高层建筑结构设计复习资料Word下载.docx
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28．《高规》规定的房屋高度是指室外地面到主要屋面板板顶的高度。
29.高层建筑的基本抗侧力单元主要有框架、剪力墙和筒体等，由们可以组成多种结构体系。
30．当结构的质量重心与刚度中心不重合时，在地震作用下，结构将发生扭转。
31．按D值法对框架进行近似计算时，各柱的反弯点高度的变化规律是：
当其他参数不变时，随上层框架梁线刚度的减小而增大；
随上层层高的增大而增大。
32．框架——剪力墙结构设计成双重抗侧力体系时，应将剪力墙作为第一道抗震设防线的抗侧力构件，而将框架作为第二道抗震防线。
33．在内力和位移计算中，依据剪力墙的开洞情况，将其分为整体墙，整体小开口墙_，_联肢墙和壁式框架等各种类型。
（一）填空题
1.我国《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）规定：
把十层及10层以上或房屋高度大于_28_m的建筑物称为高层建筑，此处房屋高度是指室外地面到房屋主要屋面的高度。
2.高建筑设计时应该遵循的原则安全适用、技术先进、经济合理、方便施工.
3.复杂高层结构包括带转换层的高层结构、带加强层的高层结构、错层结构和多塔楼结构。
4.8度、9度抗震烈度设计时,高层建筑中的大跨度和长悬臂结构应考虑竖向地震作用。
5.高层建筑结构的竖向承重体系有框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、筒体结构体系、板柱—剪力墙结构体系；
水平向承重体系有现浇楼盖体系、叠合楼盖体系、预制板楼盖体系和组合楼盖体系。
6.高层结构平面布罝时，应使其平面的质量中心和刚度中心尽可能靠近，以减少扭转效应。
7.为了增强基础的整体性，常在垂直于条形基础的另一个方向每隔一定距离设置拉梁，将条形基础联系起来。
8.基础的埋置深度一般不宜小于0.5m，且基础顶面应低于设计地面100mm以上，以免基础外露。
9.在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础，其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15：
桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/18~1/20。
.
10.高层建筑结构主要承受竖向荷载、风向荷载和地震作用等。
11.目前，我国钢筋混凝土高层建筑框架、框架-剪力墙结构体系单位面积的重量（恒载与活荷载）大约为12~14KN/m²
；
剪力墙、筒体结构体系为14~16KN/m²
。
12.在框架设计中，一般将竖向活荷载按满载考虑，不再考虑活荷载不利的布置。
如果活荷载较人，可按满载布置荷载所得的框架梁跨中弯矩乘以1.1~1.2的系数加以放大，以考虑活荷载不利分布所产生的影响。
13.高层建筑应按不同情况分别采用相应的地震作用计算方法：
①高度不超过40m，以剪忉变形为主，刚度与质量沿高度分布比较均匀的建筑物，可采用底部剪力法；
②高度超过40m的高层建筑物一般采用振型分解反应谱方法；
③刚度与质量分布特别不均匀的建筑物、甲类建筑物等，宜采用时程分析法进行补充计算；
14.在计算地震作用时，建筑物重力荷载代表值为永久荷载和有关可变荷载的组合值之和。
1.由梁和柱组成的结构单元称为框架，全部竖向荷载和水平荷载由框架结构承受。
2.框架只能在抵抗侧向力，必须在两个正交的主轴方向设置框架，以抵抗各个方向的侧向力。
抗震框架结构的梁柱不允许交接连接，必须釆用刚接_连接，使梁端能传递弯矩，同时使结构具有良好的整体性和较大的刚度。
3.框架在侧向作用下的侧移曲线以剪切型位移为主。
4.计算梁的截面惯性矩：
两边均无楼板时：
I=_Io_；
—边有楼板时：
I=1.5Io__；
