高层建筑结构荷载例题习题
风荷载的计算例题《高层建筑结构》
计算如图所示的框架-剪力墙结构的风荷载及合力作用位置。
18层房屋总高度为58m ，地区的标准风压20w =0.64m KN ，风向为图中箭头所示
解：每个表面沿建筑物高度每米的风荷载是
z z 0iz si i i w =u u w cos B βα
其中w 0=1.1×0.64=0.7KN /m 2（《规范》中的基本风压是普通建筑，对于高层建筑而言，应乘以1.1的增大系数）
首先计算0si i i u w cos B α，按照8块表面积分别计算风力（压力或者吸力）在y 方向的投影值，投影后与y 坐标正向相同取正号，反之取负号，表面序号在O 中注明，计算如表1-1所示，
风力合力作用点距离原点 x 0=466.80/29.16=16m 框架剪力墙的基本周期的近似取值为0.07N,N 为结构层数
T=0.07×18=1.26s W 0T 2=0.7×1.262=1.11KN ·s 2/m 2 查表的ξ=1.45 B 类地区，v=0.35
i i z z z i z i z w =u w =u +=u +0.7629.16/m H H W KN H H βξν⎛⎫⎛
⎫⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭∑∑
计算结构如表1-2所示
结构的计算类型为。
第3章高层建筑结构的荷载和地震作用(精)
第3章 高层建筑结构的荷载和地震作用[例题] 某高层建筑剪力墙结构，上部结构为38层，底部1-3层层高为4m,其他各层层高为3m ，室外地面至檐口的高度为120m ，平面尺寸为m m 4030⨯，地下室采用筏形基础，埋置深度为12m ，如图3.2.4(a)、(b)所示。
已知基本风压为2045.0m kN w =，建筑场地位于大城市郊区。
已计算求得作用于突出屋面小塔楼上的风荷载标准值的总值为800kN 。
为简化计算，将建筑物沿高度划分为六个区段，每个区段为20m ，近似取其中点位置的风荷载作为该区段的平均值，计算在风荷载作用下结构底部（一层）的剪力和筏形基础底面的弯矩。
解：（1）基本自振周期：根据钢筋混凝土剪力墙结构的经验公式，可得结构的基本周期为： s n T 90.13805.005.01=⨯==222210m s kN 62.19.145.0T w ⋅=⨯=（2）风荷载体型系数：对于矩形平面，由附录1可求得80.01=s μ57040120030480L H 0304802s .....-=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=μ （3）风振系数：由条件可知地面粗糙度类别为B 类，由表3.2.2可查得脉动增大系数502.1=ξ。
脉动影响系数ν根据H/B 和建筑总高度H 由表3.2.3确定，其中B 为迎风面的房屋宽度，由H/B=3.0可从表3.2.3经插值求得=ν0.478；由于结构属于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构，可近似采用振型计算点距室外地面高度z 与房屋高度H 的比值，即H H i /z =ϕ，i H 为第i 层标高；H 为建筑总高度。
则由式（3.2.8）可求得风振系数为：HH 478050211H H 11iz i z ⋅⨯+=⋅+=+=μμξνμϕνξβ.. z z z（4）风荷载计算：风荷载作用下，按式（3.2.1）可得沿房屋高度分布的风荷载标准值为：()z z z z ....)z (q βμβμ6624=40×570+80×450=按上述公式可求得各区段中点处的风荷载标准值及各区段的合力见表3.2.4，如图3.2.4(c)所示。
《高层结构设计》 02高层建筑结构的荷载计算
高层建筑结构的荷载计算高层建筑结构的竖向荷载包括自重等恒载及使用荷载等活载，其计算方法与一般建筑结构类似，在此不再重复。
本章主要介绍在高层建筑结构设计中起主导作用的水平荷载—风荷载和地震荷载作用的计算方法。
第一节 风荷载空气流动形成的风遇到建筑物时，在建筑物表面产生的压力或吸力即建筑物的风荷载。
风荷载的大小主要和近地风的性质、风速、风向有关；和该建筑物所在地的地貌及周围环境有关；同时和建筑物本身的高度、形状以及表面状况有关。
垂直于建筑物表面上的风荷载标准值可按下式计算：0ωµµβωz s z k =式中：k ω为风荷载标准值（kN/m 2）；z β为z 高度处的风振系数；s µ为风荷载体型系数；z µ为风压高度变化系数； 0ω为基本风压（kN/m 2）。
1. 基本风压0ω我国《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），《全国基本风压分布图》中给出的基本风压值0ω，是用各地区空旷地面上离地10m 高、重现期为30年的10min 平均最大风速0υ（m/s ）计算得到的，基本风压值1600/200υω=（kN/m 2）。
荷载规范给出的0ω值适用于多层建筑；对于一般高层建筑和特别重要的或有特殊要求的高层建筑可按《全国基本风压分布图》中的数值分别乘以1.1和1.2采用。
2. 风压高度变化系数z µ表1 风压高度变化系数风速大小与高度有关，一般近地面处的风速较小，愈向上风速逐渐加大，但风速的变化与地貌及周围环境有关。
在近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区，地面空旷，空气流动几乎无阻挡物（A 类粗糙度），风速随高度的增加最快；在中小城镇和大城市的郊区（B 类粗糙度），风速随高度的增加减慢；在有密集建筑物的大城市市区（C 类粗糙度），和有密集建筑群，且房屋较高的城市市区（D 类粗糙度），风的流动受到阻挡，风速减小，因此风速随高度增加更缓慢一些。
表1列出了各种情况下的风压高度变化系数。
高层建筑结构设计题目与答案解析
一、选择题1、高层建筑结构的抗震等级与A、结构类型和结构总高度D、地震烈度有关。
