高层建筑结构第四章
高层建筑施工(练习—课后思考)(4章 )
课后思考题目1根据《建筑基坑支护技术规程》的规定，基坑支护结构设计应采用分项系数以表示的极限状态设计表达式进行设计。
题目2支护工程勘察范围应根据开挖深度及场地的岩土工程条件确定。
题目3支护工程勘察的勘探点深度应根据基坑支护结构设计要求，且不宜小于1 倍开挖深度。
题目4支护工程勘察的勘探点间距应视地层条件而定。
可在15内选择。
题目5深基坑工程勘察内容主要是水文地质勘察、岩土勘察及基坑周边环境等。
题目6深基坑支护结构应具有挡土、挡水和保护环境的作用。
题目7支护结构按照其工作机理和围护墙形式分为：水泥土墙式、排桩与板墙式、边坡稳定式和逆作拱墙式。
题目8水泥土墙式支护结构分为深层搅拌水泥土桩墙和高压旋喷桩墙两种。
题目9基坑支护结构计算方法主要有经典法、弹性地基梁法和有限元法。
题目10支护结构承受的荷载，一般包括：土压力、水压力、墙后地面荷载引起的附加荷载。
题目11非重力支护结构稳定验算的内容包括整体滑动失稳验算、坑底隆起验算和管涌验算。
题目12在有支护开挖的情况下，基坑工程包括哪些内容一般包括：①基坑工程勘察；②基坑支护结构的设计与施工；③控制基坑地下水位；④基坑土方工程的开挖与运输；⑤基坑土方开挖过程中的工程监测；⑥基坑周围的环境保护。
题目13支护结构设计的原则是什么（1）要满足强度、稳定和变形的要求，确保基坑施工及周围环境的安全。
（2）经济合理在支护结构的安全可靠的前提下，从造价、工期及环境保护等方面经过技术经济比较，具有明显优势的方案。
（3）在安全经济合理的原则下，要考虑施工的可能性和方便施工题目14什么是基坑支护结构承载能力极限状态承载能力极限状态对应于支护结构达到最大承载能力或基坑底失稳、管涌导致土体或支护结构破坏，内支撑压屈失稳。
支护桩墙锚杆抗拔失效等。
题目15什么是基坑支护结构正常使用极限状态正常使用极限状态对应于支护结构的变形已破坏基坑周边环境的平衡状态并产生了不良影响，如引起周边相邻的建筑物倾斜、开裂；道路沉降、开裂;周边的地下管线沉降变形开裂等。
高层建筑结构设计-第4章-结构设计基本规定
高层建筑结构设计广西大学土木建筑工程学院贺盛第四章结构设计基本规定4.6 舒适度验算4.7 抗震设防类别4.8 抗震等级4.9 变形缝设置4.1 适用最大高度及高宽比4.2 结构布置的规则性4.3 承载力验算4.4 荷载效应组合4.5 变形验算本章重点➢掌握各类房屋的适用最大高度及高宽比➢掌握各类结构布置原则及规则性判别方法➢掌握荷载效应组合及承载力验算方法➢掌握变形验算方法➢了解舒适度验算方法➢掌握各类建筑抗震等级确定方法➢熟悉各种变形缝的类型及设置原则4.1 适用最大高度及高宽比结构设计首先需根据房屋高度、抗震设防、设防烈度等因素，确定一个与之匹配的、经济且合理的结构体系，以使结构效能得到充分发挥，材料强度得到充分利用。
《建筑结构抗震设计规范》GB50011-2010（以下简称《抗规》）、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（以下简称《高混规》）及《高层民用建筑钢结构设计规程》JGJ-2015（以下简称《高钢规》）规定了钢筋混凝土结构、钢结构及混合结构房屋建筑的最大适用高度。
将钢筋混凝土结构房屋划分为A与B级。
当房屋高度满足下表时，为A级。
当钢筋混凝土结构房屋高度不满足上表，但满足下表时，为B级。
当房屋高度不满足下表时，为超限高层建筑。
民用钢结构房屋的最大适用高度如下表所示。
表中筒体不包括钢筋混凝土筒。
混合结构房屋的最大适用高度如下表所示。
4.1.2 房屋建筑适用的高宽比房屋建筑适用的高跨比，是对结构刚度、整体稳定承载能力及经济合理性的宏观控制指标。
当结构设计满足承载力、稳定、抗倾覆、变形及舒适度等基本条件之后，仅从结构安全角度考虑，高宽比限值不是必须满足的。
高宽比主要影响结构设计的经济性。
钢筋混凝土结构房屋建筑的适用高宽比如下表。
4.1.2 房屋建筑适用的高宽比钢结构房屋建筑的适用高宽比如下表。
混合结构房屋建筑的适用高宽比如下表。
4.2 结构布置的规则性建筑平面可分为板式和塔式两大类。
高层建筑结构设计 第04章 高层框架结构内力计算
4.2 竖向荷载作用下的内力计算
一、分层法 1．竖向荷载作用下框架结构的受力特点及内力计算
假定 （1）不考虑框架结构的侧移对其内力的影响； （2）每层梁上的荷载仅对本层梁及其上、下柱的内
力产生影响，对其他各层梁、柱内力的影响可忽 略不计。 应当指出，上述假定中所指的内力不包括柱轴力， 因为各层柱的轴力对下部均有较大影响，不能忽 略。
M EH
FQHE
h2 2
3.42kN
3.3 m 2
5.64
kN m
（反弯点位于h/2处）
M EB
FQBE
h1 3
10kN
• 柱截面尺寸
框架柱的截面形式常为矩形或正方形。 有时由于 建筑上的需要， 也可设计成圆形、 八角形、 Ｔ 形、 Ｌ 形、十字形等， 其中 Ｔ 形、 Ｌ 形、十 字形也称异形柱。构件的尺寸一般凭经验确定。 如果选取不恰当， 就无法满足承载力或变形限值 的要求， 造成设计返工。确定构件尺寸时， 首先 要满足构造要求， 并参照过去的经验初步选定尺 寸， 然后再进行承载力的估算， 并验算有关尺寸 限值。
9.53 3.79 12.77 3.79
1.61
2.固端弯矩
下柱 3.79 3.79 1.61 7.11 4.84 3.64
相对线刚 度总和 左梁 11.42 0.000 21.63 0.353 11.82 0.864 20.43 0.000 30.93 0.308 18.02 0.709
