什么?楼板起什么作用?第5章 高层建筑结构的近似计算方法框架部分 (1) 简述分层法和迭代法的计算要点及步骤。
一判断题1。
高层结构应根据房屋的高度、高宽比、抗震设防类别、场地类别、结构材料、施工技术等因素,选用适当的结构体系。
( )A。
TRUEB。
FALSE2. 高层框架-剪力墙结构的计算中,对规则的框架-剪力墙结构,可采用简化方法不一定要按协同工作条件进行内力、位移分析.( )A。
TRUEB. FALSE3. 异型柱框架结构和普通框架结构的受力性能和破坏形态是相同的。
( )A。
TRUEB. FALSE4。
剪力墙为偏心受力构件,其受力状态与钢筋混凝土柱相似.( )A。
TRUEB. FALSE5。
竖向荷载作用下剪力墙内力的计算,可近似认为各片剪力墙不仅承受轴向力,而且还承受弯矩和剪力。
( )A. TRUEB。
FALSE6. 当结构单元内同时有整截面、壁式框架剪力墙时,应按框架—剪力墙结构体系的分析方法计算结构内力。
()A。
TRUEB. FALSE7. 剪力墙类型的判断,除了根据剪力墙工作系数判别外,还应判别沿高度方向墙肢弯矩图是否会出现反弯点。
()A。
TRUEB。
FALSE8. 框架—剪力墙结构可根据需要横向布置抗侧力构件。
抗震设计时,应按横向布置剪力墙.( )A。
TRUEB。
FALSE9. 高层建筑宜选用对抵抗风荷载有利的平面形状,如圆形、椭圆形、方形、正多边形等。
( )A。
TRUEB。
FALSE10. 高层结构的概念设计很重要,它直接影响到结构的安全性和经济性.( )A. TRUEB. FALSE11. 壁式框架的特点是墙肢截面的法向应力分布明显出现局部弯矩,在许多楼层内墙肢有反弯点。
( )A. TRUEB. FALSE12. 剪力墙整体工作系数越大,说明连梁的相对刚度越小。
( )A. TRUEB. FALSE13。
框架-剪力墙结构中框架的抗震等级划分比纯框架结构的抗震等级低。
( )A。
TRUEB。
FALSE14。
高层框架—剪力墙结构中,当剪力墙部分承受的地震倾覆力矩等于或小于结构总地震倾覆力矩的50%时,其框架的抗震等级框架部分应按框架结构的抗震等级采用。
第1章绪论1.我国对高层建筑结构是如何定义的?答:我国规定:10层及10层以上或高度超过28m的住宅以及房屋高度大于24m的其他民用建筑为高层建筑。
2.高层建筑结构的受力及变形特点是什么?设计时应考虑哪些问题?答:特点:水平荷载对结构影响大,随高度的增加除轴力与高度成正比外,弯矩和位移呈指数曲线上升,并且动力荷载作用下,动力效应大,扭转效应大。
考虑:结构侧移,整体稳定性和抗倾覆问题,承载力问题。
3.从结构材料方面来分,高层建筑结构有哪些类型?各有何特点?答:相应的结构分类(以材料分类):砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土混合结构特点:(1)砌体结构具有取材容易、施工简便、造价低廉等优点,但其抗拉、抗弯、抗剪强度均较低,抗震性能较差。
(2)钢结构具有强度高,自重轻(有利于基础),延性好,变形能力大,有利于抗震,可以工厂预制,现场拼装,交叉作业但价格高,防火材料(增加造价),侧向刚度小。
(3)钢筋混凝土具有价格低,可浇筑成任何形状,不需要防火,刚度大。
但强度低,构件截面大占用空间大,自重大,不利于基础、抗震,延性不如钢结构。
(4)混合结构与钢构件比:用钢少,刚度大,防火、防锈;与混凝土构件比:重量轻,承载力大,抗震性能好。
第2章高层建筑结构体系与布置1. 高层结构体系大致有哪几类?各种结构体系优缺点和受力特点如何?答:高层结构体系类型:框架结构体系剪力墙结构体系框架—剪力墙结构体系筒中筒结构体系多筒体系巨型结构体系框架结构:受力变形特点:框架结构的侧移一般由两部分组成:1)水平力引起的楼层剪力,使梁、柱构件产生弯曲变形,形成框架结构的整体剪切变形Us;2)由水平力引起的倾覆力矩,使框架柱产生轴向变形(一侧柱拉伸,另一侧柱压缩)形成框架结构的整体弯曲变形Ub;3)当框架结构房屋的层数不多时,其侧移主要表现为整体剪切变形,整体弯曲变形的影响很小。
