1、高层建筑结构设计 复习提纲参考答案 第一章 绪论 第二章 结构选型与结构布置 1 高层建筑的定义？ 2 高层建筑 A 级高度和 B 级高度的定义？ 答：高层建筑各种竖向结构的最大适用高度。 3 高层与多层的内力本质区别？ 答：多层建筑：由竖向荷载产生的内力占主导地位，水平荷载影响较小。 高层建筑：在水平均布荷载作用下，由于弯矩与高度的平方成正比，侧移与高度的四次方成正比，风荷载与地震作用占主导地位，竖向荷载的影响相对较小，侧移验算不可忽略。竖向荷载中恒载所占比重较大。 4 高层建筑的结构体系大体可以分为哪几类？ 各类结构体系的受力特点以及适宜 的建造高度如何？ 答：分为框架：侧向刚度小，侧移大
2、 框剪：具有较好抵抗水平荷载能力 剪力墙：抗侧刚度大，侧移小 筒体：抵抗水平作用能力更大 其他结构。 5 结构高宽比的规定？ 6 鞭梢效应的概念？ 答： 在地震作用下，高层建筑或其他建（构）筑物顶部细长突出部分振幅剧烈增大的现象 7 后浇带的做法？ 答： 8 加强带的做法？ 9 高层建筑结构的规则性？ 平面不规则指标（ 3 个）？凹凸不规则、扭转不规则、楼板局部不连续 竖向不规则指标（ 3 个）？侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变 10 高层建筑结构天然地基基础的埋 深规定？ 答：可取房屋高度的 1/15 11 高层建筑结构桩基础的埋深规定？ 答：可取房屋高度的 1/18 1
3、2 概念设计？ 答：是指一些结构设计理念，是设计思想和设计原则 13 结构布置的原则？ 答： 1）简单、规则、均匀、对称 2）承重结构应双向布置，偏心小，构件类型少。 3）平面长度和突出部分应满足要求，凹角处宜采用加强措施。 4）施工简便，造价低 14 什么叫结构薄弱层？ 包括软弱层、薄弱层、竖向抗侧力不连续 15 伸缩缝的最大间距规定？ 答：框架，室内 55m（外 35m）。剪力墙，室内 45m（外 30m） 16 防震缝的最小缝宽规定？ 答： 100mm 17 防震缝的最小缝宽的计算？18 高层建筑新的设计概念和结构形式？ 答：（ 1） 中国民用建筑设计通则（ GB 50352 2005）
4、将住宅建筑依层数划分为：一层至三层为 低层住宅 ，四层至六层为 多层住宅 ，七层至九层为 中高层 住宅 ，十层及十层以上为高层住宅。 除住宅建筑之外的 民用建筑 高度不大于 24m者为 单层 和 多层建筑 ，大于 24m 者为 高层建筑 (不包括 建筑 高度大于 24m 的单层公共建筑 )；建筑高度大于 100m的民用建筑为 超高层建筑 。 高层建筑 是指高度大于 27 米的住宅建筑和建筑高度大于 24m 的其他非单层 民用建筑 。 （ 2） 高层建筑有以下几种 结构形式 ： 框架结构：多梁柱组成，空间灵活，但抗风、抗震能力弱，多用 于公共建筑，且大多为多层建筑高层，超高层建筑中并不常见。 力
5、墙结构体系：钢筋混泥土剪力墙结构是指用钢筋混泥土墙板来承受竖向荷载和水平荷载的空间结构，墙体亦同时作为维护和分隔构件，由于墙板街面惯性矩比较大，整体性能好，因此剪力墙体系的侧向刚度很大，能够承受相当大的水平荷载，剪力墙结构体系抗侧力能力强，变形小，抗震能力好。 框架 -剪力墙结构：框架 -剪力墙是一种在框架结构中适当位置布置适当的剪力墙形成的结构体系，各种框架和各片剪力墙是抗侧力构件，在竖向荷载下两者承担各自传递范围内的楼面荷载。 筒体结构：所谓的筒体 结构是指由一个或多个筒体作竖向承重结构的高城屋结构体系，筒体体系适用于层数较多的高层建筑。筒体在侧向风荷载的作用下，其受力类似于刚性的箱型截面
