高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思考題答案-(2)

1、第二章2.1 鋼筋混凝土房屋建筑和鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑各有哪些抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系？鋼筋混凝土房屋建 筑和鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑各有哪些抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系？每種結(jié)構(gòu)體系舉 12 例。 答：鋼筋混凝土房屋建筑的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)（ 如主體 18 層、局部 22 層的北京長(zhǎng)城飯店 ） ；框架剪力墻結(jié)構(gòu)（如 26 層的上海賓館） ；剪力墻結(jié)構(gòu)（包括全部落地剪力墻和 部分框支剪力墻） ；筒體結(jié)構(gòu) 如芝加哥 Dewitt-Chestnut 公寓大廈（框筒） ，芝加哥 John Hancock 大廈（桁架筒） ，北京中國(guó)國(guó)際貿(mào)易大廈（筒中筒） ；框架核心筒結(jié)構(gòu)（如廣州中 信大廈）；板柱 - 剪力墻結(jié)構(gòu)。 鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑的

2、抗側(cè)力體系有：框架結(jié)構(gòu)（如北京的長(zhǎng)富 宮）；框架-支撐（抗震墻板） 結(jié)構(gòu)（如京廣中心主樓） ；筒體結(jié)構(gòu) 芝加哥西爾斯大廈 （束筒） ； 巨型結(jié)構(gòu)（如香港中銀大廈） 。2.2 框架結(jié)構(gòu)、 剪力墻結(jié)構(gòu)和框架 剪力墻結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下的水平位移曲線各有什么特點(diǎn)？答：（1） 框架結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下，其側(cè)移由兩部分組成：梁和柱的彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移， 側(cè)移曲線呈剪切型， 自下而上層間位移減小； 柱的軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移， 側(cè)移曲線為彎曲型， 自下而上層間位移增大。 第一部分是主要的， 所以框架在側(cè)向力作用下的水平位移曲線以剪 切型為主。 （2） 剪力墻結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下，其水平位移曲線呈彎曲型，即層間位移由

3、下至 上逐漸增大。 （3） 框架 - 剪力墻在側(cè)向力作用下， 其水平位移曲線呈彎剪型 , 層間位移上下趨 于均勻。2.3 框架結(jié)構(gòu)和框筒結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件平面布置有什么區(qū)別 ?答： （1） 框架結(jié)構(gòu)是平面結(jié)構(gòu)，主要由與水平力方向平行的框架抵抗層剪力及傾覆力矩，必 須在兩個(gè)正交的主軸方向設(shè)置框架， 以抵抗各個(gè)方向的側(cè)向力。 抗震設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)不宜采 用單跨框架。框筒結(jié)是由密柱深梁組成的空間結(jié)構(gòu)，沿四周布置的框架都參與抵抗水平力， 框筒結(jié)構(gòu)的四榀框架位于建筑物的周邊，形成抗側(cè)、抗扭剛度及承載力都很大的外筒。2.5 中心支撐鋼框架和偏心支撐鋼框架的支撐斜桿是如何布置的？偏心支撐鋼框架有哪些 類型？為什么

4、偏心支撐鋼框架的抗震性能比中心支撐框架好？ 答：中心支撐框架的支撐斜桿的軸線交匯于框架梁柱軸線的交點(diǎn)。 偏心支撐框架的特點(diǎn)是支 撐連接位置偏離梁柱節(jié)點(diǎn)。 偏心支撐框架的基本形式有單斜桿、 人字形和 V 形。偏心支撐框 架的剛度與中心支撐框架接近， 消能梁段越短， 其剛度越大。 經(jīng)過合理設(shè)計(jì)的偏心支撐框架， 在大震作用下， 消能梁段腹板剪切屈服， 通過腹板塑性變形耗能地震能量； 支撐斜桿保持彈 性，不會(huì)出現(xiàn)受拉屈服和受壓屈曲的現(xiàn)象； 偏心支撐框架的柱和消能梁段以外的梁， 也保持 彈性。研究表明，消能梁段的腹板剪切屈服，具有塑性變形大、屈服后承載力繼續(xù)提高、滯 回耗能穩(wěn)定等特點(diǎn)。偏心支撐框架的抗震

5、性能明顯優(yōu)于中心支撐框架。2.6 為什么規(guī)范對(duì)每一種結(jié)構(gòu)體系規(guī)定最大的適用高度？實(shí)際工程是否允許超過規(guī)范規(guī)定 的最大適用高度？答：要根據(jù)房屋建筑的高度、是否需要抗震設(shè)防、 抗震設(shè)防烈度等因素，確定一個(gè)與其匹配 的、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)體系，使結(jié)構(gòu)效能得到充分發(fā)揮， 建筑材料得到充分利用。 而每一種結(jié)構(gòu)體 系，也有其最佳的適用高度范圍。實(shí)際工程允許超過規(guī)范規(guī)定的最大適用高度， 但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)采取有效的加強(qiáng)措施， 并且有可 靠依據(jù)，或進(jìn)行專門的研究和論證。2.7 什么樣的建筑體形對(duì)結(jié)構(gòu)抗震有利？為什么？為什么結(jié)構(gòu)平面布置對(duì)稱、 均勻及沿豎向 布置連續(xù)、無(wú)突變有利于抗震？ 答：對(duì)抗震有利的建筑平面形狀是簡(jiǎn)單、規(guī)

