高層建筑結(jié)構(gòu)考試大綱

1、高層建筑結(jié)構(gòu)考試大綱一、知識(shí)點(diǎn)：1、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3 2010）： 10層及10層以上或房 屋高度大于28m的住宅建筑或房屋高度大于24m的其他高層民用建筑混凝土結(jié) 構(gòu)。當(dāng)建筑高度超過100m時(shí)，稱為超高層建筑。事實(shí)上，究竟什么樣的建筑為 高層建筑，應(yīng)該視建筑結(jié)構(gòu)體系的受力特點(diǎn)而定。如果建筑的結(jié)構(gòu)體系，在側(cè)向 力的作用下，表現(xiàn)出了高層建筑的受力特點(diǎn)，則不論其高度如何，應(yīng)該按照高層 建筑來對(duì)待。2、對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)，抵抗水平力、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的合理選擇和布置， 是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，高層建筑結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和良好的抗震 性能，還要盡可能地提高材料利用率，降低材料消

2、耗和造價(jià)。3、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則是：應(yīng)注重概念設(shè)計(jì)，重視結(jié)構(gòu)選型與平、 立面布置的規(guī)則性，加強(qiáng)構(gòu)造措施，擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)性能好且經(jīng)濟(jì)合理的結(jié) 構(gòu)體系；在抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的整體性能，使整個(gè)結(jié)構(gòu)具有必要的承載力、 剛度和延性。高層建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系，并應(yīng)符合下列要求：（1）應(yīng)具有 必要的承載能力、剛度和延性；（2）應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個(gè) 結(jié)構(gòu)喪失承受重力荷載、風(fēng)荷載和地震作用的能力；（3）對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位， 應(yīng)采取有效措施予以加強(qiáng)。高層建筑的結(jié)構(gòu)體系尚宜符合下列要求：（1）結(jié)構(gòu)的豎向和水平布置宜具有 合理的剛度和承載力分布，避免因剛度和承載力局部突

3、變或結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而形成 薄弱部位；（2）抗震設(shè)計(jì)時(shí)宜具有多道抗震防線。4、國(guó)內(nèi)、外歷次大地震震害表明，平面不規(guī)則、質(zhì)量中心與剛度中心偏心 和抗扭剛度太弱的結(jié)構(gòu)，在地震中受到嚴(yán)重的破壞。5、在水平荷載作用下，框架的側(cè)移曲線為剪切型，剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線 為彎曲型，兩種結(jié)構(gòu)共同工作時(shí)的側(cè)移曲線為彎剪型。6、高層建筑結(jié)構(gòu)的總體布置對(duì)結(jié)構(gòu)的受力性能起著決定性的作用，結(jié)構(gòu)的 總體布置包括平面布置和豎向布置。7、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中對(duì)B級(jí)高度的高層建筑，在建筑抗 震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的四個(gè)等級(jí)之前，又增加了一級(jí)，即稱為特一級(jí)。8、高層建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和重力荷載是影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和P -效應(yīng)的主 要因素，側(cè)

4、向剛度與重力荷載的比值稱之為結(jié)構(gòu)的剛重比。二、知識(shí)體系：1、高層建筑的定義，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。定義：10層及10層以上或房屋高度大于28m的住宅建筑或房屋高度超過24m 的其他高層民用建筑。特點(diǎn)：1、水平荷載成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的決定性因素2、側(cè)移成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)的控制性指標(biāo)3、地基基礎(chǔ)的承載力和剛度要與上部結(jié)構(gòu)的承載力和剛度相適應(yīng)。2、常見的高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系主要有哪幾種類型?？蚣荏w系、剪力墻體系、框架-剪力墻體系、筒體體系、巨型體系3、復(fù)雜的高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系主要有哪幾種類型。（1）帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)、（2）帶加強(qiáng)層的結(jié)構(gòu)、（3）錯(cuò)層結(jié)構(gòu)、（4）連體結(jié) 構(gòu)和（5）多塔樓結(jié)構(gòu)

5、等。4、高層建筑結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)減少扭轉(zhuǎn)的影響，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng) 應(yīng)從哪兩個(gè)方面加以控制。限制結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性，避免產(chǎn)生過大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較 大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。（2）限制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱。關(guān)鍵是限制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振 周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比。5、高層建筑結(jié)構(gòu)豎向布置的一般原則，高層建筑框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，樓 層與其相鄰上層的側(cè)向剛度比如何計(jì)算，相鄰樓層的側(cè)向剛度的變化應(yīng)符合哪 些規(guī)定。原則：高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和收進(jìn)；結(jié)構(gòu) 的側(cè)向剛度宜上小下大，在結(jié)構(gòu)豎向剛度有變化時(shí)要做到由上到下剛度逐漸變 化，避免剛度突變，盡量避免在結(jié)構(gòu)

