高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)試題含答案

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)名詞解釋1. 高層建筑：10層及10層以上或房屋高度大于 28mt勺建筑物。2. 房屋高度：自室外地面至房屋主要屋面的高度。3. 框架結(jié)構(gòu)：由梁和柱為主要構(gòu)件組成的承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。4. 剪力墻結(jié)構(gòu)：由剪力墻組成的承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。5. 框架一剪力墻結(jié)構(gòu)：由框架和剪力墻共同承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。6. 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件：完成上部樓層到下部樓層的結(jié)構(gòu)型式轉(zhuǎn)變或上部樓層到下部樓層結(jié)構(gòu)布置改變而設(shè)置的結(jié)構(gòu)構(gòu) 件，包括轉(zhuǎn)換梁、轉(zhuǎn)換桁架、轉(zhuǎn)換板等。7. 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層：不同功能的樓層需要不同的空間劃分，因而上下層之間就需要結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置軸線的改變，這就需要在上下層之間設(shè)置一

2、種結(jié)構(gòu)樓層，以完成結(jié)構(gòu)布置密集、墻柱較多的上層向結(jié)構(gòu)布置較稀疏、墻術(shù)較 少的下層轉(zhuǎn)換，這種結(jié)構(gòu)層就稱為結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。（或說(shuō)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件所在的樓層）8. 剪重比：樓層地震剪力系數(shù)，即某層地震剪力與該層以上各層重力荷載代表值之和的比值。9. 剛重比：結(jié)構(gòu)的剛度和重力荷載之比。是影響重力P - :效應(yīng)的主要參數(shù)。10. 抗推剛度（D）:是使柱子產(chǎn)生單位水平位移所施加的水平力。11. 結(jié)構(gòu)剛度中心：各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度的中心。12. 主軸：抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)為斜向布置時(shí)，設(shè)層間剪力通過(guò)剛度中心作用于某個(gè)方向，若結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的層間位移 與層間剪力作用的方向一致，則這個(gè)方向稱為主軸方向。13. 剪切變形：下部層間變

3、形（側(cè)移）大，上部層間變形小，是由梁柱彎曲變形產(chǎn)生的。框架結(jié)構(gòu)的變形特征是呈 剪切型的。14. 剪力滯后：在水平力作用下，框筒結(jié)構(gòu)中除腹板框架抵抗傾復(fù)力矩外，翼緣框架主要是通過(guò)承受軸力抵抗傾復(fù) 力矩，同時(shí)梁柱都有在翼緣框架平面內(nèi)的彎矩和剪力。由于翼緣框架中橫梁的彎曲和剪切變形，使翼緣框架中 各柱軸力向中心逐漸遞減，這種現(xiàn)象稱為剪力滯后。15. 延性結(jié)構(gòu)：在中等地震作用下，允許結(jié)構(gòu)某些部位進(jìn)入屈服狀態(tài)，形成塑性鉸，這時(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性狀態(tài)。在 這個(gè)階段結(jié)構(gòu)剛度降低，地震慣性力不會(huì)很大，但結(jié)構(gòu)變形加大，結(jié)構(gòu)是通過(guò)塑性變形來(lái)耗散地震能量的。具 有上述性能的結(jié)構(gòu)，稱為延性結(jié)構(gòu)。16. 彎矩二次分配法：就

4、是將各節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩，同時(shí)作分配和傳遞，第一次按梁柱線剛度分配固端彎矩，將分 配彎矩傳遞一次（傳遞系數(shù) C=1/2 ）,再作一次分配即結(jié)束。1 我國(guó)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)是如何定義的?答：我國(guó)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3 2002)規(guī)定：10層及10層以上或房屋高度大于 28m的建筑物稱為高層建筑，此處房屋高度是指室外地面到房屋主要屋面的高度。2高層建筑結(jié)構(gòu)有何受力特點(diǎn)？答：高層建筑受到較大的側(cè)向力 (水平風(fēng)力或水平地震力)，在建筑結(jié)構(gòu)底部豎向力也很大。在高層建筑中，可以認(rèn) 為柱的軸向力與層數(shù)為線性關(guān)系，水平力近似為倒三角形分布， 在水平力作用卞，結(jié)構(gòu)底部彎矩與高度平方成正比，頂點(diǎn)側(cè)移與高度

