高層建筑結構思考題

1、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構房屋，稱之為高層。.和普通多層建筑相比，高層建筑結構設計有何特點。水平荷載和地震作用是設計主要因素；結構側移成為主要控制指標；軸向變形和剪切變形不可忽略； 延性成為結構設計的重要指標；結構材料用量明顯增加。.高層建筑為何對側移限制要求嚴格？防止主體結構及填充墻、裝修等非結構構件的開裂與損壞，電梯軌道變形；過大的側向變形會使人有 不舒適感，影響正常使用；過大的側移還會使結構產生較大的附加內力，甚至引起倒塌。.高層建筑的主要結構類型和優(yōu)缺點。(1)框架結構：優(yōu)：布置靈活，能獲得大空間，也可按需做成

2、小房間；施工方便；較經濟；計算理論比 較成熟；在一定高度范圍內造價較低。缺：側向剛度小，側移大；對支座不均勻沉降敏感。(2)剪力墻結構：優(yōu)：承載力和側向剛度均很大，側移??；室內墻面平整。缺：結構自重較大，吸收地震能量大；平面布置局限性大，較難獲得大空間；施工較麻煩，造價高。(3)框架-剪力墻結構：由框架和剪力墻組成的結構體系，具有兩種結構的優(yōu)點，既能形成較大的使用空 間，又具有較好的抵抗水平荷載的能力，因而使用廣泛。(4)筒體結構：是空間結構，抵抗水平作用的能力更大，因而特別適合超高層。.高層建筑各類結構的受力變形特點。(1)框架結構：層數不多時，軸力和軸向變形較小；層數多時，軸力和軸向變形較

3、大，軸向變形將使得 內力和變形發(fā)生改變。在水平荷載下，會產生較大的水平位移，一部分是框架結構的整體彎曲變形，另一 部分是剪切變形。(2)剪力墻結構：在水平荷載作用下，剪力墻可視為豎向懸臂伸梁，其水平位移由彎曲變形和剪切變形 組成。在高層結構建筑中，框架柱的變形以剪切變形為主，而剪力墻的變形以彎曲變形為主，其位移曲線 呈彎曲形，特點是結構層間位移隨樓層的增高而增加。(3)框架-剪力墻結構：在同一層中由于剛性樓板的作用，兩者的變形協(xié)調一致。剪力墻較大的側向剛度 使得他分擔了大部分的水平剪力，這對減小截面的梁柱尺寸，改善框架的受力狀態(tài)和內力分布非常有利?？蚣芩惺艿乃郊袅^小且分布均勻，因此柱子的

4、斷面尺寸和配筋都比較均勻。越靠近底部剪力墻所承 受的剪力也就越大，這有利于控制框架的變形；而結構上部，框架的水平位移又比剪力墻的位移小，剪力 墻還承受框架約束的負剪力。.高層建筑設計中如何避免不規(guī)則結構(1)結構平面布置時，需考慮抵抗水平和豎向荷載，平面宜簡單、規(guī)則、對稱，剛度和承載力分布均勻， 減少偏心，不應采用嚴重不規(guī)則平面布置。(2)結構豎向布置，豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內收，結構的側向剛度宜下大上小， 逐漸均勻變化，不應采用豎向布置嚴重不規(guī)則結構。(3)立面設計時，應優(yōu)先考慮幾何形狀和樓層剛度變化均勻的建筑形式，避免建筑物豎向結構剛度、承 載力和質量突變，以及錯層和夾層

5、。.在高層建筑設計中，為何要對房屋的高寬比進行控制？高寬比對房屋結構的剛度、整體穩(wěn)定、承載力和經濟合理性有重大影響，設計時應對其進行控制。.變形縫的種類有哪些，高層建筑中對變形縫的要求是什么，應采取怎樣的措施實現(xiàn)？變形縫是指：伸縮縫、沉降縫、防震縫。(1)伸縮縫：a.伸縮縫只設置在上部結構，基礎可不設伸縮縫；b.伸縮縫處宜做雙柱，伸縮縫最小寬度為50mm；c.伸縮縫與結構平面布置有關，結構平面布置不好時，可能導致房屋開裂。(2)沉降縫：a.防止地基不均勻或房屋層數高度相差很大引起房屋開裂而設的縫，沉降等不但要將上部斷開，也要將基礎斷開。b.一般場合，當差異沉降小于 5mm時，其影響較小，可忽略

