大工15秋《高层建筑结构》大作业答案之欧阳法创编.docx

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大工15秋《高层建筑结构》大作业答案之欧阳法创编

大工15秋《高层建筑结构》大作业及要求

时间：

2021.03.09

创作：

欧阳法

注意：

从以下五个题目中任选两个进行解答（注意：

从题目一、二中选择一道计算题，并从题目三、四、五中选择一道问答题，分别进行解答，不可同时选择两道计算题或者问答题）；解答前，需将所选题目复制（使老师明确你所选的题目）。

题目一：

底部剪力法计算题

某钢筋混凝土框架结构，地上十层，高度为40m。

房屋所在地区的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为

，设计地震分组为第一组，Ⅳ类场地。

已知该楼的基本自振周期

，经计算已知每层楼屋面的永久荷载标准值为

，每层楼面和屋面的活荷载标准值均为

。

要求：

确定该楼各层的水平地震作用值

。

解：

1、该楼高度40米，且各层的质量和刚度沿高度分布较均匀，可采用底部剪力法。

2、根据抗震设计规范，知设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g。

设计地震分组为第一组。

3、查表水平地震影响系数最大值特征周期

阻尼比衰减指数

4、各楼层的重力荷载代表值

结构的总重力荷载代表值

5、

地震影响系数

6、

顶部附加地震作用系数

7、结构总水平地震作用标准值

8、主体结构水平地震作用标准值

题目三：

简述剪力墙在房屋设计中应如何布置？

答：

剪力墙的布置应符合以下要求：

（1）剪力墙应双向或多向布置，宜拉通对齐，不同方向的剪力墙宜分别联结在一起，避免仅单向有墙的结构布置形式。

当剪力墙双向布置且互相联结时，纵墙（横墙）可以作为横墙（纵墙）的翼缘，从而提高其承载力和刚度。

（2）地震区，宣将剪力墙设计成高宽比H/B较大的墙，因为低矮的墙。

（H/B<1.5）的破坏属剪切脆性破坏，抗震性能差。

因此，当剪力墙较长时，可用楼板（无连梁）或跨高比不小于6的连梁将其分为若干个独立的墙段，每个独立墙段可以是实体墙、整体小开口墙、联肢墙或壁式框架，每个独立的墙段的H／B不宜小于2，且墙肢长度不宜大于8m.当房屋高度不是很大，为使整个剪力墙结构的房屋刚度适当，除抗震等级为一级的结构外，也可采用大部分由短肢剪力墙组成的剪力墙结构，短肢剪力墙是指墙肢截面高度与截面厚度之比为5—8且墙厚不小于200mm的剪力墙，这种剪力墙因高宽比较大，其延性和耗能能力均比普通墙好，因而近年来得到广泛的应用。

（3）错洞墙及洞口布置不合理的剪力墙，受力和抗震性能较差，因此剪力墙的门窗洞口宜上下对齐，成列布置，形成明确的墙肢和连梁。

抗震设计时，一、二、三级抗震等级的剪力墙不宜采用错洞墙，当必须采用错洞墙时，洞口错开距离沿横向及竖向都不宜小于2m.为避免剪力墙墙肢刚度不均匀及墙肢过弱，要求墙肢截面高度与厚度之比不宜小于4.

