華中科技遠(yuǎn)程教育高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計作業(yè)題

1、第一章作業(yè)參考答案：1、什么是高層建筑？高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范 （gb5044595）定義為： 10 層及 10 層以上的居住建筑以及建筑高度超過24米的公共建筑。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（jgj3-2010 ）定義為： 10 層及 10 層以上或房屋高度超過28 米的住宅建筑結(jié)構(gòu)和高度大于24 米的其他民用建筑結(jié)構(gòu)。2、與多層建筑結(jié)構(gòu)相比，高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有哪些？水平荷載成為決定性因素；軸向變形不容忽視；水平荷載作用下側(cè)移成為控制指標(biāo)；為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，結(jié)構(gòu)延性是重要的設(shè)計指標(biāo)；體形要求，選擇抗風(fēng)能力好的結(jié)構(gòu)；重視概念設(shè)計，包括結(jié)構(gòu)平、立面布置要規(guī)則等

2、；扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大。1、框架和剪力墻共同承受豎向荷載和水平力的結(jié)構(gòu)體系為（c）a 框架結(jié)構(gòu)b 剪力墻結(jié)構(gòu)c 框架-剪力墻結(jié)構(gòu) d 框筒結(jié)構(gòu)2、框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的變形曲線為（ c ）a 剪切型b 彎曲型 c 彎剪型 d 不確定3、下列（ c ）變形縫設(shè)置時，裙房與主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)必須斷開。 a 防震縫 b 伸縮縫c 沉降縫 d 以上三者均應(yīng)斷開4、三大常規(guī)結(jié)構(gòu)體系在側(cè)向荷載作用下的變形特點(diǎn)？并簡述框架結(jié)構(gòu)的變形機(jī)理。框架結(jié)構(gòu)：剪切型，剪力墻結(jié)構(gòu)： 彎曲型，框剪結(jié)構(gòu)：彎剪型框架結(jié)構(gòu)的變形機(jī)理：框架結(jié)構(gòu)側(cè)向位移主要由兩部分組成：梁和柱的完成變形產(chǎn)生的水平位移和柱的軸向變形產(chǎn)生的水平位移；前

3、者的位移曲線呈剪切型，自下而上層間位移減小，后者的位移曲線呈彎曲型，自下而上層間位移增大；水平位移以剪切型為主。1、 試給出風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值w0的計算公式，并指出各參數(shù)的意義？、解：wk= z us uzw0其中：z 指 z 高度處的風(fēng)振系數(shù)，對于高度大于30m且高寬比大于1.5 的房屋建筑， 用風(fēng)振系數(shù)bz加大風(fēng)載，否則z =1.0 ；us 指風(fēng)荷載體型系數(shù)，與建筑物的平面形狀有關(guān)；uz 指風(fēng)壓高度變化系數(shù)， 與建筑物地面粗糙度類別和計算構(gòu)件所處高度有關(guān)；w0指基本風(fēng)壓值， 與建筑物海拔高度 （即所處地區(qū)）和重現(xiàn)期有關(guān)。2、 抗震計算方法有哪些？抗震計算方法有：底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法、時程

4、分析法3、我國抗震規(guī)范采用的三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)是（ a ）a.小震不壞，中震可修，大震不倒b.小震完好，中震可修，大震不倒c.小震完好，中震不壞，大震不倒d.小震不壞，中震完好，大震不倒4、下列關(guān)于抗震設(shè)計方法與理論中，錯誤的一項是（d）a.結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的主要方法包括底部剪力法（靜力法）、陣型分解反應(yīng)譜法和時程分析法b.底部剪力法適用于高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度分布均勻的結(jié)構(gòu)c.框架結(jié)構(gòu)的理論計算周期比實(shí)際值大的原因在于填充墻對結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的增大作用d.結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度越大，水平地震作用下結(jié)構(gòu)越安全1.根據(jù)概念設(shè)計，高層建筑結(jié)構(gòu)的建筑形體和結(jié)構(gòu)布置應(yīng)遵循哪些原則？采用平、立面規(guī)

