高层建筑结构设计思考题答案 (2)

第二章

2.1钢筋混凝土房屋建筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？钢筋混凝土房屋建

筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？每种结构体系举1~2例。

答：钢筋混凝土房屋建筑的抗侧力结构体系有：框架结构(如主体18层、局部22层的北京长城饭店)；框架剪力墙结构（如26层的上海宾馆）；剪力墙结构（包括全部落地剪力墙和部分框支剪力墙）；筒体结构[如芝加哥Dewitt-Chestnut公寓大厦（框筒），芝加哥John Hancock大厦（桁架筒），北京中国国际贸易大厦（筒中筒）]；框架核心筒结构（如广州中信大厦）；板柱-剪力墙结构。钢结构房屋建筑的抗侧力体系有：框架结构（如北京的长富宫）；框架-支撑（抗震墙板）结构（如京广中心主楼）；筒体结构[芝加哥西尔斯大厦（束筒）]；巨型结构（如香港中银大厦）。

2.2框架结构、剪力墙结构和框架----剪力墙结构在侧向力作用下的水平位移曲线各有什么特点？

答：(1)框架结构在侧向力作用下，其侧移由两部分组成：梁和柱的弯曲变形产生的侧移，侧移曲线呈剪切型，自下而上层间位移减小；柱的轴向变形产生的侧移，侧移曲线为弯曲型，自下而上层间位移增大。第一部分是主要的，所以框架在侧向力作用下的水平位移曲线以剪切型为主。(2)剪力墙结构在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯曲型，即层间位移由下至上逐渐增大。(3)框架-剪力墙在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯剪型, 层间位移上下趋于均匀。

2.3框架结构和框筒结构的结构构件平面布置有什么区别?

答：(1)框架结构是平面结构，主要由与水平力方向平行的框架抵抗层剪力及倾覆力矩，必须在两个正交的主轴方向设置框架，以抵抗各个方向的侧向力。抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。框筒结是由密柱深梁组成的空间结构，沿四周布置的框架都参与抵抗水平力，框筒结构的四榀框架位于建筑物的周边，形成抗侧、抗扭刚度及承载力都很大的外筒。

2.5中心支撑钢框架和偏心支撑钢框架的支撑斜杆是如何布置的？偏心支撑钢框架有哪些

类型？为什么偏心支撑钢框架的抗震性能比中心支撑框架好？

答：中心支撑框架的支撑斜杆的轴线交汇于框架梁柱轴线的交点。偏心支撑框架的特点是支撑连接位置偏离梁柱节点。偏心支撑框架的基本形式有单斜杆、人字形和V形。偏心支撑框架的刚度与中心支撑框架接近，消能梁段越短，其刚度越大。经过合理设计的偏心支撑框架，在大震作用下，消能梁段腹板剪切屈服，通过腹板塑性变形耗能地震能量；支撑斜杆保持弹性，不会出现受拉屈服和受压屈曲的现象；偏心支撑框架的柱和消能梁段以外的梁，也保持弹性。研究表明，消能梁段的腹板剪切屈服，具有塑性变形大、屈服后承载力继续提高、滞回耗能稳定等特点。偏心支撑框架的抗震性能明显优于中心支撑框架。

2.6为什么规范对每一种结构体系规定最大的适用高度？实际工程是否允许超过规范规定

的最大适用高度？

答：要根据房屋建筑的高度、是否需要抗震设防、抗震设防烈度等因素，确定一个与其匹配的、经济的结构体系，使结构效能得到充分发挥，建筑材料得到充分利用。而每一种结构体系，也有其最佳的适用高度范围。

实际工程允许超过规范规定的最大适用高度，但结构设计应采取有效的加强措施，并且有可靠依据，或进行专门的研究和论证。

2.7什么样的建筑体形对结构抗震有利？为什么？为什么结构平面布置对称、均匀及沿竖向布置连续、无突变有利于抗震？

答：对抗震有利的建筑平面形状是简单、规则、对称、长宽比不大的平面。结构构件的平面布置与建筑平面有关。平面简单、规则、对称的建筑，容易实现有利于抗震的结构平面布置，

即承载力、刚度、质量分布对称、均匀，刚度中心和质量中心尽可能重合，减小扭转效应。结构具有良好的整体性。平面形状不对称时，应通过剪力墙的布置调整并实现刚度对称。简单、规则、对称结构的计算分析结构能较好的反应结构在水平力作用下的受力状态，设计者能比较正确计算其内力和侧移。