注:框架结构属于柔性结构,侧移主要表现为整体剪切变形。
第1章绪论1.我国对高层建筑结构是如何定义的?答:我国规定:10层及10层以上或高度超过28m的住宅以及房屋高度大于24m的其他民用建筑为高层建筑。
2.高层建筑结构的受力及变形特点是什么?设计时应考虑哪些问题?答:特点:水平荷载对结构影响大,随高度的增加除轴力与高度成正比外,弯矩和位移呈指数曲线上升,并且动力荷载作用下,动力效应大,扭转效应大。
考虑:结构侧移,整体稳定性和抗倾覆问题,承载力问题。
3.从结构材料方面来分,高层建筑结构有哪些类型?各有何特点?答:相应的结构分类(以材料分类):砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土混合结构特点:(1)砌体结构具有取材容易、施工简便、造价低廉等优点,但其抗拉、抗弯、抗剪强度均较低,抗震性能较差。
(2)钢结构具有强度高,自重轻(有利于基础),延性好,变形能力大,有利于抗震,可以工厂预制,现场拼装,交叉作业但价格高,防火材料(增加造价),侧向刚度小。
(3)钢筋混凝土具有价格低,可浇筑成任何形状,不需要防火,刚度大。
但强度低,构件截面大占用空间大,自重大,不利于基础、抗震,延性不如钢结构。
(4)混合结构与钢构件比:用钢少,刚度大,防火、防锈;与混凝土构件比:重量轻,承载力大,抗震性能好。
第2章高层建筑结构体系与布置1. 高层结构体系大致有哪几类?各种结构体系优缺点和受力特点如何?答:高层结构体系类型:框架结构体系剪力墙结构体系框架—剪力墙结构体系筒中筒结构体系多筒体系巨型结构体系框架结构:受力变形特点:框架结构的侧移一般由两部分组成:1)水平力引起的楼层剪力,使梁、柱构件产生弯曲变形,形成框架结构的整体剪切变形Us;2)由水平力引起的倾覆力矩,使框架柱产生轴向变形(一侧柱拉伸,另一侧柱压缩)形成框架结构的整体弯曲变形Ub;3)当框架结构房屋的层数不多时,其侧移主要表现为整体剪切变形,整体弯曲变形的影响很小。
注:框架结构属于柔性结构,侧移主要表现为整体剪切变形。
⾼层建筑结构设计简答题整理版《⾼层建筑结构设计》作业答案第1章概述思考题:1、什么是⾼层建筑和⾼层建筑结构?JGJ3-2002《⾼层建筑混凝⼟结构技术规程》和JGJ99-1998《⾼层民⽤建筑钢结构技术规程》是如何规定的?答:⾼层建筑尚⽆统⼀的严格定义,不同国家、不同时期,对⾼层建筑定义也不同,但原则上是以层数和建筑⾼度来标定的。
如:德国规定22m以上的建筑物为⾼层建筑英国规定24.3m以上的建筑物为⾼层建筑美国规定24.6m以上或7层以上的建筑物为⾼层建筑法国规定居住建筑物⾼度在50m以上,其他建筑物⾼度在28m以上的建筑为⾼层建筑⽇本规定8层以上或者⾼度超过31m的建筑为⾼层建筑,⽽30层以上的旅馆、办公楼和20层以上的住宅为超⾼层;⾼层建筑结构是⾼层建筑中的主要承重⾻架。
2、⾼层建筑结构中结构轴⼒、弯矩和位移与结构⾼度的关系⼤体如何?答:⾼层建筑结构中轴⼒和结构⾼度成线性关系;弯矩和结构⾼度成⼆次⽅关系;位移和结构⾼度成四次⽅关系。
3、按功能材料分,⾼层建筑结构类型主要有哪⼏种?答:按功能材料分:①混凝⼟结构②钢结构③钢和混凝⼟的混合结构型式.4、⾼层建筑的抗侧⼒体系主要有哪⼏类?各有哪些组成和承受作⽤特点?答:⾼层建筑的抗侧⼒类型主要有:框架结构、剪⼒墙结构、框架-剪⼒墙结构、筒体结构、悬臂结构及巨型框架结构。
组成和承受作⽤特点:①框架结构体系架结构体系有线型杆件-梁和柱作为主要构件组成的,承受竖向和⽔平作⽤;②剪⼒墙结构体系:混凝⼟墙体组成,承受全部竖向和⽔平作⽤的;③框架-剪⼒墙结构体系:框架结构中布置⼀定数量的剪⼒墙组成由框架和剪⼒墙共同承受竖向和⽔平作⽤;④筒体结构体系:由竖向筒体为主组成的承受竖向和⽔平作⽤;⑤悬臂结构体系:在钢筋混凝⼟内筒为主要受⼒结构的⾼层建筑中,从内筒不同⾼度处伸出⾦属悬臂杆,并在其端部挂有钢吊杆与内筒共同承受各层楼板的⾃重与附加的活荷载;⑥巨型框架结构体系:由若⼲巨柱以及巨梁组成,承受主要的⽔平⼒和竖向荷载;其余的楼⾯截⾯梁柱组成⼆级结构,只将楼⾯荷载传递到巨型框架结构上去。
