高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計思考題答案解析

其次章鋼筋混凝土房屋建筑和鋼構(gòu)造房屋建筑各有哪些抗側(cè)力構(gòu)造體系？鋼筋混凝土房屋建1~21822〔如26層的上海賓館；剪力墻構(gòu)造〔包括全部落地剪力墻和局部框支剪力墻Dewitt-Chestnut公寓大廈〔框筒，芝加哥JohnHancock大廈〔桁架筒，北京中國國際貿(mào)易大廈〔筒中筒〔如廣州中信大廈鋼構(gòu)造房屋建筑的抗側(cè)力體系有：框架構(gòu)造〔如北京的長富宮〔抗震墻板〔如京廣中心主樓〔束筒〕]；巨型構(gòu)造〔如香港中銀大廈。框架構(gòu)造剪力墻構(gòu)造和框架 剪力墻構(gòu)造在側(cè)向力作用下的水平位移曲線各有什么特點？答：(1)框架構(gòu)造在側(cè)向力作用下，其側(cè)移由兩局部組成：梁和柱的彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移，切型為主。(2)剪力墻構(gòu)造在側(cè)向力作用下，其水平位移曲線呈彎曲型，即層間位移由下至(3于均勻。框架構(gòu)造和框筒構(gòu)造的構(gòu)造構(gòu)件平面布置有什么區(qū)分?答：(1)框架構(gòu)造是平面構(gòu)造，主要由與水平力方向平行的框架抵抗層剪力及傾覆力矩，必用單跨框架?？蛲步Y(jié)是由密柱深梁組成的空間構(gòu)造，沿四周布置的框架都參與抵抗水平力，框筒構(gòu)造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。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？為什么偏心支撐鋼框架的抗震性能比中心支撐框架好？V彈性。爭論說明，消能梁段的腹板剪切屈服，具有塑性變形大、屈服后承載力連續(xù)提高、滯回耗能穩(wěn)定等特點。偏心支撐框架的抗震性能明顯優(yōu)于中心支撐框架。為什么標(biāo)準(zhǔn)對每一種構(gòu)造體系規(guī)定最大的適用高度？實際工程是否允許超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大適用高度？系，也有其最正確的適用高度范圍。依據(jù)，或進展特地的爭論和論證。布置連續(xù)、無突變有利于抗震？答：對抗震有利的建筑平面外形是簡潔、規(guī)章、對稱、長寬比不大的平面。構(gòu)造構(gòu)件的平面即承載力、剛度、質(zhì)量分布對稱、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)。能比較正確計算其內(nèi)力和側(cè)移。簡述房屋建筑平面不規(guī)章和豎向不規(guī)章的類型？型包括側(cè)向剛度不規(guī)章、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)和樓層承載力突變。在什么狀況下設(shè)置防震縫、伸縮縫和沉降縫？這三種縫的特點和要求是什么？答：(1)在房屋建筑的總體布置中，為了消退構(gòu)造不規(guī)章、收縮和溫度應(yīng)力、不均勻沉降對(2)防震縫15m70mm15m67895m、4m、3m2m20mm；框架-剪力墻構(gòu)造和剪力墻構(gòu)造房屋的防震縫寬度，可705070mm55m45m，框架-剪力墻構(gòu)造伸縮縫的最大間距可依據(jù)具體45m55m90m?？拐鹪O(shè)防的構(gòu)造，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計算總風(fēng)荷載和局部風(fēng)荷載的目的是什么？二者計算有何異同？答：(1風(fēng)荷載的目的是為了計算抗側(cè)力構(gòu)造的側(cè)移及各構(gòu)件內(nèi)力。局部風(fēng)荷載是用于計算構(gòu)造局部構(gòu)件或圍護構(gòu)件與主體的連接。