两边有楼板时：
I=_2Io_。
5.D值的定义为抗侧移刚度,其表达式为
6.框架结构在水平力作用下采用D值法计算内力时，框架柱反弯点位置的确定主要考虑因素有梁柱线刚度比、层数、层高、层次、上下横梁线刚度比。
7.剪力墙根据有无洞口，洞口大小和位置以及形状等，可分为整体墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架四类。
8.孔洞面积/墙面面积≤0.16,且孔洞净距及孔洞边至墙边距离大于孔洞长边尺寸，按整体墙计算。
9.当α≥10且In/I≤ξ，按整体小开口墙计算；
当1≤α<
10，按联肢墙计算；
当α≥10,且In/I>
ξ，按壁式框架计算。
10.壁式框架的侧移刚度可采用D值法进行计算，但应考虑杆件剪切变形以及带刚域杆件的影响。
11.当结构单元内仅有整截面剪力墙时，应按_竖向悬臂梁计算风荷载或水平地震荷载作用下各楼层的总剪力和总弯矩。
12.当结构单元内同时有整截面剪力墙以及壁式框架时，应按框架—剪力墙结构体系的分析方法计算结构内力。
13.剪力墙自重按均布荷载计算。
14.竖向荷载作用下剪力墙内力的计算，不考虑结构的连续性，可近似认为各片剪力墙只承受轴向力，其弯矩和剪力为零。
15.整体工作系数α愈大，说明剪力墙整体性很强。
16.In/I值反映了剪力墙截面削弱程度。
In/I值越大，说明剪力墙截面削弱的较多。
17.框剪结构的特征值λ的物理意义是总框架抗推刚度Cf与总剪力墙抗弯刚度___EIw_____的相对大小，其表达式为__λ=H√（Cf/EIw_）_______。
18.在框架-剪力墙结构体系中，如结构特征刚度值很大，则其性能趋近于框架结构，如结构特征刚度值很小，则其性能趋近于剪力墙结构。
19.在均布荷载作用下，框架-剪力墙结构顶部存在大小相等、方向相反的自平衡力；
在顶点集中荷载P作用下，结构顶部（z=H）总框架与总剪力墙的剪力之和为_P____
20.框架-剪力墙铰接体系的连杆代表刚性楼板。
它使各榀抗侧力结构在同一层处具有相同侧移。
而刚结体系中的连杆代表楼板和框架与剪力墙之间的连梁，连梁的两端存在弯矩，对剪力墙和柱均产生约束弯矩。
21.在框架-剪力墙结构中，考虑连梁的约束作用时，结构刚度特征值增大，侧向位移减少;
剪力墙上部截面的正弯矩增大，下部截面负弯矩减小，反弯点下移；
剪力墙的剪力增大，框架的剪力减少。
22.在规则的框架-剪力墙结构中，若框架承受的总剪力Vj<
=00.2Vo,则每个楼层的框架总剪力应增大每个楼层的总剪力取__0.2Vo__和__1.5Vfmax___两者
1.为了使钢筋混凝土框架成为延性耗能框架，应采用以下的抗震概念设计__强柱弱梁、_强节弱杆_、强剪弱弯、强压弱拉。
2.框架梁的破坏形态有两种_弯曲破坏和_剪切破坏_。
其中_剪切破坏_属延性小、耗能差的脆性破坏，通过_强剪弱弯_设计，可以避免此种破坏，
3.柱轴压比限值，框架：
一级：
0.65；
二级：
0.75；
三级：
0.85。
4.抗震等级为一、二、三级框架梁端箍筋加密区剪力设计值Vb的计算式为
，—级框架结构及9度时尚应符合：
_
。
5.无地震作用组合时.气截如剪力设计值V<
=0.25βcƒcｂｈo时，需_加大截面尺寸_或_提高混凝土强度_。
6.梁端砼受压区高度应满足的基本要求为一级框架梁__X≤0.25hₒ__；
二三级框架梁___
X≤0.35hₒ_；
一、二、三级框架梁明性铰区以外的部位，四级框架梁和非抗震框架梁的砼受压区高度应满足__ξbho__。
7.有抗震设计的框架梁，梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.75%_：
框架梁的两端箍筋加密区范围内，纵向受压钢筋与纵向受拉钢筋的截面积的比值，应符合下列要求：
一级抗震等级A’s/As≥0.5:
二、三级抗震等级A’s/As≥0.3。
8.柱轴压比n=N/fcbchc其中N取__设计值_;
bc为_柱截面的宽度_；
