高層結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)思考題及答案

1、第1章 緒論1我國(guó)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)是如何定義的？ 高規(guī)將10層及10層以上或房屋高度大于28m的住宅建筑，以及房屋高度大于24m的其他高層民用建筑混凝土結(jié)構(gòu)房屋，稱之為高層。2高層建筑結(jié)構(gòu)的受力及變形特點(diǎn)是什么？設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮哪些問(wèn)題？ （1）水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響大，側(cè)移成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要控制目標(biāo)之一；（2）樓蓋結(jié)構(gòu)整體性要求高;（3）高層建筑結(jié)構(gòu)中的構(gòu)建的多種變形影響大；（4）結(jié)構(gòu)受到動(dòng)力荷載作用時(shí)的動(dòng)力效應(yīng)大；（5）扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大；（6）必須重視結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定和抗傾覆問(wèn)題；（7）當(dāng)建筑物高度很大時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)外與上下溫差過(guò)大而產(chǎn)生的溫度內(nèi)力和溫度位移也是高層建筑結(jié)構(gòu)的一種特點(diǎn)。4為什么要限制結(jié)構(gòu)在正常

2、情況下的側(cè)移？何謂舒適度？高規(guī)采用何種限制來(lái)滿足舒適度要求？ 限制側(cè)移主要原因：防止主題結(jié)構(gòu)及填充墻、裝修等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開(kāi)裂與損壞；同時(shí)過(guò)大的側(cè)向變形會(huì)使人有不舒適感，影響正常使用；過(guò)大的側(cè)移還會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力。人體對(duì)居住在高樓內(nèi)的舒適程度。通過(guò)限制振動(dòng)加速度滿足舒適度要求。5什么是結(jié)構(gòu)的重力二階效應(yīng)？高層建筑為什么要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算？如何進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定驗(yàn)算？框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下將產(chǎn)生側(cè)移，如果側(cè)移量比較大，由結(jié)構(gòu)重力荷載產(chǎn)生的附加彎矩也將較大，危及結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定。這個(gè)附加彎矩稱之為重力二階效應(yīng)。有側(cè)移時(shí)，水平荷載會(huì)產(chǎn)生重力二階效應(yīng)，重力二階效應(yīng)過(guò)大會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生整體失穩(wěn)

3、破壞。故要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。滿足下式要求，式中n為結(jié)構(gòu)總層數(shù)，否則將認(rèn)為結(jié)構(gòu)不滿足整體穩(wěn)定性要求。結(jié)構(gòu)滿足穩(wěn)定性要求，且可不考慮重力二階效應(yīng)的影響?？梢哉J(rèn)為結(jié)構(gòu)滿足穩(wěn)定性要求但應(yīng)考慮重力二階效應(yīng)對(duì)水平力作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的不利影響第2章 高層建筑結(jié)構(gòu)體系與布置1. 何為結(jié)構(gòu)體系？高層建筑結(jié)構(gòu)體系大致有哪幾類？選定結(jié)構(gòu)體系主要考慮的因素有哪些？所謂高層建筑建筑的結(jié)構(gòu)體系是指結(jié)構(gòu)抵抗外部作用的構(gòu)件類型及組成方式?？蚣芙Y(jié)構(gòu)；剪力墻結(jié)構(gòu)；框架-剪力墻結(jié)構(gòu)；筒體結(jié)構(gòu)；巨體結(jié)構(gòu)。因素：建筑高度；抗震設(shè)防類別；設(shè)防烈度；場(chǎng)地類型；結(jié)構(gòu)材料和施工技術(shù)；經(jīng)濟(jì)效益；3.在抗震結(jié)構(gòu)中為什么要求平面布置簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)