简述高层建筑结构布置的一般原则高层建筑结构布置的一般原则包括以下几个方面。
首先,高层建筑的结构布置应考虑建筑的整体稳定性和安全性。
高层建筑结构的承载力需满足建筑自身负荷和外部荷载的要求,确保建筑物的稳定性和抗震性。
这包括考虑建筑物的重力荷载、风荷载、地震荷载等,通过合理的结构设计和布置,确保建筑能够承担这些荷载。
其次,高层建筑的结构布置应考虑建筑的空间利用效率。
高层建筑往往需要提供大量的使用空间,因此结构布置需要合理利用空间,最大限度地提供可用面积,并确保使用空间的灵活性和功能性。
在布置结构时,可以考虑采用合理的楼板跨度、柱网格和跨径等,以提高空间利用效率。
同时,高层建筑的结构布置应考虑建筑的施工和维护便利性。
高层建筑的施工过程复杂,因此结构布置应尽量减少施工难度,降低施工成本。
此外,结构布置还应便于建筑物的维护和修复,方便检修设备、更换材料等。
此外,高层建筑的结构布置还应考虑建筑的节能性和环境可持续性。
高层建筑的能耗较大,因此结构布置应考虑建筑物的节能需求,采用合理的隔热材料、节能设备等措施,提高建筑物的能效性能。
此外,结构布置还应注重环境保护,减少对土地和资源的消耗,遵循可持续发展的原则。
最后,高层建筑的结构布置应注重美观性和人性化。
作为城市的标志性建筑,高层建筑的外观设计和结构布置应考虑建筑的美观性,并与周边环境和谐协调。
此外,结构布置还应考虑建筑对居民的舒适性和便利性,如通风、采光、景观设计等,提供良好的使用体验。
综上所述,高层建筑结构布置的一般原则包括稳定性和安全性、空间利用效率、施工和维护便利性、节能性和环境可持续性、美观性和人性化等方面,以实现高层建筑的功能需求和可持续发展的目标。
高层建筑结构设计教案A简化第一章:高层建筑结构概述1.1 教学目标了解高层建筑结构的定义和发展历程。
掌握高层建筑结构的分类及其特点。
理解高层建筑结构设计的基本原则。
1.2 教学内容高层建筑结构的定义和发展历程。
高层建筑结构的分类及其特点。
高层建筑结构设计的基本原则。
1.3 教学方法采用讲授法,介绍高层建筑结构的定义和发展历程。
采用案例分析法,分析高层建筑结构的分类及其特点。
采用讨论法,探讨高层建筑结构设计的基本原则。
第二章:高层建筑结构设计规范2.1 教学目标熟悉我国高层建筑结构设计规范的主要内容。
掌握高层建筑结构设计规范的应用方法。
了解高层建筑结构设计规范的发展趋势。
2.2 教学内容我国高层建筑结构设计规范的主要内容。
高层建筑结构设计规范的应用方法。
2.3 教学方法采用讲授法,介绍我国高层建筑结构设计规范的主要内容。
采用案例分析法,讲解高层建筑结构设计规范的应用方法。
采用讨论法,探讨高层建筑结构设计规范的发展趋势。
第三章:高层建筑结构体系3.1 教学目标了解高层建筑结构体系的分类及其特点。
掌握高层建筑结构体系的设计方法。
理解高层建筑结构体系的经济性和安全性。
3.2 教学内容高层建筑结构体系的分类及其特点。
高层建筑结构体系的设计方法。
高层建筑结构体系的经济性和安全性。
3.3 教学方法采用讲授法,介绍高层建筑结构体系的分类及其特点。
采用案例分析法,分析高层建筑结构体系的设计方法。
采用讨论法,探讨高层建筑结构体系的经济性和安全性。
第四章:高层建筑结构材料4.1 教学目标熟悉高层建筑结构常用材料的特性和应用。
掌握高层建筑结构材料的选择方法。
4.2 教学内容高层建筑结构常用材料的特性和应用。
高层建筑结构材料的选择方法。
高层建筑结构材料的发展趋势。
4.3 教学方法采用讲授法,介绍高层建筑结构常用材料的特性和应用。
采用案例分析法,讲解高层建筑结构材料的选择方法。
采用讨论法,探讨高层建筑结构材料的发展趋势。
第五章:高层建筑结构分析方法5.1 教学目标掌握高层建筑结构分析的基本方法。