高层建筑结构设计复习资料

第一章1，《高层建筑混凝土结构技术规程》将10层及10层以上或高度超过28m的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑高度超过100m时，称为超高层建筑。《民用建筑设计通则》、《高层民用建筑设计防火规范》将10层及10层以上的住宅建筑与高度超过24m的公共建筑和综合性建筑称为高层建筑。建筑高度：建筑高度指建筑物室外地面到其檐口或屋面屋面板板顶的高度，屋顶上的瞭望塔、水箱间、电梯机房、排烟机房和出屋面的楼梯间等不计入建筑高度和层数内。第二章1，目前高层建筑结构的结构形式按材料区分，主要有砌体结构，钢筋混凝土结构，钢结构和混合结构四种。2，常见的结构体系A，框架结构体系B,剪力墙结构体系C，框架剪力墙或框架筒体结构体系及框架支撑结构D，筒体结构体系E,结构体系。4但由于框筒的筒壁是网络式的结构，使得腹板框架和翼缘框架中的各柱的轴力分布不均匀，角柱的轴力大，中柱的轴力小，这种现象称为剪力滞后。5，结构的总体布置包括结构的平面布置和竖向布置。结构平面布置的原则为：（1）对高层建筑的每一个独立单元，宜使结构平面布置简单、规则和对称，结构的抗侧力结构和刚度分布力求均匀；（2）宜选择风压较小的建筑平面体型，并注意邻近高层建筑对该风压分布的影响；（3）选择有利于抗震的结构平面；（4）避免在建筑物的两端或拐角部位设置电梯间或楼梯间，以避免削弱这些受力集中或易产生扭转变形的部位的楼板刚度；（5）选用合理的楼盖形式。P18沉降缝、伸缩缝和防震缝统称为变形缝。7，宜考虑设置沉降缝的情况：（1）建筑主体结构高度悬殊，重量差别过大；（2）地基不均匀；（3）同一建筑结构不同的单元采用不同基础形式；（4）上部结构采用不同的结构形式或结构体系的交接处。P198，不设置沉降缝而可供采取的有效措施主要有：（1）结构全部采用桩基，桩支撑在基岩上；或采用减小沉降的有效措施，并经计算使沉降差控制在允许范围内；（2）主楼与裙房采用不同的基础形式，调整地基土压力使两者沉降基本接近；（3）当地基承载力高，沉降计算较为可靠时，预留沉降差，施工时暂将主楼和裙房的基础分开，先施工主楼，后施工裙房，使最后沉降值接近。P199，有效的降低收缩和温度应力影响的专门措施：（1）设置后浇带；（2）顶楼楼层改用刚度较小的结构形式，或顶部设置局部温度伸缩缝，将顶层结构划分为长度较短的区段，以适应阳光直接照射的屋盖顶板温度变化激烈的情况。同时，对这些温度变化影响大的部位应提高构件的配筋率，以增强承受温度应力的能力；（3）在下部几层设置局部伸缩缝；（4）顶层采取保温隔热措施；（5）进行结构布置时，不要在建筑物的长向的端部设置纵向刚度很大的剪力或支撑系统，否则纵向温度变形受到限制，会产生很大的温度应力。P2110,宜设防震缝的情况：（1）当建筑平面突出部分较长，而又未采取有效措施时；（2）房屋有较大错层时；（3）房屋各部分结构刚度或荷载相差悬殊时；（4）地基不均匀，各部分沉降相差较大时。P2111，剪力墙的布置原则：（1）剪力墙应沿主轴方向或其他方向或多方向布置，尽量对齐拉通；（2）较长的剪力墙容易导致受剪脆性破坏，可设洞口将它分成若干个较为均匀的独立墙段，相邻独立墙段间用楼板（无连梁）或弱的连梁连接起来；（3）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，尽量避免出现错洞墙；（4）洞口设置应避免墙肢刚度过分悬殊，尽量避免出现小墙肢，墙脚截面长度与厚度之比不宜小于3；（5）剪力墙的刚度不宜过大，剪力墙的间距不宜太小。P2512，筒体结构布置的原则：（1）筒体结构宜采用双轴对称平面（2）若筒体为框筒形式，为发挥筒体的空间整体效能，应控制框筒的密排柱和窗裙梁的尺寸，使得墙面开洞面积不宜大于墙面之积的60%，框筒柱距不宜大于层高，一般在3m以内。（3）为发挥筒体的空间整体作用，筒中筒结构的高宽比宜大于4，至少不小于3，高度不宜低于60m，（4）可设置转换大梁或桁架其上直接支承上部的密柱，其下改用大截面尺寸支承，减少落地的外筒柱子数，达到扩大柱距的目的。