2014試題庫高層建筑結(jié)構(gòu)分析與概念設(shè)計(jì) 2

1、高層建筑結(jié)構(gòu)分析與概念設(shè)計(jì)歷年試題、名詞解釋（每個(gè)3分，共12分）1）平面結(jié)構(gòu)假定：一片框架或剪力墻可以抵抗在本身平面內(nèi)的側(cè)向力，平面外剛度忽 略不計(jì)。2）抗側(cè)力結(jié)構(gòu)：抵抗水平力的結(jié)構(gòu)，如抵抗水平力的框架柱或剪力墻。3）轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件：完成上部樓層到下部樓層的結(jié)構(gòu)型式轉(zhuǎn)變或上部樓層到下部樓層結(jié) 構(gòu)布置改變而設(shè)置的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，包括轉(zhuǎn)換梁、轉(zhuǎn)換桁架、空腹桁架、箱型結(jié)構(gòu)、斜撐等。4）加強(qiáng)層：設(shè)置連接內(nèi)筒與外圍結(jié)構(gòu)的水平外伸臂（梁或桁架）結(jié)構(gòu)的樓層。它通常 結(jié)合轉(zhuǎn)換層、設(shè)備層，設(shè)置在高層及超高層結(jié)構(gòu)中，起到控制結(jié)構(gòu)側(cè)移，減小核心筒內(nèi) 力的作用。5）平面聯(lián)肢剪力墻：開有一排或多排較大洞口且洞口排列整齊的剪力

2、墻。6）框架抗推（剪切）剛度：在框架上下截面不產(chǎn)生轉(zhuǎn)角的情況下，使框架的上端產(chǎn)生 垂直于框架方向的單位位移所需要的剪力。7）等效槽型截面法：引入等效翼緣寬度概念，在翼緣框架與腹板框架相連接的一端取 等效翼緣寬度長，與腹板框架組合為等效槽型截面，再按材料力學(xué)方法分析梁、柱內(nèi)力 的方法為等效槽型截面法。8）等效角柱法：框架結(jié)構(gòu)為空間結(jié)構(gòu)，翼緣框架依附于腹板框架參與抗側(cè)力，可以說 是通過角柱來實(shí)現(xiàn)其加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體剛度的作用的，設(shè)想一個(gè)“等效角柱”代替翼框作用， 將框架結(jié)構(gòu)等代兩棉帶有“等效角柱”的腹板框架，這種分析方法為等效角柱法。9）結(jié)構(gòu)彎曲（扭轉(zhuǎn)）中心：橫向力作用下，結(jié)構(gòu)分別在兩個(gè)形心主慣性平面x

3、y和xz 內(nèi)彎曲時(shí)，橫截面上剪力Vy和Vz作用線的交點(diǎn)，稱為截面的彎曲中心，也稱為剪切 中心。10）自由扭轉(zhuǎn)：如果外扭矩僅施加于筒體（桿件）兩端，且兩端可以自由翹曲則各橫截 面的翹曲相同，無縱向線應(yīng)變，橫截面上無正應(yīng)力，筒體的每一部分也不會在縱向平面 內(nèi)發(fā)生彎曲。11）約束扭轉(zhuǎn)：由于支承條件或外力作用方式使構(gòu)件扭轉(zhuǎn)時(shí)截面的翹曲受到約束，稱為 約束扭轉(zhuǎn)。11）筒體結(jié)構(gòu):筒體結(jié)構(gòu)是將剪力墻或密柱框架集中到房屋的內(nèi)部和外圍而形成的空間 封閉式的筒體。12）約束扭轉(zhuǎn)的雙力矩：約束扭轉(zhuǎn)兩翼緣應(yīng)力積分所得的扭轉(zhuǎn)力矩。13）部分框肢剪力墻結(jié)構(gòu)：框支剪力墻指的是結(jié)構(gòu)中的局部，部分剪力墻因建筑要求不 能落地，直

