毕业设计、结构计算D值法

题目：采用D值法求图示框架的弯矩，并绘出弯矩图。途中括号内的数字表示杆件的相对

线刚度。

）3600

）4500

7200 6000

，将剪力按柱

解：先计算柱端剪力，确定梁柱线刚度比值K及框架柱侧向刚度降低系数

侧向刚度分配给各柱。

G H I

K =1.271 K =2.797 K =1.525

α=K/（2+K）=0.389 α=0.583 α=0.433

D =2.125 D =3.185 D=2.365

V =27.69KN E V =41.50KN F V =30.81KN

K =1.596 K =3.511 K =1.915

α=(K+0.5)/（2+K）=0.583 α=(K+0.5)/（2+K）=0.728 α=(K+0.5)/（2+K）=0.617

D =1.624 D =2.028 D =1.718

V =54.44KN V =67.98KN V =57.59KN

A B C

通过柱端剪力以及修正后的反弯点高度计算柱端弯矩的大小。考虑梁柱线刚度比、层数、

上下横梁的线刚度比值、层高变化对反弯点的影响。

y=0.41 y=0.45 y=0.425

M上=58.81KN?M M上=82.17 KN?M M上=63.78 KN?M

M下=40.87 KN?M M下=67.23 KN?M M下=47.14 KN?M

y=0.57 y=0.55 y=0.55

M上=105.34 KN?M M上=137.66 KN?M M上=116.62 KN?M

M下=139.64 KN?M M下=168.25KN?M M下=142.54 KN?M

利用节点处弯矩平衡和弯矩按刚度分配原则，绘出弯矩图如下：

高层建筑结构设计的影响因素有哪些

高层建筑结构设计的影响因素目前国内高层建筑的四大结构体系：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。我国改革开放以来，建筑业有了突飞猛进的发展，近十几年我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层，高325米；广州中天广场80层，高322米；上海金茂大厦88层，高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼：地王国际商会中心即地王大厦共54层，高206.3米。随着城市化进程加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现，作为土建工作设计人员，必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系，只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。一、高层建筑结构设计的特点高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：（一）水平力是设计主要因素在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。（二）侧移成为控指标与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（△＝qH4/8EI）。另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况： 1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。 2.使居住人员感到不适或惊慌。 3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。 4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。（三）抗震设计要求更高有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。

用位移法计算图示刚架

综合练习2 三、作图题 1.绘制图示结构的弯矩图。答： 2. 绘制图示结构的弯矩图。答： 3. 绘制图示结构的弯矩图。答： 6. 绘制图示结构的弯矩图。答：四、计算题 1.用力法计算图示结构，作弯矩图。EI =常数。解：(1) 选取基本体系 (2) 列力法方程 (3) 作1M 图、P M 图 1M 图 P M 图 (4) 求系数和自由项由图乘法计算?11、?1P ∑?==s 2111d EI M δEI l 343 ； ==?∑?S P P d EI M M 11EI Pl 48293- 解方程可得 =1X 64 29P (5) 由叠加原理作M 图 M 图 2．用力法计算图示结构，作弯矩图。EI =常数。解：(1) 选取基本体系 (2) 列力法方程 (3) 作1M 图、P M 图 1M 图(单位：m ) P M 图 (单位：m kN ?) (4) 求系数和自由项由图乘法计算?11、?1P M A

∑?==s 2111d EI M δEI 3128 ；==?∑?S P P d EI M M 11EI 3480 解方程可得=1X kN 75.3- (5) 由叠加原理作M 图 M 图(单位：m kN ?) 3. 利用对称性计算图示结构，作弯矩图。EI =常数。解： (1) 将荷载分成对称荷载和反对称荷载。 (2) 简化后可取半边结构如所示。 (3)作出一半刚架弯矩图如图所示。 (单位：m kN ?) (4)作整个刚架弯矩图如图所示。） (单位：m kN ?) 4. 用力法计算图示结构，作弯矩图。EI =常数。解：(1) 选取基本体系 (2) 列力法方程 (3) 作1M 图、P M 图 1M 图(单位：m ) P M 图(单位：m kN ?) (4) 求系数和自由项由图乘法计算?11、?1P 解方程可得=1X kN 5.42 (5) 由叠加原理作M 图 M 图 (单位：m kN ?) 5．用位移法计算图示刚架，列出位移法方程，求出系数项及自由项。EI =常数。解： (1)基本未知量这个刚架基本未知量只有一个结点B 的角位移1?。 (2)基本体系在B 点施加附加刚臂，约束B 点的转动，得到基本体系。 (3)位移法方程 01111=+?P F k (4)计算系数和自由项令6EI i =，作1M 图如图所示。 1M 图取结点B 为研究对象，由0=∑B M ，得=11k 11i

高层住宅结构设计统一技术措施 (上部结构)