6、不計；當已知或預知差異沉降量大于10mm時，必須計其影響，并采取相應的構造加強措施。c.當高層建筑與裙房之間不設置沉降縫時，宜在裙房一側設置后澆帶。d.不設置沉降縫的措施：采用端承樁基礎；主樓與裙房用不同形式的基礎；先施工主樓后施工裙房。(3)防震縫：地震地區(qū)為防止房屋或結構單元在發(fā)生地震時相互碰撞而設置的縫下列情況宜設防震縫：a.平面長度和外伸長度超出了規(guī)程限值而又沒有采取加強措施時；b.各部分結構剛度相差很遠，采用不同材料和不同結構體系時；C.各部分質量相差很大；d.各部分有較大錯層時。.風荷載的計算中包括哪幾項參數，各參數的使用條件是什么wk= 3 z , w s z - wo風荷載標準

7、值wk ;基本風壓 wo :取當地50年一遇、10m高度上的10min平均風壓值來確定高度z處的風壓高度變化系數 z：取決于粗糙度指數，目前將粗糙度指數等級分為ABCD四類風荷載提醒系數s：表示不同體型建筑物表面風力的大小 二|高度z處的風振系數3 z：高層建筑物高度大于 30m、高寬比大于1.5m時。反之取1.0.高層建筑荷載效應組合的表達式(無地震作用組合，考慮地震作用組合)二者的差別 是什么？無地震作用：Sd= Y gSgI+ Y L。Q Q QSqI+。wY wSwk考慮地震作用：S= Y gSgEe+ Y EhSEhk+ Y EvSiEvk+。wY wSwk區(qū)別：(1)非抗震設計時，

8、豎向荷載和風荷載參與組合(2)抗震設計時：設防烈度68度，豎向荷載、風荷載和水平地震作用參與組合；設防烈度9度，豎向荷載、風荷載、水平地震作用和豎向地震作用參與組合；只有當建筑高度大于 60m時，才考慮風與地震產生的效應.高層建筑設計的內容一般有哪些？方案設計；構件尺寸估算；計算簡圖及荷載計算；內力計算；內力組合；構件截面設計；節(jié)點構造；.框架結構設計中，框架布置方案有哪些，各有何特點？(1)橫向框架承重。特點：橫向剛度大，利于抵抗橫向水平力，縱向連系梁尺寸可以較小，利于室內采 光和通風。(2)縱向框架承重。特點：縱向剛度大，利于調整縱向地基不均勻沉降，橫向連系梁尺寸可以較小，利 于設備管線穿

9、行并可得到較高的室內凈空。(3)縱橫向框架承重。特點：雙向剛度大，適用于柱網平面為方形或樓面荷載較大的情況。.框架結構設計中，梁柱截面怎樣初步確定，根據什么原則？H= (1/101/18)L0B=(1/21/3)主梁=(1/10-1/14)L0 次梁(1/14-1/18)L0梁凈跨與截面高度之比不宜小于4。梁的截面寬度不宜小于梁截面高度的1/4,也不宜小于200mm。柱1)矩形截面柱的邊長，非抗震設計時不宜小于250mm,抗震設計時，四級不宜小于 300mm, 一、二、三級時不宜小于 400mm；圓柱直徑，非抗震和四級抗震設計時不宜小于350mm, 一、二、三級時不宜小于450mm。2)柱剪跨

10、比宜大于 23)柱截面高寬比不宜大于3.鋼筋混凝土柱的軸壓比？為何要對軸壓比進行限制？軸壓比是指：柱考慮地震作用組合的軸壓力設計值與柱全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積的 比值。限制原因：1)軸壓比過大的話就要通過加大柱的面積來減小軸壓比以滿足規(guī)范限制2)軸壓比低的柱延性比較好，地面破壞程度遠小于軸壓比高的柱子，以此設計了軸壓比上限，以保證柱子的延性，提高 抗震性能.為了考慮樓板的增強作用，在計算框架梁的抗彎剛度時作何假定？當樓板與梁的鋼筋相互交織且混凝土又同時澆灌時，樓板相當于梁的翼緣，梁的截面抗彎剛度比矩形 梁增大，宜考慮梁受壓翼緣的有利影響。.分層法計算框架結構的豎向荷載，其基本假