13，楼盖结构体系的选用原则：（1）选用的楼盖结构形式要有利于加强结构整体性，有利于水平力通过楼板平面进行的传递和分配，楼板在自身平面内要有足够大的刚度（2）选用的楼盖结构形式要有利于减小结构层高，从而减少结构高度，且质量轻；（3）选用的楼盖结构形式要满足建筑使用功能、装饰、设备安装、施工技术等的要求。第三章1，结构概念设计是从结构的宏观整体出发，着眼于结构的整体反应，运用人们对建筑结构已有的知识去处理结构设计中遇到的诸如房屋体型、结构体系、刚度分布及构造延性等问题，既注意总体布置上的大原则，又考虑关键部分的细节设计，从而达到合理的设计要求。高层建筑的概念设计涉及抗震和抗风两方面的内容。第四章1，垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值K的计算公式：0ZSZK=0--基本风压值，2/kNmS--风载体型系数Z--风压高度变化系数Z--z高度处的风振系数2，三水准设防目标是“小震不坏，中震可修，大震不倒”3，基本周期经验公式：钢筋混凝土剪力墙结构，高度25-50m，剪力墙间距6m左右10.06Tn横10.05Tn纵一般情况下，高层钢筋混凝土结构的基本自振周期1T为1(0.05~0.10)Tn其中：钢筋混凝土框架结构：1(0.08~0.1)Tn框架剪力墙结构：1(0.06~0.09)Tn高层钢结构的基本自振周期1T为10.1Tnn为建筑层数第五章1，高层建筑结构计算的基本假定：（1）风荷载和地震作用方向；一般来说，风荷载和地震作用的方向是任意不定的，但在结构分析中，为简化计算，仅对结构平面内有限的几个轴线方向进行分析。（2）结构工作状态假定；一般情况下，高层建筑结构的内力和位移可按弹性工作状态进行分析计算（3）刚性楼板假定；一般情况下，当框架、剪力墙等抗侧力构件的间距远小于进深时，楼板的整体性能较好，可采用刚性楼板假定。2，每片剪力墙从其本身开洞情况又可以分成多种类型，（1）整体墙和小开口整体墙（2）双肢、多肢剪力墙和壁式框架。3，连梁总的抗弯线刚度与墙肢总的抗弯刚度的比值为2，称为剪力墙整体系数。墙肢是否出现反弯点，与墙肢惯性矩的比值AII、整体参数、层数n等多种因素有关。综合以上各方面的因素，剪力墙及其计算方法的划分条件为：（1）当1时（整体性很差），相当于没有联系的各个独立的墙肢；（2）当10,AIIZ时(整体性很强，墙肢不出现反弯点)，可按整体小开口墙算法计算；（3）当10,AIIZ时(整体性不很强，墙肢不或很少出现反弯点)，按多肢墙算法计算；（4）当10,AIIZ时(整体性很强，但墙肢多出现反弯点)，按壁式框架法计算。4，框架剪力墙协同工作原理：（1）在框架剪力墙结构的上部，剪力墙的位移比框架的要大，而在结构的下部，剪力墙的位移又比框架的要小。因此在结构的下部，框架把墙向右边拉，墙把框架向左边拉，因而框架剪力墙的位移比框架的单独位移要小，比剪力墙的单独位移要大；在结构上部与之相反，框架剪力墙的位移比框架的单独位移要大，比剪力墙的单独位移要小。（2）楼板和连梁的连接作用使框架与剪力墙协同工作，有共同的变形曲线，因而在框架与剪力墙间产生了相互作用的力。这些力自上而下并不是相等的，有时甚至会改变方向。5，框架剪力墙基本假定：（1）楼板在其自身平面内的刚度为无限大；（2）建筑结构在水平荷载作用下不发生扭转。6，铰结体系刚结体系7，框架剪力墙结构受力和位移特征：侧向位移特征，剪力分配特征，外荷载分配特征。8，框筒的两个简化计算方法：等效槽型截面法，翼缘展开法。9，引起结构产生扭转的主要因素：（1）建筑物的平面或立面不对称，造成质量和刚度分布的偏心，引起结构扭转；（2）建筑物虽然平、立面对称，但结构抗侧力构件不对称，或荷载、质量分布不匀称等因素也会造成质心与刚心的不重合而引起扭转效应；（3）对于多高层建筑，从某一楼层自身来看，其质量与刚度分布不存在偏心，但上、下层的质心或刚心不位于同一铅垂线上，对该楼层来说也会造成扭转（4）地震地面运动本身含有扭转分量的输入，即使刚心与质心重合的建筑也要产生扭转效应，或当建筑物较长时，由于地面运动的相位差也会造成扭转。