-结构构件设计与构造 7.1 板设计 7.1.1 除工程建设当地有专门规定外，高层住宅标准层楼板板厚一般取100mm。板的厚度规格一般宜取100、120、140、160、180、200mm，大于200mm时按实际需要取值。表 7.1.1 住宅最小板厚取值表以考虑采用CRB550钢筋。 7.1.2电梯厅、加强部位及薄弱连接部位板厚一般取140mm，并设置不小于 10@200的双层双向拉通钢筋。 7.1.3地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，楼板厚度不宜小于180mm；混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%。普通地下室顶板厚度不宜小于160mm。 7.1.4部分框支—剪力墙结构的转换层楼板厚度不宜小于180mm，除计算要求外，板配筋不应小于双层双向10@150。当框支转换范围较小时，可仅对框支转换梁相连的板按转换层楼板进行加强，其他部位楼板按实际情况可取120~150mm。转换层楼板不宜采用冷轧带肋钢筋。 7.1.5 地震设防区跨度L≥1500mm 的楼层悬臂结构，如无特殊要求时，宜采用梁板式结构。当悬挑跨度L＜1500mm且其降板高度未超过相邻板厚或嵌固梁有足够抗扭刚度时，可采用悬臂板式结构，但其根部厚度不应小于L/10 且不小于100mm。悬臂板计算时截面有效高度h0=h-25~30（考虑施工时面筋可能被踩低，h0稍取小值），并应验算裂缝和挠度。 7.1.6 标准层楼板宜按弹性板计算，板与剪力墙支座按嵌固端计算；板与边梁按简支边计算；支座两侧板面标高相差大于梁宽时按简支边计算；当支座两侧板面标高相差小于梁宽时及确认边梁可作为嵌固时可按嵌固计算配筋。对于按简支计算的板支座,可不按受力钢筋的最小配筋率控制，统一取0.18％，钢筋直径不宜小于8或фR7；板面受力钢筋配筋率不宜小于0.2%，悬挑板和较大角板面筋不宜小于0.25%，板底钢筋配筋率不小于0.18%。 7.1.7楼板受力钢筋间距（mm）建议采用100、125、150、175、200，局部附加钢筋后间距不宜小于75mm。除分布钢筋外楼板钢筋间距不应大于200mm。 7.1.8考虑温度收缩的板配筋（如屋面板），可利用原有板的底、面筋拉通布置，也可另行设置构造分布筋，但必须与原有钢筋按受拉要求搭接或在周边构造中锚固。当面筋采用拉通筋布置时，其支座实际需要的配筋量不足时可采用另加相同间距的短筋补足。屋面板拉通钢筋不宜小于双层双向8@200且配筋率不小于0.2%。 7.1.9因建筑使用要求而局部降板的较大跨楼板，当板底不要求平整时，可做成折板的形式（如卫生间沉箱不宜拉直梁的情况），并应绘制折板配筋大样，平面上板配筋可以同普通楼板。通跨折板按设梁考虑。当局部降板并要求板底平整时，

《结构力学习题集》6-位移法

第六章位移法一、是非题 1、位移法未知量的数目与结构的超静定次数有关。 2、位移法的基本结构可以是静定的，也可以是超静定的。 3、位移法典型方程的物理意义反映了原结构的位移协调条件。 4、结构按位移法计算时，其典型方程的数目与结点位移数目相等。 5、位移法求解结构内力时如果P M 图为零，则自由项1P R 一定为零。 6、超静定结构中杆端弯矩只取决于杆端位移。 7、位移法可解超静定结构，也可解静定结构。 8、图示梁之 EI =常数，当两端发生图示角位移时引起梁中点C 之竖直位移为 (/)38l θ（向下）。 /2/22l l θ θC 9、图示梁之EI =常数，固定端A 发生顺时针方向之角位移θ，由此引起铰支端B 之转角（以顺时针方向为正）是 -θ/2 。 10、用位移法可求得图示梁B 端的竖向位移为ql EI 324/。 q l 11、图示超静定结构， ?D 为 D 点转角（顺时针为正），杆长均为 l , i 为常数。此结构可写出位移法方程 111202i ql D ?+=/。二、选择题 1、位移法中，将铰接端的角位移、滑动支承端的线位移作为基本未知量： A. 绝对不可； B. 必须； C. 可以，但不必； D. 一定条件下可以。

2、AB 杆变形如图中虚线所示，则 A 端的杆端弯矩为： A.M i i i l AB A B AB =--426???/ ; B.M i i i l AB A B AB =++426???/ ; C.M i i i l AB A B AB =-+-426???/ ; D.M i i i l AB A B AB =--+426???/。 ?A B 3、图示连续梁，已知 P , l ， ?B , ?C , 则： A. M i i BC B C =+44?? ； B. M i i BC B C =+42?? ； C. M i Pl BC B =+48?/ ； D. M i Pl BC B =-48?/ 。 4、图示刚架，各杆线刚度 i 相同，则结点 A 的转角大小为： A. m o /(9i ) ; B. m o /(8i ) ; C. m o /(11i ) ; D. m o /(4i ) 。 5、图示结构，其弯矩大小为： A. M AC =Ph /4, M BD =Ph /4 ; B. M AC =Ph /2, M BD =Ph /4 ; C. M AC =Ph /4, M BD =Ph /2 ; D. M AC =Ph /2, M BD =Ph /2 。 2 6、图示两端固定梁，设 AB 线刚度为 i ，当 A 、B 两端截面同时发生图示单位转角时，则杆件 A 端的杆端弯矩为： A. I ; B. 2i ; C. 4i ; D. 6i ( )i A B A =1 ?B =1? 7、图示刚架用位移法计算时，自由项 R P 1 的值是： A. 10 ； B. 26 ； C. -10 ； D. 14 。 4m 6kN/m 8、用位移法求解图示结构时，独立的结点角位移和线位移未知数数目分别为： A . 3 , 3 ; B . 4 , 3 ; C . 4 , 2 ; D . 3 , 2 。