2.8简述房屋建筑平面不规则和竖向不规则的类型？

答：平面不规则的类型包括扭转不规则、楼板凹凸不规则和楼板局部不连续竖向不规则的类型包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变。

2.9在什么情况下设置防震缝、伸缩缝和沉降缝？这三种缝的特点和要求是什么？

答：(1)在房屋建筑的总体布置中，为了消除结构不规则、收缩和温度应力、不均匀沉降对结构的有害影响，可以用防震缝、伸缩缝和沉降缝将房屋分成若干独立的部分。(2)防震缝应有一定的宽度，否则在地震时相邻部分会互相碰撞而破坏。钢筋混凝土框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可为70mm；超过15m时，6度、7度、8度和9度分别每增加5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm；框架-剪力墙结构和剪力墙结构房屋的防震缝宽度，可分别采用框架结构防震缝宽度的70%和50%，但都不小于70mm。防震缝两侧结构类型不同时，按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。现浇钢筋混凝土框架结构、剪力墙结构伸缩缝的最大间距分别为55m和45m，框架-剪力墙结构伸缩缝的最大间距可根据具体情况介于45m和55m之间。钢结构伸缩缝的最大间距可为90m。抗震设防的结构，沉降缝的宽度应符合防震缝最小宽度的要求。

第三章

3.1 计算总风荷载和局部风荷载的目的是什么？二者计算有何异同？

答： (1)总风荷载是建筑物各表面承受风作用力的合力，是沿高度变化的分布荷载，计算总风荷载的目的是为了计算抗侧力结构的侧移及各构件内力。局部风荷载是用于计算结构局部构件或围护构件与主体的连接。 (2)二者的异同：二者都用下列公式计算，但计算局部风荷载的时候采用的是局部风荷载体型系数。

3.4 地震地面运动特性用哪几个特征量来描述？结构破坏与地面运动特性有什么关系？答：(1)地震地面运动的特性可用三个量来描述：强度（由振幅值大小表示）、频谱和持续时间。 (2)结构破坏与地面运动特性有着密切的关系，主要表现在：强烈地震的加速度或速度幅值一般很大，但如果地震时间很短，对建筑物的破坏性可能不大；而有时地面运动的加速度或速度幅值并不太大，而地震波的卓越周期与结构的基本周期接近，或者振动时间很长，都可能对建筑物造成严重影响。

3.5什么叫地震地面运动的卓越周期？卓越周期与场地有什么关系？卓越周期与场地特征

周期有何关系？

答：(1)地震地面运动的卓越周期是指地震功率谱中能量占主要部分的周期。 (2)卓越周期与场地的关系：硬土的卓越周期短；软土的卓越周期长。 (3)卓越周期T与特征周期Tg间的关系应理解为: 二者都是场地固有周期 T0的不同预测值, 因预测方法不同而冠以不同

的名称。

3.6地震作用与风荷载各有什么特点？

答：(1)地震作用的特点：地震时，由于地震波的作用产生地面运动，并通过房屋基础影响上部结构，使结构产生震动，这就是地震作用。地震波会使房屋产生竖向震动和水平震动，一般对房屋的破坏主要是由水平振动造成。设计中主要考虑水平地震作用，只有震中附近的

高烈度区或竖向振动会产生严重后果时，才同时考虑竖向地震作用。地震地面运动是一种随机振动；强烈地震时加速度峰值或速度峰值（振幅）往往很大，但如果地震时间很短，对建筑物的影响也可能不大。而有时地面运动的加速度或速度峰值并不太大，而地震波的特征周期与结构物的基本周期接近，或者振动时间很长，都可能对建筑物造成严重影响。 (2)风荷载的特点：风的作用是不规则的，风压随着风速、风向的紊乱变化而不停的改变，风荷载是随时间而波动的动力荷载，但在房屋设计中一般把它看成静荷载。在设计抗侧力结构、围护构件及考虑人们的舒适度时都要用到风荷载。