6、則、對(duì)稱、長(zhǎng)寬比不大的平面。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面 布置與建筑平面有關(guān)。 平面簡(jiǎn)單、 規(guī)則、對(duì)稱的建筑， 容易實(shí)現(xiàn)有利于抗震的結(jié)構(gòu)平面布置， 即承載力、剛度、質(zhì)量分布對(duì)稱、均勻，剛度中心和質(zhì)量中心盡可能重合，減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。 結(jié)構(gòu)具有良好的整體性。 平面形狀不對(duì)稱時(shí)， 應(yīng)通過剪力墻的布置調(diào)整并實(shí)現(xiàn)剛度對(duì)稱。 簡(jiǎn) 單、規(guī)則、 對(duì)稱結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析結(jié)構(gòu)能較好的反應(yīng)結(jié)構(gòu)在水平力作用下的受力狀態(tài)， 設(shè)計(jì)者 能比較正確計(jì)算其內(nèi)力和側(cè)移。2.8 簡(jiǎn)述房屋建筑平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則的類型？ 答：平面不規(guī)則的類型包括扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、 樓板凹凸不規(guī)則和樓板局部不連續(xù)豎向不規(guī)則的類 型包括側(cè)向剛度不規(guī)則、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)和樓

7、層承載力突變。2.9 在什么情況下設(shè)置防震縫、伸縮縫和沉降縫？這三種縫的特點(diǎn)和要求是什么？ 答：(1) 在房屋建筑的總體布置中，為了消除結(jié)構(gòu)不規(guī)則、收縮和溫度應(yīng)力、不均勻沉降對(duì) 結(jié)構(gòu)的有害影響，可以用防震縫、伸縮縫和沉降縫將房屋分成若干獨(dú)立的部分。 (2) 防震縫 應(yīng)有一定的寬度， 否則在地震時(shí)相鄰部分會(huì)互相碰撞而破壞。 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋的防 震縫寬度，當(dāng)高度不超過15m時(shí)可為70mm超過15m時(shí)，6度、7度、8度和9度分別每增加5m 4m 3m和2m宜加寬20mm框架-剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度，可 分別采用框架結(jié)構(gòu)防震縫寬度的70強(qiáng)口 50%但都不小于70mm防震縫兩側(cè)結(jié)

8、構(gòu)類型不同時(shí)，按需要較寬防震縫的結(jié)構(gòu)類型和較低房屋高度確定縫寬。 現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、 剪力墻 結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距分別為55m和45m,框架-剪力墻結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距可根據(jù)具體情況介于45m和55m之間。鋼結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距可為90m抗震設(shè)防的結(jié)構(gòu)，沉降縫的寬度應(yīng)符合防震縫最小寬度的要求。第三章3.1 計(jì)算總風(fēng)荷載和局部風(fēng)荷載的目的是什么？二者計(jì)算有何異同？答： (1) 總風(fēng)荷載是建筑物各表面承受風(fēng)作用力的合力， 是沿高度變化的分布荷載， 計(jì)算總 風(fēng)荷載的目的是為了計(jì)算抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)移及各構(gòu)件內(nèi)力。局部風(fēng)荷載是用于計(jì)算結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件或圍護(hù)構(gòu)件與主體的連接。 (2) 二者的異同： 二者都

9、用下列公式計(jì)算， 但計(jì)算局部風(fēng) 荷載的時(shí)候采用的是局部風(fēng)荷載體型系數(shù)。3.4 地震地面運(yùn)動(dòng)特性用哪幾個(gè)特征量來(lái)描述？結(jié)構(gòu)破壞與地面運(yùn)動(dòng)特性有什么關(guān)系？答：(1) 地震地面運(yùn)動(dòng)的特性可用三個(gè)量來(lái)描述：強(qiáng)度(由振幅值大小表示)、頻譜和持續(xù) 時(shí)間。 (2) 結(jié)構(gòu)破壞與地面運(yùn)動(dòng)特性有著密切的關(guān)系， 主要表現(xiàn)在： 強(qiáng)烈地震的加速度或速 度幅值一般很大， 但如果地震時(shí)間很短， 對(duì)建筑物的破壞性可能不大；而有時(shí)地面運(yùn)動(dòng)的加速度或速度幅值并不太大， 而地震波的卓越周期與結(jié)構(gòu)的基本周期接近，或者振動(dòng)時(shí)間很長(zhǎng)，都可能對(duì)建筑物造成嚴(yán)重影響。3.5 什么叫地震地面運(yùn)動(dòng)的卓越周期？卓越周期與場(chǎng)地有什么關(guān)系？卓越周期與場(chǎng)

10、地特征 周期有何關(guān)系？答：(1) 地震地面運(yùn)動(dòng)的卓越周期是指地震功率譜中能量占主要部分的周期。(2) 卓越周期與場(chǎng)地的關(guān)系：硬土的卓越周期短；軟土的卓越周期長(zhǎng)。(3)卓越周期T與特征周期Tg間的關(guān)系應(yīng)理解為 : 二者都是場(chǎng)地固有周期 T0 的不同預(yù)測(cè)值 , 因預(yù)測(cè)方法不同而冠以不同 的名稱。3.6 地震作用與風(fēng)荷載各有什么特點(diǎn)？答： (1) 地震作用的特點(diǎn)：地震時(shí)，由于地震波的作用產(chǎn)生地面運(yùn)動(dòng)，并通過房屋基礎(chǔ)影響 上部結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生震動(dòng)，這就是地震作用。地震波會(huì)使房屋產(chǎn)生豎向震動(dòng)和水平震動(dòng)， 一般對(duì)房屋的破壞主要是由水平振動(dòng)造成。 設(shè)計(jì)中主要考慮水平地震作用， 只有震中附近的 高烈度區(qū)或豎向

