设计院笔试高层建筑结构总结

1、抗侧力构件与布置1什么是高层建筑结构， 其主要抗侧力结构体系有哪些，他与多层结构的主要区别有哪些？10 层及10层以上或房屋高度大于 28m的建筑物称为高层建筑， 此处房屋高度是指室外 地面到房屋主要屋面的高度。主要抗侧力结构体系有框架-剪力墙、剪力墙、筒体等；与多层结构的主要区别为： 水平荷载是设计主要因素；侧移成为控制指标；轴向变形和剪切变形不可忽略。2. 高层建筑的抗侧力体系主要有哪几类？各有哪些组成和承受作用特点？答：高层建筑的抗侧力类型主要有：框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、 筒体结构、悬臂结构及巨型框架结构。组成和承受作用特点：框架结构体系架结构体系有线型杆件-梁和柱作为主

2、要构件组成的，承受竖向和水平作用； 剪力墙结构体系：混凝土墙体组成，承受全部竖向和水平作用的； 框架-剪力墙结构体系：框架结构中布置一定数量的剪力墙组成由框架和剪力墙共同承受 竖向和水平作用； 筒体结构体系：由竖向筒体为主组成的承受竖向和水平作用； 悬臂结构体系：在钢筋混凝土内筒为主要受力结构的高层建筑中，从内筒不同高度处伸出金属悬臂杆，并在其端部挂有钢吊杆与内筒共同承受各层楼板的自重与附加的活荷载； 巨型框架结构体系：由若干巨柱以及巨梁组成，承受主要的水平力和竖向荷载；其余的楼面截面梁柱组成二级结构，只将楼面荷载传递到巨型框架结构上去。高层建筑结构受力特点和结构概念设计3. 高层结构剪力墙设

3、计中，剪力墙的布置要求？a剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置b. 抗震设计的剪力墙结构，应避免仅单向有墙的结构布置形式c. 剪力墙墙肢截面宜简单、规则；剪力墙结构的侧向刚度不宜过大。d剪力墙宜自上而下连续布置，避免刚度突变e.剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁。4. 高层建筑结构布置原则：(1) 高层建筑不应采用严重不规则的结构体系，宜采用规则结构，即体型(平面、立面) 规则，结构平面布置均匀、对称并具有较好的抗扭刚度；(2 )应具有明确的计算简图和合理的传力途径；(3)结构竖向布置均匀，结构的刚度、承载力和质量分布均匀，无突变的结构；(4 )应使结构具有必要的承载能

4、力、刚度和变形能力；(5 )应避免部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承载重力荷载、风荷载和地震作用 的能力；(6 )对可能出现的薄弱部位应采取有效的措施予以加强，宜设置多道防线。5. 对抗风，抗震有利的平面形状是哪些？对抗风有利的建筑平面形状是简单规则的凸平面； 对抗震有利的建筑平面形状是简单，规则，对称，长宽比不大的平面。6. 简述房屋建筑平面不规则与竖向不规则的类型，在设计中应如何避免上述不规则结构？平面不规则包括扭转不规则、楼板凹凸不规则和楼板局部不连续；竖向不规则包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变。在设计中可以通过限制建筑物的长宽比，立面的外挑和内收以及限制竖

5、向刚度的变化来避免不规则结构。7. 建筑物平面、立面布置的基本原则是什么? 答案：对称、规则、质量和刚度变化均匀。高层结构荷载1高层建筑结构设计时应考虑哪些荷载或作用？答：高层建筑和高耸结构主要承受竖向荷载、风荷载和地震作用等。与多层建筑有所不同，由于高层建筑的竖向力远大于多层建筑，在结构内可引起相当大的内力；同时由于高层建筑的特点，水平荷载的影响显著增加。2. 地震作用：(1) 指地震波从震源通过基岩传播引起的地面运动，使处于静止的建筑物受到动力作用而 产生的强烈振动。(2 )特点：多年不遇、难以预报、破坏严重(3) 三要素：幅值(强度、加速度、位移) ；频谱；持时小于 20S(4) 影响因

6、素：震源位置、深度地震发生原因、传播距离、传播区域、场地土的性质(坚 硬、中硬、软弱土)(5 )地震作用的大小与地震波的特性有关，还与场地土性质及房屋本身的动力特性有很大 关系。(6) 计算方法：静力法、反应谱法、时程分析法。(7) 基本烈度：指某一地区在设计基准期(50年)内，在一般场地条件下可能遭受的最大 烈度(超越概率10%(8 )震源：地壳深处发生岩层断裂，错懂得地方，也就是第一个地震波发生的地方3. 建筑物的动力特性？自振周期，振型，阻尼。通常质量大，刚度大，周期短的建筑物在地震作用下的惯性力也大；刚度小，周期长的建筑物位移较大，但惯性力较小。特别是当地震波的卓越周期与建筑物自振周期