关于高层建筑结构设计的几点见解

关于高层建筑结构设计的几点见解摘要：在科技迅猛发展的21世纪，建筑是越建越高，至于建筑结构的设计就越发的复杂，建筑的结构体系、建筑的类型，建筑的风险计算都成为设计的要点。本文从高层建筑的特点出发，对高层建筑结构体系设计的基本要求等方面进行了分析探讨。关键词：框架结构；荷载；抗震设计 1 前言随着我国城市化建设进程的加快，城市人口的高度集中，用地紧张以及商业竞争的激烈化，促进了高层建筑的出现和不断发展。高层建筑结构设计给工程设计人员提出了更高的要求，下面就结构设计中的问题进行一些探讨。 2 高层建筑结构体系的特点我国《高层建筑混凝土结构技术规程》规定，10层或10层以上或者房屋高度超过28m的建筑为高层建筑物。随着层数和高度的增加，水平作用对高层建筑结构安全的控制作用更加显著，包括地震作用和风荷载。高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所采用的结构体系密切相关。不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。 2.1 框架结构体系框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形成可灵活布置的建筑空间，具有较大的室内空间，使用较方便。由于框架梁柱截面较小，抗震性能较差，刚度较低，建筑高度受到限制；剪切型变形，即层间侧移随着层数的增加而减小；框架结构主要用于不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。在考虑抗震设防要求的建筑中，应用不多；高度一般控制在70m以下。 2.2 剪力墙结构体系利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。剪力墙结构体系于钢筋混凝土结构中，由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求也容易满足；剪力墙结构体系主要缺点：主要是剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的大空间使用要求。此外，结构自重往往也较大。当剪力墙的高宽比较大时，是一个受弯为主的悬臂墙，侧向变形是弯曲型，即层间侧移随着层数的增加而增大。剪力墙结构在住宅及旅馆建筑中得到广泛应用。因此这种剪力墙结构适合于建造较高的高层建筑。根据施工方法的不同，可以分为：全部现浇的剪力墙；全部用预制墙板装配而成的剪力墙；

《结构力学习题集》(上)超静定结构计算――力法1(精)

超静定结构计算——力法一、判断题: 1、判断下列结构的超静定次数。 (1、 (2、 (a (b (3、 (4、 (5、 (6、 (7、 (a(b 2、力法典型方程的实质是超静定结构的平衡条件。 3、超静定结构在荷载作用下的反力和内力,只与各杆件刚度的相对数值有关。 4、在温度变化、支座移动因素作用下,静定与超静定结构都有内力。 5、图a 结构,取图b 为力法基本结构,则其力法方程为δ111X c =。 (a(bX 1

c 6、图a 结构,取图b 为力法基本结构,h 为截面高度,α为线膨胀系数,典型方程中?12122t a t t l h =--(/(。 t 2 1 t l A h (a(bX 1 7、图a 所示结构,取图b 为力法基本体系,其力法方程为。 (a(bP k P X 1 二、计算题: 8、用力法作图示结构的M 图。 B EI 3m 4kN A 283 kN 3m EI

/m C 9、用力法作图示排架的M 图。已知 A = 0.2m 2,I = 0.05m 4 ,弹性模量为E 0。 q 8m =2kN/m 6m I I A 10、用力法计算并作图示结构M 图。EI =常数。 M a a a a 11、用力法计算并作图示结构的M图。 q l l ql/2 2 EI EI EI 12、用力法计算并作图示结构的M图。

q= 2 kN/m 3 m 4 m 4 m A EI C EI B 13、用力法计算图示结构并作出M图。E I 常数。(采用右图基本结构。P l2/3l/3l/3 l2/3 P l/3 X 1 X 2 14、用力法计算图示结构并作M图。EI =常数。 3m 6m

用位移法计算图示刚架

综合练习2 2. 绘制图示结构的弯矩图。 3a a 答： 3a a 3. 绘制图示结构的弯矩图。 q 答： A

4. 绘制图示结构的弯矩图。答： l P 5. 绘制图示结构的弯矩图。答： 6. 绘制图示结构的弯矩图。 l l 答： 2 2ql 四、计算题

1.用力法计算图示结构，作弯矩图。EI =常数。 l l /2l /2 解：(1) 选取基本体系 (2) 列力法方程 011111=?+=?P X δ (3) 作1M 图、P M 图 1M 图 P M 图 (4) 求系数和自由项由图乘法计算δ11、?1P ∑?= =s 2111d EI M δEI l 343 ； ==?∑?S P P d EI M M 11EI Pl 48293 -