11、振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果時(shí)， 才同時(shí)考慮豎向地震作用。 地震地面運(yùn)動(dòng)是一種隨 機(jī)振動(dòng)；強(qiáng)烈地震時(shí)加速度峰值或速度峰值(振幅)往往很大，但如果地震時(shí)間很短，對(duì)建 筑物的影響也可能不大。 而有時(shí)地面運(yùn)動(dòng)的加速度或速度峰值并不太大， 而地震波的特征周 期與結(jié)構(gòu)物的基本周期接近， 或者振動(dòng)時(shí)間很長(zhǎng)， 都可能對(duì)建筑物造成嚴(yán)重影響。 (2) 風(fēng)荷 載的特點(diǎn)： 風(fēng)的作用是不規(guī)則的，風(fēng)壓隨著風(fēng)速、 風(fēng)向的紊亂變化而不停的改變， 風(fēng)荷載是 隨時(shí)間而波動(dòng)的動(dòng)力荷載， 但在房屋設(shè)計(jì)中一般把它看成靜荷載。 在設(shè)計(jì)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)、 圍護(hù) 構(gòu)件及考慮人們的舒適度時(shí)都要用到風(fēng)荷載。3.7 什么是小震、 中震和大震？其概率含義是什么？

12、與設(shè)防烈度是什么關(guān)系？抗震設(shè)計(jì)目標(biāo) 要求結(jié)構(gòu)在小震、中震和大震作用下處于什么狀態(tài)？怎樣實(shí)現(xiàn)？答：小震指該地區(qū) 50 年內(nèi)超過概率約為 63%的地震烈度，即眾值烈度，又稱多遇地震。 中震指該地區(qū) 50 年內(nèi)超過概率約為 10%的地震烈度，又稱為基本烈度或設(shè)防烈度。 大震指該地區(qū) 50 年內(nèi)超越概率約為 2%-3%的地震烈度，又稱為罕遇地震。在小震作用下， 房屋應(yīng)該不需修理仍可繼續(xù)使用； 在中震作用下。 允許結(jié)構(gòu)局部進(jìn)入屈服階 段，經(jīng)過一般修理仍可繼續(xù)使用；在大震作用下，構(gòu)件可能嚴(yán)重屈服，結(jié)構(gòu)破壞，但房屋不 應(yīng)倒塌、不應(yīng)出現(xiàn)危及生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重破壞。3.8 什么是抗震設(shè)計(jì)的二階段方法？為什么要采用二

13、階段設(shè)計(jì)方法？ 答：第一階段為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段。 在初步設(shè)計(jì)及技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)， 就要按有利于抗震的做法去確定 結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)布置， 然后進(jìn)行抗震計(jì)算及抗震構(gòu)造設(shè)計(jì)。 在這階段， 用相應(yīng)于該地區(qū)設(shè)防 烈度的小震作用計(jì)算結(jié)構(gòu)的彈性位移和構(gòu)件內(nèi)力， 并進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形驗(yàn)算， 用極限狀態(tài)方法進(jìn) 行截面承載力驗(yàn)算， 按延性和耗能要求進(jìn)行截面配筋及構(gòu)造設(shè)計(jì)， 采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施。 第二階段為驗(yàn)算階段。 一些重要的或特殊的結(jié)構(gòu)， 經(jīng)過第一階段設(shè)計(jì)后， 要求用與該地區(qū)設(shè) 防烈度相應(yīng)的大震作用進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算，以檢驗(yàn)是否達(dá)到了大震不倒的目標(biāo)。3.10什么是地震系數(shù) k，動(dòng)力系數(shù)B和地震影響系數(shù)a ?寫出3 aK的表達(dá)

14、式。B譜曲線 有什么特點(diǎn)？答：地震系數(shù) k 即地面運(yùn)動(dòng)最大加速度與 g 的比值。 動(dòng)力系數(shù) 3 即結(jié)構(gòu)最大加速度反應(yīng)相對(duì) 于地面最大加速度的放大系數(shù)。地震影響系數(shù) a 是地震系數(shù)乘以動(dòng)力系數(shù)。a =k33.11 什么是特征周期分組?對(duì)設(shè)計(jì)反應(yīng)譜有什么影響?答：地震影響曲線上由最大值開始下降的周期稱為場(chǎng)地特征周期Tg, Tg愈大，曲線平臺(tái)段3.12 地震作用大小與場(chǎng)地有什么關(guān)系?請(qǐng)分析影響因素及其影響原因。如果兩幢相同建筑，基本自震周期是 3s，建造地點(diǎn)都是屬于第一組，分別建在分別建在I類場(chǎng)地和類場(chǎng)地 和W類場(chǎng)地，它們地震作用相差多少？如果它們建筑地點(diǎn)分別為第一組和第三組，都是建 在”類場(chǎng)地上，

