高層建築結構思考題

2022-09-20 15:27:06 字數 2170 閱讀 5178

1. 高層建築結構體系主要有哪些?試述各體系的組成、主要優缺點、基本受力變形特點及適用範圍。

答:(1)框架結構體系:框架結構體系一般用於鋼結構和鋼筋混凝土結構中,由樑和柱通過節點構成承載結構

優點:結構布置靈活,有較大的室內空間,使用方便。

缺點:抗震效能差,剛度較低,**中填充牆損壞嚴重,修復費用高。

適用範圍:非抗震地區和層數較少的建築,15~20層以下較適宜。

(2)(純)剪力牆結構體系:一般用於鋼筋混凝土結構中,由牆體承受全部水平作用和豎向荷載。根據施工分法的不同可以分為:

1)全部現澆的剪力牆;2)全部用預製牆板裝配而成的剪力牆;3)內牆現澆、外牆為預製裝配的剪力牆。

優點:結構剛度很大,空間整體性好,水平荷載作用下側向變形小,用鋼量較省,抗震效能好,剪力牆的間距取決於樓板跨度,適於小開間建築,例如住宅、旅館建築,房間不外露梁柱稜角,整體美觀,可以適用於較高的高層建築。

缺點:自重大,基礎處理要求較高,不利於布置大開間房間,不能滿足公共建築的使用要求,空間較小,平面布置欠靈活。

適用範圍:房屋剛度比框剪體系更好,適用的層數更高,層數超過25層的房屋宜採用全部剪力牆結構,理論上可達100~150層,但牆體太厚,不經濟,以40層以下為宜。

(3)框架-剪力牆結構體系:把框架和剪力牆兩種結構共同組合在一起形成的結構體系。

優點:兼有框架和剪力牆的優點,比框架結構的水平承載力和側向剛度都有很大提高,比剪力牆結構布置靈活,提供較大的空間,有較大的剛度和較強的抗震能力。

缺點:由於剪力牆的存在,一定程度上限制了建築平面布置的靈活性。

適用範圍:25層以下的房屋,最高不宜超過30層;**區的五層以上的工業廠房;這種體系用於旅館、公寓、住宅等建築最為適宜。

(4)筒體結構體系是指由乙個或幾個筒體作為豎向承重結構的高層建築結構體系,分為框架一核心筒結構與筒中筒結構。

優點:比單片框架或剪力牆的空間剛度大得多,不僅能承受豎向荷載,而且能承受很大的水平荷。筒體結構適用於超高層建築,可將受力構件集中,創出較大的室內空間。

缺點:理想筒體在水平力作用下截面保持平面,正應力沿腹板直線分布,沿翼緣正應力均勻分布;而框筒則不再保持平截面變形,腹板框架柱的軸力是曲線分布的,翼緣框架柱的軸力也不是均勻分布,靠近角部的柱子軸力大,遠離角部的柱子軸力小。這種應力分布不再保持直線規律的現象稱為「剪力滯後」。

適用範圍:超高層建築都用筒體結構,尤其在**區更能顯示優越性。

2. 高層建築結構的平面布置為什麼要求簡單、規則、對稱,豎向布置要求剛度均勻、適宜下大上小漸變?

答: 平面布置要求簡單、規則、對稱的原因:結構平面布置應減少扭轉的影響。

平面布置應有利於抵抗水平荷載和豎向荷載,受力明確,傳力直接,力求均勻對稱,減少扭轉的影響。在高層建築的乙個獨立結構單元內,宜使結構平面形狀簡單、規則、剛度和承載力分布均勻,不應採用嚴重不規則的平面布置,若奇形怪狀使荷載分布不均勻,會導致應力突變。高層建築結構的承載力和剛度宜自下而上逐漸減小,變化宜均勻、連續,不應突變。

豎向布置應規則、均勻,避免有過大的外排和內收,側向剛度宜下大上小,逐漸均勻變化,不應採用豎向布置嚴重不規則的結構。

3. 高層建築為什麼要考慮風荷載的動力效應,設計中如何考慮?

答:(1)對高層建築而言,動力荷載是引起結構毀滅性破壞的主要原因。風荷載是隨時間波動的動力荷載,對高度大且較柔的高層建築,必須考慮其動力效應影響。

因此,在高層建築結構設計和安全性評價時,進行結構的動力反應分析是非常必要的。

(2)確定高層建築風荷載的方法有兩種,大多數建築(高度300m以下)可按《建築結構荷載規範》gb50009-2001的規定計算風荷載值,少數建築(高度大、對風荷載敏感或有特殊情況者)還要通過風洞試驗確定風荷載,以補充規範的不足。

4. 如何判別區分整體牆、小開口整體牆、聯肢牆、壁式框架?它們各自的受力、變形特點及計算方法?

答:5. 剪力牆結構的等效抗彎剛度是什麼?舉例說明小開口整體牆的等效抗彎剛度怎麼計算?

6. 連續化方法求雙肢牆內力的計算步驟及相應公式?

7. 壁式框架與一般框架有什麼區別?壁式框架應用d值法應作哪些修正?

8. 試述框-剪結構的協同工作原理。外載產生的總剪力在框-剪結構各抗側構件中的分配方法與全框架、全剪力牆結構有何區別?

9. 實際框-剪結構怎樣區分和簡化為鉸接體系和剛接體系?(畫圖說明)

10.框剪結構的內力計算步驟及相應公式?

11.什麼是框剪結構的剛度特徵值?它對內力分配、結構側移曲線有何影響?

12.剪力牆的截面設計計算有哪些?

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