四川理工学院高层复习.docx

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1、第一章1,高层建筑混凝土结构技术规程将10层及10层以上或高度超过28m的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑高度超过100m时,称为超高层建筑。民用建筑设计通则、高层民用建筑设计防火规范将10层及10层以上的住宅建筑与高度超过24m的公共建筑和综合性建筑称为高层建筑。建筑高度:建筑高度指建筑物室外地面到其檐口或屋面屋面板板顶的高度,屋顶上的瞭望塔、水箱间、电梯机房、排烟机房和出屋面的楼梯间等不计入建筑高度和层数内。第二章1,目前高层建筑结构的结构形式按材料区分,主要有砌体结构,钢筋混凝土结构,钢结构和混合结构四种。2,常见的结构体系A,框架结构体系B,剪力墙结构体系C,框架剪力墙或框架筒体

2、结构体系及框架支撑结构D,筒体结构体系E,结构体系。4但由于框筒的筒壁是网络式的结构,使得腹板框架和翼缘框架中的各柱的轴力分布不均匀,角柱的轴力大,中柱的轴力小,这种现象称为剪力滞后。5,结构的总体布置包括结构的平面布置和竖向布置。结构平面布置的原则为:(1)对高层建筑的每一个独立单元,宜使结构平面布置简单、规则和对称,结构的抗侧力结构和刚度分布力求均匀;(2)宜选择风压较小的建筑平面体型,并注意邻近高层建筑对该风压分布的影响;(3)选择有利于抗震的结构平面;(4)避免在建筑物的两端或拐角部位设置电梯间或楼梯间,以避免削弱这些受力集中或易产生扭转变形的部位的楼板刚度;(5)选用合理的楼盖形式。

3、P18沉降缝、伸缩缝和防震缝统称为变形缝。7,宜考虑设置沉降缝的情况:(1)建筑主体结构高度悬殊,重量差别过大;(2)地基不均匀;(3)同一建筑结构不同的单元采用不同基础形式;(4)上部结构采用不同的结构形式或结构体系的交接处。P198,不设置沉降缝而可供采取的有效措施主要有:(1)结构全部采用桩基,桩支撑在基岩上;或采用减小沉降的有效措施,并经计算使沉降差控制在允许范围内;(2)主楼与裙房采用不同的基础形式,调整地基土压力使两者沉降基本接近;(3)当地基承载力高,沉降计算较为可靠时,预留沉降差,施工时暂将主楼和裙房的基础分开,先施工主楼,后施工裙房,使最后沉降值接近。P199,有效的降低收缩

4、和温度应力影响的专门措施:(1)设置后浇带;(2)顶楼楼层改用刚度较小的结构形式,或顶部设置局部温度伸缩缝,将顶层结构划分为长度较短的区段,以适应阳光直接照射的屋盖顶板温度变化激烈的情况。同时,对这些温度变化影响大的部位应提高构件的配筋率,以增强承受温度应力的能力;(3)在下部几层设置局部伸缩缝;(4)顶层采取保温隔热措施;(5)进行结构布置时,不要在建筑物的长向的端部设置纵向刚度很大的剪力或支撑系统,否则纵向温度变形受到限制,会产生很大的温度应力。P2110,宜设防震缝的情况:(1)当建筑平面突出部分较长,而又未采取有效措施时;(2)房屋有较大错层时;(3)房屋各部分结构刚度或荷载相差悬殊时

5、;(4)地基不均匀,各部分沉降相差较大时。P2111,剪力墙的布置原则:(1)剪力墙应沿主轴方向或其他方向或多方向布置,尽量对齐拉通;(2)较长的剪力墙容易导致受剪脆性破坏,可设洞口将它分成若干个较为均匀的独立墙段,相邻独立墙段间用楼板(无连梁)或弱的连梁连接起来;(3)剪力墙的门窗洞口宜上、下对齐,成列布置,形成明确的墙肢和连梁,尽量避免出现错洞墙;(4)洞口设置应避免墙肢刚度过分悬殊,尽量避免出现小墙肢,墙脚截面长度与厚度之比不宜小于3;(5)剪力墙的刚度不宜过大,剪力墙的间距不宜太小。P2512,筒体结构布置的原则:(1)筒体结构宜采用双轴对称平面(2)若筒体为框筒形式,为发挥筒体的空间