4、接落在下層框架梁上，再由框架梁將荷載傳至框架柱上，上面的墻就叫框支剪力 墻。14）結(jié)構(gòu)的性能點(diǎn):將能力曲線和需求曲線畫在同一坐標(biāo)系當(dāng)中，得到的交點(diǎn)稱為結(jié)構(gòu) 的性能點(diǎn)。15）基于性能的抗震設(shè)計(jì)：從以往只注重結(jié)構(gòu)安全，向全面注重結(jié)構(gòu)的性能、安全及經(jīng) 濟(jì)等諸多方面發(fā)展的抗震設(shè)計(jì)。二、判斷題（每小題1.5分，共15分）1）水平荷載作用下，框筒（空腹筒）結(jié)構(gòu)存在剪力滯后現(xiàn)象，而實(shí)腹筒結(jié)構(gòu)則不會產(chǎn) TOC o 1-5 h z 生剪力滯后現(xiàn)象。（）2）部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下，其頂部側(cè)移的大小不僅與框支柱及其上部墻的剛度有關(guān)，也與轉(zhuǎn)換大梁（托梁），尤其是落地墻的數(shù)量、位置剛度等有關(guān)。（）3）其它條

5、件一定時(shí)，結(jié)構(gòu)物自振周期的大小對地震作用效應(yīng)有較大影響，而對風(fēng)荷載效應(yīng)沒有影響。（）4）帶加強(qiáng)層的高層建筑結(jié)構(gòu)，在風(fēng)荷載作用下，其頂部側(cè)移與加強(qiáng)層數(shù)量和位置有關(guān)，與普通樓層梁幾乎沒有關(guān)系。（）5） 開口薄壁筒體在產(chǎn)生自由扭轉(zhuǎn)時(shí)，其橫截面上不會產(chǎn)生正應(yīng)力。（）6）空間聯(lián)肢剪力墻的腹框在水平荷載作用下同一高度處各連梁的剪力基本相同。（）7） 結(jié)構(gòu)的抗扭剛度與抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元的布置有關(guān)。（）8） 連梁能使開口薄壁筒體的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)減小，使筒體的純扭轉(zhuǎn)剛度增大。（）9）框筒結(jié)構(gòu)中的腹板框架在水平荷載作用下將產(chǎn)生剪切型變形，而不會產(chǎn)生彎曲型變形。（）10）實(shí)腹單筒在水平荷載作用下兩法向面板上對應(yīng)點(diǎn)的應(yīng)力大小與

6、方向相同。（）11）實(shí)腹單筒在水平荷載作用下，兩側(cè)向面板上對應(yīng)點(diǎn)的應(yīng)力大小相等，方向相反。（）12）在水平荷載作用下，平面連肢剪力墻墻身軸力值等于與墻身相鄰兩列連梁的剪力值的代數(shù)和。（）13）連續(xù)化分析方法中假定連梁（連桿）的反彎點(diǎn)在跨中點(diǎn)，說明連梁對整片墻的約束彎矩的代數(shù)和為零。（）14）約束扭轉(zhuǎn)同時(shí)產(chǎn)生純扭轉(zhuǎn)和彎曲扭轉(zhuǎn)。（）15）雙力矩8巧的作用在橫截面上不會產(chǎn)生正應(yīng)力。5XX寸6-10X寸X XX15X寸X 寸X三、問答題（每題4分，共12分）1）試分別回答框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切型和彎曲型變形的原因？答：梁柱的彎曲產(chǎn)生剪切型變形，柱的軸向力變形產(chǎn)生彎曲型變形。2）平面雙肢剪力墻在側(cè)向荷載作用下

