高层建筑结构设计试题及答案

高层建筑结构设计

名词解释

1. 高层建筑：10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物。

2. 房屋高度：自室外地面至房屋主要屋面的高度。

3. 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。

4. 剪力墙结构：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。

5. 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。

6. 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。

7. 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。（或说转换结构构件所在的楼层）

8. 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。

9. 刚重比：结构的刚度和重力荷载之比。是影响重力?-P 效应的主要参数。

10. 抗推刚度（D ）：是使柱子产生单位水平位移所施加的水平力。

11. 结构刚度中心：各抗侧力结构刚度的中心。

12. 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。

13. 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。

14. 剪力滞后：在水平力作用下，框筒结构中除腹板框架抵抗倾复力矩外，翼缘框架主要是通过承受

轴力抵抗倾复力矩，同时梁柱都有在翼缘框架平面内的弯矩和剪力。由于翼缘框架中横梁的弯曲和剪切变形，使翼缘框架中各柱轴力向中心逐渐递减，这种现象称为剪力滞后。

15. 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。

16. 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。

第一章 概论

（一）填空题

1、我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)规定：把10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物称为高层建筑，此处房屋高度是指室外地面到房屋主要屋面的高度。

2．高层建筑设计时应该遵循的原则是安全适用，技术先进，经济合理，方便施工。

3．复杂高层结构包括带转换层的高层结构，带加强层的高层结构，错层结构，多塔楼结构。

4．8度、9度抗震烈度设计时，高层建筑中的大跨和长悬臂结构应考虑竖向地震作用。

5．高层建筑结构的竖向承重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，筒体结构体系，板柱—剪力墙结构体系；水平向承重体系有现浇楼盖体系，叠合楼盖体系，预制板楼盖体系，组合楼盖体系。

6．高层结构平面布置时，应使其平面的质量中心和刚度中心尽可能靠近，以减少扭转效应。7．《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002适用于10层及10层以上或房屋高度超过28m的非抗震设计和抗震设防烈度为6至9度抗震设计的高层民用建筑结构。

9三种常用的钢筋混凝土高层结构体系是指框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构。(二)选择题

1．高层建筑抗震设计时，应具有[ a ]抗震防线。

a．多道；b．两道；c．一道；d．不需要。

2．下列叙述满足高层建筑规则结构要求的是[ d ]。

a．结构有较多错层；b．质量分布不均匀；

c．抗扭刚度低；d．刚度、承载力、质量分布均匀、无突变。

3．高层建筑结构的受力特点是[ c ]。

a．竖向荷载为主要荷载，水平荷载为次要荷载；

b．水平荷载为主要荷载，竖向荷载为次要荷载；

c．竖向荷载和水平荷载均为主要荷载；

d．不一定。

4．8度抗震设防时，框架—剪力墙结构的最大高宽比限值是[ C ]。

a．2；b．3；c．4；d．5。

5．钢筋混凝土高层结构房屋在确定抗震等级时，除考虑地震烈度、结构类型外，还应该考虑[ A ]。a．房屋高度；b．高宽比；c．房屋层数；d．地基土类别。

(三)判断题

1．高层结构应根据房屋的高度、高宽比、抗震设防类别、场地类别、结构材料、施工技术等因素，选用适当的结构体系。[ √]

2．我国《高层建筑混凝土结构技术规程》规定，高层建筑不应采用严重不规则的各种结构体系。[ √]

3．异型柱框架结构和普通框架结构的受力性能和破坏形态是相同的。[×]

4．高层建筑宜选用对抵抗风荷载有利的平面形状，如圆形、椭圆形、方形、正多边形等。[√] 5．高层结构只在使用功能上有要求时才设置地下室。[ × ]

6．高层结构的概念设计很重要，它直接影响到结构的安全性和经济性[ √]

7．防震缝两侧结构体系不同时，缝宽应按需要较窄的规定采用。[×]

(四)简答题

1．我国对高层建筑结构是如何定义的？

答：我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)规定：10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物称为高层建筑，此处房屋高度是指室外地面到房屋主要屋面的高度。

