高层建筑结构荷载例题习题课件

1、高层建筑结构荷载例题习题课件3.1.2 例：已知某框架结构，如右图所例：已知某框架结构，如右图所示，示， H17m， ，02，B类类地面粗糙度，迎风面地面粗糙度，迎风面s=0.8,背风面背风面s=，该榀框架的计，该榀框架的计算单元为算单元为6m。试作出该框架。试作出该框架结构在风荷载作用下的计算简结构在风荷载作用下的计算简图。图。 0kzsz 高 度 Z Z s 0 k 1 5 1 1 1.3 0.6 0.78 28.08 2 9 1 1 1.3 0.6 0.78 28.08 3 13 1.112 1 1.3 0.6 0.87 31.22 4 17 1.228 1 1.3 0.6 0.96 3

2、4.48 例题例题n解：解：301zHm 且且0.80.51.3s 高 度 Z Z s 0 k 1 5 1 1 1 .3 0 .6 0 .7 8 2 8 .0 8 2 9 1 1 1 .3 0 .6 0 .7 8 2 8 .0 8 3 1 3 1 .11 2 1 1 .3 0 .6 0 .8 7 3 1 .2 2 4 1 7 1 .2 2 8 1 1 .3 0 .6 0 .9 6 3 4 .4 8 例题例题例题例题 高度 Z Z s 0 k Fw 1 5 1 1 1.3 0.6 0.78 18.72 2 9 1 1 1.3 0.6 0.78 19.80 3 13 1.112 1 1.3 0.6

3、 0.87 21.96 4 17 1.228 1 1.3 0.6 0.96 11.52 ,w kkwFB h Fw例题例题n有密集建筑群的城市市区中的某建筑，地上有密集建筑群的城市市区中的某建筑，地上28层，地下一层，地下一层，为一般框架层，为一般框架核心混凝土高层，抗震核心混凝土高层，抗震7度，该建筑质量度，该建筑质量沿高度比较均匀，平面为切角正三角形，如图沿高度比较均匀，平面为切角正三角形，如图1 1、假设基本风压，当重现期为、假设基本风压，当重现期为10年时，年时，02，当为，当为50年时，年时，02，100年时，年时，02。结构基本周期，试确定该建筑脉动。结构基本周期，试确定该建筑脉动

4、增大系数增大系数与以下何数值相近？与以下何数值相近？ 2 2、试问，屋面处脉动影响系数、试问，屋面处脉动影响系数与以下何数值相近？与以下何数值相近？ A. 0.4702 B. 0.4772 C. 0.4807 D. 0.4824 例题例题3、风作用方向见图，竖向荷载、风作用方向见图，竖向荷载qk 呈倒三角形分布，如下图，呈倒三角形分布，如下图， qk=（ siBi）zz0； 式中式中i为为6个风作用面的序号，个风作用面的序号，B为为每个面宽度在风作用方向的投影；每个面宽度在风作用方向的投影；试问：试问：例题例题siBi 值与下列何值接近？值与下列何值接近？ A. 36.8 B. 42.2 4、

5、假定风荷载沿高度呈倒三角形分、假定风荷载沿高度呈倒三角形分布，地面处为零，屋顶处风荷设计布，地面处为零，屋顶处风荷设计值值qkN/m，如下图所示，地下室底，如下图所示，地下室底板为嵌固端，试问，风荷在该建筑板为嵌固端，试问，风荷在该建筑物结构计算模型的嵌固端处产生的物结构计算模型的嵌固端处产生的倾覆力矩设计值（倾覆力矩设计值（kNm）接近以）接近以下何项数值？下何项数值？ A. 260779 B. 347706 C. 368449 D. 389708 例题例题例题例题3.2 答案答案n1、正确答案是、正确答案是B，主要作答过程：，主要作答过程：n 高层混凝土结构技术规程，房屋高度高层混凝土结构

6、技术规程，房屋高度H=88m60m，按基，按基本风压值的倍计算。本风压值的倍计算。n表，市区，表，市区，C类类n w0T12=kNs2/m2n =1.57+（）（）*（）（）/2=1.603 1、假设基本风压，当重现期为、假设基本风压，当重现期为10年时，年时，02，当为，当为50年年时，时，02，结构基本周期，试确定该建筑脉动增大系数，结构基本周期，试确定该建筑脉动增大系数与以下何数值相近？与以下何数值相近？例题n2、正确答案是、正确答案是D，主要作答过程：，主要作答过程：n高层混凝土结构技术规程高层混凝土结构技术规程表表n本例为切角的正三角形，本例为切角的正三角形，B=32+12=44mn