解方程可得 =1X 64 29P (5) 由叠加原理作M 图 (2) 列力法方程 011111=?+=?P X δ (3) 作1M 图、P M 图 A B C 4 A B C 40 1M 图(单位：m ) P M 图 (单位：m kN ?) (4) 求系数和自由项由图乘法计算δ11、?1P

∑?==s 2111d EI M δEI 3128 ；= =?∑?S P P d EI M M 11EI 3480 解方程可得=1 X kN 75.3- (5) 由叠加原理作M 图 A B C 32.5 15 M 图(单位：m kN ?) 3. 利用对称性计算图示结构，作弯矩图。EI =常数。 2m 4m 2m 解： (1) 将荷载分成对称荷载和反对称荷载。 (2) 简化后可取半边结构如所示。

位移法例题

第7章位移法习题 7-1：用位移法计算图示超静定梁，画出弯矩图，杆件EI 为常数。题7-1图 7-2：用位移法计算图示刚架，画出弯矩图，杆件EI 为常数。题7-2图 7-3：用位移法计算图示刚架，画出弯矩图，杆件EI 为常数。题7-3图 7-4：用位移法计算图示超静定梁，画出弯矩图。 q 2

题7-4图 7-5：用位移法计算图示刚架，画出弯矩图，杆件EI 为常数。题7-5图 7-6：用位移法计算图示排架，画出弯矩图。题7-6图 7-7：用典型方程法计算7-2题，画出弯矩图。 7-8：用典型方程法计算7-3题，画出弯矩图。 7-9：用典型方程法计算7-5题，画出弯矩图。 7-10：用典型方程法计算图示桁架，求出方程中的系数和自由项。题7-10图 7-11 ：用典型方程法计算图示刚架，求出方程中的系数和自由项。 10kN 3.510 kN 4 E

题7-11图 7-12：用位移法计算图示结构，杆件EI 为常数（只需做到建立好位移法方程即可）。题7-12图 7-13：用位移法计算图示结构，并画出弯矩图。题7-13图 7-14 ：用位移法计算图示结构，并画出弯矩图。 F F

题7-14图 7-15：用位移法计算图示刚架,画出弯矩图。题7-15图 7-16：用位移法计算图示结构，并画出弯矩图。题7-16图 7-17：用位移法计算图示结构，并绘弯矩图，所有杆件的EI 均相同。 q

题7-17图 7-18：确定图示结构用位移法求解的最少未知量个数，并画出基本体系。题7-18图 7-19：利用对称性画出图示结构的半刚架，并在图上标出未知量，除GD 杆外，其它杆件的EI 均为常数。（c ）（b ） B

结构力学课后答案第6章力法

习题 6-1 试确定图示结构的超静定次数。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) 所有结点均为全铰结点 2次超静定 6次超静定 4次超静定 3次超静定去掉复铰，可减去2（4-1）=6个约束，沿I-I 截面断开，减去三个约束，故为9次超静定沿图示各截面断开，为21次超静定刚片I 与大地组成静定结构，刚片II 只需通过一根链杆和一个铰与I 连接即可，故为4次超静定

(h) 6-2 试回答：结构的超静定次数与力法基本结构的选择是否有关？力法方程有何物理意义？ 6-3 试用力法计算图示超静定梁，并绘出M 、F Q 图。 (a) 解：上图= l 1M p M 01111=?+p X δ 其中： EI l l l l l l l EI l l l l EI 81142323326232323332113 11=??? ????+??+???+??? ??????=δEI l F l lF l lF EI l p p p p 8173323222632 31-=??? ???-??-?=? 0817******* =-EI l F X EI l p p F X 2 1 1= p M X M M +=11 l F p 6 1 l F p 6 1 2l 3 l 3 题目有错误，为可变体系。 + p lF 2 1=1 M 图

p Q X Q Q +=11 p F 2 1 p F 2 (b) 解：基本结构为： l 1M l l 2M l F p 2 1 p M l F p 3 1 ???? ?=?++=?++00 22 221211212111p p X X X X δδδδ p M X M X M M ++=2211 p Q X Q X Q Q ++=2211 6-4 试用力法计算图示结构，并绘其内力图。 (a) l 2 l 2 l 2 l l 2 Q 图 12

用位移法计算图示刚

综合练习2 2.绘制图示结构的弯矩图。 3a a 答： 3a a 3.绘制图示结构的弯矩图。 q 答： A

4. 绘制图示结构的弯矩图。答： l P 5. 绘制图示结构的弯矩图。答： 6. 绘制图示结构的弯矩图。 l l 答： 2 2ql 四、计算题

结构力学题库答案

1 ：图 a 桁架, 力法基本结构如图 b ，力法典型方程中的系数为：( ) 3. 2：图示结构用力矩分配法计算时，结点A 的约束力矩（不平衡力矩）为（以顺时针转为正） ( ) 4.3Pl/16 3：图示桁架1,2杆内力为： 4. 4：连续梁和 M 图如图所示，则支座B 的竖向反力 F By 是：