2、重力荷载代表值中可变荷载组合值的组合系数是A、雪载取0.5 C、书库等库房取0.8 D、楼面荷载取0.5。
3、≥150m高层剪力墙结构剪力的底部加强部位，下列何项符合规定A、剪力墙墙肢总高的1/10，并不小于底部两层层高。
4、高层建筑立面不规则包括A、竖向刚度不规则B、竖向抗侧力构件不连续D、楼层承载力突变5、适用于底部剪力法的高层建筑应该A、高度≤40米C、质量和刚度没高度分布比较均匀D、以第一振型和剪切变形为主。
6、减少筒体结构的剪力滞后效应应采取的措施是B、控制结构的高宽比C、设计平面成正方形D、设计密柱深梁。
7、影响框架柱延性的因素有B、箍筋和纵筋配筋率D、剪跨比和轴压比。
8、剪力墙的延性设计一般包括B、设置边缘构件C、控制轴压比D、限制高宽比9、两幢相邻建筑，按8度设防，一幢为框架-筒体结构，高50m，另一幢为框架结构，高30m。
若设沉降缝，缝宽下列哪项是正确的？B、170mm。
10、框架结构中反弯点高度比与A、层高B、层数、层次及层高变化C、上下梁线刚度比D、梁柱线刚度比有关。
11、在高层建筑结构中控制最大层间位移的目的是A、满足人们的舒适度要求B、防止结构在常遇荷载下的损害C、确保在罕遇地震时建筑物不致倒塌D、力求填充墙等非结构构件不被损坏12、在水平荷载作用下的近似计算中，D值法与反弯点法的主要区别在于A、反弯点高度不同B、D值法假定柱的上下端转角不相等D、反弯点法中D值需要修正13、高层建筑结构增大基础埋深的作用有A、提高基础的承载力，减少沉降C、加强地基的嵌固作用，抵抗水平力，防止建筑物的滑移、倾斜，保证稳定性D、利用箱基等基础外侧墙的土压力和摩擦力，使基底的土压力分布趋于均匀，减少应力集中14、8度地震区某高度75m的高层建筑，考虑地震作用效应时，不应该组合的项是C、竖向地震作用15、建筑高度、设防烈度、建筑重要性类别及场地类别等均相同的两个建筑，一个是框架结构，另一个是框架-剪力墙结构，这两种结构体系中的框架抗震等级下述哪种是正确的？A、前者的抗震等级高、也可能相等二、判断题1、有地震作用组合时，承载力纪纪验算中，引入抗震调整系数γRE 含义是考虑罕遇地震时结构的可靠度可以略微降低。
7个荷载组合应用例题及解析
M 1.220 1.481.460.7 41.08KN 'm
当永久荷载控制组合时：
M 1.35201.480.61.460.7 39.6KN 'm
所以取值： M 41.08KN ' m
练习
对非地震区的某框架顶层横梁进行内力分析， 经计算知在永久荷载标准值、屋面雪载标 准值、风荷载标准值分别作用下，该梁端 弯矩标准值分别为：
风荷载： ci 0.6,
屋面活荷载 ： ci 0.7,
永久组合
永久荷载效应控制组合：
M 1.3581.4500.6 1.40.74 56.72KN 'm
可变荷载效应控制组合：
考虑一个 最大荷载
M 1.28 1.4 50 79.6KN ' m
M 1.28 0.9 (1.4 50 1.4 4) 77.64KN ' m
附：钢结构设计规范规定：主梁计算时，由检修材 料所产生的荷载乘以折减系数0.85
由永久荷载组合
n
M rG SGK rQi CiSQiK i 1
M 1.35 1 (65)82 1.3 0.7 1 (205 0.85) 82
8
8
942.8kN ' m
由可变荷载组合
M rG SGK rQ1SQ1K
M 1.2 1 (65)82 1.3 1 (205 0.85)82 1172KN ' m
8
8
所以取值： M 1172KN 'm
例题4
某厂房排架结构，经内力计算知排架柱底截 面内力标准值为：恒载产生弯矩标准值为 MGK 8KN ' m ,屋面活载产生弯矩标准值 为 MQK 4KN ' m ，风荷载产生的弯矩 标准值为 MWK 50KN ' m 。
高层建筑结构设计练习题及答案
高层建筑结构设计练习题及答案一、选择题1、高层建筑结构设计中，以下哪种结构体系适用于高度较高、风荷载较大的建筑？（）A 框架结构B 剪力墙结构C 框架剪力墙结构D 筒体结构答案：D解析：筒体结构具有良好的抗风和抗震性能，适用于高度较高、风荷载较大的高层建筑。
2、在高层建筑结构的水平荷载计算中，风荷载的计算主要考虑（）。
A 平均风压B 脉动风压C 阵风风压D 以上都是答案：D解析：在风荷载计算中，需要综合考虑平均风压、脉动风压和阵风风压等因素，以准确评估风对高层建筑结构的作用。
3、高层建筑结构的抗震设计中，以下哪种地震作用计算方法适用于高度不超过 40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构？（）A 底部剪力法B 振型分解反应谱法C 时程分析法D 以上都不是答案：A解析：底部剪力法适用于上述特定条件的结构，计算相对简单。
4、对于高层建筑的框架柱，轴压比限值的主要目的是（）。
A 保证柱子的延性B 控制柱子的截面尺寸C 节省材料D 以上都不是答案：A解析：轴压比限值是为了保证框架柱在地震等作用下具有足够的延性，防止柱子发生脆性破坏。
5、剪力墙结构中，墙肢的长度不宜大于（）。
A 8mB 10mC 12mD 15m答案：A解析：墙肢长度过长容易导致脆性破坏，一般不宜大于 8m。
二、填空题1、高层建筑结构的主要竖向承重构件有_____、＿____和_____。
答案：框架柱、剪力墙、筒体2、风荷载标准值的计算公式为_____。
答案：ωk ＝βzμsμzω0 （其中ωk 为风荷载标准值，βz 为风振系数，μs 为风荷载体型系数，μz 为风压高度变化系数，ω0 为基本风压）3、高层建筑结构的抗震设防烈度根据_____确定。
答案：国家规定的地震烈度区划图4、框架剪力墙结构中，框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的_____时，按框架结构进行抗震设计。
答案：50%5、剪力墙的厚度不应小于_____mm，且不应小于层高的 1/20。
高层结构设计精选例题及答案解析