分配系数 右梁 上柱 0.668 0.000 0.472 0.000 0.000 0.000 0.466 0.185 0.413 0.123 0.000 0.089
高层建筑施工(练习—课后思考)(4章 )
4.1课后思考题目1根据《建筑基坑支护技术规程》的规定，基坑支护结构设计应采用分项系数以表示的极限状态设计表达式进行设计。
题目2支护工程勘察范围应根据开挖深度及场地的岩土工程条件确定。
题目3支护工程勘察的勘探点深度应根据基坑支护结构设计要求，且不宜小于1 倍开挖深度。
题目4支护工程勘察的勘探点间距应视地层条件而定。
可在15内选择。
题目5深基坑工程勘察内容主要是水文地质勘察、岩土勘察及基坑周边环境等。
题目6深基坑支护结构应具有挡土、挡水和保护环境的作用。
题目7支护结构按照其工作机理和围护墙形式分为：水泥土墙式、排桩与板墙式、边坡稳定式和逆作拱墙式。
题目8水泥土墙式支护结构分为深层搅拌水泥土桩墙和高压旋喷桩墙两种。
题目9基坑支护结构计算方法主要有经典法、弹性地基梁法和有限元法。
题目10支护结构承受的荷载，一般包括：土压力、水压力、墙后地面荷载引起的附加荷载。
题目11非重力支护结构稳定验算的内容包括整体滑动失稳验算、坑底隆起验算和管涌验算。
题目12在有支护开挖的情况下，基坑工程包括哪些内容？一般包括：①基坑工程勘察；②基坑支护结构的设计与施工；③控制基坑地下水位；④基坑土方工程的开挖与运输；⑤基坑土方开挖过程中的工程监测；⑥基坑周围的环境保护。
题目13支护结构设计的原则是什么?（1）要满足强度、稳定和变形的要求，确保基坑施工及周围环境的安全。
（2）经济合理在支护结构的安全可靠的前提下，从造价、工期及环境保护等方面经过技术经济比较，具有明显优势的方案。
（3）在安全经济合理的原则下，要考虑施工的可能性和方便施工题目14什么是基坑支护结构承载能力极限状态？承载能力极限状态对应于支护结构达到最大承载能力或基坑底失稳、管涌导致土体或支护结构破坏，内支撑压屈失稳。
支护桩墙锚杆抗拔失效等。
题目15什么是基坑支护结构正常使用极限状态？正常使用极限状态对应于支护结构的变形已破坏基坑周边环境的平衡状态并产生了不良影响，如引起周边相邻的建筑物倾斜、开裂；道路沉降、开裂;周边的地下管线沉降变形开裂等。
高层建筑结构设计要求及荷载效应组合讲解
③ 偶然设计状况：适用于结构出现的异常情况，包括结 构遭受火灾、爆炸、撞击时的情况等；
④ 地震设计状况：适用于结构遭受地震时的情况，在抗 震设防地区必须考虑地震设计状况。
1.1、持久设计状况和短暂设计状况下（无地震作用组合） 当荷载与荷载效应按线性关系考虑时，按下式：
压区高度 材料变形能力 塑性变形中不能剪坏
计算和构造
我国《规范》依据设防分类、设防烈度、结构类型、 房屋高度，划分了结构的抗震等级。一级要求最高，延性 很好，二级、三级次之，四级要求最低。
不同抗震等级，对应不同的延性要求。设计时采取不 同的计算和构造措施。
对钢筋混凝土结构，如下表所示：
抗震设防标准：
⑵不利方面：出现塑性变形，意味着混凝土构件要出 现塑性铰、较大的裂缝和永久变形。会影响到结构的稳定。
结构的继续使用需要修复。
从抗震角度来看，出现超过设防烈度的地震是不可避 免的，结构应该具备足够的塑性变形能力。
但是结构过早地出现塑性变形也是十分不利的。结构 在小震、甚至风荷载作用下就出现塑性变形，必然导致裂 缝和变形过大，将影响到建筑物的正常使用。
结构顶点最大加速度
使用功能 住宅、公寓 办公、旅馆
alim (m / s2 )
0.15 0.25
2、楼盖竖向振动加速度限值
《高层规程》中规定楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3Hz， 竖向振动加速度不应超过下表的限值。
2.4、稳定性与抗倾覆
结构整体稳定性是高层建筑设计的基本要求。研究表 明，高层建筑混凝土结构仅在竖向重力荷载作用下产生整 体丧失稳定的可能性很小。稳定性设计主要是控制在风荷 载或水平地震力作用下，重力荷载产生的二阶效应（P-Δ） 不致过大，以免引起结构的失稳、倒塌。
高层建筑结构
（2）风压高度变化系数uz
4.3.2风荷载
b.位于山区的高层建筑，其风压高度变化系数按照平坦 地面的粗糙度类别由于表 4-6确定外，尚应按照现行国 家标准《荷载规范》的有关规定，考虑地形条件加以修 正。
(3)风荷载体形系数us
风荷载体型系数是指建筑物表面实际风压与基本风压的比 值，它表不同体型建 筑物表面风力的大小。当风流经过建 筑物时，通常在迎风由产生压力(此时风荷载体型 系数用+表 示)，在侧风面及背风面产生吸力(此时风荷载体型系数用-表 示)。风压值 沿建筑物表面的分布并不均匀，迎风面的风压 力在建筑物的中部最大，侧风向和背风面 的风吸力在建筑 物的角区最大。风荷载体型系数与高层建筑的体型、平面尺 寸、表面状 况和房屋高宽比等因素有关。
4.3.3地震作用
4.3.3地震作用
4.3.3地震作用
二、设计反应谱
工程抗震设计是针对未来可能遭遇 的地震设防的，因此， 由过去某次已经发 生的地震动记录得出的反应谱实际意义 不大。国家组织专家经过对我国历史上的所有 地震资料的 专题研究，提出能利用抗震计算、曲线形状又相对简单的反 应谱曲线，这就 是设计反应谱。图4-7是我国《抗震规范》 以地震影响系数形式给出的设计反应谱。 也称为《抗震规 范》反应谱曲线。
4.1.1高层建筑结构受力特点
4.1.2正常使用条件下水平位移的限制
在正常使用条件下，应使高层建筑处于弹性状态。《高层 规程》对楼层层间最大位移与层高之比Δu /h小作出了以 下规定： (1)高度不大于150 m的高层建筑，其楼层层间最大位移与 层高之比Δu ／h，不宜大 于表4-1中的数值。
4.1.2正常使用条件下水平位移的限制
