高层建筑结构设计简答题Word文档下载推荐.docx
《高层建筑结构设计简答题Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高层建筑结构设计简答题Word文档下载推荐.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
⑥巨型框架结构体系：
由若干巨柱以及巨梁组成，承受主要的水平力和竖向荷载；
其余的楼面截面梁柱组成二级结构，只将楼面荷载传递到巨型框架结构上去。
高层建筑结构受力特点和结构概念设计
5、高层建筑中活荷载的不利布置一般怎样考虑？
为什么要这样考虑？
高层建筑中活荷载的不利布置一般不考虑楼面及屋面活荷载的不利布置，而是按满布考虑进行计算，但是当楼面活荷载大于4.0kN/㎡时，各截面内力计算时仍考虑活荷载的布置，按不利荷载计算结构在竖向荷载作用下的内力。
不考虑活荷载不利布置是因为：
1）在高层建筑中各种活荷载占竖向荷载的比例很小，活荷载一般在1.5～2.5kN/㎡范围内，只占全部竖向荷载的10％～20％，因此活荷载不同的布置方式对结构内力产生的影响很小；
2）高层建筑结构是个复杂的空间体系，层数与跨数多，不利分布的情况复杂多样，计算工作量极大且计算费用上不经济，为了简化起见，可以不考虑活荷载不利分布，按满布方式布置作内力计算后再将框架梁的跨中弯矩乘以1.1～1.3的放大系数。
6、高层建筑结构所受的风荷载主要与哪些因素有关？
总风荷载是怎样计算的？
高层建筑结构所受的风荷载的大小与建筑地点的地貌、离地面或海平面高度、风的性质、风速、风向以及高层建筑自振特性、体型、平面尺寸、表面状况等因素有关。
总风荷载是建筑物各个表面承受风力的合力，是沿高度变化的分布荷载，总风荷载的作用点是各个表面风荷载的合力作用点。
Z高度处总风荷载值的大小为
＝
式中
—第i个表面的平均风荷载体型系数；
－第i个表面的宽度；
－第i个表面的法线与风荷载作用方向的夹角；
－建筑物的外围表面总数。
7、什么是地震作用？
地震作用大小与哪些因素有关？
地震作用是指地震波从波源通过基岩传播引起的地面运动，使处于静止的建筑物受到动力作用而产生的强烈振动。
地震作用的大小与地震波的特性有关，还与场地土性质及房屋本身的动力特性有很大关系。
8、高层建筑结构抗震设防的三水准要求是什么？
为达到这些要求，应采用哪几个阶段抗震设计方法？
高层建筑结构抗震设防的三水准要求使“小震不坏，中震可修，大震不倒”，即：
高层建筑结构在小震作用下应维持在弹性状态，建筑物一般不受损坏或不修理仍可继续使用，为第一水准；
在中等烈度的地震作用下，可以局部进入塑性状态，可能有一定的损坏，但结构不允许破坏，震后经一般修复可以继续使用，为第二水准；
当遭受强烈地震作用时，建筑物不应倒塌或发生危及生命的严重破坏，为第三水准。
为达到这些要求，应采用两阶段抗震设计方法：
第一阶段设计：
是针对所有进行抗震设计的高层建筑。
除了确定结构方案和进行结构布置时考虑抗震要求外，还应按照小震作用进行抗震计算和保证结构延性的抗震构造设计，以达到小震不坏，中震可修，大震不倒。
第二阶段设计：
主要针对甲级建筑和不规则的结构。
用大震作用进行结构易损部位（薄弱层）的塑性变形验算。
9、高层建筑结构地震作用的计算方法有哪些？
它们的实用条件是什么？
高层建筑结构地震作用的计算方法主要有底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法
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
实用条件：
