【正文】 西南科技大學網(wǎng)絡(luò)教育系列指導書 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程學習指導書(配套教材：《高層建筑結(jié)構(gòu)》) 賈 彬 編西南科技大學網(wǎng)絡(luò)教育學院二○○六年六月西南科技大學網(wǎng)絡(luò)教育學院版權(quán)所有 169。59 / 62□ 本課程教學目的和課程性質(zhì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是土木工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課。通過本課程的學習, 使學生理解高層建筑結(jié)構(gòu)基本概念和基本結(jié)構(gòu)體系，掌握其受力特點和變形性能，結(jié)合有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計理論，分析解決一般的高層建筑結(jié)構(gòu)問題?！?課程的基本要求本課程的學習要求了解高層建筑結(jié)構(gòu)的組成及結(jié)構(gòu)布置特點,掌握高層建筑結(jié)構(gòu)計算簡圖的確定方法,掌握風及地震作用的計算,掌握各種結(jié)構(gòu)形式的受力分析和設(shè)計,掌握高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計概念。□ 課程內(nèi)容(帶*者為重點內(nèi)容、帶△者為難點內(nèi)容)（一）緒論．*明確高層建筑結(jié)構(gòu)的定義；.了解高層建筑的的發(fā)展歷史、國內(nèi)外現(xiàn)狀、發(fā)展前景及特點。（二）建筑結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)布置.了解各種結(jié)構(gòu)體系的概念，掌握結(jié)構(gòu)布置原則；.*重點掌握抗震設(shè)防結(jié)構(gòu)布置原則及結(jié)構(gòu)平面，豎向布置原則；.*掌握現(xiàn)澆樓蓋和裝配整體式樓蓋的布置，了解密肋樓蓋，無粱樓蓋，預應(yīng)力樓蓋的布置；.*掌握各種基礎(chǔ)類型及選型原則，了解基礎(chǔ)埋深，掌握水平位移限值。（三）高層建筑結(jié)構(gòu)荷載作用與結(jié)構(gòu)設(shè)計原則.*掌握恒荷載和活荷載的計算；.*重點掌握風荷載和地震作用的計算，掌握荷載效應(yīng)組合；.了解結(jié)構(gòu)簡化計算原則和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的簡化計算；.*掌握抗震設(shè)計的一般原則。（四）框架結(jié)構(gòu)設(shè)計.了解框架結(jié)構(gòu)計算簡圖；.*掌握豎向荷載作用下的計算；.*掌握水平荷載作用下的計算；.△重點掌握值法；.掌握框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力組合；.掌握框架粱、柱、節(jié)點的設(shè)計。（五）剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計.*掌握剪力墻結(jié)構(gòu)的分類；.△掌握聯(lián)肢剪力墻和壁式框架的計算；.了解剪力墻的截面設(shè)計；.了解剪力墻軸壓比限值及邊緣構(gòu)件配筋要求，了解短肢剪力墻的設(shè)計要求；.了解剪力墻設(shè)計的構(gòu)造要求。（六）框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計.了解框架剪力墻結(jié)構(gòu)的特點；.*掌握剪力墻的布置；.了解框架剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算；.△掌握框架剪力墻結(jié)構(gòu)協(xié)同工作性能；.了解框架剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面設(shè)計和構(gòu)造要求。（七）筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計.了解筒體結(jié)構(gòu)的布置，了解側(cè)向力作用下的受力特點；.了解了解筒體結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計及構(gòu)造要求。（八）混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計.了解組合結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件和結(jié)構(gòu)布置；.了解組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計。（九）基礎(chǔ)設(shè)計.*掌握高層建筑基礎(chǔ)類別；.了解筏形基礎(chǔ),箱形基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)設(shè)計。