11、定是什么？1)在豎向荷載作用下，框架側移小，可以忽略不計。2)每層梁上的荷載對其他各層梁上的影響很小，可以忽略不計。因此，每層梁上的荷載只在該層梁及與 該層梁相連的柱上分配和傳遞.分層法的原理和計算步驟？分層法的計算簡圖。原理同16題。 計算步驟：1)計算各桿線剛度2)用彎矩分配法計算(頂層，中層，底層，柱端彎矩疊加，不平衡彎矩進行一次分配，得框架彎矩總圖).為了改善由于分層法計算的誤差，做何修正？(1)傳遞系數由1/2改為1/3(2)除了底層外，其余各柱的線剛度應乘以0.9的系數(3)若節(jié)點彎矩不平衡，可將節(jié)點不平衡彎矩在進行一次分配，但不傳遞.反彎點法用來計算多層框架結構的水平荷載作用，基

12、本假定是什么？反彎點法假定1.出底層外隔層上下注的兩端轉角相同，反彎點的位置固定不變，2.底層柱返完點距離下端為2/3層高，距離上段位 1/3層高3.其余各層柱的反彎點在柱的中點.反彎點法的原理和計算框架內力的步驟？要求計算到每一個桿件的彎矩、剪力和柱的軸力步驟：1.確定個柱反彎點位置2.分層取脫離體計算各反彎點處剪力3.先求柱端彎矩，在節(jié)點平衡求梁端彎矩，當為中間節(jié)點時，按量的相對線剛度分配節(jié)點除柱端不平衡彎矩. D值法相比反彎點法，做了哪些修正，引起這些誤差的根本原因是什么？修正：對1.柱的抗側剛度和 2.柱的反彎點位置進行修正。根本原因：反彎點法沒有考慮節(jié)點轉動的影響，受梁柱剛度比，層高

13、不同等因素的影響節(jié)點是轉動的.從D值的表達式中可經看出，框架柱的抗側移剛度與哪些因素有關？.取決于柱兩端的支承情況及兩端被嵌固的程度2、底層柱是否等高或是否為復式框架有關3.節(jié)點轉動的大小即梁柱線剛度比大小D值法中反彎點位置和哪些因素有關，如何確定？反彎點位置與下列因素有關：1.梁的線剛度2.上層h和本層h之比3.下層h和本層h之比。如何確定：梁的線性剛度降低，反彎點位置上升； 上層h上升，反彎點位置上升；下層h上升，反彎點位置下降.框架結構的側移計算的目的？如何計算？如何計算：框架層間側移等于該層的總剪力除以該層所有柱的抗側剛度之和。每一層的層間側移值求 出以后，就可以計算各層樓板標高處的側

14、移值和框架的定點側移值，各層樓板標高出的側移值是該層及其 以下各層層間側移之和。頂點側移是所有各層層間側移之和目的：框架結構在正常使用條件下的變形驗算要求各層側移值與該層的層高之比AU/H不宜超過1/550的限制。一般情況下，框架柱和框架梁的控制截面和最不利組合有哪些？框架梁的控制截面：左端支座截面，跨中截面和右端支座截面框架柱的控制截面：柱頂截面和柱底截面框架梁最不利組合：1.只做界面可能的最不利負彎矩-Mmax 2.只做界面最可能的最不利剪力Vmax框架柱最不利組合：1.Mmax及相應的軸力 N和剪力V 2.-Mmax 及相應的軸力 N和剪力V 3.Nmax及相應的彎矩 M和剪力V 4.N

15、min 及相應的彎矩 m和剪力v 5.Vmax 及相應的彎矩 M和軸力N 26.梁端彎矩調幅的概念，調幅的原因？調幅后應滿足什么條件？概念：簡單來說，彎矩調幅就是讓支座處彎矩減少，跨中彎矩增大，通過增大跨中配筋，減少支座配 筋，避免支座節(jié)點處配筋太密原因：1.考慮塑性內力充分布，因為在梁端形成塑性較之后，任然具有一定的承載能力，因而可調幅 讓兩端彎矩調小一點，而增大梁跨中彎矩。2.兩端彎矩減小后，可以讓梁柱節(jié)點的配筋減少，不會因配筋過密而無法澆筑搗實混領土。.為什么要對恒載和活載作用下的梁端彎矩進行調幅？水平荷載是否也需要調幅？因為混凝土高層規(guī)范規(guī)定，彎矩調幅只對豎向荷載作用下的內力進行，切在

