高層結(jié)構復習思考題及答案

1、第1章 緒論1我國對高層建筑結(jié)構是如何定義的？ 高規(guī)將10層及10層以上或房屋高度大于28m的住宅建筑，以及房屋高度大于24m的其他高層民用建筑混凝土結(jié)構房屋，稱之為高層。2高層建筑結(jié)構的受力及變形特點是什么？設計時應考慮哪些問題？ （1）水平荷載對結(jié)構的影響大，側(cè)移成為結(jié)構設計的主要控制目標之一；（2）樓蓋結(jié)構整體性要求高;（3）高層建筑結(jié)構中的構建的多種變形影響大；（4）結(jié)構受到動力荷載作用時的動力效應大；（5）扭轉(zhuǎn)效應大；（6）必須重視結(jié)構的整體穩(wěn)定和抗傾覆問題；（7）當建筑物高度很大時，結(jié)構內(nèi)外與上下溫差過大而產(chǎn)生的溫度內(nèi)力和溫度位移也是高層建筑結(jié)構的一種特點。4為什么要限制結(jié)構在正常

2、情況下的側(cè)移？何謂舒適度？高規(guī)采用何種限制來滿足舒適度要求？ 限制側(cè)移主要原因：防止主題結(jié)構及填充墻、裝修等非結(jié)構構件的開裂與損壞；同時過大的側(cè)向變形會使人有不舒適感，影響正常使用；過大的側(cè)移還會使結(jié)構產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力。人體對居住在高樓內(nèi)的舒適程度。通過限制振動加速度滿足舒適度要求。5什么是結(jié)構的重力二階效應？高層建筑為什么要進行穩(wěn)定性驗算？如何進行框架結(jié)構的整體穩(wěn)定驗算？框架結(jié)構在水平荷載作用下將產(chǎn)生側(cè)移，如果側(cè)移量比較大，由結(jié)構重力荷載產(chǎn)生的附加彎矩也將較大，危及結(jié)構的安全與穩(wěn)定。這個附加彎矩稱之為重力二階效應。有側(cè)移時，水平荷載會產(chǎn)生重力二階效應，重力二階效應過大會導致結(jié)構發(fā)生整體失穩(wěn)

3、破壞。故要進行穩(wěn)定性驗算。滿足下式要求，式中n為結(jié)構總層數(shù)，否則將認為結(jié)構不滿足整體穩(wěn)定性要求。結(jié)構滿足穩(wěn)定性要求，且可不考慮重力二階效應的影響?？梢哉J為結(jié)構滿足穩(wěn)定性要求但應考慮重力二階效應對水平力作用下結(jié)構內(nèi)力和位移的不利影響第2章 高層建筑結(jié)構體系與布置1. 何為結(jié)構體系？高層建筑結(jié)構體系大致有哪幾類？選定結(jié)構體系主要考慮的因素有哪些？所謂高層建筑建筑的結(jié)構體系是指結(jié)構抵抗外部作用的構件類型及組成方式?？蚣芙Y(jié)構；剪力墻結(jié)構；框架-剪力墻結(jié)構；筒體結(jié)構；巨體結(jié)構。因素：建筑高度；抗震設防類別；設防烈度；場地類型；結(jié)構材料和施工技術；經(jīng)濟效益；3.在抗震結(jié)構中為什么要求平面布置簡單、規(guī)則、對

4、稱，豎向布置剛度均勻？怎樣布置可以使平面內(nèi)剛度均勻，減小水平荷載引起的扭轉(zhuǎn)？沿豎向布置可能出現(xiàn)哪些剛度不均勻的情況？高層建筑結(jié)構平面、豎向不規(guī)則有哪些類型？（1）因為大量宏觀震害標明，布置不對稱，剛度不均勻的結(jié)構會產(chǎn)生難以計算和處理得地震作用（如應力集中，扭曲等）引起的嚴重后果，建筑平面尺寸過長，如建筑，在蒜辮方向不僅側(cè)向變形加大，而且會產(chǎn)生兩端不同步的地震運動，價賠償?shù)臉前逶谄矫婕扔信まD(zhuǎn)又有撓曲，與理論計算結(jié)果誤差較大。節(jié)后具有良好的整體性是高層建筑結(jié)構平面布置的關鍵。結(jié)構豎向布置要求到剛度均勻而連續(xù)，避免剛度突變和薄弱層造成震害。（2）建筑平面的長寬比不宜過大，一般小于6為宜，建筑平面的突