□ 課程與其他課程的關(guān)系先修課程：建筑材料、房屋建筑學、材料力學、彈性力學、結(jié)構(gòu)力學、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；配合課程：土力學及地基基礎(chǔ)、建筑施工，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計?！?學習材料、基本教材呂西林主編，《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計》（第版），中國建筑工業(yè)出版社，普通高等學校土木工程專業(yè)新編系列教材。、參考書籍. 趙西安主編，《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計》，中國建筑工業(yè)出版社，； . 邱洪興主編，《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計》，東南大學出版社，；. 沈浦生主編，《高層建筑結(jié)構(gòu)釋義》，中國建筑工業(yè)出版社，；. 熊仲明主編，《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計題庫及題解》，中國水利水電出版社，；、授課光盤西南科技大學制作了學時的《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計》教學實錄課程，可供教學中觀看。□ 學習方法、課程特點及學習注意《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計》是一專業(yè)課，課程的實踐性很強，只有在學習中密切聯(lián)系實際，加強高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的學習。掌握課程的內(nèi)容要有習題、課程設(shè)計等各環(huán)節(jié)的相互配合才能解決。每個環(huán)節(jié)都很重要和不可缺少,學生只有這樣,才能獲得關(guān)于高層建筑設(shè)計的比較完整的概念,也才能初步具有高層建筑設(shè)計的能力。、閱讀學習指導書學習指導書將學習內(nèi)容劃分為個學習單元。在每個單元中，有基本相同的學習方法和教學進程。、閱讀教材各章教材最好能先閱讀兩遍，即粗讀和細讀。每一章開始學習時，先閱讀學習指導書的內(nèi)容提要，對該章將要討論的問題有初步印象，而后結(jié)合學習方法指導，第一遍通讀教科書，努力對所研究的每一個問題均能分別建立起整體概念，即對于問題的性質(zhì)和提法，分析問題的理論根據(jù)和關(guān)鍵所在，力求能有清晰的概念，對分析問題的細節(jié)以及對結(jié)論的理解如不能深透，可不勉強，留待第二遍細讀時解決。第二遍細讀時努力做到深透理解各章節(jié)內(nèi)容的基本原理、重要規(guī)則和分析問題的方法，各章節(jié)之間的聯(lián)系等。在第一遍通讀時未搞懂的問題這次要搞懂，必要時復習一下與先修課程有關(guān)部分的內(nèi)容。第二遍細讀后，根據(jù)學習指導書中所列該章內(nèi)容提要和學習方法指導，檢查一遍是否對該章主要內(nèi)容已能清楚掌握，如個別地方尚有疑問，需針對這部分再學習。不能搞懂的內(nèi)容，應(yīng)及時在電話討論或書信中請教師答疑。應(yīng)該指出，選用的教科書為土木工程專業(yè)通用教材，學習時間較少時，某些部分可不學習，因此必須根據(jù)學習進度表規(guī)定的內(nèi)容進行自學，以免貪多而消化不良，這點請學生注意。被刪除的內(nèi)容不要求閱讀，以便集中精力掌握最基本的內(nèi)容。自學進度表所指定的內(nèi)容，是共同的，大家都必須努力完成，力求掌握得更好。對于自學有余力或因工作需要，部分學員往往希望閱讀較多的內(nèi)容，學員可量力而行或根據(jù)工作的需要，選讀其中一部分或全部。這些內(nèi)容，不列為對學員的共同要求，因此每次面授或輔導時均不涉及，但自學中如有疑難，可提請個別答疑。、作筆記為了使自己容易記住和掌握所學內(nèi)容，以及培養(yǎng)獨立工作能力和便于復習，在閱讀教材的同時，最好能作簡要的筆記。筆記的詳簡程度根據(jù)自己的忙閑而定，一般不必太詳細，以免花去過多時間而影響深入學習。筆記的內(nèi)容和寫法也因人而異，一般地說，對每節(jié)討論的問題的重要概念，分析問題的主要方法步驟，簡明的論證，以及必要的圖，重要的公式結(jié)論和閱讀后的心得體會等要能清晰、有條理且較整潔的記下來。作筆記時可隨手記下閱讀中所發(fā)生的問題，以便用書面或口頭向教師提出，請求答疑。、觀看教學錄相觀看教學錄相，對學生建立基本概念、解決學習中的難點是非常有幫助的?！?課程學時安排課程內(nèi)容講課實驗大作業(yè)小計（一）緒論（二）高層建筑結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)布置（三）高層建筑結(jié)構(gòu)荷載作用與結(jié)構(gòu)設(shè)計原則（四）框架結(jié)構(gòu)設(shè)計（五）剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計（六）框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計（七）筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計（八）鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計（九）基礎(chǔ)設(shè)計合 計第一章 緒論學習本章的意義和內(nèi)容：通過本章的學習了解高層建筑的特點，發(fā)展概況，以及今后發(fā)展趨勢。