高層建築結構設計 蘇原 第5章習題

2022-03-01 01:46:09 字數 4642 閱讀 1535

5.4 影響水平荷載下柱反彎點位置的主要因素是什麼?框架頂層、底層和中部各層反彎點位置有什麼變化?反彎點高度比大於1的物理意義是什麼?

答:(1)影響水平荷載下柱反彎點位置的主要因素:結構的總層數及該層所在位置;梁柱線剛度比;荷載形式;上層梁與下層梁剛度比;上下層層高比。

(2)在框架頂層反彎點位置在頂層柱中點以上;底層反彎點位置在2h/3高度處(h是底層柱的高度);中部各層反彎點位置在各柱中點。

(3)反彎點高度比大於1的物理意義是表示柱下端的約束彎矩遠大於柱上端的約束彎矩,使得反彎點超過了柱的上端,使該柱中沒有反彎點。

5.5梁柱桿件的彎曲變形和柱軸向變形對框架側移有什麼影響?框架為什麼具有剪下型側移曲線?

答:(1)框架總位移由桿件彎曲變形產生的側移和柱軸向變形產生的側移兩部分疊加而成。由桿件彎曲變形引起的「剪下型側移」,可由d值計算,為框架側移的主要部分;由柱軸向變形產生的「彎曲型側移」,可由連續化方法作近似估算。

後者產生的側移變形很小,多層框架可以忽略,當結構高度增大時,由柱軸向變形產生的側移佔總變形的百分比也增大,在高層建築結構中不能忽略。

(2)因為整體框架可以看成空腹的深梁,整體變形以剪下變形為主;由桿件彎曲變形引起的「剪下型側移」,為框架側移的主要部分,所以框架具有剪下型側移曲線。

5.6什麼是剪力牆結構的等效抗彎剛度?整體牆、聯肢牆、單獨牆肢等計算方法中,等效抗彎剛度有何不同?怎麼計算?

答:(1)等效抗彎剛度是指按剪力牆頂點側移相等的原則考慮彎曲變形和剪下變形後,折算為豎向懸臂受彎構件的抗彎剛度。

(2)整體牆等效抗彎剛度:(倒三角分布荷載)

連肢牆等效抗彎剛度:

單獨牆肢等效抗彎剛度:(倒三角分布荷載)

5.7 剪力牆連續化方法的基本假定是什麼?它們對該計算方法的應用範圍有什麼影響?

答:(1)剪力牆連續化方法的基本假定:忽略連梁軸向變形,即假定兩牆肢水平位移完全相同;兩牆肢各截面轉角和曲率都相等,因此連梁兩端轉角相等,連梁反彎點在中點;各牆肢截面、各連梁截面及層高等幾何尺寸沿全高是相同的。

(2)有這些假定可見,連續化方法適用於開洞規則、由下到上牆厚及層高都不變的連肢牆。實際工程中不可避免地會有變化,如果變化不多,可取各樓層的平均值作為計算引數,如果是很不規則的剪力牆,本方法不適用。此外,層數愈多,本方法計算結果愈好,對低層和多層的剪力牆,計算誤差較大。

5.8剪力牆連續化方法中,連梁未知力和是什麼?沿高度分布有有什麼特點?與牆肢內力有什麼關係?

答:(1)是指連梁中點的剪力。是指連梁對牆肢的約束彎矩。

(2)沿高度是連續分布的。表示連梁對牆肢的反彎作用,=·2c 其中2c表示牆肢重心到重心的距離。

5.9 聯肢牆的內力分布和側移變形曲線的特點是什麼?整體係數α對內力分布和變形有什麼影響?為什麼?

答:(1)連肢牆的內力分布特點:由於連肢牆的洞口開得比較大,截面的整體性已經破壞,橫截面上正應力的分布遠不是遵循沿一根直線的規律。

但牆肢的線剛度比同列兩孔間所形成的連梁的線剛度大得多,每根連梁中部有反彎點,各牆肢單獨彎曲作用較為顯著,但僅在個別或少數層內,牆肢出現反彎點。側移變形曲線的特點:連肢牆的側移曲線呈彎曲型,當洞口加大而牆肢減細時,其變形向剪下型靠近。

(2)整體係數α對內力分布和變形的影響主要表現在以下幾個方面:

a.連肢牆的側移曲線呈彎曲型,α值大,牆的抗側剛度愈大,側移減小。

b.連梁內力沿高度分布特點:連梁最大剪力在中部某個高度處,向上、向下都逐漸減小。

最大值的位置與引數α有關,α值愈大,的位置愈接近底截面。此外,α值增大時,連梁剪力增大。c.