钢筋混凝土筒体结构体系中的筒体主要有核心筒和框筒。 1、核心筒 核心筒一般由布置在电梯间、楼梯间及没备管线井道四周的 钢筋混凝土墙所组成。 为底端固定、顶端自由、竖向放置 的薄壁筒状结构，其水平截面为单孔或多孔的箱形截 面， 如图4-3所示。
第四章设计要求及荷载效应组合共59页文档
4.4 稳定和抗倾覆
4.4.2 高层钢结构的稳定验算
大部分钢结构计算需要考虑P-△效应。
《高钢规》5.2.10条 高层建筑钢结构同时符合下列条件
时，可不验算结构的整体稳定。
一、结构各层柱子平均长细比和平均轴压比满足下式要
求：
Nm m 1 N pm 80
式中，λm—楼层柱的平均长细比； Nm—楼层柱的平均轴压力设计值； Npm—楼层柱的平均全塑性轴压力；
钢结构
除框架结构外的转 换层
各种结构类型
1/120 1/50
4.2 侧移限制
4.2.2 防止倒塌层间位移限制
对框架结构，当轴压比小于0.40时，可提高10%；当柱子全 高的箍筋构造采用比本规程中框架柱最小配箍特征值大30% 时，可提高20%，但累计提高不宜超过25%。
4.3 舒适度要求
高度不小于150m的高层建筑结构应具有良好的使用条 件，满足舒适度要求。按现行国家标准《建筑结构荷载规 范》规定的10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向 结构顶点最大加速度不应超过表4-4的值。必要时，可通过 专门风洞试验结果计算确定顺风向与横风向结构顶点最大 加速度 a m a x。
Npm fyAm
fy—钢材屈服强度； Am—柱截面面积的平均值。
4.4 稳定和抗倾覆
4.4.2 高层钢结构的稳定验算
二、结构按一阶线性弹性计算所得的各楼层相对侧移值， 满足下列公式要求：
u 0.12 Fh
h
Fv
式中，Δu—按一阶线性弹性计算所得的质心处层间侧移； h—楼层层高； ∑Fh—计算楼层以上全部水平作用之和； ∑Fv—计算楼层以上全部竖向作用之和；
式中，E J d 为结构一个主轴方向的弹性等效侧向刚度，可按倒 三角形分布荷载作用下结构顶点位移相等的原则，将结构的侧
完整word版,高层建筑结构设计_苏原_第4章习题
第四章4.1 承载力验算和水平位移限制为什么是不同的极限状态？这两种验算在荷载效应组合时有什么不同？答：(1)高层建筑结构设计应保证结构在可能同时出现的各种外荷载作用下，各个构件及其连接均有足够的承载力。
我国《建筑结构设计统一标准》规定构件按极限状态设计，承载力极限状态要求采用由荷载效应组合得到的构件最不利内力进行构件截面承载力验算。
水平位移限制是正常使用极限状态，主要原因有：要防止主体结构开裂、损坏；防止填充墙及装修开裂、损坏；过大的侧向变形会使人有不舒适感，影响正常使用；过大的侧移会使结构产生附加内力（P-Δ效应）。
(2)承载力验算是极限状态验算，在内力组合时，根据荷载性质的不同，荷载效应要乘以各自的分项系数和组合系数。
对于水平位移限制验算，要选择不同方向的水平荷载（荷载大小也可能不同）分别进行内力分析，然后按不同工况分别组合。
4.2 为什么高而柔的结构要进行舒适度验算？答：因为高而柔的结构抗侧刚度较小，在风荷载作用下会产生较大的侧向加速度，使人感觉不舒适，因此要进行舒适度验算，按重现期为10年的风荷载计算结构顶点加速度，或由风洞试验确定顺风向与横风向结构顶点最大加速度，使其满足规范要求。
4.3 P-△效应计算与结构总体稳定的含义有何不同？答：P-△效应是指在水平荷载作用下，出现侧移后，重力荷载会产生附加弯矩，附加弯矩又增大侧移，这是一种二阶效应。
在高层建筑结构设计中，一般所说的考虑P-△效应即是进行结构的整体稳定验算，但结构的整体稳定验算还包括结构仅在重力作用下，出现的丧失稳定问题，不过这种情况出现的很少。
4.4 延性和延性比是什么？为什么抗震结构要具有延性？答：(1)延性是指构件和结构屈服后，具有承载能力不降低或基本不降低、且有足够塑性变形能力的一种性能，一般用延性比表示延性，即塑性变形能力的大小。
(2)当结构设计成延性结构时，由于塑性变形可以耗散地震能量，结构变形虽然会加大，但结构承受的地震作用（惯性力）不会很快上升，内力也不会再加大，因此具有延性的结构可降低对结构承载力的要求，也可以说，延性结构是用它的变形能力（而不是承载力）抵抗罕遇地震作用；反之，如果结构的延性不好，则必须有足够大的承载力抵抗地震，则必须有足够大的承载力抵抗地震。
高层建筑结构设计要求及荷载效应组合 ppt课件
1.1、持久设计状况和短暂设计状况下（无地震作用组合） 当荷载与荷载效应按线性关系考虑时，按下式：
Sd G SGK L Q Q SQK W W SWK
Sd — 荷载组合的效应设计值；
SGK 、SQK 、SWK — 永久荷载、楼面活荷载、风荷载标准值；
G、 Q、 W — 分项系数；
对框架结构，当轴压比＜0.40时，可将表中数值提高 10％；当柱子全高的箍筋构造采用比本规程中框架柱箍筋 最小配箍特征值大30％时，可将表中数值提高20％，但累 计不宜超过25％。
2.3、舒适度要求
第四章 荷载效应组合及设计要求
ppt课件
1
主要内容
1
荷载效应组合
2
高层结构的设计要求
pptቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ件
2
无地震作用 有地震作用
1
荷载效应组合
竖向荷载：结构、填充墙、装修等自重和楼面使用荷载、 雪荷载； 水平荷载：风荷载和地震作用。 按照概率统计和可靠度理论把各种荷载效应按一定规律组合。
ppt课件 3
几个概念：
u p [ p ]h
△up——层间弹塑性位移；
层间弹塑性位移角限值
h——层高；
