大工15秋《高層建筑結(jié)構(gòu)》大作業(yè)題目及參考答案解析

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1、大工15秋《高層建筑結(jié)構(gòu)》大作業(yè)及要求 注意:從以下五個題目中任選兩個進行解答(注意:從題目一、二中 選擇一道計算題,并從題目三、四、五中選擇一道問答題, 分別進行解答,不可同時選擇兩道計算題或者問答題) ;解 答前,需將所選題目復(fù)制(使老師明確你所選的題目)。 題目一:底部剪力法計算題 某鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),地上十層,高度為 40ml房屋所在地區(qū)的抗震設(shè)防 烈度為7度,設(shè)計基本地震加速度值為0.10g,設(shè)計地震分組為第一組,IV類場 地。已知該樓的基本自振周期Ti=1.0s,經(jīng)計算已知每層樓屋面的永久荷載標(biāo)準(zhǔn) 值為12000kN ,每層樓面和屋面的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值均為 2000kN。要求

2、:確定該樓 各層的水平地震作用值Feko 解: 1、該樓高度40米,且各層的質(zhì)量和剛度沿高度分布較均勻,可采用底部剪力法。 2、根據(jù)抗震設(shè)計規(guī)范,知設(shè)防烈度為 7度,設(shè)計基本地震加速度為 0.10g o設(shè) 計地震分組為第一組。 3、查表水平地震影響系數(shù)最大值 “max =008 特征周期 T=0.65S ( max g 阻尼比 1=0.05 衰減指數(shù)=0.9 4、各樓層的重力荷載代表值Gi =12000M1.0 + 2000M0.5 = 13000kN G10 =12000kN =0.923Gi 結(jié)構(gòu)的總重力荷載代表值 Geq =0.85Ge =0.85(9 13000 120

3、00 0.5 2000) =109650KN 5、T1 =1s 加=0.65s 地震影響系數(shù) [ 1=(Tg) 2: max =(0.65)0.9 1.0 0.08 -0.0543 T 1.0 6、 T1 =1s>1.4T。=1.4 黑 0.65 = 0.91s g 頂部附力口地震作用系數(shù) -n = 0.08T1 -0.02 = 0.08 1 -0.02 = 0.06 7、結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值 FEK =:1Geq =0.0543 109650 = 5954kN eq 8、主體結(jié)構(gòu)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值 Fn =、nFEK =、 0.06 5954 =357kN GH i

4、FMjn) FEK(1 - n) =5954 -357 =5597kN ,GiHi =(1 2 3 4 5 6 7 8 910 0.923) 4 Gi =216.92Gi Gi 36 F9 5597 = 25.8 36 = 928.8 216.92Gi F8 = 25.8 32 = 825.6kN F7 = 25.8 28 = 722.4kN F6 = 25.8 24 = 619.2kN F5 = 25.8 20 = 516.0kN F4=25.8 16 = 412.8kN F3 = 25.8 12 = 309.6kN F2 = 25.8 8 = 206.4kN

5、\= 25.8 4 = 103.2kN 題目二:結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)計算題 某一結(jié)構(gòu)的第j層平面圖,如下圖所示。圖中除標(biāo)明各軸線間距離外,還給 出了各片結(jié)構(gòu)沿x方向和y方向的抗側(cè)移剛度 D值,已知沿y向作用總剪力 Vy =5000kN ,求考慮扭轉(zhuǎn)后,各片結(jié)構(gòu)的剪力 y 題目三:簡述剪力墻在房屋設(shè)計中應(yīng)如何布置? 答:剪力墻的布置應(yīng)符合以下要求: (1)剪力墻應(yīng)雙向或多向布置,宜拉通對齊,不同方向的剪力墻宜分別聯(lián) 結(jié)在一起,避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式。當(dāng)剪力墻雙向布置且互相聯(lián)結(jié)時, 縱墻(橫墻)可以作為橫墻(縱墻)的翼緣,從而提高其承載力和剛度。 (2)地震區(qū),宣將剪力墻設(shè)

6、計成高寬比 H/B較大的墻,因為低矮的墻。 (H/B<1.5)的破壞屬剪切脆性破壞,抗震性能差。因此,當(dāng)剪力墻較長時,可 用樓板(無連梁)或跨高比不小于6的連梁將其分為若干個獨立的墻段,每個獨 立墻段可以是實體墻、整體小開口墻、聯(lián)肢墻或壁式框架,每個獨立的墻段的 H /B不宜小于2,且墻肢長度不宜大于8m.當(dāng)房屋高度不是很大,為使整個剪力 墻結(jié)構(gòu)的房屋剛度適當(dāng),除抗震等級為一級的結(jié)構(gòu)外,也可采用大部分由短肢剪 力墻組成的剪力墻結(jié)構(gòu),短肢剪力墻是指墻肢截面高度與截面厚度之比為 5-8 且墻厚不小于200mm勺剪力墻,這種剪力墻因高寬比較大,具延性和耗能能力均 比普通墻好,因而近年來得到廣泛

