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1、中國地質大學（武漢）遠程與繼續教育學院中國地質大學(武漢)遠程與繼續教育學院高層建筑結構設計 課程作業2（共 4 次作業）學習層次：專升本 涉及章節：第三章 第四章一、填空題1 高層建筑結構主要承受 、 和 等。2 目前，我國鋼筋混凝土高層建筑框架、框架一剪力墻結構體系單位面積的重量（恒載與活荷載）大約為 ；剪力墻、筒體結構體系為 。3 在框架設計中，一般將豎向活荷載按 考慮，不再一一考慮活荷載的 布置。如果活荷載較大，可按 布置荷載所得的框架梁跨中彎矩乘以 的系數加以放大，以考慮活荷載不利分布所產生的影響。二、問答題1 高層建筑結構設計時應考慮哪些荷載或作用？2 對高層建筑結構進行豎向荷載作2、用下的內力計算時，是否要考慮活荷載的不利？3 結構承受的風荷載與哪些因素有關？4 高層結構計算時，基本風壓和風荷載體型系數應分別如何取值？ 5什么是風振系數？在什么情況下需要考慮風振系數？它如何取值？6. 計算地震作用的底部剪力法、振型分解反應譜法、時程分析法各適用于什么情況？7. 什么是荷載效應組合？有地震作用組合和無地震作用組合表達式是什么？8. 高層建筑按空間整體工作計算時各構件應考慮哪些變形？9. 為什么要限制高層建筑結構的層間側向位移？工程設計中如何限制結構的層間側向位移？（問答題，10分）10. 什么是高層建筑結構的重力二階效應？參考答案一、填空題1 豎向荷載，風荷載，地震作用 23、 底部剪力法；振型分解反應譜；時程分析法 3 永久荷載和有關可變荷載的組合值二、問答題1 高層建筑結構設計時應考慮哪些荷載或作用？高層建筑和高聳結構主要承受豎向荷載、風荷載和地震作用等。與多層建筑有所不同，由于高層建筑的豎向力遠大于多層建筑，在結構內可引起相當大的內力；同時由于高層建筑的特點，水平荷載的影響顯著增加。2 對高層建筑結構進行豎向荷載作用下的內力計算時，是否要考慮活荷載的不利？對高層建筑，在計算活荷載產生的內力時，可不考慮活荷載的最不利布置。這是因為目前我國鋼筋混凝土高層建筑單位面積的重量大約為1214kN /（框架、框架一剪力墻結構體系）和 1416 kN /（剪力墻、筒體結構體4、系），而其中活荷載平均值約為 2.0 kN /左右，僅占全部豎向荷載 15左右，所以樓面活荷載的最不利布置對內力產生的影響較小；另一方面，高層建筑的層數和跨數都很多，不利布置方式繁多，難以一一計算。為簡化計算，可按活荷載滿布進行計算，然后將梁跨中彎矩乘以 1.1-1.2 的放大系數。 3 結構承受的風荷載與哪些因素有關？當計算承重結構時，垂直于建筑物表面上的風荷載標準值、應按下式計算：對于圍護結構，由于其剛性一般較大，在結構效應中可不必考慮其共振分量，此時可僅在平均風壓的基礎上，近似考慮脈動風瞬間的增大因素，通過陣風系數進行計算。其單位面積上的風荷載標準值k應按下式計算：4. 高層結構計算時，5、基本風壓和風荷載體型系數應分別如何取值？ 基本風壓應按 荷載規范 全國基本風壓分布圖及附錄 D . 4 給出的數據采用，但不得小于 0 . 3 kN /。對于高層建筑、高聳結構以及對風荷載比較敏感的高層結構，基本風壓分布圖及附錄 D . 4 規定的基本風壓值乘以 1 . 1 的系數后采用。在計算風荷載對建筑物的整體作用時，只需按各個表面的平均風壓計算，即采用各個表面的平均風載體型系數計算。對高層建筑，風荷載體型系數與建筑的體型、平面尺寸等有關，可按下列規定采用： ( 1 ）圓形平面建筑取 0.8 。 ( 2 ）正多邊形及截角三角形平面建筑，按下式計算：( 3）高寬比 H / B 不大于 4 的6、矩形、方形、十字形平面建筑取 1 . 3 。 ( 4 ）下列建筑取 1 . 4 : 1 ) V 形、 Y 形、弧形、雙十字形、井字形平面建筑； 2 ) L 形、槽形和高寬比 H / B 大于 4 的十字形平面建筑； 3）高寬比大于 4 ，長寬比不大于 1 . 5 的矩形、鼓形平面建筑。