湘潭大学2016年高层建筑结构设计考试题库

1、剪力墙的等效刚度EcIeq: 假定相同的水平荷载和相同的侧向位移，则认为竖向悬臂构件与剪力墙具有相同的刚度，故可采用竖向悬臂构件的刚度作为剪力墙的等效刚度。剪力墙底部加强部位：为了保证剪力墙底部出现塑性铰后具有足够大的延性，需要对剪力墙可能出现塑性铰的部位予以加强（提高抗剪破坏力、设置约束边缘构件等），这个部位就称为底部加强区。框架剪力墙结构的刚度特征值：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。壁式框架：当剪力墙的洞口尺寸较大，墙肢宽度较小，连梁的线刚度接近于墙肢的线刚度时，剪力墙的受力性能已接近于框架，这种剪力墙称为壁式框架。框

2、筒剪力滞后现象：对于框筒结构，在翼缘框架中，远离腹板框架的各柱轴力愈来愈小；在腹板框架中，远离翼缘框架各柱轴力的递减速度比按直线规律递减的要快。上述现象称之为剪力滞后框架的剪切刚度Cf：剪切刚度是反映结构面剪切变形性质的重要参数，其数值等于峰值前剪切刚度曲线上任一点的切线斜率。鞭梢效应：在地震作用下，高层建筑或其他建（构）筑物顶部细长突出部分振幅剧烈增大的现象。刚度中心：刚度中心是在不考虑扭转情况下各抗侧力单元层剪力的合力中心，是指结构抗侧力构件的中心，也就是各构件的刚度乘以距离除以总的刚度。结构体系：高层结构的结构体系是指承担由自重和活载产生的竖向荷载、抵抗由风产生的水平荷载及地震产生的水平

3、作用的骨架。风振系数z：若考虑脉动风对于高度较大、刚度较小的高层产生不可忽略的边力效应而对风压值乘以放大系数。延性结构：在中等地震作用下，允许结构某些部位进入屈服状态，形成塑性铰，这时结构进入弹塑性状态。在这个阶段结构刚度降低，地震惯性力不会很大，但结构变形加大，结构是通过塑性变形来耗散地震能量的。具有上述性能的结构，称为延性结构。 弯矩二次分配法：就是将各节点的不平衡弯矩，同时作分配和传递，第一次按梁柱线刚度分配固端弯矩，将分配弯矩传递一次（传递系数C=1/2），再作一次分配即结束。框架结构：由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构。 剪力墙结构：由剪力墙组成的承

4、受竖向和水平作用的结构。 框架剪力墙结构：由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。 转换结构构件：完成上部楼层到下部楼层的结构型式转变或上部楼层到下部楼层结构布置改变而设置的结构构件，包括转换梁、转换桁架、转换板等。 结构转换层：不同功能的楼层需要不同的空间划分，因而上下层之间就需要结构形式和结构布置轴线的改变，这就需要在上下层之间设置一种结构楼层，以完成结构布置密集、墙柱较多的上层向结构布置较稀疏、墙术较少的下层转换，这种结构层就称为结构转换层。剪重比：楼层地震剪力系数，即某层地震剪力与该层以上各层重力荷载代表值之和的比值刚重比：结构的刚度和重力荷载之比。是

5、影响重力D-P效应的主要参数。抗推刚度（D）：是使柱子产生单位水平位移所施加的水平力。结构刚度中心：各抗侧力结构刚度的中心。 主轴：抗侧力结构在平面内为斜向布置时，设层间剪力通过刚度中心作用于某个方向，若结构产生的层间位移与层间剪力作用的方向一致，则这个方向称为主轴方向。 剪切变形：下部层间变形（侧移）大，上部层间变形小，是由梁柱弯曲变形产生的。框架结构的变形特征是呈剪切型的。1. 把空间结构简化为平面结构的两个基本假定是什么？假定1平面抗侧力结构假定，当房屋体型规整、剪力墙布置对称均匀时,在水平地震力作用下房屋不会产生沿竖轴的扭转.假定2 刚性楼盖假定，楼板在自身平面内的

6、刚度是无限大的。2. 试解释公式： wk=zszw0，并指出何种情况需计算zwk风荷载标准值z基本风压值s风荷载体型系数z风压高度变化系数w0z高度处的风振系数对于高度大于30米且高宽比大于1.5的房屋建筑，用风振系数z加大风载，z=1+zvz，否则取z=1.03. 再多高层建筑结构计算中，何谓刚性楼盖假定？假定楼盖在自身平面内为刚性有何意义？答：刚性楼盖假定，楼板在自身平面内的刚度是无限大的。在大多数情况下，为简化计算都可假定楼板在其自身平面内无限刚性，不能变形，而在平面外则刚度为零。我国规范规定在风荷载及多遇地震作用下结构处于弹性状态，因而除少量情况外，构件均采用弹性刚度，不必折减。考虑到