5、出部分，長度應盡可能小，平面凹進時，應保證樓板寬度足夠大。布置抗側(cè)力結(jié)構式，應使結(jié)構均勻分布令荷載，作用線通過結(jié)構剛度中心，以減小扭轉(zhuǎn)的影響。（3）平面：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；凹凸不規(guī)則；樓板局部不規(guī)則。豎向：側(cè)向剛度不規(guī)則；豎向抗側(cè)力構件不連續(xù)；樓層承載力突變。5.框架-筒體結(jié)構與框筒結(jié)構有何異同？何謂框筒結(jié)構的剪力滯后現(xiàn)象？（1）框架-筒體結(jié)構與框筒不是同一個概念。后者指的是由密柱深梁組成的空腹筒（空間），一般作為結(jié)構單元；而前者是由框架和筒體（核心筒）結(jié)構單元組成的結(jié)構，其中的框架與筒體是平行的受力單元。（2）剪力滯后現(xiàn)象： 對于框筒結(jié)構，在翼緣框架中，遠離腹板框架的各柱軸力愈來愈?。辉诟拱蹇蚣苤?/p>

6、，遠離翼緣框架各柱軸力的遞減速度比按直線規(guī)律遞減的要快。上述現(xiàn)象稱之為剪力滯后第5章 高層建筑結(jié)構的近似計算方法 框架部分1. 簡述分層法和迭代法的計算要點及步驟。分層法：要點1）除底層以外其他各層柱的線剛度均乘0.9的折減系數(shù)，2）除底層以外其他各層柱的彎矩傳遞系數(shù)取為三分之一。迭代法：步驟 1）求各桿固端和節(jié)點不平衡彎矩；2）求節(jié)點處每一桿件的分配系數(shù)；3）按公式迭代；4）將固端彎矩、二倍近端角變彎矩以及遠端角變彎矩相加，得桿件最終桿端彎矩。2D值的物理意義是什么？影響因素有哪些？具有相同截面的邊柱和中柱的D值是否相同？具有相同截面及柱高的上層柱與底層柱的D值是否相同（假定混凝土彈性模量相

7、同）？物理意義：對反彎點法中柱的側(cè)向剛度和反彎點高度的計算方法做了改進。影響因素：具有相同截面的邊住和中柱的D值不相同，因為邊柱只有一根梁約束，中柱有兩根梁約束；、具有相同截面及柱高的上層柱與底層柱的D值不相同，因為底層柱底端固定。3 一框架結(jié)構，假定樓蓋的平面內(nèi)剛度無窮大，用D值法分配層間剪力。先將層間剪力分配給每一榀平面框架，再分配到各框架的每根柱；或者用每根柱的D值與層間全部柱的D的比值將層間剪力直接分配給每根柱。這兩種方法的計算結(jié)果是否相同？為什么？相同；D值法分配剪力時，作了兩個基本假設：1） 忽略在水平荷載作用下柱的軸向變形及剪切變形，柱的剪力只與彎曲變形產(chǎn)生的水平位移有關。2）

8、梁的軸向變形很小，可以忽略，因而同一樓層處柱端位移相等。故可以不同于反彎點法先將層間剪力分配給每一榀平面框架，可直接分配給每根柱。因此使用以上兩種方法計算結(jié)果相同。4 水平荷載作用下框架柱的反彎點位置與哪些因素有關？試分析反彎點位置的變化規(guī)律與這些因素的關系。在均布豎向荷載和水平集中力作用下框架的彎矩圖形狀如何？梁柱線剛度比、上下層橫梁的線剛度比，上下層層高的變化等因素。5 水平荷載作用下框架結(jié)構的側(cè)移由哪兩部分組成？各有何特點？ 梁柱桿件彎曲變形和柱的軸向變形。剪力墻部分2試述剪力墻結(jié)構在水平荷載作用下的平面協(xié)同工作的假定和計算方法。（1）樓板在自身平面內(nèi)剛度為無窮大，在平面外剛度為零。（2

9、）各榀剪力墻在自身平面內(nèi)的剛度取決于剪力墻本身，在平面外剛度為零。（3）當力的作用線通過該結(jié)構的剛度中心時，樓板只產(chǎn)生側(cè)移，不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。3. 什么是剪力墻的等效剛度？ 假定相同水平荷載側(cè)向位移相同則認為豎向懸臂構件與剪力墻具有相同剛度故可采用豎向懸臂構件的剛度作為剪力墻的等效剛度4簡述剪力墻在水平荷載下的分析方法及適用對象。在水平荷載作用下，各片剪力墻承受的水平荷載可按結(jié)構平面協(xié)同工作分析5怎樣計算整體墻和整體小開口墻的底層總彎矩和總剪力及頂點側(cè)移？整體小開口6怎樣計算整體小開口墻的內(nèi)力和位移？當有個別小墻肢產(chǎn)生局部彎曲時，墻肢彎矩如何調(diào)整？墻肢的彎矩墻肢的剪力 墻肢的軸力連梁內(nèi)力 個別調(diào)整7