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、以剪力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。
③7～9度抗震设防的高层建筑，下列情况应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算，
A、甲类高层建筑结构。
B、表2.4所列的乙、丙类高层建筑结构。
C、结构竖向布置特别不规则的高层建筑结构。
D、带转换层、带加强层、错层、连体、多塔楼等复杂高层建筑结构。
E、质量沿竖向分布特别不均匀的高层建筑结构。
10、采用底部剪力法计算水平地震作用的步骤是什么？
在什么情况下需要考虑竖向地震作用？
采用底部剪力法计算水平地震作用的步骤：
每一楼层作为一个质点，当顶部有局部突出的小屋时，可将其视为一个集中质点；
求各质点重力荷载代表值；
求结构等效总重力荷载代表值；
求结构基本周期T1；
求相应于结构基本周期T1的地震动影响系数；
按
此式求总水平地震作用
；
求顶部附加水平地震作用
求各质点的水平地震作用
按力学方法求各层结构的地震作用效应，对于突出屋面的房屋（楼梯间、电梯间、水箱间等）宜作为一个质点参加计算，计算求得的水平地震作用标准值应增大，增大系数可按P21~22表2.9采用。
增大后的地震作用仅用于突出屋面房屋自身以及与其直接相连的主体结构构件设计。
在高层建筑9度抗震设计时，以及对于8度、9度抗震设计的大跨度、长悬臂结构的情况下应计算竖向地震作用。
11、高层建筑结构基本自振周期的近似计算方法有哪些？
①高层框架结构、框架－剪力墙结构和剪力墙结构的自振周期近似计算公式
②以剪切变形为主的高层框架结构的自振周期（以能量法为基础）
③框架－剪力墙结构的自振周期，在采用微分方程建立自由振动方程解无限自由度体系连续结构的基础上，求出结构动力特性，查p26图2.6可以由下式计算第1、2、3振型的自振周期
④经验公式：
一般情况下，高层钢筋混凝土结构的基本自振周期
为
钢筋混凝土框架结构、框架－剪力墙结构：
钢筋混凝土剪力墙结构：
12、减少高层建筑温差影响的措施是什么？
在高层建筑中，减少温差影响的综合技术措施主要有：
①采取合理的平面和立面设计，避免截面的突变。
②合理选择结构形式，降低结构约束程度，从而减少约束应力。
③合理布置分布钢筋，重视构造钢筋作用，加强构造配筋。
④在顶层、屋顶、山墙及纵墙两端开间等温度变化影响较大部位提高配筋率。
⑤优选有利于抗拉性能的混凝土级配，减少坍落度，对于超长结构采用后浇带方法施工或将结构划分为长度较短的区段。
13、设沉降缝的目的是什么？
在实际设计中常用的处理方法有哪些？
设沉降缝的目的是避免不均匀沉降的影响，避免由于地基不均匀沉降产生的结构内力。
常用的处理方法：
①采取利用压缩性小的地基，减少总沉降量及沉降差。
②对于有不同高度及基础设计成整体的结构，在施工时它们暂时断开，待主体结构施工完毕，已完成大部分沉降量以后再浇灌连接部分的混凝土。
③将裙房做在高层建筑的悬挑基础上，达到裙房与高层部分沉降一致。
④综合采用上述方法处理。
14、高层建筑结构的工作特点有哪些？
其布置原则是什么？
高层建筑结构的工作特点：
①结构设计时，应考虑高层建筑结构的整体工作性能；
②水平作用对高层建筑结构的影响占主导地位；
③高层建筑结构具有刚度大、延性差、易损的特点；
④在进行结构设计时，应考虑结构的薄弱层。
其布置原则：
高层建筑不应采用严重不规则的结构体系；
宜采用规则结构，[即体型（平面、立面）规则，结构平面布置均匀、对称并具有较好的抗扭刚度；
结构竖向布置均匀，结构的刚度、承载力和质量分布均匀，无突变的结构]；