16、內力組合之前，恒荷 載和活荷載都屬于豎向荷載且都參與荷載效應組合，故對恒載和活載作用下的梁端彎矩進行調幅，水平荷 載不參與調幅。.何謂延性？框架結構延性設計的原則？延性：在強烈的地震作用下，當結構構件進入屈服階段后具有較強的變形能力，吸收地震產生的能量， 并維持一定承載力。設計原則：強柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)點弱構件，強壓若拉，強錨固.剪力墻結構計算的平面化假定是什么？如何將具體的剪力墻結構轉換成不同方向的 平面結構，每片剪力墻分擔多少水平力？.假定：1樓蓋的自身平面內的剛度為無限大2各片剪力墻在其平面內的剛度較大，忽略其平面外剛度.當房屋沿平面和沿高度方向比較規(guī)整時，可將縱橫兩個方向墻體分別按

17、平面結構進行計算，每一個 方向的總水平荷載可以按各片剪力墻的等效剛度分配，然后進行單片剪力墻計算30.剪力墻的分類判別式是什么，據此條件分為幾類？剪力墻分為四類：1 ,整截面剪力墻 2.整體小開口剪力墻 3.雙肢多肢剪力墻4.壁紙框架分類判別：1.當剪力墻空洞面積與墻面面積之比不大于0.5切孔洞凈距及孔洞至墻邊的距離大于孔洞長邊為整截面剪力墻2.檔a孑0且IN/I 時，為壁式框架4.檔aH0,且in/iv時，為聯(lián)枝墻 31 .各類剪力墻的受力特點？1）整截面剪力墻：如同一個整體的懸臂墻，在墻肢的整個高度上，彎矩圖既布突變，也無反彎點，變 形以彎曲型為主 2）整體小開口剪力墻：彎矩圖在連系梁處發(fā)

18、生突變，但在整個墻肢高度上沒有或僅僅在個 別樓層中才出現(xiàn)反彎點。整個剪力墻的變形仍以彎曲型為主3）雙肢及多肢剪力墻：其受力特點與整體小開口墻相似 4）壁式框架：彎矩圖在樓層處有突變，而且在大多數樓層中都出現(xiàn)反彎點。整個剪力墻的變形 以剪切型為主，與框架的受力相似 32.剪力墻結構等效剛度的概念？剪力墻等效剛度就是將墻的彎曲，剪切和軸向變形之后的頂點位移按頂點位移相等的原則，折算成一 個只考慮彎曲變形的等效豎向懸臂桿的剛度.水平荷載在各根剪力墻之間的分配原則？當房屋高度規(guī)整時，課將縱橫兩個方向的墻體分別按平面結構進行計算，每一個方向的水平荷載可以 按各片剪力墻的等效剛度分配，然后進行單片剪力墻的

19、計算.聯(lián)肢墻的計算方法是什么，基本假定有哪些？基本假定：1）連梁的反彎點在跨中，連梁的作用可以沿高度均勻分布的連續(xù)彈性薄片代替2）各墻的變形曲線相似，水平位移相等3）連梁和墻肢考慮彎曲和剪切變形，墻肢還應考慮軸向變形的影響計算方法：將連續(xù)化后的連系梁沿中線切開，由于跨中為反彎點，故切開后截面上只有剪切集度及軸 力集度，沿連梁切口處未知力方向上各因素將使其產生相對位移，但總的相對位移為零。.聯(lián)肢墻的計算中，連梁跨中的豎向相對位移包括那些？由于墻肢彎曲變形產生的相對位移1.由于墻肢軸向變形產生的相對位移2由連梁彎曲和剪切變形產生的相對位移3.聯(lián)肢墻的側移包括幾部分？墻肢彎曲變形產生的水平位移Ym

