高层建筑结构思考题及参考答案

本文格式为Word版，下载可任意编辑——高层建筑结构思考题及参考答案高层建筑结构讲义复习思考题

Ch1绪论

1.高层建筑与多层建筑如何界定？

我国《民用建筑设计通则》(JGJ37-87)规定，

10层及10层以上的住宅建筑以及高度超过28ｍ的公共建筑和综合性建筑为高层建筑；高度超过100m时，不管是住宅建筑还是公共建筑，一律称为超高层建筑。

我国《高层建筑混凝土结构技术规程》规定：≥10层或H＞28m的建筑物为高层；H＞100m的建筑物均为超高层。

2．高层建筑结构的特点如何？

3．答：高层建筑结构要抗争竖向和水平荷载，在地震区，还要抗争地震作用。在较低的建筑结构中，往往竖向荷载控制着结构设计；随着建筑高度的增大，水平荷载效应逐渐增大；在高层建筑结构中，水平荷载和地震作用却起着决定性作用。因此，在高层建筑结构设计时，不仅要求结构具有足够的强度，而且还要求有足够的刚度，使结构在水平荷载作用下产生的位移限制在一定的范围内，以保证建筑结构的正常使用和安全。

另外，相对于低层建筑而言，高层建筑相对较柔，因此在地震区，高层建筑结构应具有足够的延性。也就是说，在地震作用下，结构进入弹塑性阶段后，仍具有抗争地震作用的足够的变形能力，不致倒塌。这样可以在满足使用条件下能达到既安全又经济的设计要求。

综上所述，对于高层建筑结构，抗争水平力的设计是个关键，应当很好地理解上述特点，使所设计的结构具有足够的强度、刚度和良好的抗震性能，还要尽可能地提高材料利用率，降低材料消

3．高层建筑采用的结构可分为哪些类型？各有何特点？

答：高层建筑采用的结构可分为钢筋混凝土结构、钢结构、钢-钢筋混凝土组合结构等类型。

钢筋混凝土结构具有造价较低、取材丰富、并可浇筑各种繁杂断面形状，而且强度高、刚度大、耐火性和延性良好，结构布置灵活便利，可组成多种结构体系等优点，因此，在高层建筑中得到广泛应用。当前，我国的高层建筑中钢筋混凝土结构占主导地位

钢结构具有强度高、构件断面小、自重轻、延性及抗震性能好等优点；钢构件易于工厂加工，施工便利，能缩短现场施工工期。近年来，随着高层建筑建造高度的增加，以及我国钢产量的大幅度增加，采用钢结构的高层建筑也不断增多。

更为合理的高层建筑结构为钢和钢筋混凝土相结合的组合结构和混合结构。这种结

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高层建筑结构讲义复习思考题

构可以使两种材料相互取长补短，取得经济合理、技术性能优良的效果。

组合结构是用钢材来加强钢筋混凝土构件的强度，钢材放在构件内部，外部由钢筋混凝土做成，成为钢骨（或型钢）混凝土构件，也可在钢管内部填充混凝土，做成外包钢构件，成为钢管混凝土。前者可充分利用外包混凝土的刚度和耐火性能，又可利用钢骨减小构件断面和改善抗震性能，现在应用较为普遍。例如：北京的香格里拉饭店就采用了钢骨混凝土柱。

混合结构是部分抗侧力结构用钢结构，另一部分采用钢筋混凝土结构（或部分采用钢骨混凝土结构）。多数状况下是用钢筋混凝土做筒（剪力墙），用钢材做框架梁、柱。Ch2高层结构体系与结构布置

1．何谓结构体系？高层建筑中常用的结构体系有哪些？各有何特点和适用范围？

答：结构体系是指结构抗争外部作用的构件总体组成的方式。在高层建筑中，抗争水平力成为确定和设计结构体系的的关键问题。高层建筑中常用的结构体系有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体以及它们的组合。

（1）框架结构体系是由梁、柱构件通过节点连接构成，既承受竖向荷载，也承受水平荷载的结构体系。这种体系适用于多层建筑及高度不大的高层建筑。

框架结构的优点是建筑平面布置灵活，可以做成有较大空间的会议室、餐厅、车间、营业室、教室等。需要时，可用隔断分隔成小房间，或拆除隔断改成大房间，因而使用灵活。外墙用非承重构件，可使立面设计灵活多变。