(2荷載的時候承受的是局部風(fēng)荷載體型系數(shù)。地震地面運動特性用哪幾個特征量來描述？構(gòu)造破壞與地面運動特性有什么關(guān)系？答：(1)地震地面運動的特性可用三個量來描述：強度〔由振幅值大小表示〕、頻譜和持續(xù)時間。(2可能對建筑物造成嚴(yán)峻影響。什么叫地震地面運動的卓越周期？卓越周期與場地有什么關(guān)系？卓越周期與場地特征周期有何關(guān)系？答：(1)地震地面運動的卓越周期是指地震功率譜中能量占主要局部的周期。(2)卓越周期與場地的關(guān)系：硬土的卓越周期短；軟土的卓越周期長。(3)卓越周期T與特征周期Tg的關(guān)系應(yīng)理解為:二者都是場地固有周期T0的名稱。地震作用與風(fēng)荷載各有什么特點？答：(1)地震作用的特點：地震時，由于地震波的作用產(chǎn)生地面運動，并通過房屋根底影響上部構(gòu)造，使構(gòu)造產(chǎn)生震驚，這就是地震作用。地震波會使房屋產(chǎn)生豎向震驚和水平震驚，機振動；猛烈地震時加速度峰值或速度峰值〔振幅〕往往很大，但假設(shè)地震時間很短，對建(2)風(fēng)荷構(gòu)件及考慮人們的舒適度時都要用到風(fēng)荷載。要求構(gòu)造在小震、中震和大震作用下處于什么狀態(tài)？怎樣實現(xiàn)？5063%的地震烈度，即眾值烈度，又稱多遇地震。5010%的地震烈度，又稱為根本烈度或設(shè)防烈度。502%-3%的地震烈度，又稱為罕遇地震。段，經(jīng)過一般修理仍可連續(xù)使用；在大震作用下，構(gòu)件可能嚴(yán)峻屈服，構(gòu)造破壞，但房屋不應(yīng)倒塌、不應(yīng)消滅危及生命財產(chǎn)的嚴(yán)峻破壞。什么是抗震設(shè)計的二階段方法？為什么要承受二階段設(shè)計方法？防烈度相應(yīng)的大震作用進展彈塑性變形驗算，以檢驗是否到達了大震不倒的目標(biāo)。什么是地震系數(shù)k，動力系數(shù)β和地震影響系數(shù)α？寫出βακ的表達式。β譜曲線有什么特點？k即地面運動最大加速度與gβ即構(gòu)造最大加速度反響相對于地面最大加速度的放大系數(shù)。地震影響系數(shù)α是地震系數(shù)乘以動力系數(shù)。α=kβ什么是特征周期分組？對設(shè)計反響譜有什么影響？答：地震影響曲線上由最大值開頭下降的周期稱為場地特征周期Tg，Tg愈大，曲線平臺段地震作用大小與場地有什么關(guān)系？請分析影響因素及其影響緣由。假設(shè)兩幢一樣建筑，根本自震周期是3s，建筑地點都是屬于第一組，分別建在分別建在Ⅰ類場地和類場地和Ⅳ類場地，它們地震作用相差多少？假設(shè)它們建筑地點分別為第一組和第三組，都是建在Ⅳ類場地上，地震作用又相差多少？答：(1這是由于不同性質(zhì)的土層對地震波包含的各種頻率成分的吸取和過濾效果不同，場地土愈軟，軟土掩蓋層厚度愈大，場地類別就愈高，從而特征周期就愈大。計算水平地震作用有哪些方法？適用于什么樣的建筑構(gòu)造？答：計算水平地震作用方法可分為靜力法、反響譜方法和時程分析法三大類。計算水平地震作用時，重力荷載怎么計算？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：計算水平地震作用時，計算重力荷載即計算構(gòu)造等效總重力荷載0.85eqEGG=,其中EG是構(gòu)造總重力代表值，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%~8050%的雪荷載之和。用底部剪力法計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)用底部剪力法計算地震作用時，將多自由度體系等效為單自由度體系，只考慮構(gòu)造根本自振周期計算總水平地震力，然后再按肯定規(guī)律安排到各個樓層。〔2〕在頂部附加水平地震作用的緣由是為了考慮高振型對水平地震力沿高度分布的影響。