大连理工大学《高层建筑结构》大作业
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大工15秋《高层建筑结构》大作业及要求
注意：从以下五个题目中任选两个进行解答（注意：从题目一、二中
选择一道计算题，并从题目三、四、五中选择一道问答题，分别进行解答，不可同时选择两道计算题或者问答题）；解答前，需将所选题目复制（使老师明确你所选的题目）。
题目一：底部剪力法计算题
某钢筋混凝土框架结构，地上十层，高度为40m。房屋所在地区的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组，Ⅳ类场地。已知该楼的基本自振周期T1?1.0s，经计算已知每层楼屋面的永久荷载标准值为12000kN，每层楼面和屋面的活荷载标准值均为2000kN。要求：确定该楼各层的水平地震作用值FEK。
1. 该楼高度40米，且各层的质量和刚度沿高度分布较均匀，可 采用底部剪力法。 2根据
抗震设计规范，知设防烈度为7度，设计基本地震加速 度为0.10g。设计地震分组为第一组。 3.查表水平地震影响系数最大值 α max = 0.08 特征周期 Tg = 0.65s 阻尼比 ξ = 0.05 衰减指数 γ = 0.9 4.各楼层的重力荷载代表值 Gi = 12000 × 1.0 + 2000 × 0.5 = 13000kN G10 = 12000kN = 0.923Gi 结构的总重力荷载代表值 Geq = 0.85GE = 0.85(9 × 13000 + 12000 + 0.5 × 2000) = 109650 KN T1 = 1s > Tg = 0.65s 5. 地震影响系数 α1 = ( 6 Tg T ) η 2α max γ 0.65 0.9 =( ) × 1.0 × 0.08 = 0.0543 1.0 T1 = 1s > 1.4Tg = 1.4 × 0.65 = 0.91s 顶部附加地震作用系数 δ n = 0.08T1 ? 0.02 = 0.08 × 1 ? 0.02 = 0.06 结构总水平地震作用标准值 FEK = α1Geq = 0.0543 × 109650 = 5954kN 8.主体结构水平地震作用标准值 ?Fn = δ n FEK = ∑ 0.06 × 5954 = 357kN Gi H i Fi = FEK (1 ? δ n ) ∑ Gi Hi FEK (1 ? δ n ) = 5954 ? 357 = 5597kN ∑G H i i = (1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 × 0.923) ×4 × Gi = 216.92Gi Gi × 36 F9 = × 5597 = 25.8 × 36 = 928.8 216.92Gi F8 = 25.8 × 32 = 825.6kN F7 = 25.8 × 28 = 722.4kN F6 = 25.8 × 24 = 619.2kN F5 = 25.8 × 20 = 516.0kN F4 = 25.8 ×16 = 412.8kN F3 = 25.8 ×12 = 309.6kN F2 = 25.8 × 8 = 206.4kN F1 = 25.8 × 4 = 103.2kN
1.该楼高度40米，且各层的质量和刚度沿高度分布较均匀，可 采用底部剪力法。
2根据抗震设计规范，知设防烈度为7度，设计基本地震加速 度为0.10g。设计地震分组为第一组。 3.查表水平地震影响系数最大值 特征周期 Tg?0.65s阻尼比
?max?0.08??0.05Gi?12000?1.0?2000?0.5?13000kNG10?12000kN?0.923Gi衰减指数 ??0.94.各楼层的重力荷载代表值 结构的总重力荷载代表值 5. T1?1s?Tg?0.65s地震影响系数 6
Geq?0.85GE?0.85(9?13000?12000?0.5?2000)?109650KNTgT)??2?max?(0.650.9)?1.0?0.08?0.05431.0?1?(T1?1s?1.4Tg?1.4?0.65?0.91s顶部附加地震作用系数 ? n?0.08T1?0.02?0.08?1?0.02?0.06
结构总水平地震作用标准值
?109650?5954kN FEK??1Geq?0.0543
8.主体结构水平地震作用标准值
