高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計簡答題

1、3、按功能材料分，高層建筑結(jié)構(gòu)類型主要有哪幾種？答：按功能材料分：混凝土結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼和混凝土的混合結(jié)構(gòu)型式.4、高層建筑的抗側(cè)力體系主要有哪幾類？各有哪些組成和承受作用特點？答：高層建筑的抗側(cè)力類型主要有：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、懸臂結(jié)構(gòu)及巨型框架結(jié)構(gòu)。組成和承受作用特點：框架結(jié)構(gòu)體系架結(jié)構(gòu)體系有線型桿件梁和柱作為主要構(gòu)件組成的，承受豎向和水平作用；剪力墻結(jié)構(gòu)體系：混凝土墻體組成，承受全部豎向和水平作用的；框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系：框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻組成由框架和剪力墻共同承受豎向和水平作用；筒體結(jié)構(gòu)體系：由豎向筒體為主組成的承受豎向和水平作用；懸臂結(jié)構(gòu)體系：在鋼筋

2、混凝土內(nèi)筒為主要受力結(jié)構(gòu)的高層建筑中，從內(nèi)筒不同高度處伸出金屬懸臂桿，并在其端部掛有鋼吊桿與內(nèi)筒共同承受各層樓板的自重與附加的活荷載；巨型框架結(jié)構(gòu)體系：由若干巨柱以及巨梁組成，承受主要的水平力和豎向荷載；其余的樓面截面梁柱組成二級結(jié)構(gòu)，只將樓面荷載傳遞到巨型框架結(jié)構(gòu)上去。5、高層建筑中活荷載的不利布置一般怎樣考慮？為什么要這樣考慮？答：高層建筑中活荷載的不利布置一般不考慮樓面及屋面活荷載的不利布置，而是按滿布考慮進(jìn)行計算，但是當(dāng)樓面活荷載大于4.0kN/時，各截面內(nèi)力計算時仍考慮活荷載的布置，按不利荷載計算結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的內(nèi)力。不考慮活荷載不利布置是因為：1)在高層建筑中各種活荷載占豎向

3、荷載的比例很小，活荷載一般在1.52.5 kN/范圍內(nèi)，只占全部豎向荷載的1020，因此活荷載不同的布置方式對結(jié)構(gòu)內(nèi)力產(chǎn)生的影響很??；2)高層建筑結(jié)構(gòu)是個復(fù)雜的空間體系，層數(shù)與跨數(shù)多，不利分布的情況復(fù)雜多樣，計算工作量極大且計算費用上不經(jīng)濟(jì)，為了簡化起見，可以不考慮活荷載不利分布，按滿布方式布置作內(nèi)力計算后再將框架梁的跨中彎矩乘以1.11.3的放大系數(shù)。6、高層建筑結(jié)構(gòu)所受的風(fēng)荷載主要與哪些因素有關(guān)？總風(fēng)荷載是怎樣計算的？答：高層建筑結(jié)構(gòu)所受的風(fēng)荷載的大小與建筑地點的地貌、離地面或海平面高度、風(fēng)的性質(zhì)、風(fēng)速、風(fēng)向以及高層建筑自振特性、體型、平面尺寸、表面狀況等因素有關(guān)。總風(fēng)荷載是建筑物各個表面

4、承受風(fēng)力的合力，是沿高度變化的分布荷載，總風(fēng)荷載的作用點是各個表面風(fēng)荷載的合力作用點。13、設(shè)沉降縫的目的是什么？在實際設(shè)計中常用的處理方法有哪些？答：設(shè)沉降縫的目的是避免不均勻沉降的影響，避免由于地基不均勻沉降產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。常用的處理方法：采取利用壓縮性小的地基，減少總沉降量及沉降差。對于有不同高度及基礎(chǔ)設(shè)計成整體的結(jié)構(gòu)，在施工時它們暫時斷開，待主體結(jié)構(gòu)施工完畢，已完成大部分沉降量以后再澆灌連接部分的混凝土。將裙房做在高層建筑的懸挑基礎(chǔ)上，達(dá)到裙房與高層部分沉降一致。綜合采用上述方法處理。14、高層建筑結(jié)構(gòu)的工作特點有哪些？其布置原則是什么？答：工作特點：結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)考慮高層建筑結(jié)構(gòu)的整