第四章 設(shè)計要求及荷載效應(yīng)組合承載力驗算和水平位移限制為什么是不同的極限狀態(tài)？這兩種驗算在荷載效應(yīng)組合時有什么不同？組合系數(shù)。位移計算時，為正常使用狀態(tài)。為什么高而柔的構(gòu)造要進展舒適度驗算？不舒適，因此要進展舒適度驗算，按重現(xiàn)期為10年的風(fēng)荷載計算構(gòu)造頂點加速度，或由風(fēng)洞試驗確定順風(fēng)向與橫風(fēng)向構(gòu)造頂點最大加速度，使其滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。P-△效應(yīng)計算與構(gòu)造總體穩(wěn)定的含義有何不同？答：P-△效應(yīng)是指在水平荷載作用下，消滅側(cè)移后，重力荷載會產(chǎn)生附加彎矩，附加彎矩又增大側(cè)移，這是一種二階效應(yīng)。在高層建筑構(gòu)造設(shè)計中，一般所說的考慮P-△效應(yīng)即是進定問題，不過這種狀況消滅的很少。延性和延性比是什么？為什么抗震構(gòu)造要具有延性？的一種性能，一般用延性比表示延性，即塑性變形力量的大小。15層、45m高7度抗震設(shè)防區(qū)的框架和框架 剪力墻構(gòu)造抗震等級有什么不同？假設(shè)在8度設(shè)防區(qū)，抗震等級有變化嗎?答：(1)由于在不同狀況下，構(gòu)件的延性要求有所不同：地震作用猛烈或?qū)Φ卣鹱饔妹舾械膹暮暧^上區(qū)分對構(gòu)造的不同延性要求。(2)抗震等級與延性要求的關(guān)系：特一級抗震等級延性要求最高，然后依次為一、二、三、四級。(3)在七度抗震設(shè)防區(qū)，框架構(gòu)造的抗震等級為二級；框架-剪力墻構(gòu)造的框架局部的抗震等級為三級，剪力墻局部的抗震等級為二級。剪力墻局部抗震等級為一級。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)計時,為保證構(gòu)造的牢靠性而對同時消滅的各種荷載效應(yīng)設(shè)計值規(guī)定的組合。效應(yīng)是指建筑構(gòu)造設(shè)計中,由荷載引起構(gòu)造或構(gòu)造構(gòu)件的反響。內(nèi)力組合和位移組合的工程以及分項系數(shù)、組合系數(shù)有什么異同？為什么？層間位移。荷載組合要考慮哪些工況？有地震作用的組合與無地震作用的組合的區(qū)分是什么？哪些建筑要前者？哪些建筑要求后者？抗震設(shè)計的構(gòu)造為什么也要進展無地震作用組合？試3099m7的構(gòu)造應(yīng)當(dāng)作哪幾種工況組合？假設(shè)該建筑位于假設(shè)該建筑位于假設(shè)該建筑位于假設(shè)該建9〔列出分項及組合系數(shù)〕答：〔16作用計算的構(gòu)造，其一般表達式為：111GGkQQQkWWWkSSSSγγψψγ=++高層建筑的無地震組合根本的荷載工況有兩種：1、恒載+活載：1.2×恒載效應(yīng)+1.4×活載效應(yīng)；1.35×恒載效應(yīng)+1.4×0.7×活載效應(yīng)。2、恒載+活載+風(fēng)荷載：對于高層構(gòu)造：1.2×恒載效應(yīng)+1.4×活載效應(yīng)+1.4×0.7×風(fēng)載效應(yīng)。有地震作用時的效應(yīng)組合，它應(yīng)用于全部要求進展地震作用計算的構(gòu)造，其一般表達式EGGEEhEhkEvEvkWWWkSSSSγγγψ=+++高層建筑的有地震作用組合的根本工況有以下幾種：1、對于全部高層建筑：1.2×重力荷載效應(yīng)+1.3×水平地震作用效應(yīng)。2、對60m1.2×重力荷載效應(yīng)+1.3×水平地震作用效應(yīng)+1.4×0.2×風(fēng)荷載效應(yīng)。3、91.2×重力荷載效應(yīng)+1.3×水平地震作用效應(yīng)+0.5×豎向地震作用效應(yīng)。