高层建筑结构设计简答题分析

1、3、按功能材料分，高层建筑结构类型主要有哪几种？答：按功能 材料分：混凝土 结构 钢结构钢和 混凝土的混合 结构型式 .4、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

2、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。5、高层建筑中活荷载的不利布置一般怎样考虑？为什么要这样考虑？答：高层建 筑中活荷载的不利 布置一般不考虑楼面 及屋面活荷载 的不利布置，而是 按满布考虑进行计算 ，但是当楼面 活荷载大于 4.0kN/ 时，各截面内力

3、计 算时仍考虑 活荷载的布置，按 不利荷载计算结构在 竖 向荷载作用 下的内力。1不考虑活荷 载不利布置是因为 ：1) 在高层建 筑中各种活荷载占竖 向荷载的比例很小 ，活荷载一般在1.5 2.5 kN/ 范 围内，只占全部竖向荷 载的10 20，因此活荷载不同 的布置方式对结构内 力产生的影响 很小； 2) 高层建筑 结构是个复杂的空间 体系，层数与 跨数多，不利分布 的情况复杂多样，计 算工作量极大 且计算费用上不经 济，为了简化起见， 可以不考虑活 荷载不利分布，按 满布方式布置作内力 计算后再将框 架梁的跨中弯矩乘 以 1.1 1.3 的放大系数。6、高层建筑结构所受的风荷载主要与哪些

4、因素有关？总风荷载是怎样计算的？答：高层建 筑结构所受的风荷 载的大小与建筑地点 的地貌、离地 面或海平面高度、 风的性质、风速、风 向以及高层建 筑自振特性、体型 、平面尺寸、表面状 况等因素有关 。总风荷载是 建筑物各个表面承 受风力的合力，是沿 高度变化的分 布荷载，总风荷载 的作用点是各个表面 风荷载的合力 作用点。13、设沉降缝的目的是什么？在实际设计中常用的处理方法有哪些？答：设沉降 缝的目的是避免不 均匀沉降的影响，避 免由于地基不 均匀沉降产生的结 构内力。常用的处理 方法：采取利用 压缩性小的地基，减 少 总沉降量及 沉降差。对于有 不同高度及基础设计 成 整体的结构，在施工

5、时它们暂 时断开，待主体结构 施 工完毕，已完成大部分沉降量 以后再浇灌连接部分 的 混凝土。将裙房做在高层建 筑的悬挑基础上，达 到 裙房与高层 部分沉降一致。 综合采用上述方法处 理。214、高层建筑结构的工作特点有哪些？其布置原则是什么？答：工作特 点：结构设计时 ，应考虑高层建筑结 构的整体工作 性能；水平作用 对高层建筑结构的影 响占主导地位 ； 高层建筑结构 具有刚度大、延性差 、易损的特点 ； 在进行结构设 计时，应考虑结构的 薄弱层。其布 置原则：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

6、 刚度；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 ；应使结构具有必要 的承 载能力、刚 度和变形能力；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；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。15、高层结构剪力墙设计中，剪力墙的布置应满足什么要求？答：（ 1）高宽比限制高层结构剪力墙 的最大适用高 宽及高宽比 应满足水平荷载作 用下的整体抗倾覆稳 定 性要求。（2）结构平面布置 剪力墙结构中，剪力墙 宜沿主轴方向或其他方向双向 布置；一般情况下， 采 用矩形、L 型、T 形平面

7、时， 剪力墙沿两个正交 的主 轴方向布置 ；三角形及 Y 形平面可沿三个方向布置 ； 正多边形、 圆形和弧形平面， 则可沿径向及环向布 置。 关高层建 筑结构不应采用全 部为短肢剪力墙的剪 力 墙结构。 剪力墙的门窗洞口 宜上下对齐、成列布 置， 形成明确的 短肢和连梁。同 一轴线的连续剪力墙 过 长时，应该 用楼板（不设连梁 ）或细弱的连梁分成 若3干各墙段， 每个墙段相当于一 片独立剪力墙，墙段 的 高宽比应不 小于 2。剪力墙 结构中，如果剪力 墙的 数量太多，会使结构刚度和重 量都太大，不仅材料 用量大而且地震力也增大，一 般采用大开间剪力墙 比 采用小开间剪力墙更好 。（3）结构竖向