5、體工作性能；水平作用對高層建筑結(jié)構(gòu)的影響占主導(dǎo)地位；高層建筑結(jié)構(gòu)具有剛度大、延性差、易損的特點；在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的薄弱層。其布置原則：高層建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系；宜采用規(guī)則結(jié)構(gòu)，即體型（平面、立面）規(guī)則，結(jié)構(gòu)平面布置均勻、對稱并具有較好的抗扭剛度；結(jié)構(gòu)豎向布置均勻，結(jié)構(gòu)的剛度、承載力和質(zhì)量分布均勻，無突變的結(jié)構(gòu)；應(yīng)使結(jié)構(gòu)具有必要的承載能力、剛度和變形能力；應(yīng)避免部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失承載重力荷載、風(fēng)荷載和地震作用的能力；對可能出現(xiàn)的薄弱部位應(yīng)采取有效的措施予以加強(qiáng)，宜設(shè)置多道防線。15、高層結(jié)構(gòu)剪力墻設(shè)計中，剪力墻的布置應(yīng)滿足什么要求？答：（1）高寬比限制

6、高層結(jié)構(gòu)剪力墻的最大適用高寬及高寬比應(yīng)滿足水平荷載作用下的整體抗傾覆穩(wěn)定性要求。（2）結(jié)構(gòu)平面布置剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻宜沿主軸方向或其他方向雙向布置；一般情況下，采用矩形、L型、T形平面時，剪力墻沿兩個正交的主軸方向布置；三角形及Y形平面可沿三個方向布置；正多邊形、圓形和弧形平面，則可沿徑向及環(huán)向布置。關(guān)高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻的門窗洞口宜上下對齊、成列布置，形成明確的短肢和連梁。同一軸線的連續(xù)剪力墻過長時，應(yīng)該用樓板（不設(shè)連梁）或細(xì)弱的連梁分成若干各墻段，每個墻段相當(dāng)于一片獨立剪力墻，墻段的高寬比應(yīng)不小于2。剪力墻結(jié)構(gòu)中，如果剪力墻的數(shù)量太多，會使結(jié)構(gòu)剛度和重

7、量都太大，不僅材料用量大而且地震力也增大，一般采用大開間剪力墻比采用小開間剪力墻更好。（3）結(jié)構(gòu)豎向布置普通剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻應(yīng)在整個建筑豎向連續(xù)，上應(yīng)到頂，下要到底，中間樓層不要中斷。為減少上下剪力墻結(jié)構(gòu)的偏心，一般情況下厚度宜兩側(cè)同時內(nèi)收。剪力墻的洞宜上下對齊，成列布置，使剪力墻形成明確的墻肢和連梁。剪力墻相鄰洞口之間及洞口與墻邊緣之間要避免小墻肢。采用刀把形剪力墻會使剪力墻受力復(fù)雜，應(yīng)力局部集中，而且豎向地震作用會產(chǎn)生較大的影響，宜十分慎重?？拐鹪O(shè)計時，一般剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的1/8和底部兩層二者的較大值，當(dāng)剪力墻高度超過150m時，其底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總

8、高度得到1/10；部位框支剪力墻底部加強(qiáng)部位的高度可取框支層以上兩層的高度及墻肢總高度的1/8二者的較大值。16、什么是高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計？在進(jìn)行概念設(shè)計時的要點主要有哪些？答：高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計是指工程結(jié)構(gòu)設(shè)計人員運用所掌握的理論知識和工程經(jīng)驗，在方案階段和初步設(shè)計階段，從宏觀上，總體上和原則上去決策和確定高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一些最基本、最本質(zhì)也是最關(guān)鍵的問題，主要涉及結(jié)構(gòu)方案的選定和布置、荷載和作用傳遞路徑的設(shè)置、關(guān)鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)的判定和加強(qiáng)、結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性保證和耗能作用的發(fā)揮以及承載力和結(jié)構(gòu)剛度在平面內(nèi)和沿高度的均勻分配；結(jié)構(gòu)分析理論的基本假定等。在進(jìn)行概念設(shè)計時的要點：結(jié)構(gòu)簡