6、的悬臂梁，迎风面将受拉，而背风面将受压。采用这种体系的建筑，其平面最好是正方形或是接近正方形。 第三章荷载与地震作用 1 结构上的荷载可分为哪几类？其对应的代表值取值规定？ 2 基本风压 w0 是怎样规定的？高规对应的取值原则？ 3 风荷载标准值 wk与哪些因素有关？ 4 地面粗糙度类别是怎样划分的？ 5 风振系数 z的采用条件？ 答： 风振系数是指结构总响应与平均风压引起的结 构响应的比值。 当房屋高度大于 30m、高宽比大于 1.5 时，以及对于构架、塔架、烟囱等高耸结构，均考虑风振。（ PS:对于 30m以下且高宽比小于 1.5 的房屋建筑，可以不考虑脉动风压影响，此时风振系数取（ z）
7、 =1.0。 6 三水准设防，两阶段设计？ 答 : 一、三水准设防目标 : 1.小震不坏； 2.中震可修； 3.大震不倒。 二、两阶段设计： 1.第一阶段：对绝大多数结构进行多遇地震作用下的结构和构件承载力验算和结构弹性变形验算，对各类结构按规范规定采取抗震措施； 2.第二阶段：一些规范规定的结构进行罕遇地震下的弹 性变形验算。 7 基本烈度、设防烈度？ 答：基本烈度指的是地震可能性，设防裂度是抗震性能大小。 地震基本烈本烈度是具有一定发生概率的烈度值，表明一个地区发生这个 地震烈度 的可能性比较大。 抗震设防烈度 是对建筑物的抗震性能的要求，它不仅和当地的 地震基本烈度 有关，还和建筑物本身
8、的要求有有关。 8 大震、中震、小震？ 答： 大震指该地区 50 年内超越概率约为 2%-3%的地震烈度 ,又称为罕遇地震 . 中震指该地区 50 年内超过概率约为 10%的地震烈度 ,又称为基本烈度或设防烈度 . 小震指该地区 50 年内超过概率约为 63%的地震烈度 ,即众值烈度 ,又称多遇地震 . 9 强震三要素？ （不确定答案是否正确） 答： 地震 “ 三要素 ” 是指地震发生的时间，地震的震级以及 地震发生的地点。 强震 :震级等于或大于 6 级的地震。其中震级大于或等于 8 级的又称为巨大地震。 震级指地震大小，通常用字母 M 表示。地震愈大，震级数字也愈大，震级每差 1.0 级，
9、通过地震被释放的能量约差 32 倍，每相差 2.0 级，能量相差约 1000 倍。目前，世界上最大的震级为智利大地震的震级 9.5 级。 10 重力荷载代表值的概念及计算？ 答： 重力荷载代表值，是建筑抗震设计用的重力性质的荷载，为结构构件的永久荷载 (包括自重 )标准值和各可变荷载组合值之和 11 结构楼层的剪重比？ 答：剪重比等于楼层地震作用（楼层地震剪力）与 重力荷载代表值的比值 第四章 设计计算的基本假定 1 结构计算的三大基本假定？ （ 1） 弹性工作状态假定 （ 2） 平面结构假定 （ 3） 刚性楼面假定 2 作用效应组合的总原则？ （ 1）进行承载力计算时，各分项系数按上述说明取
10、值；但当重力荷载效应对结构构件有利时， G1.0。 （ 2）进行位移计算时，各分项系数均取 1.0。 （ 3）实际组合时，风荷载应考虑左右，水平地震作用应考虑左右，竖向地震作用应考虑上下；因此，取值存在正负之分。 （ 4）实际组合时，应考虑可能与最不利原则，在上述某一可能组合中，某些项不考虑。 （ 5）对书库、档案库 、储藏室、通风机房和电梯机房，前面楼面活荷载组合值系数为 0.7 的地方应采用 0.9. 3 作用效应组合的七种可能？ 答： 可能 1-1： 无地震时，由可变荷载效应控制的组合，且： Q=1.0； W=0.6/L=1.0 （ G=1.2， Q=1.4， W=1.4） 永久荷载 +