——层间弹塑性位移角限值，按下表采用： p
结构类别
框架结构 框架—剪力墙结构、框架—核心筒结构、板柱—剪力墙结构
[ p ]
1/50 1/100
剪力墙结构和筒中筒结构
ppt课件 除框架外的转换层
1/120
19 1/120
钢筋混凝土构件的承载力抗震调整系数RE
型钢（钢管）混凝土构件的承载力抗震调整系数RE
ppt课件
12
钢构件承载力抗震调整系数RE
高层建筑结构设计各章节试题及答案
高层建筑结构复习题及答案1 名词解释1. 高层建筑：10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物。
2. 房屋高度：自室外地面至房屋主要屋面的高度。
3. 框架结构：由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构。
4. 剪力墙结构：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。
6. 框架—剪力墙结构：由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。
9. 转换结构构件：完成上部楼层到下部楼层的结构型式转变或上部楼层到下部楼层结构布置改变而设置的结构构件，包括转换梁、转换桁架、转换板等。
17. 结构转换层：不同功能的楼层需要不同的空间划分，因而上下层之间就需要结构形式和结构布置轴线的改变，这就需要在上下层之间设置一种结构楼层，以完成结构布置密集、墙柱较多的上层向结构布置较稀疏、墙术较少的下层转换，这种结构层就称为结构转换层。
（或说转换结构构件所在的楼层）21. 剪重比：楼层地震剪力系数，即某层地震剪力与该层以上各层重力荷载代表值之和的比值。
22. 刚重比：结构的刚度和重力荷载之比。
是影响重力∆-P 效应的主要参数。
23. 抗推刚度（D ）：是使柱子产生单位水平位移所施加的水平力。
24. 结构刚度中心：各抗侧力结构刚度的中心。
28. 主轴：抗侧力结构在平面内为斜向布置时，设层间剪力通过刚度中心作用于某个方向，若结构产生的层间位移与层间剪力作用的方向一致，则这个方向称为主轴方向。
33. 剪切变形：下部层间变形（侧移）大，上部层间变形小，是由梁柱弯曲变形产生的。
框架结构的变形特征是呈剪切型的。
42. 剪力滞后：在水平力作用下，框筒结构中除腹板框架抵抗倾复力矩外，翼缘框架主要是通过承受轴力抵抗倾复力矩，同时梁柱都有在翼缘框架平面内的弯矩和剪力。
由于翼缘框架中横梁的弯曲和剪切变形，使翼缘框架中各柱轴力向中心逐渐递减，这种现象称为剪力滞后。
55. 延性结构：在中等地震作用下，允许结构某些部位进入屈服状态，形成塑性铰，这时结构进入弹塑性状态。
高层建筑结构设计4
铰结体系：
刚结体系
剪力墙内力：
框架梁、柱的内力
刚结联系梁的设计弯矩和剪力：
第五章
框架-剪力墙结构协同工作计算
• 剪力墙和框架之间的联系
• 刚度特征值λ
第一节 底层大空间剪力墙结构的计算图和计算方法 底层为框架的剪力墙结构．出于上部墙体与底层框架的不同性质， 给计算带来一些 麻烦。底层为框架的剪力墙结构的计算包含两个方 面的内容： 1)底层为框架的剪力墙 在水平荷载作用下的内力和位移计算以及它 们与落地剪力墙协同工作时的内力和位移 计算问题； 2)底层为框架的剪力墙在坚向和水平荷载作用下墙框交接区的应力 分布问 题。 前一方面的问题，可以把上部墙体视为杆件结构，用杆件结构的计 算理论采解决； 后一方面的问题，涉及到两种不同性质的构件(一 维的杆件结构和两维的平面问题)的 接触问题，必须用弹性力学的 理论来解决。
第二节底层为框架的双肢剪力墙
一、双肢墙混合法的基本方程
第三节剪力墙和框架之间的联系： a.通过楼板。楼板对各平面结构不产生约束弯矩，简化为铰接连杆。
b.通过联系梁。联系梁与剪力墙连端为刚接，与框架相连端为铰接。
近似方法中把所有剪力墙合并为总剪力墙，所有框架合并为总框架， 协同工作计算主要 解决荷载在总剪力墙和总框架之间的分配，得到 总剪力墙和总框架的总内力，并计算侧向位 移。每片剪力墙的内力， 将按各片墙等效抗弯刚度进行再分配。各个柱子的水平剪力也将按 每个柱子的D值进行再分配。
高层建筑结构3(剪力墙结构)ql详解
厚比小于8的墙) 3）较长剪力墙宜开设洞口将其分成长度较均匀的若干墙段，
墙段之间采用弱连梁连接，每个独立墙段的总高度与其截 面高度之比不应小于2。墙肢截面高度不宜大于8m。 4）按一、二级抗震设计等级设计的剪力墙截面厚度，底部
上部各层剪力可按材料力学公式计算截面的剪应力，各 墙肢剪应力之合力即为墙肢剪力；或按墙肢截面面积和惯性 矩比例的平均值分配剪力，即：
1
Vi Vp 2
A
Ai
Ii Ii
剪力墙的顶点位移计算
剪力墙的等效刚度就是将墙的弯曲、剪切和轴向变形之 后的顶点位移，按顶点位移相等的原则，折算成一个只考虑 弯曲变形的等效竖向悬臂杆的刚度。
加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16，且不 应小于200mm；其他部位不应小于层高或无支长度的 1/20，且不应小于160mm。
5）按三、四级抗震等级设计的剪力墙截面厚度，底部加强 部位不应小于层高或无支长度的1/20，且不应小于 160mm。其他部位不应小于层高或无支长度的1/25， 且不应小于160mm。
有了等效惯性矩，可以直接按受弯悬臂杆的计算公式计 算顶点位移。
顶点水平位移统一表达 其中
V0H 3
EIe
V0 --- 底部总剪力
H --- 剪力墙总高
E Ie --- 等效抗弯刚度
α --- 系数 顶点集中荷载1/3， 均布荷载 1/8， 倒三角形荷载 11/60.
