高层建筑结构设计阶段性作业21

中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院

高层建筑结构设计课程作业2（共 4 次作业）

学习层次：专升本涉及章节：第三章——第四章

一、填空题

1 ．高层建筑结构主要承受、和等。

2 ．目前，我国钢筋混凝土高层建筑框架、框架一剪力墙结构体系单位面积的重量（恒载与

活荷载）大约为；剪力墙、筒体结构体系为。

3 ．在框架设计中，一般将竖向活荷载按考虑，不再一一考虑活荷载的布

置。如果活荷载较大，可按布置荷载所得的框架梁跨中弯矩乘以的系数加以放大，以考虑活荷载不利分布所产生的影响。

二、问答题

1．高层建筑结构设计时应考虑哪些荷载或作用？

2．对高层建筑结构进行竖向荷载作用下的内力计算时，是否要考虑活荷载的不利？3．结构承受的风荷载与哪些因素有关？

4．高层结构计算时，基本风压和风荷载体型系数应分别如何取值？

5．什么是风振系数？在什么情况下需要考虑风振系数？它如何取值？

6. 计算地震作用的底部剪力法、振型分解反应谱法、时程分析法各适用于什么情况？

7. 什么是荷载效应组合？有地震作用组合和无地震作用组合表达式是什么？

8. 高层建筑按空间整体工作计算时各构件应考虑哪些变形？

9. 为什么要限制高层建筑结构的层间侧向位移？工程设计中如何限制结构的层间侧向位移？（问答题，10分）

10. 什么是高层建筑结构的重力二阶效应？

参考答案

一、填空题

1 ．竖向荷载，风荷载，地震作用

2 ．底部剪力法；振型分解反应谱；时程分析法

3 ．永久荷载和有关可变荷载的组合值

二、问答题

1 ．高层建筑结构设计时应考虑哪些荷载或作用？

高层建筑和高耸结构主要承受竖向荷载、风荷载和地震作用等。与多层建筑有所不同，由于高层建筑的竖向力远大于多层建筑，在结构内可引起相当大的内力；同时由于高层建筑的特点，水平荷载的影响显著增加。

2 ．对高层建筑结构进行竖向荷载作用下的内力计算时，是否要考虑活荷载的不利？

对高层建筑，在计算活荷载产生的内力时，可不考虑活荷载的最不利布置。这是因为目前我国钢筋混凝土高层建筑单位面积的重量大约为12~14kN /㎡（框架、框架一剪力墙结构体系）和14~16 kN /㎡（剪力墙、筒体结构体系），而其中活荷载平均值约为2.0 kN /㎡左右，仅占全部竖向荷载15％左右，所以楼面活荷载的最不利布置对内力产生的影响较小；另一方面，高层建筑的层数和跨数都很多，不利布置方式繁多，难以一一计算。为简化计算，可按活荷载满布进行计算，然后将梁跨中弯矩乘以1.1-1.2 的放大系数。

3 ．结构承受的风荷载与哪些因素有关？

当计算承重结构时，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值、应按下式计算：

对于围护结构，由于其刚性一般较大，在结构效应中可不必考虑其共振分量，此时可仅在平均风压的基础上，近似考虑脉动风瞬间的增大因素，通过阵风系数进行计算。其单位面积上的风荷载标准值ωk应按下式计算：

4. 高层结构计算时，基本风压和风荷载体型系数应分别如何取值？

基本风压应按《荷载规范》全国基本风压分布图及附录D . 4 给出的数据采用，但不得小于0 . 3 kN /㎡。对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的高层结构，基本风压分布图及附录D . 4 规定的基本风压值乘以 1 . 1 的系数后采用。

在计算风荷载对建筑物的整体作用时，只需按各个表面的平均风压计算，即采用各个表面的平均风载体型系数计算。对高层建筑，风荷载体型系数与建筑的体型、平面尺寸等有关，可按下列规定采用：

( 1 ）圆形平面建筑取0.8 。

( 2 ）正多边形及截角三角形平面建筑，按下式计算：

n s /2.18.0+=μ

( 3）高宽比 H / B 不大于 4 的矩形、方形、十字形平面建筑取 1 . 3 。

( 4 ）下列建筑取 1 . 4 :

1 ) V 形、 Y 形、弧形、双十字形、井字形平面建筑；

2 ) L 形、槽形和高宽比 H / B 大于 4 的十字形平面建筑；

3）高宽比大于 4 ，长宽比不大于 1 . 5 的矩形、鼓形平面建筑。

( 5 ）在需要更细致进行风荷载计算的情况下，可按 《 高层规范 》 附录 A 采用，或由风洞试验确定。

在计算风荷载对建筑物某个局部表面的作用时，需要采用局部风荷载体型系数，用于验算表面围护结构及玻璃等的强度和构件连接强度。檐口、雨篷、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时，风荷载体型系数不宜小于 2 . 0 。

5. 什么是风振系数？在什么情况下需要考虑风振系数？它如何取值？

风对建筑物的作用是不规则的，风压随风速、风向的紊乱变化而不停地改变。通常把风作用的平均值看成稳定风压或平均风压，实际风压是在平均风压上下波动的。平均风压使建筑物产生一定的侧移，而波动风压使建筑物在该侧移附近左右振动。对于高度较大，刚度较小的高层建筑，波动风压会产生不可忽略的动力效应，在设计中必须考虑。目前采用加大风荷载的办法来考虑这个动力效应，在风压值上乘以风振系数。

当房屋高度大于 30m 、高宽比大于 1 . 5 时，以及对于构架、塔架、烟囱等高耸结构，均考虑风振。结构在 z 高度处的风振系数z β可按下式计算：

6. 计算地震作用的底部剪力法、振型分解反应谱法、时程分析法各适用于什么情况？

高层建筑结构应根据不同的情况，分别采用下列地震作用计算方法：

( l ）高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法。对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过 100m 的高层建筑应采用考虑扭转藕联振动影响的振型分解反应谱法。

( 2 ）高度不超过 40m ，以剪切变形为主，刚度与质量沿高度分布比较均匀的建筑物，可采用底部剪力法。

( 3 ）甲类高层建筑结构，下表所列的乙、丙类高层建筑结构，质量沿竖向分布特别不均匀的高层建筑结构等，应采用弹性时程分析法进行多遇地震作用下的补充计算。

7. 什么是荷载效应组合？有地震作用组合和无地震作用组合表达式是什么？

结构或结构构件在使用期间，可能遇到同时承受永久荷载和两种以上可变荷载的情况。但这些荷载同时都达到它们在设计基准期内的最大值的概率较小，且对某些控制截面来说，并非全部可变荷载同时作用时其内力最大。按照概率统计和可靠度理论把各种荷载效应按一定规律加以组合，就是荷载效应组合。

《 高层建筑混凝土结构设计规程 》规定高层建筑结构的荷载效应和地震作用效应组合的表达式如下：

( 1 ）无地震作用效应组合时：

( 2 ）有地震作用效应组合时：