3.7什么是小震、中震和大震？其概率含义是什么？与设防烈度是什么关系？抗震设计目标要求结构在小震、中震和大震作用下处于什么状态？怎样实现？

答：小震指该地区50年内超过概率约为63%的地震烈度，即众值烈度，又称多遇地震。

中震指该地区50年内超过概率约为10%的地震烈度，又称为基本烈度或设防烈度。

大震指该地区50年内超越概率约为2%-3%的地震烈度，又称为罕遇地震。

在小震作用下，房屋应该不需修理仍可继续使用；在中震作用下。允许结构局部进入屈服阶段，经过一般修理仍可继续使用；在大震作用下，构件可能严重屈服，结构破坏，但房屋不应倒塌、不应出现危及生命财产的严重破坏。

3.8什么是抗震设计的二阶段方法？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。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。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。

3.10什么是地震系数k，动力系数β和地震影响系数α？写出βακ的表达式。β谱曲线有什么特点？

答：地震系数k即地面运动最大加速度与g的比值。动力系数β即结构最大加速度反应相对于地面最大加速度的放大系数。地震影响系数α是地震系数乘以动力系数。α=kβ

3.11什么是特征周期分组？对设计反应谱有什么影响？

答：地震影响曲线上由最大值开始下降的周期称为场地特征周期Tg，Tg愈大，曲线平台段3.12 地震作用大小与场地有什么关系？请分析影响因素及其影响原因。如果两幢相同建筑，基本自震周期是3s，建造地点都是属于第一组，分别建在分别建在Ⅰ类场地和类场地和Ⅳ类场地，它们地震作用相差多少？如果它们建筑地点分别为第一组和第三组，都是建在Ⅳ类场地上，地震作用又相差多少？

答： (1)对于同一个设计地震分组，场地类别越高，特征周期越大，对长周期结构越不利。这是因为不同性质的土层对地震波包含的各种频率成分的吸收和过滤效果不同，场地土愈软，软土覆盖层厚度愈大，场地类别就愈高，从而特征周期就愈大。

3.13 计算水平地震作用有哪些方法？适用于什么样的建筑结构？

答：计算水平地震作用方法可分为静力法、反应谱方法和时程分析法三大类。

3.14 计算水平地震作用时，重力荷载怎么计算？各可变荷载的组合值系数为多少各可变荷载的组合值系数为多少？

答：计算水平地震作用时，计算重力荷载即计算结构等效总重力荷载0.85eqEGG=,其中EG 是结构总重力代表值，为各层重力荷载代表值之和。重力荷载代表值是指100%的恒荷载、50%~80%的楼面活荷载和50%的雪荷载之和。

3.15 用底部剪力法计算水平地震作用及其效应的方法和步骤如何？为什么在顶部有附加

水平地震作用?

答：(1)用底部剪力法计算地震作用时，将多自由度体系等效为单自由度体系，只考虑结构基本自振周期计算总水平地震力，然后再按一定规律分配到各个楼层。（2）在顶部附加水平地震作用的原因是为了考虑高振型对水平地震力沿高度分布的影响。

第四章设计要求及荷载效应组合

4.1承载力验算和水平位移限制为什么是不同的极限状态？这两种验算在荷载效应组合时

有什么不同？

答：因为承载力验算是在承载力极限状态，水平位移限制是在正常使用状态。由于承载力验算是极限状态验算，在内力组合时，根据荷载性质不同，荷载效应要乘以各自的分项系数和组合系数。位移计算时，为正常使用状态。

4.2 为什么高而柔的结构要进行舒适度验算？

答：因为高而柔的结构抗侧刚度较小，在风荷载作用下会产生较大的侧向加速度，使人感觉不舒适，因此要进行舒适度验算，按重现期为10年的风荷载计算结构顶点加速度，或由风洞试验确定顺风向与横风向结构顶点最大加速度，使其满足规范要求。

4.3 P-△效应计算与结构总体稳定的含义有何不同？

答：P-△效应是指在水平荷载作用下，出现侧移后，重力荷载会产生附加弯矩，附加弯矩又增大侧移，这是一种二阶效应。在高层建筑结构设计中，一般所说的考虑P-△效应即是进行结构的整体稳定验算，但结构的整体稳定验算还包括结构仅在重力作用下，出现的丧失稳定问题，不过这种情况出现的很少。

4.4延性和延性比是什么？为什么抗震结构要具有延性？

答：延性是指构件和结构屈服后，具有承载能力不降低或基本不降低、且有足够塑性变形能力的一种性能，一般用延性比表示延性，即塑性变形能力的大小。

4.5为什么抗震设计区分抗震等级？抗震等级与延性要求是什么关系？试比较一幢15层、45m高7度抗震设防区的框架和框架----剪力墙结构抗震等级有什么不同？如果在8度设防区，抗震等级有变化吗?

