大工15秋高層建筑結構大作業(yè)題目及參考答案

1、大工 15 秋高層建筑結構大作業(yè)及要求 注意：從以下五個題目中任選兩個進行解答(注意：從題目一、二中 選擇一道計算題，并從題目三、四、五中選擇一道問答題， 分別進行解答，不可同時選擇兩道計算題或者問答題) ；解 答前，需將所選題目復制(使老師明確你所選的題目) 。 題目一：底部剪力法計算題 某鋼筋混凝土框架結構，地上十層，高度為 40m。房屋所在地區(qū)的抗震設防 烈度為 7 度，設計基本地震加速度值為 0.10g ，設計地震分組為第一組，類場 地。已知該樓的基本自振周期 T1 1.0s ，經(jīng)計算已知每層樓屋面的永久荷載標準 值為12000kN ，每層樓面和屋面的活荷載標準值均為 2000kN 。

2、要求：確定該樓 各層的水平地震作用值 FEK 。 解： 1、該樓高度 40 米，且各層的質量和剛度沿高度分布較均勻， 可采用底部剪力法。 2、根據(jù)抗震設計規(guī)范，知設防烈度為 7 度，設計基本地震加速度為 0.10g 。設 計地震分組為第一組。 3、查表水平地震影響系數(shù)最大值max 0.08 特征周期 Tg 0.65s max g 阻尼比 0.05 衰減指數(shù) 0.9 4、各樓層的重力荷載代表值 Gi 12000 1.0 2000 0.5 13000kN G10 12000kN 0.923Gi 結構的總重力荷載代表值 Geq 0.85GE 0.85(9 13000 12000 0.5 2000)

3、109650 KN 5、T1 1s Tg 0.65s 地震影響系數(shù) 1 (Tg ) 2 max ( 0.65) 0.9 1.0 0.08 0.0543 1 T 2 max 1.0 6、T1 1s 1.4Tg 1.4 0. 65 0.91s 頂部附加地震作用系數(shù) n 0.08T1 0.02 0.08 1 0.02 0.06 7、結構總水平地震作用標準值 F EK1Geq 0.0543 109650 5954kN 8、主體結構水平地震作用標準值 Fn n FEK0.06 5954 357kN GiHi Fi GGiHiHi i FEK(1 n) FEK (1 n ) 5954 357 5597kN

4、 GiH i (1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.923) 4 Gi 216.92 Gi F9 Gi 36 5597 25.8 36 928.8 9 216.92Gi F8 25.8 32 825.6kN F7 25.8 28 722.4kN F6 25.8 24 619.2kN F5 25.8 20 516.0kN F4 25.8 16 412.8kN F3 25.8 12 309.6kN F2 25.8 8 206.4kN F1 25.8 4 103.2kN 題目二：結構扭轉效應計算題 某一結構的第 j 層平面圖，如下圖所示。圖中除標明各軸線間距離外，還給 出了各片結構沿 x方

5、向和 y 方向的抗側移剛度 D 值，已知沿 y 向作用總剪力 Vy 5000kN ，求考慮扭轉后，各片結構的剪力 y 題目三： 簡述剪力墻在房屋設計中應如何布置？ 答：剪力墻的布置應符合以下要求： （1）剪力墻應雙向或多向布置，宜拉通對齊，不同方向的剪力墻宜分別聯(lián) 結在一起，避免僅單向有墻的結構布置形式。當剪力墻雙向布置且互相聯(lián)結時， 縱墻（橫墻）可以作為橫墻（縱墻）的翼緣，從而提高其承載力和剛度。 （2）地震區(qū)，宣將剪力墻設計成高寬比H/B 較大的墻，因為低矮的墻。 （H/B1.5）的破壞屬剪切脆性破壞，抗震性能差。因此，當剪力墻較長時，可 用樓板（無連梁）或跨高比不小于 6 的連梁將其分為

