各种结构体系的优缺点、受力和变形特点、使用层数和应用范围

1、高层建筑结构（P45 页）2.2试述各种结构体系的优缺点、受力和变形特点、使用层数和应用范围。答：.框架结构：优点：较空旷且建筑平面布置灵活，可做成具有较大空间的会议室、餐厅、办公 室和实验室等，同事便于门窗的灵活设置，里面也可以处理得富于变化，可以 满足各种不同用途的建筑的需求。缺点：由于其结构的受力特性和抗震性能的限制，使得它的使用高度受到限制。受力特点：框架结构的抗力来自于梁、柱通过节点玉树的框架作用。单层框架柱底完 全固结，单层梁的刚度也大到可以完全限制柱顶的转动，此时在侧向荷载作用 下，柱的饭晚点在柱的中间，其承受的弯矩为全部外弯矩的一半，另一半由柱 子的轴力形成的力偶来抵抗。这种情

2、况下的梁、柱之间的相互作用即为框架作 用的理想状态一一完全框架作用。一般来说，当梁的线刚度为柱的线刚度的5 倍以上时，可以近似地认为梁能完全限制柱的转动，此时就比较接近完全框架 作用。实际的框架作用往往介于完全框架作用与悬臂梁排架柱之间，梁、柱等 线性构件受建筑功能的限制，截面不能太大，其线刚度比较小，故而抗侧刚度 比较小。变形特点：在水平荷载的作用下将产生较大的侧向位移。其中：一部分是框架结构产生的整体弯曲变形，即柱子的轴向拉伸和压缩所引起 的侧移，在完全框架做哟更情况下，拉压力偶抵抗一般的外力矩，此时的整体 弯曲还是比较明显的。另一部分是剪切变形，即框架的整体受剪，层间梁、柱 杆件发生弯曲

3、而引起水平位移。在完全框架作用情况下，柱子的弯曲尚需来说 是比较难抵抗的。通过合理设计，框架结构本身的抗震性能良好，能承受较大 的变形。使用层数和应用：建筑高度10层以下或70m以下。.剪力墙结构：优点：剪力墙结构具有良好的抗震性能。房间内没有梁柱棱角，比较美观且便于 室内布置和使用。缺点：剪力墙是比较宽大的平面构件，使建筑平面布置、交通组织和使用要求等 受到一定的限制。同时，剪力墙的间距受到楼板构件跨度的限制，不容易形成 大空间，受力、变形特点：构建的抗弯刚度与截面告诉的3次方成正比。高层建筑要求结构体系具有 较大的侧向刚度，故而增大框架柱截面告诉以满足高层建筑侧移要求的办法自 然就产生了。

4、但是由于它与框架柱的受力性能有很大不同，因而形成了另外一种结构构 件。在承受水平作用是，剪力墙相当于一根悬臂深梁，其水平位移由歪曲变形 和剪切变形两部分组成。在高层建筑结构中，框架柱的变形以剪切变形为柱， 而剪力墙的变形以弯曲变形为主，其位移曲线呈弯曲形，特点是结构层间位移 随楼层的增高而增加。剪力墙这个术语有时并不确切的原因也在于此。使用层数和应用:建筑高度50层左右或者150m以下。.框架剪力墙结构：优点：水平荷载由剪力墙这一具有较大刚度的抗侧力单元来承担。使得建筑功能 要求和结构设计协调得比较好。既具有框架结构平面布置灵活、使用方便的特 点，又有较大的刚度和较好的抗震能力，因而在高层建筑

5、中应用非常广泛。受力、变形特点：在同一层中由于刚性楼板的作用，两者的变形协调一致。在框架剪力墙结构中，剪力墙较大的侧向刚度使得它分担了大部分的水平剪力，这对减 小梁柱的截面尺寸，改善框架的受力状态和内力分布非常有利。框架所承受的 水平剪力较小且沿告诉分布均匀，因此柱子的断面尺寸和配筋都比较均匀。越 接近底部剪力墙所承受的剪力也就越大，这有利于控制框架的变形；而在结构 上不，框架的水平位移有比剪力墙的位移小的趋势，剪力墙还承受框架约束的 负剪力。使用层数和应用：建筑高度50层以下或140m以下。2.3在抗震结构中为什么要求平面布置简单、规则、对称，竖向布置刚度均 匀？怎样布置可以使平面内刚度均匀

6、，减小水平荷载引起的扭转？沿竖向布置 可能出现哪些刚度不均匀的情况？以低层大空间剪力墙结构的布置为例，说明 如何避免竖向刚度不均匀。答：因为大量宏观震害标明，布置不对称，刚度不均匀的结构会产生难以计 算和处理得地震作用（如应力集中，扭曲等）引起的严重后果，建筑平面尺寸 过长，如建筑，在蒜辫方向不仅侧向变形加大，而且会产生两端不同步的地震 运动，价赔偿的楼板在平面既有扭转又有挠曲，与理论计算结果误差较大。节 后具有良好的整体性是高层建筑结构平面布置的关键。结构竖向布置要求到刚 度均匀而连续，避免刚度突变和薄弱层造成震害。建筑平面的长宽比不宜过大，一般小于6为宜，建筑平面的突出部分， 长度应尽可能

7、小，平面凹进时，应保证楼板宽度足够大。布置抗侧力结构式， 应使结构均匀分布令荷载，作用线通过结构刚度中心，以减小扭转的影响。侧向刚度不规则，竖向抗侧力构建不连续，以及楼层承载力突变。应经量增加其他落地剪力墙。柱式筒体的截面尺寸，并适当提高相应楼 层钢筋佐等级，尽量使刚度的变化减小。2.4防震缝、伸缩缝和沉降缝在什么情况下设置？各种缝的特点和要求是什 么？在高层建筑结构中，特别是抗震结构中，怎样处理好这三种缝？答：在高层建筑中，为防止结构因温度变化和税收缩而产生裂缝常设置伸缩 缝在塔楼和裙房之间，由于沉降不同，往往设沉降缝，因各部分层数质量和刚 度差异过大或有错层，也可设防震缝分开。神多封的特点和要求：神多封的间距不能超出一定的距离，如采取一定的措施，并进行合理施 工，间距可以适当增加，缝宽不能小于一定的数值，基础设计沉降缝不仅贯通 上部结构，而且应贯通基础本身。有抗震要求时，还要考虑防震缝的宽度要 求。抗震缝的特点和要求：应