答：(1)因为在不同情况下，构件的延性要求有所不同：地震作用强烈或对地震作用敏感的结构延性要求应该高一些，重要的、震害造成损失较大的结构，延性要求也应该高一些；反之，要求可以降低一些。不过，由于计算结构延性比十分困难，也无法提出确切的延性比要求，因此我国抗震规范对抗震设计采取区分抗震等级的方法，不同抗震等级的构造措施不同，从宏观上区别对结构的不同延性要求。(2)抗震等级与延性要求的关系：特一级抗震等级延性要求最高，然后依次为一、二、三、四级。(3)在七度抗震设防区，框架结构的抗震等级为二级；框架-剪力墙结构的框架部分的抗震等级为三级，剪力墙部分的抗震等级为二级。在八度设防区，框架结构的抗震等级为一级；框架-剪力墙结构的框架部分抗震等级为二级，剪力墙部分抗震等级为一级。

4.6什么是荷载效应组合？效应指什么？

答：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。效应是指建筑结构设计中,由荷载引起结构或结构构件的反应。

4.7内力组合和位移组合的项目以及分项系数、组合系数有什么异同？为什么？

答：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。

4.8荷载组合要考虑哪些工况？有地震作用的组合与无地震作用的组合的区别是什么？哪些建筑要前者？哪些建筑要求后者？抗震设计的结构为什么也要进行无地震作用组合？试分析一幢30层、99m高、位于7度抗震设防区的结构应当作哪几种工况组合度抗震设防区的结构应当作哪几种工况组合？如果该建筑位于如果该建筑位于如果该建筑位于如果该建筑位于9度抗震设防区会有哪些不同？请分别列出这两幢结构的内力和位移组合的计算式（列出分项及组合系数）

答：（1)无地震作用时的效应组合，它应用于非抗震设计及6度抗震设防、但不要求做地震作用计算的结构，其一般表达式为：111GGkQQQkWWWkSSSSγγψψγ=++ 高层建筑的无地震组合基本的荷载工况有两种： 1、恒载+活载：1.2×恒载效应+1.4×活载效应； 1.35×恒载效应+1.4×0.7×活载效应。 2、恒载+活载+风荷载：对于高层结构：1.2×恒载效应+1.4×活载效应+1.4×0.7×风载效应。

(2)有地震作用时的效应组合，它应用于所有要求进行地震作用计算的结构，其一般表达式为：EGGEEhEhkEvEvkWWWkSSSSSγγγψγ=+++ 高层建筑的有地震作用组合的基本工况有以下几种： 1、对于所有高层建筑：1.2×重力荷载效应+1.3×水平地震作用效应。 2、对于60m以上高层建筑增加这一项： 1.2×重力荷载效应+1.3×水平地震作用效应+1.4×0.2×风荷载效应。 3、9度设防高层建筑增加这一项： 1.2×重力荷载效应+1.3×水平地震作用效应+0.5×竖向地震作用效应。 4、9度设防高层建筑增加这一项：1.2×重力荷载效应+1.3×竖向地震作用效应。 5、9度设防、且为60m以上高层建筑增加这一项： 1.2×重力荷载效应+1.3×水平地震作用效应+0.5×竖向地震作用效应+1.4×0.2×风载效应。

(3)对于一幢30层、99m高、位于7度抗震设防区的结构应当作一下两种工况组合：1、1.2×重力荷载效应+1.3×水平地震作用效应。 2、1.2×重力荷载效应+1.3×水平地震作用效应+1.4×0.2×风荷载效应。如果该建筑位于9度抗震设防区，应增加以下三种工况组合：1、1.2×重力荷载效应+1.3×水平地震作用效应+0.5×竖向地震作用效应。 2、1.2×重力荷载效应+1.3×竖向地震作用效应。 3、1.2×重力荷载效应+1.3×水平地震作用效应+0.5×竖向地震作用效应+1.4×0.2×风载效应。

