一、課程的性質(zhì)和目的
本課程是土木工程專業(yè)的主要專業(yè)課之一,包括兩個重要組成部分:建筑結(jié)構(gòu)抗震和高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。本課程的目的是介紹地震作用的基本原理及結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計方法;高層建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系及各種體系的特點、應(yīng)用范圍;各種荷載(豎向荷載、水平荷載)作用下框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)三種基本結(jié)構(gòu)體系的的內(nèi)力及位移計算方法以及這三種基本結(jié)構(gòu)體系包含的框架及剪力墻的配筋計算方法及構(gòu)造要求。通過本課程的學(xué)習(xí),能掌握多、高層混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計原理及方法和構(gòu)造要求,并區(qū)別抗震及非抗震設(shè)計的不同要求。
二、課程教學(xué)內(nèi)容
第一章 高層建筑結(jié)構(gòu)概述 (2學(xué)時)
了解高層建筑結(jié)構(gòu)的特點;國內(nèi)外高層建筑的歷史和現(xiàn)狀;現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展。
本章知識點為: “概念設(shè)計”的定義及其基本原則;結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則、豎向不規(guī)則的判斷與處理途徑;高層建筑結(jié)構(gòu)的荷載與效應(yīng)的變化關(guān)系。
第二章 抗側(cè)力結(jié)構(gòu)與布置(3學(xué)時)
了解水平力對結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形影響,了解不同體系的特點、優(yōu)缺點及適用范圍,理解高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中“概念設(shè)計”的內(nèi)容和要求。了解縫的處理,地基基礎(chǔ)選型等。
本章知識點為:高層建筑和高層建筑結(jié)構(gòu)的定義;結(jié)構(gòu)高度對結(jié)構(gòu)的軸力、彎距和位移的影響程度;高層建筑結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力體系及結(jié)構(gòu)布置原則;高寬比的實際應(yīng)用。
第三章 高層建筑結(jié)構(gòu)荷載(4學(xué)時)
熟練掌握總風(fēng)荷載和局部風(fēng)荷載的計算,以及用反應(yīng)譜方法計算等效地震作用的方法,理解地震作用兩階段設(shè)計的內(nèi)容、方法及目的以及常遇地震、罕遇地震和設(shè)防烈度的關(guān)系。掌握結(jié)構(gòu)自振周期計算的實用方法,理解結(jié)構(gòu)計算的平面結(jié)構(gòu)假定。
本章知識點為:恒荷載及樓面活荷載、風(fēng)荷載、地震作用的計算;荷載效應(yīng)組合;結(jié)構(gòu)簡化計算基本假定;保證結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、延性的措施;
第四章 設(shè)計要求及荷載效應(yīng)組合(4學(xué)時)
熟練掌握承載力驗算、側(cè)移限制、舒適度要求、穩(wěn)定和傾覆驗算,理解延性要求及抗震等級的確定,掌握荷載效應(yīng)組合及最不利內(nèi)力。
本章知識點為:加速度反應(yīng)譜法;動力系數(shù)、地震系數(shù)、地震影響系數(shù)的物理意義;重力荷載代表值的定義;用振型分解反應(yīng)譜法或底部剪力法計算結(jié)構(gòu)地震作用的計算步驟,底部剪力法適用范圍;結(jié)構(gòu)抗震驗算的一般表達式;樓層屈服強度系數(shù)的定義和結(jié)構(gòu)薄弱層(部位)的判斷;結(jié)構(gòu)自振頻率的近似計算;