应使结构具有必要的承载能力、刚度和变形能力；
应避免部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承载重力荷载、风荷载和地震作用的能力；
对可能出现的薄弱部位应采取有效的措施予以加强，宜设置多道防线。
15、高层结构剪力墙设计中，剪力墙的布置应满足什么要求？
（1）高宽比限制：
高层结构剪力墙的最大适用高宽及高宽比应满足水平荷载作用下的整体抗倾覆稳定性要求。
（2）结构平面布置：
①剪力墙结构中，剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置；
一般情况下，采用矩形、L型、T形平面时，剪力墙沿两个正交的主轴方向布置；
三角形及Y形平面可沿三个方向布置；
正多边形、圆形和弧形平面，则可沿径向及环向布置。
②关高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。
③剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的短肢和连梁。
④同一轴线的连续剪力墙过长时，应该用楼板（不设连梁）或细弱的连梁分成若干各墙段，每个墙段相当于一片独立剪力墙，墙段的高宽比应不小于2。
⑤剪力墙结构中，如果剪力墙的数量太多，会使结构刚度和重量都太大，，不仅材料用量大而且地震力也增大，一般采用大开间剪力墙比采用小开间剪力墙更好。
（3）结构竖向布置：
①普通剪力墙结构的剪力墙应在整个建筑竖向连续，上应到顶，下要到底，中间楼层不要中断。
②为减少上下剪力墙结构的偏心，一般情况下厚度宜两侧同时内收。
③剪力墙的洞宜上下对齐，成列布置，使剪力墙形成明确的墙肢和连梁。
④剪力墙相邻洞口之间及洞口与墙边缘之间要避免小墙肢。
⑤采用刀把形剪力墙会使剪力墙受力复杂，应力局部集中，而且竖向地震作用会产生较大的影响，宜十分慎重。
⑥抗震设计时，一般剪力墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8和底部两层二者的较大值，当剪力墙高度超过150m时，其底部加强部位的高度可取墙肢总高度得到1/10；
部位框支剪力墙底部加强部位的高度可取框支层以上两层的高度及墙肢总高度的1/8二者的较大值。
16、什么是高层建筑结构的概念设计？
在进行概念设计时的要点主要有哪些？
高层建筑结构的概念设计是指工程结构设计人员运用所掌握的理论知识和工程经验，在方案阶段和初步设计阶段，从宏观上，总体上和原则上去决策和确定高层建筑结构设计中的一些最基本、最本质也是最关键的问题，主要涉及结构方案的选定和布置、荷载和作用传递路径的设置、关键部位和薄弱环节的判定和加强、结构整体稳定性保证和耗能作用的发挥以及承载力和结构刚度在平面内和沿高度的均匀分配；
结构分析理论的基本假定等。
在进行概念设计时的要点：
①结构简单规则均匀；
②刚柔适度，性能高③加强连接，整体稳定性强；
④轻质高强、多道设防。
结构设计的一般原则
17、高层建筑设计采用的三个基本假定是什么？
三个基本假定：
①弹性变形假定；
②刚性楼板假定；
③平面抗侧力假定。
18、什么是荷载效应和荷载效应组合？
荷载效应组合可分哪几种？
荷载效应是指由作用引起结构和结构构件的反应，可体现为内力、变形及裂缝等。
荷载效应组合是指按极限状态设计时，为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载效应设计值规定的组合。
荷载效应组合可分为基本组合、标准组合和准永久组合三种组合
19、对于60m以下8度抗震设计的高层建筑需要考虑哪些荷载效应组合？
