西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱 - 西安

1、“高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)大綱英文名稱：Design of tall building structures課程編號(hào)：402403課程類型：選修課 學(xué) 時(shí)：34 學(xué) 分：2適應(yīng)對象：土木工程專業(yè)本科學(xué)生先修課程：工程力學(xué)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)、工程結(jié)構(gòu)抗震等建議教材及參考書：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 梁興文、史慶軒編 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社 1999年高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 史慶軒，梁興文編著 科學(xué)出版社 2006年一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)本課程為土木工程專業(yè)的一門限選專業(yè)課。課程的目的及任務(wù)是學(xué)習(xí)多層及高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法。主要要求是：了解多、高層建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系及各種體系的特點(diǎn)與應(yīng)

2、用范圍；熟練掌握風(fēng)荷載及地震作用的計(jì)算方法；掌握框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)三種基本結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及位移計(jì)算方法，理解這三種結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布及側(cè)移變形的特點(diǎn)及規(guī)律；學(xué)會(huì)這三種體系包含的框架及剪力墻構(gòu)件的配筋計(jì)算方法及構(gòu)造要求。通過本課程學(xué)習(xí)，掌握多、高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)原理及方法；初步掌握國內(nèi)主流多、高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的使用方法及特點(diǎn)。能區(qū)別非抗震及抗震設(shè)計(jì)的不同要求。對筒體結(jié)構(gòu)、鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布、計(jì)算特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有初步認(rèn)識(shí)。二、課程教學(xué)內(nèi)容及要求第一章 緒論內(nèi)容：1高層建筑的特點(diǎn)；2高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況；3本課程的教學(xué)內(nèi)容與要求?；疽螅和ㄟ^本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)當(dāng)使

3、學(xué)生關(guān)于水平力對于結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形及對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)，對于高層建筑的發(fā)展概況應(yīng)有一個(gè)概括性的了解。重點(diǎn)：高層建筑的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。第二章 高層建筑結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)布置內(nèi)容：1高層建筑的結(jié)構(gòu)體系和選型；2結(jié)構(gòu)布置的基本原則與實(shí)例；3樓蓋結(jié)構(gòu)布置；4基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)布置?；疽螅菏煜じ邔咏ㄖ幕窘Y(jié)構(gòu)體系，了解不同體系的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，會(huì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系的選擇；了解結(jié)構(gòu)總體布置的原則及需要考慮的問題；了解高層建筑中變形縫的處理特點(diǎn)；了解樓蓋及地基基礎(chǔ)方案選型。重點(diǎn)：高層建筑的結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置。難點(diǎn)：在多層房屋的設(shè)計(jì)中，抵御豎向荷載，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所面對的主要問題。在高層房屋的設(shè)計(jì)中，一定要使學(xué)生明白

4、：抵御水平荷載，提供足夠的抗側(cè)移剛度，乃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者的主要任務(wù)。深度和廣度：結(jié)構(gòu)體系的介紹以框架、框架-剪力墻及剪力墻三大基本結(jié)構(gòu)形式為主，對于筒體結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)形式作一般介紹。結(jié)構(gòu)布置主要介紹一般的原則，具體各種結(jié)構(gòu)體系的布置要求以后各章分別討論。第三章 高層建筑的荷載作用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則內(nèi)容：1恒荷載及樓面活荷載的計(jì)算；2風(fēng)荷載的計(jì)算；3地震作用的計(jì)算；4荷載效應(yīng)組合；5結(jié)構(gòu)簡化計(jì)算原則；6抗震設(shè)計(jì)的一般原則基本要求：了解高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所面對的荷載種類，熟練掌握總風(fēng)荷載和局部風(fēng)載的計(jì)算，以及利用反應(yīng)譜理論確定等效地震作用的方法；理解結(jié)構(gòu)自振周期計(jì)算的重要性與實(shí)用方法