1、有一幢钢筋混凝土框架-剪力墙结构，共9层，首层层高4.2m，其它各层层高3.6m，首层楼面比室外地面高出0.6m，屋顶有局部突出的电梯机房层高3m，试问在计算房屋高度时，下列哪项正确（ A ）？（A）33.6m （B）33.0m （C）36.6m （D）36.0m2、在抗震设防烈度为7度的地区，现浇框架结构其高度不宜超过（B）（A） 30m （B）55m （C）80m （D）120m3、框架结构适用的房屋最大高度为（B ）Ⅰ、抗震烈度为7度时，最大高度为55mⅡ、抗震烈度为7度时，最大高度为60mⅢ、抗震烈度为8度时，最大高度为50mⅣ、抗震烈度为8度时，最大高度为45m（A）Ⅰ、Ⅲ（B）Ⅰ、Ⅳ（C）Ⅱ、Ⅲ（D）Ⅱ、Ⅳ4、某高层建筑，主体高度为63.0m,室内外高差为0.45m，女儿墙高度为1.20m,屋面水箱突出屋面高度为2.70m。
则房屋的高度为（B）（A）63.0m （B）63.45m （C）64.65m （D）67.35m5、下列哪一种结构体系所建房屋的高度最小（ B ）（A）现浇框架结构（B）装配整体框架结构（C）现浇框架-剪力墙结构（D）装配整体框架-剪力墙结构6、在地震区建造房屋，下列结构体系中何者适合建造的房屋最高（B ）？（A）框架（B）筒中筒（C）框架筒体（D）剪力墙7、有一幢高层建筑筒中筒结构，矩形平面的宽度26m，长度30m，抗震设防烈度为7度，要求在高宽比不超过《高规》限值的前提下，尽量做高，指出下列哪个高度符合要求（C ）？（A）156m （B）140m （C） 143m （D）130m8、在下列地点建造高层建筑，何者承受的风力最大（A ）？（A）建在海岸（B）建在大城市郊区（C）建在小城镇（D）建在有密集建筑群的大城市市区9、在设计高层建筑风载载值时，下列何种情况风载应乘以大于1的风振系数β（B ）？（A）高度大于50m ，且高宽比大于1.5；（B）高度大于30m ，且高宽比大于1.5；（C）高度大于50m ，且高宽比大于4 ;（D）高度大于40m ，且高宽比大于3;10、在设计特别重要和有特殊要求的高层建筑时，标准风压值应取重现期多少年（B）？（A）30 （B）50 （C）80 （D）10011、多遇地震作用下层间弹性变形验算的重要目的是（A）防止结构倒塌（B）防止结构发生破坏（C）防止非结构部分发生过重的破坏（D）防止人们惊慌12、二级抗震梁，已计算得到下列数据：（A ）按实际配筋计算V b =318KN-M （B ）按梁端弯矩设计值计算V b =300KN-M（C ）按内力组合V b =250KN-M 。
高层建筑结构设计练习题及答案
1. 关于高层建筑考虑风荷载的概念，下列何项正确？[A] 高层建筑的风荷载是主要荷载，其基本风压值w0 的采用与多层建筑相同，按30年一遇的最大10 分钟平均风压来确定；[B] 高层建筑的风振系数，与建筑物的刚度有密切关系，一般来说，刚度越大，建筑物的风振影响就越大；[C] 高层建筑计算风振系数及风压高度变化系数时，都要考虑地面粗糙程度的影响；2. 下列高层建筑中，计算地震作用时何者宜采用时程分析法进行补充计算？[1] 建筑设防类别为乙类的高层建筑；[2] 建筑设防类别为甲类的高层建筑；[3] 高柔的高层建筑；[4] 刚度和质量沿竖向分布特别不均匀的的高层建筑。
[A] [2] [4]；[B] [1] [3]；[C] [1] [2]；[D] [3] [4]；3. 抗震设计时，超过多少高度的高层建筑应考虑风荷载效应与水平地震作用效应的组合？[A] 40m；[B] 60m；[C] 80m；[D] 100m；[D] 所有的高层建筑，都要考虑风振系数大于1.0 的风振影响。
4、高层建筑中（）在结构分析和设计中起主要作用。
A、水平作用B、竖向作用C、风荷载D、结构自重5、假设一栋住宅建筑，采用现浇钢筋混凝土结构，结构高度为80米，抗震设防烈度为7度，采用结构体系最合适。
A、框架结构B、剪力墙结构C、筒体结构D、框筒结构6、计算框架结构梁截面惯性矩I时考虑楼板影响，对现浇楼盖，中框架取I=（）。
9.什么是地震系数、动力系数和地震影响系数?地震系数：地面运动最大加速度与g的比值。
动力系数：结构最大加速度反应相对于地面最大加速度的最大系数。
地震影响系数：地震系数与动力系数的积。
4.延性和延性比是什么?为什么抗震结构要具有延性?延性是指构件和结构屈服后，具有承载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。
构件延性比：对于钢筋混凝土构件，当受拉钢筋屈服后，进入塑性状态，构件刚度降低，随着变形迅速增加，构件承载力略有增大，当承载力开始降低，就达到极限状态。
高层建筑例题
例题1：某高层建筑剪力墙结构,上部结构为38层,除底层外其他层高为3m,建筑总高为122m,其他各层层高为3m,平面尺寸为30m40m,基本风压为20.45/kNm ,地面粗糙度类别为C 类,试计算50m 高度处的总风荷载标准值;注：.对于地面粗糙度类别为C 类,且高宽比H/B 为和在房屋高度为122m 时所对应得高层建筑的脉动影响系数v 分别为和;解：1基本自振周期：根据钢筋混凝土剪力墙结构的经验公式,可得结构的基本周期为：T1 ==×38= P68页222200.45 2.28 2.34/w T kN s m =⨯=• P56由条件可知地面粗糙度类别为C 类,由得脉动增大系数ξ=用插值法求得2风荷载体型系数：对于矩形平面,可得10.80s μ=21220.480.030.480.030.5740s H L μ⎛⎫⎛⎫=-+=-+⨯=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ P513风振系数：a.脉动影响系数v 根据H/B 和建筑总高度H 确定,其中B 为迎风面的房屋宽度,由于H/B=122/40=,则求得ν= P55b.有已知可得对于地面粗糙度类别为C 类,离地面50m 高度的风压高度变化系数Z μ为; P49c.