7、剪力墙的连梁由于跨高比小，按弹性计算的弯矩与剪力太大，配筋困难，所以在必要时可适当折减其刚度，折减系数不宜小于0.5。4. 划分剪力墙类别主要考虑哪两个方面？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。 各类剪力墙划分如下： 1.若剪力墙连梁的刚度和墙肢宽度基本均匀，（整体性系数）10，且JnJ时，按小开口整体墙计算；当只满足a10，按壁式框架计算；当只满足JnJ时，按双肢墙计算。 2.若洞口面积与剪力墙立面总面积之比不大于0.15，且洞口净距及孔洞至墙边的净距大于洞口的长

8、边尺寸时，一般可作为整体剪力墙考虑。 一一实际上反映了连系梁与墙肢之间刚度的比值，体现了整个剪力墙的整体性。J一一剪力墙对组合截面形心的惯性矩， Jn扣除墙肢惯性矩后剪力墙的惯性矩，  Jn=J-J1-J2J1、J2分别为墙肢1和墙肢2的惯性矩。5. 为什么要为连梁的剪力及弯矩进行调整？调整的方法有哪几种？答：在得到弹性计算内力之后，要对各层框架的总剪力Vf 进行调整。调整原因1.在框-剪结构中，由于柱与剪力墙相比刚度小很多，楼层剪力主要由剪力墙来承担，框架柱内力很小，而框架作为抗震的第二道防线，过于单薄是不利的； 2.计算中采用了楼板刚性假定，但在框架-剪力墙中

9、作为主要抗侧力构件的抗震墙间距较大，实际楼板有变形，结果框架部分的水平位移大于抗震墙，相应地，框架实际承受的剪力比计算值大； 3.在地震作用过程中，剪力墙开裂后框架承担的剪力比例将增加，剪力墙屈服后，框架将承担更大的剪力。由内力分析可知，框-剪结构中的框架，受力情况不同于纯框架，它下部楼层的计算剪力很小，底部接近于零，显然直接按计算的剪力进行配筋时不安全的，必须予以适当的调整，使框架具有足够的抗震能力。这种调整是为了保证框架安全的一种人为措施，所以调整后内力不再满足平衡条件调整方法：抗震设计时，框架-剪力墙结构对应于地震作用标准值的各层总剪力应符合下列规定：Vf0.2V06. 以下图为例，说明

10、横向荷载作用下框架剪力墙结构计算简图中的总剪力墙、总框架和总连梁各代表实际结构中的哪些具体结构？各用什么参数表示其刚度特征？并绘出其计算简图。答：同一楼层各片剪力墙的位移都是相等的，所以可将结构单元内所有剪力墙综合在一起，形成一榀假想的总剪力墙相当于一竖向悬臂弯曲构件，总剪力墙的弯曲刚度等于各榀剪力墙弯曲刚度之和；同一楼层各榀框架的位移都是相等的，所以可把单元内所有框架综合起来，形成一榀假想的总框架，相当于一竖向悬臂弯曲构件，总框架的剪切刚度等于各榀框架剪切刚度之和；把所有连梁合并成总连梁，相当于一附加的剪切刚度，并将连梁简化成带刚域杆件。总剪力墙的弯曲刚度、总框架的剪切刚度和总连梁的等效剪切

11、刚度。7. 与一般框架结构相比，壁式框架在水平荷载作用下的受力特点是什么？采用D值法进行内力和位移计算时，壁式框架与一般框架有何异同？答：其弯矩图不仅在楼层处有突变，而且在大多数楼层中都出现反弯点，变形曲线呈整体剪切型。1.梁柱杆端均有刚域，从而使杆件的刚度增大；2.梁柱截面高度较大，需考虑杆件剪切变形影响。3.柱刚度和反弯点高度虚应进行修正。4.可采用一般的D值法进行简化计算。8. 结构刚度特征值的定义是什么？它对框剪结构侧移与内力分布规律有什么影响？答：称为框剪结构的刚度特征值，是影响框剪结构受力和变形性能的主要参数。刚度特征值值对结构侧移曲线的影响：当值较小时（如小于1），结构的侧移曲线