15、地震作用又相差多少？答： (1) 對(duì)于同一個(gè)設(shè)計(jì)地震分組, 場(chǎng)地類別越高,特征周期越大,對(duì)長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)越不利。 這是因?yàn)椴煌再|(zhì)的土層對(duì)地震波包含的各種頻率成分的吸收和過濾效果不同,場(chǎng)地土愈 軟,軟土覆蓋層厚度愈大,場(chǎng)地類別就愈高,從而特征周期就愈大。3.13 計(jì)算水平地震作用有哪些方法？適用于什么樣的建筑結(jié)構(gòu)？ 答：計(jì)算水平地震作用方法可分為靜力法、反應(yīng)譜方法和時(shí)程分析法三大類。3.14 計(jì)算水平地震作用時(shí),重力荷載怎么計(jì)算？各可變荷載的組合值系數(shù)為多少各可變荷 載的組合值系數(shù)為多少？答：計(jì)算水平地震作用時(shí)，計(jì)算重力荷載即計(jì)算結(jié)構(gòu)等效總重力荷載0.85eqEGG=,其中EG是結(jié)構(gòu)總重力代表值，

16、為各層重力荷載代表值之和。重力荷載代表值是指100%的恒荷載、50%80%的樓面活荷載和 50%的雪荷載之和。3.15 用底部剪力法計(jì)算水平地震作用及其效應(yīng)的方法和步驟如何？為什么在頂部有附加 水平地震作用 ?答： (1) 用底部剪力法計(jì)算地震作用時(shí)，將多自由度體系等效為單自由度體系，只考慮結(jié)構(gòu) 基本自振周期計(jì)算總水平地震力，然后再按一定規(guī)律分配到各個(gè)樓層。(2)在頂部附加水平地震作用的原因是為了考慮高振型對(duì)水平地震力沿高度分布的影響。第四章 設(shè)計(jì)要求及荷載效應(yīng)組合4.1 承載力驗(yàn)算和水平位移限制為什么是不同的極限狀態(tài)？這兩種驗(yàn)算在荷載效應(yīng)組合時(shí) 有什么不同？答：因?yàn)槌休d力驗(yàn)算是在承載力極限狀

17、態(tài)， 水平位移限制是在正常使用狀態(tài)。 由于承載力驗(yàn) 算是極限狀態(tài)驗(yàn)算， 在內(nèi)力組合時(shí)， 根據(jù)荷載性質(zhì)不同， 荷載效應(yīng)要乘以各自的分項(xiàng)系數(shù)和 組合系數(shù)。位移計(jì)算時(shí)，為正常使用狀態(tài)。4.2 為什么高而柔的結(jié)構(gòu)要進(jìn)行舒適度驗(yàn)算？答：因?yàn)楦叨岬慕Y(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度較小， 在風(fēng)荷載作用下會(huì)產(chǎn)生較大的側(cè)向加速度， 使人感覺 不舒適，因此要進(jìn)行舒適度驗(yàn)算，按重現(xiàn)期為10 年的風(fēng)荷載計(jì)算結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)加速度，或由風(fēng)洞試驗(yàn)確定順風(fēng)向與橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度，使其滿足規(guī)范要求。4.3 P- 效應(yīng)計(jì)算與結(jié)構(gòu)總體穩(wěn)定的含義有何不同？答： P- 效應(yīng)是指在水平荷載作用下，出現(xiàn)側(cè)移后，重力荷載會(huì)產(chǎn)生附加彎矩，附加彎矩又增大側(cè)移，這

18、是一種二階效應(yīng)。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般所說(shuō)的考慮P- 效應(yīng)即是進(jìn)行結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定驗(yàn)算， 但結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定驗(yàn)算還包括結(jié)構(gòu)僅在重力作用下， 出現(xiàn)的喪失穩(wěn) 定問題，不過這種情況出現(xiàn)的很少。4.4 延性和延性比是什么？為什么抗震結(jié)構(gòu)要具有延性？答：延性是指構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后， 具有承載能力不降低或基本不降低、 且有足夠塑性變形能 力的一種性能，一般用延性比表示延性，即塑性變形能力的大小。4.5 為什么抗震設(shè)計(jì)區(qū)分抗震等級(jí)？抗震等級(jí)與延性要求是什么關(guān)系？試比較一幢15層、45m高7度抗震設(shè)防區(qū)的框架和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)有什么不同？如果在 8度設(shè)防 區(qū)，抗震等級(jí)有變化嗎 ?答： (1) 因?yàn)樵诓煌?/p>

19、情況下，構(gòu)件的延性要求有所不同：地震作用強(qiáng)烈或?qū)Φ卣鹱饔妹舾械?結(jié)構(gòu)延性要求應(yīng)該高一些，重要的、 震害造成損失較大的結(jié)構(gòu)，延性要求也應(yīng)該高一些；反 之，要求可以降低一些。 不過， 由于計(jì)算結(jié)構(gòu)延性比十分困難，也無(wú)法提出確切的延性比要 求，因此我國(guó)抗震規(guī)范對(duì)抗震設(shè)計(jì)采取區(qū)分抗震等級(jí)的方法， 不同抗震等級(jí)的構(gòu)造措施不同， 從宏觀上區(qū)別對(duì)結(jié)構(gòu)的不同延性要求。 (2) 抗震等級(jí)與延性要求的關(guān)系：特一級(jí)抗震等級(jí)延 性要求最高，然后依次為一、二、三、四級(jí)。 (3) 在七度抗震設(shè)防區(qū)，框架結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí) 為二級(jí)；框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)的框架部分的抗震等級(jí)為三級(jí)，剪力墻部分的抗震等級(jí)為二級(jí)。 在八度設(shè)防區(qū)， 框架