6、的某個(gè)部位出現(xiàn)薄弱層。規(guī)定:（1）對(duì)框架結(jié)構(gòu)，樓層與其相鄰上層的側(cè)向剛度比可按下式計(jì)算，且 本層與相鄰上層的比值不宜小于0.7,與相鄰上部三層剛度平均值的比值不宜 小于0.8。（2）對(duì)框架一剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架一核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)， 樓層與其相鄰上層的側(cè)向剛度比可按下式進(jìn)行計(jì)算，且本層與相鄰上層的比值 不宜小于 0.9；當(dāng)本層層高大于相鄰上層層高的1.5 倍時(shí)，該比值不宜小于1.1； 對(duì)結(jié)構(gòu)底部嵌固層，該比值不宜小于1.5。6、高層建筑結(jié)構(gòu)是由豎向的抗側(cè)力構(gòu)件（框架、剪力墻、筒體）和水平方向 剛度很大的樓板相互連結(jié)組成的復(fù)雜的三維空間受力體系，計(jì)算分析時(shí)應(yīng)根據(jù)結(jié) 構(gòu)實(shí)際情況，選取能

7、較準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的實(shí)際受力狀況的分析模型，高 層建筑結(jié)構(gòu)的分析模型主要有哪些。1、平面協(xié)同計(jì)算模型2、空間桿一薄壁桿系計(jì)算模型3、空間桿一墻板 元組合有限元計(jì)算模型7、（1）剛性樓板假定：樓板（樓蓋）在自身平面內(nèi)的剛度為無限大，而在其 平面外的剛度很小，可以忽略不計(jì)，也就是說樓板（樓蓋）在自身平面內(nèi)為絕對(duì) 剛性，在平面外的剛度為零。按此假定可知，因樓板（樓蓋）將各抗側(cè)力單元連在一起，而整個(gè)樓板（樓 蓋）在其自身平面內(nèi)不發(fā)生相對(duì)變形，只作剛體運(yùn)動(dòng)一一平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣參與 抵抗水平荷載的各抗側(cè)力單元就在同一樓層處具有相同的位移參數(shù)，按樓板水平 位移線性分布的條件進(jìn)行水平荷載的分配，從而簡(jiǎn)化

8、了計(jì)算。(2)平面結(jié)構(gòu)假定：各軸線上的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元在自身平面內(nèi)的剛度遠(yuǎn)大 于平面外剛度，即假定各抗側(cè)力平面結(jié)構(gòu)單元只在其平面內(nèi)具有剛度，不考慮其 平面外剛度。按此假定，整個(gè)空間結(jié)構(gòu)體系就可劃分為若干個(gè)正交或斜交的平面抗側(cè)力結(jié) 構(gòu)，共同抵抗與平面平行的水平荷載，垂直于該平面方向的結(jié)構(gòu)不參與受力。也 就是說每個(gè)方向的水平荷載由該方向的各平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)來承受，垂直于水平荷 載方向的各平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)不參加工作。8、對(duì)于簡(jiǎn)單規(guī)則的高層建筑結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行計(jì)算分析是可以采用平面協(xié)同計(jì) 算模型，具體到一般的框架一剪力墻結(jié)構(gòu)，請(qǐng)簡(jiǎn)述平面協(xié)同計(jì)算模型的三個(gè)假定 的作用。1、參與抵抗水平荷載的各抗側(cè)力單元就在同一樓

9、層處具有相同的位移參 數(shù)，簡(jiǎn)化了計(jì)算。2、忽略了空間作用，整個(gè)空間結(jié)構(gòu)體系就可劃分為若干個(gè)正交或斜交的平 面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，共同抵抗與平面平行的水平荷載，垂直于該平面方向的結(jié)構(gòu)不 參與受力。某十六層框架一剪力墻結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)平面布置如下圖所示，試?yán)L出其在橫向 水平荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖，并指出總框架、總剪力墻及總連梁各代表平面布置 圖中的哪些構(gòu)件。三、框架結(jié)構(gòu)體系：掌握框架結(jié)構(gòu)的概念，受力特點(diǎn)，框架結(jié)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)布置要求，特別是框 架結(jié)構(gòu)的填充墻布置以及樓梯間布置時(shí)應(yīng)考慮哪些問題。概念：由鋼筋混凝土梁、柱組成的框架作為豎向承重和抗水平作用的結(jié)構(gòu)體 系。受力特點(diǎn)：在豎向荷載和水平荷載作用下，框架結(jié)構(gòu)各構(gòu)

