鋼結(jié)構(gòu)課后習(xí)題答案

1、高層建筑結(jié)構(gòu)有哪幾種結(jié)構(gòu)體系？各種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)缺點(diǎn)和受力特點(diǎn)如何？ 答：（1）框架結(jié)構(gòu)體系。優(yōu)點(diǎn)是：建筑平面布置靈活，能獲得大空間，也可按需要做成小房間；建筑立面容易處理；結(jié)構(gòu)自重較輕；計(jì)算理論比較成熟；在一定高度范圍內(nèi)造價(jià)較低。缺點(diǎn)是：框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度小，水平荷載作用下側(cè)移較大，故需要控制建筑物的高度。 （2）剪力墻結(jié)構(gòu)體系。優(yōu)點(diǎn)是：剪力墻的承載力和側(cè)向剛度均很大，側(cè)向變形較小。缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)自重較大；建筑平面布置局限性大，較難獲得大的建筑空間。 （3）框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系。優(yōu)點(diǎn)是：框架剪力墻結(jié)構(gòu)房屋比框架結(jié)構(gòu)房屋的水平承載力和側(cè)向剛度都有所提高。 （4

2、）筒體結(jié)構(gòu)體系。優(yōu)點(diǎn)是：空間性能好。缺點(diǎn)是：容易有剪力滯后現(xiàn)象?？蚣芡搀w結(jié)構(gòu)體系。優(yōu)點(diǎn)是：這種結(jié)構(gòu)體系兼有框架體系和筒體體系兩者的優(yōu)點(diǎn)，建筑平面布置靈活便于設(shè)置大房間，又具有較大的側(cè)向剛度和水平承載力。剛臂芯筒結(jié)構(gòu)體系。優(yōu)點(diǎn)是：與框架筒體結(jié)構(gòu)體系相比，剛臂芯筒體系具有更大的側(cè)向剛度和水平承載力，從而適用于更多層數(shù)的高層建筑。 高層建筑地震作用計(jì)算的原則有哪些？  1 一般情況下，應(yīng)在結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向分別考慮水平地震作用;有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，應(yīng)分別計(jì)算各抗側(cè)力構(gòu)件方向分別考慮水平地震作用； 2 質(zhì)量和剛度分布明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)算

3、雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)作用；其他情況應(yīng)計(jì)算單向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)作用；3 8度9度抗震設(shè)計(jì)時(shí)，高層建筑中的大跨度和場(chǎng)懸臂結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮豎向地震作用 4 7度抗震時(shí)的高層建筑應(yīng)考慮豎向地震時(shí)的作用。 什么是結(jié)構(gòu)的重力二階效應(yīng)？  1. 重力二階效應(yīng)一般包括兩部分：一是由于構(gòu)件自身撓度引起的附加重力效應(yīng)，二是在水平荷載作用下產(chǎn)生側(cè)移后重力荷載由于該側(cè)移引起的附加效應(yīng)。 2. 控制和驗(yàn)算結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載或地震作用下重力P效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能的降低以及由此可能引起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件失穩(wěn) 剪力墻根據(jù)洞口的大小，位置等分

4、為幾類？其判別條件是什么？各有哪些受力特點(diǎn)？ 1整截面墻：剪力墻無洞口，或雖有洞口但截面洞口的總面積不大于剪力墻總面積的16%，且洞口間距及洞口至墻邊的距離均大于洞口長(zhǎng)邊尺寸時(shí)，可忽視洞的影響，稱為整剪力墻。 2整體小開洞墻：當(dāng)剪力墻洞口稍大，且洞口沿豎向成列布置，洞口的面積超過剪力墻墻面總面積的16%：但洞口對(duì)剪力墻的受力影響仍較小時(shí)，這類墻體稱為整體小開洞墻。 3聯(lián)肢墻：當(dāng)剪力墻沿豎向開有一列或多列較大的洞口時(shí)，由于洞口較大，剪力墻截面的整體性大為削弱，其變形截面已不再符合假定，這類剪力墻可看作由若干T單肢剪力墻或墻肢有一系列連梁聯(lián)接起來的。 4壁式

5、框架：當(dāng)剪力墻成列布置的洞口很大，且洞口較寬，墻肢寬度相對(duì)較小，連梁的剛度接近或超過墻肢剛度時(shí)，剪力墻的手里性能與框架結(jié)構(gòu)相類似。 5錯(cuò)洞墻和疊合錯(cuò)洞墻：受力比較復(fù)雜，一般得不到解析解，通常用有限元法進(jìn)行計(jì)算。 簡(jiǎn)述剪力墻結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下平面協(xié)同工作的假定和計(jì)算方法？  計(jì)算方法：（1）結(jié)構(gòu)單元內(nèi)只有第一類剪力墻時(shí)：1將結(jié)構(gòu)單元內(nèi)沿水平荷載作用方向的m片剪力墻合并為一根豎向懸臂構(gòu)件，其總剛度為m片剪力墻的等效剛度2將各樓層的總內(nèi)力值V,M分配到各片剪力墻上3根據(jù)各片剪力墻的內(nèi)力，進(jìn)行每片剪力墻中各墻肢的內(nèi)力分配 （2）結(jié)構(gòu)單元內(nèi)只有第二類墻