4.10为什么钢筋混凝土框架梁的弯矩能作塑性调幅？如何进行调幅？调幅与组合的先后次序怎样安排？

答：为了减少钢筋混凝土框架梁支座处的配筋数量，在竖向荷载作用下可以考虑框架梁塑性内力重分布，现浇框架支座负弯矩调幅系数为0.8-0.9；装配整体式框架，由于钢筋焊接或接缝不严等原因，节点容易产生变形，梁端实际弯矩比弹性计算值会有所降低，因此支座弯矩调幅系数为0.7-0.8《混凝土高规》对调幅系数作了规定，并规定竖向荷载作用下的弯矩应先调幅，再与其他荷载效应进行组合。先调幅后组合。

第五章框架、剪力墙、框架-剪力墙结构的近似计算方法

与设计概念

5.1平面结构和楼板在自身平面内具有无限刚性这两个基本假定是什么意义，在框架、剪力墙、框架-剪力墙结构近似计算中为什么要用这两个假定？

答：（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，而在平面外地刚度很小，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。因为而在侧向力作用下，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相互联系并协同工作。

5.3刚度系数D和d的物理意义是什么？有什么区别？为什么？应用的条件是什么？应用时有哪些不同？

答： (1)D的物理意义：当柱端有转角时使柱端产生单位水平位移所需施加的水平推力。d 的物理意义：当柱端固定时使柱端产生单位水平位移所需施加的水平推力。

(2)抗侧刚度D值小于d值，即梁刚度较小时，柱的抗侧刚度减小了。因为当梁的刚度较小时，对柱的约束作用减小，从而使柱的抗侧刚度减小。(3)当梁比柱的抗弯刚度大很多时，刚度修正系数α值接近1，可近似认为α=1，此时第i层柱的侧移刚度为d值，在剪力分配公式中可用d值代替D值，即反弯点法。工程中用梁柱线刚度比判断，当/35bcii≥ 时可采用反弯点法，反之，则采用D值法。

5.4影响水平荷载下柱反弯点位置的主要因素是什么？框架顶层、底层和中部各层反弯点位置有什么变化？反弯点高度比大于1的物理意义是什么？

答 (1)影响水平荷载下柱反弯点位置的主要因素：结构的总层数及该层所在位置；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。(2)在框架顶层反弯点位置在顶层柱中点以上；底层反弯点位置在2h/3高度处（h是底层柱的高度）；中部各层反弯点位置在各柱中点。(3)反弯点高度比大于1的物理意义是表示柱下端的约束弯矩远大于柱上端的约束弯矩，使得反弯点超过了柱的上端，使该柱中没有反弯点。

5.5梁柱杆件的弯曲变形和柱轴向变形对框架侧移有什么影响？框架为什么具有剪切型侧

移曲线？

答：(1)框架总位移由杆件弯曲变形产生的侧移和柱轴向变形产生的侧移两部分叠加而成。由杆件弯曲变形引起的“剪切型侧移”，可由D值计算，为框架侧移的主要部分；由柱轴向变形产生的“弯曲型侧移”，可由连续化方法作近似估算。后者产生的侧移变形很小，多层框架可以忽略，当结构高度增大时，由柱轴向变形产生的侧移占总变形的百分比也增大，在高层建筑结构中不能忽略。（2）因为整体框架可以看成空腹的深梁，整体变形以剪切变形为主；由杆件弯曲变形引起的“剪切型侧移”，为框架侧移的主要部分，所以框架具有剪切型侧移曲线。

5.7剪力墙连续化方法的基本假定是什么？它们对该计算方法的应用范围有什么影响？

答：（1）忽略连梁轴向变形，即假定两墙肢水平位移完全相同，（2）两墙肢各截面的转角和曲率都相等，因此连梁两端转角相等，连梁反弯点在中点（3）各墙肢截面、各连梁截面及层高等几何尺寸沿全高是相同的。

连续化方法适用于开洞规则、由下到上墙厚及层高都不变的联肢墙。实际工程中不可避免地会有变化，如果变化不多，可取各楼层的平均值作为计算参数，如果是很不规则的剪力墙，本方法不适用。

5.8剪力墙连续化方法中，连梁未知力 ()xτ和()mx是什么？()xτ沿高度分布有什么特点？()mx与墙肢内力有什么关系？

答 (1)()xτ是指连梁中点的剪力。()mx是指连梁对墙肢的约束弯矩。(2)()xτ沿高度是连续分布的。()mx表示连梁对墙肢的反弯作用，()mx=()xτ·2c 其中。