牆肢軸力與α有關,因為牆肢軸力即該截面以上所有連梁剪力之和,當α值加大時,連梁剪力加大,牆肢軸力也加大。

d.牆肢的彎矩也與α值有關,與軸力相反,α值愈大,牆肢彎矩愈小。

5.10 整體牆、聯肢牆、單獨牆肢沿高度的內力分布和截面應變分布有什麼區別?

答:(1)整體剪力牆的受力狀態如同豎向懸臂梁,為靜定結構,截面變形後仍符合平面假定,因而截面應力可按材料力學公式計算,整體牆彎矩沿高度都是乙個方向(沒有反向彎矩),彎矩圖為曲線,由下到上逐漸減小,截面應力分布是直線,牆為彎曲型變形。

(2)由於聯肢牆的洞口開得比較大,截面的整體性已經破壞,橫截面上正應力的分布遠不是遵循沿一根直線的規律,但牆肢的線剛度比同列兩孔間所形成的連梁的線剛度大得多,每根連梁中部有反彎點,各牆肢單獨彎曲作用較為顯著,但僅在個別或少數層內,牆肢出現反彎點。

(3)對於單獨牆肢,它的計算可看成是多個單片懸臂剪力牆。

5.11框架-剪力牆結構協同工作計算的目的是什麼?總剪力在各榀抗側力結構間的分配與純剪力牆結構、純框架有什麼根本區別?

答:(1)框架-剪刀牆結構協同工作計算的目的是:計算在總水平荷載作用下的總框架層剪力vf、總剪力牆的總層剪力vw和總彎矩mw、總聯絡梁的樑端彎矩ml和剪力vl,然後按照框架的規律把vf分配到每根柱,按照剪力牆的規律把vw、mw分配到每片牆,按照連梁剛度把ml和剪力vl分配到每根梁,這樣就可以得到每一根桿件截面設計需要的內力。

(2)在水平荷載作用下,因為框架與剪力牆的變形性質不同,。

5.12 框剪結構微分方程中的未知量y 是什麼?

答:框剪結構微分方程中的未知量y 是指整體結構的側向位移。

5.13 求得總框架和總剪力牆的剪力後,怎麼求各桿件的m、n、v?

答:在求得總框架和總剪力牆的剪力後,按照框架的規律把剪力分配到每根柱,按照剪力牆的規律把剪力、彎矩分配到每片牆,按照連梁剛度把彎矩和剪力分配到每根梁,這樣就可以得到每一根桿件截面設計需要的內力。

5.14 怎麼區分鉸接體系和剛接體系?

答:(1)鉸接體系是指牆肢之間沒有連梁,或者有連梁而連梁很小(α≤1),牆肢與框架柱之間也沒有聯絡梁,剪力牆和框架之間僅靠樓板協同工作,所有剪力牆和框架在每層樓板標高處的側移相等。

(2)剛接體系是指牆肢之間有連梁(α≥1)和/或牆肢與框架柱之間有聯絡梁相連,則這些聯絡梁對牆肢會起約束作用。

5.15 d值和cf值物理意義有什麼不同?他們有什麼關係?

答:d的物理意義:當柱結點有轉角時使柱端產生單位水平位移所需施加的水平推力。

cf是總抗推剛度,它的物理意義:產生單位層間變形所需的推力。

二者的關係:

5.16什麼是剛度特徵值λ?它對內力分配、側移變形有什麼影響?

答:(1)剛度特徵值λ是框架抗推剛度(或廣義抗推剛度)與剪力牆抗彎剛度的比值,它集中反映了結構的變形狀態及受力狀態。

(2)λ對側移曲線的影響:框架—剪力牆結構體系的側向位移曲線呈彎剪型,結構側移曲線隨剛度特徵值λ的變化而變化。當λ值較小(如λ=1)時,由可知,總框架的抗推剛度較小、總剪力牆的等效抗彎剛度相對較大,結構的側移曲線接近彎曲型,這時剪力牆起主要作用;而當λ較大(如λ=6)時,總框架的抗推剛度相對較大,總剪力牆的等效抗彎剛度相對較小,框架的作用愈加顯著,所以結構的側移曲線接近剪下型;當λ在1~6之間時,結構側移曲線介於二者之間,表現為彎剪型,即下部以彎曲變形為主,越往上部逐漸轉變為剪下型。

(3)λ對結構內力的影響:框架、剪力牆之間的剪力分配關係隨λ變化:當λ很小時,剪力牆承擔大部分剪力;當λ很大時,框架承擔大部分剪力。

框架和剪力牆之間的剪力分配關係隨樓層的不同而變化:剪力牆的下部受力較大;而框架的中部受力較大。

5.17 公式 (5-39)中,y(ξ)/fh,,mw(ξ)/m0,vw(ξ)/v0 是什麼?如何從給出的曲線查這些值?它們有什麼用處?怎麼利用上述曲線求框架總剪力vf?

