华中科技远程教育高层建筑结构设计作业题

1、第一章作业参考答案：1、什么是高层建筑？高层民用建筑设计防火规范 （gb5044595）定义为： 10 层及 10 层以上的居住建筑以及建筑高度超过24米的公共建筑。高层建筑混凝土结构技术规程（jgj3-2010 ）定义为： 10 层及 10 层以上或房屋高度超过28 米的住宅建筑结构和高度大于24 米的其他民用建筑结构。2、与多层建筑结构相比，高层建筑结构的特点有哪些？水平荷载成为决定性因素；轴向变形不容忽视；水平荷载作用下侧移成为控制指标；为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，结构延性是重要的设计指标；体形要求，选择抗风能力好的结构；重视概念设计，包括结构平、立面布置要规则等

2、；扭转效应大。1、框架和剪力墙共同承受竖向荷载和水平力的结构体系为（c）a 框架结构b 剪力墙结构c 框架-剪力墙结构 d 框筒结构2、框架 -剪力墙结构在水平荷载作用下的变形曲线为（ c ）a 剪切型b 弯曲型 c 弯剪型 d 不确定3、下列（ c ）变形缝设置时，裙房与主体结构的基础必须断开。 a 防震缝 b 伸缩缝c 沉降缝 d 以上三者均应断开4、三大常规结构体系在侧向荷载作用下的变形特点？并简述框架结构的变形机理。框架结构：剪切型，剪力墙结构： 弯曲型，框剪结构：弯剪型框架结构的变形机理：框架结构侧向位移主要由两部分组成：梁和柱的完成变形产生的水平位移和柱的轴向变形产生的水平位移；前

3、者的位移曲线呈剪切型，自下而上层间位移减小，后者的位移曲线呈弯曲型，自下而上层间位移增大；水平位移以剪切型为主。1、 试给出风荷载标准值w0的计算公式，并指出各参数的意义？、解：wk= z us uzw0其中：z 指 z 高度处的风振系数，对于高度大于30m且高宽比大于1.5 的房屋建筑， 用风振系数bz加大风载，否则z =1.0 ；us 指风荷载体型系数，与建筑物的平面形状有关；uz 指风压高度变化系数， 与建筑物地面粗糙度类别和计算构件所处高度有关；w0指基本风压值， 与建筑物海拔高度 （即所处地区）和重现期有关。2、 抗震计算方法有哪些？抗震计算方法有：底部剪力法、振型分解反应谱法、时程

4、分析法3、我国抗震规范采用的三水准抗震设防目标是（ a ）a.小震不坏，中震可修，大震不倒b.小震完好，中震可修，大震不倒c.小震完好，中震不坏，大震不倒d.小震不坏，中震完好，大震不倒4、下列关于抗震设计方法与理论中，错误的一项是（d）a.结构抗震设计的主要方法包括底部剪力法（静力法）、阵型分解反应谱法和时程分析法b.底部剪力法适用于高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度分布均匀的结构c.框架结构的理论计算周期比实际值大的原因在于填充墙对结构侧向刚度的增大作用d.结构的侧向刚度越大，水平地震作用下结构越安全1.根据概念设计，高层建筑结构的建筑形体和结构布置应遵循哪些原则？采用平、立面规

5、则建筑，不应采用严重不规则建筑；具有足够大的承载力和刚度；具有明确的计算简图、合理的地震作用传递路径和不间断传力路线；具有良好的弹塑性变形能力和地震耗能能力；具有多个冗余度和备用传递路径，防止结构连续性倒塌；设置多道抗震防线；构件之间连接方式具有明确的力学概念，或固结或铰接。2.高层建筑平面不规则、竖向不规则分别包括哪些类型？平面不规则：扭转不规则、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喝楼层承载力突变。3.下列关于材料应变延性的说明中，错误的一项是（ d ）a.材料的延性指材料的塑形变形能力b.等间距的井字复合箍对混凝土的约束比普通矩形箍好c.钢筋的抗

6、拉强度实测值与屈服强度实测值不宜过小，以保证钢筋屈服后的耗能能力d.钢筋屈服强度实测值与屈服强度标准比的比值应当偏大1.什么是延性？分别简述材料延性、截面曲率延性、结构位移延性的概念？答案： p113，延性指材料、截面、构件或结构屈服后，仍保持一定的强度或承载力时的塑性变形能力。材料延性指材料进入屈服应变后，到达材料强度没有显著降低时的极限应变的塑性变形能力；截面曲率延性指截面进入屈服曲率与极限曲率之间塑性转动能力；结构位移延性以结构层间位移延性系数衡量，等于结构层间极限位移与结构层间屈服位移的比值。2.下列对剪重比概念理解错误的一项是（c ）a.剪重比指楼层水平地震剪力标准值与该层及以上各层

