高层建筑结构与抗震学习要点.

高层建筑结构与抗震学习要点

课程的性质与任务

“高层建筑结构与抗震”是中央广播电视大学“开放教育试点”工学科土建类土木工程专业本科（专升本）的一门限选课程。该课程是针对中央广播电视大学土木工程专业学生，以已学过的专业基础知识（材料力学、结构力学、钢筋混凝土等）为基础，进行抗震计算理论和多层、高层建筑结构计算的学习。

课程的目的与要求

本课程的目的是培养学生具有一定的抗震计算理论基础，掌握抗震设计原理，掌握高层建筑的结构设计的基本方法。主要要求是：了解高层建筑各种结构体系、体系特点及应用范围；熟练掌握风荷载及地震作用计算方法；掌握框架结构、剪力墙结构、框—剪结构三种基本结构内力及位移的计算方法，理解这三种结构内力分布及侧移变形的特点及规律；学会这三种结构体系包含的框架及剪力墙构件的截面设计方法及构造要求。通过本课程学习，掌握高层钢筋混凝土结构的抗震设计、非抗震设计的不同要求、原则及方法。对筒体结构的内力分布、计算特点、结构设计有初步知识。

课程教学总时数、学分数

本课程为3 学分，课内学时54，开设一学期，安排在第五学期。

课程的教学媒体

本课程的媒体有：文字教材，中央广播电视大学出版社出版的由姜忻良教授主编的《高层建筑结构与抗震》；由姜忻良教授、谢剑老师主讲的IP课程，以及网上辅导材料等。

本课程的考核方式

本课程采用形成性考核和期末终结性考试相结合的考核方式，满分为100分，及格为60分。其中期末终结性考试成绩满分为100分，占考核总成绩的80%；形成性考核成绩占考核总成绩的20%。

形成性考核以各章的自我检测题和习题为主，由辅导教师按完成作业的质量进行评分。学员平时作业的完成、阅改情况由中央电大和省电大分阶段进行检查。

期末考试由中央电大统一命题，统一组织考试。

本课程学习应达到的基本要求

·了解高层建筑各种结构体系、体系特点及应用范围。

·熟练掌握风荷载及地震作用计算方法

·掌握框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构三种基本结构内力及位移的计算方法，理解这三种结构内力分布及侧移变形的特点及规律。

·学会这三种结构体系包含的框架及剪力墙构件的截面设计方法及构造要求。

·掌握高层钢筋混凝土结构的抗震设计、非抗震设计的不同要求、原则及方法。

教学内容及体系

（1）从课程内容的角度来分解知识结构体系：

本课程的知识结构体系“高层建筑结构设计＋抗震知识”体系。

抗震知识体系主要集中在第2章，即（第2章荷载与作用）。

高层建筑结构分为上部结构与场地地基（第3章场地与地基－有相关场地与地基的抗震知识）。

高层建筑的上部结构主要介绍三大结构体系，即：框架结构、剪力墙结构和框架－剪力墙结构。对于这三大结构体系，在内容安排上都包括受力特点、结构布置要求、内力及位移计算、截面设计与构造等内容。课程的最后还简要介绍了另一种高层结构体系，即筒体结构。

（2）从结构设计过程的角度来分解知识结构体系：

建筑结构设计（结构分析）——荷载分析——内力计算——内力组合及最不利内力——截面设计——构造要求。按这样的划分方式，可以使学员对课程的知识体系有一个清楚的了解，知道章节与章节之间的关系和每一部分内容的作用，以及学习每一章节知识内容的方法。

