高层建筑结构设计试题2013(A)2修改

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武汉理工大学教务处

试题标准答案及评分标准用纸

课程名称 高层建筑结构设计 ( A 卷)

一、名词解释(每小题3分)

风荷载 基本雪压 剪力墙 扭转偏心矩 刚度中心

风荷载:空气流动形成的风遇到建筑物时,就在建筑物表面产生压力和吸力,这种风力作用称为风荷载。

基本雪压:中国规定的基本雪压是一般空旷平坦地面按一定重现期统计而得的年最大积雪量(相当于该一定年限基准期最大积雪重量分布的某一分位值)。

剪力墙:房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体。防止结构剪切破坏。

扭转偏心矩:质心和刚心二者的距离

刚度中心:在近似方法计算中是指各抗侧力结构抗侧刚度的中心。

二、单项选择题(每小题2分)

B D A C B

三、简答题(每小题5分)

1.高层建筑的基础为什么要有埋置深度的要求? 答:(1)防止在水平风力和水平地震作用下基础发生滑移和倾斜,提高基础的稳定性。 (2)增大埋深,可以提高地基的承载力,减少基础的沉降量。

(3)增大埋深后,由于箱基外侧墙的土压力、摩擦力,限制了基础的倾斜,基底下土反 力的分布能趋于平缓,减少集中程度。

(4)增大埋深后,地面运动时,阻尼增大,输入加速度减少,震害可以减轻。

2. 试述剪力墙结构连续连杆法的基本假定。

答:1、忽略连梁轴向变形,即假定两墙肢水平位移完全相同。

2、两墙肢各截面的转角和曲率都相等,因此连梁两端转角相等,连梁反弯点在中点。 3、各墙肢截面、各连梁截面及层高等几何尺寸沿全高是相同的。

3.高层建筑结构为什么要限制结构的水平侧移?

答:原因是:防止主体结构开裂、损坏;防止填充墙及装修开裂、损坏;过大的侧向变形会使人有不舒适感,影响正常使用;过大的侧移会使结构产生附加内力。

4.将框架结构柱截面由矩形调整为十、T和L型时,称为异形柱框架结构,请从建筑结构实用性和结构受力特性等方面说明异形柱框架结构的优缺点。

答:普通框架结构梁柱截面尺寸均比墙体及楼面屋面板厚度大,这样的建筑,室内墙角和顶棚处均有阳角凸出,既不美观也不方便使用。为克服这一问题,将框架梁柱截面设计成L形、T形及十字形,就较好地解决了这个问题。

异形柱框架结构由于存在阴角和较长的突出边,在地震作用下,易发生破坏。

5.在高层建筑结构计算中,假定楼盖在自身平面内为绝对刚性有何意义?如果不满足上述假定,则在计算中应如何考虑?

答:楼板在其自身平面内不发生相对变形,只作刚体运动,平动和转动;这样,可按楼板水平位移线性分布的条件进行水平荷载的分配,如果结构无扭转,则同层水平位移相等,可简化结构计算。如不满足刚性楼盖的要求,则可按弹性楼盖计算,或对刚性楼盖计算的结构进行修正。

四 计算题

1、解:

1. 柱刚度修正系数的计算

AB柱:k=

iBE5= iBA3

∴α=DAB

EF柱:k=

0.5+k13

= 2+k2212i1312⨯3=α2AB=⨯=1.206 (2.5分) 2

h224.2

iEF5= iBE2

∴α=DEF

0.5+k2

= 2+k3

12iEF212⨯2=α2=⨯=0.907 (2.5分) 2

h34.2

AB柱的剪力:VAB=

DAB1.206

VF=⨯50=28.54KN (1.5分)

DAB+DEF1.206+0.907

BC柱:k=

iCD+iBE2i=5

BC3

∴α=k2+k=5

11

D12iBC

=αBC512⨯3h2=11⨯3.62

=1.263

DE柱:k=

iCD+iBE2i=5

DE2

∴α=k2+k=5

9

DDE

=α12iDE512⨯2h2=9⨯3.62

=1.029

BC柱的剪力:VBC=

DBCD+DV1.263

F=1.029

⨯30=16.53KN

BCDE1.263+2. AB柱反弯点高度的修正

由n=2,j=1,k=1.67查表可知,标准反弯点高度比:

y0=0.58 由于是底层柱,不考虑修正值y1,即:取y1=0

α3.62=

4.2=0.857,k=5

3

查表可知,层高变化对反弯点的影响,y2=0 对于底层柱,不考虑修正值y3,即:取y3=0

柱底至反弯点的高度:yh=(y0+y1+y2+y3)h=0.58⨯4.2=2.436 1分)

(1.5分)

(∴

∴ AB柱梁端弯矩: MAB=VAByh=28.54⨯2.436=69.52KN⋅m

MBA=VAB(1-y)h=28.54⨯(1-0.58)⨯4.2=50.34KN⋅m (1.5分)

BC柱反弯点高度的修正

由n=2,j=2,k=1.67查表可知,标准反弯点高度比:

y0=0.42 (1分)

由于BC柱上下横梁线刚度相同,不考虑修正值y1,即:取y1=0

α3=

4.25

3.6=1.167,k=3

查表可知,层高变化对反弯点的影响,y3=0 对于顶层柱,不考虑修正值y2,即:取y2=0

∴ 柱底至反弯点的高度:yh=(y0+y1+y2+y3)h=0.42⨯3.6=1.512 ∴ BC柱梁端弯矩: MBC=VBCyh=16.53⨯1.512=24.99KN⋅m

MCB=VBC(1-y)h=16.53⨯(1-0.42)⨯3.6=34.51KN⋅m

AC柱的弯矩图 ( kN﹒m )

(1.5分)

(1.5分)

2分)

2、解:

风荷载标准值: wk=βzμsμzw0 (3分) 对一般高层建筑: w0=1.1⨯0.35=0.385kN/m2 (1分) 对于剪力墙结构,可取:T1=0.05n=0.05⨯20=1s

w0T21=0.385⨯12=0.385kN⋅s2/m2

故查表可得脉动增大系数:ξ=1.34 由

HB=100

35

=2.86,B类粗糙度,H=100m,查表得脉动影响系数:ν=0.49 由B类粗糙度,Hi=50m,查表得风压高度变化系数:μz=1.67 ∴ 风振系数:

βH10ξνz=1+

Hμ=1+50⨯1.34⨯0.49

.67

=1.20 z1001建筑风荷载体型系数:μs=1.3 wK=

βzμsμzw0=1.2⨯1.3⨯1.67⨯0.385=1.003kN/m2 风荷载作用下的第10层水平力标准值:

Fw=wk⨯B⨯H=1⨯35⨯5=175kN 第10层风荷载对±0.000处的弯矩标准值:

Mk=Fw⨯H10=175⨯50=8750kN⋅m

(3分) (2分) (3分) (3分)

(3分) (2分) 3分)

(2分)


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