7、重力代表值之和的比值b.限制剪重比主要是为了防止计算得到的楼层水平地震剪力偏小c.剪重比越大，楼层水平地震剪力越小d.剪重比主要针对基本周期较长的高层建筑3.柱截面不利内力组合可能包含的情况是见教材 p108，|m|max及相应的 n，nmax及相应的 m，nmin 及相应的 m，|m| 较大及 n 较大（小偏压） 或较小（大偏压） 。1、下列关于楼板平面内刚度无限大的假定，理解错误的一项是（b ）a.平面内刚度无限大指在侧向力作用下，楼板只发生刚体平移或转动b.当楼板开洞口较大时，仍可采用平面内无限刚度假定c.各个抗侧力构件之间通过楼板相互联系并协调工作d.楼板平面外刚度很小，可以忽略2、框

8、架结构竖向荷载下的简化计算方法为（ a ）a.分层力矩分配法b.反弯点法c.d值法d.矩阵位移法3、联肢剪力墙的计算方法是（b）a.材料力学法b.连续化方法c.协同工作计算方法d.反弯点法4、联肢剪力墙连续化方法的计算假定有哪些？答案 :忽略连梁轴向变形， 即假定两墙肢水平位移完全相同；两墙肢各截面转角和曲率都相等，因此连梁两端转角相等，连梁反弯点在中点；各墙肢截面、各连梁截面及层高等几何尺寸沿全高是相同的。1、 将空间结构简化为平面结构的简化假定有哪些？1.平面结构假定： 框架及剪力墙只在其自身平面内有刚度， 平面外刚度很小；2.楼板在其自身平面内刚度无限大，平面外刚度很小，可以忽略；3.

9、水平荷载作用方向假定:水平荷载作用在房屋结构的主轴方向及斜交结构方向 （当斜交方向角大于15时）。2、影响柱两端约束刚度的主要因素有哪些？答案 :结构的总层数及该层所在位置；梁柱线刚度比；荷载形式；上层梁与下层梁刚度比；上下层层高比。3、关于框架 -剪力墙结构协同工作计算方法中刚度特征值的理解，错误的一项是（d ）a. 表示总框架抗推刚度cf 与总剪力墙抗弯刚度 eiw 的相对大小b. =0 是表明结构为纯剪力墙结构c.=时表明结构为纯框架结构d. 很小时，结构以剪力墙为主，侧向位移曲线为剪切型4、简述框架 -剪力墙协同共组计算方法中刚度特征值 的概念，并分析对内力分配、侧移变形有什么影响？答

10、案 :（1）刚度特征值是框架抗推刚度（或广义抗推刚度）与剪力墙抗弯刚度的比值，它集中反映了结构的变形状态及受力状态。（2）对侧移曲线的影响：框架剪力墙结构体系的侧向位移曲线呈弯剪型，结构侧移曲线随刚度特征值的变化而变化。当 值较小（如 1）时总框架的抗推刚度较小、总剪力墙的等效抗弯刚度相对较大，结构的侧移曲线接近弯曲型，这时剪力墙起主要作用；而当 较大（如 6）时，总框架的抗推刚度相对较大，总剪力墙的等效抗弯刚度相对较小，框架的作用愈加显著，所以结构的侧移曲线接近剪切型；当 在 16 之间时，结构侧移曲线介于二者之间，表现为弯剪型，即下部以弯曲变形为主，越往上部逐渐转变为剪切型。（3）对结构内

11、力的影响：框架、剪力墙之间的剪力分配关系随变化：当 很小时， 剪力墙承担大部分剪力； 当 很大时，框架承担大部分剪力。框架和剪力墙之间的剪力分配关系随楼层的不同而变化：剪力墙的下部受力较大；而框架的中部受力较大。1、延性框架的抗震设计概念有哪些？、延性框架的抗震设计概念有哪些？答案 :1.强柱弱梁；2.强剪弱弯；3.强核心区，强锚固4.局部加强5.限值柱轴压比，加强柱箍筋对混凝土的约束。2、影响框架柱延性和耗能的主要因素有哪些？见教材 p193， 剪跨比、轴压比和箍筋配置。3、某框架梁柱节点，左右梁端弯矩设计值之和为 640kn m，上下柱的线刚度比值为 7:9，不考虑内力调整，则下柱端截面的