9、單規(guī)則均勻；剛?cè)徇m度，性能高加強(qiáng)連接，整體穩(wěn)定性強(qiáng)；輕質(zhì)高強(qiáng)、多道設(shè)防。17、高層建筑設(shè)計采用的三個基本假定是什么？答：三個基本假定 彈性變形假定剛性樓板假定；平面抗側(cè)力假定。18、什么是荷載效應(yīng)和荷載效應(yīng)組合？荷載效應(yīng)組合可分哪幾種？答：荷載效應(yīng)是指由作用引起結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的反應(yīng)，可體現(xiàn)為內(nèi)力、變形及裂縫等。荷載效應(yīng)組合是指按極限狀態(tài)設(shè)計時，為保證結(jié)構(gòu)的可靠性而對同時出現(xiàn)的各種荷載效應(yīng)設(shè)計值規(guī)定的組合。荷載效應(yīng)組合可分為基本組合、標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合三種組合20、什么是結(jié)構(gòu)的延性？結(jié)構(gòu)應(yīng)具有哪些特點才能具有較好的延性？答：結(jié)構(gòu)延性是結(jié)構(gòu)屈服后變形能力大小的一種性質(zhì)，是結(jié)構(gòu)吸收能量能力的一種體

10、現(xiàn)，常用延性系數(shù)來表示。結(jié)構(gòu)應(yīng)具有較好延性特點 強(qiáng)柱弱梁；強(qiáng)剪弱彎；強(qiáng)節(jié)弱桿；強(qiáng)壓弱拉。25、框架結(jié)構(gòu)定義及優(yōu)點、缺點及其適用范圍如何？答：框架結(jié)構(gòu)是指由梁柱桿系構(gòu)件構(gòu)成，能承受豎向和水平荷載作用的承重結(jié)構(gòu)體系。 優(yōu)點：框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活，可根據(jù)需要分隔成小房間或者改成大房間；結(jié)構(gòu)自重較輕 。 缺點：框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較小。適用范圍：僅適用于房屋高度不大、層數(shù)不多的結(jié)構(gòu)26、框架結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理是什么？答：豎向荷載作用下，一般情況，梁端抗彎承載力首先達(dá)到其極限承載力，出現(xiàn)塑性鉸區(qū)域，相應(yīng)地梁端截面轉(zhuǎn)角位移顯著加大，內(nèi)力向跨中發(fā)生轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致跨中彎矩進(jìn)一步提高，跨中撓曲變形增大，直至破壞。水平荷載作

11、用下，框架柱承受水平剪力和柱端彎矩，并由此產(chǎn)生水平側(cè)移，同時由水平力引起的傾覆力矩，使框架的近側(cè)柱拉伸、遠(yuǎn)側(cè)柱壓縮，形成框架的整體彎曲變形，水平力也引起樓層剪力，使梁、柱產(chǎn)生垂直其桿軸線的剪切變形和彎曲變形，形成框架的整體剪切變形，直至破壞。27、框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)整體布置原則有哪些？答：（1）高寬比限制：水平荷載是高層框架結(jié)構(gòu)的主要荷載，由此產(chǎn)生的整體傾覆力矩可能使部分柱受拉,整體抗傾覆穩(wěn)定性驗算要求決定了結(jié)構(gòu)的最大高度。框架結(jié)構(gòu)高寬比限值滿足非抗震設(shè)計時為5；設(shè)防烈度為6度、7度時為4；8度時為3；9度時為2。（2）框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)平面布置及豎向布置應(yīng)按照第二章2.3節(jié)的要求布置。30、分層法計算時

12、為什么要將上層柱的線剛度乘以0.9進(jìn)行折減？傳遞系數(shù)為什么要變?yōu)?.3333？答：在分層的時候，各個開口剛架的上下端均為固定支承，而實際上，除底層的下端外，其他各層柱端均有轉(zhuǎn)角產(chǎn)生，即上層的剛架中，其它層對本層剛架約束作用應(yīng)介于鉸支承與固定支承之間的彈性支承，為了改善由此所引起的誤差，在計算時做以下修正：除底層以外其他各層柱的線剛度均乘0.9的折減系數(shù)；除底層以外其他各層柱的彎矩傳遞系數(shù)取為1/3.31、分層法所得彎矩荷載效應(yīng)計算結(jié)果有什么特征？節(jié)點力矩不平衡時通常如何處理？答：在求得各開口剛架中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力后，則可將相鄰的兩個開口剛架中同層柱號的柱內(nèi)力疊加，作為原框架中柱的內(nèi)力，而分層計算所得