7、H/B88/442n城市市区，城市市区，C类类v0.49+()(88-50)/(100-50) 2、试问，屋面处脉动影响系数、试问，屋面处脉动影响系数与以下何数值相近？与以下何数值相近？ 例题例题n3、正确答案是、正确答案是B。n主要作答过程：主要作答过程：n 由由建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范GB50009-2001表，表，30项：项：n siBi 0.83220.4512cos60 +20.532cos60+0.512=42.2m 3、风作用方向见图，竖向荷载、风作用方向见图，竖向荷载qk 呈倒三呈倒三角形分布，如下图，角形分布，如下图， qk=（ siBi）zz0； 式中式中i为为6个

8、风作用面的序号，个风作用面的序号，B为每个面为每个面宽度在风作用方向的投影；试问：宽度在风作用方向的投影；试问：siBi 值与下列何值接近？值与下列何值接近？例题例题n4、正确答案是、正确答案是C。n主要作答过程：地下室主要作答过程：地下室 底板为嵌固端，底板为嵌固端，B44m，H88mnM0.5qH(0.66788+3.5) 0.5134.788(0.667*88+3.5) 368449.4kN.m 4、假定风荷载沿高度呈倒三角形分布，地面、假定风荷载沿高度呈倒三角形分布，地面处为零，屋顶处风荷设计值处为零，屋顶处风荷设计值qkN/m，如下，如下图所示，地下室底板为嵌固端，试问，风图所示，地

9、下室底板为嵌固端，试问，风荷在该建筑物结构计算模型的嵌固端处产荷在该建筑物结构计算模型的嵌固端处产生的倾覆力矩设计值（生的倾覆力矩设计值（kNm）接近以下）接近以下何项数值？何项数值？ 某某10 层现浇框架剪力墙结构高层办公楼，其平面及剖面层现浇框架剪力墙结构高层办公楼，其平面及剖面如图如图1-1 所示，当地基本风压为所示，当地基本风压为2，地貌粗糙度为，地貌粗糙度为A 类。求类。求在图示风向作用下，建筑物各楼层的风力标准值。在图示风向作用下，建筑物各楼层的风力标准值。习题习题 某某10 层现浇框架剪力墙层现浇框架剪力墙结构高层办公楼，其平面结构高层办公楼，其平面及剖面如图及剖面如图1-1 所

10、示，当所示，当地基本风压为地基本风压为2，地貌粗糙，地貌粗糙度为度为A 类。求在图示风向类。求在图示风向作用下，建筑物各楼层的作用下，建筑物各楼层的风力标准值。风力标准值。习题习题3.3.1 水平地震作用概述水平地震作用概述例题例题n题题3.2.2.1今有一位于今有一位于8度抗震设防区的钢筋混凝土框度抗震设防区的钢筋混凝土框架结构办公楼，平面如图所示，架结构办公楼，平面如图所示，类建筑场地，类建筑场地，10层、层、高高36m，在对该楼进行抗震设计时，以下何项为正确，在对该楼进行抗震设计时，以下何项为正确?3.3.1 水平地震作用概述水平地震作用概述例题例题n(A)电于楼高低于电于楼高低于40m

11、、质量和刚度沿高度分布比较均、质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，横向匀的框架结构，横向(y向向)的侧向刚度较弱，可采用底部的侧向刚度较弱，可采用底部剪力法仅需对房屋的横向进行抗震计算；剪力法仅需对房屋的横向进行抗震计算；n(B)由于楼高低于由于楼高低于40m、质量和刚度沿高度分布比较均、质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，房屋的纵向匀的框架结构，房屋的纵向(X向向)较长，可采用底部剪力较长，可采用底部剪力法，仅需对房屋的纵向进行抗震计算；法，仅需对房屋的纵向进行抗震计算；某某12层、层、36m高的钢筋混凝土框架结构平面高的钢筋混凝土框架结构平面n(C)不考虑扭转耦联振动影响，不考虑扭

