高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計綜合測試

1、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計 課程綜合測試3學(xué)習(xí)層次：專升本 時間：90分鐘一、問答題（7×10=70）1 簡述三大結(jié)構(gòu)體系側(cè)向位移曲線特點(diǎn)。2 為什么要限制高層建筑結(jié)構(gòu)的層間側(cè)向位移？工程設(shè)計中如何限制結(jié)構(gòu)的層間側(cè)向位 移？3 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)鉸結(jié)體系和剛結(jié)體系在結(jié)構(gòu)布置上有什么區(qū)別？在結(jié)構(gòu)計算簡圖、內(nèi)力分布有何不同？4 將空間結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)的兩個基本假定是什么？5 經(jīng)過合理設(shè)計，為什么聯(lián)肢墻的抗震性能比懸臂墻好？6 為了使鋼筋混凝土框架成為延性耗能框架，應(yīng)采用以下的抗震概念設(shè)計？7 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則是什么？二、 計算題（30）1 某大城市

2、市區(qū)一棟三層現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)辦公樓，如圖所示，已知A軸、C軸的柱截面尺寸為300×400，B軸300×500，梁B×H=250×400，基本風(fēng)壓0.4KN/m2，結(jié)構(gòu)的基本自振周期T=2.5s，試求：（1） 各樓層的風(fēng)力標(biāo)準(zhǔn)值。（2） 用“D”值法求水平荷載作用下的彎矩圖。答案一、問答題（7×10=70）8 簡述三大結(jié)構(gòu)體系側(cè)向位移曲線特點(diǎn)。答：框架結(jié)構(gòu)體系：其側(cè)移由兩部分組成：第一部分側(cè)移由柱和梁的彎曲變形產(chǎn)生，柱梁均有反彎曲，形成側(cè)向變形；第二部分側(cè)移由柱的軸向變形產(chǎn)生，由柱的拉伸和壓縮使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)側(cè)移。剪力墻結(jié)構(gòu)體系：在水平荷載作用下的側(cè)向變

3、形??；當(dāng)剪力墻的高寬比較大時，側(cè)向變形量彎曲型?？蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)體系：框架本身在水平荷載作用下呈剪切型變形，剪力墻則呈彎曲型。當(dāng)兩者通過樓板協(xié)同工作，共同抵抗水平荷載時，變形必須協(xié)調(diào)，側(cè)向邊形呈彎剪型。其上下各層變形趨于均勻，并減少了頂點(diǎn)位移。 9 為什么要限制高層建筑結(jié)構(gòu)的層間側(cè)向位移？工程設(shè)計中如何限制結(jié)構(gòu)的層間側(cè)向位移？答：（1）過大的側(cè)向位移，特別是過大的層間側(cè)移會填充墻及一些建筑裝修出現(xiàn)裂縫或損壞，也會使電梯軌道變形過大，影響使用。 （2）過大的側(cè)向位移會使主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫甚至破損，為了限制結(jié)構(gòu)裂縫寬度就要控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移及層間側(cè)移。 （3）過大的側(cè)向位移會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，嚴(yán)重

4、時會加速結(jié)構(gòu)的倒塌。 （4）過大的側(cè)向位移會使人不舒服，影響正常使用。工程設(shè)計中，層間位移以樓層的水平位移差計算（不扣除整體彎曲變形），以彈性方法計算的樓層間最大位移與層高之比作為限制條件，即（3） 高度150m及150m以下的高層建筑不宜大于表（規(guī)范）中限制。（4） 高度為250m及以上的高層建筑，為1/500。（5） 高度在150m-250m之間的，按線性內(nèi)插取用。同時頂點(diǎn)相對位移（左邊為在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合得到的最大相對位移值）10 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)鉸結(jié)體系和剛結(jié)體系在結(jié)構(gòu)布置上有什么區(qū)別？在結(jié)構(gòu)計算簡圖、內(nèi)力分布有何不同？答：（1）框架剪力墻鉸結(jié)體系與剛結(jié)體系不同之處是剛結(jié)中除相互間有水

5、平作用力PF外，墻還受連梁作用的約束彎矩Mi（或m），是內(nèi)力分布上的不同。（2）在結(jié)構(gòu)計算簡圖上，鉸結(jié)體系中連梁與剪力墻的連接處為鉸接，而剛結(jié)體系在連接處為固結(jié)。（3）在結(jié)構(gòu)布置上，鉸結(jié)體系中框架的格間距可以不等，而剛性體系中則必須相等。11 將空間結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)的兩個基本假定是什么？答：（）平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)假定一片框架或一片墻在其自身平面內(nèi)剛度很大，可以抵抗在本身平面內(nèi)的側(cè)向力，而在平面外剛度很小，可以忽略，即垂直于該平面的方向不能抵抗側(cè)向力，因此整個結(jié)構(gòu)劃分為不同方向的平面抗側(cè)結(jié)構(gòu)。（）剛性樓板假定水平放置的樓板在其自身平面內(nèi)剛度很大，可視為剛度無限大的平板，樓板平面外的剛度很小，可忽略

