高层建筑结构设计.docx

高层建筑结构设计涉及章节：第一章—第二章一、1.高层建筑结构设计的基本原则是什么？高层建筑结构设计的基本原则是：注重概念设计，重视结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震和 抗风好且经济的结构体系，加强构造措施在抗震设计中，应保证结构的整体性能，使整个结构具有必要的承载 力、刚度和延性结构应满足下列基本要求：(1) 应具有必要的承载力、刚度和变形能力2) 应避免因局部破坏而导致整个结构破坏3) 对可能的薄弱部位要采取加强措施4) 结构选型与布置合理，避免局部突变和扭转效应而形成薄弱部位5) 宜具有多道抗震防线2. 什么是结构的概念设计？概念设计是指根据理论与试验研究结果和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构的 总体布置并确定细部构造的过程国内外历次大地震及风灾的经验教训使人们越来越认识到建筑物概念设计阶段中结构概念设计的重要性，尤 其是结构抗震概念设计对结构的抗震性能将起决定性作用国内外许多规范和规程都以众多条款规定了结构抗震 概惑设计的主要内容规程JGJ--2002在总则中强调了结构概念设计的重要性，旨在要求建筑师和结构工程师在高层建筑设计中 应特别重视规程中有关结构概念设计的各条规定，设计中不能陷人只凭计算的误区，认为不管结构规则不规则， 只要计算通得过就可以。

结构的规则性和整体性是概念设计的核心若结构严重不规则、整体性差，则仅按目前 的结构设计计算水平，难以保证结构的抗震、抗风性能，尤其是抗震性能现有抗震设计方法的前提之一是假定整个结构能发挥耗散地震能量的作用，在此前提下，才能以多遇地震作 用进行结构计算、构件设计并加以构造措施，或采用动力时程分析进行验算，达到罕遇地震作用下结构不倒塌的 目标结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用，避免结构出现敏感的薄弱部位，地震 能量的耗散仅集中在极少数薄弱部位，导致结构过早破坏结构概念设计是一些结构设计理念，是设计思想和设计原则例如，结构在地震作用下要求“小震不坏、中 震可修、大震不倒”的设计思想和结构设计应尽可能地使结构“简单、规则、均匀、对称”的设计原则，都属于 概念设计的范畴结构概念设计有一些有明确的标准，有量的界限，有一些可能只有原则，需要设计人员设计时 认真领会，并结合具体情况创造发挥3. 高层建筑结构的选型要注意什么问题？根据房屋高度、高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、结构材料和施工技术等因素考虑其适宜 的结构体系这个结构体系应符合以下要求：一满足使用要求；一尽可能地与建筑形式相一致；一平面和立面形式规则，受力好，有足够的承载力、刚度和延性；—施工简便；一经济合理。

4. 结构选型包括以下主要内容：(l )选择合适的竖向承重结构；(2 )选择合适的水平承重结构；(3)选择合适的基础结构高层建筑的竖向承重结构有框架、剪力墙、框架一剪力墙、筒体等多种形式，水平承重结构有单向板肋形楼 盖、双向板肋形楼盖、井式楼盖、密肋楼盖、无梁楼盖等多种形式，基础结构有独立基础、条形基础、筏形基础、 箱形基础、桩基础等多种形式为了要选择合适的结构形式，要求对各种结构的受力特点及适用范围有较好的了 解5. 高层建筑能够采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构吗？答：近年来兴起的短肢剪力墙结构，有利于住宅建筑布置，又可以进一步减轻结构自重但是，高层住宅中，剪 力墙不宜过少，墙肢不宜过短由于短肢剪力墙的抗震性能较差，地震区经验不多，为安全起见，规程JGJ3--2002 规定，高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构6. 高层建筑对楼板的构造有什么要求？答：高层建筑结构计算中，常假定楼板在自身平面内刚度无限大，在水平荷载下，楼盖只产生位移而无变形所 以在构造设计上，要使楼盖具有较大的平面内刚度此外，楼盖的刚性对建筑物的整体性和水平荷载的有效传递 起着重要的作用为此，构造上对楼盖有如下要求：1 .房屋高度超过50m时，应采用现浇楼盖。