5、則建筑，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則建筑；具有足夠大的承載力和剛度；具有明確的計算簡圖、合理的地震作用傳遞路徑和不間斷傳力路線；具有良好的彈塑性變形能力和地震耗能能力；具有多個冗余度和備用傳遞路徑，防止結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌；設(shè)置多道抗震防線；構(gòu)件之間連接方式具有明確的力學(xué)概念，或固結(jié)或鉸接。2.高層建筑平面不規(guī)則、豎向不規(guī)則分別包括哪些類型？平面不規(guī)則：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則和樓板局部不連續(xù)；豎向不規(guī)則包括側(cè)向剛度不規(guī)則、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)喝樓層承載力突變。3.下列關(guān)于材料應(yīng)變延性的說明中，錯誤的一項是（ d ）a.材料的延性指材料的塑形變形能力b.等間距的井字復(fù)合箍對混凝土的約束比普通矩形箍好c.鋼筋的抗

6、拉強(qiáng)度實(shí)測值與屈服強(qiáng)度實(shí)測值不宜過小，以保證鋼筋屈服后的耗能能力d.鋼筋屈服強(qiáng)度實(shí)測值與屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)比的比值應(yīng)當(dāng)偏大1.什么是延性？分別簡述材料延性、截面曲率延性、結(jié)構(gòu)位移延性的概念？答案： p113，延性指材料、截面、構(gòu)件或結(jié)構(gòu)屈服后，仍保持一定的強(qiáng)度或承載力時的塑性變形能力。材料延性指材料進(jìn)入屈服應(yīng)變后，到達(dá)材料強(qiáng)度沒有顯著降低時的極限應(yīng)變的塑性變形能力；截面曲率延性指截面進(jìn)入屈服曲率與極限曲率之間塑性轉(zhuǎn)動能力；結(jié)構(gòu)位移延性以結(jié)構(gòu)層間位移延性系數(shù)衡量，等于結(jié)構(gòu)層間極限位移與結(jié)構(gòu)層間屈服位移的比值。2.下列對剪重比概念理解錯誤的一項是（c ）a.剪重比指樓層水平地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值與該層及以上各層

7、重力代表值之和的比值b.限制剪重比主要是為了防止計算得到的樓層水平地震剪力偏小c.剪重比越大，樓層水平地震剪力越小d.剪重比主要針對基本周期較長的高層建筑3.柱截面不利內(nèi)力組合可能包含的情況是見教材 p108，|m|max及相應(yīng)的 n，nmax及相應(yīng)的 m，nmin 及相應(yīng)的 m，|m| 較大及 n 較大（小偏壓） 或較?。ù笃珘海?。1、下列關(guān)于樓板平面內(nèi)剛度無限大的假定，理解錯誤的一項是（b ）a.平面內(nèi)剛度無限大指在側(cè)向力作用下，樓板只發(fā)生剛體平移或轉(zhuǎn)動b.當(dāng)樓板開洞口較大時，仍可采用平面內(nèi)無限剛度假定c.各個抗側(cè)力構(gòu)件之間通過樓板相互聯(lián)系并協(xié)調(diào)工作d.樓板平面外剛度很小，可以忽略2、框

8、架結(jié)構(gòu)豎向荷載下的簡化計算方法為（ a ）a.分層力矩分配法b.反彎點(diǎn)法c.d值法d.矩陣位移法3、聯(lián)肢剪力墻的計算方法是（b）a.材料力學(xué)法b.連續(xù)化方法c.協(xié)同工作計算方法d.反彎點(diǎn)法4、聯(lián)肢剪力墻連續(xù)化方法的計算假定有哪些？答案 :忽略連梁軸向變形， 即假定兩墻肢水平位移完全相同；兩墻肢各截面轉(zhuǎn)角和曲率都相等，因此連梁兩端轉(zhuǎn)角相等，連梁反彎點(diǎn)在中點(diǎn)；各墻肢截面、各連梁截面及層高等幾何尺寸沿全高是相同的。1、 將空間結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)的簡化假定有哪些？1.平面結(jié)構(gòu)假定： 框架及剪力墻只在其自身平面內(nèi)有剛度， 平面外剛度很小；2.樓板在其自身平面內(nèi)剛度無限大，平面外剛度很小，可以忽略；3.

