高層建筑結構設計題目及答案

1、一、選擇題1、高層建筑結構的抗震等級與a、結構類型和結構總高度 d、地震烈度有關。2、重力荷載代表值中可變荷載組合值的組合系數(shù)是a、雪載取0.5 c、書庫等庫房取0.8 d、樓面荷載取0.5。3、150m高層剪力墻結構剪力的底部加強部位，下列何項符合規(guī)定 a、剪力墻墻肢總高的1/10，并不小于底部兩層層高。4、高層建筑立面不規(guī)則包括a、豎向剛度不規(guī)則 b、豎向抗側(cè)力構件不連續(xù) d、樓層承載力突變5、適用于底部剪力法的高層建筑應該 a、高度40米 c、質(zhì)量和剛度沒高度分布比較均勻 d、以第一振型和剪切變形為主。6、減少筒體結構的剪力滯后效應應采取的措施是 b、控制結構的高寬比 c、設計平面成正方

2、形 d、設計密柱深梁。7、影響框架柱延性的因素有 b、箍筋和縱筋配筋率 d、剪跨比和軸壓比。8、剪力墻的延性設計一般包括 b、設置邊緣構件 c、控制軸壓比 d、限制高寬比9、兩幢相鄰建筑，按8度設防，一幢為框架-筒體結構，高50m，另一幢為框架結構，高30m。若設沉降縫，縫寬下列哪項是正確的？ b、170mm。10、框架結構中反彎點高度比與a、層高 b、層數(shù)、層次及層高變化 c、上下梁線剛度比 d、梁柱線剛度比有關。11、在高層建筑結構中控制最大層間位移的目的是a、滿足人們的舒適度要求 b、防止結構在常遇荷載下的損害 c、確保在罕遇地震時建筑物不致倒塌 d、力求填充墻等非結構構件不被損壞12、

3、在水平荷載作用下的近似計算中，d值法與反彎點法的主要區(qū)別在于a、反彎點高度不同 b、d值法假定柱的上下端轉(zhuǎn)角不相等 d、反彎點法中d值需要修正13、高層建筑結構增大基礎埋深的作用有a、提高基礎的承載力，減少沉降 c、加強地基的嵌固作用，抵抗水平力，防止建筑物的滑移、傾斜，保證穩(wěn)定性 d、利用箱基等基礎外側(cè)墻的土壓力和摩擦力，使基底的土壓力分布趨于均勻，減少應力集中14、8度地震區(qū)某高度75m的高層建筑，考慮地震作用效應時，不應該組合的項是 c、豎向地震作用15、建筑高度、設防烈度、建筑重要性類別及場地類別等均相同的兩個建筑，一個是框架結構，另一個是框架-剪力墻結構，這兩種結構體系中的框架抗震等

4、級下述哪種是正確的？ a、前者的抗震等級高、也可能相等二、判斷題1、有地震作用組合時，承載力紀紀驗算中，引入抗震調(diào)整系數(shù)re 含義是考慮罕遇地震時結構的可靠度可以略微降低。 對 2、地框架-剪力墻結構中，連接總框架與總剪力墻的連桿若是剛性樓板，則整個體系稱之為剛接體系。 錯3、剪力墻的分類主要是根據(jù)墻面開洞率的大小確定的。 錯4、高層建筑的外荷載有豎向荷載和水平荷載，豎向荷載包括自重等恒載和使用荷載等運載，水平荷載僅考慮地震作用。 錯5、框架結構在水平荷載作用下，當上下層梁的線剛度之比增大時，柱的反彎點下移。對6、在筒體結構中，跨高比小于1的框筒梁宜采用交叉暗撐。 錯7、鋼管混凝土柱特別適合于

5、軸心受壓構件，是因為混凝土處于三向受壓狀態(tài)。 對 8、在高層建筑結構中，當活荷載4kn/m2時，一般不考慮其不利布置但跨中彎矩要放大1.11.2。 對9、房屋的頂層、結構轉(zhuǎn)換層、平面復雜或開洞過大的樓層樓面結構采用整體式樓面結構的目的是保證樓板在平面內(nèi)剛度無窮大。 對10、在組合結構中，大剛度的混凝土部分主要承受豎向荷載，高強度的鋼結構部分主要抵抗水平荷載。 錯三、名詞解釋1、剪力墻的軸壓比（要求列式并說明各字母的含義）答:軸壓比指的是柱組合的軸壓力設計值與柱的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值的乘積之比。即柱身平均軸向壓應力與混凝土軸心抗壓強度的比值。即 式中：n為柱組合軸壓力設計值，bc