4.17.07(↑) 5：用常应变三角形单元分析平面问题时，单元之间（）。 3.应变、位移均不连续； 6：图示体系的几何组成为 1.几何不变,无多余联系； 7：超静定结构在荷载作用下的内力和位移计算中，各杆的刚度为（） 4.内力计算可用相对值，位移计算须用绝对值 8：图示结构用力矩分配法计算时，结点A之杆AB的分配系数

μAB 为（各杆 EI= 常数）( ) 4.1/7 9：有限元分析中的应力矩阵是两组量之间的变换矩阵，这两组量是（）。 4.单元结点位移与单元应力 10：图示结构用位移法计算时，其基本未知量数目为( ) 4.角位移=3，线位移=2 11：图示结构，各柱EI=常数，用位移法计算时，基本未知量数目是（） 3.6 12：图示结构两杆长均为d,EI=常数。则A 点的垂直位移为（） 4.qd 4/6EI （↓） 13：图示桁架,各杆EA 为常数,除支座链杆外,零杆数为：

1.四根； 14：图示结构，各杆线刚度均为i,用力矩分配法计算时，分配系数μAB 为（） 2. 15：在位移法中，将铰接端的角位移，滑动支撑端的线位移作为基本未知量： 3.可以，但不必； 1：用图乘法求位移的必要条件之一是：( ) 2.结构可分为等截面直杆段； 2：由于静定结构内力仅由平衡条件决定,故在温度改变作用下静定结构将（） 2.不产生内力 3：图示结构，各杆EI=常数，欲使结点B 的转角为零，比值P1/P2应为（） 2.1

关于高层建筑的结构设计探讨

关于高层建筑的结构设计探讨发表时间：2019-06-12T13:57:51.333Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年4期作者：杨佳宁 [导读] 随着城市化发展以及建筑用地的紧张，高层建筑将日益增多。摘要：随着城市化发展以及建筑用地的紧张，高层建筑将日益增多。高层建筑的结构设计不仅应保证高层建筑具有足够的安全性，还应保证结构的经济性、合理性。本文就结构设计中应注意的几方面问题进行了探讨。关键词：高层建筑；高层建筑结构设计；问题一、高层建筑设计的意义与依据 1.概念设计的意义高层建筑能做到结构功能与外部条件一致，充分展现先进的设计，发挥结构的功能并取得与经济性的协调，更好地解决构造处理，用概念设计来判断计算设计的合理性。 2.概念设计的依据高层建筑结构总体系与各分体系的工作原理和力学性质，设计和构造处理原则，计算程序的力学模型和功能，吸取或不断积累的实践经验。二、高层建筑结构设计的特点高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有； 1.水平力是设计主要因素在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。 2.侧移成为控制指标与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。 3.抗震设计要求更高有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。 4.轴向变形不容忽视高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安垒的结果。 5.结构延性是重要设计指标相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。三、高层建筑结构设计的几个问题 1.高层建筑结构受力性能对于一个建筑物的最初的方案设计，建筑师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的构件所组成，因此结构必须能将它本身的重量传至地面，结构的荷载总是向下作用于地面的，而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系，所以，在建筑设计的方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。 2.高层建筑结构设计中的扭转问题建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心，在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷载作用下，高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简单平面形式。在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简单平面形式，当需要采用不规则L形、T形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内，同时，在结构平面布置时，应尽可能使结构处于对称状态。 3.高层建筑结构设计中的其它问题 3.1关于转换梁新的《高规》已经明确规定，当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应采取在墙与梁相交处设置扶壁柱或暗柱，或在墙内设置型钢等至少一种措施，减小梁端部弯距对墙的不利影响。但有个别工程设计，将框支梁（转换梁）直接垂直支承于一般厚度的剪力墙上，而未对墙体采取上述加强措施。其中有些转换梁是大跨度单跨梁垂直支承于两端墙体；有些转换梁甚至位于支承墙的门洞边；有些支承墙因多层架空，高厚比不满足要求。这类情况，为增强转换梁两端的约束能力，满足其钢筋锚固要求，必须在转换梁两端的墙体中设置墙体端柱或扶壁柱，或加厚墙体设置暗柱（必要时加型钢），并按框支柱的要求进行设计。