框架结构可通过合理的设计，使之具有良好的抗震性能。但由于高层框架侧向刚度较小，结构顶点位移和层间相对位移较大，使得非结构构件（如填充墙、建筑装饰、管道设备等）在地震时破坏较严重，这是它的主要缺点，也是限制框架高度的原因，一般控制在10～15层。

框架结构构件类型少，易于标准化、定型化；可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构，有时还可以采用现浇柱及预制梁板的半现浇半预制结构。现浇结构的整体性好，抗震性能好，在地震区应优先采用。

（2）剪力墙结构体系

剪力墙结构体系是利用建筑物墙体承受竖向与水平荷载，并作为建筑物的围护及房间分隔构件的结构体系。

剪力墙在抗震结构中也称抗震墙。它在自身平面内的刚度大、强度高、整体性好，

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高层建筑结构讲义复习思考题

在水平荷载作用下侧向变形小，抗震性能较强。在国内外历次大地震中，剪力墙结构体系表现出良好的抗震性能，且震害较轻。因此，剪力墙结构在非地震区或地震区的高层建筑中都得到了广泛的应用。在地震区15层以上的高层建筑中采用剪力墙是经济的，在非地震区采用剪力墙建造建筑物的高度可达140m。目前我国10～30层的高层住宅大多采用这种结构体系。剪力墙结构采用大模板或滑升模板等先进方法施工时，施工速度很快，可节省大量的砌筑填充墙等工作量。

剪力墙结构的墙间距不能太大，平面布置不灵活，难以满足公共建筑的使用要求；此外，剪力墙结构的自重也比较大。为满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共房间，以及在住宅底层布置商店和公共设施的要求，可将剪力墙结构底部一层或几层的部分剪力墙取消，用框架来代替，形成底部大空间剪力墙结构和大底盘、大空间剪力墙结构；标准层则可采用小开间或大开间结构。当把底层做成框架柱时，成为框支剪力墙结构。这种结构体系，由于底层柱的刚度小，上部剪力墙的刚度大，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大的内力及塑性变形，致使结构破坏较重。因此，在地震区不允许完全使用这种框支剪力墙结构，而需设有部分落地剪力墙。

（3）框架-剪力墙结构体系

框架-剪力墙结构体系是在框架结构中布置一定数量的剪力墙所组成的结构体系。由于框架结构具有侧向刚度差，水平荷载作用下的变形大，抗争水平荷载能力较低的缺点，但又具有平面布置较灵活、可获得较大的空间、立面处理易于变化的优点；剪力墙结构则具有强度和刚度大，水平位移小的优点与使用空间受到限制的缺点。将这两种体系结合起来，相互取长补短，可形成一种受力特性较好的结构体系-框架-剪力墙结构体系。剪力墙可以单片分散布置，也可以集中布置。

框架-剪力墙结构体系在水平荷载作用下的主要特征：

1）受力状态方面，框架承受的水平剪力减少及沿高度方向比较均匀，框架各层的梁、柱弯矩值降低，沿高度方向各层梁、柱弯矩的差距减少，在数值上趋于接近。

2）变形状态方面，单独的剪力墙在水平荷载作用下以弯曲变形为主，位移曲线呈弯曲型；而单独的框架以剪切变形为主，位移曲线呈剪切型；当两者处于同一体系，通过楼板协同工作，共同抗争水平荷载，框架-剪力墙结构体系的变形曲线一般呈弯剪型。

由于上述变形和受力特点，框架-剪力墙结构的刚度和承载力较框架结构都有明显的提高，在水平荷载作用下的层间变形减小，因而减小了非结构构件的破坏。在我国，

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高层建筑结构讲义复习思考题

无论在地震区还是非地震区的高层建筑中，框架-剪力墙结构体系得到了广泛的应用。

（4）筒体结构体系

筒体结构为空间受力体系。筒体的基本形式有三种：实腹筒、框筒及桁架筒。用剪力墙围成的筒体称为实腹筒。在实腹筒的墙体上开出大量规则的窗洞所形成的开孔筒体称为框筒，它实际上是由密排柱和刚度很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架围成的筒体。假使筒体的四壁是由竖杆和斜杆形成的桁架组成，则成为桁架筒；假使体系是由上述筒体单元所组成，称为筒中筒或组合筒。寻常由实腹筒做内部核心筒，框筒或桁架筒做外筒。筒体最主要的受力特点是它的空间受力性能。无论哪一种筒体，在水平力作用下都可以看成固定于基础上的箱形悬臂构件，它比单片平面结构具有更大的抗侧刚度和承载力，并具有很好的抗扭刚度。因此，该种体系广泛应用于多功能、多用途，层数较多的高层建筑中。

