高层口头答辩

浙江大学城市学院浙江大学城市学院 2009 2010 学年第学年第 2 学期学期 高层建筑结构与抗震理论高层建筑结构与抗震理论 思考题思考题 1 我国我国 高层规程高层规程 对高层建筑的定义 对高层建筑的定义 答 高层建筑是指 10 层及 10 层以上的居住建筑及建筑高度超过 24 米的其他建筑称为 高层建筑 2 高层建筑的主要荷载 高层建筑的主要荷载 答 高层建筑的荷载包括自重等恒载和使用荷载等活载组成的竖向荷载 还包括风荷 载和地震作用等水平荷载 3 高层建筑结构的设计特点 高层建筑结构的设计特点 答 高程建筑设计时必须考虑侧向荷载和竖向荷载的组合的影响 水平荷载和作用成 为控制因素 抗侧力构件设计成为关键 要求建筑在上述荷载组合下有足够的强度 刚度 稳定性和良好的延性 还必须控制由风荷载或地震水平作用产生的侧向位移 特别的强调 概念设计 和 多道设防 思想 4 为什么要限制高层结构在正常情况下的水平位移 为什么要限制高层结构在正常情况下的水平位移 答 这是因为过大的侧向变形会使人不舒服 影响使用 过大的侧限变形会使填充墙 或建筑装修出现裂缝或损坏也会使电梯轨道变形 过大的侧向变形会使主体结构出项 裂缝 甚至损坏 过大的侧向变形会使结构产生附加内力 甚至引起倒塌 5 高层建筑结构的材料类型 优缺点 高层建筑结构的材料类型 优缺点 答 一是使用钢材 其优点是强度高 韧性大 易于加工 高层钢结构具有结构断面 小 自重轻 抗震性能好 钢结构构件可在工厂加工 能缩短现场施工工期 施工方 便 其缺点是高层钢结构用钢量大 造价很高 而且钢材耐火性能不好 需要用大量 防火涂料 这增加了工期和造价 二是使用钢筋混凝土 其优点是造价较低 且材料 来源丰富 并可浇注成各种复杂的断面形状 还可组成多种结构体系 还可节省钢材 承载能力也不低 经过合理设计 可获得较好的抗震性能 其缺点是构件断面大 占 据面积大 自重大 三是使用钢材 钢筋混凝土 这既能充分利用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 6 高层建筑结构的体系 高层建筑结构的体系 答 结构体系有框架结构体系 剪力墙结构体系 框架 剪力墙结构体系 框筒和筒中 筒结构体系 多筒体系 7 什么是超限高层建筑工程 什么是超限高层建筑工程 答 是指超出国家现行规范 规程所规定的适用高度和适用结构类型的高层建筑工程 体型特别不规则的高层建筑工程 以及有关规范 规程规定应当进行抗震专项审查的 高层建筑工程 8 框架结构有哪些优点 缺点 其适用范围 框架结构有哪些优点 缺点 其适用范围 答 框架结构体系的优点是建筑平面布置灵活 采用轻质隔墙和外墙 大大降低房屋 自重 节省材料 现浇结构的整体性好 抗震性能好 其缺点是通常梁柱截面惯性矩 小 侧向变形较大 限制了框架结构的使用高度 主要用于不考虑抗震设防 以 15 20 层以下高层建筑 9 剪力墙结构有哪些优点 缺点 其适用范围 剪力墙结构有哪些优点 缺点 其适用范围 答 剪力墙结构体系优点是整体性好 刚度大 在水平荷载作用下侧向变形小 承载 力 要求也容易满足 剪力墙结构可以成为抗震性能良好的延性结构 不露棱角 整体美 观 其缺点是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 适用范围是 13 30 层建筑 多用于宾馆和住宅 10 框架框架 剪力墙结构有哪些优点 其适用范围 剪力墙结构有哪些优点 其适用范围 答 其优点是既具有框架灵活布置的优点 又有较大的刚度和较强的抗震性能 剪力 墙承受大部分水平力 框架受力得到改善 框架所承受的水平剪力较少且沿高度分布 