6、，剛性樓板將各平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)連在一起共同承受側(cè)向水平荷載。12 經(jīng)過合理設(shè)計，為什么聯(lián)肢墻的抗震性能比懸臂墻好？答：按照“強(qiáng)墻弱梁”原則設(shè)計聯(lián)肢墻，并按照“強(qiáng)剪弱彎”要求設(shè)計墻肢及連梁構(gòu)件，可以得到較為理想的延性剪力墻結(jié)構(gòu)，它比懸臂梁更合理。如果連梁較強(qiáng)而形成整體墻，則要注意與懸臂墻相類似的塑性鉸區(qū)的加強(qiáng)設(shè)計；如果連梁跨高比較大而可能出現(xiàn)剪切破壞，則要按照抗震結(jié)構(gòu)“多道設(shè)防”的原則。考慮幾個獨(dú)立墻肢抵抗地震作用的情況設(shè)計，設(shè)計合理時，連梁上首先出現(xiàn)塑性較，可以吸收地震能量，同時又可能繼續(xù)起到約束墻肢的作用，從而避免了墻肢的嚴(yán)重破壞。連梁先屈服，降低了平均剪應(yīng)力，改善了其延性。設(shè)計延性的墻肢和延

7、性的連梁，提高聯(lián)肢墻的抗震性能。6為了使鋼筋混凝土框架成為延性耗能框架，應(yīng)采用以下的抗震概念設(shè)計？ 1. 強(qiáng)柱弱梁 匯交在同一節(jié)點(diǎn)的上、下柱端截面在軸壓力作用下的受彎承載力之和應(yīng)大于兩側(cè)梁端截面受彎承載力之和，實(shí)現(xiàn)塑性鉸先出在梁端，推遲或避免柱端形成塑性鉸。 2. 強(qiáng)剪弱彎 梁、柱的受剪承載力應(yīng)分別大于其受彎承載力對應(yīng)的剪力，推遲或避免其剪切破壞，實(shí)現(xiàn)延性的彎曲破壞。 3. 強(qiáng)核芯區(qū)、強(qiáng)錨固核芯區(qū)的受剪承載力應(yīng)大于匯交在同一節(jié)點(diǎn)的兩側(cè)梁達(dá)到受彎承載力時對應(yīng)的核芯區(qū)的剪力。在梁、柱塑性鉸充分發(fā)展前，核芯區(qū)不破壞。伸入核芯區(qū)的梁、柱縱向鋼筋，在核芯區(qū)內(nèi)應(yīng)有足夠的錨固長度，避免因粘結(jié)、錨固破壞而增大

8、層間位移。 4. 局部加強(qiáng) 提高和加強(qiáng)柱根部以及角柱、框支柱等受力不利部位的承載力和抗震構(gòu)造措施，推遲或避免其過早破壞。5. 限制柱軸壓比，加強(qiáng)柱箍筋對混凝土的約束。7. 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則是什么？高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則是：注重概念設(shè)計，重視結(jié)構(gòu)選型與平、立面布置的規(guī)則性，擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)好且經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)體系，加強(qiáng)構(gòu)造措施。在抗震設(shè)計中，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的整體性能，使整個結(jié)構(gòu)具有必要的承載力、剛度和延性。結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足下列基本要求： ( l ）應(yīng)具有必要的承載力、剛度和變形能力。 ( 2 ）應(yīng)避免因局部破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)破壞。 ( 3 ）對可能的薄弱部位要采取加強(qiáng)措施。 ( 4 ）結(jié)構(gòu)選型與

9、布置合理，避免局部突變和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而形成薄弱部位。 ( 5 ）宜具有多道抗震防線。二 計算題（30）1.某大城市市區(qū)一棟三層現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)辦公樓，如圖所示，已知A軸、C軸的柱截面尺寸為300×400，B軸300×500，梁B×H=250×400，基本風(fēng)壓0.4KN/m2，結(jié)構(gòu)的基本自振周期T=2.5s，試求：(1) 各樓層的風(fēng)力標(biāo)準(zhǔn)值。(2) 用“D”值法求水平荷載作用下的彎矩圖。解：（1）由0.4KN/m2取.3，=0.74，=1.0 則有：=1.0*10.74*1.3*0.4=0.385 KN/m2 （2）底層 A柱 B柱 C柱 一般層 A柱、C柱 B柱 ，因?yàn)榱旱膶捀叨家粯?，所?底層 ， 一般層 ， 而=2.0×106 N/cm2，IA=IC=1200 cm2，IB=1350 cm2，I梁=1250 cm2 底層 =5.3×108 N/cm2= =6×108 N/cm2 一般層 =8×108 N/cm2= =9×108 N/cm2 =4.2×108 N/cm2底層 =0.73 =0.451=1.5 =0.571一般層=1.05 =0.344=0.9