4．何谓“概念设计〞？什么状况下还要正确运用“概念设计〞？哪些方面须用概念设计的方法加以正确处理？

答：“概念设计〞是指对一些难以做出确切计算分析，或在某些规程中难以具体规定的问题，应当由设计人员运用概念进行判断和分析，以便采取相应的措施，做到比较合理地进行结构设计。

理论与实践均说明，一个先进而合理的设计，不能仅依靠力学分析来解决。由于对于较繁杂的高层建筑，某些部位无法用解析方法确切计算；特别是在地震区，地震作用的影响因素好多，要求确切计算是不可能的。因此，不能仅仅依靠于“计算设计〞，还要正确运用“概念设计〞。

须用概念设计的方法加以正确处理的方面：结构平面布置、结构竖向布置、变形缝的设置、基础设计。

结构概念设计是保证结构具有优良抗震性能的一种方法。概念设计包含极为广泛的内容，选择对抗震有利的结构方案和布置，采取减少扭转和加强抗扭刚度的措施，设计延性结构和延性结构构件，分析结构薄弱部位，并采取相应的措施，避免薄弱层过早破坏，防止局部破坏引起连锁效应，避免设计静定结构，采取二道防线措施等等。应当说，从方案、布置、计算到构件设计、构造措施每个设计步骤中都贯穿了抗震概念设计容

5．结构平面布置与结构竖向布置有哪些要求？

答：（1）结构平面布置

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高层建筑结构讲义复习思考题

高层建筑的开间、进深尺寸和选用的构件类型应符合建筑模数，以利于建筑工业化。在一个独立的结构单元内，宜使结构平面形状和刚度均匀对称。需要抗震设防的高层建筑，其平面布置应符合以下要求：

1）平面宜简单、规则、对称、减少偏心；

2）平面长度L不宜过长，突出部分长度l不宜过长，L、l值宜满足教材表1－3的要求；

3）不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。（2）结构竖向布置

高层建筑中控制侧向位移往往成为结构设计的主要控制因素。而且随着高度增加，倾覆力矩也相应迅速增大。因此，高层建筑的高宽比H/B不宜过大。一般将高宽比H/B控制在5～6以下，H是指建筑物地面到檐口高度，B是指建筑物平面的短方向总宽。当设防烈度在8度以上时，H/B限制应更严格一些。

高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收，这些应遵循《高层规程》中的具体规定。2．什么是风荷载？返回

答：风受到地面上各种建筑物的阻碍和影响，风速会改变，并在建筑物表面上形成压力或吸力，这种风力的作用称为风荷载。

3．什么是基本风压值w0、风载体型系数?s、风压高度变化系数?z、风振系数?z返回

答：（1）基本风压值w0

基本风压值w0系以当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得的重现期为50年

2一遇10min平均最大风速v0（m/s）为标准，按w0=v0/1600确定的风压值。它应根据

现行《荷载规范》中“全国基本风压分布图〞采用，但不得小于0.3kN/㎡。

（2）风载体型系数?s

风载体型系数?s是指实际风压与基本风压的比值。它描述的是建筑物表面在稳定风压作用下静态压力的分布规律，主要与建筑物的体型与尺度有关，也与周边环境和地面粗糙度有关。当风流经建筑物时，对建筑物不同部位会产生不同的效果，即产生压力和吸力。

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yh??y0?y1?y2?y3??h（X-8）

式中，y为反弯点距柱下端的高度与柱全高的比值（简称反弯点高度比），y1为考虑上、下横梁线刚度不相等时引入的修正值，y2、y3为考虑上层、下层层高变化时引入的修正值，h为该柱的高度（层高）。

