高层建筑结构设计试题及答案武汉理工大学

试试题纸（A卷）课程名称高层建筑结构设计(本)专业班级题号一二三四五六七八九十总分题分1515203020100一、填空题（每题3分，共15分）1.由梁、柱组成的结构单元称为框架，全部竖向荷载和侧向荷载由它承受的结构体系称为框架结构。2.我国房屋建筑采用三水准抗震设防目标，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。3.建筑物动力特性是指建筑物的自振周期、振型与阻尼，它们与建筑物的质量和结构的刚度有关。4.在任何情况下，应当保证高层建筑结构的稳定和有足够抵抗倾覆的能力。5.当高层结构高度较大，高宽比较大或抗侧则度不够时，可用加强层加层，加强层构件有三种类型：伸臂、腰桁架和帽桁架和环向构件。二、判断题：（每题3分，共15分）1.框架结构可以采用横向承重、纵向承重，但不能是纵横双向承重。（×）2.平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。（√）3.高层建筑结构的设计，要根据建筑高度、抗震设防烈度等合理选择结构材料、抗侧力结构体系，建筑体形和结构总体布置可忽视。（×）4.为了避免收缩裂缝和温度裂缝，房屋建筑可设置沉降缝。（×）5.抗震概念设计中，核芯区的受剪承载力应大于汇交在同一节点的两侧梁达到受变承载力时对应的核芯区的剪力。（√）三、单选题：（每题3分，共15分）1.A级高度钢筋混凝土高层框架结构在7度抗震设防烈度下的最大适用高度：（A）A.55B.45C.60D.702.钢结构框架房屋在8度抗震设防烈度下适用的最大高度：（B）A.110B.90C.80D.503.按照洞口大小和分布的不同，将剪力墙划分类别，但不包括：（D）A.整体墙B.联肢墙C.不规则开洞洞剪力墙D.单片墙4.梁支座截面的最不利内力不包括：（D）A.最大正弯矩矩B.最大负弯矩矩C.最大剪力D.最大轴力5.框架柱的截面宽度和高度在抗震设计时，不小于：（C）A.200mmmB.250mmmC.300mmmD.350mmm四、简答题（第一题10分，其它每题15分，共55分）1.工程中采取哪些措施可避免设置伸缩缝？工程中采取下述措施，可避免设置伸缩缝：（1）设后浇带。混凝土早期收缩占收缩量的大部分。施工时，每30～40m间距留出800～1000mm宽的施工后浇带，暂不浇筑混凝土，两个月后，混凝土收缩大约完成70%，再浇筑缝内混凝土，把结构连成整体。可以选择气温较低时浇筑后浇带的混凝土，因为此时已浇筑的混凝土处于收缩状态。后浇带内钢筋要采用搭接接头，使两边混凝土自由伸缩。后浇带应设置在受力较小的部位，可以曲折而行。（2）顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化较大的部位提高配筋率，减小温度和收缩裂缝的宽度，并使裂缝分布均匀，避免出现明显的集中裂缝。（3）顶层采取隔热措施，外墙设置外保温层。房屋结构顶部温度应力较大，采取隔热措施可以有效减小温度应力；混凝土外墙设置外保温层是减小结构受温度影响的有效措施。（4）高层建筑可在顶部设置双墙或双柱，做局部伸缩缝，将顶部结构划分为长度较短的区段。（5）来用收缩小的水泥，减小水泥用量，在混凝土中加入适宜的外加剂。（6）提高每层楼板的构造配率或采用部分预应力。2.什么是抗震设计的二阶段方法？为了实现三水准抗震设防目标，抗震设计采取二阶段方法。第一阶段为结构设计阶段。在初步设计及技术设计时，就要按有利于抗震的做法去确定结构方案和结构布置，然后进行抗震计算及抗震构造设计。