（4）剪力墙宜自上到下连续布置，不宜突然中断，避免刚度突变。

（5）控制剪力墙平面外的弯矩，当剪力墙与墙平面外方向的楼面梁相连接，且梁高大于墙厚时，可至少采取下列的一个措施：

1）沿梁方向设置与粱相连的剪力墙，以抵抗平面外弯矩。

2）宜在墙与梁相交处设置扶壁柱。

扶壁柱宜按计算确定截面及配筋。

3）应在墙与粱相交处设置暗柱，并宜按计算确定配筋。

4）当与剪力墙相连的楼面梁为钢梁时，剪力墙内宜设置型钢。

题目四：

为什么框架—剪力墙结构中的剪力墙布置不宜过分集中？

框架—剪力墙结构中剪力墙的布置要求是什么？

答：

1、剪力墙结构的定义

由墙体承受全部水平作用和竖向荷载的结构体系成为剪力墙结构体系。

一般情况下，剪力墙结构均做成落地形式，但是由于建筑功能及其他方面的要求，部分剪力墙可能不能落地，如下图3所示，即为此类部分框支剪力墙结构。

图3部分框支剪力墙结构立面布置示意图

剪力墙结构按照施工方法的不同，可以分为以下三种：

（1）剪力墙全部现浇的结构；

（2）全部用预制墙板装配而成的剪力墙结构；

（3）部分现浇、部分为预制装配的剪力墙结构。

2、剪力墙结构的侧向位移

在承受水平力作用时，剪力墙相当于一根悬臂深梁，其水平位移由弯曲变形和剪切变形两部分组成，在高层建筑结构中，框架柱的变形以剪切变形为主，剪力墙的变形以弯曲变形为主，其位移曲线呈弯曲性，特点是结构层间位移随楼层的增高而增加。

3、剪力墙结构的优点

相比框架结构来说，剪力墙结构的抗侧刚度大，整体性好，结构顶点水平位移和层间位移通常较小，经过恰当设计的剪力墙结构具有良好的抗震性能，结构的用钢量也较省。

4、剪力墙结构的缺点

由于剪力墙结构中采用了一定数量的墙体用以承担全部水平作用和竖向荷载，因此结构的平面布置相对不灵活，结构自重较大。

框架—剪力墙结构

1、框架—剪力墙结构的定义

框架—剪力墙结构体系是把框架和剪力墙两种结构共同组合在一起形成的结构体系，竖向荷载由框架和剪力墙等竖向承重单体共同承担，水平荷载则主要由剪力墙这一具有较大刚度的抗侧力单元来承担。

2、框架—剪力墙结构的侧向位移

框架—剪力墙结构很好的综合了框架的剪切变形和剪力墙的弯曲变形的受力性能，它们的协同工作使各层层间变形趋于均匀，改善了纯框架或者纯剪力墙结构中上部和下部楼层层间变形相差较大的缺点。

其变形特征如下图4所示。

（a）计算简图

（b）框架的变形

（c）剪力墙的变形

（d）框架剪力墙的

变形

图4框架—剪力墙结构在侧向力作用下协同工作时的变形特征

总体说来，框架—剪力墙结构呈现弯—剪型变形：

（1）下部楼层：

剪力墙位移较小，框架位移较大，剪力墙拉着框架，弯曲型变形。

（2）上部楼层：

剪力墙位移较大，框架位移较小，框架拉着剪力墙，剪切型变形。

3、框架—剪力墙结构的优点

框架—剪力墙结构体系综合了框架和剪力墙结构的优点，并在一定程度上规避了两者的缺点，达到了扬长避短的目的，使得建筑功能要求和结构设计协调得比较好。

它既具有框架结构平面布置灵活、使用方便的特点，又具有较大的刚度和较好的抗震能力。

因此，在高层建筑用应用非常广泛，它与框架结构、剪力墙结构一起构成了目前最常用的三大常规结构。

4、框架—剪力墙结构布置要点

框架—剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系。

关键应该注意剪力墙的数量和位置。

如果剪力墙布置数量多，则结构的抗侧刚度大，侧向变形小，布置难度大；如果剪力墙布置的数量少，则结构的抗侧刚度小，侧向变形大，对框架的抗震要求高。

因此在进行框架—剪力墙结构设计时，对于剪力墙的布置，应注意以下一些要求：

（1）抗震设计时使各主轴方向侧向刚度接近；

（2）对称布置；

（3）贯穿建筑全高；

（4）布在周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化处、竖向荷载变化处；

（5）平面形状凸凹较大时在突出部位的端部设置；

（6）形成翼墙；

（7）布置3片以上；

（8）间距不宜过大；

（9）不宜布置在长框架的两端。

大连理工大学《高层建筑结构》大作业

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题目XX：

时间：

2021.03.09

创作：

欧阳法