为了便利使用，系数y0、y1、y2和y3已制成表格，可通过查表的方式确定其数值。15．在水平荷载作用下框架内力计算门架法的具体计算方法？答：1）.门架法适用条件

层数在25层以内；

高宽比不大于4；(限定框架为中等柔度）

2）.基本假定

(1)梁,柱的反弯点位于它们的中点；

(2)柱中点处的水平剪力按各柱支承框架梁的长度与框架总宽度之比进行分派．

3）计算过程：与反弯点法一致。

17．框架在水平荷载作用下侧移的变形特点如何？其总的侧移如何计算？

答：框架结构侧移的变形特点：

假使只考虑梁柱杆件弯曲产生的侧移，则侧移曲线的变形形状愈终究层，相邻两点间的相对变形愈大，当q向右时，曲线凹向左。可称为剪切型变形曲线。

假使只考虑柱轴向变形形成的侧移，则侧移曲线的变形愈到顶层，变形愈大，当q向右时，曲线凹向右。可称为弯曲型变形曲线。

框架在水平荷载作用下的总侧移，可近似地看做由梁柱弯曲变形和柱的轴向变形所引起侧移的叠加。总体上框架是剪切型的变形曲线。

19．简述框架抗震设计的基本原则并举例说明在设计要求上如何表达。抗震设计的的基本原则：强柱弱梁，强剪弱弯，强节点，强锚固。抗震设计基本原则在设计时的表达：

“强柱弱梁〞――一、二、三级框架的柱端弯矩，剪力均进行放大调整；“强剪弱弯〞――一、二、三级框架的梁，剪力均进行放大调整；框架梁柱的两端均设置箍筋加密区。

“强节点，强锚固〞――一、二级框架节点进行节点抗剪验算，为了加强锚固，规范

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明确规定了钢筋在不同节点锚固的构造要求。26.框架梁、柱箍筋加密区的长度如何确定？

梁：二级，三级框架：梁端1.5h,500二者中选大者；柱箍筋加密区范围

长柱箍筋加密区范围取柱净高的1/6、柱截面高度h、500mm三者中的较大值。短柱及角柱：沿柱子全高加密箍筋。

短柱：柱的长细比不大于4的柱子。（由于它的线刚度大，在地震作用下会产生较大的剪力，简单产生斜向或交织的剪切裂缝，其破坏是脆性的）。

27.框架柱的轴压比限值？

抗震等级：一级；二级；三级；框架柱：0.70.80.9

32．什么是强柱弱梁？是不是当柱子的截面大于梁的截面或柱子线刚度大于梁的线刚度就是强柱弱梁？什么是强剪弱弯？设计中如何实现强剪弱弯？

答：控制梁、柱的相对承载力，使塑性铰首先在梁端出现，尽量避免或减少柱子中的塑性铰，底层柱柱根的塑性铰较晚形成，各层柱子的屈服顺序应错开，不要集中在某一层。这就是强柱弱梁。

当柱子的截面大于梁的截面或柱子线刚度大于梁的线刚度均不是强柱弱梁。在进行框架梁、柱设计时，应使构件的受剪承载力大于其受弯承载力，使构件发生延性较好的弯曲破坏，避免发生延性较差的剪切破坏，而且保证构件在塑性铰出现之后也不过早剪坏，这就是“强剪弱弯〞的设计原则，它实际上是控制构件的破坏形态。

设计中，将剪力设计值乘以增大系数，实现强剪弱弯，推迟剪切破坏。

33．哪些截面是框架梁、柱的内力控制截面？

答：框架在恒载、楼面活荷载、屋面活荷载、风荷载作用下的内力求出以后，要计算各主要截面可能发生的最不利内力。这种计算各主要截面可能发生的最不利内力的工作，称之为内力组合。

框架每一根杆件都有许多截面，内力组合只需在每根杆件的几个主要截面进行。这几个主要截面的内力求出后，按此内力进行杆件的配筋便可以保证此杆件有足够的可靠度。这些主要截面称之为杆件的控制截面。