12、转耦联振动影响，采用振型分解反应谱法对房屋采用振型分解反应谱法对房屋的横向进行抗震计算；的横向进行抗震计算；n(D)考虑扭转耦联振动影响，考虑扭转耦联振动影响，采用振型分解反应谱法对房屋采用振型分解反应谱法对房屋的横向、纵向进行抗震计算。的横向、纵向进行抗震计算。3.3.1 水平地震作用概述水平地震作用概述例题例题某某12层、层、36m高的钢筋混凝土框架结构平面高的钢筋混凝土框架结构平面n从平面尺寸分析：从平面尺寸分析：n(l/Bmax)12/24； (l/b)12/8133，n这说明这说明(l/Bmax)超过超过8度时的限值较多，平面凸出较大，度时的限值较多，平面凸出较大，在地震时该楼将受扭

13、转影响。在地震时该楼将受扭转影响。n本楼应按考虑扭转耦联振动本楼应按考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法，影响的振型分解反应谱法，对房屋的横向和纵向进行抗对房屋的横向和纵向进行抗震计算；震计算；n 底部剪力法，主要适用于房屋不发生扭转振底部剪力法，主要适用于房屋不发生扭转振动的、高度不大、质量和刚度沿高度分布较均匀、动的、高度不大、质量和刚度沿高度分布较均匀、且为以剪切变形为主的情况。现扭转影响明显，且为以剪切变形为主的情况。现扭转影响明显，利用底部剪力法进行抗震设计是不合适的；利用底部剪力法进行抗震设计是不合适的；(D)3.3.1 水平地震作用概述水平地震作用概述例题例题n题题3.2.2.

14、2 对位于对位于7度抗震设防区、度抗震设防区、类建筑场地、类建筑场地、110m高、房屋平面及其结构布置均匀、对称、规则，高、房屋平面及其结构布置均匀、对称、规则，且房屋质量和其结构的侧向刚度沿高度分布较均匀的丙且房屋质量和其结构的侧向刚度沿高度分布较均匀的丙类钢筋混凝土框架剪力墙办公楼。在作水平地震作用类钢筋混凝土框架剪力墙办公楼。在作水平地震作用计算时，何项计算方法为适合计算时，何项计算方法为适合? (A)可采用底部剪力法可采用底部剪力法 (B)可采用不考虑扭转影响的振型分解反应谱法；可采用不考虑扭转影响的振型分解反应谱法； (C)应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法；应采用考虑扭转

15、耦联振动影响的振型分解反应谱法； (D)应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法；应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法；并用弹性时程分析法进行多遇地震作用下的补充计算。并用弹性时程分析法进行多遇地震作用下的补充计算。讨论：影响风荷载和地震作用的因素讨论：影响风荷载和地震作用的因素n 风荷载和地震作用是高层建筑的主要水平力。风荷载和地震作用是高层建筑的主要水平力。n 风荷载风荷载大小与建筑高度、地面粗糙度、建筑物的体型大小与建筑高度、地面粗糙度、建筑物的体型及自振周期及自振周期T等因素有关；等因素有关；n 地震作用地震作用的大小则与建筑物的重量、抗震设防烈度、的大小则与建筑物的重量、

16、抗震设防烈度、场地类别、设计地震分组及自振周期场地类别、设计地震分组及自振周期T有关。有关。影响因素 对风荷载的影响 对地震作用的影响 建筑物体型 体型越复杂，风荷载越大 不明显 建筑物高度 高度越高，风荷载越大 高柔，T 就大，地震作用减小 地面粗糙度 A 类B 类C 类D 类 无影响 自振周期 T T 大，0大，增大，A 类B 类c 类D 类； T 大，地震作用减小 建筑物自重 不明显 重量越重。地震作用越大 设防烈度 无影啊 烈度越高，地震作用越大 场地类别 无影响 场地越好，Tg 越小，地震作用越小 设计地震分组 无影响 Tg 越大，地震作用越大 影响风荷载和地震作用的因素影响风荷载和

17、地震作用的因素n例：若将风荷载和水平地震作用对高层建筑结构的影响例：若将风荷载和水平地震作用对高层建筑结构的影响进行比较，以下概念何项为不正确？进行比较，以下概念何项为不正确？nA）高层建筑的基本自振周期）高层建筑的基本自振周期T1对风荷载和水平地震作对风荷载和水平地震作用均有影响。用均有影响。 T1增大，风荷载则增大，水平地震作用则增大，风荷载则增大，水平地震作用则减小。减小。nB）房屋的质量及建筑场地条件，对风荷载的大小和水）房屋的质量及建筑场地条件，对风荷载的大小和水平地震作用均有影响。平地震作用均有影响。 nC）在房屋的基本自振周期）在房屋的基本自振周期T1、振型及其质量均相同的、振型