6、整体效能,应控制框筒的密排柱和窗裙梁的尺寸,使得墙面开洞面积不宜大于墙面之积的60%,框筒柱距不宜大于层高,一般在3m以内。(3)为发挥筒体的空间整体作用,筒中筒结构的高宽比宜大于4,至少不小于3,高度不宜低于60m,(4)可设置转换大梁或桁架其上直接支承上部的密柱,其下改用大截面尺寸支承,减少落地的外筒柱子数,达到扩大柱距的目的。13,楼盖结构体系的选用原则:(1)选用的楼盖结构形式要有利于加强结构整体性,有利于水平力通过楼板平面进行的传递和分配,楼板在自身平面内要有足够大的刚度(2)选用的楼盖结构形式要有利于减小结构层高,从而减少结构高度,且质量轻;(3)选用的楼盖结构形式要满足建筑使用功

7、能、装饰、设备安装、施工技术等的要求。第三章1,结构概念设计是从结构的宏观整体出发,着眼于结构的整体反应,运用人们对建筑结构已有的知识去处理结构设计中遇到的诸如房屋体型、结构体系、刚度分布及构造延性等问题,既注意总体布置上的大原则,又考虑关键部分的细节设计,从而达到合理的设计要求。高层建筑的概念设计涉及抗震和抗风两方面的内容。第四章1,垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值wK的计算公式:0ZSZwbmmwK=0w-基本风压值,2/kNmSm-风载体型系数Zm-风压高度变化系数Zb-z高度处的风振系数2,三水准设防目标是“小震不坏,中震可修,大震不倒”3,基本周期经验公式:钢筋混凝土剪力

8、墙结构,高度25-50m,剪力墙间距6m左右10.06Tn=横10.05Tn=纵一般情况下,高层钢筋混凝土结构的基本自振周期1T为1(0.050.10)Tn=其中:钢筋混凝土框架结构:1(0.080.1)Tn=框架剪力墙结构:1(0.060.09)Tn=高层钢结构的基本自振周期1T为10.1Tn=n为建筑层数第五章1,高层建筑结构计算的基本假定:(1)风荷载和地震作用方向;一般来说,风荷载和地震作用的方向是任意不定的,但在结构分析中,为简化计算,仅对结构平面内有限的几个轴线方向进行分析。(2)结构工作状态假定;一般情况下,高层建筑结构的内力和位移可按弹性工作状态进行分析计算(3)刚性楼板假定;

9、一般情况下,当框架、剪力墙等抗侧力构件的间距远小于进深时,楼板的整体性能较好,可采用刚性楼板假定。2,每片剪力墙从其本身开洞情况又可以分成多种类型,(1)整体墙和小开口整体墙(2)双肢、多肢剪力墙和壁式框架。3,连梁总的抗弯线刚度与墙肢总的抗弯刚度的比值为2a,a称为剪力墙整体系数。墙肢是否出现反弯点,与墙肢惯性矩的比值AII、整体参数a、层数n等多种因素有关。综合以上各方面的因素,剪力墙及其计算方法的划分条件为:(1)当1a时(整体性很差),相当于没有联系的各个独立的墙肢;(2)当10,AIIZa时(整体性很强,墙肢不出现反弯点),可按整体小开口墙算法计算;(3)当10,AIIZa时(整体性