2．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。

3．高层建筑侧向位移如何控制？

答：高层建筑应具有足够的刚度，避免产生过大的位移而影响结构的束载力、稳定性和使用要求。

（1）弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比h u e /?宜符合以下规定：

1) 高度不大于150m 的高层建筑，比值不宜大于如表2—1—1所述规定。

表2—1—1

2) 高度等于或大于250m 的高层建筑，h u e /?不宜大于1/500。

3) 高度在150～200m 之间时，h u e /?在第一条和第二条之间线性内插。

（2）高层结构在罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算，应符合下列规定：

1)下列结构应进行弹塑性变形验算：

7～9度时楼层屈服强度系数小于0.5的框架结构；甲类建筑和9度设防的乙类建筑；采用隔震和消能技术的建筑。

2)下列结构宜进行弹塑性变形验算：

7度设防的Ⅲ、Ⅳ类场地和8度设防的乙类建筑；板柱一剪力墙结构；9度且高于60米、8度Ⅲ、Ⅳ类场地高于80米、8度Ⅰ、Ⅱ类场地高于100米且竖向不规则的高层建筑结构。

3)结构薄弱层层间弹塑性位移与层高之比

h u p /?应符合表2-1-2所列要求： 表2-1-2

4．高层建筑结构的竖向承重体系和水平向承重体系各有哪些？

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。

5．简述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。

(五)画图题

1、画出结构内力、位移与高度关系图。P1图1—1

第二章 高层建筑结构设计基本原则

(一)填空题

1．地基是指支承基础的土体，天然地基是指基础直接建造在未经处理的天然土层上的地基。

2．当埋置深度小于基础底面宽度或小于5m ，且可用普通开挖基坑排水方法建造的基础，一般称为浅基础。

3，为了增强基础的整体性，常在垂直于条形基础的另一个方向每隔一定距离设置拉梁，将条形基础联系起来。

4．基础的埋置深度一般不宜小于0.5m ，且基础顶面应低于设计地面100mm 以上，以免基础外露。

5．在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础，其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/18—1/20。

6．当高层建筑与相连的裙房之间设置沉降缝时，高层建筑的基础埋深应大于裙房基础的埋深至少2m 。

7．当高层建筑与相连的裙房之间不设置沉降缝时，宜在裙房一侧设置后浇带，其位置宜设在距主楼边柱的第二跨内。

8．当高层建筑与相连的裙房之间不设置沉降缝和后浇带时，应进行地基变形验算。

9．基床系数即地基在任一点发生单位沉降时，在该处单位面积上所需施加压力值。

10．偏心受压基础的基底压应力应满足max p a f 2.1≤、a f 和

2min max p p p +=的要求，同时还应防止基

础转动过大。

11．在比较均匀的地基上，上部结构刚度较好，荷载分布较均匀，且条形基础梁的高度不小于1/6柱距时，地基反力可按直线分布，条形基础梁的内力可按连续梁计算。当不满足上述要求时，宜按弹性地基梁计算。

12．十字交叉条形基础在设计时，忽略地基梁扭转变形和相邻节点集中荷载的影响，根据静力平衡条件和变形协调条件，进行各类节点竖向荷载的分配计算。

13．在高层建筑中利用较深的基础做地下室，可充分利用地下空间，也有基础补偿概念。如果每㎡基础面积上墙体长度≮400mm ，且墙体水平截面总面积不小于基础面积的1/10，且基础高度不小于3m ，

就可形成箱形基础。

(二)选择题

1．持力层是指：[ A ]

a ．与基础底面相接触的第一层土层

b ．基础底面以下到基岩处的土层

c ．建筑结构周边的土层

d ．建筑结构下边的土层

2．与基础类型的选择无关的因素是：[ B ]

a ．工程地质及水文地质条件

b ．相邻建筑物的基础类型

c ．建筑物的荷载

d ．施工条件

3．基础的埋置深度一般是指：[ C ]

a ．自标高±0.00处到基础底面的距离

b ．自标高±0.00处到基础顶面的距离

c ．自室外地面到基础底面的距离

d ．自室外地面到基础顶面的距离

4．关于基础埋深，下列错误的是：[ C ]

a ．在满足地基稳定和变形条件的前提下，基础宜浅埋

b ．当上层土的承载力大于下层土时，宜利用上层土作为持力层

c ．基础宜埋置在地下水位以下

d ．位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑要求

5．下列说法正确的是：[ B ]

