高层建筑结构设计复习资料2

高层建筑结构设计2013女神手敲版1第一章概述1、对于高层建筑，抵抗水平荷载成为结构设计需要解决的主要问题2、荷载效应：由荷载引起的结构内力、位移、速度、加速度等3、高层建筑结构设计，主要是抗水平力设计4、高层建筑结构的材料主要为钢、钢筋和混凝土5、按采用的材料，高层建筑的结构构件可分为钢构件、钢筋混凝土构件及组合构件，组合构件是指型钢或钢管与混凝土组合的构件6、按采用的材料，高层建筑结构的类型可分为钢结构、钢筋混凝土结构、混合结构，混合结构包括由全部构件为组合构件的结构，钢构件与钢筋混凝土组成的结构，钢构件与组合结构组成的结构，钢筋混凝土构件与组合构件组成的结构等7、钢结构以及混合结构的钢材宜采用Q235等级B、C、D的碳素结构钢及Q345等级B、C、D、E的低合金高强度结构钢8、混凝土的强度等级，框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核心区，不应低于C30；构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件，不应低于C20；剪力墙不宜超过C60；其他构件，9度时不宜超过C60，八度时不宜超过C70第二章结构体系1、高层建筑的结构体系包括框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构、巨型结构。2、框架结构的设计要点：（1）必须在两个主轴方向上设置框架，以抵抗各自方向的水平力。（2）抗震框架结构的梁柱不允许铰接，必须采用梁端能传递弯矩的刚接，以使结构具有良好的整体性和比较大的刚度。（3）甲、乙类建筑以及高度大于24m的丙类建筑，不应采用单跨框架结构。（4）承重体系主要取决于楼板布置。（5）沿建筑高度，柱网尺寸和梁截面尺寸一般不变。在建筑比较高的情况下，柱的截面尺寸沿建筑高度减小。（6)侧向刚度小，总高度受到限制。（7）框架结构的非承重墙宜采用轻质材料，减轻对结构抗震的不利影响。（8）不应采用部分由框架承重、部分由砌体墙承重的混合承重形式。（9）框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。3、框架结构的承重体系有哪些？横向承重、纵向承重、纵横向承重、内框架承重4、框架结构在水平力作用下的变形有哪些？（梁、柱的弯曲变形和柱的轴向变形对框架侧移有什么影响？）水平位移主要有两部分组成：梁和柱的弯曲变形产生的水平位移以及柱的轴向变形产生的水平位移。前者的位移曲线呈剪切型，自下而上层间位移减小，后者的位移曲线呈弯曲型，自下而上层间位移增大。前者是主要的，框架在水平力作用下的水平位移曲线以剪切型为主。5、剪力墙结构的优缺点？优点：整体性好，侧向刚度大，承载力高，弹塑性变形能力大，具有良好的抗震性能。缺点：平面布置不够灵活，结构自重大6、剪力墙结构的水平位移曲线呈弯曲型，即层间位移由下而上逐渐增大高层建筑结构设计2013女神手敲版27、剪力墙结构的设计要点：（1）双向布置，分别抵抗各自方向的水平力，力求使两个方向的侧向刚度接近。（2）沿高度方向连续布置，避免刚度突变。（3）洞口宜上下对齐，成列布置，形成具有规则洞口的联肢剪力墙。（4）当墙肢的长度很长，其高宽比不大于3时，可以在墙上开设洞口，洞口上设置跨高比大，受弯承载力小的连梁，地震中这些连梁首先破坏，将长墙分为较短的墙段。（5）墙肢截面宜简单规则。（6）为了使底层或底部若干层有较大的空间，底层或底部若干层的剪力墙不落地，支承在框架转换层及转换层以下的框架上，成为框支剪力墙。（7）一种称为短肢剪力墙的墙体在住宅建筑中被采用。8、框架-剪力墙结构是一种双重双向抗侧力结构。9、如何理解框剪结构是双重双向抗侧力体系？双重是指两道防线，第一道防线是剪力墙，第二道防线是框架，双向是指两个主轴方向分别抵抗侧向力。10、框剪结构在水平力作用下的变形和剪力分配特点在水平力作用下，框架和剪力墙的变形曲线分别呈剪切型和弯曲型，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型。