6、、hc為柱的短邊和長邊，fc為混凝土軸心抗壓強度設計值。2、風振系數(shù)z（要求列式并說明各字母的含義）答：風載波動中的短周期成分對于高度較大或剛度較小的高層建筑可能產(chǎn)生一些不可忽視的動力效應，在設計中采用風振系數(shù)z來考慮這種動力效應。其計算公式如下：式中：z為基本振型z高度處振型系數(shù)，對于外形剛度和質(zhì)量沿高度按連續(xù)規(guī)律變化的懸臂型高聳結構及沿高度比較均勻的高層建筑，可近似用z/h代替。為脈動增大系數(shù)，按表3-4取用，其中w0為基本風壓值，t1為結構第一振型自振周期。v-脈動影響系數(shù)，按表3-5取用。z-風壓高度變化系數(shù)。四、問答題1、抗震設防的目標是什么？什么是二階段設計？在框架結構設計中怎樣實

7、現(xiàn)“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“強節(jié)點”、“強錨固”？答：抗震設防的目標是“小震不壞，中震可修，大震不倒”第一階段設計：第一階段為結構設計階段，在此階段，用相應于該地區(qū)設防烈度的小震作用計算結構的彈性位移和構件內(nèi)力，并進行結構變形驗算，用極限狀態(tài)方法進行截面承載力驗算，按延性和耗能要求進行截面配筋及構造設計，采用相應的抗震構造措施。實現(xiàn)小震不壞，中震可修，大震不倒的目標。第二階段為驗算階段；一些重要的或特殊的結構，經(jīng)過第一階段設計后，用與該地區(qū)設防烈度相應的大震作用進行彈塑性變形驗算，以確定是否達到大震不倒的目標?！皬娭趿骸保撼攲雍椭S壓比小于0.15者外，柱端組合彎矩設計值應符合下列公式

8、要求 其中為柱端彎矩增大系數(shù)?！皬娂羧鯊潯保毫憾瞬克苄糟q區(qū)的設計剪力要求根據(jù)梁的抗彎承載力的大小準定。其中為梁剪力增大系數(shù)?！皬姽?jié)點”：增設箍筋率，實行箍筋加密區(qū)，對其中的縱橫鋼筋實現(xiàn)彎折要求，滿足抗震規(guī)范的要求。“強錨固”：框架梁在框架中間節(jié)點內(nèi)的上部縱向鋼筋應貫穿中間節(jié)點，柱縱向鋼筋在框架節(jié)點核芯區(qū)錨固與連接。2、在框架-剪力墻結構中，為什么框架和剪力墻能夠協(xié)同工作？其目的是什么？剛度特征值的大小與對其結構的變形和內(nèi)力有什么影響？答：框架-剪力墻結構協(xié)同工作的原理是連續(xù)化方法將總的連系梁沿全高連續(xù)分布，成為連續(xù)桿件。其目的是在結構底部幾乎全部的水平荷載與地震作用都由剪力墻承受，在上部結構中

9、，全部的水平作用由框架承受，由此可以增大結構的抗震性能。剛度特征值6時（框架強，剪力墻弱）以剪切變形為主，框架幾乎全部承擔剪力。風度特征值為16之間時，介于彎曲與剪切變形之間。五、計算題某工程為8層鋼筋混凝土框架結構，梁柱現(xiàn)澆，樓板預制，設防烈度為8度，i類場地土，地震分組為第一組，尺寸如圖所示?，F(xiàn)已計算出結構自振周期t1=0.55s；集中在屋蓋和樓蓋的恒載為頂層5500kn，2-7層4500kn，底層為6300kn；活載為頂層650kn，1-7層900kn，按底部剪力法計算各樓層地震作用標準值與剪力。（按多遇地震計算，要求畫圖）。解：樓層重力荷載標準值。g8=5500+0650kn=5500

10、kn，g2-7=4500+50%900kn=4950kn，g1=6300+50%900kn=6750kn總重力荷載代表值ge=gi=5500+49506+6750=41950kn總地震作用荷載值。由地震分組和場地類別查得t g=0.25；由設防烈度查得max=0.16；鋼筋混凝土結構的阻尼比=0.05，則衰減指數(shù)=0.9，t gt1=0.58s5tg，阻尼調(diào)整系數(shù)2=1.0，于是得地震影響系數(shù)為結構等效總重力荷載代表值為g eq=0.85ge=35657.5kn，總地震作用標準值為fe k=g eq=2806.2kn各樓層地震作用標準值。因t1=0.55s1.4tg=0.35s，故須考慮頂部附