5、四次方成正比。上述彎矩和側(cè)移值，往往成為控制因素。另外，高層建筑各構(gòu)件受力復(fù)雜，對(duì)截面 承載力和配筋要求較高。4.高層建筑結(jié)構(gòu)的豎向承重體系和水平向承重體系各有哪些？答：高層建筑結(jié)構(gòu)的豎向承重體系有框架、剪力墻、框架一剪力墻、筒體、板柱一剪力墻以及一些其他形式如：懸掛式結(jié)構(gòu)，巨型框架結(jié)構(gòu)和豎向桁架結(jié)構(gòu)。高層建筑結(jié)構(gòu)的水平承重體系有現(xiàn)澆樓蓋體系(包括肋梁樓蓋體系、密肋樓蓋體系、平板式樓蓋體系、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng) 力現(xiàn)澆平扳)、疊合樓蓋體系、預(yù)制板樓蓋體系和組合樓蓋體系。5簡(jiǎn)述高層建筑結(jié)構(gòu)布置的一般原則。答：高層房屋平面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，盡量減少?gòu)?fù)雜受力和扭轉(zhuǎn)受力，盡量使結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度中心、 建筑平面形心

6、、建筑物質(zhì)量中心重合，以減少扭轉(zhuǎn)。高層建筑，其平面形狀可以是方形、矩形和圓形，也可以采用L形、T形、十字形和Y形。但平面尺寸要滿足有關(guān)規(guī)范要求。高層結(jié)構(gòu)房屋豎向的強(qiáng)度和剛度宜均勻、連續(xù)，無(wú)突變。避免有過(guò)大的外挑和內(nèi)收，避免錯(cuò)層和局部夾層，同 一樓層樓面標(biāo)高盡量統(tǒng)一，豎向結(jié)構(gòu)層間剛度上下均勻，加強(qiáng)樓蓋剛度，以加強(qiáng)連接和力的傳遞。同時(shí)，建筑物高 寬比要滿足有關(guān)規(guī)定，并按要求設(shè)置變形縫。1防震縫、伸縮縫和沉降縫在什么情況下設(shè)置？在高層建筑中，特別是抗震結(jié)構(gòu)中，怎么處理好這三種維？下列情況宜設(shè)防震縫：(1) 平面各項(xiàng)尺寸超限而無(wú)加強(qiáng)措施。(2) 房屋有較大錯(cuò)層。(3 )各部分結(jié)構(gòu)的剛度或荷載相差懸殊而

7、又未采取有效措施。2 為什么抗震結(jié)構(gòu)的延性要求不通過(guò)計(jì)算延性比來(lái)實(shí)現(xiàn)？抗震結(jié)構(gòu)都要設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)，主要是通過(guò)設(shè)計(jì)具有足夠延性的構(gòu)件來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于地震(大小、時(shí)間、地點(diǎn)等)的不確定性，計(jì)算參數(shù)也難于確定，在地震作用下構(gòu)件達(dá)到的值很難通過(guò)計(jì)肛算得到。.值則和截面內(nèi)力性質(zhì)，構(gòu)件材料，配筋方式及配筋數(shù)量等許多因素有關(guān)，也不宜定量計(jì)算。因此在工 一 一程設(shè)計(jì)中不用'來(lái)驗(yàn)算延性要求，而是以結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)代替延性要求。不同抗震等級(jí)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件有不同的配筋 要求。也即在抗震結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的延性要求是通過(guò)抗震構(gòu)造措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的。3. 多高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)有哪些形式？如何選擇？ 答：多、高層建筑的基礎(chǔ)類型有

8、單獨(dú)基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、十字交叉條形基礎(chǔ)、片筏基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)等?；A(chǔ)類型的選擇與場(chǎng)地工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、房屋的使用要求及荷載大小、上部結(jié)構(gòu)對(duì)不均勻沉降的適應(yīng)程度 以及施工條件等因素有關(guān)。在京開(kāi)幕下單獨(dú)基礎(chǔ)適用于上部結(jié)構(gòu)荷載較小或地基條件較好的情況；條形基礎(chǔ)通常沿 柱列布置，它將上部結(jié)構(gòu)較好地連成整體，可減少差異沉降量；十字交叉條形基礎(chǔ)比條形基礎(chǔ)更加增強(qiáng)基礎(chǔ)的整體 性，它適用于地基土質(zhì)較差或上部結(jié)構(gòu)的荷載分布在縱橫兩方向都很不均勻的房屋；當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較差，采用條形基 礎(chǔ)也不能滿足地基的承載力和上部結(jié)構(gòu)容許變形的要求，或當(dāng)房屋要求基礎(chǔ)具有足夠的剛度以調(diào)節(jié)不均勻沉降時(shí)， 可采用片筏基礎(chǔ)；若上部

