目 录
第一章:高层建筑结构体系及布置??????????????????(2)
§1-1 概述 ?????????????????????????(2) §1-2 高层建筑的结构体系 ??????????????????(7) §1-3 结构总体布置原则 ???????????????????(9) 第二章:荷载及设计要求??????????????????????(12)
§2-1 风荷载????????????????????????(12) §2-2 地震作用???????????????????????(13) §2-3 荷载效应组合及设计要求????????????????(14) 第三章:框架结构的内力和位移计算?????????????????(15)
§3-1 框架结构在竖向荷载作用下的近似计算—分层法??????(15) §3-2 框架结构在水平荷载作用下的近似计算(一)—反弯点法??(16) §3-3 框架结构在水平荷载作用下的近似计算(二)—改进反弯
点(D值)法?????????????????????(17)
§3-4 框架在水平荷载作用下侧移的近似计算??????????(18) 第四章:剪力墙结构的内力和位移计算????????????????(20)
§4-1 剪力墙结构的计算方法?????????????????(20) §4-2 整体墙的计算?????????????????????(22) §4-3 双肢墙的计算?????????????????????(23) §4-4 关于墙肢剪切变形和轴向变形的影响以及各类剪力墙划
分判别式的讨论 ???????????????????(24)
§4-5 小开口整体墙的计算??????????????????(29) §4-6 多肢墙和壁式框架的近似计算??????????????(30) 第五章:框架—剪力墙结构的内力和位移计算?????????????(30)
§5-1 框架—剪力墙的协同工作????????????????(30) §5-2 总框架的剪切刚度???????????????????(31) §5-3 框—剪结构铰结体系在水平荷载下的计算?????????(32) §5-4 框—剪结构刚结体系在水平荷载下的计算?????????(33) §5-5 框架—剪力墙的受力特征及计算方法应用条件的说明????(36) §5-6 结构扭转的近似计算??????????????????(36) 第六章:框架截面设计及构造????????????????????(36)
§6-1 框架延性设计的概念??????????????????(36) §6-2 框架截面的设计内力??????????????????(37) §6-3 框架梁设计??????????????????????(39) §6-4 框架柱设计??????????????????????(42) §6-5 框架节点区抗震设计??????????????????(47) 第七章:剪力墙截面设计及构造???????????????????(49)
§7-1 墙肢截面承载力计算??????????????????(49) §7-2 连梁的设计??????????????????????(53)
第一章 高层建筑结构体系及布置
本章重点:①高层结构体系的受力特点;
②高层结构体系的种类及应用范围; ③高层结构体系的总体布置原则。
计划学时:5学时
一、高层建筑的界定
二、高层建筑的特点
从受力角度来看,随着高层建筑高度的增加,水平荷载(风载及地震作用)对结构起的作用将越来越大。除了结构的内力将明显加大外,结构的侧向位移增加更快。由此可见,高层建筑不仅需要较大的承载能力,而且需要较大的刚度,从而使水平荷载产生的侧向变形限制在一定的范围内,满足有关规范的要求。
§1-2 高层建筑的结构体系
所谓高层建筑的结构体系,是指结构抵抗外部作用的构件类型和组成方式。在高层建筑中,随高度增加,抵抗水平力作用下的侧向变形是主要问题。因此,抗侧力结构体系的合理选择和布置,就成为高层建筑结构设计的关键。
一、框架结构
框架是由梁和柱刚结而成的平面结构体系。如果整幢结构都由框架作为抗侧 向力单元,就称为框架结构体系。
其优点是:①建筑平面布置灵活,分隔方便;
②整体性、抗震性能好,设计合理时结构具有较好的塑性变形能
力;
③外墙采用轻质填充材料时,结构自重小。
其缺点是:侧向刚度小,抵抗侧向变形能力差。正是这一点,限制了框架结
构的建造高度。
二、剪力墙结构
一般是在钢筋混凝土结构中,用实心的钢筋混凝土墙片作为抗侧力单元,同 时由墙片承担竖向荷载。
其优点是:①整体性好、刚度大,抵抗侧向变形能力强;
②抗震性能较好,设计合理时结构具有较好的塑性变形能力。因