10、很强,但墙肢多出现反弯点),按壁式框架法计算。4,框架剪力墙协同工作原理:(1)在框架剪力墙结构的上部,剪力墙的位移比框架的要大,而在结构的下部,剪力墙的位移又比框架的要小。因此在结构的下部,框架把墙向右边拉,墙把框架向左边拉,因而框架剪力墙的位移比框架的单独位移要小,比剪力墙的单独位移要大;在结构上部与之相反,框架剪力墙的位移比框架的单独位移要大,比剪力墙的单独位移要小。(2)楼板和连梁的连接作用使框架与剪力墙协同工作,有共同的变形曲线,因而在框架与剪力墙间产生了相互作用的力。这些力自上而下并不是相等的,有时甚至会改变方向。5,框架剪力墙基本假定:(1)楼板在其自身平面内的刚度为无限大;(2

11、)建筑结构在水平荷载作用下不发生扭转。6,铰结体系刚结体系7,框架剪力墙结构受力和位移特征:侧向位移特征,剪力分配特征,外荷载分配特征。8,框筒的两个简化计算方法:等效槽型截面法,翼缘展开法。9,引起结构产生扭转的主要因素:(1)建筑物的平面或立面不对称,造成质量和刚度分布的偏心,引起结构扭转;(2)建筑物虽然平、立面对称,但结构抗侧力构件不对称,或荷载、质量分布不匀称等因素也会造成质心与刚心的不重合而引起扭转效应;(3)对于多高层建筑,从某一楼层自身来看,其质量与刚度分布不存在偏心,但上、下层的质心或刚心不位于同一铅垂线上,对该楼层来说也会造成扭转(4)地震地面运动本身含有扭转分量的输入,即

12、使刚心与质心重合的建筑也要产生扭转效应,或当建筑物较长时,由于地面运动的相位差也会造成扭转。10,结构的抗扭刚度由2yiiDx及2xkkDy之和组成,也就是说,结构中纵向和横向抗侧力单元共同抵抗扭矩。距离刚心愈远的抗侧力单元对抗扭刚度的贡献愈大。因此,加大四周构件截面尺寸,可以有效增大结构的抗扭刚度。第七章1,所谓控制截面是指对构件配筋起控制作用的截面。框架梁的控制截面一般有3个,即梁两端的支座截面和跨中截面。在竖向荷载作用下,框架梁端负弯矩通常较大,为了减少框架梁支座截面处的配筋,允许考虑塑性变形内力重分布,对梁端负弯矩进行适当调幅。2,最不利内力通常取以下四种类型:(1)maxM及相应的N

13、;(2)maxN及相应的M;(3)minN及相应的M;(4)maxN及相应的N。P2003,混凝土高规规定,现浇框架梁的混凝土强度等级不宜大于C40,梁、柱、节点的混凝土强度等级不应低于C20。现浇框架的梁、柱混凝土强度等级不同时,节点混凝土强度允许低于柱混凝土强度5MPa。P203框架结构应采用热轧钢筋。梁、柱的纵向受力钢筋宜优先采用HRB400、RRB400级钢筋;箍筋宜选用HRB335或HPB235级钢筋。框架梁截面高度h可按跨度的1/101/18确定;梁净跨与截面高度之比不宜小于4。梁的截面宽度b不宜小于200mm,梁截面的高宽比h/b不宜大于4。柱的截面面积ccccANfm4,一般框

14、架柱的计算长度0l取值如下:现浇楼盖:底层柱01.0lH=其余各层柱:01.25lH=装配式楼盖:底层柱01.25lH=其余各层柱:01.5lH=P2045,现浇框架节点一般做成钢节点。框架节点的承载力一般通过采取适当的构造措施来保证。在节点的核心区应设置水平箍筋,箍筋的配重要求与柱同,但箍筋间距不宜大于250mm;对四边有梁与之相连的节点,可仅沿节点周边设置矩形箍筋。P2056,框架结构在其构件出现塑性铰后,如果在承载力基本保持不变的情况下能具有较大的塑性变形能力,则可称之为延性框架。P2067,延性框架必须遵循十四字原则,即“强柱弱梁,强剪弱弯,强节点、强锚固”。8,混凝土高规规定:计入受