1．建筑结构设计（结构分析）

第1章高层建筑结构体系及布置

2．荷载分析

第2章荷载与作用

3．内力计算

第4章结构计算分析、第5章框架结构内力与位移计算、第6章剪力墙结构内力与位移计算、第7章框架－剪力墙内力与位移计算、第8章扭转近似计算

4．内力组合及最不利内力

第9章荷载效应组合及设计要求

5．截面设计

第10章框架设计与构造、第11章剪力墙截面设计与构造

6．构造要求

第10章框架设计与构造、第11章剪力墙截面设计与构造

第一章高层建筑结构体系及布置

（一）教学内容：

1．水平力对高层建筑结构内力及变形影响，不同体系的特点、优点及适用范围。

2．结构总体布置的原则。

3．抗震缝及地基基础选型。

（二）教学要求：

1．了解水平力对结构内力及变形影响，了解不同体系的特点、优点及适用范围。

2．了解结构总体布置的原则及需要考虑的问题。

3．了解缝的处理，地基基础选型等。

第二章荷载与作用

（一）教学内容：

荷载：

1．竖向荷载，分层计算法。

2．水平荷载，总风荷载与局部风载，

作用：

1．地震的成因、传播及类型、地震震级、基本烈度和设防烈度。

2．地震对建筑物的影响，地震三要素（频谱、振幅、持时）与震害的关系。

3．地震作用及结构抗震验算。

4．地震作用的确定方法—静力法，反应谱法，直接动力法。

5．单自由度弹性体系地震反应分析，反应谱的意义，设计反应谱的表示方法（α-T），地震影响系数α的意义。

6．多自由度弹性体系的振型及振型分解概念，振型分解反应谱法。

7．多质点地震作用近似的计算法—底部剪力法。

8．竖向地震作用计算方法。

9．结构自振周期的实用计算方法

（二）教学要求：

1．熟练掌握竖向荷载作用下分层计算的方法。

2．熟练掌握总风荷载和局部风载的计算，

3．熟练掌握用反应谱法计算等效地震作用的方法。

4．掌握结构自振周期计算的实用方法。

重点：反应谱法、自振周期计算实用方法。

第三章场地和地基

（一）教学内容：

1．场地：建筑场地选择，场地土类型划分，场地土的卓越周期。

2．地基：地基土的抗震承载力，天然地基的抗震验算，地基土的液化，地基抗震措施及处理。

（二）教学要求：

1．了解建筑场地有利与不利地段，熟悉场地土类别及划分方法，了解土的卓越周期定义及其对建筑物的影响。

2．掌握地基土的抗震承载力计算，天然地基的抗震验算。

3．知道地基土的液化，地基抗震措施及处理。

第四章结构计算方法

（一）教学内容：

1．结构计算一般原则，结构计算模型与计算方法。

2．平面结构的计算方法。两个基本假定：平面结构假定；楼面刚度无限大假定。平面结构的空间协同计算方法。

3．空间结构的计算方法及电算分析原理。

（二）教学要求：

1．掌握结构计算的一般计算假定。

2．理解三维空间结构体系电算分析的方法原理。

第五章框架结构内力与位移计算

（一）教学内容：

1．反弯点法、D值法计算内力与位移。

2．内力及位移的影响因素，杆件弯曲变形及轴向变形对侧移的影响。

3．计算轴向变形引起侧移。

（二）教学要求：

1．熟练掌握反弯点法、D值法计算内力分布及位移方法，深入理解这两种方法的区别及应用范围。

2．了解内力分布及位移的影响因素、杆件弯曲变形及轴向变形对侧移的影响等。

3．知道利用曲线计算柱轴向变形引起侧移的方法。

建议：反弯点法、D值法作为重点讲授。

第六章剪力墙结构内力及位移计算

（一）教学内容：

1．剪力墙类型、剪力墙内力及位移影响。

2．理解连续化方法的基本假定及计算思路，带刚域框架计算方法。

3．等效抗弯刚度，剪力墙内力分布及位移特点。

（二）教学要求：

1．了解开洞对剪力墙内力及位移影响，了解不同近似方法的适用范围。

2．连续化方法的基本假定、熟悉带刚域框架计算简图确定方法。

3．掌握几个重要概念：等效抗弯刚度、整体系数α含义及对内力位移的影响，剪力墙内力位移分布特点。

建议：等效抗弯刚度，整体系数α的含义作为重点讲授。

第七章框架—剪力墙协同工作计算

（一）教学内容

1．确定计算简图及总框架、总剪力墙、总连梁刚度计算方法。

2．用公式及曲线计算内力及位移。

3．特征值λ物理意义，框剪结构内力分布及位移特点。

（二）教学要求：

了解框架与剪力墙协同工作的意义。会确定计算简图，掌握总框架、总剪力墙、了解总连梁刚度计算方法，会用公式及曲线计算铰接体系的内力及位移。掌握几个重要概念：刚度特征值λ的物理意义及其对内力分配的影响，框剪结构内力分布及侧移特点。

建议：刚度特征值λ的物理意义作为重点讲授。

第八章扭转近似计算

（一）教学内容：

1．质量中心及刚度中心近似计算方法。

2．抗扭刚度与扭转的关系。

（二）教学要求：

1．了解扭转对结构的影响，熟练掌握质量中心及刚度中心近似计算方法，会应用剪力修正系数。

2．掌握几个重点概念：抗扭刚度意义、结构布置与扭转关系（偏心距及抗扭刚度）。

建议：抗扭刚度的意义作为重点讲授。

第九章荷载效应组合及设计要求

（一）教学内容：

1．无地震与有地震的荷载效应组合；各种工况及相应系数。

2．设计要求承载力验算，位移限制，延性要求，抗倾覆要求。

3．确定结构抗震等级。

（二）教学要求：

1．掌握荷载效应组合各种工况的区别应用。

2．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。

3．掌握确定结构抗震等级的方法；理解抗震结构的延性要求与构造措施的关系。

第十章框架设计与构造

（一）教学内容：

1．框架延性的意义和基本措施。

2．梁、柱、节点区的破坏形态。

3．抗震区、非抗震区配筋要求。

（二）教学要求：

1．了解延性框架意义和实现延性框架的基本措施。

2．了解梁、柱、节点区的破坏形态及规律特征。

3．掌握梁、柱、节点区的配筋设计方法，抗震与非抗震的区别。

4．掌握几个重要概念：延性框架、强柱弱梁、强剪弱弯、轴压比及箍筋作用。

第十一章剪力墙设计与构造

（一）教学内容：

1．剪力墙结构配筋特点及构造要求。

2．悬臂剪力墙及联肢剪力墙截面配筋

3．框支剪力墙、落地剪力墙设计要点。

（二）教学要求：

1．了解剪力墙结构配筋特点及构造要求。

2．掌握悬臂剪力墙及联肢剪力墙，截面配筋计算方法。

3．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。

第十二章框筒、筒中筒与空间结构

（一）教学内容：

1．平面结构及空间结构计算的不同假设、区别及适用范围。

2．框筒、筒中筒结构的受力及内力分布特点，剪力滞后效应等初步知识及设计的基本要求。

（二）教学要求：

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简化计算方法有初步知识。