大工16秋《高层建筑结构》大作业答案(5题均有)

大连理工大学《高层建筑结构》大作业
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题目一：反弯点法计算题
已知框架结构如图所示，承受水平风荷载作用，图中数字为框架梁、柱的相对刚度，试用反弯点法求各个框架柱的剪力。

其中118kN F =，220kN F =，316kN F =，
422kN F =。

4
F 3F 2F 1
F 0.42 0.66
0.340.66
D
A
B
C
7500mm
6000m m 0.64
0.347500mm
7500mm
4000m m 4000m m
4000m m 0.640.640.640.64
0.64
0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 （1.0）
（1.0）
（1.0）
（1.0）
（1.0）
（1.0）
（1.0）
（1.0）
（1.0）
（1.0）
（1.0）
（1.0）
解: 一、对题目进行分析可知： （1） 各柱反弯点高度： 1层取底层柱高的2/3，即 :
；
2~4层均在各柱中点处:
（2）结构对称，外柱A 、D 有同样侧移刚度，内柱B 、C 也有同样侧移刚度，且2~4层柱刚度一致，故2~4层柱剪力分配系数为：
二、根据公式进行计算：
从底层（F1）开始计算，求各柱剪力 （1）、底层（F1）柱剪力计算：
QA=QD=（22+16+20+18）×22666.034.034.066.0666
.0+++=76×05556
.001833.0≈25.073KN
QB=QC=（22+16+20+18）×22666.034.034.066.0634.0+++=76×05556
.000944.0≈12.913KN
（2）、二层（F2）柱剪力计算：
QA=QD=（22+16+20）×22464.042.042.064.0464
.0+++=58×1325
.004.0≈17.509KN
QB=QC=（22+16+22）×22464.042.042.064.0442.0+++=58×1325
.002625.0≈11.491KN
（3）、三层（F3）柱剪力计算：
QA=QD=（22+16）×22464.042.042.064.0464
.0+++=38×1325
.004.0≈11.472KN
QB=QC=（22+16）×2
2464.042.042.064.0442.0+++=38×1325
.002625.0≈7.528KN
（4）、顶层（F4）柱剪力计算：
QA=QD=22×22
464.042.042.064.0464
.0+++=22×1325
.004.0≈6.642KN
QB=QC=22×22464.042.042.064.0442.0+++=22×1325
.002625.0≈4.358KN
题目二：底部剪力法。

钢筋混凝土5层框架经质量集中后计算简图如下图所示，各层高均为3m ，
集中于各楼层的重力荷载代表值分别为：
1500kN G =，2550kN G =，3580kN G =，4600kN G =，5450kN G =。

结构阻尼比0.05ξ=，自振周期为10.55s T =，Ⅰ1类
场地类别，设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为8度（设计基本地震加速度为0.30g ）。

按底部剪力法计算结构在多遇地震时的水平地震作用及地震剪力。

3580kN
=2550kN =1500kN
=（a ）计算简图
4600kN
=5450kN
=
解：查《建筑设计抗震规范》表5.1.4-1.2知，8度多遇地震设计基本地震加速
度为0.30g 时αmax =0.24，设计地震分组为第一组。

Ⅰ类场地：
α1=)(
1
T T g r
×
η2
×αmax =)55
.025
.0(
9
.0×1.0×0.24=0.109≈0.11
查《建筑设计抗震规范》表 5.2.1知，T 1=0.55s ＞1.4T g =1.4×0.25=0.35s
取δn =0.08T 1+0.07=0.08×0.55+0.07=0.114 总水平地震作用标准值：
F
EK
=α1Geq=0.114×（450+600+580+550+500）×85%=259.69KN
顶部附加地震水平作用：
因为T1=0.55>1.4Tg=0.35，则顶部附加水平地震作用
054.001.055.008.001.008.011=+⨯=+=-T n δ
kN
F F Ek n n 02.1469.259054.011=⨯==∆--δ
各楼层水平地震作用标准值：
F i =H
G F
H G j
j
n
EK i
i
∑-)
1(δ（i=1,2,3……）
H G j j ∑=450×15+600×12+580×9+550×6+500×3=23970KN ·m
F K 5=23970)
114.01(69.25915450-⨯⨯⨯=64.79KN
F K 4=23970)
114.01(69.25915600-⨯⨯⨯=83.39KN
F K 3=23970)
114.01(69.2599580-⨯⨯⨯=50.11KN
F K 2=23970)
114.01(69.2596550-⨯⨯⨯=31.68KN
F K 1=
23970
)
114.01(69.2593500-⨯⨯⨯=14.40KN
各楼层地震剪力：
V 1=F K 1+F K 2+F K 3+F K 4+F K 5=244.37KN V 2=F K 2+F K 3+F K 4+F K 5=229.97KN V 3=F K 3+F K 4+F K 5=198.29KN V 4=F K 4+F K 5=148.19KN
题目三：地震地面运动特性用哪几个特征量来描述？结构破坏与地面运动特性有什么关系？
(1)地震地面运动的特性可用三个量来描述：强度（由振幅值大小表示）、频谱和持续时间。

