高层建筑结构设计第二版

1、框架结构:由梁,柱组成的结构单元称为框架,全部竖向 荷载和侧向荷载由框架承受的 结构体系,称为框架结构 2、框架只能在自身平面内抵抗侧向力,必须在两个正交的主 轴方向设置框架,以抵抗各个 方向的侧向力 3、框架在侧向力作用下侧移有两部分组成:梁和柱的弯曲变 形产生的侧移,侧移曲线呈剪 切性,自下而上侧键位移减小;柱的轴向变形产生的侧移,侧 移曲线弯曲形,自下而上层间 位移增大。框架的侧移曲线以 剪切性为主 4、剪力墙结构:用钢筋混凝土剪力墙承受竖向荷载和抵抗侧 向力的结构称为剪力墙结构, 也称为抗震墙结构 5、剪力墙是平面结构,在自身平面内有较大的承载力和刚度,平面外的承载力和刚度小, 6、框剪结构:框架和剪力墙共同承受竖向荷载和侧向力,就 成为框架-剪力墙结构 7、框剪结构常用组成形式:框架与一般剪力墙组合;与一般 剪力墙和剪力墙围城的井筒组合;框架与带边框剪力墙的组 合 8、框架-剪力墙结构是一种双 重抗侧力结构 9、框架和剪力墙的变形分别呈剪切性和弯曲形,由于楼板的 作用,框架和剪力墙的侧向位 移必须协调。在结构的底部, 框架的侧移减小,在结构的上部,剪力墙的侧移减小,侧移 曲线的形状呈弯剪行10、框剪结构特点:布置灵活, 延性好,刚度大,承载力大, 是一种比较好的抗侧力体系 11、其他结构形式:板柱-剪力 墙结构;框架-支撑结构;筒体 结构(框筒结构,桁架筒结构, 筒中筒结构,束筒结构)框架- 核心筒结构;巨型结构 12、剪力滞后:倾覆力矩使框 筒的一侧翼缘框架柱受拉,另 一侧翼缘框架柱受压,而腹板 框架柱有拉有压。翼缘框架柱 中各柱轴力分布不均匀,角柱 的轴力大于平均值,中柱的轴 力小于平均值;腹板框架各柱 的轴力也不是线性分布,这种 现象称为剪力滞后 13、体型和总体布置:建筑体 型指的是建筑的平面和立面; 结构的总体布置是指结构构件 的平面布置和竖向布置 14、概念设计:是指结构设计 中,用概念进行分析,作出判 断,并采取相应措施 15、高层建筑外形可分为板式 和塔式两种 16、基础:基础承托房屋的全部 重量和外部作用力并将其传到 地基,伐型基础基础及箱型基 础是高层建筑的常用基础形式, 伐基有板式?梁板式 17、地震动三要素:强度,频 谱,持续时间 18、限制侧向变形的主要原因: 防止主体结构开裂,损坏;防 止填充墙及装修开裂,损坏; 过大的侧向变形会使人有不舒 服感,影响正常使用,过大的 侧移会使结构产生附加内力 19、延性是指构件和结构屈服 后,具有的承载力不降低或基 本不降低,且有足够的塑形变 形的能力的一种性能,一般用 延性比表示?延性比:是指极限 变形与屈服变形的比值 20、要设计延性结构,与那些 因素有关:(1)选择延性材料 (?2)进行结构概念设计(3) 设计延性结构(4)钢筋混凝土 结构的抗震构造措施及抗震等 级 21、框架,剪力墙,框剪的两 个计算基本假定:(1)一片框 架或一片剪力墙可以可以抵抗 在本身平面内的侧向力,而在 平面外的刚度很小,可以忽略? (2)楼板在其自身内刚度无限 大,楼板平面外刚度很小,可 以忽略 22、框架近似计算的一些假定: (1)忽略梁柱轴向变形及剪切 变形?(2)杆件为等截面(等刚 度),以杆件轴线作为框架计 算轴线?(3)在竖向荷载下结构的 侧移很小,因此在做竖向荷载 下计算时,假定结构无侧移 23、用力矩分配法计算的要点: (1)计算各层梁上竖向荷载和梁 的固端弯矩(?2)将框架分层, 各层梁跨度及柱高与原结构相 同,柱端假定为固端(?3)计 算梁柱线刚度(?4)计算和确定 梁,柱弯矩分配系数和传递系 数?(5)按力矩分配法计算单层梁, 柱弯矩(?6)将分层计算得到的, 但属于同一层的柱端弯矩叠加 得到柱的弯矩 24、抗侧移刚度d:单位位移 所需施加的水平推力 25、抗侧刚度D:柱节点有转 角时使柱端产生水平位移所需 施加的水平推力 26、反弯点法基本假定:(1)假定框架梁的抗弯刚度无穷 大?