西安建筑科技大学土木工程学院《高层建筑结构设计》教学大纲 - 西安

1、“高层建筑结构设计”课程教学大纲英文名称：Design of tall building structures课程编号：402403课程类型：选修课 学 时：34 学 分：2适应对象：土木工程专业本科学生先修课程：工程力学、钢筋混凝土结构、钢结构、施工技术、工程结构抗震等建议教材及参考书：钢筋混凝土结构设计 梁兴文、史庆轩编 科学技术文献出版社 1999年高层建筑结构设计 史庆轩，梁兴文编著 科学出版社 2006年一、课程的性质、目的和任务本课程为土木工程专业的一门限选专业课。课程的目的及任务是学习多层及高层建筑结构设计的基本方法。主要要求是：了解多、高层建筑结构的结构体系及各种体系的特点与应

2、用范围；熟练掌握风荷载及地震作用的计算方法；掌握框架结构、剪力墙结构、框剪结构三种基本结构的内力及位移计算方法，理解这三种结构内力分布及侧移变形的特点及规律；学会这三种体系包含的框架及剪力墙构件的配筋计算方法及构造要求。通过本课程学习，掌握多、高层钢筋混凝土结构的抗震设计原理及方法；初步掌握国内主流多、高层建筑结构计算机辅助设计软件的使用方法及特点。能区别非抗震及抗震设计的不同要求。对筒体结构、钢与混凝土组合结构的内力分布、计算特点、结构设计有初步认识。二、课程教学内容及要求第一章 绪论内容：1高层建筑的特点；2高层建筑结构的发展概况；3本课程的教学内容与要求。基本要求：通过本章的学习，应当使

3、学生关于水平力对于结构内力、变形及对于结构设计的影响有一个深刻的认识，对于高层建筑的发展概况应有一个概括性的了解。重点：高层建筑的设计特点。第二章 高层建筑结构体系与结构布置内容：1高层建筑的结构体系和选型；2结构布置的基本原则与实例；3楼盖结构布置；4基础结构布置。基本要求：熟悉高层建筑的基本结构体系，了解不同体系的优缺点及适用范围，会进行结构体系的选择；了解结构总体布置的原则及需要考虑的问题；了解高层建筑中变形缝的处理特点；了解楼盖及地基基础方案选型。重点：高层建筑的结构选型与结构布置。难点：在多层房屋的设计中，抵御竖向荷载，是结构设计所面对的主要问题。在高层房屋的设计中，一定要使学生明白

4、：抵御水平荷载，提供足够的抗侧移刚度，乃结构设计者的主要任务。深度和广度：结构体系的介绍以框架、框架-剪力墙及剪力墙三大基本结构形式为主，对于筒体结构、钢-混凝土组合结构及钢结构等结构形式作一般介绍。结构布置主要介绍一般的原则，具体各种结构体系的布置要求以后各章分别讨论。第三章 高层建筑的荷载作用与结构设计原则内容：1恒荷载及楼面活荷载的计算；2风荷载的计算；3地震作用的计算；4荷载效应组合；5结构简化计算原则；6抗震设计的一般原则基本要求：了解高层建筑结构设计中所面对的荷载种类，熟练掌握总风荷载和局部风载的计算，以及利用反应谱理论确定等效地震作用的方法；理解结构自振周期计算的重要性与实用方法

5、；掌握荷载效应组合各种工况的区别应用，理解无地震组合及有地震组合时承载力验算与位移限制的区别；理解结构分析中的平面结构假定；理解抗震计算两阶段设计的内容、方法及目的；理解常遇地震、罕遇地震和设防烈度的关系；掌握确定结构抗震等级的方法。重点：高层建筑结构设计中风荷载的计算，荷载效应组合的意义及组合方法，结构设计中的概念设计与两阶段抗震设计方法的理解与运用。难点：结构概念设计的理解与应用。深度和广度：结构荷载的认识、计算及其效应的组合在先修课程中已有接触，这里主要阐述高层建筑结构设计中的不同点；关于概念设计与两阶段抗震设计方法也主要是在先修课程工程结构抗震的基础上进一步加深理解与运用。第四章 框架

6、结构设计内容：1框架结构的布置与计算方法； 2竖向荷载作用下的近似计算； 3水平荷载作用下的近似计算； 4水平荷载作用下位移的近似计算； 5框架结构的内力组合； 6框架梁的设计； 7框架柱的设计； 8框架节点的设计。基本要求：掌握框架结构布置及计算简图的取法，了解国内主流结构计算机辅助设计软件的使用方法及特点；掌握教材介绍的各种手算方法的特点及应用范围；了解对结构内力分布及位移的影响因素，了解杆件弯曲变形及轴向变形对侧移的影响；了解延性框架的意义和实现延性框架的基本措施；了解梁、柱、节点区的破坏形态，会区别抗震及非抗震情况下的配筋要求；掌握梁、柱、节点区的配筋设计方法。重点：框架结构在竖向及水