9、水平荷載作用方向假定:水平荷載作用在房屋結(jié)構(gòu)的主軸方向及斜交結(jié)構(gòu)方向 （當(dāng)斜交方向角大于15時）。2、影響柱兩端約束剛度的主要因素有哪些？答案 :結(jié)構(gòu)的總層數(shù)及該層所在位置；梁柱線剛度比；荷載形式；上層梁與下層梁剛度比；上下層層高比。3、關(guān)于框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)協(xié)同工作計算方法中剛度特征值的理解，錯誤的一項是（d ）a. 表示總框架抗推剛度cf 與總剪力墻抗彎剛度 eiw 的相對大小b. =0 是表明結(jié)構(gòu)為純剪力墻結(jié)構(gòu)c.=時表明結(jié)構(gòu)為純框架結(jié)構(gòu)d. 很小時，結(jié)構(gòu)以剪力墻為主，側(cè)向位移曲線為剪切型4、簡述框架 -剪力墻協(xié)同共組計算方法中剛度特征值 的概念，并分析對內(nèi)力分配、側(cè)移變形有什么影響？答

10、案 :（1）剛度特征值是框架抗推剛度（或廣義抗推剛度）與剪力墻抗彎剛度的比值，它集中反映了結(jié)構(gòu)的變形狀態(tài)及受力狀態(tài)。（2）對側(cè)移曲線的影響：框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系的側(cè)向位移曲線呈彎剪型，結(jié)構(gòu)側(cè)移曲線隨剛度特征值的變化而變化。當(dāng) 值較小（如 1）時總框架的抗推剛度較小、總剪力墻的等效抗彎剛度相對較大，結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線接近彎曲型，這時剪力墻起主要作用；而當(dāng) 較大（如 6）時，總框架的抗推剛度相對較大，總剪力墻的等效抗彎剛度相對較小，框架的作用愈加顯著，所以結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線接近剪切型；當(dāng) 在 16 之間時，結(jié)構(gòu)側(cè)移曲線介于二者之間，表現(xiàn)為彎剪型，即下部以彎曲變形為主，越往上部逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟行?。?）對結(jié)構(gòu)內(nèi)

11、力的影響：框架、剪力墻之間的剪力分配關(guān)系隨變化：當(dāng) 很小時， 剪力墻承擔(dān)大部分剪力； 當(dāng) 很大時，框架承擔(dān)大部分剪力?？蚣芎图袅χg的剪力分配關(guān)系隨樓層的不同而變化：剪力墻的下部受力較大；而框架的中部受力較大。1、延性框架的抗震設(shè)計概念有哪些？、延性框架的抗震設(shè)計概念有哪些？答案 :1.強(qiáng)柱弱梁；2.強(qiáng)剪弱彎；3.強(qiáng)核心區(qū)，強(qiáng)錨固4.局部加強(qiáng)5.限值柱軸壓比，加強(qiáng)柱箍筋對混凝土的約束。2、影響框架柱延性和耗能的主要因素有哪些？見教材 p193， 剪跨比、軸壓比和箍筋配置。3、某框架梁柱節(jié)點(diǎn)，左右梁端彎矩設(shè)計值之和為 640kn m，上下柱的線剛度比值為 7:9，不考慮內(nèi)力調(diào)整，則下柱端截面的

12、彎矩設(shè)計值為（d ）kn m。a.160 b.280 c.320 d.360 柱端彎矩分配按線剛度比值考慮，所以下柱端截面的彎矩設(shè)計值=6409/(7+9)=360 ，選 d 1、延性剪力墻抗震設(shè)計原則有哪些？解答：強(qiáng)墻肢弱連梁；強(qiáng)剪弱彎；限制墻肢軸壓比和墻肢設(shè)置邊緣構(gòu)架；設(shè)置底部加強(qiáng)部位；連梁采取特殊措施，使連梁成為延性構(gòu)件2、墻肢斜截面剪切破壞形態(tài)有哪些？2、剪拉破壞、斜壓破壞、剪壓破壞，見教材 p224. 3、剪力墻約束邊緣構(gòu)件的類型包括_暗柱、端柱、翼墻和轉(zhuǎn)角墻， _、_、_和_. 1、 抗震計算方法中，（）適用于高度不超過 40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布均勻的結(jié)構(gòu)。a.