13、的各層梁的內(nèi)力，即為原框架結(jié)構(gòu)中相應(yīng)層次的梁內(nèi)力，分層法所得的框架節(jié)點處的彎矩之和常常不等于零。 節(jié)點不平衡力矩較?。ㄐ∮?0），直接按疊加成果進(jìn)行下一步計算，否則需再分配一次，修正原桿端彎矩，得到最終計算成果。32、反彎點法計算水平荷載作用下平面框架結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)時，其基本假定是什么？答：（1）梁的線剛度與柱線剛度之比大于3時，可認(rèn)為梁剛度為無限大；（2）梁、柱軸向變形均可忽略不計。33、柱抗側(cè)移剛度的物理意義是什么？答：柱抗側(cè)移剛度指無角位移的兩端固定桿件，單位側(cè)移時所產(chǎn)生的剪力。34、反彎點法計算彎矩時，與框架中節(jié)點相連的梁端彎矩計算公式說明了什么？答：反彎點法計算彎矩時，與框架中節(jié)點相

14、連的梁端彎矩計算公式說明了梁端彎矩不當(dāng)與相連的柱端彎矩有關(guān),而且還與該梁的線剛度成正比。40、為什么對高層建筑結(jié)構(gòu)來說，必須驗算結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移？答：對高層建筑結(jié)構(gòu)來說，其層數(shù)度，高度大，為保證在正常使用條件下，主體結(jié)構(gòu)基本處于彈性受力狀態(tài)，控制裂縫的開展及控制其寬度在規(guī)范允許范圍內(nèi)，以及保證填充墻、隔墻及幕墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的完好，要求高層建筑結(jié)構(gòu)必須具有足夠的剛度，且須對結(jié)構(gòu)樓層層間最大位移與層高之比進(jìn)行限值，所以必須驗算結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。41、高層框架結(jié)構(gòu)中的側(cè)移哪些是有害性側(cè)移、哪些是無害性側(cè)移？答：由框架梁、柱彎曲和剪切變形產(chǎn)生的水平側(cè)移式有害的，而由框架柱軸向變形產(chǎn)生的水平側(cè)移無害。42、

15、框架結(jié)構(gòu)的水平變形曲線有什么特征？答：框架結(jié)構(gòu)的水平變形曲線特征是在整體上構(gòu)成“剪切型變形曲線”形式。45、抗震措施有多少等級？為什么有時要求高，有時要求低？有什么樣的大致規(guī)律性？答：抗震措施有五個等級：特一級和一、二、三、四級。抗震等級的不同，體現(xiàn)在對結(jié)構(gòu)抗震性能要求嚴(yán)格與否的程度，等級越高，結(jié)構(gòu)抗震性能要求就越高，當(dāng)有特殊要求時則提升到特一級，其計算和措施比一級更加嚴(yán)格；相反如抗震等級較低，則抗震要求較低。對各類不同的高層建筑結(jié)構(gòu)，其抗震措施應(yīng)符合以下要求：（1）甲類、乙類建筑：當(dāng)抗震設(shè)防烈度為68度時，應(yīng)符合抗震設(shè)防烈度提高一度的要求；當(dāng)設(shè)防烈度為9度時，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高達(dá)到要求

16、。當(dāng)建筑場地為類時，應(yīng)允許仍按抗震設(shè)防烈度的要求采取抗震構(gòu)造措施。（2）丙類建筑：應(yīng)符合抗震設(shè)防烈度的要求。當(dāng)建筑場地為類時，應(yīng)允許仍按抗震設(shè)防烈度降低一度的要求采取抗震構(gòu)造措施。46、延性框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點是什么？答：四個要點：強(qiáng)柱弱梁；強(qiáng)剪弱彎；強(qiáng)節(jié)弱桿；強(qiáng)壓弱拉。47、保證框架梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有足夠延性的措施有哪些？答：抗震設(shè)計時，計入受壓鋼筋作用的梁端截面混凝土受壓區(qū)高度與有效高度之比值，一級不應(yīng)大于0.25，二、三級不應(yīng)大于0.35。；抗震設(shè)計時，梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不應(yīng)大于2.5%.。48、框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計中，“強(qiáng)剪弱彎”要求是如何實現(xiàn)的？答：在設(shè)計中采用將承載力不等式轉(zhuǎn)化為內(nèi)力設(shè)

17、計表達(dá)式，對不同抗震等級采用不同的剪力增大系數(shù)，從而使強(qiáng)剪弱彎的程度有所差別。50、框架柱剪跨比、軸壓比、剪壓比定義是什么？它們與框架柱破壞形態(tài)有什么樣的關(guān)系？ 答：剪跨比：對于柱指框架柱端截面彎矩設(shè)計值M和剪力與截面高度乘積之比，即，剪跨比大于2的柱，其破壞形式一般為延性的彎曲破壞，而剪跨比小于2的柱，一般導(dǎo)致脆性的剪切破壞。軸壓比：指柱組合的軸壓力設(shè)計值與柱的全截面面積和混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值乘積之比，即；軸壓比是影響柱的延性重要因素之一，試驗研究表明，柱的延性隨軸壓比的增大急劇下降，軸壓比較高時，將導(dǎo)致混凝土壓碎而受拉鋼筋尚未屈服的小偏心受壓脆性破壞。 剪壓比：柱內(nèi)平均剪應(yīng)力與混凝土抗壓強(qiáng)