(完整版)高层建筑结构设计总结

1.高层：大于等于10层或房屋高度超过28m的住宅和房屋高度大于24m的其他民用住宅。 2.高层结构设计特点：a水平荷载是决定性因素、b侧移是控制指标、c轴向变形、d延性、e结构材料用量显著增加。 3.高层建筑结构类型分类：砌体结构、混凝土结构、钢结构、钢-混凝土混合结构。 4.高层建筑结构体系：a框架、b剪力墙、c框架剪力墙、d筒体、e框架-核心筒、f带加强层的高层建筑结构体系。 5.高层建筑结构总体布置包括：结构平面布置和结构竖向布置。 6.结构平面布置基本原则：尽量避免结构扭转和局部应力中，平面宜简单、规则、对称，刚心与质心或形心重合。 7.结构竖向布置基本原则：结构的侧向刚度和承载力自下而上逐渐减小，变化均匀、连续、不突变，避免出现柔软层或薄弱层。 8.基础应具有足够埋深的原因：a防止基础发生滑移和倾斜；b增大埋深可提高承载力，减少基础沉降量；c增大埋深后，地面运动时阻尼增大，减少震害。 9.风荷载：当风遇到建筑物时在其表面上产生的压力或吸力即为建筑物的风荷载。 10.风荷载影响因素：除风速风向外，还和建筑物的高度、形状、表面状况、周围环境等因素有关。 11.地面越粗糙风速变化越慢，梯度风高度越高。 12.高层建筑结构的计算分析：弹性分析方法、考虑塑性内力重分布的分析方法、非线性分析方法等。 13.整体倾覆原因：高宽比较大、风荷载或水平地震作用较大、地基刚度较弱。 14.延性比较大的结构，在地震作用下结构进入弹塑性状态；若延性较差，则容易发生脆性破坏。 15.延性要求（抗震等级）：很严格（一级）、严格（二级）、较严格（三级）、一般（四级）。 16.结构抗震等级的确定应根据设防烈度、结构类型和房屋高度采用不同抗震等级抗震。16.抗震概念设计：应从场地条件、结构体系和抗侧刚度的合理选择、结构的结构平面和竖向布置、延性和地震能量散耗、薄弱层、多道抗震设防、缝的处理等方面，最好建筑结构的抗震概念设计。 17.剪力墙墙体承重方案：a小开间横墙承重；b大开间横墙承重；c大间距纵横墙承重。 18.剪力墙的布置：a平面布置宜简单规则；b应具有适宜的侧向刚度；c剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变；允许沿高度改变墙厚和混凝土强度等级，使侧向刚度沿高度逐渐减小；d剪力墙的洞口布置宜上下对齐，成列布置，形成明确的墙肢和连梁；d应具有较好的延性，细高的剪力墙容易设计成具有延性的弯曲破坏剪力墙，从而可避免发生脆性的剪切破坏。 19.剪力墙分类：a整截面墙（受力特点：截面正应力呈直线分布，沿墙的高度方向弯矩图即不发生突变也不出现反弯点，变形曲线以弯曲型为主）、b整体小开口墙（受力特点：水平荷载产生的弯矩主要由墙肢的轴力承担，墙肢弯矩较小，弯矩图有突变，但基本无反弯点，截面正应力接近于直线分布变形曲线以弯曲型为主）、c联肢墙（墙肢弯矩图有突变且有反弯点存在，墙肢局部弯矩较大，整个截面正应力已不再呈直线分布，变形曲线为弯曲型）、d壁式框架（受力特点：弯矩图有突变且大多数楼层中都出现反弯点，变形曲线呈整体剪切型）、d错洞墙和叠合错洞墙。 20.剪力墙的简化分析方法：a材料力学分析法、b连梁连续化分析方法、c带刚域框架计算方法。 21.等效刚度：如果剪力墙在某一水平荷载作用下的顶点位移=某一竖向悬臂梁受弯构件在相同水平荷载作用下的水平位移，则可采用竖向悬臂受弯构件的刚度作为剪力墙的等效刚

结构力学位移法题及答案

> 超静定结构计算——位移法一、判断题： 1、判断下列结构用位移法计算时基本未知量的数目。（1）（2）（3）（4）（5）（6） EI EI EI EI 2EI EI EI EI EA EA a b EI= EI=EI= 24442 @ 2、位移法求解结构内力时如果P M 图为零，则自由项1P R 一定为零。 3、位移法未知量的数目与结构的超静定次数有关。 4、位移法的基本结构可以是静定的，也可以是超静定的。 5、位移法典型方程的物理意义反映了原结构的位移协调条件。二、计算题： 12、用位移法计算图示结构并作M 图，横梁刚度EA →∞，两柱线刚度 i 相同。 2 * 13、用位移法计算图示结构并作M 图。E I =常数。

l l /2l /2 14、求对应的荷载集度q 。图示结构横梁刚度无限大。已知柱顶的水平位移为 ()5123/()EI →。 12m 12m 8m q 15、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 l l l l — 16、用位移法计算图示结构，求出未知量，各杆EI 相同。 4m 19、用位移法计算图示结构并作M 图。 q l l

20、用位移法计算图示结构并作M 图。各杆EI =常数，q = 20kN/m 。 6m 6m | 23、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 l l 2 24、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 q 29、用位移法计算图示结构并作M 图。设各杆的EI 相同。 q q l l /2/2 * 32、用位移法作图示结构M 图。 E I =常数。