11、楼面可变荷载 +风荷载（ 1.0； 0.6） S=GSGK+LQQSQK+WWSWK =1.2SGK+1.0 1.4 SQK+0.6 1.4 SWK 可能 1-2： 无地震时，由可变荷载效应控制的组合，且： Q=0.7； W=1.0/L=1.0 （ G=1.2， Q=1.4， W=1.4） 永久荷载 +楼面可变荷载 +风荷载（ 0.7； 1.0） S=GSGK+LQQSQK+WWSWK =1.2 SGK+0.7 1.4 SQK+1.0 1.4 SWK 可能 2： 无地震时，由永久荷载效应控制的组合，且： G=1.35； Q=0.7/L=1.0 (根据 GB50009 第 3.2.3 条注 3，
12、水平风荷载不参与组合 ) （ G=1.35， Q=1.4） 永久荷载 +楼面可变荷载 S=GSGK+LQQSQK =1.35 SGK+0.7 1.4 SQK 可能 3： 有地震时，即重力荷载与水平地震作用的组合 （ G=1.2， Eh=1.3） 重力荷载 +水平地震作用 S=GSGE+EhSEhk =1.2 SGE+1.3 SEhk 可能 4： 有地震时，即重力荷载与水平地震作用及风荷载的组合 (60米以上的高层建筑考虑，且 W=0.2) （ G=1.2， Eh=1.3， W=1.4） 重力荷载 +水平地震作用 +风荷载 S=GSGE+EhSEhk+WWSWK =1.2 SGE+1.3 SEh
13、k+0.2 1.4 SWK 可能 5： 有地震时，即重力荷载与竖向地震作用的组合 (9 度抗震设计时考虑，大跨、水平长悬臂结构 8、 9 度抗震设计时考虑 ) （ G=1.2， Ev=1.3） 重力荷载 +竖向地震作用 S=GSGE+EvSEvk =1.2 SGE+1.3 SEvk 可能 6： 有地震时，即重力荷载、水平地震作用与竖向地震作用的组合 (9 度抗震设计时考虑；大跨、水平长悬臂结构 7 度 0.15g、 8、 9 度抗震设计时考虑 ) （ G=1.2， Eh=1.3， Ev=0.5） 重力荷载 +水平地震作用 +竖向地震作用 S=GSGE+EhSEhk +EvSEvk =1.2 S
14、GE+1.3 SEhk +0.5 SEvk 可能 7：新高规 5.6.4 重力荷载 +水平地震 +竖向地震 +风载 S=GSGE+EhSEhk +EvSEvk+WWSWK =1.2 SGE+1.3 SEhk +0.5 SEvk+0.2 1.4SWK 特别的：水平长悬 臂结构和大跨度结构， 7 度 0.15g、 8 度、 9 度抗震设计时需要同时考虑下面组合！ S=GSGE+EhSEhk +EvSEvk+WWSWK =1.2 SGE+0.5 SEhk +1.3 SEvk+0.2 1.4SWK 4 作用效应组合的计算？ 5 抗震等级的划分依据？（抗震考） 答： 根据 房屋 所在地区的 设防烈度 、
15、结构型式、结构高度来划分，共分一、二、三、四 四个等级。 6 结构的概率极限状态设计法包括哪两种极限状态？ 答：承载能力极限状态与正常使用极限状态 7 限制结构在正常使用条件下的水平位移的主要原因？ 1）保证主结构基本牌弹性受力状态。 2）保证填充墙、隔墙和幕墙等结构构件的完好，避免产生明显损伤。 8 楼层的屈服强度系数？ 楼层屈服强度系数是指按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力与按罕遇地震作用计算的楼层弹性地震剪力的比值 9 高层建筑结构的稳定验算 刚重比？ 刚重比是指结构的侧向刚度和重力荷载设计值之比，是影响重力二阶效应的主要参 数 10 重力二阶效应的概念（ P-与 P-的