5.10整体墙、联肢墙、单独墙肢沿高度的内力分布和截面应变分布有什么区别？

答： (1)整体剪力墙的受力状态如同竖向悬臂梁，为静定结构，截面变形后仍符合平面假定，因而截面应力可按材料力学公式计算，整体墙弯矩沿高度都是一个方向（没有反向弯矩），弯矩图为曲线，由下到上逐渐减小，截面应力分布是直线，墙为弯曲型变形。 (2) 由于联肢墙的洞口开得比较大，截面的整体性已经破坏，横截面上正应力的分布远不是遵循沿一根直线的规律，但墙肢的线刚度比同列两孔间所形成的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为显著，但仅在个别或少数层内，墙肢出现反弯点。 (3)对于单独墙肢，它的计算可看成是多个单片悬臂剪力墙。

5.11框架-剪力墙结构结构协同工作计算的目的是什么？总剪力在各榀抗侧力结构间的分

配与纯剪力墙结构、纯框架结构有什么根本区别？

答：(1)框架-剪刀墙结构协同工作计算的目的是：计算在总水平荷载作用下的总框架层剪力Vf、总剪力墙的总层剪力Vw和总弯矩Mw、总联系梁的梁端弯矩Ml和剪力Vl，然后按照框架的规律把Vf分配到每根柱，按照剪力墙的规律把Vw、Mw分配到每片墙，按照连梁刚度把Ml和剪力Vl分配到每根梁，这样就可以得到每一根杆件截面设计需要的内力。

(2)在水平荷载作用下，因为框架与剪力墙的变形性质不同，不能直接把总水平剪力按抗侧刚度的比例分配到每榀结构上而是必须采用协同工作方法得到侧移和各自的水平剪力及内力。

5.12框架结构微分方程中的未知量y是什么？

答：框剪结构微分方程中的未知量y 是指整体结构的侧向位移。

5.13求得总框架和总剪力墙的剪力后，怎样求得各杆件的 M、N、V？

答：在求得总框架和总剪力墙的剪力后，按照框架的规律把剪力分配到每根柱，按照剪力墙的规律把剪力、弯矩分配到每片墙，按照连梁刚度把弯矩和剪力分配到每根梁，这样就可以得到每一根杆件截面设计需要的内2c表示墙肢重心到重心的距离。

5.14怎么区分铰结体系和刚结体系？

答：铰结体系是框架-剪力墙结构，墙肢之间没有连梁，或者有连梁而连梁很小，墙肢与框架柱之间也没有连系梁，剪力墙和框架柱之间仅靠楼板协同工作，所有剪力墙和框架在每层楼板标高处的侧移相等。

刚结体系它墙肢之间有连梁和墙肢与框架柱之间有联系梁相连，则这些联系梁对墙肢和框架柱会起作用总联系梁刚度为所有连梁和联系梁刚度之和。

5.15D值和Cf值物理意义有什么不同？他们有什么关系？

答： D的物理意义：当柱结点有转角时使柱端产生单位水平位移所需施加的水平推力。 Cf 是总抗推刚度，它的物理意义：产生单位层间变形所需的推力。

5.16什么是刚度特征值λ？它对内力分配、侧移变形有什么影响？

答：λ称为框-剪结构的刚度特征值，它的物理意义是总框架抗推刚度Cf与总剪力墙抗剪刚度EIw的相对大小，它对框-剪结构的受力及变形性能有很大影响。

5.19什么是质量中心？风荷载的合力作用点与质心计算有什么不同？

答：等效地震荷载作用点即惯性力的合力作用点，与质量分布有关，称为质心。

第六章钢筋混凝土框架构件设计

6.1为了使钢筋混凝土框架成为延性耗能框架，应采用哪些抗震概念设计？

答：1、强柱弱梁2、强剪弱弯3、强核芯区、强锚固4、局部加强5、限制柱轴压比，加强柱箍筋对混凝土的约束。

6.2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。

6.3为什么减小梁端相对受压区高度可以增大梁的延性？设计中采用什么措施减小梁端相

对受压区高度？梁端相对受压区高度的限值是多少？

答：(1)混凝土相对受压区高度大的截面曲率延性小；反之，相对受压区高度小，则延性大。对于矩形截面混凝土适筋梁，由于纵向配筋不同，受压区边缘混凝土达到极限压应变cuε