a ．无限长梁中梁一端的挠度始终不为零

b ．当任意荷载作用点距近梁端的距离λπ2x 时，则对该荷载的作用而言，此梁属半无限长梁；

c ．当荷载作用点距基础梁两端的距离均小于λπ2时，则对该荷载的作用而言，此梁称为有限长梁；

d ．对柔度较大的梁，可直接按有限长梁进行简化计算。

6．条形基础梁的内力按连续梁计算后，[ D ]

a ．直接按内力计算结果配筋

b ．边跨跨中弯矩宜乘以1.1的系数，第一内支座的弯矩值宜乘以1.2的系数

c ．边跨跨中弯矩及第一内支座的弯矩值宜乘以1.1的系数

d ．边跨跨中弯矩及第一内支座的弯矩值宜乘以1.2的系数

7．对无地下室及抗震设防等级为二级的框架结构，其筏板基础设计时，应将柱根组合的弯矩设计值乘以增大系数：[ B ]

a ．1.2

b ．1.25

c ．1.3

d ．1.5

8．设防烈度为7度，屋面高度为H=40m 高层建筑结构，哪种结构类型的防震缝的最小宽度最大。（ A ）

A 、框架结构

B 、框架—剪力墙结构

C 、剪力墙结构

D 、三种类型的结构一样大

9．两幢相邻建筑，按8度设防，一幢为框架—筒体结构，50m 高，另一幢为框架结构，30m 高。若设沉降缝，需设多大缝宽。（ D ）

A 、保证地下室墙之间有 100mm 宽的缝即可

B 、170mm

C 、303mm

D 、大于170mm ；

10．框筒结构中剪力滞后规律哪一个是不对的？（ D ）

A、柱距不变，加大梁截面可减小剪力滞后

B、结构上部，剪力滞后减小

C、结构正方形时，边长愈大，剪力滞后愈大

D、角柱愈大，剪力滞后愈小

(三)判断题

1．当上部结构的荷载分布比较均匀，地基也比较均匀时，条形基础一般沿房屋横向布置。[ × ] 2．当存在相邻建筑物时，新建建筑物基础的埋深一般不宜大于原有建筑基础的埋深。[ √]

3．文克尔地基模型是将地基看作是由无数小土柱组成，并假定各土柱之间存在着摩擦力。[ × ] 4．无限长梁是指在梁上任一点施加荷载时，沿梁长度方向上各点的挠度随离荷载距离的增加而逐渐减小，最终两端挠度趋近于零。[ √]

5．柱下条形基础的混凝土强度等级不应低于C15。[ × ]

6．筏形基础的混凝土强度等级不应低于C25。[ × ]

7．只有当梁板式筏基的基础混凝土强度等级小于柱的混凝土强度等级时，才应验算底层柱下基础梁顶面的局部受压承载力。[ × ]