13、振型分解反應(yīng)譜法b.底部剪力法c.時程分析法d.實(shí)體有限元法解答：選 b，見教材 p79，底部剪力法是一種簡化的手算方法。2、下列不屬于框架結(jié)構(gòu)延性概念設(shè)計的一項是（）a.強(qiáng)柱弱梁b.強(qiáng)剪弱彎c.提高柱的軸壓比計算值d.強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件解答：選 c，柱的軸壓比越大，其延性越差。3、 框架柱軸壓比計算公式n=n/(fca)中 n的含義是（）a.重力荷載代表值下的軸壓力標(biāo)準(zhǔn)值b.重力荷載代表值下的軸壓力設(shè)計值c.考慮地震作用組合下的軸壓力標(biāo)準(zhǔn)值d.考慮地震作用組合下的軸壓力設(shè)計值解答：選 d，見教材 p193，注意與墻肢軸壓比定義的區(qū)別。4、下列關(guān)于框架梁的構(gòu)造措施中，理解錯誤的是（）a.限值梁截面最

14、小尺寸的目的是避免剪壓比（平均剪應(yīng)力與軸心抗壓強(qiáng)度的比值）過大b.凈跨與梁高比值小于4 時，框架梁不易出現(xiàn)剪切破壞c.限制框架梁截面相對受壓區(qū)高度的目的是為了提高梁端塑性鉸的延性d.梁端箍筋加密區(qū)長度取值與梁截面高度無關(guān)解答：選 d，見教材 p192 表 6-2，梁端箍筋加密區(qū)長度取值與梁截面高度有關(guān)。5、延性指屈服后強(qiáng)度或承載力沒有顯著降低時的（）變形能力。a.彈性b.塑性c.線性d.以上均不對解答：選 b，延性是塑性變形能力。6、簡述高層建筑結(jié)構(gòu)平面布置的一般原則。答案 : 在高層建筑的一個獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，結(jié)構(gòu)平面形狀宜簡單、規(guī)則、對稱，盡量減少復(fù)雜受力和扭轉(zhuǎn)受力，質(zhì)量、剛度和承載力分布宜

15、均勻，以減少扭轉(zhuǎn)。平面不宜過于狹長，突出部分的長度不宜過大，不宜采用角度重疊的平面圖形和細(xì)腰形平面圖形。7、為保證剪力墻墻肢的延性，采取的構(gòu)造措施有哪些？注意此題是說剪力墻的延性構(gòu)造措施，而非剪力墻結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計概念。答案 : （1）墻肢的立面尺寸：宜設(shè)計成高墻，避免矮墻；（2）墻肢的截面尺寸應(yīng)滿足最小墻厚的要求和剪壓比的限值；（3）墻肢應(yīng)配置豎向和橫向分布鋼筋；（4）限制抗震剪力墻墻肢的軸壓比；（5）剪力墻截面兩端設(shè)置邊緣構(gòu)件。8、試說明剪力墻結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（提示：從優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)兩個角度出發(fā)）？答案 : 優(yōu)點(diǎn)：側(cè)向剛度大、空間整體性好、抗震性能好； 用鋼量較?。?房間不露梁柱，整齊美觀；可

16、以做成平面比較復(fù)雜、體形優(yōu)美的建筑物；缺點(diǎn)：剪力墻間距不能太大，平面布置不靈活，不能滿足公共建筑的使用要求；多用于住宅或旅館建筑；結(jié)構(gòu)自重大。9、框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下的水平位移曲線各有什么特點(diǎn)？答案：框架結(jié)構(gòu)：剪切型，剪力墻結(jié)構(gòu)：彎曲型，框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)：彎剪型。框架結(jié)構(gòu)的變形機(jī)理：框架結(jié)構(gòu)側(cè)向位移主要由兩部分組成：梁和柱的完成變形產(chǎn)生的水平位移和柱的軸向變形產(chǎn)生的水平位移；前者的位移曲線呈剪切型，自下而上層間位移減小，后者的位移曲線呈彎曲型，自下而上層間位移增大；水平位移以剪切型為主； 框架-結(jié)構(gòu)是框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的協(xié)同變形。10、某 15 層剪力墻截面厚度250mm，層高 3.3m，墻體總寬6m，總高 49.5m，每層均在墻體正中間設(shè)有1.2m 寬 2.4m 高的洞口，剪力墻混凝土等級c30，試計算該剪力墻在倒三角分布荷載作用下的等效剛度。（注：混凝土剪切模量g=0.42e ）答案 : 剪力墻全截面慣性矩：i1=bh3/12=0.2563/12=4.5m4開洞口處截面慣性矩：i2=b(h3-h23)/12=0.25(63-1.23)/12=4.464m4截面折算慣性矩：i