重力荷载、水平地震荷载及竖向地震荷载组合。
20、什么是结构的延性？
结构应具有哪些特点才能具有较好的延性？
结构延性是结构屈服后变形能力大小的一种性质，是结构吸收能量能力的一种体现，常用延性系数来表示。
结构应具有较好延性特点：
①强柱弱梁；
②强剪弱弯；
③强节弱杆；
④强压弱拉。
21、为什么要对高层建筑进行罕遇地震作用下薄弱层的抗震变形验算？
是怎么验算的？
在大量的震害表明，建筑中如果存在薄弱层或薄弱部位，在强烈地震作用下，结构薄弱部位强产生弹塑性变形，结构严重破坏甚至引起结构倒塌，对于生命线工程而言，工程关键部位一旦遭受破坏将带来严重后果，因此在第二阶段设计中，为达到“大震不倒”的目的，必须对高层建筑结构在罕遇地震作用下进行薄弱层的抗震变形验算。
抗震变形验算：
结构薄弱层（部位）层间弹塑性位移应符合
对于7、8、9度抗震设计的高层建筑结构，在罕遇地震作用下，薄弱层（部位）弹塑性变形
计算采用以下方法
方法1：
层间弹塑性位移计算式（不超过12层且层侧向刚度无突变的框架结构）
或
方法2：
采用弹塑性时程分析方法计算薄弱层层间弹塑性位移（适用方法1中以外的建筑结构）
22、应怎样计算高层建筑层间弹塑性位移？
层间弹塑性位移简化计算式为
－层间弹塑性位移；
－层间屈服位移；
－楼层延性系数；
－罕遇地震作用下按弹性分析的层间位移，此时，水平地震影响系数最大值按p44表3.7采用；
－弹塑性层间位移增大系数，当薄弱层（部位）的屈服强度系数不小于相邻层（部位）该系数平均值的0.8时，可按p44表3.8采用，当不大于该平均值的0.5时，可按表内的相应数据的1.5倍采用；
其余情况采用内插法取值。
还可采用弹塑性时程分析方法计算薄弱层层间弹塑性位移。
23、多道抗震防线的含义和目的是什么？
对于框架-剪力墙体系、框架-筒体体系、筒中筒体系、交叉支撑及耗能器结构中，多道防线分别是哪些？
多道抗震防线的含义，一是指一个抗震结构体系，应有若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件将各分体系联系起来协同工作；
二是指抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度，有意识的建立起一系列分布的屈服区，以使结构能吸收和消耗大量的地震能量，一旦遭受破坏也易于修复。
框架－剪力墙体系是由延性框架和剪力墙二个系统组成，剪力墙为第一道防线，框架为第二道防线；
框架－筒体体系是延性框架和筒体组成，筒体为第一道防线，框架为第二道防线；
筒中筒体系是内实腹筒及外空腹筒组成，内内实腹筒为第一道防线，外空腹筒为第二道防线；
在交叉支撑及耗能器结构中，交叉耗能支撑和耗能阻尼器为第一道防线，结构本身为第二道防线。
24、什么是延性系数？
进行延性结构设计时应采用什么方法才能达到抗震设防三水准目标？
延性系数是结构最大变形与屈服变形的比值，即
进行延性结构设计时是通过验算薄弱层弹塑性变形，并采取相应的构造措施使结构有足够的变形能力来达到抗震设防三水准目标。
框架结构设计
25、框架结构定义及优点、缺点及其适用范围如何？
框架结构是指由梁柱杆系构件构成，能承受竖向和水平荷载作用的承重结构体系。
优点：
框架结构平面布置灵活，可根据需要分隔成小房间或者改成大房间；
结构自重较轻。
缺点：
框架结构侧向刚度较小。
适用范围：
仅适用于房屋高度不大、层数不多的结构
26、框架结构的破坏机理是什么？
竖向荷载作用下，一般情况，梁端抗弯承载力首先达到其极限承载力，出现塑性铰区域，相应地梁端截面转角位移显著加大，内力向跨中发生转移，导致跨中弯矩进一步提高，跨中挠曲变形增大，直至破坏。