12、接近剪力墙结构的侧移曲线；当l值较大时（如大于6），结构的侧移曲线接近框架结构的侧移曲线。刚度特征值值对结构内力的影响： （1）框架、剪力墙之间的剪力分配关系随变化, （2）框架剪力与剪力墙剪力的比值Vf / Vw不仅与刚度特征值有关，而且与截面所在的位置有关。框架剪力的最大值出现在结构的中部（0.30.6），其位置随着的增大而向下移。   （3）由的计算公式可知，H愈大，也愈大。所以随着房屋高度的增加，max,fV也在增大。为控制框架内力，这时应适当增加剪力墙的刚度。9. 剪力墙的斜截面受剪破坏主要有几种破坏形态？设计中如何避免这几

13、种形态的发生?剪力墙斜截面受剪破坏主要有三种破坏形态-剪拉破坏、剪压破坏和斜压破坏。其中剪拉破坏和斜压破坏比剪压破坏显得更脆性，设计中应尽量避免。在剪力墙设计中，通过构造措施防止发生剪拉和斜压破坏，通过计算确定墙中水平钢筋，防止其发生剪切破坏。具体地，是通过限制墙肢内分布钢筋的最小配筋率防止发生剪拉破坏；通过限制截面剪压比避免斜压破坏；斜截面承载力计算则是为了防止剪压破坏。10. 试述反弯点法的三个基本假定1.假定框架梁柱线刚度之比为无穷大。（梁柱结点无转角）反弯点法是有一定的适用范围的，即框架梁、柱的线刚度之比应不小于2.假定底层柱的反弯点位于柱子高度的2/3处，其余各层柱的反弯点位于柱中。

14、3.不考虑框架横梁的轴向变形，即假定同一楼层各节点（柱端）侧移相等。11. 简述框架结构延性设计的四项措施(1) 选择延性材料。钢结构延性很好，钢筋混凝土结构经过合理设计，也可以有较好延性。(2) 从方案、布置、计算到构件设计、构造措施等每个步骤进行结构概念设计。(3) 设计延性构件。(4) 对钢筋混凝土结构采取抗震措施及划分抗震等级。12. 简述剪力墙的分析方法及适用对象答：剪力墙在水平荷载作用下的内力计算方法概述在水平荷载作用下剪力墙的受力分析实际上是二维平面问题，精确计算应该按照平面问题进行求解。可以借助于计算机，用有限元方法进行计算，计算精度高，但工作量较大。在工程设计中，可以根据不同

15、类型剪力墙的受力特点，进行剪力墙内力和位移的简化计算。 单榀剪力墙内力和位移的计算方法整体墙和小开口整体墙:在水平力的作用下，整体墙类似于一悬臂柱，可以视为悬臂构件按材料力学方法来计算整体墙的截面弯矩和剪力。小开口整体墙，由于洞口的影响，墙肢间应力分布不再是直线，但偏离不大。可以在整体墙计算方法的基础上加以修正。联肢墙:是由一系列连梁约束的墙肢组成，可以采用连续化方法近似计算。壁式框架:壁式框架可以简化为带刚域的框架，用改进反弯点法即D值法进行计算。以上为三种常用的手算方法。框支剪力墙和开有不规则洞口的剪力墙此两类剪力墙比较复杂，最好采用有限元法借助于计算机进行计算。13. 简述分层法的基本假

16、定和注意事项（1）基本假定 忽略框架的侧移 作用在框架梁上的竖向荷载，仅使该层框架梁及跟该层梁直接连结的柱产生内力，其它层框架梁和柱的内力忽略不计。 柱端假定为固端。 （2）注意事项 除底层外，各层柱的线刚度应乘以0.9， 且其传递系数由1/2改为1/3，如 图2所示。其他杆的线刚度和传递系数不变。有现浇楼面的梁计算其刚度时宜考虑楼板的作用进行修正。 梁的弯矩为最终弯矩，柱的弯矩为与之相连两层计算弯矩的叠加。节点弯矩常常不平衡，可将不平衡弯矩再分配一次，重新分配的弯矩不再考虑传递。14. 框架剪力墙计算方法和基本假定计算方法：框剪协同工作计算方法基本假定：假定1平面抗侧力结构假定，当房屋体型规