4、91.2×重力荷載效應(yīng)+1.3×豎向地震作用效應(yīng)。5、9度設(shè)防、且為60m1.2×重力荷載效應(yīng)+1.3×水平地震作用效應(yīng)+0.5×豎向地震作用效應(yīng)+1.4×0.2×風(fēng)載效應(yīng)。3099m71、1.2×重力荷載效應(yīng)+1.3×水平地震作用效應(yīng)。2、1.2×重力荷載效應(yīng)+1.3×水平地震作用效應(yīng)+1.4×0.2×風(fēng)荷載效應(yīng)。假設(shè)該建筑位于91、1.2×重力荷載效應(yīng)+1.3×水平地震作用效應(yīng)+0.5×豎向地震作用效應(yīng)。2、1.2×重力荷載效應(yīng)+1.3×豎向地震作用效應(yīng)。3、1.2×重力荷載效應(yīng)+1.3×水平地震作用效應(yīng)+0.5×豎向地震作用效應(yīng)+1.4×0.2×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？如何進展調(diào)幅？調(diào)幅與組合的先后次序怎樣安排？內(nèi)力重分布，現(xiàn)澆框架支座負彎矩調(diào)幅系數(shù)為0.8-0.9；裝配整體式框架，由于鋼筋焊接或矩調(diào)幅系數(shù)為0.7-0.8《混凝土高規(guī)》對調(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)進展組合。先調(diào)幅后組合。第五章框架、剪力墻、框架-剪力墻構(gòu)造的近似計算方法與設(shè)計概念5.1墻、框架-剪力墻構(gòu)造近似計算中為什么要用這兩個假定？答：〔1〕可以無視。因而整個構(gòu)造可以劃分成假設(shè)干個平面構(gòu)造共同抵抗與平面構(gòu)造平行的側(cè)向荷載，垂直于該方向的構(gòu)造不參與受力?！?〕樓板在其自身平面內(nèi)剛度無限大，樓板平面外剛度之間通過樓板相互聯(lián)系并協(xié)同工作。剛度系數(shù)D和d有哪些不同？答：(1)Dd的物理意義：當(dāng)柱端固定時使柱端產(chǎn)生單位水平位移所需施加的水平推力。(2)抗側(cè)剛度D值小于d值，即梁剛度較小時，柱的抗側(cè)剛度減小了。由于當(dāng)梁的剛度較小時，對柱的約束作用減小，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，剛度修正系數(shù)α1，可近似認為α=1，此時第i層柱的側(cè)移剛度為d公式中可用d值代替D/35bcii承受反彎點法，反之，則承受D值法。1答(1度比；荷載形式；上層梁與下層梁剛度比；上下層層高比。(2)在框架頂層反彎點位置在頂2h/3〔h〕；中部各層反彎點位置在各柱中點。(3)反彎點高度比大于1的物理意義是表示柱下端的約束彎矩遠大于柱上端的約束彎矩，使得反彎點超過了柱的上端，使該柱中沒有反彎點。梁柱桿件的彎曲變形和柱軸向變形對框架側(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)移兩局部疊加而成。由桿件彎曲變形引起的“剪切型側(cè)移”，可由D值計算，為框架側(cè)移的主要局部；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，多層高層建筑構(gòu)造中不能無視。〔2〕由于整體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”，為框架側(cè)移的主要局部，所以框架具有剪切型側(cè)移曲線。剪力墻連續(xù)化方法的根本假定是什么？它們對該計算方法的應(yīng)用范圍有什么影響？1〕〔2〕和曲率都相等，因此連梁兩端轉(zhuǎn)角相等，連梁反彎點在中點〔3〕各墻肢截面、各連梁截面及層高等幾何尺寸沿全高是一樣的。會有變化，假設(shè)變化不多，可取各樓層的平均值作為計算參數(shù)，假設(shè)是很不規(guī)章的剪力墻，本方法不適用。