10，结构的抗扭刚度由2yiiDx及2xkkDy之和组成，也就是说，结构中纵向和横向抗侧力单元共同抵抗扭矩。距离刚心愈远的抗侧力单元对抗扭刚度的贡献愈大。因此，加大四周构件截面尺寸，可以有效增大结构的抗扭刚度。第七章1，所谓控制截面是指对构件配筋起控制作用的截面。框架梁的控制截面一般有3个，即梁两端的支座截面和跨中截面。在竖向荷载作用下，框架梁端负弯矩通常较大，为了减少框架梁支座截面处的配筋，允许考虑塑性变形内力重分布，对梁端负弯矩进行适当调幅。2，最不利内力通常取以下四种类型：（1）maxM及相应的N；（2）maxN及相应的M；（3）minN及相应的M；（4）maxN及相应的N。P2003，《混凝土高规》规定，现浇框架梁的混凝土强度等级不宜大于C40，梁、柱、节点的混凝土强度等级不应低于C20。现浇框架的梁、柱混凝土强度等级不同时，节点混凝土强度允许低于柱混凝土强度5MPa。P203框架结构应采用热轧钢筋。梁、柱的纵向受力钢筋宜优先采用HRB400、RRB400级钢筋；箍筋宜选用HRB335或HPB235级钢筋。框架梁截面高度h可按跨度的1/10—1/18确定；梁净跨与截面高度之比不宜小于4。梁的截面宽度b不宜小于200mm，梁截面的高宽比h/b不宜大于4。柱的截面面积ccccANf4，一般框架柱的计算长度0l取值如下：现浇楼盖：底层柱01.0lH其余各层柱：01.25lH装配式楼盖：底层柱01.25lH其余各层柱：01.5lHP2045，现浇框架节点一般做成钢节点。框架节点的承载力一般通过采取适当的构造措施来保证。在节点的核心区应设置水平箍筋，箍筋的配重要求与柱同，但箍筋间距不宜大于250mm；对四边有梁与之相连的节点，可仅沿节点周边设置矩形箍筋。P2056，框架结构在其构件出现塑性铰后，如果在承载力基本保持不变的情况下能具有较大的塑性变形能力，则可称之为延性框架。P2067，延性框架必须遵循十四字原则，即“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点、强锚固”。8，《混凝土高规》规定：计入受压钢筋作用的梁端截面混凝土受压区高度与有效高度之比0xh，一级不应大于0.25，二、三级不应大于0.35；梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%；梁端截面的底面和顶面纵向钢筋截面面积的比值，一级不应小于0.5，二、三级不应小于0.3。P2099，P213类别抗震等级一二三框架柱0.70.80.910，影响剪力墙延性的主要因素：（1）竖向配筋率及配筋形式；（2）轴向力；（3）截面形式；（4）混凝土强度等级；（5）开洞影响。P23211，剪力墙的延性设计原则：（1）强墙弱梁；（2）强剪弱弯；（3）限制墙肢的轴压比和墙肢设置边缘构件；（4）加强重点部位；（5）控制塑性铰的区域。P23312，一般剪力墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8,或底部两层高度二者中的较大值，当剪力墙高度超过150m时，其底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/10。除了适当提高底部加强部位的抗剪承载力，限制底部加强部位墙肢的轴压比外，还需要加强该部位的抗震构造措施，对一级剪力墙还需要提高其抗弯承载力。P23413，剪力墙斜截面剪切破坏主要有斜拉破坏、斜压破坏和剪压破坏三种形式。P23814，墙肢构造要求（1）剪力墙结构混凝土等级不应低于C20；带有筒体和短肢剪力墙结构混凝土强度等级不应低于C25。轴压比限值：轴压比一级（9度）一级（7.8度）二级n0.40.50.6P24015，承载力验算：连梁的特点是跨高比小，住宅、旅馆剪力墙结构的连梁的跨高比往往小于2.0，甚至不大于1.0，在侧向力作用下，连梁比较容易出现剪切斜裂缝，连梁的跨高比不小于5时，按本节连梁设计；当连梁的跨高比大于5时，按框架梁计算。P24316，由于连梁对剪切变形十分敏感，其名义剪切力限制