hc为_柱截面的高度_：
fc为砼抗压强度设计值。
9.框架柱剪跨比表达式为:
M/（V*ho）；
其中各符号含义为_M为柱端截面的组合弯矩计算值、V为柱端截面与组合弯矩计算值对应的组合剪力计算值、ho为柱截面计算方向有限长度_。
10.沿梁全长箍筋的配筋率ρsv应符合下列规定：
一级抗震等级ρsv≥0.30ƒt/ƒyv：
二、三级抗震等级ρsv≥0.28ƒt/ƒyv：
三、四级抗震等级ρsv≥0.26ƒt/ƒyv。
11.框架柱端一般同时存在着弯矩M和剪力V，根据柱的剪跨比来确定柱为长柱、短柱和极短柱，λ>
2称为长柱：
1.5<
λ<
2称为_短柱；
λ<
1.5称为__极短柱__.试验表明：
长柱一般发生__弯曲__破坏：
短柱多数发生__剪切__破坏：
极短柱发生__剪切斜拉_破坏.这种破坏属于脆性破坏。
12.框架柱的纵向钢筋配筋，应符合下列规定：
1）全部纵向钢筋的配筋率，非抗震设计不应大于_6%_,抗震设计不应大于__5%___：
2）全部纵钢筋的配筋率，不应小于表的规定值，且柱每一侧纵向钢筋配筋率不应小于__0.2%_。
13.框架柱的纵向钢筋配置，尚应满足下列要求：
1）抗震设计时，宜采用_对称配筋_
2）抗震设计时,截面尺寸大于__400_mm的柱,其纵问钢筋间距不宜大于非抗震设汁时，柱纵向钢筋间距不应大于__200__mm;
柱纵向钢筋净距均不应小于___50_mm。
3）一级且的跨比不大于1的柱，其单侧受拉钢筋的配筋率不宜大于__1.2%__.且应沿柱全长采用__复合__箍筋。
14.框架柱纵向受力钢筋的连接方法,一、二级抗震等级及三级抗震等级的底层采用_机械__接头，三级抗震等级的其他部位和四级抗震等级，可采用__搭接__或__焊接__接头。
15.柱箍筋加密区箍筋的体积配筋率表达式为ρv≥λvƒc/ƒyv；
其中各符号含义为ρv柱箍筋的体积配箍率、λv柱最小配箍特征值、ƒc混凝土轴心抗压强度设计值、ƒyv_柱箍筋或拉筋的抗拉强度设计值。
17.《高规》《抗震规范》规定，抗震设计时，一、二、三级框架的节点核心区，应进行抗震验算：
___四__级框架的节点核心区以及各抗震等级的屋顶层端节点核心区，可不进行抗震验算。
各抗震等级的框架柱均应符合构造措施的要求。
1.剪力墙结构体系承受房屋的水平荷载和竖向荷载。
2.剪力地结构的混凝土强度等级不应低于C20；
以短肢剪力墙为主的结构，其混凝土强度等级不应低于C25。
3.剪力墙高宽比H/B<
1.5,墙体易发生剪切破坏。
4.剪力墙是片状构件.受力性能不如柱，因此其轴压比限值比柱要严格。
5.剪力墙轴压比的表达式为_
：
其中N取_轴向力设计值：
6.为了提高剪力墙的延性.保证墙体稳定及改善剪力墙的抗震性能，应在剪力墙边缘设置约束边缘构件或构造边缘构件。
7.在水平荷载作用下，框架的侧移曲线为剪切型，剪力墙结构的侧移曲线为弯曲型，两种结构共同工作时的倒移曲线为剪弯型。
8.框架-剪力墙结构中，框架主要承受竖向荷载，剪力墙主要承受水平荷载。
9.在轴压力和水平力作用下，墙肢的破坏形态与实体墙的破坏形态相同，可以归纳为：
弯曲破坏，弯剪破坏，剪切破坏，滑移破坏
10.边缘构件分为约束_边缘构件和构造边缘构件。
11.—、二级剪力墙底截面的轴压比超过0.1（9度一级）、（7、8度一级）0.2或0.3（二级）的剪力墙，部分框支剪力墙结构的一、二级剪力墙两端应设置约束边缘构件。
12.墙肢竖向和水平向分布钢筋配筋率分别按下式计算_ρsw=ASW/（bWS）、_ρsk=ASk/（bWS）_；
其中各符号含义为_ρsw竖向分布钢筋的配筋率、
_ρsk水平分布钢筋的配筋率、_
_ASW同一截面内竖向钢筋各肢面积之和
_ASk同一截面内竖向钢筋各肢面积之和_。
简答题
1.试述高层建筑结构的受力特点。
答：
高层建筑受到较大的侧向力（水平风力和水平地震力），在建筑结构底部竖向力也很大。
在高层建筑中，可以认为柱的轴向力与层数成线性关系水平力近似于为倒三角形分布，在水平力作用下结构底部弯矩与高度平方成正比，顶点侧移与高度四次方成正比。
