大工15秋《高層建筑結(jié)構(gòu)》離線參考答案及要求解析

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1、大連理工大學(xué)《高層建筑結(jié)構(gòu)》大作業(yè) 學(xué)習(xí)中心： 姓 名： 學(xué) 號(hào)：  題目一：底部剪力法計(jì)算題 某鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，地上十層，高度為 40ml房屋所在地區(qū)的抗震設(shè)防 烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g,設(shè)計(jì)地震分組為第一組，IV類場(chǎng) 地。已知該樓的基本自振周期Ti=1.0s,經(jīng)計(jì)算已知每層樓屋面的永久荷載標(biāo)準(zhǔn) 值為12000kN ,每層樓面和屋面的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值均為 2000kN。要求：確定該樓 各層的水平地震作用值Feko 解： 1、該樓高度40米，且各層的質(zhì)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(shè)計(jì)規(guī)范，知設(shè)防烈度為 7度，設(shè)計(jì)基本地震加

2、速度為 0.10g o設(shè) 計(jì)地震分組為第一組。 3、查表水平地震影響系數(shù)最大值 otmax=0.08 特征周期 T=0.65s ? max g 阻尼比w=0.05 衰減指數(shù)尸=0.9 4、各樓層的重力荷載代表值 Gi =12000x1.0 +2000父0.5 = 13000kN G10 =12000kN =0.923Gi 結(jié)構(gòu)的總重力荷載代表值 Geq =0.85Ge =0.85(9 13000 12000 0.5 2000) = 109650KN 5、T1 =1s>Tq = 0.65s g 地震影響系數(shù) 二 1=(Tg) 2：max =(0.65)0.9 1.0 0.08

3、=0.0543 T 1.0 6、 T1 =1s>1.4T。=1.4 父 0.65 = 0.91s g 頂部附力口地震作用系數(shù) 、=0.08Ti -0.02 = 0.08 1 -0.02 = 0.06 7、結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值 Fek =：1Geq =0.0543 109650 = 5954kN eq 8、主體結(jié)構(gòu)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值 Fn = nFEK = 0.06 5954 =357kN Fi GH “ GH FEK(in) FEK(1— n) =5954 -357 =5597kN GiHi =(1 2 3 4 5 6 7 8 910 0.923) 4 G

4、i =216.92Gi Gi 36 216.92Gi F9 = 5597 =25.8 36 = 928.8 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 Fi= 25.8 4 = 103.2kN 題目二：結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)計(jì)算題 某一結(jié)構(gòu)的第j層平面圖，如下圖所示。圖中除標(biāo)明各軸線間距離外，還給 出了各片

5、結(jié)構(gòu)沿x方向和y方向的抗側(cè)移剛度 D值，已知沿y向作用總剪力 Vy =5000kN ,求考慮扭轉(zhuǎn)后，各片結(jié)構(gòu)的剪力。 y’ ■ Vy 題目三：簡述剪力墻在房屋設(shè)計(jì)中應(yīng)如何布置? （ 1）剪力墻應(yīng)雙向或多向布置，宜拉通對(duì)齊，不同方向的剪力墻宜分別聯(lián) 結(jié)在一起，避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式。當(dāng)剪力墻雙向布置且互相聯(lián)結(jié)時(shí)， 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(shè)計(jì)成高寬比 H/B 較大的墻，因?yàn)榈桶膲Α? （H/B<1.5）的破壞屬剪切脆性破壞，抗震性能差。因此，當(dāng)剪力墻較長時(shí)，可 用樓板 （無連梁） 或跨高比不