(四)问答题

1．防震缝、伸缩缝和沉降缝在什么情况下设置？在高层建筑中，特别是抗震结构中，怎么处理好这三种维？

下列情况宜设防震缝：

（1）平面各项尺寸超限而无加强措施。

（2）房屋有较大错层。

（3）各部分结构的刚度或荷载相差悬殊而又未采取有效措施。

当超过下表限值时，应设伸缩缝。

裙房与主体结构高度相差悬殊，重量亦是时，会产生相当大的沉降差，宜设沉降缝。

变形缝尽可能不设，如果设要使三缝合一。

2．为什么抗震结构的延性要求不通过计算延性比来实现？

抗震结构都要设计成延性结构，主要是通过设计具有足够延性的构件来实现。

由于地震（大小、时间、地点等）的不确定性，计算参数也难于确定，在地震作用下构件达到的

值很难通过计算得到。[]μ

值则和截面内力性质，构件材料，配筋方式及配筋数量等许多因素有关，

也不宜定量计算。因此在工程设计中不用[]μ

来验算延性要求，而是以结构的抗震等级代替延性要求。

不同抗震等级的结构构件有不同的配筋要求。也即在抗震结构中，结构和构件的延性要求是通过抗震构造措施来实现的。

3．多高层建筑结构的基础有哪些形式？如何选择？

答：多、高层建筑的基础类型有单独基础、条形基础、十字交叉条形基础、片筏基础、箱形基础和桩基础等。

基础类型的选择与场地工程地质及水文地质条件、房屋的使用要求及荷载大小、上部结构对不均匀沉降的适应程度以及施工条件等因素有关。在京开幕下单独基础适用于上部结构荷载较小或地基条件较好的情况；条形基础通常沿柱列布置，它将上部结构较好地连成整体，可减少差异沉降量；十字交叉条形基础比条形基础更加增强基础的整体性，它适用于地基土质较差或上部结构的荷载分布在纵横两方向都很不均匀的房屋；当地基土质较差，采用条形基础也不能满足地基的承载力和上部结构容许变形的要求，或当房屋要求基础具有足够的刚度以调节不均匀沉降时，可采用片筏基础；若上部结构传来的荷载很大，需进一步增大基础的刚度以减少不均匀沉降时，可采用箱形基础；桩基础也是多、高层建筑常用的一种基础形式，它适用于地基的上层土质较差、下层土质较好，或上部结构的荷载较大以及上部结构对基础不均匀沉降很敏感的情况。

4．确定建筑结构基础埋深时应考虑哪些问题？

答：(1)建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，基础的形式和构造；

(2)作用在地基上的荷载大小和性质；

(3)工程地质和水文地质条件；

(4)相邻建筑物的基础埋深；

(5)地基土冻胀和融陷的影响。

5．简述片筏基础设计的主要内容。

答：片筏基础是多、高层房屋中常用的一种基础形式，有平板式和肋梁式两类。设计内容包括确定基础尺寸、基底反力计算和地基承载力验算、基础内力和配筋计算、构造要求等。具体内容略。

第三章荷载及设计要求

(一)填空题

1．高层建筑结构主要承受竖向荷载，风荷载和地震作用等。

2．目前，我国钢筋混凝土高层建筑框架、框架—剪力墙结构体系单位面积的重量（恒载与活荷载）大约为12～14kN／m2；剪力墙、筒体结构体系为14～16kN／m2。

3．在框架设计中，一般将竖向活荷载按满载考虑，不再一一考虑活荷载的不利布置。如果活荷载较大，可按满载布置荷载所得的框架梁跨中弯矩乘以1.1～1.2的系数加以放大，以考虑活荷载不利分布

所产生的影响。

4．抗震设计时高层建筑按其使用功能的重要性可分为甲类建筑、乙类建筑、丙类建筑等三类。5．高层建筑应按不同情况分别采用相应的地震作用计算方法：①高度不超过40m，以剪切变形为主，刚度与质量沿高度分布比较均匀的建筑物，可采用底部剪力法；②高度超过40m的高层建筑物一般采用振型分解反应谱方法；③刚度与质量分布特别不均匀的建筑物、甲类建筑物等，宜采用时程分析法进行补充计算。，

6．在计算地震作用时，建筑物重力荷载代表值为永久荷载和有关可变荷载的组合值之和。

7．在地震区进行高层建筑结构设计时，要实现延性设计，这一要求是通过抗震构造措施来实现的；对框架结构而言，就是要实现强柱弱梁、强剪弱弯、强节点和强锚固。

8．A级高度钢筋混凝土高层建筑结构平面布置时，平面宜简单、规则、对称、减少偏心。

9．高层建筑结构通常要考虑承载力、侧移变形、稳定、倾复等方面的验算。

(二)选择题

1．在下列地点建造相同的高层建筑，什么地点承受的风力最大?[ A ]

a．建在海岸；b．建在大城市郊区；

c．建在小城镇；d．建在有密集建筑群的大城市市区。

2．在设计高层建筑风荷载标准值时，下列何种情况风荷载应乘以大于1的风振系数z ?[ B] a．高度大于50m，且高宽比大于1.5的高层建筑；

b．高度大于30m，且高宽比小于1.5的高层建筑；．

c．高度大于50m，且高宽比大于4的高层建筑；

d．高度大于40m，且高宽比大于3的高层建筑。

3．有设计特别重要和有特殊要求的高层建筑时，标准风压值应取重现期为多少年? [ D ]

a．30年；b．50年；c．80年；d．100年。

4．多遇地震作用下层间弹性变形验算的重要目的是下列所述的哪种? [ C]

a．防止结构倒塌；b．防止结构发生破坏；

c．防止非结构部分发生过重的破坏；d．防止使人们惊慌。

5．抗震设防的高层建筑，对竖向地震作用的考虑，下列哪项是符合规定的？[ B]