7、相近时，会引起类共振，结构的地震反应加剧。4. 影响地震影响系数a的因素？度、场地类别、设计地震分组、结构自振周期、阻尼比确定(振周期，阻尼比，场地特征周期Tg)场地影响曲线上由最大值开始下降的周期称为场地特征周期Tg, Tg越大，曲线平台段愈长，长周期结构的地震作用将加大。5什么是设计地震分组？设计地震分组反映了震中距的影响。例如同样是7度，如果离震中距较近，则地面运动的频率成分中短周期成分多，场地卓越周期短，对刚性结构造成的震害大，长周期的结构反应小；如果距离震中距远，短周期振动衰减比较多，场地卓越周期较长，则高柔的结构受地震 影响大。分在第三组的城镇，由于特征周期Tg较大，长周期结构的地

8、震作用会较大。6 何谓反应谱？底部剪力法和振型分解反应谱法在地震作用计算时有何异同？答：根据大量的强震记录，求出不同自振周期的单自由度体系地震最大反应，取这些反应的包线，称为反应谱。以反应谱为依据进行抗震设计，则结构在这些地震记录为基础的地震作用下是安全的，这种方法称为反应谱法。利用反应谱，可很快求出各种地震干扰下的反应最 大值，因而此法被广泛应用。以反应谱为基础，有两种实用方法。(1) 振型分解反应谱法此法是把结构作为多自由度体系，利用反应谱进行计算。对于任何工程结构，均可用此法进行地震分析。(2) 底部剪力法对于多自由度体系，若计算地震反应时主要考虑基本振型的影响，则计算可以大大简化，此法

9、为底部剪力法，是一种近似方法。利用这种方法计算时，也是要利用反应谱。它适用于高度不超过40m以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单 质点体系的结构。用反应谱计算地震反应，应解决两个主要问题：计算建筑结构的重力荷载代表值；根 据结构的自振周期确定相应的地震影响系数。7. 有效质量系数？因为总是前几个振型起主要作用，如果有限个振型参与的等效质量达到总质量的90%就已经足够精确了。8. 结构的经验自振周期？剪力墙：Ti横=0.06N T i纵=0.05N框剪：(0.060.09)N,根据剪力墙多少确定系数。框架：(0.080.1)N,根据填充墙的材料和多少确定系数钢结构：0

10、.1N9. 高层建筑结构地震作用的计算方法有哪些？它们的实用条件是什么？答：高层建筑结构地震作用的计算方法主要有底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法。 高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法。对质量和刚度不对称、 不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法。 高度不超过40m以剪力变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的高层建筑结 构，可采用底部剪力法。 79度抗震设防的高层建筑，下列情况应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算，设计要求及荷载效应组合1. 重力二阶效应包括什么？(1) 由于构建自身挠曲引起的附加重力效应，即P- 3效应，二阶

11、内力与构件挠曲形态有关，一般是构件的中间大，两端为零；(2) 在水平荷载作用下结构产生侧移后，重力荷载由于该侧移而引起的附加效应，即P-效应.2. 延性和延性比是什么？为什么抗震结构要具有延性 ？延性：是指构件和结构屈服后，具有承载力不降低或基本不降低、且有足够塑性变形能力的 一种性能。构件延性比：对于钢筋混凝土构件，当受拉钢筋屈服后，进入塑性状态，构件刚度降低，随 着变形迅速增加，构件承载力略有增大，当承载力开始降低，就达到极限状态。延性比是极限变形与屈服变形的比值。结构延性比：对于一个钢筋混凝土结构， 当某个杆件出现塑性铰时， 结构开始出现塑性变形， 但结构刚度只略有降低;当塑性铰达到一定

12、数量以后，结构也会出现屈服现象”即结构进入 塑性变形迅速增大而承载力略微增大的阶段，是屈服”后的联塑性阶段。 结构的延性比通常是指达到极限时顶点位移与屈服时顶点位移的比值。3. 对高层建筑结构进行竖向荷载作用下的内力计算时，是否要考虑活荷载的不利布置？答：对高层建筑，在计算活荷载产生的内力时，可不考虑活荷载的最不利布置。因为楼面活荷载的最不利布置对内力产生的影响较小；另一方面，高层建筑的层数和跨数都很多，不利布置方式繁多，难以一一计算。为简化计算，可按活荷载满布进行计算，然后将梁跨中弯矩 乘以1.1 1.2的放大系数。4. 高层建筑结构上的竖向荷载主要包括？永久荷载和可变荷载5. 高层建筑结构