本章習題內(nèi)容主要涉及：高層結(jié)構(gòu)的定義、發(fā)展概況，以及今后發(fā)展趨勢。 高層建筑的含義多少層的建筑或多少高度的建筑為高層建筑，不同國家有不同的規(guī)定。我國《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，層及層以上或房屋高度超過的建筑物為高層。建筑物高度超過時，無論住宅建筑或是公共建筑，均為超高層。 高層建筑特點、高層建筑具有占地面積少、建筑面積大、造型特殊、集中化程度高。、隨著建筑高度的增加，建筑的防火、防災、熱島效應(yīng)等已成為人們急待解決的難題。 、高層建筑中，水平荷載和地震作用對結(jié)構(gòu)設(shè)計起著決定性的作用。、高層建筑設(shè)計不僅需要較大的承載能力，而且需要較大的剛度。、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計成為關(guān)鍵。、材料用量、工程造價呈拋物線關(guān)系增長。高層建筑的發(fā)展動向、結(jié)構(gòu)型式：組合結(jié)構(gòu)高層建筑將增多，新型結(jié)構(gòu)型式應(yīng)用增多。、設(shè)計方法：動力非線性分析；結(jié)構(gòu)控制理論；全概率設(shè)計法。、材料：朝輕質(zhì)、高強、新型、復合方向發(fā)展。、高度：有可能達到或超過，在近期突破技術(shù)上和經(jīng)濟上都是可能的。、智能化：自動控制、數(shù)據(jù)流動、對外通訊。、結(jié)構(gòu)防災與保護：防震、防火、防腐、防撞擊、防風。習 題、我國高層建筑是如何界定的？、在受力特性上，高層建筑有何特點？、高層建筑的發(fā)展趨勢怎樣？答 案、我國高層建筑是如何界定的？答：我國《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，層及層以上或房屋高度超過的建筑物為高層。建筑物高度超過時，無論住宅建筑或是公共建筑，均為超高層。、在受力特性上，高層建筑有何特點？答：高層建筑受力特性看，側(cè)向荷載（風荷載和地震作用）在高層建筑分析和設(shè)計中將起著重要作用，特別是在超高層建筑中將起主要作用。因此高層建筑的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計要比一般的中低層建筑復雜得多。、高層建筑的發(fā)展趨勢怎樣？答：新材料的開發(fā)和應(yīng)用；高層建筑的高度將出現(xiàn)突破；組合結(jié)構(gòu)高層建筑將增多；新型結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用將增多；耗能減振技術(shù)的應(yīng)用將得到發(fā)展。第二章 高層建筑的結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)布置 學習本章的意義和內(nèi)容：通過本章的學習了解各種結(jié)構(gòu)體系的概念，掌握結(jié)構(gòu)布置原則；重點掌握抗震設(shè)防結(jié)構(gòu)布置原則及結(jié)構(gòu)平面，豎向布置原則；掌握現(xiàn)澆樓蓋和裝配整體式樓蓋的布置，了解密肋樓蓋，無粱樓蓋，預應(yīng)力樓蓋的布置；掌握各種基礎(chǔ)類型及選型原則，了解基礎(chǔ)埋深，掌握水平位移限值。本章習題內(nèi)容主要涉及：各種結(jié)構(gòu)體系的概念及優(yōu)缺點；抗震設(shè)防結(jié)構(gòu)布置原則及結(jié)構(gòu)平面，豎向布置原則；水平位移限值。高層建筑的結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)體系、概念：由梁、柱構(gòu)件通過結(jié)點連接組成的結(jié)構(gòu)、主要特點：布置靈活，可形成大的使用空間；施工簡便，較經(jīng)濟；但抗側(cè)移剛度小，側(cè)移大；對支座不均勻沉降較敏感等。、使用注意：層數(shù)受到限制；在水平荷載作用下將產(chǎn)生較大側(cè)移；節(jié)點常常是導致結(jié)構(gòu)破壞的薄弱環(huán)節(jié)；需要注意填充墻的材料以及填充墻與框架的連接。、適用范圍：非抗震區(qū)和層數(shù)較少的建筑剪力墻結(jié)構(gòu)體系、概念：由墻體承受全部水平荷載和豎向荷載的結(jié)構(gòu)、主要特點：剛度大、側(cè)移小、空間整體性好；房內(nèi)無梁柱棱角，整體美觀；間距小，平面布置不靈活；自重較大。、使用注意：為了滿足底層大空間的要求，可以將剪力墻的底部幾層做成框架，稱為框支剪力墻。、適用范圍：住宅和旅館客房具有開間小，墻體多、房間面積不大的特點，采用剪力墻結(jié)構(gòu)較為合適?？