(2)_假定梁的轴向变形很小,可以忽略 27、反弯点法计算框架内力的 步骤:(1)确定各柱反弯点位置(2)分层取脱离体计算各反弯点 处剪力(3)先求柱端弯矩,再由 节点平衡求梁端弯矩,当为中 间节点时,按梁的相对线刚度 分配节点处的柱端不平衡弯矩 28、影响D值的因素:(1)该柱本身刚度(2)上下梁的刚度(3)上下层柱的高度(4)上下层剪力(5)柱所在层的位置 29、D值法计算内力的步骤: (1)计算作用在第i层结构上的 总剪力并假定他作用在结构的 刚心上(2)计算各梁柱的线刚度(3)计算各柱抗侧刚度(4) 计算总剪力在各柱间的剪力分 配(5)确定反弯点高度系数(6)根据各柱分配到的剪力及反弯点位置计算柱端弯矩(7)由柱端弯矩,并根据节点平衡 计算梁端弯矩(8)根据力的平衡,由梁端弯矩和作用在该梁 上的竖向荷载梁跨中的弯矩和 剪力 30,剪力墙类型(1)整体墙:墙上门窗洞口面积不超过墙面 面积的16%,且空洞间距至墙 边净距大于空洞边长(2)联肢墙:当洞门较大,切排列整齐,可划分为墙肢和连梁,称为联 肢墙(3)不规则开洞剪力墙:当洞口较大,而排列不规则, 不能简化成杆件体系进行计算31、联肢墙连续化计算方法基 本假定:(1)忽略连梁的轴向 变形,即假定两墙肢的水平位 移完全相同(2)假定两墙肢各截 面的转角和曲率都相等,因此 连梁的转角相等,连梁的反弯 点在梁的中点(3)各个墙肢截 面,各连梁截面积及层高等几 何尺寸沿双肢墙全高都是相同 的 32、双肢墙位移及内力分布特 点:(1)双肢墙的侧移曲线呈 弯曲形,(2)连梁的剪力分布 具有明显特点,剪力最大的连 梁不在底层,他的位置大小将 随a值改变(3)墙肢的轴力与 a值有关,当a值增大时,连梁 剪力增大,墙肢轴力也必然加 大(4)墙肢的弯矩也与a有关, 但正好相反,a值愈大,墙弯矩 愈小 33、双肢墙多肢墙计算步骤: (1)计算几何参数(2)计算 墙肢邓小刚度(3)计算连梁约 束弯矩函数(4)计算连梁内力 (5)计算墙肢轴力,弯矩及剪 力(6)计算顶点位移 34、小开口墙的内力和应力分 布特点:(1)墙肢中大部分层 都没有反弯点(2)截面上正应 力分布接近于直线分布 35、壁式框架:在联肢墙中, 当洞口较大,连梁刚度接近于 或大于墙肢刚度时,其性能已 接近于框架,称为壁式框架 36、剪力墙和框架之间的联系: (1)通过楼板联系,铰接体系 (2)通过连系梁联系,刚接体 系 37、抗推刚度:产生单位层间 变形角所需的推力 38、刚度特征值很小时,剪力 墙承担大部分剪力;当刚度特 征值很大时,框架承担大部分 剪力;框架的剪力最大值在结 构中部某层,随着刚度特征值 的增大,最大剪力层向下移动 39、刚度中心:各抗侧力结构 抗侧移刚度的中心;另一个解 释:他是在不考虑扭转情况下 各抗侧力单元层剪力的合力中 心40、扭转偏心距:水平力作 用线及刚度中心二者距离 41、为了使钢筋混凝土框架称 为延性耗能框架,应采用的抗 震概念设计:(1)强柱弱梁 (2)强剪弱弯(3)强核心区, 强锚固(4)局部加强(5)限 制柱轴压比,加强柱箍筋对混 凝土的约束 42、影响梁的延性和耗能的主 要因素:破坏形态;截面混凝 土相对受压区高度,塑性铰区 混凝土约束程度 43、柱的破坏形态:压弯破坏 或弯曲破坏,剪切受压破坏, 剪切受拉破坏,剪切斜拉破坏, 粘结开裂破坏 44、轴压比:柱的平均轴向压 力与混凝土轴心抗压强度设计 值的比值 45、为了实现延性剪力墙,剪 力墙的抗震设计应符合的原则: (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)连梁特殊措施 46、墙肢控制截面:墙底界面, 改变混凝土强度等级,改变配 筋量的截面 47、在轴压力和水平力作用下,墙肢的破坏形态与实体墙破坏 形态相同:弯曲破坏,弯剪破坏,剪切破坏,滑移破坏 48、大偏心破坏:在极限状态下,墙肢截面相对受压区高度 不大于相对界限受压区高度时,为大偏心受压破坏 49、小偏心破坏:在极限状态下,墙肢截面混凝土相对受压 区高度大于其相对界限受压区 高度时微小偏心受压 50、墙肢截面剪切破坏形态: (1)剪拉破坏,属脆性破坏 (2)斜压破坏(3)剪压破坏,最常见破坏形态 51、计算高层结构的基本计算 类型:平面协同计算;空间协 同分析;空间结构计算;完全 空间结构计算? 