12、弯矩设计值为（d ）kn m。a.160 b.280 c.320 d.360 柱端弯矩分配按线刚度比值考虑，所以下柱端截面的弯矩设计值=6409/(7+9)=360 ，选 d 1、延性剪力墙抗震设计原则有哪些？解答：强墙肢弱连梁；强剪弱弯；限制墙肢轴压比和墙肢设置边缘构架；设置底部加强部位；连梁采取特殊措施，使连梁成为延性构件2、墙肢斜截面剪切破坏形态有哪些？2、剪拉破坏、斜压破坏、剪压破坏，见教材 p224. 3、剪力墙约束边缘构件的类型包括_暗柱、端柱、翼墙和转角墙， _、_、_和_. 1、 抗震计算方法中，（）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均匀的结构。a.

13、振型分解反应谱法b.底部剪力法c.时程分析法d.实体有限元法解答：选 b，见教材 p79，底部剪力法是一种简化的手算方法。2、下列不属于框架结构延性概念设计的一项是（）a.强柱弱梁b.强剪弱弯c.提高柱的轴压比计算值d.强节点弱构件解答：选 c，柱的轴压比越大，其延性越差。3、 框架柱轴压比计算公式n=n/(fca)中 n的含义是（）a.重力荷载代表值下的轴压力标准值b.重力荷载代表值下的轴压力设计值c.考虑地震作用组合下的轴压力标准值d.考虑地震作用组合下的轴压力设计值解答：选 d，见教材 p193，注意与墙肢轴压比定义的区别。4、下列关于框架梁的构造措施中，理解错误的是（）a.限值梁截面最

14、小尺寸的目的是避免剪压比（平均剪应力与轴心抗压强度的比值）过大b.净跨与梁高比值小于4 时，框架梁不易出现剪切破坏c.限制框架梁截面相对受压区高度的目的是为了提高梁端塑性铰的延性d.梁端箍筋加密区长度取值与梁截面高度无关解答：选 d，见教材 p192 表 6-2，梁端箍筋加密区长度取值与梁截面高度有关。5、延性指屈服后强度或承载力没有显著降低时的（）变形能力。a.弹性b.塑性c.线性d.以上均不对解答：选 b，延性是塑性变形能力。6、简述高层建筑结构平面布置的一般原则。答案 : 在高层建筑的一个独立结构单元内，结构平面形状宜简单、规则、对称，尽量减少复杂受力和扭转受力，质量、刚度和承载力分布宜

15、均匀，以减少扭转。平面不宜过于狭长，突出部分的长度不宜过大，不宜采用角度重叠的平面图形和细腰形平面图形。7、为保证剪力墙墙肢的延性，采取的构造措施有哪些？注意此题是说剪力墙的延性构造措施，而非剪力墙结构的延性设计概念。答案 : （1）墙肢的立面尺寸：宜设计成高墙，避免矮墙；（2）墙肢的截面尺寸应满足最小墙厚的要求和剪压比的限值；（3）墙肢应配置竖向和横向分布钢筋；（4）限制抗震剪力墙墙肢的轴压比；（5）剪力墙截面两端设置边缘构件。8、试说明剪力墙结构体系的结构特点（提示：从优点和缺点两个角度出发）？答案 : 优点：侧向刚度大、空间整体性好、抗震性能好； 用钢量较省； 房间不露梁柱，整齐美观；可

16、以做成平面比较复杂、体形优美的建筑物；缺点：剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求；多用于住宅或旅馆建筑；结构自重大。9、框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙结构在侧向力作用下的水平位移曲线各有什么特点？答案：框架结构：剪切型，剪力墙结构：弯曲型，框架 -剪力墙结构：弯剪型。框架结构的变形机理：框架结构侧向位移主要由两部分组成：梁和柱的完成变形产生的水平位移和柱的轴向变形产生的水平位移；前者的位移曲线呈剪切型，自下而上层间位移减小，后者的位移曲线呈弯曲型，自下而上层间位移增大；水平位移以剪切型为主； 框架-结构是框架结构和剪力墙结构的协同变形。10、某 15 层剪力墙截面厚度250mm，层高 3.3m，墙体总宽6m，总高 49.5m，每层均在墙体正中间设有1.2m 宽 2.4m 高的洞口，剪力墙混凝土等级c30，试计算该剪力墙在倒三角分布荷载作用下的等效刚度。（注：混凝土剪切模量g=0.42e ）答案 : 剪力墙全截面惯性矩：i1=bh3/12=0.2563/12=4.5m4开洞口处截面惯性矩：i2=b(h3-h23)/12=0.25(63-1.23)/12=4.464m4截面折算惯性矩：i