每一根梁一般有三个控制截面：左端支座截面、跨中截面和右端支座截面。而每一根柱一般只有两个控制截面：柱顶截面和柱底截面。

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36.为什么梁、柱构件应按“强剪弱弯〞设计？

答：梁、柱剪切破坏是脆性破坏，延性小，力-变形滞回曲线“捏拢〞严重，构件的耗能能力差；而弯曲破坏为延性破坏，滞回曲线呈“梭形〞或捏拢不严重，构件的耗能能力大。因此，梁、柱构件应按〞强剪弱弯“设计。

37.影响水平荷载下柱反弯点位置的主要因素是什么？

答：柱反弯点位置与柱端转角有关，即与柱端约束有关。当两端固定时，或两端转角相等时，反弯点在柱中点；当柱一端约束较小，即转角较大时，反弯点向该端靠近，极端状况为一端铰接，弯矩为0，即反弯点在铰接端，规律就是反弯点向约束较弱的一端靠近。

具体来讲：

结构总层数、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。

//第五章剪力墙结构内力与位移计算1．剪力墙结构体系的特点是什么？

答：剪力墙承受竖向荷载及水平荷载的能力都较大。其特点是整体性好，侧向刚度大，水平力作用下侧移小，并且由于没有梁、柱等外露与凸出，便于房间内部布置。缺点是不能提供大空间房屋，结构延性较差。

当地下室或下部一层、几层，需要大空间时（如商场、停车库等）即形成部分框支剪力墙结构。在框架-剪力墙结构和剪力墙结构两种不同结构的过渡层必需设置转换层。

剪力墙结构由于承受竖向力、水平力的能力均较大，横向刚度大，因此可以建造比框架结构更高、更多层数的建筑，但是只能以小房间为主的房屋，如住宅、宾馆、单身宿舍。而宾馆中需要大空间的门厅、餐厅、商场等往往设置在另外的建筑单元中。

为了适用任何方向的水平力（或地震作用），因此对于矩形平面，剪力墙在纵横双向均应设置；对于圆形平面，剪力墙应沿径向及环向设置；三角形平面，宜沿三个主轴方向设置剪力墙。

剪力墙结构在水平力作用下侧向变形的特征为弯曲型。2．剪力墙主要承受哪两类荷载？

答：剪力墙主要承受两类荷载：一类是楼板传来的竖向荷载，在地震区还应包括竖

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向地震作用的影响；另一类是水平荷载，包括水平风荷载和水平地震作用。3．剪力墙在水平荷载作用下计算时作了什么假定？有何实际意义？

答：剪力墙结构是一个比较繁杂的空间结构，为了简化，剪力墙在水平荷载作用下计算时，作如下假定：

（1）楼板在其自身平面内的刚度极大，可视其为刚度无限大的刚性楼盖；（2）剪力墙在其自身平面内的刚度很大，而在其平面外的刚度又微小，可忽略不计。因此可以把空间结构化作平面结构处理，即剪力墙只承受在其自身平面内的水平荷载。

基于以上两个假定，剪力墙结构在水平荷载作用下可按各片剪力墙的等效抗弯刚度分派水平力给各片剪力墙，然后分别进行内力和位移计算。同时，现行国家标准《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2023）为考虑纵、横墙的共同工作，将纵墙的一部分作为横墙的有效翼缘，横墙的一部分也可以作为纵墙的有效翼缘。

7．各类剪力墙内力与位移计算要点如何？（计算重点：整体墙，小开口墙，壁式框架）

答：各类剪力墙内力与位移计算要点：1)整体剪力墙

对于整体剪力墙，在水平荷载作用下，根据其变形特征（截面变形后仍符合平面假定），可视为一整体的悬臂弯曲杆件，用材料力学中悬臂梁的内力和变形的基本公式进行计算。

（1）内力计算

整体墙的内力可按上端自由，下端固定的悬臂构件，用材料力学公式，计算其任意截面的弯矩和剪力。总水平荷载可以按各片剪力墙的等效抗弯刚度分派，然后进行单片剪力墙的计算。

剪力墙的等效抗弯刚度（或叫等效惯性矩）就是将墙的弯曲、剪切和轴向变形之后的顶点位移，按顶点位移相等的原则，折算成一个只考虑弯曲变形的等效竖向悬臂杆的刚度。

（2）位移计算

整体墙的位移，如墙顶端处的侧向位移，同样可以用材料力学的公式计算，但由于剪力墙的截面高度较大，故应考虑剪切变形对位移的影响。当开洞时，还应考虑洞口对位移增大的影响。