而剪力墙结构适宜的建造高度比框架结构要高。
其缺点是:受楼板跨度的限制(一般为3~8m),剪力墙间距不能太大,建
筑平面布置不够灵活。
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三、框架-剪力墙结构
这种结构形式具备了纯框架结构和纯剪力墙结构的优点,既能形成较大的使用空间,又具有较好的抵抗水平荷载的能力。
四、筒体结构
§1-3 结构设计的基本原则
注重概念设计,重视结构选型与平、立面布置的规则性,择优选用抗震和抗风好且经济的结构体系,加强构造措施。保证结构的整体性能,是整个结构具有必要的承载力、刚度和延性。不应采用严重不规则的结构体系。
且应满足下列基本要求:
1)具有必要的承载力、刚度和变形能力; 2)避免因局部破坏而导致整个结构破坏; 3)对可能的薄弱部位采取加强措施;
4)避免局部突变和扭转效应形成的薄弱部位; 5)宜具有多道抗震防线。
八字要求:简单、规则、均匀、对称
一、平面不规则
扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续
二、竖向不规则
侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变
三、变形缝
伸缩缝、沉降缝、防震缝
四、高层建筑楼盖
一般应采用现浇整体式或装配整体式楼盖。
第二章 荷载及设计要求
本章重点:①风荷载的计算; ②荷载效应组合;
③高层建筑设计要求。 计划学时:3学时
高层建筑所承受的荷载可分为竖向荷载和水平荷载两部分。竖向荷载中重力荷载和楼面活荷载与一般结构相同,在此不再重复。水平荷载包括风荷载和水平地震作用。
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§2-1 风荷载
风荷载标准值
垂直于建筑物表面的单位面积上的风荷载标准值WK(KN/m2)可按下式计算。 WK??Z?Z?SW0 式中, W0——高层建筑基本风压值; ?Z——风压高度变化系数; ?S——风载体型系数; ?Z——风振系数。
§2-2 地震作用
地震作用在《房屋建筑抗震设计》课程中已有专门介绍,在此不再重复。
§2-3 荷载效应组合及设计要求 一、荷载效应组合
一般用途的高层建筑荷载效应组合分为以下两种情况: 无地震作用组合:
S??GCGGK??Q1CQ1Q1K??Q2CQ2Q2K??W?WCWWK 有地震作用组合:
SE??GCGGE??EhCEhEhK??EvCEvEvK??W?WCWWK
式中 S——无地震作用组合时的荷载总效应; SE——有地震作用组合时的荷载总效应;
CGGK——永久荷载的荷载效应标准值; CQ1Q1K——使用荷载的荷载效应标准值;
CQ2Q2K——其他可变荷载的荷载效应标准值;
CWWK——风荷载的荷载效应标准值;
?G、?Eh、?Ev、?W——分别相应于上述各荷载效应的分项系数;
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?W——风荷载的组合系数。
CGGE——重力荷载代表值产生的荷载效应标准值(包括100%自重标准值,50%雪荷载标准值,50~80%楼面活荷载标准值); CEhEhK——水平地震作用的荷载效应标准值; CEvEvK——竖向地震作用的荷载效应标准值;
具体组合方式见教材P71表2-15所示。其中,2、3、4是高层建筑的基本组合情况,在抗震设防烈度为9度的地区,才考虑5、6、7三种情况。
二、设计要求
1、极限承载能力的验算
极限承载能力验算的一般表达式为
不考虑地震作用的组合内力 ?0S≤R 考虑地震作用的组合内力 SE≤RE/?RE 式中,S、SE——由荷载组合得到的构件内力设计值;
R、RE——不考虑抗震及考虑抗震时构件承载力设计值; ?0——结构重要性系数;
?RE——承载力抗震调整系数,可按下表采用
钢筋混凝土构件承载力抗震调整系数 正截面抗弯承载力验算 构件类别 柱 梁 轴压比≤0.15 0.75 轴压比≤0.15 0.80 剪力墙 各类构件及框架节点 斜截面抗剪及偏拉承载力验算 ?RE 0.75 0.85 0.85 2、位移限制
高层建筑的位移要限制在一定范围内,这是因为: ①过大的位移会使人感觉不舒服,影响使用。这一点主要是对风荷载而言的,在地震发生时,人的舒适感是次要的。
②过大的位移会使填充墙或建筑装修出现裂缝或损坏,也会使电梯轨道变形。
③过大的位移会使主体结构出现裂缝甚至损坏。
④过大的位移会使结构产生附加内力,P-?效应显著。
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