在这阶段，用相应于该地区设防列席的小震作用计算及抗震构造设计。在这阶段，用相应于该地区设防烈度的小震作用计算结构的弹性位移和构件内力，并进行结构变形验算，用极限状态方法进行截面承载力验算，按延性和耗能要求进行截面配筋及构造设计，采取相应的抗震构造措施。虽然只用小震进行计算，但是结构的方案、布置、构件设计及配筋构造都是以三水准设防为目标，也就是说，经过第一阶段设计，结构应该实现小震不坏，中震可修，大震不倒的目标。第二阶段为验算阶段。一些重要的或特殊的结构，经过第一阶段设计后，要求用与该地区设防烈度相应的大震作用进行弹塑性变形验算，以检验是否达到了大震不倒的目标。大震作用下，结构必定已经进入弹塑性状态，因此要考虑构件的弹塑性性能。如果大震作用下，结构必定已经进入弹塑性变形验算，以检验是否达到了大震不倒的目标。大震作用下，结构必定已经进入弹塑性状态，因此要考虑构件的弹塑性性能。如果大震作用下的层间变形超过允许值（倒塌变形限值），则应修改结构设计，直到层间变形满足要求为止。如果存在薄弱层，可能造成严重破坏，则应视其部位及可能出现的后果进行处理，采取相应改进措施。3.什么是控制截面及最不利内力？结构设计时，是分别按各个构件进行内力组合，而且是针对各构件控制截面进行组合，获得控制截面上的最不利内力作为该构件的配设计依据。控制截面通常是内力最大的截面。对于框架梁或连梁，两个支座截面及跨中截面为控制截面（短连梁只有支座截面为控制截面）；对于框架柱或墙肢，各层柱（墙肢）的两端为控制截面。梁支座截面的最不利内力为最大正弯矩及最大负弯矩，以及最大剪力；跨中截面的最不利内力为最大正弯矩，有时也可能出现负弯矩。柱（墙）是偏压构件。大偏压时弯矩愈大愈不利，小偏压时轴力愈大愈不利。因此要组合几种不利内力，取其中配筋最大者设计截面。可能有四种不利的M、N内力：①及相应的N；②及相应的M；③及相应的M；④较大及N较大（小偏压）或较小（大偏压）。柱（墙）还要组合最大剪力V。应当说明的是，在计算地震作用下的内力时，经过振型组合方法求出的内力M、N、V都不是“相应”的，并不同时发生，上述几种不利内力，是从概率统计意义上的不利内力。4.对于框架及剪力墙而言，采用何种假定把空间结构简化为平面结构而使计算大大简化？（1）一片框架或一片剪力墙可以抵抗在本身平面内的侧向力，而在平面外的刚度很小，可以忽略。因而整个结构可以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。5.为了实现延性剪力墙，剪力墙的抗震设计应符合哪些原则？（1）强墙弱梁连梁屈服先于墙肢屈服，使塑性变形和耗能分荼于连梁中，避免因墙肢过早屈服使塑性变形集中在某一层而形成软弱层或薄弱层。（2）强剪弱弯侧向力作用下变形曲线为弯曲型和弯剪型的剪力墙，一般会在墙肢底部一定高度内屈服形成塑性铰，通过适当提高塑性铰范围及其以上相邻范围的抗剪承载力，实现墙肢强剪弱弯、避免墙肢剪切破坏。对于连梁，与框架梁相同，通过剪力增大系数调整剪力设计值，实现强剪弱弯。（3）限制墙肢的轴压比和墙肢设置边缘构件与钢筋混凝土柱相同，轴压比是影响肢抗震性能的主要因素之一。限制底部加强部位墙肢的轴压比、设置边缘构件是提高剪力墙抗震性能的重要措施。（4）加强重点部位剪力墙底部加强部位是其重点部位。剪力墙底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1／8和底部两层高度二者中的较大值，且不大于15m；部分框支剪力墙结构的剪力墙，其部加强部位的高度，可取框支层加框支层以上的两层的高度及落地剪力墙总高度的1／8