由于结构属于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构,可近似采用振型计算点距室外地面高度z 与房屋高度H 的比值,即φz=Hi/H ,为第i 层标高；H 为建筑总高度则得风振系数为：11i z z z z H H ξνϕξνβμμ=+=+• P54 1.480.49501 1.241.25122⨯=+⨯=4风荷载计算：风荷载作用下,50m 高度处的总风荷载标准值为0111222(cos cos )z z z s s W B B βμωμαμα=+ P46 21.24 1.250.45(0.80.57)4038.22/kN m =⨯⨯⨯+⨯=例题2：某12层框架—剪力墙结构,其结构平面布置如下图所示,试分析在横向水平力作用下平面布置图中的的构件解：在横向水平力作用下1） 总剪力墙代表第2、5、8轴线上的3片剪力墙的综合；原因:在横向水平力作用下只有2、5、8轴线上的剪力墙起作用,而B 、C 轴线上的不计入;2） 总框架代表9榀框架的综合,其中1、3、4、6、7、9轴线均为三跨框架,2、5、8轴线均为单跨框架；注意：2、5、8轴线上B 与C 之间是通过连梁连接的,所以2、5、8轴线只是单跨框架;3） 在总剪力墙与总框架之间有一列总连梁,把两者连为整体,总连梁代表2、5、8轴线3列连梁的综合;1. 剪力墙的等效抗弯刚度：剪力墙的等效抗弯刚度或叫等效惯性矩就是将墙的弯曲、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;2.框架的剪切刚度f C ：框架产生单位层间剪切变形,所要施加的层间剪力;3.框架—剪力墙结构的刚度特征值λ：它是总框架抗推刚度与总剪力墙抗弯刚度之比值,对框剪结构受力及变形性能影响很大;λ=HCf/EIw^1/2H --建筑物总高度Cf--总框架抗侧移刚度EIw--总剪力墙抗弯刚度;4.边缘构件：为了提高剪力墙端部混凝土极限压应变、改善剪力墙的延性而在剪力墙端部设置满足一定要求的构件端柱、暗柱、L 型翼墙或T 型翼墙等,边缘构件分约束边缘构件和构造边缘构件;5.框筒结构的剪力滞后现象：翼缘框架中各柱轴力分布并不均匀,角柱的轴力大于平均值,中部柱的轴力小于平均值,腹板框架各柱的轴力也不是线性分布,这种现象称为剪力滞后现象6、基本烈度：基本烈度是该地区进行抗震设计的基本依据, 指该地区在今后50年期限内,在一般场地条件下可能遭遇超越概率为10%的地震烈度;7、轴压比：竖向构件柱、墙的平均轴向压应力与混凝土轴心抗压强度设计值的比值,即c N n f A=,N 为构件组合的轴力设计值;8、D 值法:对反弯点法进行两方面的修正：修正柱的侧移刚度和调整反弯点高度;修正后的柱侧移刚度用D 表示,称之为D 值法;9、强柱弱梁:汇交在同一节点的上、下柱端截面在轴压力作用下的受弯承载力之和应大于两侧梁端截面受弯承载力之和,推迟或避免柱端形成塑性铰;10、刚结体系:在框架-剪力墙铰结体系中,连杆对墙肢没有约束作用,当剪力墙和框架之间的连梁线刚度较大时,需要考虑连梁端对剪力墙转动约束影响,此时框架-剪力墙结构可看成刚结体系;1.什么是高层建筑结构其主要抗侧力结构体系有哪几种与多层结构的主要区别是什么结构上大于10或28m 的建筑为高层建筑结构,主要抗侧力结构体系有框架剪力墙、剪力墙、筒体、框筒及支撑等；与多层结构的主要区别为：水平荷载是设计主要因素；侧移成为控制指标；轴向变形和剪切变形不可忽略;2.以双肢墙为例,说明剪力墙的整体系数α是如何影响墙肢内力分布与侧移的1双肢墙的侧移曲线呈弯曲型;α值越大,墙的刚度越大,位移越小;2连梁的剪力分布具有明显的特点;剪力最大也是弯矩最大的连梁不在底层,其位置和大小将随着α值而改变;当α值较大时,连梁剪力加大,剪力最大的连梁位置向下移;3墙肢的轴力与α值有关;当α值增大时,连梁剪力增大,则墙肢轴力也加大;4墙肢弯矩也与α值有关;α值增大,墙肢轴力增大,墙肢弯矩减小;3.影响框架柱在水平荷载作用下反弯点位置的主要因素有哪些影响规律如何1结构总层数及该层所在位置；2梁柱线刚度比； 3荷载形式；4上层梁与下层梁刚度比；5上、下层层高比;影响规律：反弯点向约束作用小的一端移动4.剪力墙抗震设计的原则有哪些为什么要设置剪力墙的加强部位试说明剪力墙加强部位的范围;强墙弱梁、强剪弱弯、限制墙肢轴压比和墙肢设置边缘构件、加强重点部位、连梁特殊措施;因为剪力墙加强部位的弯矩和剪力均很大,且塑性铰区剪力也最大,为防止剪切破坏；总高1/8和底部2层高度中的较大值;2、在设计中应用的地震作用计算方法有哪些,简述各种方法的基本思想;答案：在设计中应用的地震作用计算方法有：底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法;1底部剪力法：首先根据建筑物的总重力荷载计算出结构底部的总剪力,然后按一定的规律分配到各楼层,得到各楼层的水平地震作用,再按静力方法计算结构内力;2振型分解法：首先计算结构的自振振型,选取前若干个振型分别计算各振型的水平地震作用,再计算各振型水平地震作用下的结构内力,最后将各振型的内力进行组合,得到结构在地震作用下的内力;3时程分析法：输入已知的地震波,将高层建筑结构作为一个多质点的振动体系,用结构动力学的方法,分析地震全过程中每一时刻结构的振动情况,从而了解地震过程中结构的加速度、速度、位移以及内力;3、简述利用连续化分析方法计算双肢墙的内力和位移时所作的基本假定;答案：1每一楼层处的连梁简化为沿该楼层均匀连续分布的连杆;2忽略连梁的轴向变形,两墙肢在同一标高处的水平位移相等;同时还假定,在同一标高两墙肢的转角和曲率相同;3每层连梁的反弯点在梁的跨度中央;4沿竖向墙肢和连梁的刚度及层高均不变;1.某剪力墙结构18层,除底层外各层层高3m,结构总高56m,平面尺寸为30m ×20 m,基本风压m 2,地面粗糙度类别为C 类,试计算50m 高度处的总风荷载标准值;注：1.在地面粗糙度类别为C 类,且ω0T 12KN ·s 2/ m 2为和时的脉动增大系数ξ分别为和;2.对于地面粗糙度类别为C 类,且高宽比H/B 为和在房屋高度为56m 时所对应得高层建筑的脉动影响系数分别为和;3. 