10、件將產(chǎn)生內(nèi)力和變 形。由水平力引起的樓層剪力，使梁、柱構(gòu)件產(chǎn)生彎曲變形，形成框架結(jié)構(gòu)的整 體剪切變形；由水平力引起的傾覆力矩，使框架柱產(chǎn)生軸向變形（一側(cè)柱拉伸，另一側(cè)柱 壓縮），形成框架結(jié)構(gòu)的整體彎曲變形。當(dāng)框架結(jié)構(gòu)層數(shù)不多時(shí)，其側(cè)移主要表現(xiàn)為整體剪切變形，整體彎曲變形的 影響很小。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)控制房屋的高度和高寬比。具體結(jié)構(gòu)布置：根據(jù)建筑平面及使用的要求（即建筑使用功能要求），確定 柱在平面上的排列方式（柱網(wǎng)布置）和選擇結(jié)構(gòu)承重方案，使結(jié)構(gòu)受力合理，施 工簡(jiǎn)單。填充墻布置：宜采用砌體填充墻（1）避免形成上、下層剛度變化過大（2） 避免形成短柱 （3）減少因抗側(cè)剛度偏心所造成的扭轉(zhuǎn)。（4）抗震設(shè)計(jì)

11、時(shí)，砌體填充墻及隔墻應(yīng)具有自身穩(wěn)定性。樓梯間布置：（1）宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓梯。（2）對(duì)于框架結(jié)構(gòu)，樓梯間的布置不應(yīng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)平面特別不規(guī)則（3）樓梯間兩側(cè)填充墻與柱之間應(yīng)加強(qiáng)拉結(jié)。四、剪力墻結(jié)構(gòu)體系：掌握剪力墻結(jié)構(gòu)的概念及受力特點(diǎn)，鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)布置的一般規(guī)定 有哪些，什么是剪力墻結(jié)構(gòu)的底部加強(qiáng)部位，抗震設(shè)計(jì)時(shí)剪力墻底部加強(qiáng)部位的 范圍應(yīng)符合哪些規(guī)定，什么是具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)采用具有較 多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)符合哪些規(guī)定。概念：剪力墻結(jié)構(gòu)體系是利用建筑物墻體承受豎向與水平荷載，并作為建筑 物的圍護(hù)及房間分隔構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系受力特點(diǎn)：在豎向荷載作用下，剪力墻是受壓的薄

12、壁柱；在水平荷載作用下， 剪力墻則是下端固定、上端自由的懸臂柱；在兩種荷載共同作用下，剪力墻各截 面將產(chǎn)生軸力、彎矩和剪力，并引起變形對(duì)于高寬比較大的剪力墻，其側(cè)向變形 呈彎曲型。一般規(guī)定：（1）平面布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則，為具有較好的空間工作性能，宜 沿兩個(gè)主軸方向或其他方向雙向布置，形成空間結(jié)構(gòu)，兩個(gè)方向的側(cè)向剛度不宜 相差過大，兩個(gè)方向的自振周期宜接近。特別強(qiáng)調(diào)在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免單向布 置剪力墻，不應(yīng)采用僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置。（2）剪力墻宜自下到上連續(xù)布置，避免剛度突變。剪力墻的抗側(cè)移剛度較 大，剪力墻布置對(duì)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度有很大影響，如果在某一層或幾層切斷剪力墻， 剪力墻沿高度不連續(xù)，將造成

13、結(jié)構(gòu)沿高度剛度突變。因此，剪力墻從上到下宜連 續(xù)設(shè)置。（3）剪力墻洞口的布置，會(huì)極大地影響剪力墻的力學(xué)性能，洞口成列、成 排布置，開洞規(guī)則，應(yīng)力分布比較規(guī)則，又與當(dāng)前普遍應(yīng)用程序的計(jì)算簡(jiǎn)圖較為 符合，設(shè)計(jì)結(jié)果安全可靠；具有不規(guī)則洞口布置的錯(cuò)洞剪力墻，應(yīng)力分布、計(jì)算、 構(gòu)造都比較復(fù)雜。底部加強(qiáng)部位：抗震設(shè)計(jì)時(shí)，為保證剪力墻底部出現(xiàn)塑性鉸后具有足夠大的 延性，應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)塑性鉸的部位加強(qiáng)抗震措施，包括提高其抗剪切破壞的能力， 設(shè)置約束邊緣構(gòu)件等，該加強(qiáng)部位稱為“底部加強(qiáng)部位”。剪力墻底部塑性鉸出 現(xiàn)都有一定范圍，一般情況下單個(gè)塑性鉸發(fā)展高度約為墻肢截面高度hw，但是 為安全起見，設(shè)計(jì)時(shí)加強(qiáng)部位范圍