11、加水平地震作用，查表得n=0.08t1+0.07=0.114，于是得f n=n fe k=0.1142806.2=319.9kn，由式子求得各層地震作用標準值，頂層須加上f n；除頂層外，各層地震剪力為vi = f i+vi+1，而頂層為vi=f i+f n，計算結果如下表層hi(m)gi(k n)gi higi hif i(k n)vi(k n)8255500137500595150574.4894.37224950108900595150455.01349.3619495094050595150382.91732.2516495079200595150330.92063.141349506

12、4350595150268.92332310495049500595150206.82538.827495034650595150144.82683.614675027000595150112.82796.4所求圖如下 一、緒論1.高層建筑的定義：10層及10層以上或房屋高度超過28米的住宅建筑結構和房屋高度大于24米的其他高層民用建筑結構。二、高層建筑結構體系和布置原則1.建筑物達到一定高度或?qū)訑?shù)之后，內(nèi)力和位移急劇增加的原因是：在水平荷載作用下的彎矩和側(cè)移分別與高度呈二次方和四次方的曲線關系。2.框架剪力墻結構：把框架和剪力墻兩種結構共同組合在一起形成的結構體系，豎向荷載由框架體系和剪力墻

13、等豎向承重單位共同承擔，水平荷載則主要由剪力墻這一具有較大剛度的抗測力單元承擔。3.水平荷載作用下變形特點：剪力墻作為豎向懸臂構件，變形曲線以彎曲型為主，越向上，側(cè)移增加越快。框架類作為豎向懸臂剪切梁，變形為剪切型，越向上，側(cè)移增加越慢?？蚣?剪力墻結構：越接近底部的剪力墻所承受的剪力越大，有利于控制框架的變形；在結構上部，框架的水平位移有比剪力墻的位移小的趨勢，剪力墻還承受框架約束的負剪力。從而綜合兩者的受力性能，使層間變形趨于均勻。4.剪力滯后效應：正應力在角柱較大，中部逐漸減小。由于翼緣框架中梁的剪切變形和梁柱的彎曲變形所造成。5.負剪力滯后效應：在頂部，角柱的正應力反而小于翼緣框架中柱

14、內(nèi)的正應力。6.結構抗震等級：與設防烈度、結構類型、房屋高度有關。（框架的抗震等級要比剪力墻的抗震等級高。）7.平面不規(guī)則類型：1）扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。2）凹凸不規(guī)則3)樓板局部不連續(xù)8.豎向不規(guī)則類型：1）側(cè)向剛度不規(guī)則2）豎向抗側(cè)力構件不連續(xù)3）樓層承載力突變9.變形縫：1）沉降縫2）伸縮縫3）防震縫（注意:不包括施工縫）10.抗震縫的最小縫寬：100mm11.基礎的埋深：1）基礎的埋深必須滿足地基變形和穩(wěn)定性的要求，保證高層建筑在風力和地震作用下的穩(wěn)定性，減少建筑的整體傾斜，防止傾覆和滑移。2）增加基礎埋深，可以提高地基的承載力，減少基礎沉降。3）設置地下室，設置多層地下室有利于建筑物抗震。三、

15、高層建筑結構荷載及效應組合1.（水平荷載作用下）平面化假定：1）每榀框架或剪力墻可以抵抗自身平面內(nèi)的側(cè)力，平面外剛度很小，可忽略不計。2）樓蓋結構在自身平面內(nèi)剛度無限大，平面外剛度很小，可忽略不計。（為保證樓蓋在平面內(nèi)剛度無限大，應使用整體式現(xiàn)澆樓蓋。）2.高層建筑中的活荷載：當活荷載4kn/時，可以不考慮，但跨中彎矩要乘以1.1-1.2倍的擴大系數(shù)，大于4kn/時，則應該考慮活荷載的最不利布置。3.地面的粗糙程度：1)a類指近海海面、海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)2)b類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)。3)c類指：有密集建筑群的城市市區(qū)。4)d類指：有密集建筑群且房屋較

16、高的城市市區(qū)。4（可能是問答）.抗震設防的3準則和2階段方法：3水準目標：“小震不壞，中震可修，大震不倒”即：在小震作用下，房屋不需修理仍可使用；在中震作用下，允許結構局部進入屈服階段，經(jīng)過一般修理仍可繼續(xù)使用；在大震作用下，構件嚴重屈服，結構破壞，但房屋不應倒塌，不應出現(xiàn)危及生命財產(chǎn)的嚴重破壞。2階段方法：第一階段為結構設計階段，在此階段，用相應于該地區(qū)設防烈度的小震作用計算結構的彈性位移和構件內(nèi)力，并進行結構變形驗算，用極限狀態(tài)方法進行截面承載力驗算，按延性和耗能要求進行截面配筋及構造設計，采用相應的抗震構造措施。實現(xiàn)小震不壞，中震可修，大震不倒的目標第二階段為驗算階段；一些重要的或特殊的