6、體時(shí)，其內(nèi)力和位移可按帶剛域的框架采用D值法計(jì)算 （3）結(jié)構(gòu)單元內(nèi)同時(shí)具有第一第二內(nèi)墻體時(shí)，首先求出水平荷載作用方向第一類剪力墻的總剛度和壁式框架的剪切剛度，然后按照框架-剪力墻協(xié)同工作計(jì)算出水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的位移及第一第二類剪力墻各自的內(nèi)力值。 采用連續(xù)連桿法進(jìn)行聯(lián)肢墻內(nèi)力和位移分析時(shí)的基本假定是什么？  （1）將每一樓層處的連梁簡(jiǎn)化為沿該樓層均勻分連續(xù)布的連桿 （2）忽略連桿的軸向變形，故兩墻肢在同一標(biāo)高處的水平位移相等。 （3）每層梁的反彎點(diǎn)在梁的跨度中央 （4）墻肢和連梁沿豎向的剛度及層高均不變 聯(lián)肢墻的

7、內(nèi)力分布和側(cè)移曲線有何特點(diǎn)？說明整體工作系數(shù)a對(duì)內(nèi)力和位移的影響？ （1）雙肢墻的側(cè)移曲線呈彎曲性，a值越大，整體剛度越大，位移越小 (2)連梁的剪力分布具有明顯的特點(diǎn)，剪力最大的連梁不在底層，其位移和大小將隨a值而改變，a值較大時(shí)，連梁的剪力增大，剪力最大的連梁位置向下移 (3)墻肢的軸力與a值也有關(guān)，a值增大時(shí)，連梁的剪力增大，墻肢的軸力也增大 （4）墻肢的彎矩與a值有關(guān)，a值增大，墻肢軸力增大，故墻肢彎矩減小 什么是剪力墻的加強(qiáng)部位？加強(qiáng)部位的范圍如何確定？ （1）剪力墻的底部截面彎矩最大，可能出現(xiàn)塑性鉸，底部鋼筋屈服后，由于鋼

8、筋和砼的？接破壞，鋼筋屈服的范圍擴(kuò)大形成塑性鉸區(qū)。該區(qū)域也是剪力最大的部位，斜裂縫常在這個(gè)部位出現(xiàn)。在塑性區(qū)域要采取加強(qiáng)措施，該部位稱為剪力墻的加強(qiáng)部位。（2）一般可取墻肢總高度的1/8和底部?jī)蓪又g的較大值；當(dāng)剪力墻高度超過150m時(shí)，取墻肢總高度的1/10；部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位取框支座加上框支層以上兩層的高度及墻肢總高度1/8的較大值。 框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻合理數(shù)量如何確定？試分析剪力墻數(shù)量變化對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)移及內(nèi)力的影響。 1、以滿足結(jié)構(gòu)的水平位移限值作為設(shè)置剪力墻數(shù)量的依據(jù)。 2、當(dāng)剪力墻數(shù)量過多時(shí)，否則剛度過大，地震作用明顯，使大部分水平地震力被剪力墻吸

9、收，框架的作用不能充分發(fā)揮；當(dāng)剪力墻數(shù)量過少時(shí)，框架承受的傾覆力矩過大。 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)與框筒結(jié)構(gòu)有何異同？框架-核心筒結(jié)構(gòu)與框筒結(jié)構(gòu)有何異同？ 結(jié)構(gòu)組成上：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是由框架及剪力墻兩種基本抗側(cè)力構(gòu)件共同組成?？蛲步Y(jié)構(gòu)是由密柱深梁組成的框筒及框筒內(nèi)布置僅承受豎向荷載的柱所組成。 受力變形特點(diǎn)：框架-剪力墻為彎剪變形，框架承受豎向荷載，剪力墻承受水平荷載?？蛲步Y(jié)構(gòu)也是彎剪變形，由密柱深梁組成的框筒承受水平荷載，框筒中的柱承受豎向荷載 結(jié)構(gòu)組成上：框架-核心筒是由內(nèi)筒及外稀柱框架組成。框筒以外框筒為密柱深梁，中間布置一些柱。 受力變形特點(diǎn)

10、上：框架剪力墻結(jié)構(gòu)是以彎剪變形為主，框架核心筒主要承受豎向荷載。 壁式框架與普通框架的主要區(qū)別是什么？ （1） 梁柱兩端由于有剛域存在，從而使桿件剛度增大。 （2） 梁柱截面剛度較大，需考慮桿件截面剪切變形的影響。 (3)   計(jì)算分析時(shí)，壁式框架中用剛度k代替線剛度i。 高層建筑結(jié)構(gòu)的主要變形：彎剪型（框架、框筒），彎曲型，剪切型（框架結(jié)構(gòu)） 用反應(yīng)譜法計(jì)算地震反應(yīng)，應(yīng)解決的兩大主要問題：1計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)的重力荷載代表值，2根據(jù)結(jié)構(gòu)自身的自振周期確定的相應(yīng)的地震影響系數(shù) &#