7、，墻肢頂部出現(xiàn)負(fù)彎矩的原因是什么？ 答：實(shí)際過程中連梁是不連續(xù)的，兩端對墻肢產(chǎn)生約束彎矩，產(chǎn)生局部負(fù)彎矩。3）框架-剪力墻結(jié)構(gòu)在側(cè)向荷載作用下，剪力墻頂部出現(xiàn)負(fù)剪力的原因是什么？答：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)由框架和剪力墻兩類抗側(cè)力單元構(gòu)成，在水平荷載作用下，剪力 墻以彎曲型變形為主，上部層間變形大，下部小，框架以剪切型變形為主，下部層間變形大， 上部小。在同一的結(jié)構(gòu)中，通過樓板把兩者聯(lián)系起來。剪力墻和框架在樓板的強(qiáng)制作用下變 形必須協(xié)調(diào)，所以剪力墻下部變形必須加大，上部必須減小。而框架正好相反。在結(jié)構(gòu)的下 部剪力墻承擔(dān)大部分剪力，框架承擔(dān)小部分剪力。向上，剪力墻承擔(dān)的剪力迅速減小，到頂 部時(shí)承受負(fù)剪力

8、。5）自由扭轉(zhuǎn)的特點(diǎn)有哪些？答：外扭矩僅作用于筒體兩端，且兩端可以自由翹曲。各橫截面的翹曲相同，無縱向線 應(yīng)變，橫截面上無正應(yīng)力，筒體的每一部分也不會在縱向平面內(nèi)發(fā)生彎曲6）約束扭轉(zhuǎn)的特點(diǎn)有哪些？答：由于筒體截面沿高度變化、扭矩不限于施加于筒體兩端或者端截面受到支座的約束， 截面翹曲受阻，截面產(chǎn)生不均勻的正應(yīng)力，桿的每一部分在縱向平面內(nèi)各自產(chǎn)生彎曲。7）框筒化作等效實(shí)腹筒的等效原則有哪些？答：把每一面由梁、柱體系形成的框架轉(zhuǎn)化為均勻的正交異性板，將框筒結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為閉合等 效實(shí)腹筒。在豎直方向的彈性模量應(yīng)能代表柱的軸向剛度 剪變模量應(yīng)能代表框架的剪 切剛度8）試分別回答實(shí)腹筒體在側(cè)向荷載作用下倆側(cè)

9、向面板及倆法向面板對應(yīng)點(diǎn)的應(yīng)力關(guān) 系和變形關(guān)系？如果結(jié)構(gòu)對兩個(gè)豎平面對稱則在跟荷載方向平行的兩個(gè)側(cè)面板上同點(diǎn)處應(yīng)力狀態(tài)是相 同的，在跟荷載方向垂直的兩個(gè)法相面板上，應(yīng)力等值而反向。9）在水平荷載作用下高層建筑結(jié)構(gòu)中豎向構(gòu)件產(chǎn)生軸力的原因是什么？水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，由此在豎向構(gòu)件中引起的軸力10）在平面聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)的連續(xù)化分析方法中，連桿切開點(diǎn)豎向相對位移有哪幾部 分組成？1、墻肢彎曲變形產(chǎn)生的相對位移2、墻肢軸向變形產(chǎn)生的相對位移3、連梁彎曲和剪切 變形產(chǎn)生的相對位移11）試回答框-筒結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下，腹板框架梁剪力分布規(guī)律？腹板框架梁的剪力隨剛度特征值的增大而增大，剪力分布隨

10、樓層的增加曾線性增加12）何為框筒結(jié)構(gòu)的等代角柱分析法，其等代原則有哪些？答：框筒結(jié)構(gòu)的角柱（翼框與腹框共有）可一分為二，若翼緣部分截面特性為Ac1、Ic1， 腹板部分為Ac2、Ic2，則有Ac1+Ac2=Ac，可取Ac1=Ac2=Ac/2，二者的相對大小對結(jié)構(gòu)計(jì) 算結(jié)果影響不大；Icl=Icy:角柱截面對垂直于荷載方向的形心軸尸的慣性矩Ic2=Icx:角柱截面 對平行于荷載方向的形心軸乂的慣性矩13）連梁對開口薄壁筒體結(jié)構(gòu)的約束扭轉(zhuǎn)的影響有哪些？答：連梁的存在加強(qiáng)了薄壁筒體結(jié)構(gòu)抵抗界面翹曲變形的能力，增強(qiáng)了筒體抵抗約束扭轉(zhuǎn)的 剛度。14）影響框筒結(jié)構(gòu)剪力滯后現(xiàn)象的主要因素有哪些？答：有以下因