18、度設(shè)計值之比；柱構(gòu)件截面剪壓比過大，混凝土過早地發(fā)生剪切破壞。51保證框架柱結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有足夠延性的措施有哪些？答：限制框架柱的剪跨比；限制框架柱的軸壓比；限制框架柱的剪壓比；限制框架柱的縱筋配筋率;限制框架柱的箍筋配箍率。53、剪力墻結(jié)構(gòu)定義、優(yōu)點、缺點及其適用范圍如何？答：剪力墻結(jié)構(gòu)定義：由剪力墻組成的承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。剪力墻或沿橫向、縱向正交布置或沿多軸線斜交布置，同時墻體也作為維護(hù)及房間分隔構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系，優(yōu)點：剪力墻結(jié)構(gòu)剛度大、空間整體性好，抗震性能也很好；缺點：墻體多，平面布置不靈活，結(jié)構(gòu)自重大，不容易布置面積較大的空間適用范圍：適用于有小房間設(shè)計要求的高層住宅、公寓和旅館建

19、筑。54、按剪力墻結(jié)構(gòu)的幾何形式可將其分為幾種類型？答：整體墻；小開口整體墻；聯(lián)肢剪力墻；壁式框架。55、為什么要用等效截面積和等效慣性矩來代替原截面特征計算整體剪力墻水平側(cè)移？答：因為在計算位移時，用等效截面積考慮洞口對水平截面面積及剛度的削弱，用等效慣性矩考慮剪切變形的影響。62、聯(lián)肢剪力墻“強(qiáng)墻弱梁”設(shè)計要點是什么？答：為實現(xiàn)聯(lián)肢剪力墻的延性破壞，設(shè)計中應(yīng)做到“強(qiáng)墻弱梁”，其設(shè)計要點如下：防止墻肢早于彎曲破壞發(fā)生剪切破壞。為此，建筑抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定了抗震墻截面的剪壓比限值和抗震等級為一、二級時抗震墻底部加強(qiáng)部位剪力設(shè)計值的放大系數(shù)；防止連梁早于彎曲破壞發(fā)生剪切破壞。為此，建筑抗震設(shè)計規(guī)范

20、規(guī)定了連梁截面的剪壓比限值和抗震等級為一、二級時連梁端部剪力設(shè)計值的調(diào)整系數(shù)；實現(xiàn)連梁先于墻肢發(fā)生彎曲破壞屈服，連梁發(fā)揮其塑性變形能力，耗散地震能量，有效減輕主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞。因此，設(shè)計中應(yīng)使連梁具有合適強(qiáng)度、剛度和良好變形性能。高層建筑砼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ32002要求剪力墻洞口連梁ln/h宜大于6，設(shè)計成細(xì)長弱連梁。63、開洞剪力墻中，連梁性能對剪力墻破壞形式、延性性能有些什么影響？連梁延性設(shè)計要點是什么？答：開洞剪力墻中，具有合適強(qiáng)度、剛度和良好變形能力的連梁，能在墻肢屈服之前屈服，發(fā)揮其塑性變形能力，連梁起著聯(lián)系墻肢和傳遞荷載的作用。具有合適強(qiáng)度、剛度和良好變形能力的連梁，能在墻肢屈服之前屈服，發(fā)揮其塑性變形能力，耗散地震能量，有效減輕主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞。連梁變形性能的改善將有效地改善機(jī)構(gòu)的變形性能。改善連梁延性，主要措施就是設(shè)法抑制其剪切失效，連梁延性設(shè)計要點：1，限制梁的名義剪壓比；2，限制梁的剪箍比；3，當(dāng)名義剪壓比過高時，通過調(diào)幅降低連梁的彎矩，并降低縱向配筋率；或用加大截面寬度b，提高砼標(biāo)號等措施來降低名義剪壓比；4，當(dāng)采用上述各措施均有苦難而不能降低名義剪壓比斯，建議采用斜交叉配筋，或采用在梁中部開水平縫（開梁縫）等具有較好塑性變形性能的連梁