8、布置 普通剪 力墙结构的剪力墙应在整个建 筑竖向连续，上应到 顶， 下要到底，中间楼层不要中断 。为 减少上下剪力 墙 结构的偏心 ，一般情况下厚度 宜两侧同时内收。 剪 力墙的洞宜 上下对齐，成列布 置，使剪力墙形成明 确 的墙肢和连 梁。剪力墙相邻 洞口之间及洞口与墙 边 缘之间要避 免小墙肢。采用刀把形剪力墙会使剪 力 墙受力复杂 ，应力局部集中，而且竖向地震作用会 产 生较大的影 响，宜十分慎重。抗震设计时，一般 剪 力墙结构底 部加强部位的高度 可取墙肢总高度的 1/8 和底部两层 二者的较大值，当 剪力墙高度超过 150m 时，其底部 加强部位的高度可 取墙肢总高度得到 1/10

9、；部位框支剪力墙底部加 强部位的高度可取框 支 层以上两层 的高度及墙肢总高 度的 1/8 二者的较大值 。16、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？答：高层建 筑结构的概念设计 是指工程结构设计人 员运用所掌握 的理论知识和工程 经验，在方案阶段和 初步设计阶段 ，从宏观上，总体 上和原则上去决策和 确定高层建筑 结构设计中的一些 最基本、最本质也是 最关键的问题 ，主要涉及结构方 案的选定和布置、荷 载和作用传递 路径的设置、关键 部位和薄弱环节的判 定和加强、结 构整体稳定性保证 和耗能作用的发挥以 及承载力和结 构刚度在平面内和 沿高度的均匀分配； 结构分析

10、理论 的基本假定等。4在进行概念 设计时的要点： 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。17、高层建筑设计采用的三个基本假定是什么？答：三个基 本假定 弹性变 形假定刚性楼板 假定；平面抗侧 力假定。18、什么是荷载效应和荷载效应组合？荷载效应组合可分哪几种？答：荷载效 应是指由作用引起 结构和结构构件的反 应，可体现为内 力、变形及裂缝等 。荷载效应组 合是指按极限状态 设计时，为保证结构 的可靠性而对 同时出现的各种荷 载效应设计值规定的 组合。荷载效 应组合可分为基本 组合、标准组合和准 永久组合三种 组合20、什么是结构的延性？结构应具

11、有哪些特点才能具有较好的延性？答：结构延 性是结构屈服后变 形能力大小的一种性 质，是结构吸收 能量能力的一种体 现，常用延性系数来 表 示。结构应具有 较好延性特点 强柱弱梁；强剪 弱弯；强节弱杆 ；强压弱拉。25、框架结构定义及优 点、缺点及其适用范围如何？答：框架结 构是指由梁柱杆系 构件构成，能承受竖 向和水平荷载 作用的承重结构体 系。优点：框架 结构平面布置灵活 ，可根据需要分隔成小房间或者 改成大房间；结构 自重较轻 。缺点：框架 结构侧向刚度较小 。适用 范围：仅适用于房屋高度 不大、层数不多的 结构526、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

12、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大，内力 向跨中发生转移，导 致 跨中弯矩进一步提高，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。27、框架结构结构整体布置原则有哪些？答：（ 1）高宽比限制：水平荷载是高 层框架结构的主要荷载， 由此产生的整体倾 覆力矩可能使部分柱 受拉,