蚣埽袅Y(jié)構(gòu)體系、概念：在框架中設(shè)置部分剪力墻，使框架和剪力墻兩者起來，共同抵抗水平及豎向荷載。、主要特點：既有框架結(jié)構(gòu)布置靈活，使用方便的特點；又有較大的剛度和較強的抗震能力；剪力墻承擔大部分水平荷載，框架則承擔豎向荷載；框架發(fā)生剪切型變形，剪力墻則是彎曲型變形，框架－剪力墻屬于彎剪型。如圖所示。、使用注意：剪力墻的數(shù)量；剪力墻的布置及間距。、適用范圍：廣泛應(yīng)用于非高層辦公樓和旅館建筑。筒體結(jié)構(gòu)體系、概念：將剪力墻在平面內(nèi)圍合成箱形，也可密排柱或壁式框架圍合。、種類：筒中筒；框架－筒；框筒－框架；多重筒；成束筒；多筒。、主要特點：空間結(jié)構(gòu)；抵抗水平荷載的能力更大。、適用范圍：特別適合在超高層結(jié)構(gòu)中采用。目前，世界最高的棟建筑采用筒體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)布置原則 抗震設(shè)防結(jié)構(gòu)布置原則l 提示：從以下內(nèi)容理解：地基、基礎(chǔ)要求；合理選擇建筑場地；計算簡化、傳力途徑要求；多道抗震設(shè)防防線的要求；結(jié)構(gòu)體系的要求；合理設(shè)置防震縫；結(jié)構(gòu)剛度的要求；結(jié)構(gòu)的強度要求；節(jié)點的要求；結(jié)構(gòu)的延性的要求；突出屋面的塔樓要求；結(jié)構(gòu)自重、材料要求；局部破壞與整體穩(wěn)定性的要求。結(jié)構(gòu)平面布置原則l 閱讀 頁(約學時)l 難點補充解釋、結(jié)構(gòu)平面布置必須考慮有利于抵抗水平和豎向荷載，受力明確、傳力直接，力爭均勻?qū)ΨQ，減少扭轉(zhuǎn)的影響。、結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)簡單、規(guī)則、對稱，避免凹角和狹長的縮頸部位；避免在凹角和端部設(shè)置樓電梯間；避免樓電梯間偏置。、長寬比控制：≤(度)，≤（度）。、在地震作用下，高層建筑中長度較大的樓板在平面內(nèi)既有扭轉(zhuǎn)又有撓曲，在風力作用下，也會出現(xiàn)因風力不均勻及風向紊亂變化而引起的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)，樓板平面撓曲等現(xiàn)象，因此對加以限制。結(jié)構(gòu)豎向布置的原則l 閱讀 頁(約學時)l 難點補充解釋、一般將結(jié)構(gòu)高寬比控制在～以下，度以上抗震時限制應(yīng)該更嚴。 、結(jié)構(gòu)的承載力和剛度宜自下而上逐漸減小，變化宜均勻、連續(xù)不要突變。、實際工程中，往往沿豎向是分段改變構(gòu)件截面尺寸和混凝土強度等級，這種改變使剛度發(fā)生變化，也應(yīng)自下而上遞減。每次改變，梁、柱尺寸減小～，墻厚減小，混凝土強度降低一個等級為宜，最好尺寸減小與強度降低錯開樓層，避免同層同時改變。、結(jié)構(gòu)高寬比的要求：從整體上看，建筑物好比一個頂部自由、底部嵌固于地基上的懸臂柱，承受豎向荷載和側(cè)向荷載的共同作用。在抗震設(shè)計中，該懸臂柱的長細比對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移有較大的影響，建筑物的高寬比可能比它的絕對尺寸更重要。建筑物越細長，地震的傾覆作用越厲害，外側(cè)柱子的內(nèi)力也越大，建筑物的側(cè)向位移也越大。因此應(yīng)對建筑物的高寬比進行限制。、豎向布置的連續(xù)性：連續(xù)性是結(jié)構(gòu)布置中的重要方面，而又常與建筑布置相矛盾。建筑師往往希望從平面到立面都豐富多變，而合理的結(jié)構(gòu)布置卻應(yīng)該是連續(xù)的、均勻的，不應(yīng)使剛度發(fā)生突變。設(shè)伸縮縫、沉降縫和防震縫布置的原則l 閱讀 頁(約學時)l 難點補充解釋、概述： （）高層建筑設(shè)置“三縫”，可以解決產(chǎn)生過大內(nèi)力和變形的問題。但又產(chǎn)生許多新問題：由于縫兩側(cè)均需布置剪力墻或框架，使結(jié)構(gòu)復雜和使用不便，“三縫”使建筑立面處理困難，地下部分容易滲漏，防水困難等。更加突出的是，地震中縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)進入彈塑性狀態(tài)，位移急劇增大而發(fā)生相互碰撞，產(chǎn)生嚴重的震害。 （）高層建筑應(yīng)當調(diào)整平面尺寸和結(jié)構(gòu)布置，采取構(gòu)造措施和施工措施，能不設(shè)縫就不設(shè)縫，能少設(shè)就少設(shè)，如果沒有采取措施或必須設(shè)縫時，必須保證必要的縫寬以防止震害。、伸縮縫及減小溫度收縮影響的措施： 已建成的結(jié)構(gòu)受熱要膨脹，受冷則收縮。當這種變形受到約束時，就在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，這種由溫度變化而引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力稱為