20、結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)為一級(jí)； 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的框架部分抗震等級(jí)為二級(jí)， 剪力墻部分抗震等級(jí)為一級(jí)。4.6 什么是荷載效應(yīng)組合？效應(yīng)指什么？ 答：荷載效應(yīng)組合是指按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí) , 為保證結(jié)構(gòu)的可靠性而對(duì)同時(shí)出現(xiàn)的各種荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值規(guī)定的組合。效應(yīng)是指建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中, 由荷載引起結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的反應(yīng)。4.7 內(nèi)力組合和位移組合的項(xiàng)目以及分項(xiàng)系數(shù)、組合系數(shù)有什么異同？為什么？ 答：內(nèi)力組合是要組合構(gòu)件的控制截面處的內(nèi)力， 位移組合主要是組合水平荷載作用下的結(jié) 構(gòu)層間位移。4.8 荷載組合要考慮哪些工況？有地震作用的組合與無(wú)地震作用的組合的區(qū)別是什么？哪 些建筑要前者？哪些建筑要求后者？抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)

21、為什么也要進(jìn)行無(wú)地震作用組合？試 分析一幢30層、99m高、位于7度抗震設(shè)防區(qū)的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)作哪幾種工況組合度抗震設(shè)防區(qū) 的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)作哪幾種工況組合？如果該建筑位于如果該建筑位于如果該建筑位于如果該建 筑位于 9 度抗震設(shè)防區(qū)會(huì)有哪些不同？請(qǐng)分別列出這兩幢結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移組合的計(jì)算式 (列出分項(xiàng)及組合系數(shù))答：(1) 無(wú)地震作用時(shí)的效應(yīng)組合， 它應(yīng)用于非抗震設(shè)計(jì)及 6 度抗震設(shè)防、 但不要求做地震 作用計(jì)算的結(jié)構(gòu)，其一般表達(dá)式為： IIIGGkQQQkWWWkSSYS “ 丫 =+ 高層建筑的無(wú) 地震組合基本的荷載工況有兩種： 1、恒載+活載：1.2 X恒載效應(yīng)+1.4 X活載效應(yīng)；1.35 X恒

22、載效應(yīng)+1.4 X 0.7 X活載效應(yīng)。2、恒載+活載+風(fēng)荷載：對(duì)于高層結(jié)構(gòu)：1.2 X恒載效應(yīng) + 1.4 X活載效應(yīng)+1.4 X 0.7 X風(fēng)載效應(yīng)。(2) 有地震作用時(shí)的效應(yīng)組合，它應(yīng)用于所有要求進(jìn)行地震作用計(jì)算的結(jié)構(gòu)，其一般表達(dá)式為：EGGEEhEhkEvEvkWWWkSSSYS y 2 丫 =+ 高層建筑的有地震作用組合的基本工況有以下幾種：1、對(duì)于所有高層建筑：1.2 X重力荷載效應(yīng)+1.3 X水平地震作用效應(yīng)。 2、對(duì) 于60m以上高層建筑增加這一項(xiàng)：1.2 X重力荷載效應(yīng)+1.3 X水平地震作用效應(yīng)+1.4 X 0.2X風(fēng)荷載效應(yīng)。3、9度設(shè)防高層建筑增加這一項(xiàng)：1.2 X重力

23、荷載效應(yīng)+1.3 X水平地震作用效應(yīng)+0.5 X豎向地震作用效應(yīng)。4、9度設(shè)防高層建筑增加這一項(xiàng)：1.2 X重力荷載效應(yīng)+1.3 X豎向地震作用效應(yīng)。 5、9度設(shè)防、且為60m以上高層建筑增加這一項(xiàng)：1.2 X重力荷載效應(yīng)+1.3 X水平地震作用效應(yīng) +0.5 X豎向地震作用效應(yīng)+1.4 X 0.2 X風(fēng)載效應(yīng)。(3) 對(duì)于一幢30層、99m高、位于7度抗震設(shè)防區(qū)的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)作一下兩種工況組合：1、1.2X重力荷載效應(yīng)+1.3 X水平地震作用效應(yīng)。 2、1.2 X重力荷載效應(yīng)+1.3 X水平地震作用效 應(yīng)+1.4 X 0.2 X風(fēng)荷載效應(yīng)。 如果該建筑位于 9度抗震設(shè)防區(qū)，應(yīng)增加以下三種工況組合

24、：1、1.2 X重力荷載效應(yīng)+1.3 X水平地震作用效應(yīng)+0.5 X豎向地震作用效應(yīng)。 2、1.2 X重力 荷載效應(yīng)+1.3 X豎向地震作用效應(yīng)。 3、1.2 X重力荷載效應(yīng)+1.3 X水平地震作用效應(yīng)+0.5 X豎向地震作用效應(yīng) +1.4 X 0.2 X風(fēng)載效應(yīng)。4.10 為什么鋼筋混凝土框架梁的彎矩能作塑性調(diào)幅？如何進(jìn)行調(diào)幅？調(diào)幅與組合的先后次 序怎樣安排？答：為了減少鋼筋混凝土框架梁支座處的配筋數(shù)量， 在豎向荷載作用下可以考慮框架梁塑性 內(nèi)力重分布，現(xiàn)澆框架支座負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)為 0.8-0.9 ；裝配整體式框架，由于鋼筋焊接或 接縫不嚴(yán)等原因， 節(jié)點(diǎn)容易產(chǎn)生變形， 梁端實(shí)際彎矩比彈性計(jì)算