17、結構，經(jīng)過第一階段設計后，用與該地區(qū)設防烈度相應的大震作用進行彈塑性變形驗算，以確定是否達到大震不倒的目標。3.地震的分類：1)小震指該地區(qū)50年內(nèi)超越概率約為63%的地震烈度，即眾值烈度，稱多遇地震。2)中震指：該地區(qū)50年內(nèi)超越概率約為10%的地震烈度，稱為基本烈度或設防烈度。3)大震：該地區(qū)50年內(nèi)超越概率約為2%3%的地震烈度，稱為罕遇地震。4.反應譜底部剪力法：只考慮結構的基本震型，適用高度不超過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構。5.地震作用調(diào)整系數(shù)意義：1）地震作用對結構是隨機反復作用，由試驗可知，在反復荷載作用下承載力會降低，地震時受剪承載力就小于無地震

18、時受剪承載力。2）地震是一種偶然作用，作用時間短，材料性能也與在靜力作用下不同，因此可靠度可以略微降低。6.側(cè)向變形驗算：1）使用階段層間位置限制2）罕遇地震作用下層間位移限制7.荷載效應組合:1）60m以上高層建筑需要考慮風荷載作用2）9度設防設防建筑需要考慮豎向地震作用。四、高層建筑的近似計算方法：1.分層法的基本假定：1)在豎向荷載作用下，框架的側(cè)移很小，可以忽略。2)各層梁上的荷載只在本層梁柱傳遞，對其他層梁的影響很小，可以忽略。2.豎向荷載下內(nèi)力計算方法：1）分層法2）迭代法3）系數(shù)法3.水平荷載下內(nèi)力計算方法：1）反彎點法2）d值法3)門架法4.反彎點法和d值法的相同與不同處:1)

19、兩者都是由確定反彎點位置后，再由水平荷載計算構件內(nèi)力。2）d值法根據(jù)框架的層數(shù)、柱子位置、上下層梁剛度比值、上下層層高與本層層高的比值，及荷載的作用形式對反彎點高度進行修正。5.（可能是問答）剪力墻結構的分類及近似計算方法：分類方法：1)按墻肢截面長度和寬度之比分類h/b5；柱。h/b=58；短肢剪力墻。h/b8；普通剪力墻。2)按墻面開洞情況分類： 近似計算方法：1）整截面剪力墻 開洞面積15% 材料力學計算方法2）整體小開口剪力墻 15% 開洞面積30% 材料力學公式計算并修正3）雙肢及多肢剪力墻（連肢墻） 30% 開洞面積50% 連續(xù)化方法4）壁式框架 開洞面積50% 修正d值法分類界限

20、：因素：1）整體性系數(shù)。 2）墻肢慣性矩比值。 3）樓層層數(shù)。1） 當10且時，按整體小開口墻計算。2） 當10且時，按壁式框架計算。3） 當110時，按聯(lián)肢墻計算。4） 當1時，認為梁約束作用很小，按獨立墻肢計算。6.雙肢墻內(nèi)力及變形特點：（1）側(cè)移曲線呈彎曲型（2）連梁的最大剪力不在底層，隨著連梁與墻的剛度比的增大，連梁的剪力增大，剪力最大的梁在高度上的位置下移。（3）墻肢軸力等于該截面以上所有連梁剪力之和，當連梁與墻的剛度比增大時，連梁剪力加大，墻肢軸力也加大。（4）連梁與墻的剛度比增大時，墻肢彎矩減小。（5）雙肢墻截面應力，根據(jù)整體彎曲應力和局部彎曲應力的相對大小不同，雙肢墻截面應力分布會相應改變。7.框架-剪力墻內(nèi)力計算分類：（1）鉸接體系：剪力墻與框架通過樓板聯(lián)系。（2）剛接體系：剪力墻與框架通過連梁聯(lián)系。8.框架-剪力墻位移特征：（1）1，以彎曲變形為主（2）6，以剪切變形為主（3）=16時，介于彎曲變形和剪切變形之間。五、扭轉(zhuǎn)近似計算1.質(zhì)心與剛心：質(zhì)心：質(zhì)量中心剛心：結構抗側(cè)移剛度中心六、鋼筋混凝土框架結構設計1.延性比： 一般介于48之間合適。：結構“屈服”時的定點位移。：維持承載能力的最大頂點