4、稱，豎向布置剛度均勻？怎樣布置可以使平面內(nèi)剛度均勻，減小水平荷載引起的扭轉(zhuǎn)？沿豎向布置可能出現(xiàn)哪些剛度不均勻的情況？高層建筑結(jié)構(gòu)平面、豎向不規(guī)則有哪些類型？（1）因?yàn)榇罅亢暧^震害標(biāo)明，布置不對(duì)稱，剛度不均勻的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生難以計(jì)算和處理得地震作用（如應(yīng)力集中，扭曲等）引起的嚴(yán)重后果，建筑平面尺寸過(guò)長(zhǎng)，如建筑，在蒜辮方向不僅側(cè)向變形加大，而且會(huì)產(chǎn)生兩端不同步的地震運(yùn)動(dòng)，價(jià)賠償?shù)臉前逶谄矫婕扔信まD(zhuǎn)又有撓曲，與理論計(jì)算結(jié)果誤差較大。節(jié)后具有良好的整體性是高層建筑結(jié)構(gòu)平面布置的關(guān)鍵。結(jié)構(gòu)豎向布置要求到剛度均勻而連續(xù)，避免剛度突變和薄弱層造成震害。（2）建筑平面的長(zhǎng)寬比不宜過(guò)大，一般小于6為宜，建筑平面的突

5、出部分，長(zhǎng)度應(yīng)盡可能小，平面凹進(jìn)時(shí)，應(yīng)保證樓板寬度足夠大。布置抗側(cè)力結(jié)構(gòu)式，應(yīng)使結(jié)構(gòu)均勻分布令荷載，作用線通過(guò)結(jié)構(gòu)剛度中心，以減小扭轉(zhuǎn)的影響。（3）平面：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；凹凸不規(guī)則；樓板局部不規(guī)則。豎向：側(cè)向剛度不規(guī)則；豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)；樓層承載力突變。5.框架-筒體結(jié)構(gòu)與框筒結(jié)構(gòu)有何異同？何謂框筒結(jié)構(gòu)的剪力滯后現(xiàn)象？（1）框架-筒體結(jié)構(gòu)與框筒不是同一個(gè)概念。后者指的是由密柱深梁組成的空腹筒（空間），一般作為結(jié)構(gòu)單元；而前者是由框架和筒體（核心筒）結(jié)構(gòu)單元組成的結(jié)構(gòu)，其中的框架與筒體是平行的受力單元。（2）剪力滯后現(xiàn)象： 對(duì)于框筒結(jié)構(gòu)，在翼緣框架中，遠(yuǎn)離腹板框架的各柱軸力愈來(lái)愈?。辉诟拱蹇蚣苤?/p>

6、，遠(yuǎn)離翼緣框架各柱軸力的遞減速度比按直線規(guī)律遞減的要快。上述現(xiàn)象稱之為剪力滯后第5章 高層建筑結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法 框架部分1. 簡(jiǎn)述分層法和迭代法的計(jì)算要點(diǎn)及步驟。分層法：要點(diǎn)1）除底層以外其他各層柱的線剛度均乘0.9的折減系數(shù)，2）除底層以外其他各層柱的彎矩傳遞系數(shù)取為三分之一。迭代法：步驟 1）求各桿固端和節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩；2）求節(jié)點(diǎn)處每一桿件的分配系數(shù)；3）按公式迭代；4）將固端彎矩、二倍近端角變彎矩以及遠(yuǎn)端角變彎矩相加，得桿件最終桿端彎矩。2D值的物理意義是什么？影響因素有哪些？具有相同截面的邊柱和中柱的D值是否相同？具有相同截面及柱高的上層柱與底層柱的D值是否相同（假定混凝土彈性模量相

7、同）？物理意義：對(duì)反彎點(diǎn)法中柱的側(cè)向剛度和反彎點(diǎn)高度的計(jì)算方法做了改進(jìn)。影響因素：具有相同截面的邊住和中柱的D值不相同，因?yàn)檫呏挥幸桓杭s束，中柱有兩根梁約束；、具有相同截面及柱高的上層柱與底層柱的D值不相同，因?yàn)榈讓又锥斯潭ā? 一框架結(jié)構(gòu)，假定樓蓋的平面內(nèi)剛度無(wú)窮大，用D值法分配層間剪力。先將層間剪力分配給每一榀平面框架，再分配到各框架的每根柱；或者用每根柱的D值與層間全部柱的D的比值將層間剪力直接分配給每根柱。這兩種方法的計(jì)算結(jié)果是否相同？為什么？相同；D值法分配剪力時(shí)，作了兩個(gè)基本假設(shè)：1） 忽略在水平荷載作用下柱的軸向變形及剪切變形，柱的剪力只與彎曲變形產(chǎn)生的水平位移有關(guān)。2）