6、若干個獨立的墻段， 每個獨 立墻段可以是實體墻、整體小開口墻、聯(lián)肢墻或壁式框架，每個獨立的墻段的 H B 不宜小于 2，且墻肢長度不宜大于 8m.當房屋高度不是很大，為使整個剪力 墻結構的房屋剛度適當， 除抗震等級為一級的結構外， 也可采用大部分由短肢剪 力墻組成的剪力墻結構，短肢剪力墻是指墻肢截面高度與截面厚度之比為58 且墻厚不小于 200mm的剪力墻， 這種剪力墻因高寬比較大， 其延性和耗能能力均 比普通墻好，因而近年來得到廣泛的應用。 （3）錯洞墻及洞口布置不合理的剪力墻，受力和抗震性能較差，因此剪力 墻的門窗洞口宜上下對齊， 成列布置，形成明確的墻肢和連梁。 抗震設計時， 一、 二、

7、三級抗震等級的剪力墻不宜采用錯洞墻， 當必須采用錯洞墻時， 洞口錯開距 離沿橫向及豎向都不宜小于 2m.為避免剪力墻墻肢剛度不均勻及墻肢過弱， 要求 墻肢截面高度與厚度之比不宜小于 4. （4）剪力墻宜自上到下連續(xù)布置，不宜突然中斷，避免剛度突變。 （5）控制剪力墻平面外的彎矩， 當剪力墻與墻平面外方向的樓面梁相連接， 且梁高大于墻厚時，可至少采取下列的一個措施： 1）沿梁方向設置與粱相連的剪力墻，以抵抗平面外彎矩。 2）宜在墻與梁相交處設置扶壁柱。扶壁柱宜按計算確定截面及配筋。 3）應在墻與粱相交處設置暗柱，并宜按計算確定配筋。 4）當與剪力墻相連的樓面梁為鋼梁時，剪力墻內(nèi)宜設置型鋼。 題目

8、四： 為什么框架剪力墻結構中的剪力墻布置不宜過分集中？框架剪力 墻結構中剪力墻的布置要求是什么？ 1、剪力墻結構的定義 由墻體承受全部水平作用和豎向荷載的結構體系成為剪力墻結構體系。 一般 情況下， 剪力墻結構均做成落地形式， 但是由于建筑功能及其他方面的要求， 部 分剪力墻可能不能落地，如下圖 3 所示，即為此類部分框支剪力墻結構。 圖 3 部分框支剪力墻結構立面布置示意圖 剪力墻結構按照施工方法的不同，可以分為以下三種： （1）剪力墻全部現(xiàn)澆的結構； （2）全部用預制墻板裝配而成的剪力墻結構； （3）部分現(xiàn)澆、部分為預制裝配的剪力墻結構。 2、剪力墻結構的側向位移 在承受水平力作用時， 剪

9、力墻相當于一根懸臂深梁， 其水平位移由彎曲變形 和剪切變形兩部分組成， 在高層建筑結構中， 框架柱的變形以剪切變形為主， 剪 力墻的變形以彎曲變形為主， 其位移曲線呈彎曲性， 特點是結構層間位移隨樓層 的增高而增加。 3、剪力墻結構的優(yōu)點 相比框架結構來說， 剪力墻結構的抗側剛度大， 整體性好， 結構頂點水平位 移和層間位移通常較小， 經(jīng)過恰當設計的剪力墻結構具有良好的抗震性能， 結構 的用鋼量也較省。 4、剪力墻結構的缺點 由于剪力墻結構中采用了一定數(shù)量的墻體用以承擔全部水平作用和豎向荷 載，因此結構的平面布置相對不靈活，結構自重較大。 框架剪力墻結構 1、框架剪力墻結構的定義 框架剪力墻結