10、如何確定整體小開口墻的等效剛度？如何計算其頂點位移？8剪力墻根據(jù)洞口大小、位置等共分為那幾類？其判別條件是什么？整截面墻、整體小開口墻、聯(lián)肢墻、壁式框架整體性系數(shù) a、墻肢慣性矩比 I n / I9剪力墻分類的判別主要考慮哪兩個方面？試說明整截面墻、整體小開口墻、聯(lián)肢墻、壁式框架和獨立懸臂墻的受力特點。第一個判別條件各墻肢間的整體性，第二個判別條件是沿墻肢高度方向是否會出現(xiàn)反彎點受力特點：書P98-99整截面墻，如同豎向懸臂構件，截面正應力呈直線分布，沿墻的高度方向彎矩圖既不發(fā)生突變也不出現(xiàn)反彎點，變形曲線以彎曲型為主。獨立懸臂墻，每個墻肢相當于一個懸臂墻，墻肢軸力為零，各墻肢自身截面上的正應

11、力呈直線分布。彎矩圖既不發(fā)生突變也無反彎點，變形曲線以彎曲型為主。 整體小開口墻，水平荷載產(chǎn)生的彎矩主要由墻肢的軸力負擔，墻肢彎矩較小，彎矩圖有突變，但基本上無反彎點，截面正應力接近于直線分布，變形曲線仍以彎曲型為主雙肢墻（聯(lián)肢墻），連梁對墻肢有一定的約束作用，僅在一些樓層，墻肢局部彎矩較大，整個截面正應力已不再呈直線分布，變形曲線為彎曲型壁式框架，其彎矩圖不僅在樓層處有突變，而且在大多數(shù)樓層中都出現(xiàn)反彎點，變形曲線呈整體剪切型。 10采用連續(xù)連桿法進行聯(lián)肢墻內(nèi)力和位移分析時的基本假定是什么？連梁未知力和各表示什么？書P108-1091）每一樓層處的連梁簡化為沿該樓層均勻連續(xù)分布的連桿。2）忽

12、略連梁軸向變形，兩墻肢同一標高水平位移相等。轉(zhuǎn)角和曲率亦相同。3）每層連梁的反彎點在梁的跨度中央。4）沿豎向墻肢和連梁的剛度及層高均不變。連桿中點的剪力 ，軸力11聯(lián)肢墻的內(nèi)力分布和側(cè)移曲線有何特點？并說明整體工作系數(shù)對內(nèi)力和位移的影響。12與一般框架結(jié)構相比，壁式框架在水平荷載作用下的受力特點是什么？如何確定壁式框架的剛域尺寸。其彎矩圖不僅在樓層處有突變，而且在大多數(shù)樓層中都出現(xiàn)反彎點，變形曲線呈整體剪切型。13采用D值法進行內(nèi)力和位移計算時，壁式框架與一般框架有何異同？.1梁柱桿端均有剛域，從而使桿件的剛度增大；2梁柱截面高度較大，需考慮桿件剪切變形影響。3柱剛度和反彎點高度虛應進行修正。

13、4可采用一般的D值法進行簡化計算?？蚣芗袅Σ糠?.試從變形和內(nèi)力兩方面分析框架和剪力墻是如何協(xié)同工作的？框架-剪力墻結(jié)構的計算簡圖可簡化成哪兩種體系？如何區(qū)分這兩種體系？變形：在水平荷載作用下，單獨剪力墻的變形曲線以彎曲變形為主；單獨框架的變形曲線以整體剪切變形為主，而在框架-剪力墻結(jié)構中，其變形曲線介于彎曲型與整體剪切型之間。 內(nèi)力; 首先，剪力墻單元的剛度比框架大得多，往往由剪力墻擔負大部分外荷載；其次，框架與剪力墻二者分擔荷載的比例并不是一個定值，它上下是變化的。由于框架和剪力墻存在協(xié)同工作，框-剪結(jié)構的側(cè)移及內(nèi)力分布都較為合理，沿高度方向各層層間位移較均勻, 剪力墻下部承受的內(nèi)力較大

14、，而框架的剪力分布上下比較均勻，這有利于框架梁、柱構件設計。 框架-剪力墻鉸結(jié)體系、框架-剪力墻剛結(jié)體系 按照剪力墻之間和剪力墻與框架之間有無連梁，或者根據(jù)連梁的相對剛度大小是否考慮 這些連梁對剪力墻轉(zhuǎn)動的結(jié)束作用2 框架-剪力墻結(jié)構計算簡圖中的總剪力墻、總框架和總連梁各代表實際結(jié)構中的哪些具體構件？各用什么參數(shù)表示其剛度特征？總剪力墻相當于一豎向懸臂彎曲構件, 總框架相當于一豎向懸臂彎曲構件, 總連梁相當于帶剛域桿件。彎曲剛度、剪切剛度、等效剪切剛度5 什么是結(jié)構剛度特征值？它對結(jié)構的側(cè)移及內(nèi)力分配有何影響？是反映總框架和總抗震墻相對剛度的重要參數(shù)，對于結(jié)構體系的受力變形性能、總框架和總抗震