8、梁的軸向變形很小，可以忽略，因而同一樓層處柱端位移相等。故可以不同于反彎點(diǎn)法先將層間剪力分配給每一榀平面框架，可直接分配給每根柱。因此使用以上兩種方法計(jì)算結(jié)果相同。4 水平荷載作用下框架柱的反彎點(diǎn)位置與哪些因素有關(guān)？試分析反彎點(diǎn)位置的變化規(guī)律與這些因素的關(guān)系。在均布豎向荷載和水平集中力作用下框架的彎矩圖形狀如何？梁柱線剛度比、上下層橫梁的線剛度比，上下層層高的變化等因素。5 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移由哪兩部分組成？各有何特點(diǎn)？ 梁柱桿件彎曲變形和柱的軸向變形。剪力墻部分2試述剪力墻結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的平面協(xié)同工作的假定和計(jì)算方法。（1）樓板在自身平面內(nèi)剛度為無(wú)窮大，在平面外剛度為零。（2

9、）各榀剪力墻在自身平面內(nèi)的剛度取決于剪力墻本身，在平面外剛度為零。（3）當(dāng)力的作用線通過(guò)該結(jié)構(gòu)的剛度中心時(shí)，樓板只產(chǎn)生側(cè)移，不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。3. 什么是剪力墻的等效剛度？ 假定相同水平荷載側(cè)向位移相同則認(rèn)為豎向懸臂構(gòu)件與剪力墻具有相同剛度故可采用豎向懸臂構(gòu)件的剛度作為剪力墻的等效剛度4簡(jiǎn)述剪力墻在水平荷載下的分析方法及適用對(duì)象。在水平荷載作用下，各片剪力墻承受的水平荷載可按結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析5怎樣計(jì)算整體墻和整體小開(kāi)口墻的底層總彎矩和總剪力及頂點(diǎn)側(cè)移？整體小開(kāi)口6怎樣計(jì)算整體小開(kāi)口墻的內(nèi)力和位移？當(dāng)有個(gè)別小墻肢產(chǎn)生局部彎曲時(shí)，墻肢彎矩如何調(diào)整？墻肢的彎矩墻肢的剪力 墻肢的軸力連梁內(nèi)力 個(gè)別調(diào)整7

10、如何確定整體小開(kāi)口墻的等效剛度？如何計(jì)算其頂點(diǎn)位移？8剪力墻根據(jù)洞口大小、位置等共分為那幾類？其判別條件是什么？整截面墻、整體小開(kāi)口墻、聯(lián)肢墻、壁式框架整體性系數(shù) a、墻肢慣性矩比 I n / I9剪力墻分類的判別主要考慮哪兩個(gè)方面？試說(shuō)明整截面墻、整體小開(kāi)口墻、聯(lián)肢墻、壁式框架和獨(dú)立懸臂墻的受力特點(diǎn)。第一個(gè)判別條件各墻肢間的整體性，第二個(gè)判別條件是沿墻肢高度方向是否會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)受力特點(diǎn)：書(shū)P98-99整截面墻，如同豎向懸臂構(gòu)件，截面正應(yīng)力呈直線分布，沿墻的高度方向彎矩圖既不發(fā)生突變也不出現(xiàn)反彎點(diǎn)，變形曲線以彎曲型為主。獨(dú)立懸臂墻，每個(gè)墻肢相當(dāng)于一個(gè)懸臂墻，墻肢軸力為零，各墻肢自身截面上的正應(yīng)

11、力呈直線分布。彎矩圖既不發(fā)生突變也無(wú)反彎點(diǎn)，變形曲線以彎曲型為主。 整體小開(kāi)口墻，水平荷載產(chǎn)生的彎矩主要由墻肢的軸力負(fù)擔(dān)，墻肢彎矩較小，彎矩圖有突變，但基本上無(wú)反彎點(diǎn)，截面正應(yīng)力接近于直線分布，變形曲線仍以彎曲型為主雙肢墻（聯(lián)肢墻），連梁對(duì)墻肢有一定的約束作用，僅在一些樓層，墻肢局部彎矩較大，整個(gè)截面正應(yīng)力已不再呈直線分布，變形曲線為彎曲型壁式框架，其彎矩圖不僅在樓層處有突變，而且在大多數(shù)樓層中都出現(xiàn)反彎點(diǎn)，變形曲線呈整體剪切型。 10采用連續(xù)連桿法進(jìn)行聯(lián)肢墻內(nèi)力和位移分析時(shí)的基本假定是什么？連梁未知力和各表示什么？書(shū)P108-1091）每一樓層處的連梁簡(jiǎn)化為沿該樓層均勻連續(xù)分布的連桿。2）忽

