大工《高层建筑学》大作业__答案1

网络教育学院《高层建筑学》离线作业学习中心：层次：专业：年级：学号：学生：辅导教师：完成日期：题目二：计算题。某高层建筑剪力墙结构，上部结构为38层，底部1-3层层高为4m，其他各层层高为3m，室外地面至檐口的高度为120m，平面尺寸为30m40m，地下室筏板基础底面埋深为12m，如下图所示。已知建筑物的基本自振周期为11.90sT，基本风压为200.45kNm，建筑场地位于大城市郊区。已计算求得作用于突出屋面小塔楼上的风荷载标准值的总值为800kN。为简化计算，将建筑物沿着高度方向划分为6个区段，每个区段为20m，近似取其中点位置的风荷载作为该区段的平均值。要求：计算在风荷载作用下结构底部（一层）的剪力设计值和筏板基础底面的弯矩设计值。30m风向0.00012m120m40m突出屋面塔楼12m620m120m2F1F3F4F5F6F800kN解：（1）基本自振周期：根据钢筋混凝土剪力墙结构的经验公式，可得结构的基本周期为：snT90.13805.005.01222210mskN62.19.145.0Tw（2）风荷载体型系数：对于矩形平面，可求得80.01s57040120030480LH0304802s.....（3）风振系数：由条件可知地面粗糙度类别为B类，查得脉动增大系数502.1。脉动影响系数根据H/B和建筑总高度H确定，其中B为迎风面的房屋宽度，由H/B=3.0可求得0.478；由于结构属于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构，可近似采用振型计算点距室外地面高度z与房屋高度H的比值，即HHi/z，iH为第i层标高；H为建筑总高度。则可求得风振系数为：HH478050211HH11iziz..zzz（4）风荷载计算：风荷载作用下，沿房屋高度分布的风荷载标准值为：()zzzz....)z(q6624=40×570+80×450=按上述公式可求得各区段中点处的风荷载标准值及各区段的合力见表1。表1风荷载作用下各区段合力的计算区段iH(m)HHizz))((2mkNzq区段合力iF)(kN突出屋面80061100.9172.151.30669.241384.85900.7502.021.26763.111262.24700.5831.861.22556.191123.83500.4171.671.17948.55971.02300.2501.421.12639.43788.61100.0831.001.06026.14522.8在风荷载作用下结构底部一层的剪力为：kN2.68538.5226.7880.9718.11232.12628.1384800V1筏形基础底面的弯矩为：mkN4.600266228.522426.788620.971828.11231022.12621228.1384132800M题目三：与多层建筑相比，高层建筑结构的设计特点有哪些？至少选择其中的三点进行详细的论述。一、高层建筑结构设计的特点高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：（一）水平力是设计主要因素在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。（二）侧移成为控指标与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（△＝qH4/8EI）。另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。2.使居住人员感到不适或惊慌。3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。（三）抗震设计要求更高有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。（五）轴向变形不容忽视采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。（六）概念设计与理论计算同样重要抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。