结构力学计算题及答案

《结构力学》计算题61.求下图所示刚架的弯矩图。 a a 62.用结点法或截面法求图示桁架各杆的轴力。 63.请用叠加法作下图所示静定梁的M图。 64.作图示三铰刚架的弯矩图。 65.作图示刚架的弯矩图。

66. 用机动法作下图中E M 、L QB F 、R QB F 的影响线。 1m 2m 2m Fp 1 =1m E B A 2m C D 67. 作图示结构F M 、QF F 的影响线。 68. 用机动法作图示结构影响线L QB F F M ,。 69. 用机动法作图示结构R QB C F M ,的影响线。 70. 作图示结构QB F 、E M 、QE F 的影响线。

71. 用力法作下图所示刚架的弯矩图。 l B D P A C l l EI =常数 72. 用力法求作下图所示刚架的M 图。 73. 利用力法计算图示结构，作弯矩图。 74. 用力法求作下图所示结构的M 图,EI=常数。 75. 用力法计算下图所示刚架，作M 图。

76. 77. 78. 79. 80. 81. 82.

83. 84. 85.

答案取整体为研究对象，由 0A M =，得 2220yB xB aF aF qa +-= （1）(2分) 取BC 部分为研究对象，由 0C M =∑，得 yB xB aF aF =，即yB xB F F =（2）(2分) 由(1)、(2)联立解得2 3 xB yB F F qa ==(2分) 由 0x F =∑有 20xA xB F qa F +-= 解得 4 3xA F qa =-(1分) 由0y F =∑有 0yA yB F F += 解得 2 3 yA yB F F qa =-=-(1分) 则222 4222333 D yB xB M aF aF qa qa qa =-=-=（）(2分) 弯矩图(3分) 62. 解：（1）判断零杆（12根）。（4分）（2）节点法进行内力计算，结果如图。每个内力3分（3×3＝9分） 63. 解：

高层住宅楼结构设计

某高层住宅楼结构设计【摘要】结合一幢高层住宅楼得结构设计，详细介绍了其基础选型、桩基得结构布置，以及相应得计算分析结果，并提出了剪力墙设计要注意得几个问题。结构计算分析表明，结构得周期、位移以及承载力均满足规范要求。【关键词】高层住宅; 桩筏基础;剪力墙;结构分析【中图分类号】TU973 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2008)11-0096-02 （一）工程概况广西南宁市某机关大院得一幢高层住宅楼，建筑总面积13240 m2，建筑主体高度75m。地下层2 为设备用房，地下层1为车库, 建筑地上25层住宅。建筑物基本风压取0、40KN/m2，6 度抗震设防，建筑场地类别Ⅱ类,工程地质情况详见表1。（二）基础与桩基设计建筑物地下室底板面标高-7、00m，基底持力层位于第③层粉质粘土层，主楼总重设计值为318501KN，基底平均压力标准值为452KN/m2，大于基底持力层③得承载力，因此天然地基不能满足设计要求。为满足承载力要求且减少基础沉降，决定采用桩筏基础,桩端持力层就是第⑥层圆砾层，以贯入度确定桩端进入持力层得深度。 1、桩设计（1）桩得选型。有四种可供选择得桩型，现分析对比如下：A、在本场地中，人工控孔桩在进入埋藏有孔隙潜水得粉土④、中砂⑤、圆砾⑥层后，易出现流土、流沙现象，施工非常困难。B、沉管夯扩桩施工进入圆砾层⑥层后，能扩大头，单桩承载能力也较高，但施

工噪声相对较大。C、钻孔桩施工，需注意控制桩底沉渣与桩身质量，易造成断桩、夹泥、离析等缺陷，且施工需要泥浆护壁，污染环境。D、静压预制桩。施工速度快，桩身质量可靠，以圆砾⑥层作为桩端持力层，以贯入度确定桩端持力层位置，经施工压密后得桩端持力层厚度稳定、承载力高，桩基沉降量较均匀。综合考虑受力、经济、施工、质量等多方面因素后，最后确定采用静压预制桩，以圆砾⑥层作为桩端持力层。（2）桩基础设计。本工程选用400×400 得预制钢筋混凝土方桩，有效桩长约12、50 m，桩身混凝土强度等级C40，建筑桩基安全等级二级。根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002，单桩竖向承载力特征值Ra按下列公式估算（不考虑桩土间作用）。 Ra =upΣqsiali+qpaAP 通过计算及综合考虑，最终承载力值采用：Ra=1100 k N。桩身强度验算：ψcfcAP=0、75×19、1×400×400=3056 KN>Q，满足要求。根据上部结构传来得荷载情况及地基承载力条件，主楼下满堂布桩。为获得均匀得单桩反力及群桩最大得惯性矩，使群桩形心与上部结构竖向荷载作用中心尽量重合，对桩位进行了多次调整优化，桩基平面布置见图1。根据荷载分布情况，以⑩轴处剪力墙为准，桩间距为1、25、1、4m×1、4、1、5m，共布318 根桩。 2、筏板设计采用PKPM-JCCAD 有限元分析软件计算桩筏基础整体受力。考虑到楼梯、电梯剪力墙筒处刚度较大，荷载集中，为减少基础不均匀沉降，适当增大底板刚度，通过底板将上部结构得荷载有效地扩散到桩基上。通过选用多种内力组合，对不同板厚得基础变形、底板配筋量综合比较，不断优化，最终确定筏板厚1800mm。工程就是一个带纯地下室裙房得高层建筑，裙房地下室设300mm 厚防水板与主楼筏板相连。因此在设计时，需考虑到纯地下部分与主体结构部分建筑高度，层数以及荷载等存在极大差异。为了减少差异沉降得影响，在主体结构与裙房之间，通过设置沉降后浇带来有效地减少高低层之间得沉降差，后浇