水平荷载作用下，框架柱承受水平剪力和柱端弯矩，并由此产生水平侧移，同时由水平力引起的倾覆力矩，使框架的近侧柱拉伸、远侧柱压缩，形成框架的整体弯曲变形，水平力也引起楼层剪力，使梁、柱产生垂直其杆轴线的剪切变形和弯曲变形，形成框架的整体剪切变形，直至破坏。
27、框架结构结构整体布置原则有哪些？
水平荷载是高层框架结构的主要荷载，由此产生的整体倾覆力矩可能使部分柱受拉,整体抗倾覆稳定性验算要求决定了结构的最大高度。
框架结构高宽比限值满足非抗震设计时为5；
设防烈度为6度、7度时为4；
8度时为3；
9度时为2。
（2）框架结构结构平面布置及竖向布置应按照第二章2.3节的要求布置。
28、框架结构梁、柱构件截面几何尺寸的初选方法是什么？
（1）梁：
梁高：
梁宽：
（2）柱：
柱截面面积一般根据轴压比限值
估算，同时截面的高度、宽度要满足以下要求：
29、分层法计算竖向荷载作用下平面框架结构的荷载效应时的基本假定是什么？
分层法的基本假定：
（1）梁上荷载仅在该梁上与其相连的上下层柱上产生内力，在其他层梁及柱上产生的内力可忽略不计；
（2）竖向荷载作用下框架结构产生的水平位移可忽略不计。
30、分层法计算时为什么要将上层柱的线刚度乘以0.9进行折减？
传递系数为什么要变为0.3333？
在分层的时候，各个开口刚架的上下端均为固定支承，而实际上，除底层的下端外，其他各层柱端均有转角产生，即上层的刚架中，其它层对本层刚架约束作用应介于铰支承与固定支承之间的弹性支承，为了改善由此所引起的误差，在计算时做以下修正：
①除底层以外其他各层柱的线刚度均乘0.9的折减系数；
②除底层以外其他各层柱的弯矩传递系数取为1/3.
31、分层法所得弯矩荷载效应计算结果有什么特征？
节点力矩不平衡时通常如何处理？
在求得各开口刚架中的结构内力后，则可将相邻的两个开口刚架中同层柱号的柱内力叠加，作为原框架中柱的内力，而分层计算所得的各层梁的内力，即为原框架结构中相应层次的梁内力，分层法所得的框架节点处的弯矩之和常常不等于零。
节点不平衡力矩较小（小于10％），直接按叠加成果进行下一步计算，否则需再分配一次，修正原杆端弯矩，得到最终计算成果。
32、反弯点法计算水平荷载作用下平面框架结构的荷载效应时，其基本假定是什么？
（1）梁的线刚度与柱线刚度之比大于3时，可认为梁刚度为无限大；
（2）梁、柱轴向变形均可忽略不计。
33、柱抗侧移刚度的物理意义是什么？
柱抗侧移刚度指无角位移的两端固定杆件，单位侧移时所产生的剪力。
34、反弯点法计算弯矩时，与框架中节点相连的梁端弯矩计算公式说明了什么？
反弯点法计算弯矩时，与框架中节点相连的梁端弯矩计算公式说明了梁端弯矩不当与相连的柱端弯矩有关,而且还与该梁的线刚度成正比。
35、D值法的基本假定是什么？
（1）水平荷载作用下，框架结构同层各结点转角位移相等；
（2）梁、柱轴向变形均忽略不计。
36、柱反弯点高度与哪些因素有关？
柱反弯点高度与荷载形式、梁柱刚度比、建筑物总层数和柱所在的楼层号有关。
37、什么是标准反弯点高比？
根据标准框架总层数n，计算柱所在层数m，梁、柱线刚度比k，以及水平荷载形式由有关表格查得的反弯点高度与计算柱高度的比值。
38、反弯点法与D值法计算框架结构内力的具体步骤是什么？
反弯点法计算步骤
①多层多跨框架在水平荷载作用下，当梁柱线刚度之比值
时，可采用反弯点法计算杆件内力。
②计算柱子抗侧移刚度
③计算各层总水平剪力
，按每柱抗侧移刚度分配计算柱水平剪力
④根据各柱分配到的剪力及反弯点位置，计算柱端弯矩
上层柱：
上下端弯矩相等
底层柱：
上端弯矩
下端弯矩
⑤根据结点平衡计算梁端弯矩，如图所示
