高层建筑结构设计练习题及答案

11.关于高层建筑考虑风荷载的概念，下列何项正确？[A]高层建筑的风荷载是主要荷载，其基本风压值w0的采用与多层建筑相同，按30年一遇的最大10分钟平均风压来确定；[B]高层建筑的风振系数，与建筑物的刚度有密切关系，一般来说，刚度越大，建筑物的风振影响就越大；[C]高层建筑计算风振系数及风压高度变化系数时，都要考虑地面粗糙程度的影响；2.下列高层建筑中，计算地震作用时何者宜采用时程分析法进行补充计算？[1]建筑设防类别为乙类的高层建筑；[2]建筑设防类别为甲类的高层建筑；[3]高柔的高层建筑；[4]刚度和质量沿竖向分布特别不均匀的的高层建筑。[A][2][4]；[B][1][3]；[C][1][2]；[D][3][4]；3.抗震设计时，超过多少高度的高层建筑应考虑风荷载效应与水平地震作用效应的组合？[A]40m；[B]60m；[C]80m；[D]100m；[D]所有的高层建筑，都要考虑风振系数大于1.0的风振影响。4、高层建筑中（）在结构分析和设计中起主要作用。A、水平作用B、竖向作用C、风荷载D、结构自重5、假设一栋住宅建筑，采用现浇钢筋混凝土结构，结构高度为80米，抗震设防烈度为7度，采用结构体系最合适。A、框架结构B、剪力墙结构C、筒体结构D、框筒结构6、计算框架结构梁截面惯性矩I时考虑楼板影响，对现浇楼盖，中框架取I=（）。A、2I0B、1.5I0C、1.2I0D、I0填空题1、不设或增大伸缩缝间距的措施有：、、、、留后浇带。2、高层建筑结构的抗震设计是，按其重要性可分为：、、三类。3、水平荷载下的内力计算方法有；、、4、变形缝指：、、。简答题1.框架结构和框筒结构的结构平面布置有什么区别?框架是平面结构，主要由于水平力方向平行的框架抵抗层剪力及倾覆力矩。框筒是空间结构，沿四周布置的框架参与抵抗水平力，层剪力由平行于水平力作用方向的腹板框架抵抗。倾覆力矩由腹板框架和垂直于水平力方向的翼缘框架共同抵抗。框筒结构的四榀框架位于建筑物周边，形成抗侧、抗扭刚度及承载力都很大的外筒，使建筑材料得到充分的利用。因此，框筒结构的适用高度比框架结构高得多。2.计算水平地震作用有哪些方法?计算等效水平地震作用是将地震作用按水平和竖直两个方法分别来进行计算的。具体计算方法又分为反应谱底部剪力法和反应谱振型分解法两种方法。3.什么是抗震设计的二阶段设计方法?为什么要采用二阶段设计方法?第一阶段为结构设计阶段，第二阶段为验算阶段。保证小震不坏、中震可修、在震不倒的目标实现。29.什么是地震系数、动力系数和地震影响系数?地震系数：地面运动最大加速度与g的比值。动力系数：结构最大加速度反应相对于地面最大加速度的最大系数。地震影响系数：地震系数与动力系数的积。4.延性和延性比是什么?为什么抗震结构要具有延性?延性是指构件和结构屈服后，具有承载力不降低或基本不降低、且有足够塑性变形能力的一种性能。构件延性比：对于钢筋混凝土构件，当受拉钢筋屈服后，进入塑性状态，构件刚度降低，随着变形迅速增加，构件承载力略有增大，当承载力开始降低，就达到极限状态。延性比是极限变形与屈服变形的比值。结构延性比：对于一个钢筋混凝土结构，当某个杆件出现塑性铰时，结构开始出现塑性变形，但结构刚度只略有降低;当塑性铰达到一定数量以后，结构也会出现“屈服现象”即结构进入塑性变形迅速增大而承载力略微增大的阶段，是“屈服”后的联塑性阶段。结构的延性比通常是指达到极限时顶点位移与屈服时顶点位移的比值。5.什么是概念设计?结构概念设计是保证结构具有优良抗震性能的一种方法。概念设计包含极为广泛的内容，选择对抗震有利的结构方案和布置，采取减少扭转和加强抗扭刚度的措施，设计延性结构和延性结构构件，分析结构薄弱部位，并采取相应的措施，避免薄弱层过早破坏，防止局部破坏引起连锁效应，避免设计静定结构，采取二道防线措施等等。应该说，从方案、布置、计算到构件设计、构造措施每个设计步骤中都贯穿了抗震概念设计内容。6.什么是内力组合和位移组合?内力组合是要组合构件的控制截面处的内力，位移组合主要是组合水平荷载作用下的结构层间位移。组合工况分为无地震作用组合及有地震作用组合两类。13.为什么钢筋混凝土框架梁的弯矩能作塑性调幅?如何进行调幅?降低跨中弯矩。提高延性等。给一定系数的折减。7.为什么梁铰机制比柱铰机制对抗震有利?梁铰机制是指塑性铰出在梁端,除柱脚外,柱端无塑性铰;柱铰机制是指在同一层所有柱的上\下端形成塑性铰.梁铰机制之所以优于柱铰机制是因为:梁铰分散在各层,即塑性变形分散在各层,不至于形成倒塌机构,而柱铰集中在某一层,塑性变形集中在该层,该层为柔软层或薄弱层,形成倒塌机构;梁铰的数量远多于柱铰的数量,在同样大小的塑性变形和耗能要求下,对梁铰的塑性转动能力要求低,对柱铰的塑性转动能力要求高;梁是受弯构件,容易实现大的延性和耗能能力.柱是压弯构件,尤其是轴压比大的柱,不容易实现大的延性和耗能能力.实际工程设计中,很难实现完全梁铰机制,往往是既有梁铰\又有柱铰的混合铰机制.设计中,需要通过加大柱脚固定端截面的承载力,推迟柱脚出铰;通过强柱弱梁,尽量减少柱铰.8.