以集中载荷为例：
弯曲变位 剪切变位 V0 H 3 V0 H
第四章 剪力墙结构
*********剪力墙结构概述**********
第四章 楼地层
压型钢衬板起着模板和受拉钢筋的双重作用。这样组合
楼板混凝土受正弯矩部分只需配置构造钢筋即可。压型 钢板组合楼板在国外高层建筑中得到广泛的应用（下页 图）。
压型钢板组合楼图
（a）立体图
（b）基本组成
钢衬板（压型钢板）组合楼板构造
钢衬板组合楼板是由钢梁、组合板和楼面层三部分组 成。 构造形式：单层钢衬板组合楼板、双层钢衬板组合楼 板。 连接方法：焊接、螺栓连接、铆钉连接。
（二）梁板式楼板
当房间很大时，除板外还有次梁和主梁等构件。
1、当板为单向板时称为：单向板梁板式楼板。
单向板梁板式楼板由板、次梁和主梁组成
（下页图示）。 2、当板为双向板时称为：双向板梁板楼板。 双向板梁板楼板一般情况下无主次梁之分，由 板和梁组成。
梁板式楼板
梁板式楼板构造（1）
梁分为主梁、次梁。
可避免上下层房间的相ຫໍສະໝຸດ 影响。不 同使用性质的房间对隔声的要求不
同，一般楼层隔声量在40~50dB。
楼板主要是隔绝固体传声，如人的脚步声、拖动家具、
敲击楼板等，防止固体传声可采取以下措施：
（1）在楼板表面铺设地毯、橡胶、塑料毡等柔性材料， 减弱撞击楼板层的和楼板本身的振动，隔声效果好。
（2）在楼板下加设吊顶，用隔绝空气声的办法来降低 固体传声。吊顶的面层应很密实，不留缝隙，以免降低
和1/15的板跨。
图4-6 无梁楼板
返回
5. 压型钢板组合楼板
压型钢板组合楼板是以截面为凹凸相间的压型钢板做衬
板与现浇混凝土面层浇筑在一起构成的整体性很强的一
种楼板。 压型钢板组合楼板主要由楼面层、组合板和钢梁三部分 所构成，组合板包括现浇混凝土和钢衬板。由于混凝土 承受剪力与压力，钢衬板承受下部的压弯应力，因此，
TAT
多高层建筑结构三维分析和设计软件（ 第四章 多高层建筑结构三维分析和设计软件（TAT） ）
4.2 前处理 前处理——数据准备 数据准备
TAT主菜单
多高层建筑结构三维分析和设计软件（ 第四章 多高层建筑结构三维分析和设计软件（TAT） ）
4.2 前处理 前处理——数据准备 数据准备
1.接PMCAD的文件及要求
DATA·TAT。
生成的TAT标准层一般比PMCAD建立的标准层多，因为当有剪力墙时 两个标准层连接处的连系梁是由上下两个标准层的数据组成，在此处必 须增加一个TAT标准层。 如PMCAD输入的模型不符合TAT计算要求，此处会提示用户，如房间 周围的墙均未开洞，或薄壁柱小节点数超过30时程序会中断，上下层洞 口不对齐时会提示用户等等。 PMCAD建立的是结构的实际模型，但TAT的计算力学模型有很多特殊 要求，PM模型往往要做些适应TAT计算的处理和简化。
在此之前必须用PMCAD建立起结构整体模型，且在当前用户子目录中 存在PMCAD生成的TATDA1·PM、LAYDATN·PM以及荷载文件 DAT*·PM。
2.由PMCAD生成几何数据
由PM生成TAT数据的执行文件JTATW·EXE逐层把PMCAD的梁柱转化 成TAT的梁柱编号，把剪力墙转成薄壁柱，将每一薄壁柱细分若干小节 TAT 点及墙肢，将剪力墙洞口上方墙体转换成连系梁。 几何文件名
计算中忽略处于墙肢中间部位的柱，端部的柱简化成2个厚短墙肢。 当L小于柱长边的2倍时且柱长边＞300时墙被忽略不计，否则柱被忽略 不计。
多高层建筑结构三维分析和设计软件（ 第四章 多高层建筑结构三维分析和设计软件（TAT） ）
4.2 前处理 前处理——数据准备 数据准备
3.由PMCAD生成荷载数据
高层建筑结构设计第4章剪力墙结构设计
4.1剪力墙结构布置与计算基本假定
剪力墙是由纵横两 个方向均由钢筋 凝土墙组成的空 间结构体系。除 了承受楼板的竖 向荷载外，还要 承受风荷载、水 平地震作用等水 平作用。
4.1剪力墙结构布置与计算基本假定
4.1.1剪力墙结构布置与设计要点 4.1.2剪力墙结构的承重方案 4.1.3计算基本假定 4.1.4剪力墙内力计算
⑴简化连杆的计算法
4.2.3剪力墙的计算方法
⑵带刚域框架的计算法 将剪力墙简化为一个等效多层框架。由于墙肢 和连梁都较宽，在墙梁相交处形成一个刚性区域 ，在这区域内，墙梁的刚度为无限大。因此，这 个等效框架的杆件便成为带刚域的杆件。 ⑶有限元及有限条法 ⑷矩阵位移法
4.2.3剪力墙的计算方法
⑵带刚域框架的计算法
4.3.1 整体墙的计算
（2）有洞口情况 （a）洞口截面面积的削弱： 等效截面面积：
Aw 0 A
洞口削弱系数：
0 1 1.25 A0 p / A f
Aop
剪力墙洞口总立面面积 Af 剪力墙立面总墙面面积
建筑学知识
第四章建筑结构的基本知识一、低层、多层建筑结构选型根据建筑结构的基本概念，如何将四大结构材料构成的各种类型的受力构件适当地组合起来，用以抵抗各类荷载的作用，以期构成一个安全、经济、完整的建筑结构体系，这就是结构选型的问题。
低层、多层建筑常用的结构形式有砖混、框架、排架等。