11、素：1、柱距與窗裙梁高度2、角柱面積3、框筒結(jié)構(gòu)高度4、框筒平面形狀四、簡述題（13小題各7分；第4小題10分，共31分）1）何謂框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度特征值？并簡述在側(cè)向荷載作用下剛度特征值對結(jié)構(gòu) 受力和變形的影響。答:久是一個(gè)無量綱的量，稱為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)剛度特征值。是反映綜合框架和綜 合剪力墻之間剛度比值的一個(gè)參數(shù)，是影響框架-剪力墻結(jié)構(gòu)受力和變形的主要參 數(shù)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)在水平力作用下，框架與剪力墻之間樓層剪力的分配比例和框架各樓層 剪力分布情況隨著樓層所處高度而變化，與結(jié)構(gòu)剛度特征值久直接相關(guān)?？蚣艚Y(jié)構(gòu) 中的框架底部剪力為零，剪力控制部位在房屋高度的中部甚至在上部，而純框架最大剪力在底

12、部。2）簡述剪力墻中設(shè)置邊緣構(gòu)件的目的，提高邊緣構(gòu)件中混凝土的變形能力的措施有哪 些？剪力墻設(shè)置邊緣構(gòu)件可以有效約束剪力墻邊緣的混凝土，提高剪力墻極限強(qiáng)度 和極限位移，提高剪力墻的耗能能力，并可以提高其平面的穩(wěn)定性，增強(qiáng)其抗震 性能。提供橫向鋼筋約束，可改善混凝土的受壓性能，增大延性。措施：控制軸 壓比值、在一定程度上增大配筋率、增大配箍特征值，增大高寬比3）試分別簡述框筒（空腹筒）結(jié)構(gòu)在水平均布荷載作用下，腹板框架梁和翼緣框架梁 的分布剪力沿水平方向和高度方向的分布規(guī)律。答：水平方向上，外荷載的懸臂彎矩使筒體橫截面產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，使翼緣框架產(chǎn)生軸拉力或 軸壓力。腹板及翼緣框架柱中軸力的分布均為

13、非線性，柱中軸力離端部越近越大，離中部越 近越?。袅螅?。高度方向上，剪力基本保持不變，彎曲正應(yīng)力增大。4）簡述平面聯(lián)肢剪力墻在水平荷載作用下第i列墻肢的軸N.Ci=1,2,n為層數(shù)）與其 相鄰兩側(cè)連梁剪力詢和Vbi之間的關(guān)系（5分）；連梁在平面聯(lián)肢剪力墻中的受力 與變形特性（5分）。* J中行.很連來京頃 磕*奇嶷. jk/ 廠15）簡述在部分框支剪力墻中轉(zhuǎn)換層設(shè)置的目的和主要作用？部分框支剪力墻中上部樓層部分豎向構(gòu)件（剪力墻、框架柱）不能直接連續(xù)貫通落地，此 時(shí)應(yīng)在其間設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層布置轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件。轉(zhuǎn)換層在建筑功能上的 作用主要有：（1）提供大的室內(nèi)空間；（2）為建筑物