15、墻之間的剪力分配有很大影響內(nèi)力影響：很小(剪力墻強)時，剪力墻幾乎承擔了全部剪力。很大(剪力墻弱)時，框架幾乎承擔了全部剪力。 6 根據(jù)框架一剪力墻結(jié)構的協(xié)同工作分析所求出的總框架剪力Vf，為什么還要進行調(diào)整？什么時候調(diào)整？怎樣調(diào)整？（可能出計算）原因：（1）在框-剪結(jié)構中，由于柱與剪力墻相比剛度小很多，樓層剪力主要由剪力墻來承擔，框架柱內(nèi)力很小，而框架作為抗震的第二道防線，過于單薄是不利的； （2）計算中采用了樓板剛性假定，但在框架-剪力墻中作為主要抗側(cè)力構件的抗震墻間距較大，實際樓板有變形，結(jié)果框架部分的水平位移大于抗震墻，相應地，框架實際承受的剪力比計算值大；（3）在地震作用過程中，剪力

16、墻開裂后框架承擔的剪力比例將增加，剪力墻屈服后，框架將承擔更大的剪力。由內(nèi)力分析可知，框-剪結(jié)構中的框架，受力情況不同于純框架，它下部樓層的計算剪力很小，底部接近于零，顯然直接按計算的剪力進行配筋時不安全的，必須予以適當?shù)恼{(diào)整，使框架具有足夠的抗震能力。這種調(diào)整是為了保證框架安全的一種人為措施，所以調(diào)整后內(nèi)力不再滿足平衡條件調(diào)整：不滿足Vf>=0.2V0要求的樓層，其框架總剪力應按0.2V0和1.5Vf,max二者的較小值采用扭轉(zhuǎn)近似計算部分（只考概念）1 什么是質(zhì)量中心，風荷載的合力作用點與質(zhì)心計算有什么不同？2 什么是剛心？各層剛心是否在同一位置？什么時候位置會發(fā)生變化？3 為什說很

17、難精確計算扭轉(zhuǎn)效應？有效減小結(jié)構扭轉(zhuǎn)效應應從哪些方面進行？在設計時應采取些什么措施減小扭轉(zhuǎn)可能產(chǎn)生的不良后果？第7章鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構1什么是短肢剪力墻？高規(guī)為什么要對其應用范圍其結(jié)構布置有哪些要求？（1）高規(guī)規(guī)定短肢剪力墻是截面厚度不大于300mm，各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻。（2）高層建筑結(jié)構不應采用全部短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構； （3）短肢剪力墻較多時，應布置筒體（或一般剪力墻），形成短肢剪力墻與筒體（或一般剪力墻）共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構。4 什么是剪力墻的加強部位？加強部位的范圍如何確定？高層建筑混凝土結(jié)構技術規(guī)程7.1.9 抗震設計時，一般剪力墻結(jié)構底

18、部加強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，當剪力墻高度超過150m時，其底部加強部位的高度可取墻肢總高度的1/10；建筑抗震設計規(guī)范6.1.10 部分框支抗震墻結(jié)構的抗震墻，其底部加強部位的高度，可取框支層加框支層以上二層的高度及落地抗震墻總高度的1/8二者的較大值，且不大于15m；其他結(jié)構的抗震墻，其底部加強部位的高度可取墻肢總高度的1/8和底部二層二者的較大值，且不大于15m。5 剪力墻截面的彎矩和剪力為什么要進行調(diào)整？那些部位需要調(diào)整以及如何進行調(diào)整？6 剪力墻的截面承載力計算與一般偏心受力構件的截面承載力計算有何異同？高規(guī)墻肢正截面偏心受壓承載力的計算公式中，關于分布鋼筋有什么假定？7 剪力墻斜截面受剪破壞主要有幾種破壞形態(tài)？設計中如何避免這幾種破壞形態(tài)發(fā)生？剪力端斜截而受剪破壞主要有三種破壞形態(tài)：剪拉破壞剪力破壞和斜壓破壞。其中剪拉破壞和斜壓破壞比剪壓破壞顯得更脆性，設計中應晝避免。在剪力墻設計中，綜合考察構造措施防止發(fā)生剪拉和斜壓破壞，通過計算確定墻中水平鋼筋，防止其發(fā)生剪切破壞。具體地，是通過限制墻肢內(nèi)分布鋼筋的最小配筋率防止發(fā)生剪拉破壞；通過限制截面剪壓比避免斜壓破壞；設計中進行的斜截面承載力計算則是為了防止剪壓破壞。8 什么是剪力墻的邊