25、值會(huì)有所降低， 因此支座彎 矩調(diào)幅系數(shù)為 0.7-0.8 混凝土高規(guī)對(duì)調(diào)幅系數(shù)作了規(guī)定，并規(guī)定豎向荷載作用下的彎矩 應(yīng)先調(diào)幅，再與其他荷載效應(yīng)進(jìn)行組合。先調(diào)幅后組合。第五章 框架、剪力墻、框架 - 剪力墻結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法與設(shè)計(jì)概念5.1平面結(jié)構(gòu)和樓板在自身平面內(nèi)具有無(wú)限剛性這兩個(gè)基本假定是什么意義，在框架、剪力墻、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)近似計(jì)算中為什么要用這兩個(gè)假定？答：（1 ）一片框架或一片剪力墻可以抵抗在本身平面內(nèi)的側(cè)向力，而在平面外地剛度很小，可以忽略。因而整個(gè)結(jié)構(gòu)可以劃分成若干個(gè)平面結(jié)構(gòu)共同抵抗與平面結(jié)構(gòu)平行的側(cè)向荷載， 垂直于該方向的結(jié)構(gòu)不參加受力。（2）樓板在其自身平面內(nèi)剛度無(wú)限大，樓

26、板平面外剛度很小，可以忽略。因?yàn)槎趥?cè)向力作用下，樓板可作剛體平移或轉(zhuǎn)動(dòng)，各個(gè)平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)之間通過樓板相互聯(lián)系并協(xié)同工作。5.3剛度系數(shù)D和d的物理意義是什么？有什么區(qū)別？為什么？應(yīng)用的條件是什么？應(yīng)用時(shí) 有哪些不同？答：（1）D的物理意義：當(dāng)柱端有轉(zhuǎn)角時(shí)使柱端產(chǎn)生單位水平位移所需施加的水平推力。d的物理意義：當(dāng)柱端固定時(shí)使柱端產(chǎn)生單位水平位移所需施加的水平推力。 抗側(cè)剛度D值小于d值，即梁剛度較小時(shí)，柱的抗側(cè)剛度減小了。因?yàn)楫?dāng)梁的剛度較小 時(shí)，對(duì)柱的約束作用減小，從而使柱的抗側(cè)剛度減小。（3）當(dāng)梁比柱的抗彎剛度大很多時(shí)，剛度修正系數(shù)a值接近1,可近似認(rèn)為a =1,此時(shí)第i層柱的側(cè)移剛度為

27、d值，在剪力分配 公式中可用d值代替D值，即反彎點(diǎn)法。工程中用梁柱線剛度比判斷，當(dāng)/35bcii衛(wèi) 吋可采用反彎點(diǎn)法，反之，則采用D值法。5.4影響水平荷載下柱反彎點(diǎn)位置的主要因素是什么？框架頂層、底層和中部各層反彎點(diǎn)位置有什么變化？反彎點(diǎn)高度比大于1的物理意義是什么？答（1）影響水平荷載下柱反彎點(diǎn)位置的主要因素：結(jié)構(gòu)的總層數(shù)及該層所在位置；梁柱線剛度比；荷載形式；上層梁與下層梁剛度比；上下層層高比。（2）在框架頂層反彎點(diǎn)位置在頂層柱中點(diǎn)以上；底層反彎點(diǎn)位置在2h/3高度處（h是底層柱的高度）；中部各層反彎點(diǎn)位置在各柱中點(diǎn)。（3）反彎點(diǎn)高度比大于1的物理意義是表示柱下端的約束彎矩遠(yuǎn)大于柱上端

28、的約束彎矩，使得反彎點(diǎn)超過了柱的上端，使該柱中沒有反彎點(diǎn)。5.5梁柱桿件的彎曲變形和柱軸向變形對(duì)框架側(cè)移有什么影響？框架為什么具有剪切型側(cè) 移曲線？答：（1）框架總位移由桿件彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移和柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移兩部分疊加而成。 由桿件彎曲變形引起的“剪切型側(cè)移”，可由D值計(jì)算，為框架側(cè)移的主要部分；由柱軸向變形產(chǎn)生的“彎曲型側(cè)移”，可由連續(xù)化方法作近似估算。后者產(chǎn)生的側(cè)移變形很小，多層 框架可以忽略，當(dāng)結(jié)構(gòu)高度增大時(shí)，由柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移占總變形的百分比也增大，在高層建筑結(jié)構(gòu)中不能忽略。（2）因?yàn)檎w框架可以看成空腹的深梁，整體變形以剪切變形為主；由桿件彎曲變形引起的“剪切型側(cè)移”，為框

29、架側(cè)移的主要部分，所以框架具有剪切 型側(cè)移曲線。5.7剪力墻連續(xù)化方法的基本假定是什么？它們對(duì)該計(jì)算方法的應(yīng)用范圍有什么影響？答：（1）忽略連梁軸向變形，即假定兩墻肢水平位移完全相同，（2）兩墻肢各截面的轉(zhuǎn)角和曲率都相等，因此連梁兩端轉(zhuǎn)角相等，連梁反彎點(diǎn)在中點(diǎn)（3）各墻肢截面、各連梁截面及層高等幾何尺寸沿全高是相同的。連續(xù)化方法適用于開洞規(guī)則、由下到上墻厚及層高都不變的聯(lián)肢墻。實(shí)際工程中不可避免地會(huì)有變化，如果變化不多，可取各樓層的平均值作為計(jì)算參數(shù)，如果是很不規(guī)則的剪力墻， 本方法不適用。5.8剪力墻連續(xù)化方法中，連梁未知力（）x t和（）mx是什么？（）x t沿高度分布有什么特點(diǎn)？（）mx