13、整体抗倾 覆稳定性验算要求决定 了结构的最大高度。框架结构高宽比限值满足 非抗震设计时为 5；设 防烈度为 6 度、7 度时为 4；8 度时为 3；9 度时为 2。（2）框架结构结构平面布置及竖向布置 应按照第 二章 2.3节的要求布置。30、分层法计算时为什么要将上层柱的线刚度乘以0.9 进行折减？传递系数为什么要变为 0.3333？答：在分层 的时候，各个开口 刚架的上下端均为固 定 支承，而实 际上，除底层的下 端外，其他各层柱端 均 有转角产生，即上层的刚架中 ，其它层对本层刚架 约 束作用应介于铰支承与固定支 承之间的弹性支承， 为 了改善由此所引起的误差，在 计算时做以下修正： 除

14、底层以外其他各层柱的线刚 度均乘 0.9 的折减系 数； 除底层以外其他各层柱的弯 矩传递系数取为 1/3. 31、分层法所得弯矩荷载效应计算结果有什么特征？6节点力矩不平衡时通常如何处理？答：在求得 各开口刚架中的结 构内力 后，则可将相 邻的两个开口 刚架中同层柱号的 柱内力 叠加，作为原 框架中柱的内 力，而分层计算所 得的各 层梁的内力， 即为原框架结 构中相应层次的梁 内力， 分层法所得的 框架节点处的 弯矩之和常常不等 于零。 节点不平 衡力矩较小（小 于 10），直接按叠加成 果进行下一步计算，否则需 再分配一次，修正 原杆端 弯矩，得到最 终计算成果。32、反弯点法计算水平荷载

15、作用下平面框架结构的荷载效应时，其基本假定是什么？答：（ 1）梁的线刚度与 柱线刚度之比 大于 3 时，可认为梁刚度 为无限大；（ 2）梁、柱轴向变形均 可忽略不计。33、柱抗侧移刚度的物理意义是什么？答：柱抗侧 移刚度指无角位移 的两端固定杆件，单 位侧移时所产 生的剪力。34、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 。40、为什么对高层建筑结构来说，必须验算结构的侧向位移？答：对高层 建筑结构来说，其 层数度，高度大，为 保

16、证在正常使 用条件下，主体结 构基本处于弹性受力 状 态，控制裂缝的开展及控制其 宽度在规范允许范围 内， 以及保证填充墙、隔墙及幕墙 等非结构构件的完好 ， 要求高层建筑结构必须具有足 够的刚度，且须对结 构7楼层层间最 大位移与层高之比 进行限值，所以必须 验算结构的侧 向位移。41、高层框架结构中的侧移哪些是有害性侧移、哪些是无害性侧移？答：由框架 梁、柱弯曲和剪切 变形产生的水平侧移 式有害的，而 由框架柱轴向变形 产生的水平侧移无害 。42、框架结构的水平变形曲线有什么特征？答：框架结 构的水平变形曲线 特征是在整体上构成“剪切型变 形曲线”形式。45、抗震措施有多少等级？为什么有时

17、要求高，有时要求低？有什么样的大致规律性？答：抗震措 施有五个等级：特 一级和一、二、三、 四级。抗震等级的 不同，体现在对结 构抗震性能要求严 格与否的程 度，等级越高，结 构抗震性能要求就越 高， 当有特殊要 求时则提升到特一 级，其计算和措施比 一 级更加严格；相反如抗震等级 较低，则抗震要求较 低。对各类不同 的高层建筑结构， 其抗震措施应符合以下要求：（ 1）甲类、乙类 建筑：当抗震设防 烈度为 68 度时，应符合抗震 设防烈度提高一度 的要求；当设防烈度 为 9 度时，应 符合比 9 度抗震设 防更高达到要求。 当建 筑场地为 类时，应允许仍按 抗震设防烈度的要求 采 取抗震构造措

18、施。（ 2）丙类建筑： 应符合抗震设防烈 度的要求。当建筑场地为 类时，应允许仍按 抗震设防烈度降低一 度的要求采取 抗震构造措施。46、延性框架结构的设计要点是什么？答：四个要 点：强柱弱梁； 强剪 弱弯；强节 弱8杆；强压 弱拉。47、保证框架梁结构构件具有足够延性的措施有哪些？答：抗震 设计时，计入受压 钢筋作用的梁端截面 混凝土受压区 高度与有效高度之 比值，一级不应大于0.25，二、三级不应大于 0.35。；抗震设 计时，梁端纵向受拉 钢筋的配筋率不应 大于 2.5%.。48、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，