比较均匀 框架和剪力墙协调工作 层间位移比较均匀 其适用范围是广泛应用在高 层办公建筑和旅馆建筑 11 筒体结构的优点 缺点 其适用范围 筒体结构的优点 缺点 其适用范围 答 筒体结构的优点是在水平力作用下都可看成固定于基础上的箱型悬臂构件 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 其缺点是存在 剪力滞后现象 不能充分利用材料 适用范围是超高层建筑 12 框架 剪力墙和框架框架 剪力墙和框架 剪力墙结构的侧向变形曲线形状 特点 剪力墙结构的侧向变形曲线形状 特点 答 框架结构侧向变形呈剪切变形 剪力墙结构呈弯曲变形 框架 剪力墙结构呈弯剪 型 13 高层建筑适用最大高度的影响因素 高层建筑适用最大高度的影响因素 答 结构体系 抗震设计烈度 14 什么是超限高层建筑什么是超限高层建筑 答 房屋高度不超过规定 但建筑结构布置属于 建筑抗震设计规范 高层建筑混 凝土结构技术规程 规定的特别不规则的高层建筑属于超限高层建筑 15 高层建筑结构的平面布置原则 高层建筑结构的平面布置原则 答 平面布置原则是结构平面形状尽量用规则 简单 对称的形状 开间 进深尺寸 和构件类型应尽量减少规格 以利于建筑工业化 建筑平面的形状宜选用风压较小的 形式 框筒 筒中筒结构应选取双向对称的规则平面 16 高层建筑结构的竖向布置原则 高层建筑结构的竖向布置原则 答 竖向布置原则是竖向提醒应力求规则 均匀 避免有过大的外挑和内收 当采用 顶层有塔楼的结构形式是 要使刚度逐渐减小 不应造成突变 17 建筑结构的三类变形缝 建筑结构的三类变形缝 答 建筑物的三类变形缝分别为防震缝 沉降缝 伸缩缝 18 高层建筑结构常用的楼盖形式 高层建筑结构常用的楼盖形式 答 楼盖形式根据建筑物高度不同由高到低可选用现浇楼板 装配式楼板 预应力楼 板 19 高层建筑结构常用的基础形式 高层建筑结构常用的基础形式 答 基础形式有箱型基础 筏形基础和桩基础 20 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 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 21 结构承受的风荷载与哪些因素有关 结构承受的风荷载与哪些因素有关 答 影响因素有基本风压 风载体型系数 风压高度变化系数 风振系数 22 在什么情况下需要考虑风振系数 在什么情况下需要考虑风振系数 答 建筑物高度超过 30 米 高宽比大于 1 5 时需考虑风振系数 23 震级震级 答 震级即地震本身释放能量大小的指标 24 地震烈度 地震烈度 答 地震时对建筑物的破坏程度的指标 25 设防烈度 设防烈度 答 抗震设防烈度是指设计时所采用的烈度 26 大震 中震 小震 大震 中震 小震 答 小震指遭受低于本地区设防烈度的多遇地震的影响 中震是遭受本地区规定的设 防烈度的地震影响 大震指遭受高于本地区舍范例额度的预估罕遇地震影响 27 我国的抗震重要性等级甲 乙 丙级如何划分 我国的抗震重要性等级甲 乙 丙级如何划分 答 甲类建筑指地震破坏会导致严重的后果 会造成经济上眼镇南关损失的建筑 或 特别重要的建筑 乙类建筑是指在地震时须维持正常使用和救灾需要的建筑物 人员 大量集中的公共建筑 或其他重要的建筑 丙类建筑是指除上述以外的一半高层民用 建筑 28 我国我国 抗震规程抗震规程 对各类建筑抗震设防的规定 对各类建筑抗震设防的规定 答 甲类建筑地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求 其抗震措施应比本地区抗 