30、與墻肢內(nèi)力有什么關(guān)系？答(1)()x T是指連梁中點(diǎn)的剪力。()mx是指連梁對(duì)墻肢的約束彎矩。()x T沿高度是連續(xù)分布的。()mx表示連梁對(duì)墻肢的反彎作用，()mx=()x t 2c其中。5.10 整體墻、聯(lián)肢墻、單獨(dú)墻肢沿高度的內(nèi)力分布和截面應(yīng)變分布有什么區(qū)別？答： (1) 整體剪力墻的受力狀態(tài)如同豎向懸臂梁， 為靜定結(jié)構(gòu)， 截面變形后仍符合平面假定， 因而截面應(yīng)力可按材料力學(xué)公式計(jì)算，整體墻彎矩沿高度都是一個(gè)方向(沒有反向彎矩)， 彎矩圖為曲線，由下到上逐漸減小，截面應(yīng)力分布是直線，墻為彎曲型變形。(2) 由于聯(lián)肢墻的洞口開得比較大， 截面的整體性已經(jīng)破壞， 橫截面上正應(yīng)力的分布遠(yuǎn)不是遵

31、循沿一根 直線的規(guī)律， 但墻肢的線剛度比同列兩孔間所形成的連梁的線剛度大得多，每根連梁中部有反彎點(diǎn)，各墻肢單獨(dú)彎曲作用較為顯著，但僅在個(gè)別或少數(shù)層內(nèi)，墻肢出現(xiàn)反彎點(diǎn)。(3)對(duì)于單獨(dú)墻肢，它的計(jì)算可看成是多個(gè)單片懸臂剪力墻。5.11 框架 - 剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)協(xié)同工作計(jì)算的目的是什么？總剪力在各榀抗側(cè)力結(jié)構(gòu)間的分 配與純剪力墻結(jié)構(gòu)、純框架結(jié)構(gòu)有什么根本區(qū)別？答：(1) 框架 - 剪刀墻結(jié)構(gòu)協(xié)同工作計(jì)算的目的是： 計(jì)算在總水平荷載作用下的總框架層剪力Vf、總剪力墻的總層剪力 Vw和總彎矩Mw總聯(lián)系梁的梁端彎矩 Ml和剪力VI，然后按照框 架的規(guī)律把Vf分配到每根柱，按照剪力墻的規(guī)律把 Vw Mw分配

32、到每片墻，按照連梁剛度把 Ml 和剪力 Vl 分配到每根梁，這樣就可以得到每一根桿件截面設(shè)計(jì)需要的內(nèi)力。(2) 在水平荷載作用下，因?yàn)榭蚣芘c剪力墻的變形性質(zhì)不同，不能直接把總水平剪力按抗側(cè) 剛度的比例分配到每榀結(jié)構(gòu)上而是必須采用協(xié)同工作方法得到側(cè)移和各自的水平剪力及內(nèi) 力。5.12 框架結(jié)構(gòu)微分方程中的未知量 y 是什么？ 答：框剪結(jié)構(gòu)微分方程中的未知量 y 是指整體結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。5.13 求得總框架和總剪力墻的剪力后，怎樣求得各桿件的M、N、V？答：在求得總框架和總剪力墻的剪力后， 按照框架的規(guī)律把剪力分配到每根柱， 按照剪力墻 的規(guī)律把剪力、 彎矩分配到每片墻， 按照連梁剛度把彎矩和剪力

33、分配到每根梁， 這樣就可以 得到每一根桿件截面設(shè)計(jì)需要的內(nèi) 2c 表示墻肢重心到重心的距離。5.14 怎么區(qū)分鉸結(jié)體系和剛結(jié)體系？答：鉸結(jié)體系是框架 - 剪力墻結(jié)構(gòu)，墻肢之間沒有連梁，或者有連梁而連梁很小，墻肢與框 架柱之間也沒有連系梁， 剪力墻和框架柱之間僅靠樓板協(xié)同工作， 所有剪力墻和框架在每層 樓板標(biāo)高處的側(cè)移相等。剛結(jié)體系它墻肢之間有連梁和墻肢與框架柱之間有聯(lián)系梁相連，則這些聯(lián)系梁對(duì)墻肢和框架柱會(huì)起作用總聯(lián)系梁剛度為所有連梁和聯(lián)系梁剛度之和。5.15 D值和Cf值物理意義有什么不同？他們有什么關(guān)系？答： D 的物理意義：當(dāng)柱結(jié)點(diǎn)有轉(zhuǎn)角時(shí)使柱端產(chǎn)生單位水平位移所需施加的水平推力。Cf是總

34、抗推剛度，它的物理意義：產(chǎn)生單位層間變形所需的推力。5.16什么是剛度特征值 入？它對(duì)內(nèi)力分配、側(cè)移變形有什么影響？答：入稱為框-剪結(jié)構(gòu)的剛度特征值，它的物理意義是總框架抗推剛度Cf與總剪力墻抗剪剛度 EIw 的相對(duì)大小，它對(duì)框 - 剪結(jié)構(gòu)的受力及變形性能有很大影響。5.19 什么是質(zhì)量中心？風(fēng)荷載的合力作用點(diǎn)與質(zhì)心計(jì)算有什么不同？ 答：等效地震荷載作用點(diǎn)即慣性力的合力作用點(diǎn)，與質(zhì)量分布有關(guān)，稱為質(zhì)心。第六章 鋼筋混凝土框架構(gòu)件設(shè)計(jì)6.1 為了使鋼筋混凝土框架成為延性耗能框架，應(yīng)采用哪些抗震概念設(shè)計(jì)？答： 1、強(qiáng)柱弱梁 2、強(qiáng)剪弱彎 3、強(qiáng)核芯區(qū)、強(qiáng)錨固 4、局部加強(qiáng) 5、限制柱軸壓比，加強(qiáng)