2)小开口整体剪力墙

小开口墙是指门窗洞口沿竖向成列布置，洞口的总面积虽超过墙总面积的15％，但

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仍属于洞口很小的开孔剪力墙。通过试验发现，小开口剪力墙在水平荷载作用下的受力性能接近整体剪力墙，其截面在受力后基本保持平面，正应力分布图形也大体保持直线分布，各墙肢中仅有少量的局部弯矩；沿墙肢高度方向，大部分楼层中的墙肢没有反弯点。在整体上，剪力墙仍类似于竖向悬臂杆件。就为利用材料力学公式计算内力和侧移提供了前提，再考虑局部弯曲应力的影响，进行修正，则可解决小开口剪力墙的内力和侧移计算。

首先将整个小开口剪力墙作为一个悬臂杆件，按材料力学公式算出标高z处的总弯

矩MFZ、总剪力VFZ和基底剪力V0。（图2）

图2

其次，将总弯矩分为两部分：1）产

生整2）产

'体弯曲的总弯矩MFZ（占总弯矩的85％），

生局部弯曲的总弯矩（占15％）。

（1）墙肢弯矩计算

'第i墙肢受到的整体弯曲的弯矩MZi为:

图3小开口整体剪力墙内力图

''MZi?MFZIiI?0.85MFZiII（1）

式中Ii——墙肢i的惯性矩；

I——剪力墙整个截面的惯性矩第i墙肢受到的局部弯曲的弯矩M''Zi

'M''Zi?MFZIi?0.15MFZIIi?I

i15高层建筑结构复习题参考答案2023.12(共72页)

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第i墙肢受到的弯矩MZi

MZi?0.85MFZIi?0.15MFZIIi?I

i（2）墙肢剪力计算

墙肢剪力，底层按墙肢截面面积分派；其余各层墙肢剪力，可按材料力学公式计算截面面积和惯性矩比例的平均值分派剪力，第i墙肢分派到的剪力VZi可近似地表达为：

?AI1VZi?VFZ?i?i??A?I2ii???（2）??式中，Ai为墙肢截面面积。

（3）顶点位移计算

考虑到开孔后刚度的减弱，应将整体墙的水平位移计算结果乘1.20。3)双肢剪力墙

联肢墙由于门窗洞口尺寸较大，墙截面上的正应力不再成直线分布，其受力和变形发生了变化，墙肢的线刚度比连梁的线刚度大得多，每根连梁中部有反弯点，各墙肢单独弯曲作用较显著，仅在少数层内墙肢出现反弯点，故需采用相应方法分析。

墙面上开有一排洞口的墙称双肢墙；当开有多排洞口时，称多肢墙。

双肢墙由于连系梁的连结，而使双肢墙结构在内力分析时成为一个高次超静定的问题。为了简化计算，一般可用解微分方程的方法（连续连杆法）计算。

（1）基本假定

a）将每一楼层处的连系梁简化为均匀连续分布的连杆，见图4；

图4双肢剪力墙计算图

b）忽略连系梁的轴向变形，即假定两墙肢在同一标高处的水平位移相等；c）假定两墙肢在同一标高处的转角和曲率相等，即变形曲线一致；d）假定各连系梁的反弯点在该连系梁的中点；

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f）认为双肢墙的层高h、惯性矩I1、I2；截面积A1、A2；连系梁的截面积Al和惯性矩Il等参数，沿墙高度方向均为常数。

根据以上假定，可得双肢墙的计算简图，如图4（b）所示。（2）内力及侧移计算

将连续化后的连续梁沿中线切开，见图4（c），由于跨中为反弯点，故切开后在截面上只有剪力集度V（z）及轴力集度Nl?z?。根据外荷载、V（z）及Nl?z?共同作用下，沿V（z）方向的相对位移等于零的变形协调条件，可建立一个二阶常系数非齐次线性微分方程，考虑边界条件后，可求得微分方程的解，进而可求得双肢剪力墙在水平荷载作用下的内力和侧移。