对于地面粗糙度类别为C 类,离地面50m 高度的风压高度变化系数为;解：1基本自振周期：根据钢筋混凝土剪力墙结构的经验公式,可得结构的基本周期为：T1 ==×18=222200.4 1.080.467/w T kN s m =⨯=•由条件可知地面粗糙度类别为C 类,由得脉动增大系数ξ=2风荷载体型系数：对于矩形平面,可得10.80s μ=2560.480.030.480.030.53630s H L μ⎛⎫⎛⎫=-+=-+⨯=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭3风振系数：a.脉动影响系数v 根据H/B 和建筑总高度H 确定,其中B 为迎风面的房屋宽度,由于H/B=56/30=,则求得ν=b.有已知可得对于地面粗糙度类别为C 类,离地面50m 高度的风压高度变化系数为;c.由于结构属于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构,可近似采用振型计算点距室外地面高度z 与房屋高度H 的比值,即φz=Hi/H ,为第i 层标高；H 为建筑总高度则得风振系数为：11i z z z z H Hξνϕξνβμμ=+=+• 1.3030.483501 1.4501.2556⨯=+⨯= 4风荷载计算：风荷载作用下,50m 高度处的总风荷载标准值为0111222(cos cos )z z z s s W B B βμωμαμα=+0.4(0.80.536)30 1.25 1.45029.06/kN m =⨯+⨯⨯⨯=2、试用底部剪力法计算下图所示框架在多遇地震时的总的水平地震作用标准值;已知结构的阻尼比为,基本周期T1= ,抗震设防烈度为8度,Ⅱ类场地,设计地震分组为第二组;此时16.0m ax =α,s 4.0=g T ;计算水平地震影响系数时取结构的自振周期等于其基本周期,即T=T1;解：1计算结构等效总重力荷载代表值()0.850.851702502509.85581.1eq E G G kN ==⨯++⨯=2计算水平地震影响系数由已知得：16.0max =α,s 4.0=g T由阻尼比为可得：0.050.90.90.55ξγξ-=+=+,20.05110.060.7ξηξ-=+=+ 又,5g g T T T <<0.912max 0.410.160.1310.50g T T γαηα⎛⎫⎛⎫==⨯⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭3计算结构总的水平地震作用标准值10.1315581.1731.1EK eq F G kN α==⨯=。
高层建筑结构设计练习题及答案
高层建筑结构设计练习题及答案一、选择题(每题5 分,共15 分)1、关于高层建筑考虑风荷载的概念,下列何项正确？[A] 高层建筑的风荷载就是主要荷载,其基本风压值w0 的采用与多层建筑相同,按30年一遇的最大10 分钟平均风压来确定;[B] 高层建筑的风振系数,与建筑物的刚度有密切关系,一般来说,刚度越大,建筑物的风振影响就越大;[C] 高层建筑计算风振系数及风压高度变化系数时,都要考虑地面粗糙程度的影响;2、下列高层建筑中,计算地震作用时何者宜采用时程分析法进行补充计算？[1] 建筑设防类别为乙类的高层建筑;[2] 建筑设防类别为甲类的高层建筑;[3] 高柔的高层建筑;[4] 刚度与质量沿竖向分布特别不均匀的的高层建筑。
[A] [2] [4]; [B] [1] [3];[C] [1] [2]; [D] [3] [4];3、抗震设计时,超过多少高度的高层建筑应考虑风荷载效应与水平地震作用效应的组合？[A] 40m; [B] 60m;[C] 80m; [D] 100m;[D] 所有的高层建筑,都要考虑风振系数大于1、0 的风振影响。
4、高层建筑中( )在结构分析与设计中起主要作用。
A、水平作用B、竖向作用C、风荷载D、结构自重5、假设一栋住宅建筑,采用现浇钢筋混凝土结构,结构高度为80米,抗震设防烈度为7度,采用结构体系最合适。
A、框架结构B、剪力墙结构C、筒体结构D、框筒结构6、计算框架结构梁截面惯性矩I时考虑楼板影响,对现浇楼盖,中框架取I=( )。
A、2I0B、1、5I04、变形缝指: 、、。
(教材p30)简答题1、框架结构与框筒结构的结构平面布置有什么区别?【标准答案】框架就是平面结构,主要由于水平力方向平行的框架抵抗层剪力及倾覆力矩。
框筒就是空间结构,沿四周布置的框架参与抵抗水平力,层剪力由平行于水平力作用方向的腹板框架抵抗。
倾覆力矩由腹板框架与垂直于水平力方向的翼缘框架共同抵抗。
框筒结构的四榀框架位于建筑物周边,形成抗侧、抗扭刚度及承载力都很大的外筒,使建筑材料得到充分的利用。
大工15秋《高层建筑结构》大作业题目及参考答案
大工15秋《高层建筑结构》大作业及要求注意：从以下五个题目中任选两个进行解答（注意:从题目一、二中选择一道计算题，并从题目三、四、五中选择一道问答题,分别进行解答，不可同时选择两道计算题或者问答题）;解答前,需将所选题目复制（使老师明确你所选的题目）。
题目一:底部剪力法计算题某钢筋混凝土框架结构，地上十层,高度为４0m 。
房屋所在地区的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g ,设计地震分组为第一组,Ⅳ类场地。
已知该楼的基本自振周期1 1.0s T =,经计算已知每层楼屋面的永久荷载标准值为12000kN ,每层楼面和屋面的活荷载标准值均为2000kN 。
要求:确定该楼各层的水平地震作用值EK F 。
解:1、该楼高度40米，且各层的质量和刚度沿高度分布较均匀,可采用底部剪力法。
2、根据抗震设计规范,知设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1０g 。
设计地震分组为第一组。