7、的應(yīng)用。 (3)錯洞墻及洞口布置不合理的剪力墻,受力和抗震性能較差,因此剪力 墻的門窗洞口宜上下對齊,成列布置,形成明確的墻肢和連梁??拐鹪O(shè)計時,一、 二、三級抗震等級的剪力墻不宜采用錯洞墻, 當(dāng)必須采用錯洞墻時,洞口錯開距 離沿橫向及豎向都不宜小于2m.為避免剪力墻墻肢剛度不均勻及墻肢過弱, 要求 墻肢截面高度與厚度之比不宜小于 4. (4)剪力墻宜自上到下連續(xù)布置,不宜突然中斷,避免剛度突變。 (5)控制剪力墻平面外的彎矩,當(dāng)剪力墻與墻平面外方向的樓面梁相連接, 且梁高大于墻厚時,可至少采取下列的一個措施: 1)沿梁方向設(shè)置與粱相連的剪力墻,以抵抗平面外彎矩。 2)宜在墻與

8、梁相交處設(shè)置扶壁柱。扶壁柱宜按計算確定截面及配筋。 3)應(yīng)在墻與粱相交處設(shè)置暗柱,并宜按計算確定配筋。 4)當(dāng)與剪力墻相連的樓面梁為鋼梁時,剪力墻內(nèi)宜設(shè)置型鋼。 題目四:為什么框架一剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻布置不宜過分集中?框架一剪力 墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置要求是什么? 1、剪力墻結(jié)構(gòu)的定義 由墻體承受全部水平作用和豎向荷載的結(jié)構(gòu)體系成為剪力墻結(jié)構(gòu)體系。 一般 情況下,剪力墻結(jié)構(gòu)均做成落地形式,但是由于建筑功能及其他方面的要求, 部 分剪力墻可能不能落地,如下圖3所示,即為此類部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)。 口口口口口口口口口 口口口口口口口口口 m inn 圖3部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)立面

9、布置示意圖 剪力墻結(jié)構(gòu)按照施工方法的不同,可以分為以下三種: (1)剪力墻全部現(xiàn)澆的結(jié)構(gòu); (2)全部用預(yù)制墻板裝配而成的剪力墻結(jié)構(gòu); (3)部分現(xiàn)澆、部分為預(yù)制裝配的剪力墻結(jié)構(gòu)。 2、剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移 在承受水平力作用時,剪力墻相當(dāng)于一根懸臂深梁,其水平位移由彎曲變形 和剪切變形兩部分組成,在高層建筑結(jié)構(gòu)中,框架柱的變形以剪切變形為主,剪 力墻的變形以彎曲變形為主,其位移曲線呈彎曲性,特點是結(jié)構(gòu)層間位移隨樓層 的增高而增加。 3、剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點 相比框架結(jié)構(gòu)來說,剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度大,整體性好,結(jié)構(gòu)頂點水平位 移和層間位移通常較小,經(jīng)過恰當(dāng)設(shè)計的剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的抗

10、震性能, 結(jié)構(gòu) 的用鋼量也較省。 4、剪力墻結(jié)構(gòu)的缺點 由于剪力墻結(jié)構(gòu)中采用了一定數(shù)量的墻體用以承擔(dān)全部水平作用和豎向荷 載,因此結(jié)構(gòu)的平面布置相對不靈活,結(jié)構(gòu)自重較大。 框架一剪力墻結(jié)構(gòu) 1、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的定義 框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系是把框架和剪力墻兩種結(jié)構(gòu)共同組合在一起形成的 結(jié)構(gòu)體系,豎向荷載由框架和剪力墻等豎向承重單體共同承擔(dān), 水平荷載則主要 由剪力墻這一具有較大剛度的抗側(cè)力單元來承擔(dān)。 2、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移 框架一剪力墻結(jié)構(gòu)很好的綜合了框架的剪切變形和剪力墻的彎曲變形的受 圖 4 框架—剪力墻結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下協(xié)同工作時的變形特征 總體說來,框

11、架—剪力墻結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)彎—剪型變形: ( 1)下部樓層:剪力墻位移較小,框架位移較大,剪力墻拉著框架,彎曲 型變形。 ( 2)上部樓層:剪力墻位移較大,框架位移較小,框架拉著剪力墻,剪切 型變形。 3、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點 框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系綜合了框架和剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點, 并在一定程度上規(guī) 避了兩者的缺點, 達到了揚長避短的目的, 使得建筑功能要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計協(xié)調(diào)得 比較好。 它既具有框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活、 使用方便的特點, 又具有較大的剛度 和較好的抗震能力。因此,在高層建筑用應(yīng)用非常廣泛,它與框架結(jié)構(gòu)、剪力墻 結(jié)構(gòu)一起構(gòu)成了目前最常用的三大常規(guī)結(jié)構(gòu)。 4、框架—剪力墻結(jié)