4)多肢剪力墙

具有多于一排且排列整齐的洞口时，就成为多肢剪力墙。多肢墙也可以采用连续连杆法求解，基本假定和基本体系取法都和双肢墙类似。由于墙肢及洞口数目比双肢墙多，因此沿竖向切口的基本未知量将相应增多。在每个连梁切口处建立一个变形协调方程，则可建立k个微分方程。要注意，在建立第i个切口处协调方程时，除了i跨连梁内力影响外，还要考虑第i-1跨连梁内力和第i+1跨连梁内力对i墙肢的影响，这是与双肢剪力墙的一个明显区别。5)壁式框架

答：剪力墙开洞较大，连梁刚度与墙肢刚度接近，受力特点接近框架结构，

壁式框架在水平荷载作用下内力计算采用D值法，其与框架内力计算的区别有两点，1）因墙肢截面较宽，考虑了剪切变形的影响；2）因刚域的存在。壁式框架的节点不能象框架按一个“点〞而是按一个“区〞弯曲变形与剪切变形均很小的刚域考虑，壁式框架的梁柱均为带刚域的变截面杆。

壁梁与壁柱均按具体计算时，是修正了壁柱的抗侧刚度，D=αcki12/h2,修正了反弯点的位置。Y=a+syn+y1+y2+y3

10当墙高、墙宽、墙厚及水平荷均一致但因开洞不同分别为四种剪力墙时、请对以下四项由小至大进行排序。

a)开洞；b)抗侧刚度；c)墙的整体性；d)墙顶点最大水平位移。11．壁式框架与框架结构在计算内力时，采用D值法有何区别？

由于壁柱和壁梁的截面都比较宽，剪切变形的影响是不可忽略的；k117高层建筑结构复习题参考答案2023.12(共72页)

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在梁柱节点处有刚域存在。壁式框架是杆件端部带有刚域的变截面刚架。其计算方法可以采用D值法，但是需要对梁、柱刚度和柱子反弯点高度进行修正。带刚域杆件的刚度系数为：

梁：左端：K右端：12?ci（此刚度系数在计算柱D值的影响系数时要用到）。

壁柱的抗推刚度D计算式为

'12c?cD??Kc2Kc?i(1?ah?b)(1?a?b)2c?c'?(1?a?b)3(1??i)(1?a?b)3(1??i)

K21?c'ikck3k2bh

h

h’

yhk4ah?i——考虑剪切变形影响后的附加系数，

12?EI?i?GAl'2壁柱反弯点高度比按下式计算：

y?a?syn?y1?y2?y3式中，a——柱子下端刚域长度系数；

s——壁柱扣除刚域部分柱子净高与层高的比值(s=h’/h)；其他符号意义同框架计算一致。

12．划分剪力墙类别，主要考虑哪两个方面？分别用什么来表示？各类剪力墙如何划分？

答：划分剪力墙类别，主要考虑两个方面：一是各墙肢之间的整体性；二是是否出现反弯点，出现反弯点层数越多，就越接近框架。

?值实际上反映了连系梁与墙肢之间刚度的比值，表达了整个剪力墙的整体性。连梁刚度大而墙肢刚度相对较小时，?值大，连梁对墙肢的约束强，剪力墙的整体性好；反之则差。

墙肢是否出现反弯点，与墙肢惯性矩的比值若

In，整体性系数?，层数n等因素有关。IInI小，说明洞口狭窄，截面减弱较小；反之，若n大，则洞口大，截面减弱大。当II18高层建筑结构复习题参考答案2023.12(共72页)

高层建筑结构讲义复习思考题

In由小到大，且大到一定程度时，剪力墙墙肢则表现出框架柱的受力特点，出现反弯I点。根据墙肢弯矩是否出现反弯点的分析，给出了其次个判别准则。???，N?值可查表1。