12、略連梁軸向變形，兩墻肢同一標(biāo)高水平位移相等。轉(zhuǎn)角和曲率亦相同。3）每層連梁的反彎點(diǎn)在梁的跨度中央。4）沿豎向墻肢和連梁的剛度及層高均不變。連桿中點(diǎn)的剪力 ，軸力11聯(lián)肢墻的內(nèi)力分布和側(cè)移曲線有何特點(diǎn)？并說(shuō)明整體工作系數(shù)對(duì)內(nèi)力和位移的影響。12與一般框架結(jié)構(gòu)相比，壁式框架在水平荷載作用下的受力特點(diǎn)是什么？如何確定壁式框架的剛域尺寸。其彎矩圖不僅在樓層處有突變，而且在大多數(shù)樓層中都出現(xiàn)反彎點(diǎn)，變形曲線呈整體剪切型。13采用D值法進(jìn)行內(nèi)力和位移計(jì)算時(shí)，壁式框架與一般框架有何異同？.1梁柱桿端均有剛域，從而使桿件的剛度增大；2梁柱截面高度較大，需考慮桿件剪切變形影響。3柱剛度和反彎點(diǎn)高度虛應(yīng)進(jìn)行修正。

13、4可采用一般的D值法進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算?？蚣芗袅Σ糠?.試從變形和內(nèi)力兩方面分析框架和剪力墻是如何協(xié)同工作的？框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖可簡(jiǎn)化成哪兩種體系？如何區(qū)分這兩種體系？變形：在水平荷載作用下，單獨(dú)剪力墻的變形曲線以彎曲變形為主；單獨(dú)框架的變形曲線以整體剪切變形為主，而在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，其變形曲線介于彎曲型與整體剪切型之間。 內(nèi)力; 首先，剪力墻單元的剛度比框架大得多，往往由剪力墻擔(dān)負(fù)大部分外荷載；其次，框架與剪力墻二者分擔(dān)荷載的比例并不是一個(gè)定值，它上下是變化的。由于框架和剪力墻存在協(xié)同工作，框-剪結(jié)構(gòu)的側(cè)移及內(nèi)力分布都較為合理，沿高度方向各層層間位移較均勻, 剪力墻下部承受的內(nèi)力較大

14、，而框架的剪力分布上下比較均勻，這有利于框架梁、柱構(gòu)件設(shè)計(jì)。 框架-剪力墻鉸結(jié)體系、框架-剪力墻剛結(jié)體系 按照剪力墻之間和剪力墻與框架之間有無(wú)連梁，或者根據(jù)連梁的相對(duì)剛度大小是否考慮 這些連梁對(duì)剪力墻轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)束作用2 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖中的總剪力墻、總框架和總連梁各代表實(shí)際結(jié)構(gòu)中的哪些具體構(gòu)件？各用什么參數(shù)表示其剛度特征？總剪力墻相當(dāng)于一豎向懸臂彎曲構(gòu)件, 總框架相當(dāng)于一豎向懸臂彎曲構(gòu)件, 總連梁相當(dāng)于帶剛域桿件。彎曲剛度、剪切剛度、等效剪切剛度5 什么是結(jié)構(gòu)剛度特征值？它對(duì)結(jié)構(gòu)的側(cè)移及內(nèi)力分配有何影響？是反映總框架和總抗震墻相對(duì)剛度的重要參數(shù)，對(duì)于結(jié)構(gòu)體系的受力變形性能、總框架和總抗震

15、墻之間的剪力分配有很大影響內(nèi)力影響：很小(剪力墻強(qiáng))時(shí)，剪力墻幾乎承擔(dān)了全部剪力。很大(剪力墻弱)時(shí)，框架幾乎承擔(dān)了全部剪力。 6 根據(jù)框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作分析所求出的總框架剪力Vf，為什么還要進(jìn)行調(diào)整？什么時(shí)候調(diào)整？怎樣調(diào)整？（可能出計(jì)算）原因：（1）在框-剪結(jié)構(gòu)中，由于柱與剪力墻相比剛度小很多，樓層剪力主要由剪力墻來(lái)承擔(dān)，框架柱內(nèi)力很小，而框架作為抗震的第二道防線，過(guò)于單薄是不利的； （2）計(jì)算中采用了樓板剛性假定，但在框架-剪力墻中作為主要抗側(cè)力構(gòu)件的抗震墻間距較大，實(shí)際樓板有變形，結(jié)果框架部分的水平位移大于抗震墻，相應(yīng)地，框架實(shí)際承受的剪力比計(jì)算值大；（3）在地震作用過(guò)程中，剪力