19、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 。50、框架柱剪跨比、轴 压比、剪压比定义是什么？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1截面高度乘积之比，即M2 Vl0l 0VhVhh，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N；轴bhfc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

20、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。951 保证框架柱结构构件具有足够延性的措施有哪些？答：限制 框架柱的剪跨比； 限制 框架柱的轴压 比；限制框架 柱的剪压比；限 制框架柱的纵筋配筋 率 ; 限制框架柱 的箍筋配箍率。53、剪力墙结构定义、优点、缺点及其适用范围如何？答：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。剪力墙或沿横 向、纵向正交布置或 沿多轴线斜交 布置，同时墙体也 作为维护及房间分隔 构件的结构体 系，优点：剪力 墙结构刚度大、空 间整

21、体性好，抗震性能也很好 ；缺点：墙体 多，平面布置不灵 活，结构自重大，不容易布置 面积较大的空间适用范围： 适用于有小房间设 计要求的高层住宅、公寓和旅馆 建筑。54、按剪力墙结构的几何形式可将其分为几种类型？答：整体 墙；小开口整体 墙； 联肢剪力墙； 壁式框架。55、为什么要用等效截面积和等效惯性矩来代替原截面特征计算整体剪力墙水平侧移？答：因为在 计算位移时，用等 效截面积考虑洞口 对水平截面面积及刚 度的削弱，用 等效惯性矩考虑剪 切变形的影响。 62、联肢剪力墙“强墙弱梁”设计要点是什么？ 答：为实现联肢剪力墙的延性 破坏，设计中应做到 “强墙弱梁”，其设计要点如下：防止墙肢 早于

22、弯曲破坏发生 剪切破坏。为此 ，建筑抗震设计 规范规定了抗震 墙截面的剪压比限值 和抗震等级为 一、二级时抗震墙 底部加强部位剪力设 计10值的放大系 数；防止连梁早 于弯曲破坏发生剪 切破坏 。为此，建筑抗震设计 规范规定了连梁 截面的剪压比限值和 抗 震等级为一、二级时连梁端部 剪力设计值的调整系 数；实现连梁先 于墙肢发生弯曲破 坏屈服，连梁发挥其塑性变形能 力，耗散地震能量 ，有效减轻主体结构 构件的损坏。 因此，设计中应使 连梁具有合适强度、 刚度和良好变 形性能。高层建筑砼结构技术 规程JGJ32002 要求剪力墙洞口连梁 l n/h 宜大于 6，设计成细长弱连 梁。63、开洞剪力

23、墙中，连梁性能对剪力墙破坏形式、延性性能有些什么影响？连梁延性设计要点是什么？ 答：开洞剪力墙中，具有合适 强度、刚度和良好变 形 能力的连梁，能在墙肢屈服之 前屈服，发挥其塑性 变 形能力，连梁起着联系墙肢和 传递荷载的作用。具 有 合适强度、刚度和良好变形能 力的连梁，能在墙肢 屈 服之前屈服，发挥其塑性变形 能力，耗散地震能量 ， 有效减轻主体结构构件的损坏 。连梁 变形性能的改 善 将有效地改善机构的变形性能 。改善连梁延 性，主要措施就是 设法抑制其剪切失效 ，连梁延性设 计要点：1，限制梁的名义剪压比； 2， 限制梁的剪箍比；3， 当名义剪压比过高时，通 过调幅降低连梁 的弯 矩，并降低 纵向配筋率；或用 加大截面宽度 b，提高 砼标号等措 施来降低名义剪压 比； 4， 当采用 上述 各措施均有 苦难而不能降低名 义剪压比斯，建议采 用 斜交叉配筋 ，或采用在梁中部 开水平缝（开梁缝） 等 具有较好塑 性变形性