10、構體系是把框架和剪力墻兩種結構共同組合在一起形成的 結構體系， 豎向荷載由框架和剪力墻等豎向承重單體共同承擔， 水平荷載則主要 由剪力墻這一具有較大剛度的抗側力單元來承擔。 2、框架剪力墻結構的側向位移 框架剪力墻結構很好的綜合了框架的剪切變形和剪力墻的彎曲變形的受 變形 圖 4 框架剪力墻結構在側向力作用下協(xié)同工作時的變形特征 總體說來，框架剪力墻結構呈現(xiàn)彎剪型變形： （1）下部樓層：剪力墻位移較小，框架位移較大，剪力墻拉著框架，彎曲 型變形。 （2）上部樓層：剪力墻位移較大，框架位移較小，框架拉著剪力墻，剪切 型變形。 3、框架剪力墻結構的優(yōu)點 框架剪力墻結構體系綜合了框架和剪力墻結構的優(yōu)

11、點， 并在一定程度上規(guī) 避了兩者的缺點， 達到了揚長避短的目的， 使得建筑功能要求和結構設計協(xié)調(diào)得 比較好。 它既具有框架結構平面布置靈活、 使用方便的特點， 又具有較大的剛度 和較好的抗震能力。因此，在高層建筑用應用非常廣泛，它與框架結構、剪力墻 結構一起構成了目前最常用的三大常規(guī)結構。 4、框架剪力墻結構布置要點 框架剪力墻結構應設計成雙向抗側力體系。 關鍵應該注意剪力墻的數(shù)量和 位置。如果剪力墻布置數(shù)量多， 則結構的抗側剛度大， 側向變形小， 布置難度大； 如果剪力墻布置的數(shù)量少， 則結構的抗側剛度小， 側向變形大， 對框架的抗震要 求高。因此在進行框架剪力墻結構設計時， 對于剪力墻的布

12、置， 應注意以下一 些要求： （1）抗震設計時使各主軸方向側向剛度接近； （2）對稱布置； （3）貫穿建筑全高； （4）布在周邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變化處、豎向荷載變化處； （5）平面形狀凸凹較大時在突出部位的端部設置； （6）形成翼墻； （7）布置 3 片以上； （8）間距不宜過大； （9）不宜布置在長框架的兩端。 題目五： 承載力驗算和水平位移限制為什么是不同的極限狀態(tài)？這兩種驗算在 荷載效應組合時有什么不同？ 答： （1） 高層建筑結構設計應保證結構在可能同時出現(xiàn)的各種外荷載作用下，各 個構件及其連接均有足夠的承載力。 我國建筑結構設計統(tǒng)一標準 規(guī)定構件按 極限狀態(tài)設計，承載力

13、極限狀態(tài)要求采用由荷載效應組合得到的構件最不利內(nèi)力 進行構件截面承載力驗算。 水平位移限制是正常使用極限狀態(tài)， 主要原因有： 要 防止主體結構開裂、損壞；防止填充墻及裝修開裂、損壞；過大的側向變形會使 人有不舒適感， 影響正常使用； 過大的側移會使結構產(chǎn)生附加內(nèi)力 （P- 效應）。 （2） 承載力驗算是極限狀態(tài)驗算， 在內(nèi)力組合時， 根據(jù)荷載性質的不同， 荷 載效應要乘以各自的分項系數(shù)和組合系數(shù)。 對于水平位移限制驗算， 要選擇不同 方向的水平荷載 （荷載大小也可能不同） 分別進行內(nèi)力分析， 然后按不同工況分 別組合。 作業(yè)具體要求： 1. 封面格式（見文件最后部分） 封面名稱：大連理工大學高層建筑結構大作業(yè)，字體為宋體加黑，字號 為小一； 姓名、學號、學習中心等字體為宋體，字號為小三號。 2. 文件名 大作業(yè)上交時文件名寫法為： 姓名 奧鵬卡號（或者學號） 學習中心 （如： 戴衛(wèi)東 101410013979浙江臺州奧鵬學習中心） ； 離線作業(yè)需用 word文檔寫作，不要提交除 word 文檔以外的文件， word 文檔 無需壓縮。 以附件形式上交離線作業(yè)（附件的大小限制在 10M以內(nèi)），選擇已完成的作業(yè) （注意命名），點提交即可。如下圖所示。 截止時間： 2016年 3月 10日前。 3. 正文格式 作業(yè)正文內(nèi)容統(tǒng)一采用宋體，字號