框架-剪力墙结构既有框架结构布置灵活、延性好的特点，也有剪力墙结构刚度大、承载力大的特点，是一种比较好的抗侧力体系11、剪力墙布置比较灵活，但要尽可能符合下列要求：（1）抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。（2）对称布置，或使结构平面上刚度均匀，减小在水平力作用下结构的扭转效应。（3）沿建筑物的全高布置，侧向刚度沿高度连续均匀，避免突变，剪力墙开洞时，洞口上下对齐。（4）建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及竖向荷载较大的部位均匀布置剪力墙。（5）平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。（6）两个方向的剪力墙尽可能组成L形、T形、工形和井筒等形式，使一个方向的墙成为另一方向墙的翼墙，增大抗侧、抗扭刚度。（7）剪力墙的间距不宜过大。若剪力墙间距过大，在水平力作用下，两道墙之间的楼板可能在其自身平面内产生弯曲变形，过大的变形对框架柱产生不利影响。因此，要限制剪力墙的间距，不要超过表2-1所列的值。当剪力墙之间的楼板有较大开洞时，开洞对搂盖平面刚度有所削弱，墙的间距还要适当减小。对于剪力墙间距超过表2-1所列值的框架-剪力墙结构，结构计算时应计入楼盖变形的影响。（8）房屋较长时，刚度较大的纵向剪力墙不宜布置在房屋的端开间，以避免由于端部剪力墙的约束作用造成楼盖梁板开裂。12、支撑框架的特点：（1）支撑框架如同竖向桁架，在水平力作用下所有杆件承受轴力（2）支撑框架类似于剪力墙的侧移曲线，呈弯剪型（3）支撑框架的侧向刚度比框架大得多13、框架-支撑结构的特点：（1）是结构的整体侧移曲线呈弯剪型（2）框架-支撑结构为双重双向抗侧力体系14、钢结构支撑框架的主要形式有三类：中心支撑框架、偏心支撑框架和屈曲约束支撑框架15、消能梁段（为什么偏心支撑钢框架的抗震性能比中心支撑钢框架好？）：经过合理设计的偏心支撑框架，在大震作用下，消能梁段腹板剪切屈服，通过腹板塑性变形耗散地震能量；支撑斜杆保持弹性，不会出现受拉屈服和受压区服的现象；偏心支撑框架的柱和消能梁段以外的梁，也保持弹性。研究表明，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、滞回耗能稳定等特点。偏心支撑框架的抗震性能优于中心支撑框架。高层建筑结构设计2013女神手敲版316、筒体结构包括框筒、筒中筒、桁架筒、和束筒结构17、框筒结构与框架结构在受力特点上有什么区别？框筒是由布置在建筑物周边的柱距小、梁截面高的密柱深梁框架组成。框架是平面结构，只有与水平力方向一致的框架才抵抗层剪力及倾覆力矩。框筒是空间结构，一个方向作用水平力时，沿建筑周边布置的四榀框架都参与抵抗水平力，即层剪力由平行于水平力作用方向的腹板框架抵抗，倾覆力矩由腹板框架及垂直于水平力作用方向的翼缘框架共同抵抗。18、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。翼缘框架中各柱轴力分布并不均勻，角柱的轴力大于平均值，中部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。剪力滞后越严重，框筒的空间作用越小19、减小剪力滞后的措施柱距不超过4.5m，以1.5〜3m较好;截面高度大的梁，梁的净跨与其高度之比为3〜4;尽可能采用正方形、圆形或多边形平面，矩形平面两个方向的长度比不大于2；角柱截面可以为中柱截面的1.5左右。20、框筒结构腹板框架的侧移曲线呈剪切型，框筒结构的侧移曲线以剪切型为主21、桁架筒结构用稀柱、浅梁和巨型支撑斜杆组成桁架，布置在建筑物的周边，就形成了桁架筒结构。22、筒中筒结构用框筒作为外筒，将电梯间、管道竖井等服务设施集中在建筑平面的中心形成内筒，就成为筒中筒结构。筒中筒结构也是双重抗侧力体系，呈弯剪型。23、束筒结构两个或者两个以上框筒排列在一起，即为束筒结构。其中任意一个筒可以根据需要在任何高度中止。24、框架-核心筒结构当建筑高度较大时，为了增大结构的侧向刚度，同时增大结构的抗倾覆力矩的能力，在核心筒和框架柱之间设置水平伸臂构件。设置水平伸臂构件的楼层，称为加强层。设置伸臂构件的楼层设置周边环带构件。