20、（由梁的彎曲理論公式積分求出）墻肢剪切變形產生的水平位移Yv （剪切變形與墻肢剪力間的關系積分求出）.聯(lián)肢墻的計算中，整體系數是如何影響墻肢內力分布與側移的。a越大，墻的剛度越大，位移越小連梁剪力越大，剪力的最大的位置向下移墻肢軸力也隨著a的增大而 增大a越大，墻肢彎矩越小.壁式框架和普通框架有何不同？壁式框架帶剛域壁式框架桿件截面較寬，剪切變形的影響不宜忽略.壁式框架的 D值法和普通框架的 D值法有何不同？普通框架的D值法：是對柱的抗側剛度和柱的反彎點位置進行修正壁式框架的D值法：是對帶剛域的桿件考慮剪切變形后的D值法進行修正和對反彎點高度比y值進行修正 40.剪力墻截面設計內容包括哪些？剪

21、力墻各類構件的計算簡圖？墻體配筋的計算依據內容：剪力墻設計包括墻肢和連梁兩個部分。簡圖：略。依據：剪力墻一般采用對稱配筋，通常先給 定豎向分布鋼筋 Asw,然后再求出受壓區(qū)高度X和端部鋼筋 As和As41.在剪力墻截面設計中，墻肢與連梁分別當作何種構件進行承載力計算？連梁在豎向荷載下按兩端固定（兩端與墻連接）或一端固定、一端錢接（與柱連接） 的梁計算彎矩和剪力在各墻肢內產生的主要是軸力，故計算時常忽略較小的彎矩的影響，墻肢按軸心受壓構件計算軸力 42.簡述帶邊框剪力墻的概念及受力性能概念：在框架結構的若干跨內嵌入剪力墻受力特點：框架結構一般呈剪切變形，高度中段的層間位移較大。剪力墻的結構的抗側

22、剛度大，在水平 荷載下，一般呈彎曲型變形，由于剪力墻截面轉角的累積效應，所以頂部附近樓層的層間位移較大，其他 部位位移較小。框架剪力墻結構中既有框架又有剪力墻，布置合理可以發(fā)揮二者優(yōu)點，既有較大的抗側剛 度，又有可能形成較大的使用空間 43.簡述框架-剪力墻結構的協(xié)同工作原理框架剪力墻結構由框架和剪力墻兩種不同的抗側力結構組成。在這個架構體系中，剪力墻負擔絕大部 分的水平荷載，框架以負擔豎向荷載為主，分工合理，物盡其用。水平荷載作用下，框架和剪力墻協(xié)調工 作，使樓層各層變形趨于均勻，在水平荷載下的側移呈彎剪型。剪力墻客服了框架抗側剛度低的缺點，框 架彌補了剪力墻結構布置不靈活的不足。.框架-剪

23、力墻結構設計中，剪力墻的數量如何確定？參照國內實際工程中的剪力墻數量剪力墻的數量按許可位移值確定用結構自振周期和地震作用的大小 來衡量結構的側向剛度確定剪力墻數量.框架-剪力墻結構中，剪力墻布置有哪些形式？遵循什么原則？為什么？原則：剪力墻的布置，應遵循“均勻、分散、對稱、周邊”的原則。均勻、分散是指剪力墻宜片數較多， 均勻、分散布置在建筑平面上；對稱是指剪力墻在結構單元的平面上應盡可能對稱布置，使水平力作用盡可能靠近剛度中心，避免產生過大的扭轉；周邊是指剪力墻盡可能布置在建筑平面周邊，以加大其抗側扭轉的力臂，提高其抵抗扭轉的能力，同時，在端附近設剪力墻可以避免端部樓板外排長度過大。形式及為什么：豎向荷載較大處這是因為，用剪力墻承受大的豎向荷載，可以避免設置截面尺寸過大的柱子，滿足結構布置的要求；剪力墻是主要的抗側力結構，承受很大的彎矩和剪力，需要較大的豎向荷載來避免出現(xiàn)軸力，提高截面承載力，也便于基礎設計平面形狀變化較大的角隅部位這是因為這些部位樓面上容易產生大的應力集中，地震時也常發(fā)生震害，設置剪力墻予以加強建筑物端部附近這樣可以有較大的抗扭剛度，同時減少樓面外伸段的長度樓梯、電梯間電梯間樓板開洞大，削弱嚴重