各类剪力墙划分如下：

若?（整体性系数）高层建筑结构讲义复习思考题

会在二者之间产生相互作用力，导致框架与剪力墙的荷载和剪力分派沿结构高度方向不断变化，且荷载分布形式与外荷载形式也不一致。

图2为均布荷载作用下，框架—剪力墙结构的荷载分派示意图。从图中不难看出，剪力墙下部承受的荷载大于外荷载，到了上部，荷载逐渐减小，顶部作用有反向的集中力。而框架下部承受的荷载明显小于剪力墙承受的荷载，且与外荷载作用方向相反，说明框架在下部实际上是加大了对剪力墙的负担；越往上部，框架承受的荷载逐渐变为与外荷载作用方向一致，说明框架在上部对剪力墙起卸荷作用；框架顶部亦作用有集中力，它与剪力墙上部的集中力大小相等，方向相反。

3．框架—剪力墙结构的剪力分布有何特点？

答：框架—剪力墙结构的剪力分布特点：

在均布水平荷载作用下，楼层的总剪力是按三角形分布的（图3（b）），框架和剪力墙分派到的层剪力分别如图（c）、（d）所示。剪力墙在下部承受大部分剪力，往上迅速减小，到上部可能出现负剪力；而框架的剪力在下部很小，向上层剪力增大，在结构的中部大约距结构底部0.3H～0.6H处（H为结构总高），达到最大值，然后又逐渐减小，但上部的层剪力依旧相对较大。因此，框架—剪力墙结构的剪力分布具有如下特点：

1）框架上下各层的层剪力趋于均匀，而剪力墙上下各层剪力很不均匀。

均布荷载作用下，单纯框架所承受的水平剪力上小下大。而在框剪结构中，由于剪力墙分担水平剪力的作用，使框架的受力状况和内力分布得到改善。主要表现为，框架在房屋上部所承受的水平剪力有所增加，在框架下部所承受的水平剪力减小，结果是框架承受的水平剪力上、下分布比较均匀（图3（d）），沿高度方向各层梁柱弯矩的差距减小，截面尺寸不致有过大的变化，有利于减少构件的规格型号。

2）框架剪力Vf与剪力墙剪力Vw的分派比例随截面所在位置的不同而不断变化。其中，剪力墙在下部受力较大，而框架在中部受力较大，所以设计框剪结构时应着重底部和中部。

3）结构的顶部，尽管外荷载所产生的总剪力应当等于零，但框架和剪力墙的顶部剪力均不为零，它们大小相等，方向相反。这是由于相互间在顶部有集中力作用（图2）的起因。

在框架结构中，层剪力按各柱的抗侧刚度在各柱间分派；在剪力墙结构中，层剪力按各片墙的等效抗弯刚度在各片墙间分派；但在框－剪结构中，水平力却按着协同工作

26高层建筑结构复习题参考答案2023.12(共72页)

高层建筑结构讲义复习思考题

进行分派。

此外，框架和剪力墙之间的协同工作是借助于楼盖结构平面内的剪力传递实现的，这就要求楼板应能传递剪力，因此，在框剪结构中，楼盖结构的整体性和平面内刚度必需得到保证，特别顶层还要传递相互作用的集中剪力。这是设计时应当注意的地方。

4．框架一--剪力墙协同工作具有哪些特点？

答：框架一剪力墙协同工作具有以下特点：（1）在房屋的上部，框架“帮〞剪力墙

在房屋的上部（即A点以上），单独剪力墙的变形大于单独框架的变形。但在框架—--剪力墙结构中，由于楼板的约束作用使得框架和剪力墙共同变形，两者变形协调后，剪力墙的变形从a减小到c，而框架的变形从b加大到c，这说明在结构的上部，框架将剪力墙向里拉，变形减小，从而剪力墙的受力要比单独受力时小，而框架的受力恰好相反，比单独受力时加大，因此，在房屋的上部，框架帮了剪力墙的忙。

（2）在房屋的下部，剪力墙“帮〞框架

在房屋下部(即A点以下)，状况刚好相反，是剪力墙帮了框架的忙。由于剪力墙的刚度远远大于框架的刚度，这种“帮忙〞的作用就十分显著，剪力墙承受了大部分剪力，而框架却只承受小部分剪力。因此，在地震作用下，寻常是剪力墙首先屈服，之后将产生内力重分派，框架承受的剪力比例将会增加。假使地震作用继续增大，则框架也会随后进入屈服状态。因此，框架—--剪力墙结构中，可将剪力墙作为第一道防线，框架作为其次道防线。

(a)总荷载(b)总剪力Vp(c)框—剪结构中剪力墙剪力V