25、巨型结构包括巨型框架结构、巨型空间桁架结构、巨型框架-核心筒-伸臂桁架结构26、巨型框架结构也称为主次框架结构，主框架为巨型框架，此框架为普通框架。此框架一般为4~10层，此框架支承在巨梁上，仅承受竖向荷载，水平荷载有巨型框架承担。27、整栋结构用巨柱、巨梁和巨型支撑等巨型杆件组成空间桁架，相邻立面的支撑交汇在角柱，形成巨型空间桁架结构28、为了满足建筑多功能的需要，部分竖向构件（墙，柱）不能直接落地.需要通过转换构件将其内力转移至相邻的落地构件。设置转换构件的楼层，称为转换层；设置转换层的高层建筑，即为带转换层的结构。高层建筑竖向结构构件的转换有两种形式：上部剪力墙转换为底部框架，其转换层称为托墙转换层；上部框筒（或周边框架）框架转换为底部稀柱框架（或巨型框架），其转换层称为托柱转换层。29、房屋高度是指室外地面到主要屋面板顶的高度，不包括局部突出屋面的部分，最大适用高度分为A级和B级。30、房屋建筑适用的高宽比，是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制，高宽比主要影响结构的经济性。计算房屋建筑的高宽比时，房屋高度是指室外地面到主要屋面板板顶的高度，宽度是指房屋平面轮廓边缘的最小宽度尺寸。31、防震缝钢筋混凝土框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可为100mm，超过15m时，6度、7度、8度和9度分别每增加5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm，框架-剪力墙结构和剪力墙结构房屋的防震缝宽度，可分别采用框架结构防震缝宽度的70%和50%，但都不小于100mm。防震缝两侧结构类型不同时，按需要较宽防震缝的结构类型确定防震缝宽度；防震缝两侧房屋髙度不同时，按较低房屋高度确定防震缝宽度。高层建筑结构设计2013女神手敲版432、采取下列措施，可以避免设置伸缩缝1.设后浇带。后浇带内钢筋要采用搭接接头，使两边混凝土自由伸缩。2.顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化较大的部位提高配筋率，减小温度和收缩裂缝的宽度，并使裂缝分布均匀，避免出现明显的集中裂缝。3.顶层采取隔热措施，外墙设置外保温层。房屋结构顶部温度应力较大，采取隔热措施，可以有效减小温度应力；混凝土外墙设置外保温层是减小结构受温度影响的有效措施。4.高层建筑可在顶部设置双墙或双柱，做局部伸缩缝，将顶部结构划分为长度较短的区段。5.采用收缩小的水泥，减小水泥用量，在混凝土中加入适宜的微膨胀剂。6.提高每层楼板的构造配筋率或采用部分预应力结构。33、变形缝：防震缝、伸缩缝、沉降缝。第三章高层建筑结构荷载1、基本风压值它是取该地区（城市）空旷平坦地面上离地10m处、重现期为50年（或100年）的10分钟平均最大风速作为计算基本风压值的依据。安全等级为一级的高层建筑以及对风荷载比较敏感的高层建筑，承载力设计时采用100年重现期的风压值，可将高度大于60m的高层建筑视为对风荷载比较敏感的高层建筑。将地面粗糙度分为A、B、C、D四类。2、总体风荷载是建筑物各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位移及个构件内力。局部风荷载用于计算结构局部构件或围护构件或围护构件与主体的连接。3、地面运动的特性可以用三个特征量来描述：强度、频谱和持续时间。4、建筑本身的动力特性对建筑物在地震作用下是否破坏和破坏程度有很大影响。建筑物动力特性是指建筑物的自振周期、振型与阻尼，它们与建筑物的质量、结构的刚度及所用的材料有关。5、三水准抗震设防目标：小震不坏，中震可修，大震不倒6、两阶段抗震设计方法第一阶段为小震作用下得结构设计，第二阶段为大震作用下的弹塑性变形验算。7、抗震计算方法：底部剪力法、振型分解反应谱法、时程分析法。8、为什么计算和实测的周期都要进行修正？如何修正？理论方法得到的周期比结构的实际周期长，原因是计算中没有考虑填充墙等非结构构件对刚度的增大作用，实际结构的质量分布、材料性能、施工质量等也不像计算模型那么理想。若直接用理论周期值计算地震作用，则地震作用可能偏小，因此必须对周期值（包括高振型周