17、整、剪力墙布置对称均匀时,在水平地震力作用下房屋不会产生沿竖轴的扭转.假定2 刚性楼盖假定，楼板在自身平面内的刚度是无限大的。15. 试述剪力墙结构连续连杆法的基本假定。 答：剪力墙结构连续连杆法的基本假定：忽略连梁的轴向变形，假定两墙肢的水平位移完全相同；各墙肢截面的转角和曲率都相等，因此连梁两端转角相等，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相同。 16. 剪力墙按受力特性的不同分为哪几类？各类的受力特点是什么？ 答：剪力墙按受力特性的不同分为整体墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架。整体墙的受力特点类似于悬臂构件，故按材料力学方法求解，整体

18、小开口墙的受力特点也类似于悬臂构件，但由于洞口的削弱，故按材料力学方法求解后，要考虑洞口的影响，对计算结果进行修正，联肢墙的洞口增大，结构的整体性减弱，其受力有别于悬臂构件，故用连续连梁法进行内力计算；壁式框架受力后在壁柱上出现反弯点，更接近于框架，故用D值法求解。17. 试述对结构延性的理解，延性系数有何物理意义？ 答：结构延性是指结构的弹塑性变形能力，结构屈服后，在承载力保持基本不变的前提下，结构的变形能力越强，说明结构的延性就越好。延性系数为结构或构件的变形能力，一般用结构或构件破坏时的变形u与屈服时的变形y的比值来表示，即=/y，越大，结构或构件的延性就越好。 18

19、. 高层结构应满足哪些设计要求？ 答：满足承载力要求，即结构应有足够的极限承载力；层间位移限制条件，为保证在建筑中可以正常的工作学习和生活，应限制结构的层间侧移，舒适度要求，对高度超过150m的高层建筑，应限制在风荷载作用下的结构顶点加速度峰值，满足规范要求；对结构进行稳定和抗倾覆验算，使结构具有足够的稳定和抗倾覆能力。 19. 如何计算水平荷载作用下的框架的顶点位移？答：计算水平荷载作用下的框架的顶点位移按如下步骤进行：1）反弯点法或D值法计算框架各层的抗侧刚度；2）计算各层的层剪力；3）由1）和2）计算各层的层间侧移；4）各层层间侧移的和即为框架的顶点位移。20. 简述

20、高层建筑结构布置的一般原则。 答：高层房屋平面宜简单、规则、对称，尽量减少复杂受力和扭转受力，尽量使结构抗侧刚度中心、建筑平面形心、建筑物质量中心重合，以减少扭转。高层建筑，其平面形状可以是方形、矩形和圆形，也可以采用L形、T形、十字形和Y形。但平面尺寸要满足有关规范要求。  高层结构房屋竖向的强度和刚度宜均匀、连续，无突变。避免有过大的外挑和内收，避免错层和局部夹层，同一楼层楼面标高尽量统一，竖向结构层间刚度上下均匀，加强楼盖刚度，以加强连接和力的传递。同时，建筑物高宽比要满足有关规定，并按要求设置变形缝。21. 高层建筑结构的竖向承重体系和水平向承重体系各有哪

21、些？ 答：高层建筑结构的竖向承重体系有框架、剪力墙、框架剪力墙、筒体、板柱剪力墙以及一些其他形式如：悬挂式结构，巨型框架结构和竖向桁架结构。  高层建筑结构的水平承重体系有现浇楼盖体系（包括肋梁楼盖体系、密肋楼盖体系、平板式楼盖体系、无粘结预应力现浇平扳)、叠合楼盖体系、预制板楼盖体系和组合楼盖体系。22. 高层建筑结构有何受力特点？ 答：高层建筑受到较大的侧向力(水平风力或水平地震力)，在建筑结构底部竖向力也很大。在高层建筑中，可以认为柱的轴向力与层数为线性关系，水平力近似为倒三角形分布，在水平力作用卞，结构底部弯矩与高度平方成正比，顶点侧移与高度四次

22、方成正比。上述弯矩和侧移值，往往成为控制因素。另外，高层建筑各构件受力复杂，对截面承载力和配筋要求较高。23. 框架结构有哪些优缺点？梁、柱组成的框架作为建筑竖向承重结构，并同时抵抗水平荷载时，被称为框架结构体系。优点：建筑平面布置灵活，可做成需要大空间的会议室、餐厅、办公室等。缺点：抗侧刚度小，水平位移较大，故限制了建造高度。一般不宜超过50m。各种结构型式适用高度还与设防烈度有关。抗侧刚度主要取决于梁、柱的截面尺寸及层高。24. 简述D值法和反弯点法的适用条件并比较它们的异同点答：对比较规则的、层数不多的框架结构，当柱轴向变形对内力及位移影响不大时，可采用D值法或反弯点法计算水平荷载作用下