7、平荷载作用下的内力计算方法，框架结构的内力与位移特点，延性框架的设计方法。难点：结构内力与位移计算的数学演绎及规律性的分析和概括；内力最不利组合。深度和广度：对于框架结构的机算方法可做一般性介绍，但对于教材中所介绍的一些手算方法要求深刻理解并掌握，关键是要从中概括出一些规律性的知识点，以指导工程应用；对于延性框架、强柱弱梁、强剪弱弯、轴压比及箍筋作用等重要概念要深刻理解掌握。第五章 剪力墙结构的内力与位移计算内容：1剪力墙结构的布置与计算特点； 2整体剪力墙及整体小开口剪力墙的计算； 3联肢剪力墙的计算； 4壁式框架的计算； 5剪力墙结构的分类与判别； 6剪力墙的截面设计及构造要求； 7底层大

8、空间剪力墙的受力特点。基本要求：理解剪力墙结构的受力特点与计算特点，了解工程常用计算软件的技术处理方案；掌握教材介绍的几种手算方法的简化思路、特点及应用范围；了解开洞对剪力墙内力及位移的影响；掌握几个重要概念：等效抗弯刚度、整体系数；掌握悬臂剪力墙及联肢剪力墙截面配筋的计算方法；了解剪力墙结构配筋特点及构造要求，了解影响剪力墙延性的因素；理解框支剪力墙、落地剪力墙的设计要点。重点：剪力墙结构的受力特点与计算特点，剪力墙结构的分类与判别，联肢墙结构内力、位移计算及结构设计方法。难点：结构内力与位移计算的数学演绎及规律性的分析和概括。深度和广度：对于剪力墙结构的机算方法仅做一般性的了解，对于教材中

9、所介绍的一些手算方法要求深刻理解并掌握，这里也是要从中概括出一些规律性的知识点，以指导工程应用；对于等效抗弯刚度、整体系数、延性剪力墙等重要概念要深刻理解掌握。第六章 框架剪力墙结构内力及位移计算内容：1框架剪力墙结构的布置特点与计算特点；2框架剪力墙铰接体系在水平荷载作用下的计算；3框架剪力墙刚接体系在水平荷载作用下的计算；4框架一剪力墙结构构件的截面设计及构造要求；5扭转效应的简化计算。基本要求：了解框架与剪力墙协同工作的意义；会进行剪力墙的布置；能提出框架剪力墙结构的计算简图，掌握总框架、总剪力墙、总连梁刚度计算方法；掌握几个重要概念：刚度特征值的物理意义及其对内力分配的影响；了解框剪结

10、构内力分布及侧移特点；掌握扭转对结构的影响及工程设计中的应对措施；了解质量中心及刚度中心的概念与近似计算方法，会应用剪力修正系数。重点：协同工作概念的建立，框剪结构内力、位移计算及结构设计方法。难点：难点是结构计算的数学演绎及规律性的分析和概括。深度和广度：对于机算方法主要是了解其技术条件并学会对有关计算结果的评估，对于教材中所介绍的一些手算方法要求深刻理解并掌握，这里也是要从中概括出一些规律性的知识点，以指导工程应用；对于协同工作、刚度特征值等重要概念要深刻理解掌握。第七章 筒体结构设计概论内容：1筒体结构的布置； 2侧向力作用下的受力特点； 3筒体结构的计算方法； 4筒体结构的截面设计及构

11、造要求。基本要求：了解平面结构及空间结构计算的不同假设、区别及应用范围；对框筒及筒中筒结构布置及计算方法有初步认识。重点：筒体结构的布置与受力特点。难点：筒体结构的计算方法。深度和广度：本章内容可做一般性介绍，主要是了解筒体结构的构造、布置及受力特点，以拓展学生的知识外延。第八章 钢与混凝土组合结构设计内容：1概述；2组合结构的基本构件和结构布置；3组合结构构件设计。基本要求：理解组合结构的基本概念及结构布置的一般要求；了解组合结构构件设计的基本特点。重点：组合结构的基本构件和结构布置。难点：无。深度和广度：本章内容可做一般性介绍，主要是了解组合结构的构造、布置及受力特点，以拓展学生的知识外延

12、。第九章 高层建筑结构基础设计内容：1概述2条形基础设计3十字交梁基础与筏形基础设计4箱形基础设计5桩基础设计基本要求：了解高层建筑基础的类型，理解高层建筑结构基础设计的特点与基本要求；会进行基础选型，会进行条形基础、十字交梁基础、筏形基础设计；了解箱形基础、桩基设计的基本要求。重点：基础选型，条形基础、十字交梁基础、筏形基础设计。难点：基础选型。深度和广度：高层建筑基础的类型应尽可能介绍全面，基础选型，条形基础、十字交梁基础、筏形基础设计等内容要求深刻掌握，箱形基础、桩基的设计可一般了解。三、课程教学基本要求1课堂讲授：教学方法：采用课堂讲授与实验练习相结合的方法进行，以讲授为主，使学生掌握本课程的基本教学内容，为学生走上工作岗位准备一定的专业知识。2作业方面：分章留思考题，以加深学生对基本概念的理解。3考核方式：考试形式以笔试为主，题型以简答为主。四、实践教学环节主要是训练学生掌握国内主流结构计算软件的使用方法，进一步体会结构选型与布置中的一些原则要求。另安排学生利用课外时