12、構(gòu)布置要點 框架—剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計成雙向抗側(cè)力體系。 關(guān)鍵應(yīng)該注意剪力墻的數(shù)量和 位置。 如果剪力墻布置數(shù)量多, 則結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度大, 側(cè)向變形小, 布置難度大; 如果剪力墻布置的數(shù)量少, 則結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度小, 側(cè)向變形大, 對框架的抗震要 求高。 因此在進行框架—剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時, 對于剪力墻的布置, 應(yīng)注意以下一 些要求: ( 1)抗震設(shè)計時使各主軸方向側(cè)向剛度接近; ( 2)對稱布置; ( 3)貫穿建筑全高; ( 4)布在周邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變化處、豎向荷載變化處; ( 5)平面形狀凸凹較大時在突出部位的端部設(shè)置; ( 6)形成翼墻; ( 7)布置

13、3 片以上; ( 8)間距不宜過大; ( 9)不宜布置在長框架的兩端。 題目五:承載力驗算和水平位移限制為什么是不同的極限狀態(tài)?這兩種驗算在 荷載效應(yīng)組合時有什么不同? 答: (1)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)保證結(jié)構(gòu)在可能同時出現(xiàn)的各種外荷載作用下,各 個構(gòu)件及其連接均有足夠的承載力。我國《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定構(gòu)件按 極限狀態(tài)設(shè)計,承載力極限狀態(tài)要求采用由荷載效應(yīng)組合得到的構(gòu)件最不利內(nèi)力 進行構(gòu)件截面承載力驗算。水平位移限制是正常使用極限狀態(tài),主要原因有:要 防止主體結(jié)構(gòu)開裂、損壞;防止填充墻及裝修開裂、損壞;過大的側(cè)向變形會使 人有不舒適感,影響正常使用;過大的側(cè)移會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生

14、附加內(nèi)力 (P-A效應(yīng))。 (2)承載力驗算是極限狀態(tài)驗算,在內(nèi)力組合時,根據(jù)荷載性質(zhì)的不同,荷 載效應(yīng)要乘以各自的分項系數(shù)和組合系數(shù)。 對于水平位移限制驗算,要選擇不同 方向的水平荷載(荷載大小也可能不同)分別進行內(nèi)力分析,然后按不同工況分 別組合。 作業(yè)具體要求: 1 .封面格式(見文件最后部分) 封面名稱:大連理工大學(xué)《高層建筑結(jié)構(gòu)》大作業(yè),字體為宋體加黑,字號 為小一; 姓名、學(xué)號、學(xué)習(xí)中心等字體為宋體,字號為小三號。 2 .文件名 大作業(yè)上交時文件名寫法為:[姓名 奧鵬卡號(或者學(xué)號) 學(xué)習(xí)中心](如: 戴衛(wèi)東101410013979浙江臺州奧鵬學(xué)習(xí)中心); 離線

15、作業(yè)需用word文檔寫作,不要提交除word文檔以外的文件,word文檔 無需壓縮。 以附件形式上交離線作業(yè)(附件的大小限制在 10M以內(nèi)),選擇已完成的作業(yè) (注意命名),點提交即可。如下圖所示。 理題金瞥 厘哲瀏覽 花戲作業(yè) 嘉戰(zhàn)柞業(yè) 實廿交流 序號 作業(yè)名IT 包止日端 下?日M 提交日NI 餐務(wù) ?作 I 薪都跪皿町卿江臺州黑輛仙 O9-B.L-M-B-3J .. 截止時間:2016年3月10日前。 3 .正文格式 作業(yè)正文內(nèi)容統(tǒng)一采用宋體,字號為小四。 住思: 作業(yè)應(yīng)該獨立完成,不準(zhǔn)抄襲其他網(wǎng)站或者請人代做,如有雷同 作業(yè),成績以零分計。上交往年作業(yè)題目或者其他科目作業(yè)的,成績 以零分計。引用他人文章的內(nèi)容,需在文中標(biāo)注編號,文章最后寫出 相應(yīng)的參考文獻。引用內(nèi)容不得超過全文的 20%。 鼓勵大家對本地區(qū)的相關(guān)政策制定及實施情況進行調(diào)查了解,給 出相關(guān)數(shù)據(jù),進而有針對性的提出自己的看法。 大連理工大學(xué)《高層建筑結(jié)構(gòu)》大作業(yè) 學(xué)習(xí)中心: 姓 名: 學(xué) 號: 題目XX :

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