高層建筑結(jié)構(gòu)綜合練習(xí)題

1、高層建筑結(jié)構(gòu)綜合練習(xí)題1. 高層建筑采用的結(jié)構(gòu)可分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)等類型。2. 不同結(jié)構(gòu)類型特點(diǎn)：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有造價(jià)較低、取材豐富，并可澆筑各種復(fù)雜斷面形狀，而且強(qiáng)度高，剛度大、耐火性和延性良好、結(jié)構(gòu)布置靈活方便，可組成多種結(jié)構(gòu)體系等優(yōu)點(diǎn)。因此在高層建筑中，得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前我國高層結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位。鋼結(jié)構(gòu)：具有強(qiáng)度高、構(gòu)件斷面小、自重輕、延性及抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)。鋼構(gòu)件易于工廠加工，施工方便，能縮短現(xiàn)場施工工期。但由于高層建筑鋼結(jié)構(gòu)有鋼量大、造價(jià)高，而且鋼材耐火性能不好，需要采取防火保護(hù)措施，因此增加了造價(jià)。在發(fā)達(dá)國家，高層建筑的結(jié)構(gòu)類型以鋼結(jié)構(gòu)

2、為主。高層建筑結(jié)構(gòu)更為合理的變形為采用鋼和鋼筋混凝土相結(jié)合的組合結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以使兩種材料互相取長補(bǔ)短，取得經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)性能優(yōu)良的效果。組合結(jié)構(gòu)是用鋼材加強(qiáng)鋼筋混凝土構(gòu)件，鋼材放在構(gòu)件內(nèi)部，外部由鋼筋混凝土保重成，成為鋼骨（或型鋼）混凝土構(gòu)件；也右在鋼管內(nèi)部填充混凝土，做成外包鋼構(gòu)件，成為鋼管混凝土。前者可充分利用外包混凝土的剛度和耐火性能，又可利用鋼骨減少構(gòu)件斷面和改善抗震性能，現(xiàn)在應(yīng)用較為普遍。3. 高層結(jié)構(gòu)中，常用的結(jié)構(gòu)體系有框架、剪力墻、框架剪力墻、筒體及它們的組合結(jié)構(gòu)體系。4. 框架結(jié)構(gòu)體系是由梁、柱構(gòu)件通過節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)成，既承受豎向荷載，也承受水平荷載的結(jié)構(gòu)體系。這種體

3、系適用于多層建筑及高度不大的高層建筑。框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活，可以做成有較大空間的會(huì)議室、餐廳、車間、營業(yè)室、教室等。需要時(shí)，可用隔斷分隔成成小房間，或拆除隔斷改成大房間，因而使用靈活。外墻用非承重墻構(gòu)件，可使立面設(shè)計(jì)靈活多變?？蚣芙Y(jié)構(gòu)可通過合理的設(shè)計(jì)，使之具有良好的抗震性能。但由于高層側(cè)向剛度較小，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移和層間相對(duì)位移較大，使得非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如填充墻、建筑裝飾、管道設(shè)備等）在地震時(shí)破壞較嚴(yán)重，這是它的主要缺點(diǎn)，也是限制框架高度的原因，一般控制在10-15層。5. 剪力墻結(jié)構(gòu)體系是利用建筑物墻體承受豎向與水平荷載，并作為建筑物的圍護(hù)及房間分隔構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系。剪力墻壁在抗震結(jié)構(gòu)中也

4、稱抗震墻壁。它在自身平面內(nèi)的剛度大、強(qiáng)度高、整體性好、在水平荷載作用下側(cè)向變形小，抗震性能較強(qiáng)。在地震區(qū)15層以上的高層建筑中，采用剪力墻是經(jīng)濟(jì)的。剪力墻結(jié)構(gòu)的局限性在于剪力墻間距不能太大，平面布置不靈活，難以滿足公共建筑的使用要求。此處，剪力墻自重也比較大。6框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系是在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻所組成的結(jié)構(gòu)體系。兩者結(jié)合起來，剛度和承載力較框架結(jié)構(gòu)都有明顯的提高，在水平荷載作用下的層間變形減少，因而減小了非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破環(huán)。7簡體結(jié)構(gòu)體系：筒體結(jié)構(gòu)為空間受力體系。筒體的基本形式有三種：實(shí)腹筒、框筒及桁架筒。8在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅要根據(jù)結(jié)構(gòu)高度，還應(yīng)根據(jù)是否抗震設(shè)防及設(shè)防烈

5、度等因素選擇合理的結(jié)構(gòu)體系。9需要抗震設(shè)防的高層建筑，其平面布置應(yīng)符合下列要求：（1）平面宜簡單、規(guī)則、對(duì)稱、減少偏心；（2）平面長度不宜過長，突出部分長度不宜過長；（3）不宜采用角部重疊的平面圖形或細(xì)腰形平面圖形。10結(jié)構(gòu)豎向布置：高層建筑的豎向布置宜規(guī)則、均勻、避免有過大的外挑和內(nèi)收。11高層建筑宜調(diào)整平面形狀和結(jié)構(gòu)布置，采取構(gòu)造措施和施工措施，盡量不設(shè)縫或少設(shè)縫。12高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的一般原則：（1）上部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是選擇基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的重要因素?；A(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，要把地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)當(dāng)成一個(gè)整體來考慮：當(dāng)上部結(jié)構(gòu)剛度和整體性較差、地基軟弱且不均勻時(shí)，基礎(chǔ)剛度應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)；當(dāng)上部結(jié)構(gòu)剛度和整體性