第五章 近似計算方法與設(shè)計概念(4學(xué)時)
熟練掌握反彎點法,D值法計算內(nèi)力及位移方法,深入理解這兩種方法的區(qū)別及應(yīng)用范圍。了解內(nèi)力分布及位移的影響因素、桿件彎曲變形及軸向變形對側(cè)移的影響等。了解開洞對剪力墻內(nèi)力及位移的影響,了解不同近似方法的適用范圍。深入理解連續(xù)化方法的基本假定公式推導(dǎo)、公式圖表應(yīng)用等,熟練掌握連續(xù)化方法計算及帶剛域桿件剛度計算方法。掌握幾個重要概念:等效抗彎剛度、整體系數(shù)α含義及對內(nèi)力位移的影響,剪力墻內(nèi)力位移分布特點。了解框架與剪力墻協(xié)同工作的意義。會確定計算簡圖,掌握總框架、總剪力墻、總連梁剛度計算方法,會用公式及曲線計算內(nèi)力及位移。掌握幾個重要概念:剛度特征值λ的物理意義及其對內(nèi)力分配的影響,框剪結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布及側(cè)移特點。
本章知識點為:框架結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計;反彎點法,D值法;框架梁、柱及節(jié)點截面設(shè)計,框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求;剪力墻結(jié)構(gòu)概念設(shè)計;剪力墻的分類及各類剪力墻的內(nèi)力和側(cè)移的計算方法;框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的變形特點;剪力墻的數(shù)量確定;框架—剪力墻結(jié)構(gòu)近似計算的主要基本假定和計算步驟,區(qū)分剛性體系和鉸接體系;剛度特征值λ的物理意義及其對內(nèi)力分配的影響;調(diào)整框架總剪力的意義和方法;
第六章 框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(4學(xué)時)
了解延性框架意義和實現(xiàn)延性框架的基本措施。了解梁、柱、節(jié)點區(qū)的破壞形態(tài),會區(qū)別抗震及非抗震情況下配筋要求。掌握梁、柱、節(jié)點區(qū)的配筋設(shè)計方法。掌握幾個重要概念:延性框架、強柱弱梁、強剪弱彎、軸壓比及箍筋作用。
本章知識點為:內(nèi)力組合;延性框架的實現(xiàn);框架梁和框架柱的設(shè)計;節(jié)點抗震設(shè)計; 第七章 剪力墻截面設(shè)計(2學(xué)時)
了解剪力墻結(jié)構(gòu)配筋特點及構(gòu)造要求,掌握懸臂剪力墻及聯(lián)肢剪力墻的截面配筋計算方法 。了解影響剪力墻延性的因素及框支剪力墻、落地剪力墻的設(shè)計要求。
本章知識點為:剪力墻墻肢及連梁內(nèi)力調(diào)整;剪力墻正截面抗彎承載力計算;剪力墻斜截面抗彎承載力計算;剪力墻連梁截面計算;水平施工縫抗剪承載力計算;剪力墻的構(gòu)造要求。
第八章高層建筑結(jié)構(gòu)的空間計算及設(shè)計概念(1學(xué)時)
理解桿件有限元計算方法及計算簡化假定;理解框架結(jié)構(gòu)計算、剪力墻結(jié)構(gòu)的計算模型、框筒等結(jié)構(gòu)的設(shè)計概念;轉(zhuǎn)換層及加強層。
第九章 高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計簡介(1學(xué)時)
理解鋼框架構(gòu)件抗震承載力驗算;中心支撐框架支撐的抗震承載力驗算;偏心支撐框架桿件承載力驗算;構(gòu)件長細(xì)比和板件寬厚比限值。
第十章 高層建筑混合結(jié)構(gòu)設(shè)計簡介 了解鋼骨混凝土各構(gòu)件的設(shè)計
第11章 結(jié)構(gòu)隔震、消能和減震控制 (1學(xué)時)
了解隔震與耗能減震的概念與原理,了解隔震裝置與耗能器的類型與特點;了解隔震結(jié)構(gòu)的有關(guān)構(gòu)造措施。
本章知識點為:結(jié)構(gòu)隔震、結(jié)構(gòu)消能減震的減震機理;隔震結(jié)構(gòu)的隔震層的設(shè)計和構(gòu)造要求;