(2)结构破坏与地面运动特性有着密切的关系，主要表现在：强烈地震的加速度或速度幅值一般很大，但如果地震时间很短，对建筑物的破坏性可能不大；而有时地面运动的加速度或速度幅值并不太大，而地震波的卓越周期与结构的基本周期接近，或者振动时间很长，都可能对建筑物造成严重影响.
题目四：框架-剪力墙结构在水平荷载作用下内力计算的基本假定是什么？（1）楼盖结构在其自身平面内的刚度为无限大，平面外的刚度可忽略不计。

楼板在自身平面内刚度无限大，可以保证楼板将抗震缝区段内的整个框架和剪力墙连成整体，而不产生相对变形。

（2）水平荷载的合力通过结构的抗侧刚度中心，即不考虑扭转的影响。

房屋的刚度中心与作用在房屋上的水平荷载的合力中心相重合，以保证房屋在水平荷载作用下不发生扭转。

否则，产生扭转房屋的受力情况是非常复杂的。

为了简化计算，只要房屋体型规整，剪力墙布置对称、均匀，一般可不考虑扭转的影响。

题目五：钢筋混凝土剪力墙结构的剪力墙布置原则是什么？
（1）剪力墙结构中全部竖向力和水平力都由剪力墙承受。

所以一般应沿建筑物的主要轴线双向布置。

特别是在抗震结构中，应避免仅单向有墙的结构布置形式，并宜使两个方向抗侧刚度接近，即两个方向的自振周期宜相近。

（2）剪力墙应尽量拉通对直，以增加抗震能力。

门窗洞口上下各层对齐，形成明确的墙肢和连梁，使受力明确，计算简单。

在抗震结构中，应尽量避免出现错洞剪力墙和叠合错洞墙。

叠合错洞墙的特点是洞口错开距离很小，甚至叠合，不仅墙肢不规则，而且还在洞口之间形成薄弱部位，对抗震尤为不利。

（3）剪力墙沿竖向应贯通建筑物全高。

剪力墙沿竖向改变时，允许沿高度改变墙厚和混凝土等级，或减少部分墙肢，使抗侧刚度逐渐减小，避免各层刚度突变，造成应力集中。

（4）剪力墙要避免洞口与墙边，洞口与洞口之间形成小墙肢。

小墙肢宽度不宜小于三倍墙厚（否则应按框架柱设计），并用暗柱加强。

（5）较长的剪力墙宜开设洞口，将其分为均匀的若干墙段，墙段之间宜采用弱梁连接，每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2，墙长较小时，
受弯产生的裂缝宽度较小，墙体配筋能够充分的发挥作用，因此墙肢截面高度不
宜大于8m.
（6）高层建筑不应采用全部为短肢剪力墙的结构形式，短肢墙应尽可能设置翼缘。

在短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），以形成共同抵抗水平力的剪力墙结构。

（7）控制剪力墙平面外弯矩，应采取增加与沿梁轴线方向的垂直墙肢，或增加壁柱、柱等方式，来减少梁端部弯矩对墙的不利影响。

对截面较小的楼面梁
可设计为铰接或半刚接，减小墙肢平面外弯矩。

（8）不宜将楼面主梁直接支承在剪力墙之间的连梁上。

因为一方面主梁端部约束达不到要求，连梁没有抗扭刚度去抵抗平面外弯矩；另一方面对连梁本身不利，连梁本身剪切应变较大，容易出现裂缝，因此应尽量避免。