（一）砖混结构砖混结构是使用得最早、最广泛的一种建筑结构型式。
这种结构能做到就地取材，因地制宜，适合于一般民用建筑，如住宅、宿舍、办公楼、学校、商店、食堂、仓库等以及各种中小型工业建筑。
不同使用要求的混合结构，由于房间布局和大小的不同，它们在建筑平面和剖面上可能是多种多样的。
但是，从结构的承重体系来看，大体分为三种：纵向承重体系、横向承重体系和内框架承重体系。
1．纵向承重体系荷载的主要传递路线是：板一梁一纵墙一基础一地基。
纵向承重体系的特点：（1）纵墙是主要承重墙，横墙的设置主要为了满足房屋空间刚度和整体性的要求，它的间距可以比较长。
这种承重体系房间的空间较大，有利于使用上的灵活布置。
（2）由于纵墙确的荷载较大，因此赔上开门、开窗的划。
和位置都要受到一定脱。
（3）这种承重体系，相对于横向承重体系，楼盖的材料用量较多，墙体的材料用量较少。
纵向承重体纱适用于使用上要求有较大空间的房屋，或隔断墙位置可能变化的房间。
如教学楼、实验楼、办公楼、图书馆、食堂、工业厂房等。
2．横向承重体系荷载的主要传递路线是：板-横墙-基础-地基。
它的特点是：（1）横墙是主要承重墙，纵墙起围护、隔断和将横墙连成整体的作用。
一般情况下，纵墙的承载能力是有余的，所以这种体系对纵墙上开门、开窗的限制较少。
（2）由于横墙间距很短（一肌在3～4.5m之间），每一开间有一道横墙，又有纵墙在纵向拉结，因此房屋的空间刚度很大，整体性很好。
这中承重体系，对抵抗风力、地震作用等水平荷载的作用和调整地基的不均匀沉降，比纵墙承重体系有利得多。
（3）这中承重体系，楼盖做法比较简单、施工比较方便，材料用量较少，但是墙体材料有量相对较多。
高层建筑结构设计教案A简化
高层建筑结构设计教案A简化第一章：高层建筑结构概述1.1 教学目标了解高层建筑结构的定义和发展历程。
掌握高层建筑结构的分类及其特点。
理解高层建筑结构设计的基本原则。
1.2 教学内容高层建筑结构的定义和发展历程。
高层建筑结构的分类及其特点。
高层建筑结构设计的基本原则。
1.3 教学方法采用讲授法，介绍高层建筑结构的定义和发展历程。
采用案例分析法，分析高层建筑结构的分类及其特点。
采用讨论法，探讨高层建筑结构设计的基本原则。
第二章：高层建筑结构设计规范2.1 教学目标熟悉我国高层建筑结构设计规范的主要内容。
掌握高层建筑结构设计规范的应用方法。
了解高层建筑结构设计规范的发展趋势。
2.2 教学内容我国高层建筑结构设计规范的主要内容。
高层建筑结构设计规范的应用方法。
2.3 教学方法采用讲授法，介绍我国高层建筑结构设计规范的主要内容。
采用案例分析法，讲解高层建筑结构设计规范的应用方法。
采用讨论法，探讨高层建筑结构设计规范的发展趋势。
第三章：高层建筑结构体系3.1 教学目标了解高层建筑结构体系的分类及其特点。
掌握高层建筑结构体系的设计方法。
理解高层建筑结构体系的经济性和安全性。
3.2 教学内容高层建筑结构体系的分类及其特点。
高层建筑结构体系的设计方法。
高层建筑结构体系的经济性和安全性。
3.3 教学方法采用讲授法，介绍高层建筑结构体系的分类及其特点。
采用案例分析法，分析高层建筑结构体系的设计方法。
采用讨论法，探讨高层建筑结构体系的经济性和安全性。
第四章：高层建筑结构材料4.1 教学目标熟悉高层建筑结构常用材料的特性和应用。
掌握高层建筑结构材料的选择方法。
4.2 教学内容高层建筑结构常用材料的特性和应用。
高层建筑结构材料的选择方法。
高层建筑结构材料的发展趋势。
4.3 教学方法采用讲授法，介绍高层建筑结构常用材料的特性和应用。
采用案例分析法，讲解高层建筑结构材料的选择方法。
采用讨论法，探讨高层建筑结构材料的发展趋势。
第五章：高层建筑结构分析方法5.1 教学目标掌握高层建筑结构分析的基本方法。
高层建筑结构 教学大纲
高层建筑结构教学大纲一、课程名称：高层建筑结构二、课程简介：高层建筑结构是建筑工程专业的一门重要课程。
本课程旨在通过对高层建筑结构原理、设计与施工技术的学习，使学生掌握高层建筑的结构特点、力学性能以及设计与分析方法，培养学生在高层建筑结构设计、分析与施工方面的能力。
三、课程目标：1. 理解和掌握高层建筑的结构特点和力学性能；2. 熟悉高层建筑结构的设计与施工技术；3. 能够运用相关理论和方法进行高层建筑结构的分析和设计；4. 培养学生的团队合作、创新思维和实践能力。
四、教学内容及进度安排：第一章高层建筑结构概述1.1 高层建筑概念及发展历程1.2 高层建筑结构特点与分类1.3 高层建筑的力学性能评估第二章高层建筑结构设计原则2.1 结构设计的基本原则2.2 高层建筑的荷载分析与设计2.3 高层建筑的基础设计与施工第三章高层建筑结构材料3.1 钢材与钢结构3.2 混凝土材料与混凝土结构3.3 高层建筑中的新型结构材料第四章高层建筑结构分析方法4.1 高层建筑静力分析4.2 高层建筑动力分析4.3 高层建筑结构的抗震设计第五章高层建筑结构实例分析与设计5.1 高层住宅结构设计案例分析5.2 高层办公楼结构设计案例分析5.3 高层商业综合体结构设计案例分析五、教学方法：1. 理论讲授：通过教师讲解、PPT演示等方式，系统介绍高层建筑结构的理论知识。