15、压钢筋作用的梁端截面混凝土受压区高度与有效高度之比0xh,一级不应大于0.25,二、三级不应大于0.35;梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%;梁端截面的底面和顶面纵向钢筋截面面积的比值,一级不应小于0.5,二、三级不应小于0.3。P2099,P213类别抗震等级一二三框架柱0.70.80.910,影响剪力墙延性的主要因素:(1)竖向配筋率及配筋形式;(2)轴向力;(3)截面形式;(4)混凝土强度等级;(5)开洞影响。P23211,剪力墙的延性设计原则:(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)控制塑性铰的区域。P23312,一般剪

16、力墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8,或底部两层高度二者中的较大值,当剪力墙高度超过150m时,其底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/10。除了适当提高底部加强部位的抗剪承载力,限制底部加强部位墙肢的轴压比外,还需要加强该部位的抗震构造措施,对一级剪力墙还需要提高其抗弯承载力。P23413,剪力墙斜截面剪切破坏主要有斜拉破坏、斜压破坏和剪压破坏三种形式。P23814,墙肢构造要求(1)剪力墙结构混凝土等级不应低于C20;带有筒体和短肢剪力墙结构混凝土强度等级不应低于C25。轴压比限值:轴压比一级(9度)一级(7.8度)二级n0.40.50.6P24015,承载力验算:连梁的特点是

17、跨高比小,住宅、旅馆剪力墙结构的连梁的跨高比往往小于2.0,甚至不大于1.0,在侧向力作用下,连梁比较容易出现剪切斜裂缝,连梁的跨高比不小于5时,按本节连梁设计;当连梁的跨高比大于5时,按框架梁计算。P24316,由于连梁对剪切变形十分敏感,其名义剪切力限制比较严,在很多情况下计算时经常出现不满足公式情况,一般可以采取以下处理方法:(1)减小连梁截面高度;(2)抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性调幅,以降低其剪力设计值。P24517,框架剪力墙结构的主要构造要求:(1)框架剪力墙结构和板柱剪力墙结构中剪力墙的配筋构造要求;(2)带边框剪力墙的构造要求;(3)板柱抗震墙结构构造要求。P2

18、5018,高层建筑中的复杂结构包括以下几种结构类型:(1)带转换层的结构(2)带加强层的结构(3)错层结构(4)连体结构(5)多塔楼结构。P254第九章1,组合结构、组合构件与混合结构的区别:由两种或两种以上材料组成,并在荷载作用下具有整体工作性能的结构称为组合结构。混合结构是指由不同材料的构件共同组成的结构。组合结构侧重应用在构件层次,混合结构侧重应用在结构分体系层次,而两者又是必不可分的。P2861何谓结构体系?高层建筑中常用的结构体系有哪些?各有何特点和适用范围?答:结构体系是指结构抵抗外部作用的构件总体组成的方式。在高层建筑中,抵抗水平力成为确定和设计结构体系的的关键问题。高层建筑中常

19、用的结构体系有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体以及它们的组合。(1)框架结构体系是由梁、柱构件通过节点连接构成,既承受竖向荷载,也承受水平荷载的结构体系。这种体系适用于多层建筑及高度不大的高层建筑。框架结构的优点是建筑平面布置灵活,可以做成有较大空间的会议室、餐厅、车间、营业室、教室等。需要时,可用隔断分隔成小房间,或拆除隔断改成大房间,因而使用灵活。外墙用非承重构件,可使立面设计灵活多变。框架结构可通过合理的设计,使之具有良好的抗震性能。但由于高层框架侧向刚度较小,结构顶点位移和层间相对位移较大,使得非结构构件(如填充墙、建筑装饰、管道设备等)在地震时破坏较严重,这是它的主要缺点,也是限制框