6、較好，荷載分布較均勻，地基也較均勻、堅(jiān)硬時(shí)，則基礎(chǔ)剛度可適當(dāng)放寬。（2）一般情況下，當(dāng)?shù)鼗耐临|(zhì)均勻、承載力高、沉降量小時(shí)，可以采取天然地基和豎向剛度較小的基礎(chǔ)；反之，則采用人工地基或豎向剛度較大的整體式基礎(chǔ)。（3）單獨(dú)基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)整體性差，豎向剛度小，不容易調(diào)整各部分地基的差異沉降，除非將基礎(chǔ)擱置在未風(fēng)化或微風(fēng)化巖石上，否則不宜在高層建筑中應(yīng)用。在層數(shù)較少的裙房中應(yīng)用時(shí)，也需在單獨(dú)柱基之間沿縱、橫兩個(gè)方向增設(shè)拉梁，以抵抗可能產(chǎn)生的地基差異沉降。（4）當(dāng)采用樁基時(shí)，應(yīng)盡可能采用單根、單排大直徑樁或擴(kuò)底墩，使上部結(jié)構(gòu)的荷載直接由柱或墻傳至樁頂；基礎(chǔ)底板因受力很小而可以做得較薄，如果采用多根或多

7、排小直徑樁，基礎(chǔ)底板就會(huì)受到較大彎矩和剪力而需增大板厚。（5）箱形基礎(chǔ)及筏式基礎(chǔ)是高層建筑結(jié)構(gòu)常用的形式。（6）在地震區(qū)，為保證整體結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，減少由基礎(chǔ)變形引起的上部結(jié)構(gòu)傾斜，基礎(chǔ)埋深不能太小。在天然地基或復(fù)合地基上，基礎(chǔ)埋深不宜小于建筑物高度的1/15。如果采用樁基，則從樁頂算起，基礎(chǔ)埋深不宜小于建筑物高度的1/18。在非地震區(qū)，基礎(chǔ)的埋深可適當(dāng)減少。此外，無論何種形式的基礎(chǔ)，均不宜直接置于可液化土層上。13.作用于高層房屋的荷載有兩種：一是豎向荷載，包括結(jié)構(gòu)自重和樓（屋）蓋上的均布荷載；另一種是水平荷載，包括風(fēng)荷載和地震作用。14隨著房屋高度的增加，水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力越來越大，會(huì)直接影

8、響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、經(jīng)濟(jì)性、成為控制荷載。因此在非地震區(qū)，風(fēng)荷載和豎向荷載的組合將起控制作用，而在地震區(qū)，則往往是地震作用與豎向荷載組合起控制作用。15在天然地基上的以下建筑，可不進(jìn)行天然地基和基礎(chǔ)抗震承載力驗(yàn)算。（1）砌體房屋；（2）地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱黏性土層的一般單層廠房、單層空曠房屋和不超過8層且高度在25M以下的一般民用框架房屋及與基礎(chǔ)載荷相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。（3）7度、類場地，柱高分別不超過10M，且結(jié)構(gòu)單元兩端均有山墻的鋼筋混凝土柱單跨及等高多跨廠房（鋸齒形廠房除外）。（4）6度時(shí)的建筑（建造在類場地上的較高的高層建筑除外）。16場地土的剛性能一般用土的剪切波速表示。1

9、7地基土的液化：在地下水位以下的飽和的松砂和粉土受到地震的振動(dòng)作用，土顆粒間有壓密的趨勢，孔隙水壓增高以及孔隙水向外運(yùn)動(dòng)，這就會(huì)一方面可能引起地面上發(fā)生噴砂冒水現(xiàn)象，另一方面更多的水分來不及排除，使土顆粒處于懸浮狀態(tài)，形成猶如“液體”一樣的現(xiàn)象，稱為液化。18影響沙土液化的因素有哪些？（1）沙土的組成；（2）相對(duì)密度；（3）土層的埋深；（4）地下水位；（5）地震烈度大小和地震持續(xù)時(shí)間。19抗液化措施：（1）一般情況下，除丁類建筑外，應(yīng)避免用未經(jīng)加固處理的可液化土層作為天然地基的持力層。（2）對(duì)液化地基，應(yīng)根據(jù)不同的地基液化等級(jí)，并結(jié)合具體情況，選擇恰當(dāng)?shù)目挂夯胧?。?）全部消除地基液化沉陷的

10、措施，應(yīng)符合一定的要求。20結(jié)構(gòu)計(jì)算的一般原則：（1）結(jié)構(gòu)分析的彈性靜力假定；（2）荷載作用方向假設(shè)。21當(dāng)采用框架、剪力墻、框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系時(shí)，將空間結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)的兩個(gè)基本假定：（1）平面結(jié)構(gòu)假定；（2）樓面剛度無限大假定。22目前應(yīng)用較多的空間結(jié)構(gòu)分析方法是：三維桿件薄壁桿件空間分析方法。23確定計(jì)算簡圖時(shí)應(yīng)注意的問題：（1）構(gòu)件偏心和計(jì)算長度；（2）密肋樓蓋和無梁樓蓋；（3）復(fù)雜平面和立面剪力墻；（4）結(jié)構(gòu)嵌固部位。24重力二階效應(yīng)：所謂重力二階效應(yīng)，一般包括兩部分：一是由于構(gòu)件自身撓度引起的附加重力效應(yīng)，即P效應(yīng)，二階內(nèi)力與構(gòu)件撓曲形態(tài)有關(guān)，一般中段大，端部為零；二是結(jié)構(gòu)在水平風(fēng)荷載或水平地震作用下產(chǎn)生側(cè)移變位后，重力荷載由于該側(cè)移而引起的附加效應(yīng)，即重力P效應(yīng)。25剪力墻按受力特性的不同主