1、中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院高层建筑结构设计 课程作业2（共 4 次作业）学习层次：专升本 涉及章节：第三章 第四章一、填空题1 高层建筑结构主要承受 、 和 等。2 目前，我国钢筋混凝土高层建筑框架、框架一剪力墙结构体系单位面积的重量（恒载与活荷载）大约为 ；剪力墙、筒体结构体系为 。3 在框架设计中，一般将竖向活荷载按 考虑，不再一一考虑活荷载的 布置。如果活荷载较大，可按 布置荷载所得的框架梁跨中弯矩乘以 的系数加以放大，以考虑活荷载不利分布所产生的影响。二、问答题1 高层建筑结构设计时应考虑哪些荷载或作用？2 对高层建筑结构进行竖向荷载作2、用下的内力计算时，是否要考虑活荷载的不利？3 结构承受的风荷载与哪些因素有关？4 高层结构计算时，基本风压和风荷载体型系数应分别如何取值？ 5什么是风振系数？在什么情况下需要考虑风振系数？它如何取值？6. 计算地震作用的底部剪力法、振型分解反应谱法、时程分析法各适用于什么情况？7. 什么是荷载效应组合？有地震作用组合和无地震作用组合表达式是什么？8. 高层建筑按空间整体工作计算时各构件应考虑哪些变形？9. 为什么要限制高层建筑结构的层间侧向位移？工程设计中如何限制结构的层间侧向位移？（问答题，10分）10. 什么是高层建筑结构的重力二阶效应？参考答案一、填空题1 竖向荷载，风荷载，地震作用 23、 底部剪力法；振型分解反应谱；时程分析法 3 永久荷载和有关可变荷载的组合值二、问答题1 高层建筑结构设计时应考虑哪些荷载或作用？高层建筑和高耸结构主要承受竖向荷载、风荷载和地震作用等。与多层建筑有所不同，由于高层建筑的竖向力远大于多层建筑，在结构内可引起相当大的内力；同时由于高层建筑的特点，水平荷载的影响显著增加。2 对高层建筑结构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？对高层建筑，在计算活荷载产生的内力时，可不考虑活荷载的最不利布置。这是因为目前我国钢筋混凝土高层建筑单位面积的重量大约为1214kN /（框架、框架一剪力墙结构体系）和 1416 kN /（剪力墙、筒体结构体4、系），而其中活荷载平均值约为 2.0 kN /左右，仅占全部竖向荷载 15左右，所以楼面活荷载的最不利布置对内力产生的影响较小；另一方面，高层建筑的层数和跨数都很多，不利布置方式繁多，难以一一计算。为简化计算，可按活荷载满布进行计算，然后将梁跨中弯矩乘以 1.1-1.2 的放大系数。 3 结构承受的风荷载与哪些因素有关？当计算承重结构时，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值、应按下式计算：对于围护结构，由于其刚性一般较大，在结构效应中可不必考虑其共振分量，此时可仅在平均风压的基础上，近似考虑脉动风瞬间的增大因素，通过阵风系数进行计算。其单位面积上的风荷载标准值k应按下式计算：4. 高层结构计算时，5、基本风压和风荷载体型系数应分别如何取值？ 基本风压应按 荷载规范 全国基本风压分布图及附录 D . 4 给出的数据采用，但不得小于 0 . 3 kN /。对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的高层结构，基本风压分布图及附录 D . 4 规定的基本风压值乘以 1 . 1 的系数后采用。在计算风荷载对建筑物的整体作用时，只需按各个表面的平均风压计算，即采用各个表面的平均风载体型系数计算。对高层建筑，风荷载体型系数与建筑的体型、平面尺寸等有关，可按下列规定采用： ( 1 ）圆形平面建筑取 0.8 。 ( 2 ）正多边形及截角三角形平面建筑，按下式计算：( 3）高宽比 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、双十字形、井字形平面建筑； 2 ) L 形、槽形和高宽比 H / B 大于 4 的十字形平面建筑； 3）高宽比大于 4 ，长宽比不大于 1 . 5 的矩形、鼓形平面建筑。( 5 ）在需要更细致进行风荷载计算的情况下，可按 高层规范 附录 A 采用，或由风洞试验确定。