20、架高度的原因,一般控制在1015层。框架结构构件类型少,易于标准化、定型化;可以采用预制构件,也易于采用定型模板而做成现浇结构,有时还可以采用现浇柱及预制梁板的半现浇半预制结构。现浇结构的整体性好,抗震性能好,在地震区应优先采用。(2)剪力墙结构体系剪力墙结构体系是利用建筑物墙体承受竖向与水平荷载,并作为建筑物的围护及房间分隔构件的结构体系。剪力墙在抗震结构中也称抗震墙。它在自身平面内的刚度大、强度高、整体性好,在水平荷载作用下侧向变形小,抗震性能较强。在国内外历次大地震中,剪力墙结构体系表现出良好的抗震性能,且震害较轻。因此,剪力墙结构在非地震区或地震区的高层建筑中都得到了广泛的应用。在地震

21、区15层以上的高层建筑中采用剪力墙是经济的,在非地震区采用剪力墙建造建筑物的高度可达140m。目前我国1030层的高层住宅大多采用这种结构体系。剪力墙结构采用大模板或滑升模板等先进方法施工时,施工速度很快,可节省大量的砌筑填充墙等工作量。剪力墙结构的墙间距不能太大,平面布置不灵活,难以满足公共建筑的使用要求;此外,剪力墙结构的自重也比较大。为满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共房间,以及在住宅底层布置商店和公共设施的要求,可将剪力墙结构底部一层或几层的部分剪力墙取消,用框架来代替,形成底部大空间剪力墙结构和大底盘、大空间剪力墙结构;标准层则可采用小开间或大开间结构。当把底层做成框架柱时,

22、成为框支剪力墙结构。这种结构体系,由于底层柱的刚度小,上部剪力墙的刚度大,形成上下刚度突变,在地震作用下底层柱会产生很大的内力及塑性变形,致使结构破坏较重。因此,在地震区不允许完全使用这种框支剪力墙结构,而需设有部分落地剪力墙。(3)框架-剪力墙结构体系框架-剪力墙结构体系是在框架结构中布置一定数量的剪力墙所组成的结构体系。由于框架结构具有侧向刚度差,水平荷载作用下的变形大,抵抗水平荷载能力较低的缺点,但又具有平面布置较灵活、可获得较大的空间、立面处理易于变化的优点;剪力墙结构则具有强度和刚度大,水平位移小的优点与使用空间受到限制的缺点。将这两种体系结合起来,相互取长补短,可形成一种受力特性较

23、好的结构体系-框架-剪力墙结构体系。剪力墙可以单片分散布置,也可以集中布置。框架-剪力墙结构体系在水平荷载作用下的主要特征:1)受力状态方面,框架承受的水平剪力减少及沿高度方向比较均匀,框架各层的梁、柱弯矩值降低,沿高度方向各层梁、柱弯矩的差距减少,在数值上趋于接近。2)变形状态方面,单独的剪力墙在水平荷载作用下以弯曲变形为主,位移曲线呈弯曲型;而单独的框架以剪切变形为主,位移曲线呈剪切型;当两者处于同一体系,通过楼板协同工作,共同抵抗水平荷载,框架-剪力墙结构体系的变形曲线一般呈弯剪型。由于上述变形和受力特点,框架-剪力墙结构的刚度和承载力较框架结构都有明显的提高,在水平荷载作用下的层间变形

24、减小,因而减小了非结构构件的破坏。在我国,无论在地震区还是非地震区的高层建筑中,框架-剪力墙结构体系得到了广泛的应用。(4)筒体结构体系筒体结构为空间受力体系。筒体的基本形式有三种:实腹筒、框筒及桁架筒。用剪力墙围成的筒体称为实腹筒。在实腹筒的墙体上开出许多规则的窗洞所形成的开孔筒体称为框筒,它实际上是由密排柱和刚度很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架围成的筒体。如果筒体的四壁是由竖杆和斜杆形成的桁架组成,则成为桁架筒;如果体系是由上述筒体单元所组成,称为筒中筒或组合筒。通常由实腹筒做内部核心筒,框筒或桁架筒做外筒。筒体最主要的受力特点是它的空间受力性能。无论哪一种筒体,在水平力作用下都可以看成固定