18、及其质量均相同的条件下，房屋的体型变化将对风荷载数值大小有影响，条件下，房屋的体型变化将对风荷载数值大小有影响，而对水平地震作用无直接影响。而对水平地震作用无直接影响。 nD）地震作用是由房屋的质量受振而引发的惯性力；风）地震作用是由房屋的质量受振而引发的惯性力；风荷载则是直接作用与房屋表面的压力或吸力。荷载则是直接作用与房屋表面的压力或吸力。抗震等级的确定抗震等级的确定例题例题n例：某例：某18层钢筋混凝土框剪结构高层钢筋混凝土框剪结构高58米，米，7度度设防，丙类建筑，场地二类，下列关于框架剪力设防，丙类建筑，场地二类，下列关于框架剪力墙抗震等级确定正确的是：墙抗震等级确定正确的是： nA

19、.框架三级，剪力墙二级框架三级，剪力墙二级 nB.框架三级，剪力墙三级框架三级，剪力墙三级 nC.框架二级，剪力墙二级框架二级，剪力墙二级 nD.无法确定。无法确定。 框 架 抗 高 度 ( m ) 6 0 6 0 6 0 6 0 6 0 6 0 5 0 框 架 四 三 三 二 二 一 一 震 墙 结 构 抗 震 墙 三 二 一 一 一 烈 度 结 构 类 型 6 7 8 9 抗震等级的确定抗震等级的确定例题例题n问题：已知某框架结构为乙类建筑，总高问题：已知某框架结构为乙类建筑，总高33m，所处地，所处地区为区为类场地，抗震设防烈度为类场地，抗震设防烈度为7 度，设计基本地震加度，设计基本地

20、震加速度为。试问：该建筑应按以下何项抗震等级采取抗震速度为。试问：该建筑应按以下何项抗震等级采取抗震措施，并说明其理由。措施，并说明其理由。nA、一级、一级 B、二级、二级 C、三级、三级 D、四级、四级n答案：答案：n1）本结构属）本结构属A级高度；级高度；n2）高规条，乙类建筑，应按高规条，乙类建筑，应按8度考虑考虑抗震措施；度考虑考虑抗震措施；n3） 高规条，高规条， 类场地，设计基本地震加速度为，类场地，设计基本地震加速度为，应按按应按按8度考虑抗震构造措施；度考虑抗震构造措施；n4）此框架的抗震等级为一级。）此框架的抗震等级为一级。3.3.2 一般计算原则一般计算原则n抗震措施抗震措

21、施除地震作用计算和抗力计算以外的除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施。抗震设计内容，包括抗震构造措施。n包括包括建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范各章各章“一般规定一般规定”的相关的相关内容、内容、“计算要点计算要点”的地震作用效应（内力）调整和的地震作用效应（内力）调整和“抗震构造措施抗震构造措施”n抗震构造措施抗震构造措施根据抗震概念设计原则，一般根据抗震概念设计原则，一般不需要计算而对结构和非结构个部分必须采用的不需要计算而对结构和非结构个部分必须采用的各种细部要求。主要是各种细部要求。主要是建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范各各章章“抗震构造措施抗震构造措施”的内容

22、。的内容。抗震等级的确定抗震等级的确定n 高规高规 抗震设计的高层建筑，当地下室顶层作为上部抗震设计的高层建筑，当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时，地下一层的抗震等级应按上部结构采结构的嵌固端时，地下一层的抗震等级应按上部结构采用，地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用用，地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级，地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符三级或四级，地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋合计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的倍；地下室中超出上部主楼范围且无上部结构的面积的倍；地下室中超出上部主楼范围且

23、无上部结构的部分，其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。部分，其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。9度度抗震设计时，地下室结构的抗震等级不应低于二级。抗震设计时，地下室结构的抗震等级不应低于二级。n高规高规 抗震设计时，与主楼连为整体的裙楼的抗震等抗震设计时，与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级，主楼结构在裙房顶部上、级不应低于主楼的抗震等级，主楼结构在裙房顶部上、下各一层应适当加强抗震构造措施。下各一层应适当加强抗震构造措施。抗震等级的确定抗震等级的确定例题例题n 例题：某大底盘单塔高层建筑，详见例题：某大底盘单塔高层建筑，详见p30习题。主楼属乙习题。主楼属乙类建筑，本地区抗震设防烈度为类建筑，本地区抗