16、区别 ）？ 1） P- 效应：由 于构件自身挠曲引起的附加重力效应。（长细比不大，其挠曲二阶效应可忽略不计） 2） P-效应：重力荷载由于结构的水平侧移而引起的附加效应。（相对 P- 效应较为明显，可使结构位移和内力增加，当位移较大时甚至导致结构失稳） 第五章 高层框架结构设计 1 框架计算简图的确定原则？ P116 的 5.3 计算简图 2 分层法的基本假定？分层法的计算步骤？ 答：基本假定： 1）在竖向荷载作用下，框架侧移小可忽略不计。 2）每层梁上的荷载对其 他各层梁的影响很小，可忽略不计 计算步骤 : 1）将多层多跨框架分层：即每层梁与上下柱构成的单层作为计算单元，柱的远端为固定端；
17、2）各层柱的线刚度乘以折减系数 0.9（底层柱除外），楼层柱弯矩传递系数为 1/3，底层柱为 1/2； 3）按力矩分配法计算各单元内力； 4）横梁的最后弯矩即分层计算所得弯矩； 5）柱的最后弯矩为上、下两相邻简单刚架柱的弯矩叠加，若节点弯矩不平衡，对节点不平衡弯矩，再作一次分配； 6）画出结构弯矩图。 3 框架在竖向荷载作用下的 M、 N、 V 图？ 4 反弯点法的计算假定？反弯点法的计算步骤？ 基本假定： 1） .框架梁、柱线刚度比（层平均）大于等于 3 时，假定框架梁的刚度无穷大；柱端只有侧移，没有转角！ 2） .忽略框架梁的轴向变形； 3） .假定同层各柱的侧移相等； 4） . 反弯点位
18、置假定：底层柱反弯点位置在距离基础顶 2/3 柱高处，其他层柱反弯点位置在柱高的中点处。 5） .梁端弯矩可由结点平衡条件求出，并按结点左右梁的线刚度进行分配。 计算步骤： 1）确定各柱反弯点位置。 2）分层取脱离体计算各反弯点处剪力。 3）先求柱端弯矩，再由节点平衡求梁端弯矩，当为中间节点时，按梁的相对线刚度分配节点外柱端不平衡弯矩。 5 框架柱抗侧刚度 d 值的物理意义？ 抗侧刚度为使柱产生单位位移的剪力 6 框架柱抗侧刚度 d 值的推导？ 纯框架结构的柱抗侧刚度 d 值推导如下： 根据上图，等截面直杆的转角位移方程的弯矩表达式为： MAB=2i(2A+1B-3AB/L) MBA=2i(2
19、B+1A-3AB/L) A、 B分别为 A、 B 端的转角， AB为 A、 B 端的相对侧移 根据平衡条件可写出其剪力表达式为： V=QAB= QBA =-( MAB + MBA)/L =-6i(A+B-2AB/L)/ L 则： V=-6i(A+B-2AB/L)/ L =12ic/h2 V/=12ic/h2 根据抗侧刚度的物理意义：抗侧刚度为使柱产生单位位移的剪力，则柱的抗侧刚度 d 为： d= V/=12ic/h2（ ic =EIc/h） 7 D 值法的计算假定？ D 值法的计算步骤？ 计算假定： （ 1）平面结构假定； （ 2）忽略柱的轴向变形；（随着建筑高度增大， 由此带来的误差会增大！
20、） （ 3）等层高：各层层高相等； （ 4）等转角：各层梁、柱结点转角相等 （ 1= 2= 3=）； （ 5）等侧移：各层层间侧移相等 （ 1= 2= 3=）。 计算步骤： 1）求各柱的 D 值及每根柱分配的剪力 2）计算反弯点高度比 3）求各柱的柱端弯矩 4）求出各横梁梁端的弯矩 5）绘制弯矩图。 8 D 值的推导？ 9 反弯点高度比的构成？ 各层柱底至反弯点的高度 yh=(y0+y1+y2+y3)h， y0 为反弯点高度比，与结构总层数 n,该柱所在的层次 j,框架梁柱线刚度比 K 及侧向荷载的形式有关，具体计算式和附表查阅教材吧； y1 为上下横梁线刚度比对反弯点高度的影响；y2y3 为层高变化对反弯点的影响，取值由表查的。 10 框架在水平荷载作用下的 M、 N、 V 图？