14、提供大的入口（3）在高層建筑中部提供大空間6）簡述在框架-核心筒設(shè)置加強(qiáng)層的目的是什么？并說明加強(qiáng)層的作用機(jī)理水平加強(qiáng)層，又被稱為水平剛性加強(qiáng)層、剛性伸臂結(jié)構(gòu)或腰架。它通常結(jié)合轉(zhuǎn)換 層、設(shè)備層，設(shè)置在高層及超高層結(jié)構(gòu)中，起到控制結(jié)構(gòu)側(cè)移，減小核心筒內(nèi)力的作用。核心筒承受的彎矩；外框架柱承受的彎矩；外框柱軸向拉壓產(chǎn)生的力偶矩。因此， 減輕核心筒承擔(dān)的內(nèi)力矩和限制核心筒的轉(zhuǎn)動，這兩點(diǎn)就是加強(qiáng)層減小結(jié)構(gòu)側(cè)移的基本 原理。7）簡述在帶加強(qiáng)層的框架-核心筒結(jié)構(gòu)中，減小核心筒彎矩突變量和剪力突變量的措施 有哪些？（1）當(dāng)需要提高建筑物的整體抗側(cè)能力時(shí)，在滿足建筑使用功能的前提下，應(yīng)首先考慮增加外框架梁的剛

15、度.（2）設(shè)置加強(qiáng)層的同時(shí)增大該層周邊框架梁的截面高度，對減小結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)位移和控制內(nèi)力突變的作用并不明顯，在不影響建筑 使用功能的前提下可以采用.（3）設(shè)置2道加強(qiáng)層時(shí)，在保證結(jié)構(gòu)整體抗側(cè)剛度不變的前提下，宜使上部加強(qiáng)層 伸臂的剛度大于下部加強(qiáng)層伸臂的剛度，這樣有利于控制結(jié)構(gòu)的內(nèi)力突變.（4）高規(guī)建 議的加強(qiáng)層設(shè)置位置，更加偏重于對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的控制，對結(jié)構(gòu)側(cè)移的減小效果不理想， 適宜于抗震等級高的建筑物和抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)高的地區(qū).（5）在設(shè)置加強(qiáng)層時(shí)，一般不必特別強(qiáng)調(diào)其最佳位置，如建筑上允許，可多設(shè)幾道, 更加有利于控制結(jié)構(gòu)的內(nèi)力突變，避免薄弱層的出現(xiàn).但一般設(shè)23道為好，如房屋高 度較大可再增設(shè)一

16、道.如繼續(xù)增加加強(qiáng)層的道數(shù)，結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)側(cè)移不再有進(jìn)一步的明顯 減小，且每個(gè)加強(qiáng)層的剛度應(yīng)盡量小即設(shè)置有限剛度的加強(qiáng)層，并以斜撐桁架式人=H 1 CfEIw控制內(nèi)力突變效果最好.8）簡述框架柱的軸向剛度的大小對框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的受力與變形性能的影響。答:當(dāng)框架的軸向剛度增大，總框架抗推剛度Cf變大，又框架-剪力墻結(jié)構(gòu)剛度特征值變大，這樣會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變形中剪切變形成分變大，位移曲線曾剪切型，受力方面剪 力墻受剪變小，框架變大9）簡述框支剪力墻在豎直荷載作用下的框支上部墻體正應(yīng)力分布特點(diǎn)與托梁受力特 點(diǎn)。 .*V-10）由鋼筋混凝土柱和鋼梁組成的RCS組合框架結(jié)構(gòu)體系的基本破壞模式有哪幾種？ 并簡述各種破壞模式的主要特征。答：5種基本破壞模：1、梁塑性鉸2、梁節(jié)點(diǎn)混合破壞（梁和節(jié)點(diǎn)混合破壞系指節(jié)點(diǎn)外梁發(fā) 生塑性鉸破壞與節(jié)點(diǎn)區(qū)域剪切破壞同時(shí)發(fā)生的混合模式，而非指與節(jié)點(diǎn)混凝土承壓破壞同時(shí) 發(fā)生的機(jī)理）3、柱破壞4、節(jié)點(diǎn)承壓破壞5、節(jié)點(diǎn)剪切破壞。11）試簡述關(guān)于結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、截面及材料之間有關(guān)延性要求的相對大