9、結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載很大，需進(jìn)一步增大基礎(chǔ)的剛度以減少不均勻沉降時(shí)，可采用箱形基礎(chǔ)； 樁基礎(chǔ)也是多、高層建筑常用的一種基礎(chǔ)形式，它適用于地基的上層土質(zhì)較差、下層土質(zhì)較好，或上部結(jié)構(gòu)的荷載 較大以及上部結(jié)構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)不均勻沉降很敏感的情況。4確定建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)埋深時(shí)應(yīng)考慮哪些問(wèn)題？答：(1) 建筑物的用途，有無(wú)地下室、設(shè)備基礎(chǔ)和地下設(shè)施，基礎(chǔ)的形式和構(gòu)造；(2) 作用在地基上的荷載大小和性質(zhì)；(3) 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；(4) 相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深；(5) 地基土凍脹和融陷的影響。5簡(jiǎn)述片筏基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。答：片筏基礎(chǔ)是多、高層房屋中常用的一種基礎(chǔ)形式，有平板式和肋梁式兩類。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括確定基礎(chǔ)尺寸

10、、基底 反力計(jì)算和地基承載力驗(yàn)算、基礎(chǔ)內(nèi)力和配筋計(jì)算、構(gòu)造要求等。具體內(nèi)容略。1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮哪些荷載或作用?答：高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)主要承受豎向荷載、風(fēng)荷載和地震作用等。與多層建筑有所不同，由于高層建筑的豎向力 遠(yuǎn)大于多層建筑，在結(jié)構(gòu)內(nèi)可引起相當(dāng)大的內(nèi)力；同時(shí)由于高層建筑的特點(diǎn)，水平荷載的影響顯著增加。2對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行豎向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算時(shí)，是否要考慮活荷載的不利布置?答：對(duì)高層建筑，在計(jì)算活荷載產(chǎn)生的內(nèi)力時(shí)，可不考慮活荷載的最不利布置。這是因?yàn)槟壳拔覈?guó)鋼筋混凝土高層 建筑單位面積的重量大約為 1214kN/ mf(框架、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系)和1416kN/ va(剪力墻、

11、簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)體系), 而其中活荷載平均值約為 2.0kN/卅左右，僅占全部豎向荷載15%左右，所以樓面活荷載的最不利布置對(duì)內(nèi)力產(chǎn)生的 影響較小；另一方面，高層建筑的層數(shù)和跨數(shù)都很多，不利布置方式繁多，難以一一計(jì)算。為簡(jiǎn)化計(jì)算，可按活荷 載滿布進(jìn)行計(jì)算，然后將梁跨中彎矩乘以 1.1 1.2的放大系數(shù)。5計(jì)算地震作用的底部剪力法適用于什么情況？答：高度不超過(guò) 40m ，以剪切變形為主，剛度與質(zhì)量沿高度分布比較均勻的建筑物，可采用底部剪力法計(jì)算地震作 用。6何謂反應(yīng)譜？底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法在地震作用計(jì)算時(shí)有何異同？ 答：根據(jù)大量的強(qiáng)震記錄，求出不同自振周期的單自由度體系地震最大反應(yīng)，取這些反應(yīng)的

12、包線，稱為反應(yīng)譜。以 反應(yīng)譜為依據(jù)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，則結(jié)構(gòu)在這些地震記錄為基礎(chǔ)的地震作用下是安全的，這種方法稱為反應(yīng)譜法。利用 反應(yīng)譜，可很快求出各種地震干擾下的反應(yīng)最大值，因而此法被廣泛應(yīng)用。以反應(yīng)譜為基礎(chǔ)，有兩種實(shí)用方法。（1） 振型分解反應(yīng)譜法 此法是把結(jié)構(gòu)作為多自由度體系，利用反應(yīng)譜進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于任何工程結(jié)構(gòu)，均可用此法進(jìn)行地震分析。（2）底部剪力法 對(duì)于多自由度體系，若計(jì)算地震反應(yīng)時(shí)主要考慮基本振型的影響，則計(jì)算可以大大簡(jiǎn)化，此法為底部剪力法，是一種近似方法。利用這種方法計(jì)算時(shí)，也是要利用反應(yīng)譜。它適用于高度不超過(guò)40m以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)

13、體系的結(jié)構(gòu)。用反應(yīng)譜計(jì)算地震反應(yīng)， 應(yīng)解決兩個(gè)主要問(wèn)題：計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)的重力荷載代表值；根據(jù)結(jié)構(gòu)的自振周期確定相 應(yīng)的地震影響系數(shù)。7在計(jì)算地震作用時(shí)，什么情況下采用動(dòng)力時(shí)程分析法計(jì)算，有哪些要求？ 答：采用動(dòng)力時(shí)程分析時(shí)，應(yīng)按建筑場(chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分組選用不少于兩組實(shí)際地震記錄和一組人工模擬的加速 度時(shí)程曲線，其平均地震影響系數(shù)曲線應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計(jì)意義上相符；地震 波的持續(xù)時(shí)間不宜小于建筑結(jié)構(gòu)基本自振周期的34倍，也不宜小于12s，時(shí)間間隔可取0.01s或0.02s ;且按照每條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的65，多條時(shí)