13、上的水平荷载主要包括？风荷载和水平地震作用6. 为什么要进行弹性位移验算？为了保证高层建筑中的主体结构在多遇地震作用下基本处于弹性受力状态，以及填充 墙、隔墙和幕墙等非结构构件基本完好，避免产生明显损伤，应限制结构的层间位移。框架,剪力墙近似计算方法1. 平面结构和楼板在自身平面内具有无限刚性这两个基本假定是什么意义？1） 一片框架或一片剪力墙可抵抗本身平面内的侧向力，而在平面外的刚度很小， 可以忽略。因而，整个结构可划分成若干个平面结构共同抵抗与平面结构平行的侧向荷载，垂直于该方向的结构不参加受力。2）楼板在其自身平面内刚度无限大，楼板平面外刚度很小，可以忽略。因而在侧向力作用 下，楼板可作

14、刚体平移或转动，各个平面抗侧力结构之间通过楼板互相联系并协同工作。2. 在高层建筑结构计算中，假定楼盖在自身平面内为绝对刚性有何意义？如果不满足上述假 定，则在计算中应如何考虑？答案：楼板在其自身平面内不发生相对变形，只作刚体运动，平动和转动；这样，可按楼 板水平位移线性分布的条件进行水平荷载的分配，如果结构无扭转，则同层水平位移相等， 可简化结构计算。如不满足刚性楼盖的要求，则可按弹性楼盖计算，或对刚性楼盖计算的结 构进行修正。3. 框架计算假定？（1 ）竖向荷载作用下，假定结构无侧移（2）忽略梁，柱轴向变形及剪切变形（3）杆件等刚度，以杆件轴线作为框架计算轴线。4. D值法的基本假定是什么

15、？答：（1）水平荷载作用下，框架结构同层各结点转角位移相等；（2）梁、柱轴向变形均忽略不计。5. D值法与反弯点法的区别 ？（1） D是对反弯点法的改进，精度高；（2）修正两点：a节点转动影响柱的抗侧移刚度，故柱的抗侧移刚度不但与本身的线刚度和层高有关，还与梁的线刚度有关。B节点的转动还影响反弯点的高度，故柱的反弯点高度应是一个变数，而不是一个定数。6. 反弯点法计算弯矩时，与框架中节点相连的梁端弯矩计算公式说明了什么？答：反弯点法计算弯矩时， 与框架中节点相连的梁端弯矩计算公式说明了梁端弯矩不当与相 连的柱端弯矩有关，而且还与该梁的线刚度成正比。7. 简述D直法和反弯点法的适用条件并比较它们

16、的异同点答：对比较规则的、 层数不多的框架结构，当柱轴向变形对内力及位移影响不大时，可采用D直法或反弯点法计算水平荷载作用下的框架内力和位移。用D直法计算水平荷载下框架内力有三个基本假定：假定楼板在其本身平面内刚度为无限大，忽略柱轴向变形，忽略梁、柱剪切变形。D 直法是更为一般的方法，普遍适用，而反弯点是D 直法特例，只在层数很少的多层框架中适 用。相同点求解过程一样，区别是反弯点法反弯点在各层固定，而D直法随梁柱刚度比而进行修正。8. 剪力墙有哪几种类型？答：剪力墙根据有无洞口、洞口的大小和位置以及形状等可分为四类，即整截面墙、整体小开口墙、联肢墙、壁式框架。(1) 整截面墙，指没有洞口的实

17、体墙或洞口很小的剪力墙，其受力状态如同竖向悬臂构件。 当剪力墙高宽比较大时，受弯变形后截面仍保持平面，法向应力呈线性分布。(2) 整体小开口墙，指洞口稍大且成列分布的剪力墙，截面上法向应力稍偏离直线分布，相当于整体弯矩直线分布和墙肢局部弯矩应力的叠加。墙肢的局部弯矩一般不超过总弯矩的15%且墙肢在大部分楼层没有反弯点。(3) 联肢墙，指洞口更大且成列布置，使连梁刚度比墙肢刚度小得多，连梁中部有反弯点，各墙肢单独作用较显著，可看成若干个单肢剪力墙由连梁联结起来的剪力墙。当开有一列洞口时为双肢墙，当开有多列洞口时为多肢墙。(4 )壁式框架，当洞口宽而大，墙肢宽度相对较小，墙肢刚度与连梁刚度相差不太