5、；掌握荷載效應(yīng)組合各種工況的區(qū)別應(yīng)用，理解無地震組合及有地震組合時(shí)承載力驗(yàn)算與位移限制的區(qū)別；理解結(jié)構(gòu)分析中的平面結(jié)構(gòu)假定；理解抗震計(jì)算兩階段設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法及目的；理解常遇地震、罕遇地震和設(shè)防烈度的關(guān)系；掌握確定結(jié)構(gòu)抗震等級的方法。重點(diǎn)：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中風(fēng)荷載的計(jì)算，荷載效應(yīng)組合的意義及組合方法，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)與兩階段抗震設(shè)計(jì)方法的理解與運(yùn)用。難點(diǎn)：結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的理解與應(yīng)用。深度和廣度：結(jié)構(gòu)荷載的認(rèn)識(shí)、計(jì)算及其效應(yīng)的組合在先修課程中已有接觸，這里主要闡述高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不同點(diǎn)；關(guān)于概念設(shè)計(jì)與兩階段抗震設(shè)計(jì)方法也主要是在先修課程工程結(jié)構(gòu)抗震的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加深理解與運(yùn)用。第四章 框架

6、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容：1框架結(jié)構(gòu)的布置與計(jì)算方法； 2豎向荷載作用下的近似計(jì)算； 3水平荷載作用下的近似計(jì)算； 4水平荷載作用下位移的近似計(jì)算； 5框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力組合； 6框架梁的設(shè)計(jì)； 7框架柱的設(shè)計(jì)； 8框架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。基本要求：掌握框架結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算簡圖的取法，了解國內(nèi)主流結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的使用方法及特點(diǎn)；掌握教材介紹的各種手算方法的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍；了解對結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布及位移的影響因素，了解桿件彎曲變形及軸向變形對側(cè)移的影響；了解延性框架的意義和實(shí)現(xiàn)延性框架的基本措施；了解梁、柱、節(jié)點(diǎn)區(qū)的破壞形態(tài)，會(huì)區(qū)別抗震及非抗震情況下的配筋要求；掌握梁、柱、節(jié)點(diǎn)區(qū)的配筋設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)：框架結(jié)構(gòu)在豎向及水

7、平荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算方法，框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移特點(diǎn)，延性框架的設(shè)計(jì)方法。難點(diǎn)：結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算的數(shù)學(xué)演繹及規(guī)律性的分析和概括；內(nèi)力最不利組合。深度和廣度：對于框架結(jié)構(gòu)的機(jī)算方法可做一般性介紹，但對于教材中所介紹的一些手算方法要求深刻理解并掌握，關(guān)鍵是要從中概括出一些規(guī)律性的知識(shí)點(diǎn)，以指導(dǎo)工程應(yīng)用；對于延性框架、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、軸壓比及箍筋作用等重要概念要深刻理解掌握。第五章 剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移計(jì)算內(nèi)容：1剪力墻結(jié)構(gòu)的布置與計(jì)算特點(diǎn)； 2整體剪力墻及整體小開口剪力墻的計(jì)算； 3聯(lián)肢剪力墻的計(jì)算； 4壁式框架的計(jì)算； 5剪力墻結(jié)構(gòu)的分類與判別； 6剪力墻的截面設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求； 7底層大

8、空間剪力墻的受力特點(diǎn)?；疽螅豪斫饧袅Y(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)與計(jì)算特點(diǎn)，了解工程常用計(jì)算軟件的技術(shù)處理方案；掌握教材介紹的幾種手算方法的簡化思路、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍；了解開洞對剪力墻內(nèi)力及位移的影響；掌握幾個(gè)重要概念：等效抗彎剛度、整體系數(shù)；掌握懸臂剪力墻及聯(lián)肢剪力墻截面配筋的計(jì)算方法；了解剪力墻結(jié)構(gòu)配筋特點(diǎn)及構(gòu)造要求，了解影響剪力墻延性的因素；理解框支剪力墻、落地剪力墻的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。重點(diǎn)：剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)與計(jì)算特點(diǎn)，剪力墻結(jié)構(gòu)的分類與判別，聯(lián)肢墻結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。難點(diǎn)：結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算的數(shù)學(xué)演繹及規(guī)律性的分析和概括。深度和廣度：對于剪力墻結(jié)構(gòu)的機(jī)算方法僅做一般性的了解，對于教材中

9、所介紹的一些手算方法要求深刻理解并掌握，這里也是要從中概括出一些規(guī)律性的知識(shí)點(diǎn)，以指導(dǎo)工程應(yīng)用；對于等效抗彎剛度、整體系數(shù)、延性剪力墻等重要概念要深刻理解掌握。第六章 框架剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移計(jì)算內(nèi)容：1框架剪力墻結(jié)構(gòu)的布置特點(diǎn)與計(jì)算特點(diǎn)；2框架剪力墻鉸接體系在水平荷載作用下的計(jì)算；3框架剪力墻剛接體系在水平荷載作用下的計(jì)算；4框架一剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求；5扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的簡化計(jì)算?；疽螅毫私饪蚣芘c剪力墻協(xié)同工作的意義；會(huì)進(jìn)行剪力墻的布置；能提出框架剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖，掌握總框架、總剪力墻、總連梁剛度計(jì)算方法；掌握幾個(gè)重要概念：剛度特征值的物理意義及其對內(nèi)力分配的影響；了解框剪結(jié)