25、于基础上的箱形悬臂构件,它比单片平面结构具有更大的抗侧刚度和承载力,并具有很好的抗扭刚度。因此,该种体系广泛应用于多功能、多用途,层数较多的高层建筑中。5结构平面布置与结构竖向布置有哪些要求?答:(1)结构平面布置高层建筑的开间、进深尺寸和选用的构件类型应符合建筑模数,以利于建筑工业化。在一个独立的结构单元内,宜使结构平面形状和刚度均匀对称。需要抗震设防的高层建筑,其平面布置应符合下列要求:1)平面宜简单、规则、对称、减少偏心;2)平面长度不宜过长,突出部分长度不宜过长,、值宜满足教材表13的要求;3)不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。(2)结构竖向布置高层建筑中控制侧向位移常常成为

26、结构设计的主要控制因素。而且随着高度增加,倾覆力矩也相应迅速增大。因此,高层建筑的高宽比不宜过大。一般将高宽比控制在56以下,是指建筑物地面到檐口高度,是指建筑物平面的短方向总宽。当设防烈度在8度以上时,限制应更严格一些。高层建筑的竖向体型宜规则、均匀,避免有过大的外挑和内收,这些应遵循高层规程中的具体规定。7高层建筑结构平面布置的一般原则是什么?答:一独立结构单元的结构布置应满足以下要求:(1)简单、规则、均匀、对称。(2)承重结构应双向布置,偏心小,构件类型少。(3)平面长度和突出部分应满足规范要求,凹角处宜采用加强措施。(4)施工简便,造价省。8.简述房屋建筑平面不规则和竖向不规则的类型

27、。答:规范列举了三种平面不规则和三种竖向不规则类型,并要求对不规则结构的水平地震作用和内力进行调整等。平面不规则类型包括扭转不规则、楼板凹凸不规则和楼板局部不连续。竖向不规则类型包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变。9.在什么情况下设置防震缝、伸缩缝和沉降缝?答:不规则结构设防震缝平面长度和高度超过一定限值时设伸缩缝主体结构与裙房高度与重量相差悬殊时,或分段二次施工,或地基差异原因设置沉降缝。10.防震缝、伸缩缝、沉降缝的特点和要求是什么?答:防震缝从基础至建筑顶部断开,防震缝应有一定的宽度。伸缩缝从基础以上设置,若为抗震结构,伸缩缝的宽度不小于防震缝的宽度。沉降缝将建筑物

28、的两部分从顶层到基础全部断开。沉降缝的宽度应符合防震缝最小宽度的要求。16三水准设防原则,二阶段设计方法的具体内容是什么?答:第一水准:当遭受到多遇的低于本地区设防烈度的地震(简称“小震”)影响时,建筑一般应不受损坏或不需修理仍能继续使用。第二水准:当遭受到本地区设防烈度的地震(简称“中震”)影响时,建筑可能有一定损坏,经一般修理或不经修理仍能继续使用。第三水准:当遭受到高于本地区设防烈度的罕遇地震(简称“大震”)影响时,建筑不至于倒塌或发生危及生命的严重破坏。第一阶段设计:按小震作用效应和其他荷载效应的基本组合验算结构构件的承载能力,以及在小震作用下验算结构的弹性变形,以满足第一水准抗震设防目标的要求。第二阶段设计:在大震作用下验算结构的弹塑性变形,以满足第三水准抗震设防目标的要求。概括起来,“三水准,二阶段”抗震设防目标的通俗说法是:“小震不坏,中震可修,大震不倒”。

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