第2章 高层建筑结构体系与布置思考题

1. 何为结构体系？高层建筑结构体系大致有哪几类？选定结构体系主要考虑的因素有哪些？

2. 试述各种结构体系的优缺点，受力和变形特点，适用层数和应用范围。

3. 在抗震结构中为什么要求平面布置简单、规则、对称，竖向布置刚度均匀？怎样布置可以使平面内刚度均匀，减小水平荷载引起的扭转？沿竖向布置可能出现哪些刚度不均匀的情况？高层建筑结构平面、竖向不规则有哪些类型？

4. 防震缝、伸缩缝和沉降缝在什么情况下设置？各种缝的特点和要求是什么？在高层建筑结构中，特别是抗震结构中，怎么处理好这3种缝？

5. 框架-剪力墙结构与框架-筒体结构有何异同？哪一种体系更适合于建造较高的建筑？为什么？

6. 框架-筒体结构与框筒结构有何区别？

7. 高层建筑结构总体布置的原则是什么?框剪结构体系A级高度的最大高宽比在设防烈度为6、7、8度时为多少？

8．高层建筑的基础都有哪些形式？在选择基础形式及埋置深度时，高层建筑与多、低层建筑有什么不同？高层建筑的基础埋深有什么要求？

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错误！不能通过编辑域代码创建对象。小 结

（1）作用于高层建筑结构上的荷载可分为两类：竖向荷载，包括恒载和楼、屋面活荷载以及竖向地震作用；水平荷载，包括风荷载和水平地震作用。

（2）计算作用在高层建筑结构上的风荷载时，对主要承重结构和围护结构应分别计算。对高度大于30m且高宽比大于1.5的高层建筑结构，采用风振系数考虑脉动风压对主要承重结构的不利影响。

(3)计算高层建筑结构水平地震作用的基本方法是振型分解反应谱法，此法适用于任意体型、平面和高度的高层建筑结构。当建筑物高度不大且体型比较简单时，可采用底部剪力法计算。对于重要的或复杂的高层建筑结构，宜采用弹性时程分析法进行多遇地震作用下的

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补充计算。

思 考 题

（1）高层建筑结构设计时应主要考虑哪些荷载或作用？

（2）高层建筑结构的竖向荷载如何取值？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布置？为什么？

（3）结构承受的风荷载与哪些因素有关？和地震作用相比，风荷载有何特点

（4）高层建筑结构计算时，基本风压、风载体型系数和风压高度变化系数分别如何取值？

（5）什么是风振系数？在什么情况下需要考虑风振系数？如何取值？

（6）高层建筑结构自振周期的计算方法有哪些？为什么要对理论周期值进行修正？如何修正？各类结构基本周期的经验公式是什么？

（8）在进行抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应满足什么要求？

（9）水平荷载的作用方向如何确定？把空间结构简化为平面结构的基本假定是什么？

（10）计算总风荷载和局部风荷载的目的是什么？二者计算有何异同？

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框架结构小结

（1）框架结构是多、高层建筑的一种主要结构形式。结构设计时，需首先进行结构布置和拟定梁、柱截面尺寸，确定结构计算简图，然后进行荷载计算、结构分析、内力组合和截面设计，并绘制结构施工图。

（2）竖向荷载作用下框架结构的内力可用分层法、迭代法等近似方法计算。分层法在分层计算时，将上、下柱远端的弹性支承改为固定端，同时将除底层外的其他各层柱的线刚度乘以系数0.9，相应地柱的弯矩传递系数由1/2改为1/3，底层柱和各层梁的线刚度不变且其弯矩传递系数仍为1/2。

（3）水平荷载作用下框架结构内力可用D值法、反弯点法等简化方法计算。其中D值法的计算精度较高，当梁、柱线刚度比大于3时，反弯点法也有较好的计算精度。 （4）D值是框架结构层间柱产生单位相对侧移所需施加的水平剪力，可用于框架结构的侧移计算和各柱间的剪力分配。D值是在考虑框架梁为有限刚度、梁柱节点有转动的前提下得到的，故比较接近实际情况。

影响柱反弯点高度的主要因素是柱上、下端的约束条件。柱两端的约束刚度不同，相应

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的柱端转角也不相等，反弯点向转角较大的一端移动，即向约束刚度较小的一端移动。D值法中柱的反弯点位置就是根据这种规律确定的。

（5）在水平荷载作用下，框架结构各层产生层间剪力和倾覆力矩。层间剪力使梁、柱产生弯曲变形，引起的框架结构侧移曲线具有整体剪切型变形特点；倾覆力矩使框架柱（尤其是边柱）产生轴向拉、压变形，引起的框架结构侧移曲线具有整体弯曲型变形特点。当框架结构房屋较高或其高宽比较大时，宜考虑柱轴向变形对框架结构侧移的影响。

思 考 题

（1） 简述分层法和迭代法的计算要点及步骤。

（2）D值的物理意义是什么？影响因素有哪些？具有相同截面的边柱和中柱的D值是否相同？具有相同截面及柱高的上层柱与底层柱的D值是否相同（假定混凝土弹性模量相同）？

（3）有一框架结构，假定楼盖的平面内刚度无穷大，用D值法分配层间剪力。先将层间剪力分配给每一榀平面框架，再分配到各平面框架的每根柱；或者用每根柱的D值与层间全部柱的∑D的比值将层间剪力直接分配给每根柱。这两种方法的计算结果是否相同？为什么？ （4）水平荷载作用下框架柱的反弯点位置与哪些因素有关？试分析反弯点位置的变化规律与这些因素的关系。如果与某层柱相邻的上层柱的混凝土弹性模量降低了，该层柱的反弯点位置如何变化？此时如何利用现有表格对标准反弯点位置进行修正？ （5）水平荷载作用下框架结构的侧移由哪两部分组成？各有何特点？为什么要进行侧移验算？如何验算？

剪力墙结构例题

[例题]某12层钢筋混凝土整体小开口剪力墙，如图6.6.3所示，混凝土强度等级为C25，承受倒三角形水平荷载。试计算其顶点位移和底层各墙肢的内力。

[解] 首先计算各墙肢的几何参数，见表6.6.1。

表6.6.1 各墙肢的几何参数计算

墙肢 1 2 3 Aj(m2) 0.643 0.554 0.099 1.296 xj(m) 2.01 6.65 9.59 Ajxj 1.292 3.684 0.949 5.925 yj(m) 2.56 2.08 5.02 Ij(m4) 0.866 0.552 0.003 1.421 Ajyj 4.21 2.40 2.49 9.10 组合截面的形心轴坐标为

x0??Ax?Ajjj?5.925?4.57m 1.296组合截面的惯性矩为各墙肢对组合截面形心轴的惯性矩之和，即

I?

?I??Ayjj2j?1.421?9.10?10.521m4

图6.6.3 整体小开口墙 3