时的压区高度不同，截面的极限曲率分别用11/ucuxφε=和22/ucuxφε=计算，显然，21uu φφ>，即相对受压区高度小，截面的极限曲率大。

6.4 什么是强剪弱弯？

答：柱、梁的受剪承载力应分别大于其受弯承载力对应的剪力，推迟或避免其剪切破坏，实现延性的弯曲破坏。

6.5 影响框架柱延性和耗能的主要因素有哪些？这些因素是如何影响框架柱的延性和耗能能力的？

答：混凝土强度等级、纵向钢筋配筋率等是影响框架柱延性和耗能的因素，主要影响因素可归纳为剪跨比、轴压比和箍筋配置。

6.6 什么是强柱弱梁？如何实现强柱弱梁？

答： (1)强柱弱梁是指汇交在同一节点的上、下柱端截面在轴压力作用下的受弯承载力之和应大于两侧梁端截面受弯承载力之和，实现塑性铰先出在梁端，推迟或避免柱端形成塑性铰。

(2)实现强柱弱梁的途径：框架柱设计时弯矩设计值乘上一个柱端弯矩增大系数。

6.7除了通过强柱弱梁调整柱的弯矩设计值外，还有哪些情况需要调整柱的弯矩设计值？为什么在这些情况下要调整柱的弯矩设计值？

答：除了通过强柱弱梁调整柱的弯矩设计值外，还有以下三种情况需要调整柱的弯矩设计值：(1)框架结构柱固定端弯矩增大。为了推迟框架结构底层柱固定端截面屈服，一、二、三级框架结构的底层柱固定端截面组合的弯矩设计值，应分别乘以增大系数1.5、1.25、1.15。

(2)框支柱。为了避免框支柱过早破坏，部分框支剪力墙结构的框支柱设计内力要调整。

(3)角柱。调整后的组合弯矩设计值再乘以不小于1.10的增大系数。

6.8 框架柱的箍筋有哪些作用框架柱的箍筋有哪些作用框架柱的箍筋有哪些作用框架柱的箍筋有哪些作用？为什么轴压比大的柱配箍特征值也大为什么轴压比大的柱配箍特征值也

大为什么轴压比大的柱配箍特征值也大为什么轴压比大的柱配箍特征值也大？如何计算体积配箍率如何计算体积配箍率如何计算体积配箍率如何计算体积配箍率？

答：(1)框架柱的箍筋有三个作用：抵抗剪力、对混凝土提供约束、防止纵筋压屈。 (2)体积配箍率：vcvyvffλρ≥其中：vλ-最小配箍特征值；cf-砼轴心抗压强度设计值强度等级，低于C35时，应按C35计算；yvf-箍筋或拉筋抗拉强度设计值，超过360N/mm2时，应取360N/mm2计算。（3）矩形柱加密区的普通箍、复合箍筋的体积配箍率可按下式计算：()()%10022???=sAchcblsvccnvρ式中:ln—不计重叠部分的箍筋长度； Asv—一根箍筋的截面面积； bc、hc—矩形截面柱的宽度、高度；s—箍筋间距。

6.9为什么限制框架梁、柱和核芯区的剪压比？为什么跨高比不大于2.5的梁、剪跨比不大于2的柱的剪压比限制要严一些？

答： (1)限制框架梁、柱和核芯区剪压比是为了防止由于柱截面过小、配筋过多而产生斜压破坏。(2)对于跨度高比不大于2.5的梁、剪跨比不大于2的柱，它们的截面剪应力都较大，从而导致剪压比较大，所以剪压比限制要严一些。

6.10梁柱核芯区的可能破坏形态是什么？如何避免核芯区破坏？

答：(1)在竖向荷载和地震作用下，梁柱核芯区受力比较复杂，但主要是压力和剪力，若核芯区的受剪承载力不足，在剪压作用下出现斜裂缝，在反复荷载作用下形成交叉裂缝，混凝土挤压破碎，纵向钢筋压屈成灯笼状。 (2)保证核芯区不过早发生剪切破坏的主要措施是配置足够的箍筋。框架梁、柱采用不同强度等级的混凝土时，核芯区的混凝土等级宜与柱的混凝土等级相同，也可以略低，施工中要采取措施保证核芯区的混凝土强度和密实性。