35、柱箍筋對(duì)混凝土的約束。6.2 為什么梁鉸機(jī)制比柱鉸機(jī)制對(duì)抗震有利？答：梁鉸機(jī)制是指塑性鉸出在梁端， 除柱腳外，柱端無(wú)塑性鉸；柱鉸機(jī)制是指在同一層所有 柱的上、下端形成塑性鉸。梁鉸機(jī)制之所以優(yōu)于柱鉸機(jī)制是因?yàn)椋?梁鉸分散在各層，即塑性 變形分散在各層，不至于形成倒塌機(jī)構(gòu)， 而柱鉸集中在某一層，塑性變形集中在該層， 該層 為柔軟層或薄弱層， 形成倒塌機(jī)構(gòu)； 梁鉸的數(shù)量遠(yuǎn)多于柱鉸的數(shù)量， 在同樣大小的塑性變形 和耗能要求下， 對(duì)梁鉸的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力要求低， 對(duì)柱鉸的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力要求高； 梁是受彎構(gòu) 件，容易實(shí)現(xiàn)大的延性和耗能能力， 柱是壓彎構(gòu)件，尤其是軸壓比大的柱， 不容易實(shí)現(xiàn)大的 延性和耗能能力。6

36、.3 為什么減小梁端相對(duì)受壓區(qū)高度可以增大梁的延性？設(shè)計(jì)中采用什么措施減小梁端相 對(duì)受壓區(qū)高度？梁端相對(duì)受壓區(qū)高度的限值是多少？答：(1) 混凝土相對(duì)受壓區(qū)高度大的截面曲率延性??；反之，相對(duì)受壓區(qū)高度小，則延性大。對(duì)于矩形截面混凝土適筋梁，由于縱向配筋不同，受壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變CU時(shí)的壓區(qū)高度不同，截面的極限曲率分別用11/ucux $ =和22/ucux $ e =計(jì)算，顯然，21uu0 $ ，即相對(duì)受壓區(qū)高度小，截面的極限曲率大。6.4 什么是強(qiáng)剪弱彎？ 答：柱、梁的受剪承載力應(yīng)分別大于其受彎承載力對(duì)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。6.5 影響框架柱延性和耗

37、能的主要因素有哪些？這些因素是如何影響框架柱的延性和耗能 能力的？答：混凝土強(qiáng)度等級(jí)、 縱向鋼筋配筋率等是影響框架柱延性和耗能的因素，主要影響因素可歸納為剪跨比、軸壓比和箍筋配置。6.6 什么是強(qiáng)柱弱梁？如何實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁？答： (1) 強(qiáng)柱弱梁是指匯交在同一節(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) 實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁的途徑：框架柱設(shè)計(jì)時(shí)彎矩設(shè)計(jì)值乘上一個(gè)柱端彎矩增大系數(shù)。6.7 除了通過強(qiáng)柱弱梁調(diào)整柱的彎矩設(shè)計(jì)值外，還有哪些情況需要調(diào)整柱的彎矩設(shè)計(jì)值？為什么在這些情況下要調(diào)整柱的彎矩設(shè)計(jì)值？答：

38、除了通過強(qiáng)柱弱梁調(diào)整柱的彎矩設(shè)計(jì)值外，還有以下三種情況需要調(diào)整柱的彎矩設(shè)計(jì)值：(1) 框架結(jié)構(gòu)柱固定端彎矩增大。為了推遲框架結(jié)構(gòu)底層柱固定端截面屈服，一、二、三級(jí)框架結(jié)構(gòu)的底層柱固定端截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值，應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.5 、1.25、1.15。(2) 框支柱。為了避免框支柱過早破壞，部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的框支柱設(shè)計(jì)內(nèi)力要調(diào)整。(3) 角柱。調(diào)整后的組合彎矩設(shè)計(jì)值再乘以不小于 1.10 的增大系數(shù)。6.8 框架柱的箍筋有哪些作用框架柱的箍筋有哪些作用框架柱的箍筋有哪些作用框架柱的 箍筋有哪些作用？為什么軸壓比大的柱配箍特征值也大為什么軸壓比大的柱配箍特征值也大為什么軸壓比大的柱配箍特征值

39、也大為什么軸壓比大的柱配箍特征值也大？如何計(jì)算體積配箍率如何計(jì)算體積配箍率如何計(jì)算體積配箍率如何計(jì)算體積配箍率？答：（1）框架柱的箍筋有三個(gè)作用：抵抗剪力、對(duì)混凝土提供約束、防止縱筋壓屈。（2）體積配箍率：vcvyvff入p其中：v入-最小配箍特征值；cf-砼軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值強(qiáng)度等級(jí)，低于C35時(shí)，應(yīng)按C35計(jì)算;yvf-箍筋或拉筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，超過360N/mm2時(shí)，應(yīng)取360N/mm2計(jì)算。（3）矩形柱加密區(qū)的普通箍、復(fù)合箍筋的體積配箍率可按下式計(jì)算： （）（）%10022 ?-=sAchcblsvccnv p式中:ln 不計(jì)重疊部分的箍筋長(zhǎng)度；Asv 一根箍筋的截面面積；bc、hc矩形截面柱的寬度、高度；s