高层建筑结构设计练习题及答案

高层建筑结构设计练习题及答案一、选择题(每题5 分,共15 分) 1、关于高层建筑考虑风荷载的概念,下列何项正确？ [A] 高层建筑的风荷载就是主要荷载,其基本风压值w0 的采用与多层建筑相同,按30 年一遇的最大10 分钟平均风压来确定; [B] 高层建筑的风振系数,与建筑物的刚度有密切关系,一般来说,刚度越大,建筑物的风振影响就越大; [C] 高层建筑计算风振系数及风压高度变化系数时,都要考虑地面粗糙程度的影响; 2、下列高层建筑中,计算地震作用时何者宜采用时程分析法进行补充计算？ [1] 建筑设防类别为乙类的高层建筑; [2] 建筑设防类别为甲类的高层建筑; [3] 高柔的高层建筑; [4] 刚度与质量沿竖向分布特别不均匀的的高层建筑。 [A] [2] [4]; [B] [1] [3]; [C] [1] [2]; [D] [3] [4]; 3、抗震设计时,超过多少高度的高层建筑应考虑风荷载效应与水平地震作用效应的组合？ [A] 40m; [B] 60m; [C] 80m; [D] 100m; [D] 所有的高层建筑,都要考虑风振系数大于1、0 的风振影响。 4、高层建筑中( )在结构分析与设计中起主要作用。 A、水平作用 B、竖向作用 C、风荷载 D、结构自重 5、假设一栋住宅建筑,采用现浇钢筋混凝土结构,结构高度为80米,抗震设防烈度为7度,采用结构体系最合适。 A、框架结构 B、剪力墙结构 C、筒体结构 D、框筒结构 6、计算框架结构梁截面惯性矩I时考虑楼板影响,对现浇楼盖,中框架取I=( )。 A、2I0 B、1、5I0

4、变形缝指: 、、。(教材p30) 简答题 1、框架结构与框筒结构的结构平面布置有什么区别? 【标准答案】框架就是平面结构,主要由于水平力方向平行的框架抵抗层剪力及倾覆力矩。框筒就是空间结构,沿四周布置的框架参与抵抗水平力,层剪力由平行于水平力作用方向的腹板框架抵抗。倾覆力矩由腹板框架与垂直于水平力方向的翼缘框架共同抵抗。框筒结构的四榀框架位于建筑物周边,形成抗侧、抗扭刚度及承载力都很大的外筒,使建筑材料得到充分的利用。因此,框筒结构的适用高度比框架结构高得多。 2、计算水平地震作用有哪些方法? 【标准答案】计算等效水平地震作用就是将地震作用按水平与竖直两个方法分别来进行计算的。具体计算方法又分为反应谱底部剪力法与反应谱振型分解法两种方法。 3、什么就是抗震设计的二阶段设计方法?为什么要采用二阶段设计方法? 【标准答案】第一阶段为结构设计阶段,第二阶段为验算阶段。保证小震不坏、中震可修、在震不倒的目标实现。 9、什么就是地震系数、动力系数与地震影响系数? 【标准答案】地震系数:地面运动最大加速度与g的比值。动力系数:结构最大加速度反应相对于地面最大加速度的最大系数。地震影响系数:地震系数与动力系数的积。 4、延性与延性比就是什么?为什么抗震结构要具有延性? 【标准答案】延性就是指构件与结构屈服后,具有承载力不降低或基本不降低、且有足够塑性变形能力的一种性能。构件延性比:对于钢筋混凝土构件,当受拉钢筋屈服后,进入塑性状态,构件刚度降低,随着变形迅速增加,构件承载力略有增大,当承载力开始降低,就达到极限状态。延性比就是极限变形与屈服变形的比值。结构延性比:对于一个钢筋混凝土结构,当某个杆件出现塑性铰时,结构开始出现塑性变形,但结构刚度只略有降低;当塑性铰达到一定数量以后,结构也会出现“屈服现象”即结构进入塑性变形迅速增大而承载力略微增大的阶段,就是“屈服”后的联塑性阶段。结构的延性比通常就是指达到极限时顶点位移与屈服时顶点位移的比值。 5、什么就是概念设计?