为什么梁、柱构件应按“强剪弱弯”设计?梁、柱剪切破坏是脆性破坏，延性小，力-变形滞回曲线“捏拢”严重，构件的耗能能力差;而弯曲破坏为延性破坏，滞回曲线呈“梭形”或捏拢不严重，构件的耗能能力大。因此，梁、柱构件应按”强剪弱弯“设计。39.影响水平荷载下柱反弯点位置的主要因素是什么?柱反弯点位置与柱端转角有关，即与柱端约束有关。当两端固定时，或两端转角相等时，反弯点在柱中点;当柱的一端约束较小，即转角较大时，反弯点向该端靠近，极端情况为一端铰接，弯矩为0，即反弯点在铰接端，规律就是反弯点向约束较弱的一端靠近。具体来讲：结构总层数、梁柱线刚度比、荷载形式、上层梁与下层梁刚度比、上下层层高比。10.简述剪力墙边缘构件的作用及类型。剪力墙载截面两端设置边缘构件是提高墙肢端部混凝土极限压应变、改善剪力墙延性的重要措施。边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。填空题1.钢筋混凝土剪力墙结构的水平荷载一般由承担，竖向荷载由承担。其整体位移曲线特点为，即结构的层间侧移随楼层的而。与框架结构相比，有等优点。2框架——剪力墙结构体系是把和两种结构共同结合在一起形成的结构体系。结构的竖向荷载由承担，而水平作用主要由承担。其整体位移曲线特点为，即结构的层间位移。3.框架结构水平荷载作用近似手算方法包括、。4.当结构的中心和中心不重合时，结构在水平力作用下会发生扭转。1、抗震设防结构布置原则（A、B、C）A、合理设置沉降缝B、合理选择结构体系C、足够的变形能力D、增大自重E、增加基础埋深2、框架梁最不利内力组合有（A、C）A、端区-Mmax，+Mmax，VmaxB、端区Mmax及对应N，VC、跨中+MmaxD、跨中Mmax及对应N，VE、端区Nmax及对应M，V3、整体小开口剪力墙计算宜选用（A）分析方法。A、材料力学分析法B、连续化方法C、壁式框架分析法D、有限元法4、高层建筑剪力墙可以分为（A、B、C、D）等几类。A、整体剪力墙B、壁式框架C、联肢剪力墙D、整体小开口墙5、高层建筑基础埋置深度主要考虑（A、C、D）。A、稳定性B、施工便利性C、抗震性D、沉降量E、增加自重四、计算题图示为一高层剪力墙结构平面外轮廓图，该地区标准风压0.3kN/m2，C类粗糙度，各层层高均为3m，共10层，试求第10层的总风荷载值。30m30m风向解：基本风压：对C类粗糙度，高度为27m处的风压高度系数计算为20/3.0mKN4（3分）因结构总高为30m，故（3分）因此第九层的总风荷载为（9分）一、填空题1剪力墙，剪力墙。弯曲型，增加而增大。结构整体性好，刚度大，结构高度可以更大。2框架，剪力墙结构，结构的竖向荷载由框架和剪力墙，剪力墙，弯剪型，在结构底部层间位移随层数的增加而增大，到中间某一位置，层间位移随层数的增加而增大。3反弯点法、D值法。4质量中心、刚度中心三、简答题（6×6＝36）1、试述剪力墙结构连续连杆法的基本假定。1、剪力墙结构连续连杆法的基本假定：忽略连梁的轴向变形，假定两墙肢的水平位移完全相同；各墙肢截面的转角和曲率都相等，因此连梁两端转角相等，反弯点在中点；各墙肢截面，各连梁截面及层高等几何尺寸沿全高相同。2、剪力墙按受力特性的不同分为哪几类？各类的受力特点是什么？剪力墙按受力特性的不同分为整体墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架。整体墙的受力特点类似于悬臂构件，故按材料力学方法求解，整体小开口墙的受力特点也类似于悬臂构件，但由于洞口的削弱，故按材料力学方法求解后，要考虑洞口的影响，对计算结果进行修正，联肢墙的洞口增大，结构的整体性减弱，其受力有别于悬臂构件，故用连续连梁法进行内力计算；壁式框架受力后在壁柱上出现反弯点，更接近于框架，故用D值法求解？3、试述对结构延性的理解，延性系数有何物理意义结构延性是指结构的弹塑性变形能力，结构屈服后，在承载力保持基本不变的前提下，结构的变形能力越强，说明结构的延性就越好。延性系数为结构或构件的变形能力，一般用结构或构件破坏时的变形u与屈服时的变形y的比值来表示，即yu/，越大，结构或构件的延性就越好。4、高层结构应满足哪些设计要求？8512.0)84.000.1(2030202784.0z1zKNhaBaBwWsszZ88.29396.93)305.0308.0(3.08512.01)coscos(22211105满足承载力要求，即结构应有足够的极限承载力；层间位移限制条件，为保证在建筑中可以正常的工作学习和生活，应限制结构的层间侧移，舒适度要求，对高度超过150m的高层建筑，应限制在风荷载作用下的结构顶点加速度峰值，满足规范要求；对结构进行稳定和抗倾覆验算，使结构具有足够的稳定和抗倾覆能力。5、如何计算水平荷载作用下的框架的顶点位移计算水平荷载作用下的框架的顶点位移按如下步骤进行：1）反弯点法或D值法计算框架各层的抗侧刚度；2）计算各层的层剪力；3）由1）和2）计算各层的层间侧移；4）各层层间侧移的和即为框架的顶点位移。