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30m*40m ，基本风压为20.45/kN

m ，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3.0和5.0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0.49和0.52。

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 =0.06N=0.06×38=2.28s P68页

2222

00.45 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=1.48（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⎛⎫⎛⎫=-+=-+⨯=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ P51

（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=122/40=3.05，则求得ν=0.49 P55

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Z μ为1.25。 P49

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 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=H （Cf/EIw ）^(1/2)H--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0.4KN/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 12(KN ·s 2/ m 2)为0.40和0.60时的脉动增大系数ξ分别为1.29和1.33。

2.对于地面粗糙度类别为C 类，且高宽比H/B 为1.0和2.0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0.44和0.49。

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1.25。

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 =0.06N=0.06×18=1.08s

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=1.303

（2）风荷载体型系数：对于矩形平面，可得