答:(1)y(ξ)/fh是位移係數,mw(ξ)/m0是彎矩係數,vw(ξ)/v0是剪力係數,fh、m0、v0分別是靜定結構懸臂牆的頂點位移、底截面彎矩、底截面剪力。

(2)根據結構的λ值和所求截面的座標ξ從給出的曲線查這些值。根據這些值能求得結構的側移及總剪力牆的內力。

(3)框架總剪力vf(ξ)可由外荷載的總剪力vp(ξ)減去總剪力牆剪力vw(ξ)得到:vf(ξ)=vp(ξ)-vw(ξ)

5.18 聯絡梁剛度乘以剛度降低係數後,內力會有什麼變化?

答:由於剪力牆剛度很大,與之相連的梁(剪力牆之間的連梁、框架與剪力牆之間的聯絡梁)端部彎矩都很大,設計的配筋將很多,為了便於施工,又不影響安全,在抗震結構中又可使樑先出現塑性鉸,我國設計規範允許這些梁作塑性內力重分布,聯絡梁剛度乘以剛度降低係數後,樑端彎矩將降低。

5.19 什麼是質量中心?風荷載的合力作用點與質心計算有什麼不同?

答:(1)等效**荷載作用點即慣性力的合力作用點,與質量分布有關,稱為質心。

(2)各表面風力的合力作用點,即為總體風荷載的作用點,設計時將沿高度分布的總體風荷載的線荷載換算成集中作用在各樓層位置的集中荷載。計算質心時,可用重量代替質量,將建築面積分為若干個質量均勻分布的單元,在參考座標系中確定重心座標。

5.20 什麼是剛心?怎樣用近似方法求框架結構、剪力牆結構和框剪結構的剛心?各層剛心是否在同一位置?什麼時候位置會發生變化?

答:(1)在近似方法計算中,剛心是指各抗側力結構抗側剛度的中心。在求框架結構、剪力牆結構和框剪結構的剛心時,其計算方法與形心計算方法類似,把抗側力單元的抗側剛度作為假想面積,求得各個假想面積的總形心就是剛度中心。

(2)各層剛心不一定都在同一位置,當上、下結構布置不相同時,各層剛心顯然不在同一位置;上、下結構布置相同的框架-剪力牆結構中,各層剛心也並不在同一根豎軸上,有時剛心位置相差很大。

5.21 為什麼說很難精確計算扭轉效應?在設計時應採取些什麼措施減小扭轉可能產生的不良後果?

答:(1)扭轉效應很難精確計算,因為結構的各層剛心很難進行精確的計算,實際工程中很多結構構件和非結構構件(如填充牆)的剛度難以計算;另外建築的實際重心位置由於實際豎向荷載(如樓面活荷載)的分布也難以精確確定;此外,即使在完全對稱的結構中,由於**作用中本身就含有扭轉分量以及**波相位差的影響,使得建築不可避免的會產生扭轉效應。

高層建築結構設計

摘要 目前,隨著高層建築在我國的迅速發展,建築高度的不斷增加,建築型別與功能愈來愈複雜,結構體系的更加多樣化,高層建築結構設計也越來越成為結構工程師設計工作的主要重點和難點之所在。本文就高層建築結構設計的原則 特點和高層建築的結構變形特點進行分析。關鍵詞 高層建築結構設計原則特點 1高層建築結構設計...

高層建築結構設計

第一章1 將10層及10層以上或高度超過28m的住宅建築結構和房屋高度大於24m的其他民用建築,稱為高層民用建築。2 高層建築的結構形式 按功能材料分 高層建築有鋼筋混凝土結構 鋼結構以及採用鋼和鋼筋混凝土材料的混合結構形式。鋼筋混凝土結構材料 豐富 造價較低,可澆築成各種形狀,組成多種結構體系,且...

高層建築結構設計複習

2.1鋼筋混凝土房屋建築和鋼結構房屋建築各有哪些抗側力結構體系?每種結構體系舉1 2 個工程例項回答。答 鋼筋混凝土房屋建築的抗側力結構體系有 框架結構 如主體18層 區域性22層的北京長城飯店 框架剪力牆結構 如26層的上海賓館 剪力牆結構 包括全部落地剪力牆和部分框支剪力牆 筒體結構 如芝加哥d...