14、程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的80。8在什么情況下需要考慮豎向地震作用效應(yīng)？ 答：8度及9度抗震設(shè)防時(shí)，水平長(zhǎng)懸臂構(gòu)件、大跨度結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)上部樓層外挑部分要考慮豎向地震作用。8度和9度設(shè)防時(shí)豎向地震作用的標(biāo)準(zhǔn)值，可分別取該結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受的重力荷載代表值的10和20進(jìn)行計(jì)算。9什么是荷載效應(yīng)組合？有地震作用組合和無(wú)地震作用組合表達(dá)式是什么？ 答：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件在使用期間，可能遇到同時(shí)承受永久荷載和兩種以上可變荷載的情況。但這些荷載同時(shí)都達(dá)到 它們?cè)谠O(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的最大值的概率較小，且對(duì)某些控制截面來(lái)說(shuō);并非全部可變荷載同時(shí)作用時(shí)其內(nèi)力最大。按 照概率統(tǒng)

15、計(jì)和可靠度理論把各種荷載效應(yīng)按一定規(guī)律加以組合，就是荷載效應(yīng)組合。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定高層建筑結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)組合的表達(dá)式如下：10高層建筑按空間整體工作計(jì)算時(shí)，要考慮哪些變形？（10分）梁的彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)變形，必要時(shí)考慮軸向變形;（4分）柱的彎曲、剪切、軸向、扭轉(zhuǎn)變形;（3分）墻的彎曲、剪切、軸向、扭轉(zhuǎn)變形。 （3分）11為什么計(jì)算高層建筑結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的內(nèi)力時(shí)可以不考慮活荷載的折減和活荷載的不利布置？ 在高層建筑中，恒荷載較大，占了總豎向荷載的85%以上。活荷載相對(duì)較小，所以在實(shí)際工程中，往往不考慮折減系數(shù)，按全部滿荷載計(jì)算，有在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)時(shí)考慮折減系數(shù)的。在計(jì)

16、算高層建筑結(jié)構(gòu)豎向荷載下產(chǎn)生的內(nèi)力時(shí)，可以不考慮活荷載的不利布置，按滿布活荷載一次計(jì)算。因?yàn)楦邔咏ㄖ?，活荷載占的比例很?。ㄗ≌⒙灭^、辦公樓活荷載一般在1.52.5KN/怦內(nèi)，只占全部豎向荷載的1015% , 活荷載不同布置方式對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力產(chǎn)生的影響很小；再者，高層建筑結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的空間體系，層數(shù)、跨數(shù)很多，不利分布情況太多，各種情況都要計(jì)算工作量極大，對(duì)實(shí)際工程設(shè)計(jì)往往是不現(xiàn)實(shí)的。1.框架結(jié)構(gòu)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？梁、柱組成的框架作為建筑豎向承重結(jié)構(gòu)，并同時(shí)抵抗水平荷載時(shí)，被稱為框架結(jié)構(gòu)體系。優(yōu)點(diǎn)：建筑平面布置靈活，可做成需要大空間的會(huì)議室、餐廳、辦公室等。缺點(diǎn)：抗側(cè)剛度小，水平位移較大，故限制了建造

17、高度。一般不宜超過(guò)50m各種結(jié)構(gòu)型式適用高度還與設(shè)防烈度有關(guān)?？箓?cè)剛度主要取決于梁、柱的截面尺寸及層高。2為何要限制剪壓比？（10分）由試驗(yàn)可知，箍筋過(guò)多不能充分發(fā)揮鋼箍作用（5分）,因此，在設(shè)計(jì)時(shí)要限制梁截面的平均剪應(yīng)力，使箍筋數(shù)量不至于太多，同時(shí)，也可有效防止裂縫過(guò)早出現(xiàn)，減輕混凝土碎裂程度（5分）。3. 柱端箍筋加密區(qū)范圍如何選?。?（10分）抗震設(shè)計(jì)時(shí)，柱箍筋加密區(qū)的范圍應(yīng)符合下列要求：（1） 底層柱的上端和其他各層柱的兩端，應(yīng)取矩形截面柱之長(zhǎng)邊尺寸（或圓形截面柱之半徑）、柱凈高之1/6 和500mr三者之最大值范圍；（2分）（2）底層柱剛性地面上、下各 500mm勺范圍；（1分）（3）底層柱柱根以上1/3柱凈高的范圍；（2分）（4） 剪跨比不大于2的柱和因填充墻等形成的 Hn/h4的柱全高范圍；（2分）（5） 一級(jí)及二級(jí)框架角