6、小于 6 的連梁將其分為若干個(gè)獨(dú)立的墻段， 每個(gè)獨(dú) 立墻段可以是實(shí)體墻、整體小開口墻、聯(lián)肢墻或壁式框架，每個(gè)獨(dú)立的墻段的 H /B不宜小于2,且墻肢長度不宜大于8m.當(dāng)房屋高度不是很大，為使整個(gè)剪力 墻結(jié)構(gòu)的房屋剛度適當(dāng)， 除抗震等級(jí)為一級(jí)的結(jié)構(gòu)外， 也可采用大部分由短肢剪 力墻組成的剪力墻結(jié)構(gòu)，短肢剪力墻是指墻肢截面高度與截面厚度之比為 5— 8 且墻厚不小于200mm勺剪力墻，這種剪力墻因高寬比較大，具延性和耗能能力均 比普通墻好，因而近年來得到廣泛的應(yīng)用。 （ 3）錯(cuò)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(duì)齊， 成列布置， 形成明確

7、的墻肢和連梁。 抗震設(shè)計(jì)時(shí)， 一、 二、 三級(jí)抗震等級(jí)的剪力墻不宜采用錯(cuò)洞墻， 當(dāng)必須采用錯(cuò)洞墻時(shí)， 洞口錯(cuò)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(dāng)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(shí)，可至少采取下列的一個(gè)措施： 1）沿梁方向設(shè)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(shè)置扶壁柱。扶壁柱宜按計(jì)算確定截面及配筋。 3）應(yīng)在墻與粱相交處設(shè)置暗柱，并宜按計(jì)算確定配筋。

8、 4）當(dāng)與剪力墻相連的樓面梁為鋼梁時(shí)，剪力墻內(nèi)宜設(shè)置型鋼。 題目四： 為什么框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻布置不宜過分集中？框架—剪力 墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置要求是什么？ 1、剪力墻結(jié)構(gòu)的定義 由墻體承受全部水平作用和豎向荷載的結(jié)構(gòu)體系成為剪力墻結(jié)構(gòu)體系。 一般 情況下，剪力墻結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。 口口 口口口□口口口 口口口口口口口口口 .Oh I口口I IniY IfW 圖3部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)立面布置示意圖 剪力墻結(jié)構(gòu)按照施工方法的不同，可以分為以下三種： (1)

9、剪力墻全部現(xiàn)澆的結(jié)構(gòu)； (2)全部用預(yù)制墻板裝配而成的剪力墻結(jié)構(gòu)； (3)部分現(xiàn)澆、部分為預(yù)制裝配的剪力墻結(jié)構(gòu)。 2、剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移 在承受水平力作用時(shí)，剪力墻相當(dāng)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(jié)構(gòu)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)層間位移隨樓層 的增高而增加。 3、剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 相比框架結(jié)構(gòu)來說，剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度大，整體性好，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)水平位 移和層間位移通常較小，經(jīng)過恰當(dāng)設(shè)計(jì)的剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能， 結(jié)構(gòu) 的用鋼量也較省。 4、剪力墻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn) 由于剪力墻結(jié)

10、構(gòu)中采用了一定數(shù)量的墻體用以承擔(dān)全部水平作用和豎向荷 載，因此結(jié)構(gòu)的平面布置相對(duì)不靈活，結(jié)構(gòu)自重較大 框架一剪力墻結(jié)構(gòu) 1、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的定義 框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系是把框架和剪力墻兩種結(jié)構(gòu)共同組合在一起形成的 結(jié)構(gòu)體系，豎向荷載由框架和剪力墻等豎向承重單體共同承擔(dān)， 水平荷載則主要 由剪力墻這一具有較大剛度的抗側(cè)力單元來承擔(dān)。 2、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移 框架一剪力墻結(jié)構(gòu)很好的綜合了框架的剪切變形和剪力墻的彎曲變形的受 力性能，它們的協(xié)同工作使各層層間變形趨于均勻，改善了純框架或者純剪力墻 結(jié)構(gòu)中上部和下部樓層層間變形相差較大的缺點(diǎn)。其變形特征如下圖 4所示。 變形

11、 圖4框架一剪力墻結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下協(xié)同工作時(shí)的變形特征 總體說來，框架一剪力墻結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)彎一剪型變形： （ 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、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系綜合了框架和剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，并在一定程度上規(guī) 避了兩者的缺點(diǎn)，達(dá)到了揚(yáng)長避短的目的，使得建筑功能要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)得 比較好。它既具有框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活、 使用方便的特點(diǎn)，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(yīng)用非常廣泛，它與框架結(jié)構(gòu)、剪力墻 結(jié)構(gòu)一