上述弯矩与侧移值往往成为控制因素。
另外，高层建筑各构件受力复杂，对截面承载力和配筋要求较高。
2.计算地震作用的方法有哪些？
分别在什么情况下采用？
计算方法：
底部剪力法、振型分解反应谱法、时程分析法
采用情况：
（1）高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法。
对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法。
（2）高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的高层建筑结构，可采用底部剪力法。
（3）7~9度抗震设防的高层建筑，下列情况下采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算：
①甲类高层建筑结构。
②表2.1所列的乙、丙类高层建筑结构。
③结构竖向布置特别不规则的高层建筑结构。
④带转换层、带加强层、错层、连体、多塔楼等复杂高层建筑结构。
⑤质量沿竖向分布特别不均匀的高层建筑结构。
表2.1
设防烈度、场地类别
建筑高度范围
8度Ⅰ、Ⅱ类场地和7度
>
100m
8度Ⅲ、Ⅳ类场地
80m
9度
60m
3.试述分层法的计算步骤。
答：
1、计算各层梁上竖向荷载值和梁的固端弯矩
2、将框架分层，各层梁跨度及柱高与原结构相同，柱端假定为固端。
3、计算梁、柱线刚度（除底层柱外，其余各层的线刚度均乘以0.9的折减系数）。
4、计算和确定梁、柱弯矩分配系数和传递系数（底层柱弯矩传递系数取1/2，其余各层取1/3）
5、按力矩分配法计算单层梁、柱弯矩
6、将分层计算得到的、但属于同一层柱的柱端弯矩叠加得到柱的弯矩
4.在什么情况下，框架——剪力墙结构的计算简图应采用刚接体系
框架——剪力墙结构的墙肢之间有连梁和/或墙肢与框架柱之间有联系梁相连，因这些联系梁对墙肢和框架柱会起作用，此时就要采用刚接体系计算简图。
5.框架结构抗震延性设计的原则是什么？
强柱弱梁、强剪弱弯、强核芯区强锚固、局部加强、限制柱轴压比，加强柱箍筋对混凝土的约束。
6.试述剪力墙结构连续连杆法的基本假定。
1、忽略连梁轴向变形，即假定两墙肢水平位移完全相同。
2、两墙肢各截面的转角和曲率都相等，因此连梁两端转角相等，连梁反弯点在中点。
3、各墙肢截面、各连梁截面及层高等几何尺寸沿全高是相同的。
7.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？
1、整体墙受力状态如同竖向悬臂梁。
2、小开口整体墙除整体弯矩外，每个墙肢还出现局部弯矩，但大部分楼层上墙肢没有反弯点，可以认为剪力墙截面变形大体上符合平截面假定。
3、联肢剪力墙洞口开的大，截面整体性以破坏，连梁刚度比墙肢刚度小的多，连梁中部有反弯点，各墙肢单独弯曲作用较为明显，个别或少数层内墙肢出现反弯点。
4、壁式框架洞口更大，墙肢与连梁的刚度较接近，墙肢明显出现局部弯矩。
在许多楼层内有反弯点，剪力墙的内力分布接近框架。
8.试述对结构延性的理解，延性系数有何物理意义？
结构，构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达以后而承载能力还没有明显下降期间的变形能力。
延性好的结构，构件或构件的某个截面的后期变形能力大，在达到屈服或最大承载能力状态后仍能吸收一定量的能量，能避免脆性破坏的发生。
构件破坏时的变形与屈服时的变形的比值称为构件的延性系数。
延性系数越大，结构在强震作用下可以承受大的塑性变形而不破坏倒塌，可以使地震效应减小
9.高层结构应满足哪些设计要求？
应当保证在荷载作用下结构有足够的承载力及刚度，以保证结构的安全和正常使用;
结构抗风及抗震对承载力及位移有不同的要求，较高的结构抗风还要考虑舒适度要求，抗震结构还要满足延性要求等。