18、远时， 剪力墙的受力性能与框架结构相类似。其特点是墙肢截面的法向应力分布明显出现局部弯 矩，在许多楼层内墙肢有反弯点。9. 在水平荷载作用下，计算剪力墙结构时的基本假定是什么？答：(1 )楼盖在自身平面内的刚度为无限大。(2)各片剪力墙在其平面内的刚度较大，忽略其平面外的刚度。10. 高层建筑结构有何受力特点？答：高层建筑受到较大的侧向力 (水平风力或水平地震力)，在建筑结构底部竖向力也很大。 在高层建筑中，可以认为柱的轴向力与层数为线性关系，水平力近似为倒三角形分布， 在水平力作用卞，结构底部弯矩与高度平方成正比，顶点侧移与高度四次方成正比。上述弯矩和侧移值，往往成为控制因素。另外，高层建筑

19、各构件受力复杂，对截面承载力和配筋要求较高。11什么是高层建筑结构的概念设计？在进行概念设计时的要点主要有哪些？结构简单规则均匀； 刚柔适度，性能高 加强连接，整体稳定性强；轻质高强、多道设防。12. 进行延性结构设计时应采用什么方法才能达到抗震设防三水准目标？进行延性结构设计时是通过验算薄弱层弹塑性变形，并采取相应的构造措施使结构有足够的变形能力来达到抗震设防三水准目标。13. 多道抗震防线的意义：是指一个抗震结构体系， 应有若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件将各分体系联系起来协同工作；二是指抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度， 有意识的建立起一系列分布的屈服区，

20、以使结构能吸收和消耗大量的地震能量，一旦遭受破坏也易于修复。14什么是刚度特征值？它有哪些方面的影响？答：刚度特征值是框架抗侧刚度与剪力墙抗侧刚度比值的物理量。当框架抗侧刚度较大，剪力墙抗侧刚度较小时，入值较大，随着入增大，结构性能体现 为以框架为主，当入is时，EIwt 0,即相当于纯框架结构， 相反，随着剪力墙抗侧刚度大， 框架抗侧刚度小，入值较小，随着入值减小，结构性能体现为以剪力墙结构为主，当入t0时，CFt0,相当于纯剪力墙结构。入对结构侧移、水平剪力分配，对外荷载分配都有影响15. 计算水平地震作用有哪些方法 ？计算等效水平地震作用是将地震作用按水平和竖直两个方法分别来进行计算的。

21、具体计算方法又分为反应谱底部剪力法和反应谱振型分解法两种方法。16. 如何计算水平荷载作用下的框架的顶点位移？计算水平荷载作用下的框架的顶点位移按如下步骤进行：1）反弯点法或D值法计算框架各层的抗侧刚度；2）计算各层的层剪力；3）由1 ）和2）计算各层的层间侧移；4）各层层间侧移的和即为框 架的顶点位移。17. 计算地震作用的底部剪力法适用于什么情况？答：高度不超过40m以剪切变形为主，刚度与质量沿高度分布比较均匀的建筑物，可采用 底部剪力法计算地震作用。框架构件设计1. 延性框架的主要设计原则有哪些？1）强柱弱梁：交汇在同一节点的上、下柱端截面在轴压作用下的受弯承载力之和应大于两 侧梁端截面

22、受弯承载力之和，实现塑性铰先出现在梁端，推迟或避免柱端形成塑性铰。2）强剪弱弯：梁柱的受剪承载力应分别大于其受弯承载力对应的剪力，推迟或避免其剪切 破坏，实现延性的弯曲破坏。3）强核芯区、强锚固：核芯区的受剪承载力应大于交汇在同一节点的两侧梁达到受弯承载力时对应的核芯区剪力。在梁柱塑性铰充分发展之前，核芯区不破坏。伸入核芯区的钢筋应 有足够的锚固长度。4）限制轴压比、加强箍筋对混凝土的约束、局部加强。2. 框架结构构件设计中，“强剪弱弯”要求是如何实现的？答：在设计中采用将承载力不等式转化为内力设计表达式，对不同抗震等级采用不同的剪力增大系数，从而使强剪弱弯的程度有所差别。3. 梁截面抗弯，抗

23、剪配筋与延性？应按适筋梁设计，为实现延性钢筋混凝土梁，应限制梁端塑性铰区上部受拉钢筋的配筋率，同时，必须在梁端下部配置一定量的受压钢筋，以减小框架梁端塑性铰区截面的相对受压高度。为了使塑性铰区有良好的塑性转动能力，同时为了防止混凝土压溃前受压钢筋过早压 屈，在梁两端设置箍筋加密区。4. 框架梁截面尺寸应满足什么要求？承载力要求，构造要求， 剪压比要求。承载力要求通过承载力验算实现，后两者通过构造措 施实现。5. 影响梁延性和耗能的主要因素？破坏形态，截面混凝土相对压区高度，塑性铰区混凝土约束程度。6保证框架柱结构构件具有足够延性的措施：限制框架柱的剪跨比、轴压比、剪压比、纵筋配筋率、箍筋配箍率