( 5 ）在需要更細致進行風荷載計算的情況下，可按 高層規范 附錄 A 采用，或由風洞試驗確定。在計算風荷載對建筑物某個局部表面的作用時，需要采用局部風荷載體型系數，用于驗算表面圍護結構及玻璃等的強度和構件連接強度。檐口、雨篷、遮陽板、陽臺等水平構件計算局部上浮風荷載時，風荷載體型系數不宜小于 2 . 0 。5.7、 什么是風振系數？在什么情況下需要考慮風振系數？它如何取值？風對建筑物的作用是不規則的，風壓隨風速、風向的紊亂變化而不停地改變。通常把風作用的平均值看成穩定風壓或平均風壓，實際風壓是在平均風壓上下波動的。平均風壓使建筑物產生一定的側移，而波動風壓使建筑物在該側移附近左右振動。對于高度較大，剛度較小的高層建筑，波動風壓會產生不可忽略的動力效應，在設計中必須考慮。目前采用加大風荷載的辦法來考慮這個動力效應，在風壓值上乘以風振系數。當房屋高度大于 30m 、高寬比大于 1 . 5 時，以及對于構架、塔架、煙囪等高聳結構，均考慮風振。結構在 z 高度處的風振系數可按下式計算：6. 計算地震作用的底部剪8、力法、振型分解反應譜法、時程分析法各適用于什么情況？高層建筑結構應根據不同的情況，分別采用下列地震作用計算方法： ( l ）高層建筑結構宜采用振型分解反應譜法。對質量和剛度不對稱、不均勻的結構以及高度超過 100m 的高層建筑應采用考慮扭轉藕聯振動影響的振型分解反應譜法。 ( 2 ）高度不超過 40m ，以剪切變形為主，剛度與質量沿高度分布比較均勻的建筑物，可采用底部剪力法。( 3 ）甲類高層建筑結構，下表所列的乙、丙類高層建筑結構，質量沿豎向分布特別不均勻的高層建筑結構等，應采用彈性時程分析法進行多遇地震作用下的補充計算。7. 什么是荷載效應組合？有地震作用組合和無地震作用組合表達式是什么？9、結構或結構構件在使用期間，可能遇到同時承受永久荷載和兩種以上可變荷載的情況。但這些荷載同時都達到它們在設計基準期內的最大值的概率較小，且對某些控制截面來說，并非全部可變荷載同時作用時其內力最大。按照概率統計和可靠度理論把各種荷載效應按一定規律加以組合，就是荷載效應組合。 高層建筑混凝土結構設計規程 規定高層建筑結構的荷載效應和地震作用效應組合的表達式如下： ( 1 ）無地震作用效應組合時：( 2 ）有地震作用效應組合時：8. 高層建筑按空間整體工作計算時各構件應考慮哪些變形？高層建筑按空間整體工作計算時，應考慮下列變形：梁的彎曲、剪切、扭轉變形，必要時考慮軸向變形；柱的彎曲、剪切、軸向、扭轉變10、形；墻的彎曲、剪切、軸向、扭轉變形。高層建筑層數多、重量大，墻、柱的軸向變形影響顯著，計算時應考慮。構件內力是與其變形相對應的，分別為彎矩、剪力、軸力、扭矩等，這些內力是構件截面承載力計算的基礎，如梁的彎、剪、扭、柱的壓（拉）、彎、剪、扭，墻肢的壓（拉）、彎、剪，等等。9.為什么要限制高層建筑結構的層間側向位移？工程設計中如何限制結構的層間側向位移？答：（1）過大的側向位移，特別是過大的層間側移會填充墻及一些建筑裝修出現裂縫或損壞，也會使電梯軌道變形過大，影響使用。 （2）過大的側向位移會使主體結構出現裂縫甚至破損，為了限制結構裂縫寬度就要控制結構的側向位移及層間側移。 （3）過大的側向位移會11、使結構產生附加內力，嚴重時會加速結構的倒塌。 （4）過大的側向位移會使人不舒服，影響正常使用。工程設計中，層間位移以樓層的水平位移差計算（不扣除整體彎曲變形），以彈性方法計算的樓層間最大位移與層高之比作為限制條件，即（1） 高度150m及150m以下的高層建筑不宜大于表（規范）中限制。（2） 高度為250m及以上的高層建筑，為1/500。（3） 高度在150m-250m之間的，按線性內插取用。同時頂點相對位移（左邊為在荷載效應標準組合得到的最大相對位移值）10. 什么是高層建筑結構的重力二階效應？所謂重力二階效應，一般包括兩部分：一是由于構件自身撓曲引起的附加重力效應，即 P 效應，二階內力與構件撓曲形態有關，一般中段大、端部為零；二是結構在水平風荷載或水平地震作用下產生側移變位后，重力荷載由于該側移而引起的附加效應，即重力 P 效應。