10.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。
11.联肢墙的侧移、墙肢的轴力和弯矩、连梁的剪力与整体系数
有何关系？
①双肢墙的侧移曲线呈弯曲型。
a值越大，墙的刚度越大，侧移越小。
②连梁的剪力分布具有明显的特点:
剪力最大（也是弯矩最大）的连梁不在底层，它的位置及大小将随a值改变。
当a值增大时，连梁剪力加大，剪力最大的梁向下移。
③墙肢的轴力与a值有关。
因为墙肢轴力即该截面以上所有的连梁剪力之和。
当a值增大时，连梁剪力加大，墙肢轴力也必然加大。
④墙肢的弯矩也与a值有关，a值越大，墙肢弯矩越小。
12.试述框架——剪力墙结构的计算简图在什么情况下用刚接体系？
13.反弯点法和D值法中的抗侧刚度有何不同？
反弯点法中近似认为α=1，抗侧刚度用d值；
D值法中用D值，D=αd，α为小于1的系数。
14.高层建筑结构为什么要限制结构的水平侧移？
原因是：
防止主体结构开裂、损坏；
防止填充墙及装修开裂、损坏；
过大的侧向变形会使人有不舒适感，影响正常使用；
过大的侧移会使结构产生附加内力。
15.高层建筑中在什么情况下要采用现浇楼板？
1、房屋高度查过50m时，框架剪力墙结构应采用现浇楼盖结构
2、房屋高度不超过50m,8、9度设防时，框架剪力墙结构宜采用现浇楼盖结构。
16.试述水平风荷载的简化过程
17.什么是协同工作法
框-剪结构计算的近似方法，简称框-剪协同工作计算方法。
需要将结构分解成平面结构单元，它适用于比较规则的结构，而且只能计算平移时的剪力分配;
如果有扭转，要单独进行扭转计算，再将两部分内力叠加。
18.什么是连续连杆法？
其基本假定是什么？
连续连杆法，是指在计算联肢剪力墙的时候，将剪力墙划分为多个墙肢和连梁，连梁看做墙肢之间的连杆，并把它们沿墙离散为均匀分布的连续连杆，用微分方程求解。
其基本假定可以概括为，第一点，连梁的反弯点在跨中，连梁的作用可以用沿高度均匀分布的连续弹性薄片代替；
第二，各个墙肢的刚度相差不过分悬殊，因而变形曲线类似；
第三，连梁和墙肢考虑变形和剪切变形，墙肢还应当考虑轴向变形影响。
19.剪力墙类别有哪些？
其分类方法分别为？
1.整体墙
（洞口系数小于15%）
2.小开口整体墙
（洞口系数在15%—30%）
3、联肢剪力墙（洞口系数在30%—50%）
4、壁式框架（洞口系数大于50%）
20.什么是刚度特征值？
刚度特征值如何影响框架——剪力墙结构的的位移分布
结构刚度特征值“入”：
是反映总框架和总剪力墙刚度之比的一个参数，对框架剪力墙结构的受力状态和变形及外力的分配都有很大的影响。
当“入”较大时，结构中以框架为主，位移曲线主要是剪切型的；
当“入”很小时，结构中以剪力墙为主，位移曲线主要是弯曲型的，二者比例相当时，为弯剪型变形。
21.什么是控制截面？
框架梁、框架柱和剪力墙的控制截面通常在哪些部位？
控制截面通常是内力最大的截面，框架梁两个支座截面及跨中截面为控制截面，框架柱或墙肢，各层柱（墙肢）的两端为控制截面。
22.建筑物各部分高差较大，产生不均匀沉降差时，如何处理？
答:
1、可以设置沉降缝，将不同部分从顶层到基础全部断开。
2、当土质较好，且房屋的沉降能在施工期间完成时，可以在施工时设置后浇带，将主题结构与裙房从基础到房顶暂时断开，待主体结构施工完毕，且大部分沉降完成后，再浇铸后浇带的混凝土，将结构连成整体。
3、裙房面积不大时，可以从主体结构的箱型基础上悬挑基础梁，承受裙房重量。
23.框架中柱的抗侧刚度与哪些因素有关？
在D值法中如何体现？
框架中柱的抗侧刚度与层高、柱抗弯刚度有关。
框架中柱的抗侧刚度d乘以一个小于1的刚度修正系数，得到D值。
24.试写出计算单位面积上的风荷载计算公式，并解释各参数含义
Wk=βzμsμzWo
Wk—风荷载标准值（kN/m2）；
βz—高度z处的风振系数；
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