16、墻開(kāi)裂后框架承擔(dān)的剪力比例將增加，剪力墻屈服后，框架將承擔(dān)更大的剪力。由內(nèi)力分析可知，框-剪結(jié)構(gòu)中的框架，受力情況不同于純框架，它下部樓層的計(jì)算剪力很小，底部接近于零，顯然直接按計(jì)算的剪力進(jìn)行配筋時(shí)不安全的，必須予以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使框架具有足夠的抗震能力。這種調(diào)整是為了保證框架安全的一種人為措施，所以調(diào)整后內(nèi)力不再滿足平衡條件調(diào)整：不滿足Vf>=0.2V0要求的樓層，其框架總剪力應(yīng)按0.2V0和1.5Vf,max二者的較小值采用扭轉(zhuǎn)近似計(jì)算部分（只考概念）1 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？2 什么是剛心？各層剛心是否在同一位置？什么時(shí)候位置會(huì)發(fā)生變化？3 為什說(shuō)很

17、難精確計(jì)算扭轉(zhuǎn)效應(yīng)？有效減小結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)應(yīng)從哪些方面進(jìn)行？在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取些什么措施減小扭轉(zhuǎn)可能產(chǎn)生的不良后果？第7章鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)1什么是短肢剪力墻？高規(guī)為什么要對(duì)其應(yīng)用范圍其結(jié)構(gòu)布置有哪些要求？（1）高規(guī)規(guī)定短肢剪力墻是截面厚度不大于300mm，各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻。（2）高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)； （3）短肢剪力墻較多時(shí)，應(yīng)布置筒體（或一般剪力墻），形成短肢剪力墻與筒體（或一般剪力墻）共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)。4 什么是剪力墻的加強(qiáng)部位？加強(qiáng)部位的范圍如何確定？高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程7.1.9 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一般剪力墻結(jié)構(gòu)底

18、部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的1/8和底部?jī)蓪佣叩妮^大值，當(dāng)剪力墻高度超過(guò)150m時(shí)，其底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的1/10；建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范6.1.10 部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻，其底部加強(qiáng)部位的高度，可取框支層加框支層以上二層的高度及落地抗震墻總高度的1/8二者的較大值，且不大于15m；其他結(jié)構(gòu)的抗震墻，其底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的1/8和底部二層二者的較大值，且不大于15m。5 剪力墻截面的彎矩和剪力為什么要進(jìn)行調(diào)整？那些部位需要調(diào)整以及如何進(jìn)行調(diào)整？6 剪力墻的截面承載力計(jì)算與一般偏心受力構(gòu)件的截面承載力計(jì)算有何異同？高規(guī)墻肢正截面偏心受壓承載力的計(jì)算公式中，關(guān)于分布鋼筋有什么假定？7 剪力墻斜截面受剪破壞主要有幾種破壞形態(tài)？設(shè)計(jì)中如何避免這幾種破壞形態(tài)發(fā)生？剪力端斜截而受剪破壞主要有三種破壞形態(tài)：剪拉破壞剪力破壞和斜壓破壞。其中剪拉破壞和斜壓破壞比剪壓破壞顯得更脆性，設(shè)計(jì)中應(yīng)晝避免。在剪力墻設(shè)計(jì)中，綜合考察構(gòu)造措施防止發(fā)生剪拉和斜壓破壞，通過(guò)計(jì)算確定墻中水平鋼筋，防止其發(fā)生剪切破壞。具體地，是通過(guò)限制墻肢內(nèi)分布鋼筋的最小配筋率防止發(fā)生剪拉破壞；通過(guò)限制截面剪壓比避免斜壓破壞；設(shè)計(jì)中進(jìn)行的斜截面承載力計(jì)算則是為了防止剪壓破壞。8 什么是剪力墻的邊