10、構(gòu)內(nèi)力分布及側(cè)移特點(diǎn)；掌握扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)的影響及工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)對措施；了解質(zhì)量中心及剛度中心的概念與近似計(jì)算方法，會(huì)應(yīng)用剪力修正系數(shù)。重點(diǎn)：協(xié)同工作概念的建立，框剪結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。難點(diǎn)：難點(diǎn)是結(jié)構(gòu)計(jì)算的數(shù)學(xué)演繹及規(guī)律性的分析和概括。深度和廣度：對于機(jī)算方法主要是了解其技術(shù)條件并學(xué)會(huì)對有關(guān)計(jì)算結(jié)果的評估，對于教材中所介紹的一些手算方法要求深刻理解并掌握，這里也是要從中概括出一些規(guī)律性的知識(shí)點(diǎn)，以指導(dǎo)工程應(yīng)用；對于協(xié)同工作、剛度特征值等重要概念要深刻理解掌握。第七章 筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概論內(nèi)容：1筒體結(jié)構(gòu)的布置； 2側(cè)向力作用下的受力特點(diǎn)； 3筒體結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法； 4筒體結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計(jì)及構(gòu)

11、造要求?；疽螅毫私馄矫娼Y(jié)構(gòu)及空間結(jié)構(gòu)計(jì)算的不同假設(shè)、區(qū)別及應(yīng)用范圍；對框筒及筒中筒結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算方法有初步認(rèn)識(shí)。重點(diǎn)：筒體結(jié)構(gòu)的布置與受力特點(diǎn)。難點(diǎn)：筒體結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法。深度和廣度：本章內(nèi)容可做一般性介紹，主要是了解筒體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造、布置及受力特點(diǎn)，以拓展學(xué)生的知識(shí)外延。第八章 鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容：1概述；2組合結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件和結(jié)構(gòu)布置；3組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)?；疽螅豪斫饨M合結(jié)構(gòu)的基本概念及結(jié)構(gòu)布置的一般要求；了解組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn)。重點(diǎn)：組合結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件和結(jié)構(gòu)布置。難點(diǎn)：無。深度和廣度：本章內(nèi)容可做一般性介紹，主要是了解組合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造、布置及受力特點(diǎn)，以拓展學(xué)生的知識(shí)外延

12、。第九章 高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容：1概述2條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)3十字交梁基礎(chǔ)與筏形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)4箱形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)5樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)基本要求：了解高層建筑基礎(chǔ)的類型，理解高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與基本要求；會(huì)進(jìn)行基礎(chǔ)選型，會(huì)進(jìn)行條形基礎(chǔ)、十字交梁基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；了解箱形基礎(chǔ)、樁基設(shè)計(jì)的基本要求。重點(diǎn)：基礎(chǔ)選型，條形基礎(chǔ)、十字交梁基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。難點(diǎn)：基礎(chǔ)選型。深度和廣度：高層建筑基礎(chǔ)的類型應(yīng)盡可能介紹全面，基礎(chǔ)選型，條形基礎(chǔ)、十字交梁基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等內(nèi)容要求深刻掌握，箱形基礎(chǔ)、樁基的設(shè)計(jì)可一般了解。三、課程教學(xué)基本要求1課堂講授：教學(xué)方法：采用課堂講授與實(shí)驗(yàn)練習(xí)相結(jié)合的方法進(jìn)行，以講授為主，使學(xué)生掌握本課程的基本教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生走上工作崗位準(zhǔn)備一定的專業(yè)知識(shí)。2作業(yè)方面：分章留思考題，以加深學(xué)生對基本概念的理解。3考核方式：考試形式以筆試為主，題型以簡答為主。四、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要是訓(xùn)練學(xué)生掌握國內(nèi)主流結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件的使用方法，進(jìn)一步體會(huì)結(jié)構(gòu)選型與布置中的一些原則要求。另安排學(xué)生利用課外時(shí)