1,框架结构和框筒结构的结 构构件平面布置有什么区别? 框筒结构的剪力滞后表现在哪?框架结构的柱距,可以是4-5 米的小柱距,也可是7-8米的 大柱距,可以用隔断墙分隔空间,以适应不同使用功能的需求,框筒结构是由布置在建筑 物周边的柱距小,梁截面高的 密柱深梁的框架组成,形式上 框筒由四榀框架围城,(剪力 滞后见小炒1) 2、筒中筒结构和框架-核心筒 结构的结构平面布置有什么区别?框架-核心筒结构设置加强层有什么作用?筒中筒:用框 筒作为外筒,将楼电梯间,管 道竖井等服务设施集中在建筑 平面的中心做成内筒,就成为 筒中筒结构,框架-核心筒,加大外框筒的柱距,减小梁的高度,周边形成稀柱框架,与内 筒一起,组成了框架-核心筒结 构,其周边框架与核心筒之间 形成的可用空间大;使一侧框 架柱受压,另一侧框架柱受拉, 对核心筒形成反弯,减小结构 的侧移和减小伸臂构件所在楼 层以下核心筒各截面的弯矩。 3、中心支撑钢框架和偏心支撑 钢框架的支撑斜杆是如何布置 的?偏心支撑钢框架有哪些类 型?为什么偏心支撑钢框架的 抗震性能比中心支撑钢框架好? 中心支撑钢框架的支撑斜杆的 轴线交汇于框架梁柱轴线的交 点,基本形式有:单斜杆支撑, 人字形支撑,v行支撑,k行支 撑和交叉支撑,偏心支撑框架 的特点是支撑连接位置偏离梁 柱节点,每根斜杆应至少一端 与框架梁相连,在梁端或梁的 跨中形成一段短梁,称为消能 梁段,基本形式有,人字形和v 行等;消能梁段的腹板剪切屈 服,具有塑性变形大,屈服后 承载力继续提高,滞回能耗稳 定,抗震优于中心支撑 4、为什么 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 对每一种结构体 系规定最大适用高度?工程实 际是否允许超过规范规定的最 大高度?每一种结构有其最佳 的适用高度范围;允许,当房 屋高度超过规定的最大高度时, 结构设计应采取有效的加强措 施,并且有可靠依据,或进行 专门的研究和论证 5、什么样的建筑体型对结构 抗震有利?为什么?为什么结 构平面布置对称,均匀及沿竖 向布置连续,无突变有利于抗 震?简单,规则,长宽比不大 的平面,因为可以实现承载力, 刚度,质量分布对称,均匀, 刚度中心和质量中心重合,减 小扭转;因为,可以使结构的 侧向刚度和承载力上下相同, 避免造成薄弱层和柔弱层,地 震时不容易破坏 6、简述房屋建筑平面不规则和 竖向不规则的类型:平面不规 则:扭转不规则,楼板凹凸不 规则和楼板局部不连续,竖向 不规则:侧向刚度不规则,竖 向抗侧力构件不连续和楼板承 载力突变 7、在地震作用下,特别不规 则结构的薄弱部位容易造成震 害,可以用防震缝将其划分为 若干独立的抗震单元,防震缝 应有一定的宽度;为了避免收 缩裂缝和温度裂缝,房屋建筑 可以设置伸缩缝,最大间距的 要求,框架55 剪力墙45;主 体和裙房的高度计重量相差悬 殊,可以用沉降缝将裙房和主 体从层顶到基础全部断开,以 使各部分自由沉降,避免有沉 降差引起裂缝或破坏,要求基 础也断开 8、计算总风荷载和局部风荷载 的目的是什么?二者计算有何 异同?总风荷载是建筑物个表 面承受风作用力的合力,是沿 高度变化的分布荷载,用于计 算抗侧力结构的侧移及各构件 内力;局部风荷载用于计算结 构局部构件或维护构件与主体 的连接, 9、地震作用和风荷载有什么特 点?风:风的作用是不规则的, 风压随着风速,风向的紊乱变 化而不停的改变,地震: 10、计算水平地震作用有哪些 方法?适用于什么样的建筑结 构?反应谱底部剪力法,振兴 分解反应谱法,时程分析法 11、内力组合和最不利内力组 合有什么关系?