3、查表水平地震影响系数最大值 特征周期阻尼比 衰减指数 ４、各楼层的重力荷载代表值结构的总重力荷载代表值５、 地震影响系数6、 顶部附加地震作用系数08.0max =αs T g 65.0=05.0=ξ9.0=γi iG kN G kN G 923.012000130005.020000.11200010===⨯+⨯=KNG G E eq 109650)20005.012000130009(85.085.0=⨯++⨯==sT s T g 65.011=>=0543.008.00.1)0.165.0()(9.0max 21=⨯⨯==αηαγT T g s T s T g 91.065.04.14.111=⨯=>=06.002.0108.002.008.01=-⨯=-=T n δ7、结构总水平地震作用标准值8、主体结构水平地震作用标准值题目二:结构扭转效应计算题某一结构的第j 层平面图,如下图所示。
图中除标明各轴线间距离外，还给出了各片结构沿x 方向和y 方向的抗侧移刚度D 值,已知沿y 向作用总剪力5000kN y V =，求考虑扭转后，各片结构的剪力。
风荷载计算例题
以下是一个关于风荷载计算的基本例题：
例题：一高层钢筋混凝土结构，平面形状为正六边形，边长为20m。
房屋共20层，底层层高为5m，其余层高为3.6m。
该房屋的第一自振周期T1=1.2s，所在地区的基本风压w0=0.7kN/m2，地面粗糙度为C类。
试计算各楼层处与风向一致方向总的风荷载标准值。
解题步骤如下：
1. 确定体形系数：该房屋共有6个面，查表得到各个面的风荷载体形系数。
不为零的4个面分别用①②③④表示。
根据已知数据计算得出：
* ①面的体形系数：0
* ②面的体形系数：0.8
* ③面的体形系数：-0.5
* ④面的体形系数：-0.5
2. 计算各层的风压高度系数：近似假定室内外地面相同，则二层楼面离室外地面高度为5m，查表得到对于C类地面粗糙度，z0=0.74。
同理可求得其余各层楼面标高处的风压高度系数。
3. 计算风荷载标准值：根据各楼层处的风压高度系数和体
形系数，以及基本风压，计算各楼层处与风向一致方向总的风荷载标准值。
以上步骤仅供参考，实际操作中需要根据具体情况进行相应的调整和修正。
荷载计算练习题
荷载计算练习题在工程设计过程中，荷载计算是一个非常重要且必不可少的环节。
荷载计算的准确性直接影响到工程的安全性和可靠性。
为了提高大家的荷载计算能力，以下是一些荷载计算练习题，供大家练习和参考。
题目一：梁的自重计算某建筑工程中需要计算一根长为10m的钢梁的自重。
已知钢的密度为7850 kg/m³，钢的体积可以通过断面尺寸计算。
假设梁的断面为矩形，宽度为0.3m，高度为0.5m。
请计算该钢梁的自重。
解答一：首先计算钢梁的体积：体积 = 宽度 ×高度 ×长度 = 0.3m × 0.5m × 10m = 1.5m³钢梁的自重 = 钢的密度 ×体积 = 7850 kg/m³ × 1.5m³ = 11775 kg所以该钢梁的自重为11775 kg。
题目二：桥梁的活荷载计算某桥梁设计需要考虑活荷载的作用。
根据设计要求，该桥梁预计承载一辆重型货车和一辆小型客车的同时通过。
已知重型货车的总质量为40吨，小型客车的总质量为2吨。
请计算该桥梁需要承受的活荷载。
解答二：根据设计规范，重型货车的活荷载系数为1.5，小型客车的活荷载系数为1.2。
所以：重型货车的荷载 = 40吨 × 1.5 = 60吨小型客车的荷载 = 2吨 × 1.2 = 2.4吨桥梁的活荷载 = 重型货车的荷载 + 小型客车的荷载 = 60吨 + 2.4吨= 62.4吨所以该桥梁需要承受的活荷载为62.4吨。
题目三：楼板的活荷载计算某建筑楼层的楼板需要计算活荷载。
根据使用要求，该楼层将用作办公室区域。
已知每平米的活荷载系数为3 kN/m²。
请计算该楼层楼板需要承受的活荷载。
解答三：假设楼层的面积为200平米。
楼板的活荷载 = 每平米的活荷载系数 ×面积 = 3 kN/m² × 200 m² = 600 kN所以该楼层楼板需要承受的活荷载为600 kN。
《多高层建筑结构》课后作业
第三章高层建筑结构荷载
1.某七层框架结构如图所示，基本风压为0.7KN/m2，地面粗糙度为A类，求在图示风向作用下，房屋横向楼层的风力标准值（P76）。
2.某四层钢筋混凝土框架结构顶部有突出小屋，层高和楼层重力代
表值如下图所示，抗震设防类别是8度、Ⅱ类场地、设计地震分
组第二组。
考虑填充墙的刚度影响后，结构自振基本周期为T1＝
0.6s，求各楼层地震剪力标准值（P151）。
第四章
1.某框架-剪力墙结构，高82m，其中框架为三跨，经计算得梁左边跨的内力标准值哪下表所示，试确定梁的最不利内力设计值（注按无地震作用组合和有地震作用组合分别考虑）（1185）。
第五章
1.某教学楼为四层钢筋混凝土框架结构，梁的截面尺寸为250mm×600mm，混凝土采用C20；柱的截面尺寸为450mm×450mm，混凝土采用C30。
现浇梁、柱，结构剖面图及计算简图如图所示，试用分层法计算该框架在竖向荷载作用下的弯矩图。
高层建筑结构设计 风荷载例题
解：（1）基本自振周期：根据经验公式可得
T1 0.05n 0.0538 1.90s
w0T12 0.451.92 1.62kN s2 m2
（2）风荷载体型系数：对于矩形平面，由附录1求得
s1 0.8
s2
0.48
0.03
H L
0.48
风荷载作用下各区段合力的计算
区段
Hi
突出屋面
6
110
5
90
4
70
3
50
2
30
1
10
Hi H
z
0.917
2.15
0.750
2.02
0.583
1.86
0.417
1.67
0.250
1.42
0.083
1.00
z
1.306 1.267 1.225 1.179 1.126 1.060
qz
69.24 63.11 56.19 48.55 39.43 26.14
0.03120 40
0.57
（3）风振系数：由条件可知地面粗糙度类别为B，由 表3.4可查的脉动增大系数 1.502 。脉动影响系数