在计算风荷载对建筑物某个局部表面的作用时，需要采用局部风荷载体型系数，用于验算表面围护结构及玻璃等的强度和构件连接强度。檐口、雨篷、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时，风荷载体型系数不宜小于 2 . 0 。5.7、 什么是风振系数？在什么情况下需要考虑风振系数？它如何取值？风对建筑物的作用是不规则的，风压随风速、风向的紊乱变化而不停地改变。通常把风作用的平均值看成稳定风压或平均风压，实际风压是在平均风压上下波动的。平均风压使建筑物产生一定的侧移，而波动风压使建筑物在该侧移附近左右振动。对于高度较大，刚度较小的高层建筑，波动风压会产生不可忽略的动力效应，在设计中必须考虑。目前采用加大风荷载的办法来考虑这个动力效应，在风压值上乘以风振系数。当房屋高度大于 30m 、高宽比大于 1 . 5 时，以及对于构架、塔架、烟囱等高耸结构，均考虑风振。结构在 z 高度处的风振系数可按下式计算：6. 计算地震作用的底部剪8、力法、振型分解反应谱法、时程分析法各适用于什么情况？高层建筑结构应根据不同的情况，分别采用下列地震作用计算方法： ( l ）高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法。对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过 100m 的高层建筑应采用考虑扭转藕联振动影响的振型分解反应谱法。 ( 2 ）高度不超过 40m ，以剪切变形为主，刚度与质量沿高度分布比较均匀的建筑物，可采用底部剪力法。( 3 ）甲类高层建筑结构，下表所列的乙、丙类高层建筑结构，质量沿竖向分布特别不均匀的高层建筑结构等，应采用弹性时程分析法进行多遇地震作用下的补充计算。7. 什么是荷载效应组合？有地震作用组合和无地震作用组合表达式是什么？9、结构或结构构件在使用期间，可能遇到同时承受永久荷载和两种以上可变荷载的情况。但这些荷载同时都达到它们在设计基准期内的最大值的概率较小，且对某些控制截面来说，并非全部可变荷载同时作用时其内力最大。按照概率统计和可靠度理论把各种荷载效应按一定规律加以组合，就是荷载效应组合。 高层建筑混凝土结构设计规程 规定高层建筑结构的荷载效应和地震作用效应组合的表达式如下： ( 1 ）无地震作用效应组合时：( 2 ）有地震作用效应组合时：8. 高层建筑按空间整体工作计算时各构件应考虑哪些变形？高层建筑按空间整体工作计算时，应考虑下列变形：梁的弯曲、剪切、扭转变形，必要时考虑轴向变形；柱的弯曲、剪切、轴向、扭转变10、形；墙的弯曲、剪切、轴向、扭转变形。高层建筑层数多、重量大，墙、柱的轴向变形影响显著，计算时应考虑。构件内力是与其变形相对应的，分别为弯矩、剪力、轴力、扭矩等，这些内力是构件截面承载力计算的基础，如梁的弯、剪、扭、柱的压（拉）、弯、剪、扭，墙肢的压（拉）、弯、剪，等等。9.为什么要限制高层建筑结构的层间侧向位移？工程设计中如何限制结构的层间侧向位移？答：（1）过大的侧向位移，特别是过大的层间侧移会填充墙及一些建筑装修出现裂缝或损坏，也会使电梯轨道变形过大，影响使用。 （2）过大的侧向位移会使主体结构出现裂缝甚至破损，为了限制结构裂缝宽度就要控制结构的侧向位移及层间侧移。 （3）过大的侧向位移会11、使结构产生附加内力，严重时会加速结构的倒塌。 （4）过大的侧向位移会使人不舒服，影响正常使用。工程设计中，层间位移以楼层的水平位移差计算（不扣除整体弯曲变形），以弹性方法计算的楼层间最大位移与层高之比作为限制条件，即（1） 高度150m及150m以下的高层建筑不宜大于表（规范）中限制。（2） 高度为250m及以上的高层建筑，为1/500。（3） 高度在150m-250m之间的，按线性内插取用。同时顶点相对位移（左边为在荷载效应标准组合得到的最大相对位移值）10. 什么是高层建筑结构的重力二阶效应？所谓重力二阶效应，一般包括两部分：一是由于构件自身挠曲引起的附加重力效应，即 P 效应，二阶内力与构件挠曲形态有关，一般中段大、端部为零；二是结构在水平风荷载或水平地震作用下产生侧移变位后，重力荷载由于该侧移而引起的附加效应，即重力 P 效应。