?Fn??nFEK??0.06?5954?357kNFi?GiHiFEK(1??n)GH?iiiiFEK(1??n)?5954?357?5597kN?GHF9??(1?2?3?4?5?6?7?8?9?10?0.923)?4?Gi?216.92GiGi?36?5597?25.8?36?928.8216.92GiF8?25.8?32?825.6kNF7?25.8?28?722.4kNF6?25.8?24?619.2kNF5?25.8?20?516.0kNF4?25.8?16?412.8kNF3?25.8?12?309.6kNF2?25.8?8?206.4kNF1?25.8?4?103.2kN
题目二：结构扭转效应计算题
某一结构的第j层平面图，如下图所示。图中除标明各轴线间距离外，还给出了各片结构沿x方向和y方向的抗侧移刚度D值，已知沿y向作用总剪力
Vy?5000kN，求考虑扭转后，各片结构的剪力。
y'Dy?188816815Dx?25158258O'81230838485x'Vy
解：
序Dyi x’ 号 1 18 0 2 8 8 3 16 16 4 8 32 5 15 64 ∑ 65 刚度中心
Dyi x’ 0 64 256 192 480 992 基本数据表 x’ x’2 Dxk y’ Dxky’ y’2 Dxky’2 0 64 256 576 102 4 0 512 4096 4608 15360 24576 25 15 25 30 - 95 0 8 16 24 - 0 120 400 720 - 1240 0 64 256 576 - 0 960 6400 17280 - 24640 Xo=∑Dyi x’/∑Dyi=992/65=15.26m Yo=∑Dxky’/∑Dxk=1240/95=13.05m
以刚度中心为原点，建立坐标系统XoDy. 因为Y= y’-Yo, ∑Dxky’=Yo∑Dxk ∑Dxky’2=24640-13.05*13.05*95=8461 ∑DyiX2=24576-15.26*15.26*65=9440
ayi=1+65*0.74/8464+9440*xi=1+0.002687*xi x1=-15.26 ay1=1-0.002687*15.26=0.959 x2=-7.26 ay2=1-0.002687*7.26=0.981 x3=-0.74 ay3=1+0.002687*0.74=1.002
x4=-8.74 ay4=1+0.002687*8.74=1.023 x5=-16.74 ay5=1+0.002687*16.74=1.044 vy1=0.959*18/65*5000=1327.8KN vy2=0.981*8/65*5000=603.78KN vy3=1.002*16/65*5000=1233.2 KN vy4=1.023*8/65*5000=629.5 KN vy5=1.044*15/65*5000=1204.6 KN
题目三：简述剪力墙在房屋设计中应如何布置？
剪力墙的布置应符合以下要求：
（1）剪力墙应双向或多向布置，宜拉通对齐，不同方向的剪力墙宜分别联结在一起，避免仅单向有墙的结构布置形式。当剪力墙双向布置且互相联结时，纵墙（横墙）可以作为横墙（纵墙）的翼缘，从而提高其承载力和刚度。 （2）地震区，宣将剪力墙设计成高宽比H/B较大的墙，因为低矮的墙。（H/B<1.5）的破坏属剪切脆性破坏，抗震性能差。因此，当剪力墙较长时，可用楼板（无连梁）或跨高比不小于6的连梁将其分为若干个独立的墙段，每个独立墙段可以是实体墙、整体小开口墙、联肢墙或壁式框架，每个独立的墙段的H／B不宜小于2，且墙肢长度不宜大于8m.当房屋高度不是很大，为使整个剪力墙结构的房屋刚度适当，除抗震等级为一级的结构外，也可采用大部分由短肢剪力墙组成的剪力墙结构，短肢剪力墙是指墙肢截面高度与截面厚度之比为5—8且墙厚不小于200mm的剪力墙，这种剪力墙因高宽比较大，其延性和耗能能力均比普通墙好，因而近年来得到广泛的应用。
（3）错洞墙及洞口布置不合理的剪力墙，受力和抗震性能较差，因此剪力墙的门窗洞口宜上下对齐，成列布置，形成明确的墙肢和连梁。抗震设计时，一、二、三级抗震等级的剪力墙不宜采用错洞墙，当必须采用错洞墙时，洞口错开距离沿横向及竖向都不宜小于2m.为避免剪力墙墙肢刚度不均匀及墙肢过弱，要求墙肢截面高度与厚度之比不宜小于4.
（4）剪力墙宜自上到下连续布置，不宜突然中断，避免刚度突变。 （5）控制剪力墙平面外的弯矩，当剪力墙与墙平面外方向的楼面梁相连接，且梁高大于墙厚时，可至少采取下列的一个措施：
1）沿梁方向设置与粱相连的剪力墙，以抵抗平面外弯矩。
2）宜在墙与梁相交处设置扶壁柱。扶壁柱宜按计算确定截面及配筋。