震设防烈度提高一度要求 乙类建筑在地震作用按本地区抗震设防烈度的要求 抗震 措施应比本地区抗震设防烈度提高一度要求 丙类建筑地震作用和抗震措施均按本地 区抗震设防烈度要求 29 三水准抗震目标 三水准抗震目标 答 小震不坏 中震可修 大震不倒 30 二阶段抗震设计方法 二阶段抗震设计方法 答 第一阶段设计时承载力合使用状态下的变形验算 第二阶段设计时弹塑性变形验 算 31 抗震计算方法 抗震计算方法 答 抗震计算方法使用反应谱法 包括反应谱底部剪力法和反应谱振型分解法 和时 程分析法 32 底部剪力法的适用条件 底部剪力法的适用条件 答 结构高度小于 40m 沿高度方向质量及刚度分布比较均匀是使用底部剪力法 33 时程分析法的适用条件 时程分析法的适用条件 答 对质量和防毒不对称 不均匀的结构以及高度超过 100m 的高层建筑结构 采用 考虑扭转耦联振型影响的反应谱振兴分解法 34 什么情况下需要考虑竖向地震作用效应 什么情况下需要考虑竖向地震作用效应 答 在地震作用一般在 9 度设防区的建筑物中考虑 但在长悬臂及大跨度的梁中 在 8 度及 9 度设防时都应考虑竖向地震作用 35 荷载组合要考虑哪些工况 荷载组合要考虑哪些工况 答 无地震作用时考虑竖向荷载作用下和竖向荷载 风荷载 有地震作用是考虑重力 荷载 水平地震作用 风荷载 重力荷载及竖向地震作用 重力荷载 水平地震作用 竖 向地震作用 重力荷载 水平地震作用 竖向地震作用 风荷载 36 抗震承载力调整系数 抗震承载力调整系数 答 考虑到地震作用的偶然性与短时性 对承载能力作出的相应调整 按规范选取 37 抗震等级分为几级 抗震等级分为几级 答 抗震等级分为 5 个等级 38 抗震等级与哪些因素有关 抗震等级与哪些因素有关 答 抗震等级与建筑物类别 设防烈度 场地土类型 结构类型 建筑物高度等有关 39 框架结构竖向均布荷载作用下的弯矩图形式 框架结构竖向均布荷载作用下的弯矩图形式 P84P84 图图 3 53 5 40 框架结构水平集中荷载作用下的弯矩图形式 框架结构水平集中荷载作用下的弯矩图形式 P85P85 图图 3 83 8 41 反弯点法和反弯点法和 D D 值法的区别 值法的区别 答 反弯点法建立分配根据线刚度比值进行分配 上层各柱的反弯点位于柱中点 底 柱反弯点位于距底端 2h 3 处 D 值法建立分配虽然也是根据线刚度比值进行分配 但 还需柱侧移刚度修正系数 反弯点的取法也进行了相应的修正 42 D D 值法中框架柱的反弯点高度与哪些因素有关 值法中框架柱的反弯点高度与哪些因素有关 答 通过鹿血分析求解得标准情况下的标准反弯点高度 y0 上下梁刚度变化时的反弯 点高度比修正值 y1 以及上下层高度变化时反弯点高度比修正系值 y2与 y3 43 框架结构的承重方案有几种 框架结构的承重方案有几种 答 可分为横向承重 纵向承重和双向承重等几种布置形式 44 框架结构的梁 柱截面尺寸应考虑哪些因素 框架结构的梁 柱截面尺寸应考虑哪些因素 答 框架主梁截面高度 hb一般取 1 8 1 12 主梁计算跨度 且不小于 400mm 不大于 1 4 净跨 截面宽度 bb不小于 1 4hb和 1 2 柱宽 且不小于 250mm 框架柱截面尺寸根 据轴压比确定 且 hc不小于 400mm bc不小于 350mm 45 延性框架设计的基本措施 延性框架设计的基本措施 答 基本措施是塑性铰应尽可能出在梁的两端 设计成强柱弱梁框架 避免梁 柱构 件过早剪切 在可能出现塑性铰的区段内 应设计成强剪弱弯 避免出现节点去破坏 及钢筋的锚固破坏 要设计成强节点 强锚固 46 影响框架梁 柱延性的因素 影响框架梁 柱延性的因素 答 剪跨比 