12、起構(gòu)成了目前最常用的三大常規(guī)結(jié)構(gòu)。 4、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)布置要點(diǎn) 框架—剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成雙向抗側(cè)力體系。 關(guān)鍵應(yīng)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(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度大， 側(cè)向變形小， 布置難度大； 如果剪力墻布置的數(shù)量少， 則結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度小， 側(cè)向變形大， 對(duì)框架的抗震要 求高。 因此在進(jìn)行框架—剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)， 對(duì)于剪力墻的布置， 應(yīng)注意以下一 些要求： （ 1）抗震設(shè)計(jì)時(shí)使各主軸方向側(cè)向剛度接近； （ 2）對(duì)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(shí)在

13、突出部位的端部設(shè)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(yàn)算和水平位移限制為什么是不同的極限狀態(tài)？這兩種驗(yàn)算在 荷載效應(yīng)組合時(shí)有什么不同？ 答： （1） 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)保證結(jié)構(gòu)在可能同時(shí)出現(xiàn)的各種外荷載作用下，各 個(gè)構(gòu)件及其連接均有足夠的承載力。 我國 《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》 規(guī)定構(gòu)件按 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)， 承載力極限狀態(tài)要求采用由荷載效應(yīng)組合得到的構(gòu)件最不利內(nèi)力 進(jìn)行構(gòu)件截面承載力驗(yàn)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(jié)構(gòu)開裂、損壞；防止填充墻及裝修

14、開裂、損壞；過大的側(cè)向變形會(huì)使 人有不舒適感，影響正常使用；過大的側(cè)移會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力 （P-A效應(yīng)）。 （2） 承載力驗(yàn)算是極限狀態(tài)驗(yàn)算， 在內(nèi)力組合時(shí)， 根據(jù)荷載性質(zhì)的不同， 荷 載效應(yīng)要乘以各自的分項(xiàng)系數(shù)和組合系數(shù)。 對(duì)于水平位移限制驗(yàn)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(jìn)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(xué)《高層建筑結(jié)構(gòu)》大作業(yè)，字體為宋體加黑，字號(hào) 為小一； 姓名、學(xué)號(hào)、學(xué)習(xí)中心等字體為宋體，字號(hào)為小三號(hào)。 2 .文件名 大作業(yè)上交時(shí)文件名寫法為：［姓名

15、 奧鵬卡號(hào)（或者學(xué)號(hào)） 學(xué)習(xí)中心］（如： 戴衛(wèi)東101410013979浙江臺(tái)州奧鵬學(xué)習(xí)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(diǎn)提交即可。如下圖所示。 球彩金色 鼻哲瀏覽在坎作業(yè) 舄線柞業(yè)實(shí)廿支戢 序V 作業(yè)與法 起止日端 下?日的 ?交日? 備分 ■祚 1 需黏群皿斯潮江臺(tái)州里輛堆可 四曰曰法山 的處】 Q^） 截止時(shí)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(hào)為小四。 、‘、▲、?、、廠 注息： 作業(yè)應(yīng)該獨(dú)立完成，不準(zhǔn)抄襲其他網(wǎng)站或者請(qǐng)人代做，如有雷同 作業(yè)，成績以零分計(jì)。上交往年作業(yè)題目或者其他科目作業(yè)的，成績 以零分計(jì)。引用他人文章的內(nèi)容，需在文中標(biāo)注編號(hào)，文章最后寫出 相應(yīng)的參考文獻(xiàn)。引用內(nèi)容不得超過全文的 20%。 鼓勵(lì)大家對(duì)本地區(qū)的相關(guān)政策制定及實(shí)施情況進(jìn)行調(diào)查了解，給 出相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而有針對(duì)性的提出自己的看法