对于边柱：
对于中柱：
设梁的端弯矩与梁的线刚度成正比，则
⑥可根据力的平衡原则，由梁两端的弯矩求出梁剪力。
D值法与反弯点法计算步骤类似。
只需将柱子抗侧移刚度和柱反弯点高度按D值和D值法反弯点高度y进行修正。
39、框架结构在水平荷载作用下的侧移是由哪几部分组成的？
各怎样计算？
水平侧移
由框架梁、柱弯曲和剪切变形产生的水平位移
和由于框架柱轴向变形产生的水平位移
两部分组成，即
+
梁、柱弯曲变形产生的侧移
计算：
第i层的层间位移
第i层的水平位移
顶点位移为
框架柱轴向变形产生的水平位移
：
40、为什么对高层建筑结构来说，必须验算结构的侧向位移？
对高层建筑结构来说，其层数度，高度大，为保证在正常使用条件下，主体结构基本处于弹性受力状态，控制裂缝的开展及控制其宽度在规范允许范围内，以及保证填充墙、隔墙及幕墙等非结构构件的完好，要求高层建筑结构必须具有足够的刚度，且须对结构楼层层间最大位移与层高之比进行限值，所以必须验算结构的侧向位移。
41、高层框架结构中的侧移哪些是有害性侧移、哪些是无害性侧移？
由框架梁、柱弯曲和剪切变形产生的水平侧移式有害的，而由框架柱轴向变形产生的水平侧移无害。
42、框架结构的水平变形曲线有什么特征？
框架结构的水平变形曲线特征是在整体上构成“剪切型变形曲线”形式。
43、什么是控制截面？
什么是控制内力？
框架梁、柱结构构件的控制截面分别有几个？
控制内力各有哪些？
构件
梁
柱
控制截面
梁端
跨中
柱端
最不利内力
-
及相应的N，V
及相应的M，V
控制截面就是构件中内力最大的截面。
控制内力就是控制截面上的最不利内力。
框架梁的控制截面有3个，两端和跨中；
框架柱的控制截面有2个，各层柱的上、下两端。
控制内力如下表
44、梁端弯矩调幅原因是什么？
调幅大小有何依据？
梁弯矩调幅原因是按照框架结构的合理破坏形式，在梁端出现塑性铰是允许的，为了便于浇搗混凝土，也往往希望节点处梁的负钢筋放的少些；
而对于装配式和装配整体式框架，节点并非绝对刚性，梁端实际弯矩将小于其弹性计算值，因此，在进行框架结构设计时，一般均对梁端弯矩进行调幅。
调幅大小依据，考虑竖向荷载作用下梁端塑性变形内力重分布，对梁端负弯矩进行调幅，现浇框架调幅系数为0.8～0.9，装配式框架调幅系数为0.7～0.8，梁端负弯矩减少后，应按平衡条件计算调幅后的跨中弯矩，且要求梁跨中正弯矩至少应取按简支梁计算的跨中弯矩的1/2。
45、抗震措施有多少等级？
为什么有时要求高，有时要求低？
有什么样的大致规律性？
抗震措施有五个等级：
特一级和一、二、三、四级。
抗震等级的不同，体现在对结构抗震性能要求严格与否的程度，等级越高，结构抗震性能要求就越高，当有特殊要求时则提升到特一级，其计算和措施比一级更加严格；
相反如抗震等级较低，则抗震要求较低。
对各类不同的高层建筑结构，其抗震措施应符合以下要求：
（1）甲类、乙类建筑：
当抗震设防烈度为6～8度时，应符合抗震设防烈度提高一度的要求；
当设防烈度为9度时，应符合比9度抗震设防更高达到要求。
当建筑场地为Ⅰ类时，应允许仍按抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。
（2）丙类建筑：
应符合抗震设防烈度的要求。
当建筑场地为Ⅰ类时，应允许仍按抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施。
46、延性框架结构的设计要点是什么？
四个要点：
47、保证框架梁结构构件具有足够延性的措施有哪些？
①抗震设计时，计入受压钢筋作用的梁端截面混凝土受压区高度与有效高度之比值，一级不应大于0.25，
升级会员 