根据H/B和建筑物总高度H由表格3.5确定，其中B为迎 风面的房屋宽度，由H/B=3，查表3.5，经插值求得
0.478 ；由于结构属于质量和刚度沿高度分布比较 均匀的弯剪型结构，可近似采用振型计算点距室外地 面高度z与房屋高度H的比值，即z Hi H , Hi 为第i 层标高，H为建筑总高度。由式3.3可求得风振系数为：
Fi
800 1384.8 1262.2 1123.8 971.0 788.6 522.8
高层建筑结构模拟题
C、剪力墙应双向布置，宜拉通对直，每个独立墙段的总高度与长度之比不应小于3，墙肢截面高度与厚度之比不宜小于2;
D、剪力墙应双向布置，宜拉通对直，每个独立墙段的总高度与长度之比不宜小于3，墙肢截面高度与厚度之比不应小于2。
A、在任何情况下不应大于该方向柱截面宽度的1/4;
B、非抗震设计时不应大于该方向柱截面宽度的1/4;
C、抗震设计时不宜大于该方向柱截面宽度的1/4;
D、如偏心距大于该方向柱宽的1/4时，可采用增设梁水平加腋的措施。
10、在计算抗震设计的框架节点时，当四边有梁约束，梁宽不小于1/2柱宽，两个方向梁的高度分别为850mm和600mm，其节点约束数的取值为(C)。
二、单项选择题(每题2分，共20分)
1、高层建筑抗震设计时，应具有(A) 抗震防线。
A、多道; B、两道; C、一道; D、不需要。
2、下列四种高层建筑结构设计的布置中何项为正确? (B)
A、当需要抗震设防时，高层建筑必须设地下室;
B、需要抗震设防的高层建筑、竖向体型应力求规则均匀，避免有过大的外挑和内收;
D、第二阶段设计是实现第三水准设防要求;
E、对大多数结构，可只进行第一阶段设计，而只通过概念设计和抗震构造措施来满足第三水准设计要求。
2、在剪力墙结构中，关于剪力墙门窗洞口的设置规定说法正确的有(ACD)。
A、宜上下对齐，成列布置，形成明确的墙肢和连梁;
B、必须上下对齐、成列布置;
C、洞口设置应避免墙肢刚度相差悬殊;
C、6度不必计算，7度至9度设防的建筑应按本地区设防烈度计算;
2、扭转近似计算的两个基本假定是_平面结构在自身平面内无限刚性;楼板在自身平面内无限刚性
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多层与高层建筑结构设计
3 高层建筑结构荷载作用与结构设计原则
习题3.1
某10 层现浇框架剪力墙 结构高层办公楼，其平面 及剖面如图1-1 所示，当 地基本风压为0.7kN/m2， 地貌粗糙度为A 类。求在 图示风向作用下，建筑物 各楼层的风力标准值。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
多层与高层建筑结构设计
3 高层建筑结构荷载作用与结构设计原则
多层与高层建筑结构设计
3 高层建筑结构荷载作用与结构设计原则
例题3.2
3、风作用方向见图，竖向荷载qk 呈倒三 角形分布，如下图， qk=（ μ siBi）β zμ zω 0； 式中i为6个风作用面的序号，B为每个面 宽度在风作用方向的投影；试问： μ siBi 值与下列何值接近？
3、正确答案是B。 主要作答过程： 由《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.3.1，30项：
w0T12=0.55*1.1*2.9*2.9=5.088kN· s2/m2 ξ=1.57+（5.088-4.00）*（1.63-1.57）/2=1.603
多层与高层建筑结构设计
3 高层建筑结构荷载作用与结构设计原则
例题3.2
2、试问，屋面处脉动影响系数υ与以下何数值相近？
2、正确答案是D，主要作答过程： 《高层混凝土结构技术规程》表3.2.6-2 本例为切角的正三角形，B=32+12=44m H/B＝88/44＝2 城市市区，C类 v＝0.49+(0.48-0.49)× (88-50)/(100-50) ＝0.4824
多层与高层建筑结构设计
第3章 例题与习题
成都理工大学环境与土木工程学院
多层与高层建筑结构设计
3 高层建筑结构荷载作用与结构设计原则
3.1.2 总体风荷载与局部风荷载
例：已知某框架结构，如右图所 示， H＝17m， H/B=1.0， ω0=0.6KN/m2，B类地面粗 糙度，迎风面µ s=0.8,背风面 µ s=－0.5，该榀框架的计算单 元为6m。试作出该框架结构 在风荷载作用下的计算简图。
架
四 三
三 二
二 一
一 一
抗震墙 剧场、体育馆等大
多层与高层建筑结构设计
3 高层建筑结构荷载作用与结构设计原则
抗震等级的确定——例题
问题：已知某框架结构为乙类建筑，总高33m，所处地 区为Ⅲ类场地，抗震设防烈度为7 度，设计基本地震加 速度为0.15g。试问：该建筑应按以下何项抗震等级采 取抗震措施，并说明其理由。 A、一级 B、二级 C、三级 D、四级
某12层、36m高的钢筋混凝土框架结构平面
多层与高层建筑结构设计
3 高层建筑结构荷载作用与结构设计原则
3.3.1 水平地震作用概述——例题
解题分析 从平面尺寸分析：
(l/Bmax)＝12/24＝0.5； (l/b)＝12/8＝1．33，
这说明(l/Bmax)超过8度时的限值0.30较多，平面凸出 较大，在地震时该楼将受扭转影响。
底部剪力法，主要适用于房屋不发生扭转振 动的、高度不大、质量和刚度沿高度分布较均匀、 且为以剪切变形为主的情况。现扭转影响明显， 利用底部剪力法进行抗震设计是不合适的；
本楼应按考虑扭转耦联振动 影响的振型分解反应谱法， 对房屋的横向和纵向进行抗 震计算；
(D)
某12层、36m高的钢筋混凝土框架结构平面
(A)电于楼高低于40m、质量和刚度沿高度分布比较均 匀的框架结构，横向(y向)的侧向刚度较弱，可采用底部 剪力法仅需对房屋的横向进行抗震计算； (B)由于楼高低于40m、质量和刚度沿高度分布比较均 匀的框架结构，房屋的纵向(X向)较长，可采用底部剪力 法，仅需对房屋的纵向进行抗震计算；