11、160;       抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度使抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間產(chǎn)生單位相對(duì)位移所需施加的水平力 延性比u是衡量結(jié)構(gòu)或構(gòu)件塑性變形的能力的指標(biāo)。 框架支撐結(jié)構(gòu):在框架中設(shè)置支撐斜桿，即為支撐框架，一般用于鋼結(jié)構(gòu)，由框架和支撐框架共同承擔(dān)豎向荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)，成為框架支撐結(jié)構(gòu)。 剪力滯后現(xiàn)象：翼緣框架中各柱軸力分布并不均勻，角柱的軸力大于平均值，中部柱的軸力小于平均值，腹板框架各柱的軸力也不是線性分布，這種現(xiàn)象稱為剪力之后現(xiàn)象。 框架的剪切剛度：框架產(chǎn)生單位層間剪切變形所要施加的層間剪力

12、。 框架剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度特征值：它反映出總框架抗推剛度與總剪力墻抗彎剛度的相對(duì)大小，對(duì)框剪結(jié)構(gòu)受力及變形性能影響很大。 剪力墻的整體系數(shù)：是表示連梁與墻肢相對(duì)剛度的一個(gè)參數(shù)，值越大，則連梁相對(duì)于墻肢的剛度越大。 剪力墻的等效剛度：為了綜合考慮剪力墻的彎曲變形，剪切變形，軸向變形的影響，可采用按頂點(diǎn)位移相等求得的豎向懸臂受彎構(gòu)件彎曲剛度。錯(cuò)洞剪力墻和疊合錯(cuò)洞剪力墻都是不規(guī)則開洞的剪力墻。 剪力墻豎向分布鋼筋的配筋率：剪力墻腹板內(nèi)豎向分布鋼筋的截面面積與腹板寬和腹板有效高度的比值。 框架筒體結(jié)構(gòu)體系：由若干個(gè)框架體系和筒體共同組成的結(jié)構(gòu)體系，其中筒

13、體主要承擔(dān)水平荷載，框架主要承擔(dān)豎向荷載。 總框架的剪切剛度：使總框架在樓層間產(chǎn)生單位剪切變形時(shí)所需的水平剪力。 連梁的等效剪切剛度：?jiǎn)挝桓叨壬线B梁兩端線約束剛度總和，其值越大，表示總連梁的剛度越大，對(duì)總框架的剪力墻的約束作用也越強(qiáng)。 雙肢墻的等效剛度：由于剪力墻的剛度要綜合考慮彎曲變形，剪切變形，軸向變形的影響，當(dāng)雙肢墻與一個(gè)豎向懸臂受彎構(gòu)件在相同荷載下以頂點(diǎn)位移相等為條件所計(jì)算出的豎向懸臂受彎構(gòu)件的剛度。 結(jié)構(gòu)整體性系數(shù)：剪力墻結(jié)構(gòu)中反映連梁和墻肢整體工作性能的系數(shù)，a值越大說明連梁的相對(duì)剛度較大，墻肢相對(duì)剛度較小，連梁對(duì)墻肢的約束作用大，整體工作性

14、好。 框架剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度特征值：是一個(gè)與框架和剪力墻的剛度比有關(guān)的參數(shù)，對(duì)于鉸接體系，對(duì)框架剪力墻結(jié)構(gòu)的受力和變形剛度特征值有重大影響，此值越大，說明框架剪力墻結(jié)構(gòu)的受力和側(cè)移特點(diǎn)越接近于框架結(jié)構(gòu)，反之，則接近于剪力墻結(jié)構(gòu)。 短肢剪力墻：墻肢高厚比在58范圍內(nèi)的剪力墻。 雙肢墻的約束彎矩：連桿梁對(duì)墻肢的約束力在墻肢上產(chǎn)生的彎矩。 筒體結(jié)構(gòu)：是將剪力墻或密柱框架集中到房屋的內(nèi)部和外圍而形成的空間封閉式的筒體。 舒適度：高度大于150米的高層建筑結(jié)構(gòu)，在水平荷載作用下頂點(diǎn)側(cè)移級(jí)來回震動(dòng)很大，影響人們的正常生活以及設(shè)備的正常使用，須進(jìn)行舒適度驗(yàn)算，按10年一遇的風(fēng)荷載取值，計(jì)算的順風(fēng)向于橫向結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度，限值來滿足舒適度的要求。 空間桿薄壁桿系計(jì)算模型：將高層建筑結(jié)構(gòu)是為空間結(jié)構(gòu)體系，梁柱支撐等一般均采用空間桿單元，剪力墻采用空間桿件單元。 剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)：通常剪力墻底部截面彎矩較大，可能出現(xiàn)塑性鉸，底部截面鋼筋屈服以后