24、。(1 )剪跨比：指框架柱端截面弯矩设计值M和剪力与截面高度乘积之比。2为长柱，压弯破坏；1.52为短柱，一般发生剪切破坏，若配有足够的箍筋，也可能实现延性较好的剪 压破坏；剪跨比不大于 1.5为极短柱，一般发生剪切斜拉破坏。(2)轴压比：对称配筋柱截面的混凝土相对受压区高度与其轴压比有关，因此柱的破坏形态也与轴压比有关。增大轴压比，也就是增大相对受压区高度。相对受压区高度超过界限值， 就成为小偏压破坏。(3 )箍筋：抵抗剪力，约束混凝土，防止纵筋压屈。7. 框架结构的破坏机理是什么？答：竖向荷载作用下，一般情况，梁端抗弯承载力首先达到其极限承载力，出现塑性铰区域，相应地梁端截面转角位移显著加

25、大，内力向跨中发生转移，导致跨中弯矩进一步提咼，跨中挠曲变形增大，直至破坏。水平荷载作用下，框架柱承受水平剪力和柱端弯矩，并由此产生水平侧移，同时由水平力引起的倾覆力矩，使框架的近侧柱拉伸、远侧柱压缩，形成框架的整体弯曲变形，水平力也引起楼层剪力， 使梁、柱产生垂直其杆轴线的剪切变形和弯曲变形， 形成框架的整体剪切变形，直至破坏。5. 框架结构梁、柱构件截面几何尺寸的初选方法是什么？hb答：答：(1)梁：梁高：(-)l10 18bb;梁宽:be、he 一( 1 1 )Hc以下要求：1520(2)柱：柱截面面积一般根据轴压比限值fcA估算，同时截面的高度、宽度要满足6. 框架柱剪跨比、轴压比、剪

26、压比定义是什么？它们与框架柱破坏形态有什么样的关系？ 答：剪跨比：对于柱指框架柱端截面弯矩设计值M和剪力与截面高度乘积之比，即Vh1viVhloh，剪跨比大于2的柱，其破坏形式一般为延性的弯曲破坏，而剪跨比小于2的柱，一般导致脆性的剪切破坏。轴压比：指柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土抗压强度设计值乘积之比，即Nbhfc ;轴压比是影响柱的延性重要因素之一，试验研究表明，柱的延性随轴压比的增大急剧下降，轴压比较高时，将导致混凝土压碎而受拉钢筋尚未屈服的小偏心受压脆性破坏。剪压比：柱内平均剪应力与混凝土抗压强度设计值之比；柱构件截面剪压比过大，混凝土过 早地发生剪切破坏。7. 为何要限

27、制剪压比？由试验可知，箍筋过多不能充分发挥钢箍作用，因此，在设计时要限制梁截面的平均剪应力，使箍筋数量不至于太多， 同时，也可有效防止裂缝过早出现，减轻混凝土碎裂程度。剪力墙设计1. 剪力墙结构定义：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。2. 短肢剪力墙？指截面厚度不大于 300mm各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4不大于8的剪力墙。3. 连梁：上下窗间部分。墙肢：左右窗间部分。4. 剪力墙破坏特征？弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏、滑移破坏5. 剪力墙抗震设计的原则有哪些？为什么要设置剪力墙的加强部位？试说明剪力墙加强部 位的范围。强墙弱梁、强剪弱弯、限制墙肢轴压比和墙肢设置边缘构件、加强重点部位、连梁特殊措施。因为剪力墙加强部位的弯矩和剪力均很大；总高1/8和底部2层高度中的较大值，且不大于15m.6. 在剪力墙内，水平钢筋和竖向钢筋设计原则是什么？答：在剪力墙内，水平钢筋满足抗剪，竖向钢筋满足抗弯。分布钢筋抗剪，抗弯，减少收缩 裂缝。7. 剪力墙截面设计包括几个方面？a. 正截面偏心受压承载力计算 .b. 正截面偏心受拉承载力计算 .c. 斜截面受剪承载力计算.框剪1. 框架一剪力墙结构的计算方法主要有哪些，他们的共同点和不同点？答：计算有两种方法：一是计算机借助单元矩阵位移法，另一种是简化的手算近似法。共