内力组合是要 组合控制截面处的内力,位移 组合主要是组合水平荷载作用 下的结构层间位移, 12、为什么钢筋混凝土框架梁 的弯矩能做塑形调幅?如何进 行调幅?调幅与组合的先后顺 序怎样安排?为了减小钢筋混 凝土框架梁支座处的配筋数量,在竖向荷载作用下可以考虑框 架塑形内力重分布,主要是降 低支座负弯矩,以减小支座处 的配筋,跨中则相应增大弯矩;竖向荷载作用下的弯矩应先调幅,在于其他荷载进行组合。 13、什么是剪力墙结构的等效 抗弯刚度?抗弯刚度ei 由于还 存在剪切变形,而且剪力墙上 开洞—因此才采用等效抗弯刚 度 14、剪力墙连续化方法的基本 假定是什么?他们对该计算方 法的应用范围有什么影响? (假定见小炒1)连续化方法适用于开洞规则,由下到上墙后 及层高都不变的联肢墙。 15、框架-剪力墙结构协同工作的计算目的是什么?总剪力在 各榀抗侧力结构间的分配与纯 剪力墙,纯框架有什么区别? 目的:计算在总水平荷载作用下,总框架层剪力Vf,总剪力 墙的总层剪力和总弯矩,总连 系梁的梁端弯矩和剪力 16、求得总框架和总剪力墙的 剪力后,怎样求各杆件的m n v?按照框架的规律把vf分配到每 根柱,按照剪力墙的规律把vm , mw 分配到每片墙,按 照连梁刚度把ml 和剪力vl分 配到每根梁,这样就可以得到 每一根杆件截面设计需要的内 力 17、怎样区分铰接体系和刚接 体系?通过楼板连接,铰接体 系,通过连系梁连接,刚接体 系 18、什么是刚度特征值?它对 内力分配,侧移变形有什么影 响?他的物理意义是总框架的 抗推刚度cf与总剪力墙抗弯刚 度eiw的相对大小当其较大时, 结构中以框架为主,位移曲线 是剪切行的,其很小时,结构 中以剪力墙为主,位移曲线主 要是弯曲形,比例相当1-6 为 弯剪行, 19、为什么说很难精确计算扭 转效应,在设计时应采取些什 么措施减小扭转可能产生的不 良后果?要着重从 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 , 抗侧力结构布置或配筋构造, 连接构造上妥善考虑,一方面 尽可能减小扭转,另一方面尽 可能加强结构的抗扭能力,计 算仅做一种补充手段 20、扭转修正系数a的物理意 义是什么?为什么各片抗侧力结 构a值不同?什么情况下a 大 于1?什么情况下a等于1或 小于1?当某片抗侧力结构的 a>1时,表示他的剪力在考虑 扭转以后将增大;a<1时表示 考虑扭转后该单元的剪力将减 小,离刚心愈远的抗侧力结构, 剪力修正也越多 21、框架柱的箍筋有哪些作用? 抵抗剪力,对混凝土提供约束, 防止纵筋压屈 22、剪力墙抗震设计的原则是 什么?为什么按强墙弱梁设计 剪力墙?什么是强墙弱梁? (原则见小抄1)因为要实现延 性剪力墙,强墙弱梁:连梁屈 服先于墙肢屈服,使塑形变形 和耗能分散于连梁中,避免因 墙肢过早屈服使塑形变形集中 在某一层而形成软弱层或薄弱 层 23、在墙肢大小偏心受压和大 偏心受拉承载力验算中,做了 哪些假定?忽略哪一范围内的 竖向分布钢筋对承载力贡献? 为什么?(1)截面变形符合平 截面假定(2)不考虑受拉混凝 土的作用(3)受压区混凝土的 应力图用等效矩形应力图替换 (4)强制端部的纵向受拉,受 压钢筋屈服(5)从受压区边缘 算起1,5x(x为等效矩形应力 图受压区高度)范围以外的手 拉竖向分布钢筋全部屈服并参 与计算,1,5x范围以外的竖向 分布钢筋未受压屈服或为受压, 不参与受力计算 24、框剪结构协同分析的基本 假定和主要步骤是什么?(1) 一片框架或一片剪力墙可以可 以抵抗在本身平面内的侧向力, 而在平面外的刚度很小,可以 忽略(2)楼板在其自身内刚 度无限大,楼板平面外刚度很 小,可以忽略(3)把结构中所 有的框架集合成总框架,采用 D值法计算它的抗侧刚度及内 力,(4)把所有的墙肢集合成 总剪力墙,按照悬臂墙方法计 算它的抗侧刚度,(5)所有连 系梁集合成总联系梁