4 是长柱 3 4 之间是短拄 避免短拄 越大 延性越好 轴压比 越大 延性越小 47 什么是什么是 强柱弱梁强柱弱梁 强剪弱弯强剪弱弯 原则 在设计中如何体现 原则 在设计中如何体现 P241P241 P299P299 答 强柱弱梁 是指 要使梁中的塑性铰先出 多出 尽量减少或推迟柱中的塑性 铰的出现 特别是要避免在同一层各柱的两端都出现塑性铰 即避免软弱层 48 剪力设计值的选取原则 剪力设计值的选取原则 答 强剪弱弯 强剪切 强锚固 49 剪力墙结构的布置原则 剪力墙结构的布置原则 答 剪力墙布置要分散 均匀 对称 以减小结构的扭转效应 纵横方向均须设剪力 墙 楼盖必须有足够的刚度 才能将水平剪力传递到两端剪力墙上 剪力墙贯穿全高 上下洞口布置要连续对齐 50 剪力墙根据洞口的大小 位置等分为哪几类 剪力墙根据洞口的大小 位置等分为哪几类 答 可分为整体墙和小开口整体墙 双肢剪力墙和多肢剪力墙 框支剪力墙 开有不 规则大洞口的墙 51 各类剪力墙的内力分析方法 各类剪力墙的内力分析方法 52 剪力墙整体参数的意义 剪力墙整体参数的意义 答 整体参数实际上反映了连梁玉墙肢刚度间的比例关系 体现了墙的整体性 53 剪力墙划分的判别标准 剪力墙划分的判别标准 答 当满足时 按整体小开口墙算法计算 当时 按Z I I A 10 Z I I A 10 多肢剪力墙算法计算 当满足时 按壁式框架剪力墙算法计算 10 54 剪力墙的纵向钢筋起什么作用 剪力墙的纵向钢筋起什么作用 答 剪力墙纵向钢筋的作用为主要的受力钢筋 55 剪力墙的水平向钢筋起什么作用 剪力墙的水平向钢筋起什么作用 答 剪力墙水平钢筋的作用类似于箍筋 56 什么是剪力墙的加强部位 什么是剪力墙的加强部位 答 答 剪力墙的加强部位就是指对可能出现塑性铰的部位进行加强的部位 57 为什么要规定剪力墙的轴压比限制 为什么要规定剪力墙的轴压比限制 答 为了保证剪力墙的延性要求 58 剪力墙的边缘构件有哪两类 剪力墙的边缘构件有哪两类 答 边缘构件可分为构造边缘构件和抗震墙的约束边缘构件 59 高墙与矮墙的主要区别是什么 高墙与矮墙的主要区别是什么 答 高墙 H h 2 矮墙 H h 1 ww 60 跨高比对连梁的性能有什么影响 跨高比对连梁的性能有什么影响 答 跨高比 l h 4 结构发生受弯破坏 l h 4 结构发生受剪破坏 61 为什么要对连梁的剪力进行调整 为什么要对连梁的剪力进行调整 答 要使连梁具有延性 按照 强剪弱弯 的构件设计要求 使连梁的剪力设计值等 于或大于连梁的抗弯极限状态的相应剪力 因而对连梁的剪力进行调整 62 为什么要对连梁的弯矩进行调整 为什么要对连梁的弯矩进行调整 答 对连梁的玩具进行调整时为了使连梁首先屈服 保证墙肢的延性 63 开洞剪力墙中 连梁性能对剪力墙破坏形式 延性性能有些什么影响 开洞剪力墙中 连梁性能对剪力墙破坏形式 延性性能有些什么影响 答 当连梁的刚度及抗弯承载力大大小于墙肢的刚度和抗弯承载力 且连梁具有足够 的延性时 塑性铰先在连梁端部出现 待强肢底部的塑性铰出现后 亦具有延性 当连梁的刚度及承载力很大时 连梁不会屈服 要靠底层出现塑性铰 只要强肢不过 早剪坏 则这种破坏属于有延性的弯曲破坏 当连梁的抗剪承载力很小 首先受到剪切破坏时 会使墙肢失去约束而形成单独墙肢 墙肢中轴力减少 弯矩加大 墙的侧向刚度大大降低 只要墙肢塑性铰具有延性 这 种破坏也是属于延性的弯曲破坏 当连梁刚度和屈服弯矩较大时 在水平荷载下墙肢内的轴力很大 造成两个墙肢轴力 相差悬殊 在受拉墙肢出现水平裂缝或屈服以后 塑性内力 重分配的结果会使受压墙 肢担负大部分剪力 会造成该墙肢过早剪坏 延性减少