2. 实例分析：通过实际工程实例，对高层建筑结构进行分析和设计，提升学生实践能力。
3. 计算机辅助教学：利用相关软件进行结构设计和分析，培养学生的计算机运用能力。
4. 课堂讨论：组织学生进行讨论，加深对高层建筑结构问题的理解和应用。
六、考核要求：1. 平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况等。
2. 期中考试：对学生对课程基础知识的理解与掌握进行考查。
3. 期末考试：综合考查学生对整个课程内容的理解、应用和分析能力。
七、教材及参考书目：主教材：1. 《高层建筑结构原理与设计》，作者：XXX，出版社：XXX，年份：XXXX。
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导 言
– D值法主要用于计算层数较多的高层框架，用D值法比较接近实际 情况，尤其是最高和最低数层。 – D值法的计算步骤与反弯点法基本相同，计算简单且实用， D值法 法在多、高层建筑结构设计中得到广泛应用。 – D值法也是一种近似方法。随着高度增加，忽略柱轴向变形带来的 误差也增大。此外，在规则框架中使用效果较好。 – 适用条件：考虑梁的线刚度与柱的线刚度比不满足≥3条件的情况 （梁柱线刚度比较小，结点转角较大）。
框架结构内力与 位移的计算方法
渐近法
近似法
4．3 水平荷载作用下的反弯点法
4.3.1 基本假定
1 . 适用条件：梁的线刚度与柱的线刚度比大于等于3， 即
ib / ic 3
2 . 基本假定： ⑴所有荷载简化为作用在节点上的水平力； ⑵平面框架假定，并忽略柱的轴向变形； ⑶梁的刚度无限大，柱上下节点转角相等，同一楼层 中各柱端的侧移相等； ⑷各杆件弯矩为直线，除底层外反弯点在各柱中点， 底层在距柱底2/3高度处。
• (2）求出各柱柱端的弯矩 • 第三层
M CD M DC 11.77
M GH M HG
M LM M ML
3.3 19.42 kN .m 2 3.3 10.09 16.65kN .m 2 3.3 15.14 24.98kN .m 2
4.3.3 反弯点法计算方法实例
4.1.1 计算单元的确定
• 框架结构是一个空间受力体系。分析纵向框架和横向框架， 常常忽略结构纵向和横向之间的空间联系，忽略各构件的 抗扭作用，将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分 析计算。
4.1.2
节点的简化
• 框架节点可简化为刚接节点、铰接节点和半铰节点。
4.1.3
跨度与层高的确定
第4章 框架结构设计
4．1 4．2 4．3 4．4 4．5 4．6 4．7 4．8 4. 9
框架结构的计算简图 竖向荷载作用下的近似计算 水平荷载作用下的反弯点法 水平荷载作用下的D值法 水平荷载作用下位移的近似计算 框架结构的内力组合 框架梁的设计 框架柱的设计 框架节点的设计
退出本章
4．1 框架结构的计算简图
4.1.4
构件截面杭弯刚度的计算
• 在框架梁两端节点附近，梁受负弯矩，顶部的楼板受拉， 楼板对梁的截面抗弯刚度影响较小；而在框架梁的跨中， 梁受正弯矩，楼板处于受压区形成T形截面梁，楼板对梁 的截面抗弯刚度影响较大。 考虑楼板的影响，框架梁的截面抗弯刚度应适当提高 。 • 现浇钢筋混凝土楼盖： • 中框架：I＝2 I 0 边框架：I＝1.5I0 • 装配整体式钢筋混凝土楼盖： • 中框架：I＝1.5I0 边框架：I＝1.2I0 • 装配式钢筋混凝土楼盖： • 中框架：I＝I0 边框架：I＝I0
L 0.9 3300 1.2 J 0.8 I 8100
80.7kN
F
0.8 E
3900
4.3.3 反弯点法计算方法实例
解：(1）求出各柱在反弯点处的剪力 • 第三层 0.7
VCD 0.7 0.6 0.9
37 11.77 kN
VGH
VLM
• 第二层
VBC
0.9 37 15.14 kN 0.7 0.6 0.9
悬臂柱 弯曲变形
(1)剪切型变形
(2)弯曲型变形
梁柱弯曲变形产生的侧移 柱轴向变形产生的侧移 特点：底层层间侧移最大， 特点：顶层层间侧移最大， 向上逐渐减小 向下逐渐减小
框架总变形＝梁柱弯曲变形侧移＋柱轴向变形侧移
4.5.2 梁柱弯曲变形产生的侧移
1 . 计算公式 由抗侧刚度D值的物理意义： • 单位层间侧移所需的层剪力，可得层间侧移公式：
1 M BA 52.28 3.9 67.96 kN .m 3 1 M FE 69.71 3.9 90.62 kN .m 3
2 M IJ 69.71 3.9 181 .24 kN .m 3
1 M JI 69.71 3.9 90.62 kN .m 3
0.6 37 10.09 kN 0.7 0.6 0.9