剪力墻連續(xù)化方法中，連梁未知力xτ和mxxτ沿高度分布有什么特點？mx答(1)xτ是指連梁中點的剪力。mx(2)xτ沿高度是連續(xù)分布的。mxmx=xτ·2c其中。整體墻、聯(lián)肢墻、單獨墻肢沿高度的內(nèi)力分布和截面應(yīng)變分布有什么區(qū)分？答：(1因而截面應(yīng)力可按材料力學(xué)公式計算，整體墻彎矩沿高度都是一個方向〔沒有反向彎矩〕，彎矩圖為曲線，由下到上漸漸減小，截面應(yīng)力分布是直線，墻為彎曲型變形。(2)由于聯(lián)肢彎點，各墻肢單獨彎曲作用較為顯著，但僅在個別或少數(shù)層內(nèi)，墻肢消滅反彎點。(3)對于單獨墻肢，它的計算可看成是多個單片懸臂剪力墻?？蚣?剪力墻構(gòu)造構(gòu)造協(xié)同工作計算的目的是什么？總剪力在各榀抗側(cè)力構(gòu)造間的安排與純剪力墻構(gòu)造、純框架構(gòu)造有什么根本區(qū)分？答：(1Vf、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Vl，然后依據(jù)框架的規(guī)律把VfVw、MwMl和剪力Vl(2)在水平荷載作用下，由于框架與剪力墻的變形性質(zhì)不同，不能直接把總水平剪力按抗側(cè)剛度的比例安排到每榀構(gòu)造上而是必需承受協(xié)同工作方法得到側(cè)移和各自的水平剪力及內(nèi)力。框架構(gòu)造微分方程中的未知量y是什么？答：框剪構(gòu)造微分方程中的未知量y是指整體構(gòu)造的側(cè)向位移。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？2c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-剪力墻構(gòu)造，墻肢之間沒有連梁，或者有連梁而連梁很小，墻肢與框樓板標(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)系梁相連柱會起作用總聯(lián)系梁剛度為全部連梁和聯(lián)系梁剛度之和。D值和Cf答：DCf是總抗推剛度，它的物理意義：產(chǎn)生單位層間變形所需的推力。什么是剛度特征值λ？它對內(nèi)力安排、側(cè)移變形有什么影響？答：λCf與總剪力墻抗剪剛EIw5.19答：等效地震荷載作用點即慣性力的合力作用點，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)計為了使鋼筋混凝土框架成為延性耗能框架，應(yīng)承受哪些抗震概念設(shè)計？答：12345、限制柱軸壓比，加強柱箍筋對混凝土的約束。為什么梁鉸機制比柱鉸機制對抗震有利？延性和耗能力量。為什么減小梁端相對受壓區(qū)高度可以增大梁的延性？設(shè)計中承受什么措施減小梁端相對受壓區(qū)高度？梁端相對受壓區(qū)高度的限值是多少？答：(1)混凝土相對受壓區(qū)高度大的截面曲率延性??；反之，相對受壓區(qū)高度小，則延性大。對于矩形截面混凝土適筋梁，由于縱向配筋不同，受壓區(qū)邊緣混凝土到達極限壓應(yīng)變cuε11/ucuxφε22/ucuxφε21uuφφ>，即相對受壓區(qū)高度小，截面的極限曲率大。什么是強剪弱彎？答：柱、梁的受剪承載力應(yīng)分別大于其受彎承載力對應(yīng)的剪力，推遲或避開其剪切破壞，實現(xiàn)延性的彎曲破壞。影響框架柱延性和耗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力量的？歸納為剪跨比、軸壓比和箍筋配置。什么是強柱弱梁？如何實現(xiàn)強柱弱梁？答：(1應(yīng)大于兩側(cè)梁端截面受彎承載力之和(2)實現(xiàn)強柱弱梁的途徑：框架柱設(shè)計時彎矩設(shè)計值乘上一個柱端彎矩增大系數(shù)。什么在這些狀況下要調(diào)整柱的彎矩設(shè)計值？(1)框架構(gòu)造柱固