2 .顶层楼面应加厚并采用现浇，以抵抗温度变化的影响，并在建筑物的顶部加强约束，提高抗风和抗震能 力3 .转换层楼面的上面是剪力墙或较密的框架柱，下面为间距较大的框架柱或落地剪力墙，楼板或楼板与其 他转换结构一道，要将上部结构上的荷载转换到下部结构，受力很大，因此要用现浇楼板并采取加强措施4 .现浇楼板不宜小于100mm，不应小于80mm，楼板太薄不仅容易因上部钢筋位置变动而开裂，而且不 便于敷设各类管道5 .楼板的厚度必须满足正截面承载力、变形、裂缝、抗冲切、防火、防腐等各项要求7. 高层建筑为什么宜设置地下室？答：高层建筑设置地下室有如下的结构功能：（1） 利用土体的侧压力防止水平力作用下结构的滑移、倾覆；（2） 减小土的重量，降低地基的附加压力；（3） 提高地基土的承载能力；（4 ）减少地震作用对上部结构的影响地震震害调查表明：有地下室的建筑物震害明显减轻同一结构单 元应全部设置地下室，不宜采用部分地下室，且地下室应当有相同的埋深8. 高层建筑基础埋置深度要满足什么要求？答：为了防止高层建筑发生倾覆和滑移，高层建筑的基础应有一定的埋置深度在确定埋置深度时，应考虑建筑 物的高度、体型、地基土质、抗震设防烈度等因素。

埋置深度可从室外地坪算至基础底面，并宜符合下列要求：（l ）天然地基或复合地基，可取房屋高度的1 / 15 ;（2 ）桩基础，可取房屋高度的1 / 18 （桩长不计在内）当建筑物采用岩石地基或采取有效措施时，在满 足地基承载力、稳定性要求及基底零应力区满足要求的前提下，基础埋深可不受前面第（1 ）、（ 2 ）两款的限 制当地基可能产生滑移时，应采取有效的抗滑移措施地震作用下结构的动力效应与基础埋置深度关系较大，软弱土层时更为明显，因此，高层建筑的基础应有一 定的埋置深度当抗震设防烈度高、场地差时，宜采用较大埋置深度，以抗倾覆和滑移，确保建筑物的安全9. 高层建筑结构有何受力特点？答：高层建筑受到较大的侧向力（水平风力或水平地震力），在建筑结构底部竖 向力也很大在高层建筑中，可以认为柱的轴向力与层数为线性关系，水平力近似为倒三角形分布，在水平力作 用下，结构底部弯矩与高度平方成正比，顶点侧移与高度四次方成正比上述弯矩和侧移值，往往成为控制因素 另外，高层建筑各构件受力复杂，对截面承载力和配筋要求较高涉及章节：第三章——第四章1 .高层建筑结构主要承受 竖向荷载、风荷载 和地震作用等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12〜14kN加2—；剪力墙、筒体结构体系为—14~16 kN /tf—。

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 最不利布置如果活荷载较大，可按 活荷载满布 布置荷载所得的框架梁跨中弯矩乘以 1.1——1.2的系数加以放大，以考虑活荷载不利分布所产生的影响1 .高层建筑结构设计时应考虑哪些荷载或作用？答：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？答：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/2（框架、框架一剪力墙结构体系）和14〜16 kN/2（剪力墙、筒体结 构体系），而其中活荷载平均值约为2.0 kN/2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？答：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：陌k = 申击^式中——风荷载标准值咛kN/m七axj 基本风压孑任 -风荷载体型系数，应按《荷载规范》第7. 3节的规定采用；出——风压高度变化系数；&-高度密处的风振系数.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①k应按下式计算：Wk —周中gg式中 伐——高度泛处的阵风系数.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？答：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 / 皿对于高层建筑、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： _r = 0.8 +1.2/3(3)高宽比H / B不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取1 . 34 )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2.05. 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P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？答：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设防烈度、场地类别8度I.口类场地和7度8度皿、N类场地建筑高度商围(nl)设防烈度、场地类别建筑高度范围(m)>1M i9度>fi0>807. 什么是荷载效应组合？有地震作用组。