0.7 (37 74) 31.08kN 0.7 0.9 0.9 0.9 VFG (37 74) 39.96 kN 0.7 0.9 0.9 0.9 VJL (37 74) 39.96 kN 0.7 0.9 0.9
2 . D值法需解决的问题
⑴修正柱的侧移刚度 – 节点转动影响柱的抗侧移刚度，柱的侧移刚度不但与柱本身的 线刚度和层高有关，而且还与梁的线刚度有关。 ⑵修正反弯点高度 – 节点转动影响反弯点高度位置，柱的反弯点高度不是个定值， 而是个变数。
4.4.1 修正后的柱抗侧刚度D
1 . 侧移刚度D值的计算 • 柱的抗侧刚废D值为：
12ic D 2 h
梁刚度修正系数计算
楼 层 一 边 般 柱 柱 简 图
k
k 2k
k
i1 i2 i3 i4 2ic
底 固 层 结 柱
i i k 1 2 ic
0.5 k 2k
ห้องสมุดไป่ตู้
4.4.1 修正后的柱抗侧刚度D
2 . 柱的剪力计算 • 柱的Ｄ值确定后，同一层各柱底侧移相等，可由下式 求得各柱剪力：
• 第二层
M BC M CB 31.08
M FG M GF
3.3 51.28kN .m 2 3.3 39.96 65.93kN .m 2
M JL M LJ 39.96
• 第一层
3.3 65.93kN .m 2
2 M AB 52.28 3.9 135 .92 kN .m 3 2 M EF 69.71 3.9 181 .24 kN .m 3
M FJ
1.2 (65.93 90.62) 52.18kN .m 2.4 1.2
M JF M JL M JI 65.93 90.62 156.55kN.m
(4）绘制各标杆件的弯矩图
4．4 水平荷载作用下的D值法
导 言
1 . 适用范围
– 反弯点法适用于框架层数较少（柱子轴力较小，柱子截面尺寸较 小，柱子线刚度较小），梁柱线刚度之比大于3，且假定结点转角 为零的情况。 – 对于层数较多的框架，由于柱子轴力大，柱截面也随着增大，梁 柱线刚度比较接近，甚至有时柱线刚度反而比梁的线刚度 大，结点转角较大，这与反弯点法的适用条件不符。 – 日本武藤清教授在分析多层框架的受力特点和变形特点的基础上 ，对框架在水平荷载作用下的内力计算，提出了修正柱的侧移刚 度和调整反弯点高度的方法。修正后的柱侧移刚度用D表 示，故称为D值法。
M GL
M LG M LM M LJ 24.98 65.93 90.91kN.m
4.3.3 反弯点法计算方法实例
• 第一层
M BF M BC M BA 51.28 67.96 119.24kN.m
M FB
2.4 (65.93 90.62) 104 .37 kN .m 2.4 1.2
– 注：I0 为矩形截面框架梁的截面惯性矩
4.2 竖向荷载作用下的近似计算
4．2 竖向荷载作用下的近似计算
• 简图修正原则:
– (1)除底层以外其他各层柱的线刚度均乘0.9的折减系数； – (2)柱的弯矩传递系数取为1／3。
• 分层法
力法 精确法 位移法 力矩分配法 迭代法 无剪力分配法 分层法 反弯点法 D值法
4.3.3 反弯点法计算方法实例
• 第二层
MCG MCD MCB 19.42 51.28 70.70kN.m
M GC 1.7 (16.65 65.93) 51.99 kN .m 1.7 1.0
1.0 (16.65 65.93) 30.59 kN .m 1.7 1.0
• 中柱
r i M br (M cu＋M cd）l b r ib＋ib
l i l u d M b (M c ＋M c ）l b r ib＋ib
4.3.2
反弯点法计算方法
5 . 框架梁柱剪力、柱轴力计算
– 同竖向荷载作用下的内力计算一样，可以通过梁的隔离体平衡， 求出梁端剪力与柱的轴力。
6 .反弯点法总结 • 检验运用反弯点法的条件：梁的线刚度与柱的线刚度比 大于等于3； • 计算各柱的抗侧刚度； • 把各层总剪力分配到每个柱； • 反弯点的确定； • 计算柱端弯矩； • 计算梁端弯矩； • 计算梁的剪力、柱的轴力。
4.3.3 反弯点法计算方法实例
• (3）求出各横梁梁端的弯矩 • 第三层
M DH M DC 19.42kN.m
M HD 1.5 16.65 10.86 kN .m 1.5 0.8
M HM
0.8 16.65 5.79 kN .m 1.5 0.8
M MH M ML 24.98kN.m
M
• 底层柱： 上端弯矩： 下端弯矩：
t cjk
M M
t c1k
b cjk
1 V jk h j 2
1 V1k h1 3 2 V1k h1 3
M
b c1k
4.3.2
反弯点法计算方法
4 . 梁端弯矩计算 根据梁柱节点平衡计算梁端弯矩 • 边柱
M b M cb M ct
4.3.3 反弯点法计算方法实例
• 第一层
0.6 (37 74 80.7) 52.28kN 0.6 0.8 0.8 0.8 VEF (37 74 80.7) 69.71kN 0.6 0.8 0.8 0.8 VIJ (37 74 80.7) 69.71kN 0.6 0.8 0.8 VAB