14、應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大。規(guī)定：（1）底部加強(qiáng)部位的高度，應(yīng)從地下室頂板算起；（2）底部加強(qiáng)部位的高度可取墻體總高度的1/10和底部?jī)蓪佣叩妮^大值。（3）明確了當(dāng)?shù)叵率艺w剛度不足以作為結(jié)構(gòu)的嵌固端，當(dāng)結(jié)構(gòu)計(jì)算嵌固 端不能設(shè)在地下室頂板，而位于地下一層底板或以下時(shí)，剪力墻底部加強(qiáng)部位的 設(shè)計(jì)要求宜延伸至計(jì)算嵌固部位。較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)：在規(guī)定的水平地震作用下，短肢剪力墻承 擔(dān)的底部?jī)A覆力矩不小于結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩的30%的剪力墻結(jié)構(gòu)。規(guī)定：（1）在規(guī)定的水平地震作用下，短肢剪力墻承擔(dān)的底部?jī)A覆力矩不 宜大于結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩的50%；（2）房屋適用高度應(yīng)比剪力墻結(jié)構(gòu)的最大適用大度適當(dāng)降低，

15、7度、8度 （0.2g）和8度（0.3g）時(shí)分別不應(yīng)大于100m、80m和60m；五、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系：掌握框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系的概念及其在水平荷載作用下的主要受力特點(diǎn)， 框架一剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置原則有哪些，試討論如何確定框架一剪力墻結(jié) 構(gòu)中剪力墻的合力數(shù)量。在規(guī)定的水平力作用下，框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的底層框架部分承受的地震傾覆 力矩與結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的比值的不同，其結(jié)構(gòu)性能有較大差別，試論述其結(jié) 構(gòu)性能分類有哪幾類，并討論各結(jié)構(gòu)性能分類的最大適用高度、框架與剪力墻的 抗震等級(jí)以及側(cè)向位移控制指標(biāo)如何確定。概念：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系是在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻所組成 的結(jié)構(gòu)體系。

16、水平受力特點(diǎn):（1）在受力狀態(tài)方面，框架承受的水平剪力減少及沿高度方 向比較均勻，框架各層的梁、柱彎矩值降低，沿高度方向各層梁、柱彎矩的差距 減少，在數(shù)值上趨于接近。（2）在變形狀態(tài)方面，單獨(dú)的剪力墻在水平荷載作用下以彎曲變形為主，位移 曲線呈彎曲型；而單獨(dú)的框架以剪切變形為主，位移曲線呈剪切型；但是當(dāng)框架 和剪力墻由自身平面內(nèi)剛度很大的樓蓋連接成整體結(jié)構(gòu)，在水平荷載作用下，樓 蓋則迫使二者在同一樓層上必須保持相同的位移，從而共同工作，此即協(xié)同工作?？蚣芤患袅Y(jié)構(gòu)中剪力墻的布置原則：1)橫向剪力墻沿長(zhǎng)方向的間距宜 滿足下表的要求。2)縱向剪力墻布置在平面的盡端時(shí)，會(huì)造成對(duì)樓蓋兩端的約束作用，

17、樓蓋 中部的梁板容易因混凝土收縮和溫度變化而出現(xiàn)裂縫。剪力墻的合理數(shù)量：(1)參照國(guó)內(nèi)實(shí)際工程中的剪力墻數(shù)量剪力墻的數(shù)量按許可位移值確定用結(jié)構(gòu)自振周期和地震作用的大小來衡量結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度結(jié)構(gòu)性能分類：(1)當(dāng)框架部分承擔(dān)的地震傾覆力矩不大于結(jié)構(gòu)總地震傾 覆力矩的10%時(shí)，意味著結(jié)構(gòu)中框架承擔(dān)的地震作用較小，絕大部分均由剪力墻 承擔(dān)，工作性能接近于純剪力墻結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)中的剪力墻抗震等級(jí)可按剪力墻結(jié)構(gòu)的規(guī)定執(zhí)行，其側(cè)向位移控制指標(biāo) 按剪力墻結(jié)構(gòu)采用，按剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)；其最大適用高度仍按框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的要求執(zhí)行；其中的框架部分應(yīng)按框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的框架進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)框架部分承擔(dān)的地震傾覆力矩大于結(jié)

18、構(gòu)總地震傾覆力矩的10%但不 大于50%時(shí)，屬于典型的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，按框架一剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)框架部分承擔(dān)的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%但不 大于80%時(shí)，意味著結(jié)構(gòu)中剪力墻的數(shù)量偏少，框架承擔(dān)較大的地震作用，此時(shí) 框架部分的抗震等級(jí)和軸壓比宜按框架結(jié)構(gòu)的規(guī)定執(zhí)行，其最大適用高度不宜再 按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的要求執(zhí)行，但可比框架結(jié)構(gòu)的要求適當(dāng)提高，提高的幅度 可視剪力墻承擔(dān)的地震傾覆力矩來確定；剪力墻部分的抗震等級(jí)和軸壓比按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的規(guī)定采用，為避免剪 力墻過早開裂或破壞，其位移相關(guān)控制指標(biāo)按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的規(guī)定采用，按 框架一剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)框架部分承擔(dān)的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的80%時(shí)， 意味著結(jié)構(gòu)中剪