(C)不考虑扭转耦联振动影响， 采用振型分解反应谱法对房屋 的横向进行抗震计算； (D)考虑扭转耦联振动影响， 采用振型分解反应谱法对房屋 的横向、纵向进行抗震计算。
2、试问，屋面处脉动影响系数υ 与以下何数值相近？
A. 0.4702
B. 0.4772
C. 0.4807
D. 0.4824
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3 高层建筑结构荷载作用与结构设计原则
例题3.2
3、风作用方向见图，竖向荷载qk 呈倒三角形分布，如下图， qk=（ μ siBi）β zμ zω 0； 式中i为6个风作用面的序号，B为 每个面宽度在风作用方向的投影； 试问： μ siBi 值与下列何值接近？ A. 36.8 B. 42.2 C. 57.2 D. 52.8
自振周期 T T 大，ω 0 大，ξ 增大，A 类ξ >B 类ξ >c 类ξ >D 类ξ ； 建筑物自重 设防烈度 场地类别 设计地震分组 不明显 无影啊 无影响 无影响
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影响风荷载和地震作用的因素
例：若将风荷载和水平地震作用对高层建筑结构的影响 进行比较，以下概念何项为不正确？ A）高层建筑的基本自振周期T1对风荷载和水平地震作 用均有影响。 T1增大，风荷载则增大，水平地震作用则 减小。 B）房屋的质量及建筑场地条件，对风荷载的大小和水 平地震作用均有影响。 C）在房屋的基本自振周期T1、振型及其质量均相同的 条件下，房屋的体型变化将对风荷载数值大小有影响， 而对水平地震作用无直接影响。 D）地震作用是由房屋的质量受振而引发的惯性力；风 荷载则是直接作用与房屋表面的压力或吸力。
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例题3.2 答案
1、假设基本风压，当重现期为10年时， ω0=0.40KN/M2，当为50年时，ω0=0.55KN/M2，结 构基本周期T=2.9S，试确定该建筑脉动增大系数ξ与以 下何数值相近？
1、正确答案是B，主要作答过程：
《高层混凝土结构技术规程》3.2.2，房屋高度H=88m>60m， 按基本风压值的1.1倍计算。 表3.2.6-1，市区，C类
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例题3.1
解： k z s z0 且H 30m z 1 s 0.8 0.5 1.3
高度
1 2 3 4 5 9 13 17
μ
Z
β
Z
μ
s
ω0
ωk
Fw
28.08 28.08 31.22 34.48
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例题3.2
4、假定风荷载沿高度呈倒三角形分 布，地面处为零，屋顶处风荷设计 值q=134.7kN/m，如下图所示， 地下室底板为嵌固端，试问，风荷 在该建筑物结构计算模型的嵌固端 处产生的倾覆力矩设计值（kN· m） 接近以下何项数值？ A. 260779 C. 368449 B. 347706 D. 389708
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抗震等级的确定——例题
例：某18层钢筋混凝土框剪结构高58米，7度 设防，丙类建筑，场地二类，下列关于框架剪力 墙抗震等级确定正确的是：
A.框架三级，剪力墙二级 结构类型 B.框架三级，剪力墙三级 6 高 度(m) ≤30 C.框架二级，剪力墙二级 框 架 四 D.无法确定。
剧场、体育馆等大 结构类型 跨度公共建筑
高 度(m)
烈 7 >30 三 ≤30 三
烈 二 7
度 8 >30 二
度
9 >30 一 ≤25 一
≤30 二
框架结构
三 6
≤60 30
一 8 >60 >30 二
≤60 30
一 9 >60 >30 一 一
≤50 25
框架－抗
>60 >30 三
≤60 30
框 震墙结构 框架结构
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3.3.1 水平地震作用概述——例题
[题3.2.2.2] 对位于7度抗震设防区、Ⅱ类建筑场地、 110m高、房屋平面及其结构布置均匀、对称、规则， 且房屋质量和其结构的侧向刚度沿高度分布较均匀的丙 类钢筋混凝土框架－剪力墙办公楼。在作水平地震作用 计算时，何项计算方法为适合? (A)可采用底部剪力法 (B)可采用不考虑扭转影响的振型分解反应谱法； (C)应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法； (D)应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法； 并用弹性时程分析法进行多遇地震作用下的补充计算。
1 1 1.112 1.228
1 1 1 1
1.3 0.6 0.78 1.3 0.6 0.78 1.3 0.6 0.87 1.3 0.6 0.96
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例题3.1
Fw , k k B hw
高度
1 5
2 9
μ
Z
Fw
β
Z
μ
s
ω0
ωk
对风荷载的影响 体型越复杂，风荷载越大 高度越高，风荷载越大 A 类>B 类>C 类>D 类 对地震作用的影响 不明显 高柔，T 就大，地震作用减小 无影响 T 大，地震作用减小 重量越重。地震作用越大 烈度越高，地震作用越大 场地越好，Tg 越小，地震作用越小 Tg 越大，地震作用越大
影响因素 建筑物体型 建筑物高度 地面粗糙度
4、正确答案是C。 主要作答过程：地下室 底板为嵌固端， B＝44m，H＝88m M＝0.5×q· H(0.667×88+3.5) ＝0.5×134.7×88×(0.667*88+3.5) ＝368449.4kN.m