23、的框架内力和位移。用D值法计算水平荷载下框架内力有三个基本假定：假定楼板在其本身平面内刚度为无限大，忽略柱轴向变形，忽略梁、柱剪切变形。D值法是更为一般的方法，普遍适用，而反弯点是D值法特例，只在层数很少的多层框架中适用。相同点求解过程一样，区别是反弯点法反弯点在各层固定，而D值法随梁柱刚度比而进行修正。25. 如何计算水平荷载作用下的框架的顶点位移?答：计算水平荷载作用下的框架的顶点位移按如下步骤进行：1）反弯点法或D值法计算框架各层的抗侧刚度；2）计算各层的层剪力；3）由1）和2）计算各层的层间侧移；4）各层层间侧移的和即为框架的顶点位移。26. 为何要限制剪压比？答：由试验可知，箍筋过多

24、不能充分发挥钢箍作用，因此，在设计时要限制梁截面的平均剪应力，使箍筋数量不至于太多，同时，也可有效防止裂缝过早出现，减轻混凝土碎裂程度27. 框架结构和框筒结构的结构平面布置有什么区别?答：框架是平面结构，主要由于水平力方向平行的框架抵抗层剪力及倾覆力矩。框筒是空间结构，沿四周布置的框架参与抵抗水平力，层剪力由平行于水平力作用方向的腹板框架抵抗。倾覆力矩由腹板框架和垂直于水平力方向的翼缘框架共同抵抗。框筒结构的四榀框架位于建筑物周边，形成抗侧、抗扭刚度及承载力都很大的外筒，使建筑材料得到充分的利用。因此，框筒结构的适用高度比框架结构高得多。28. 计算水平地震作用有哪些方法? 答：计

25、算等效水平地震作用是将地震作用按水平和竖直两个方法分别来进行计算的。具体计算方法又分为反应谱底部剪力法和反应谱振型分解法两种方法。 29. 什么是抗震设计的二阶段设计方法?为什么要采用二阶段设计方法?  答：第一阶段为结构设计阶段，第二阶段为验算阶段。保证小震不坏、中震可修、在震不倒的目标实现。 30. 什么是地震系数、动力系数和地震影响系数? 地震系数：地面运动最大加速度与g的比值。动力系数：结构最大加速度反应相对于地面最大加速度的最大系数。 地震影响系数：地震系数与动力系数的积。31. 什么是概念设计?  &#

26、160;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。应该说，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内容。 6.什么是内力组合和位移组合?  内力组合是要组合构件的控制截面处的内力，位移组合主要是组合水平荷载作用下的结构层间位移。组合工况分为无地震作用组合及有地震作用组合两类。 

27、;32. 为什么梁铰机制比柱铰机制对抗震有利?  答：梁铰机制是指塑性铰出在梁端,除柱脚外,柱端无塑性铰;柱铰机制是指在同一层所有柱的上下端形成塑性铰.梁铰机制之所以优于柱铰机制是因为:梁铰分散在各层,即塑性变形分散在各层,不至于形成倒塌机构,而柱铰集中在某一层,塑性变形集中在该层,该层为柔软层或薄弱层,形成倒塌机构;梁铰的数量远多于柱铰的数量,在同样大小的塑性变形和耗能要求下,对梁铰的塑性转动能力要求低,对柱铰的塑性转动能力要求高;梁是受弯构件,容易实现大的延性和耗能能力.柱是压弯构件,尤其是轴压比大的柱,不容易实现大的延性和耗能能力.实际工程设计中,很难实现完全梁铰机制

28、,往往是既有梁铰又有柱铰的混合铰机制.设计中,需要通过加大柱脚固定端截面的承载力,推迟柱脚出铰;通过"强柱弱梁",尽量减少柱铰. 33. 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，极端情况为一端铰接，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。 34. 简述剪力墙边缘构件的作用及类型。 剪力墙载截面两端设置边缘构件是提高墙肢端部混凝土极限压应变、改善剪力墙延性的重要措施。边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。35. 图示为一高层剪力墙结构平面外轮廓图，该地区标准风压0.3kN/m2，C类粗糙度，各层层高均为3m，共10层，试求第10层的总风荷载值。36. 如下图所示框架-剪力墙结构中，在进行横向内力计算时，请回答：（1）如简化为刚结体系，请画出计算简图，并指出简化后体系各代表实际结构中的哪些具体构