a．8度、9度设防时应考虑竖向地震作用；

b．9度设防时应考虑竖向地震作用与水平地震作用的不利组合；

c．8度设防的较高建筑及9度设防时应考虑竖向地震作用与水平地震作用的不利组合；

d．7度设防的较高建筑及8度、9度设防时应考虑竖向地震作用与水平地震作用的不利组合。

6．当高层建筑结构采用时程分析法进行补充计算所求得的底部剪力小于底部剪力法或振型分解反应谱法求得的底部剪力的80％时，其底部剪力应按下列何值取用? [ B]

a．按90％取用；b．至少按80％取用；

c．至少按75％取用；d．至少按85％取用。

7．采用底部剪力法计算地震作用的高层建筑结构是（D ）。

A 、m H 40≤的建筑结构

B 、以剪切变形为主的建筑结构

C 、m H 40≤、以弯曲变形为主且沿竖向质量和刚度分布较均匀的建筑结构

D 、m H 40≤、以剪切变形为主且沿竖向质量和刚度分布较均匀的建筑结构

8．在同一地区的下列地点建造相同设计的高层建筑，所受风力最大的是（ A ）。

A 、建在海岸

B 、建在大城市郊区

C 、建在小城镇

D 、建在有密集建筑群的大城市市区

9．某十二层的框架—剪力墙结构，抗震设防烈度为8度（地震加速度为0.2g ），Ⅰ类场地，设计地震分组为第二组，基本周期s T 0.11=，结构总重力荷载代表值kN

G G n j j E 814501==∑=，按底部剪力法计

算时，其结构总水平地震作用标准值Ek F 为（ C ）。（此题可做计算类用）

A 、4409.8kN

B 、1874.2kN

C 、3748.3kN

D 、2204.9kN

10．计算高层建筑风荷载标准值时，取风振系数1>Z β的标准是（D ）

A 、高度大于50m 的建筑

B 、高度大于50m 且高宽比大于1.5的建筑

C 、高宽比大于5的建筑

D 、高度大于30m 且高宽比大于1.5的建筑

11．某一钢筋混凝土框架—剪力墙结构为丙类建筑，高度为65m ，设防烈度为8度，Ⅰ类场地，其剪力墙抗震等级为（ B ）。

A 、一级

B 、二级

C 、三级

D 、四级

(三)判断题

1．“小震不坏，中震可修，大震不倒”是建筑抗震设计三水准的设防要求。所谓小震是指50年设计基准期内，超越概率大于10％的地震。[ × ]

2．建筑设防烈度为8度时，相应的地震波加速度峰值当量取0.125g(g 为重力加速度)。 [×]

3．建筑根据其抗震重要性分四类，当为乙类建筑时，可按本地区的设防烈度计算地震作用，按提高l 度采取抗震措施。 [√ ]

4．房屋的顶层、结构转换层、平面复杂或开洞过大的楼层楼面结构，应采用装配整体式楼面结构符合《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—91)的规定。[× ]

5．高层建筑结构在计算内力时，对楼面活荷载的考虑，应根据活荷载大小区别对待。[× ]

6．有抗震设防的高层建筑，沿竖向结构的侧向刚度有变化时，下层刚度应不小于相邻的上层刚度的70％，连续三层刚度逐层降低后，不小于降低前刚度的50％。[√ ]

7．高层建筑结构倾覆计算时，应按风荷载或水平地震作用计算倾覆力矩设计值，抗倾覆的稳定力矩不应小于倾覆力矩设计值。计算稳定力矩时，楼层活荷载取50％，恒荷载取90％。[× ]

(四)问答题

1．高层建筑结构设计时应考虑哪些荷载或作用?

答：高层建筑和高耸结构主要承受竖向荷载、风荷载和地震作用等。与多层建筑有所不同，由于高层建筑的竖向力远大于多层建筑，在结构内可引起相当大的内力；同时由于高层建筑的特点，水平荷载

的影响显著增加。

2．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：对高层建筑，在计算活荷载产生的内力时，可不考虑活荷载的最不利布置。这是因为目前我国钢筋混凝土高层建筑单位面积的重量大约为12～14kN ／m 2(框架、框架—剪力墙结构体系)和14～16kN ／m 2(剪力墙、简体结构体系)，而其中活荷载平均值约为2.0kN ／m 2左右，仅占全部竖向荷载15％左右，所以楼面活荷载的最不利布置对内力产生的影响较小；另一方面，高层建筑的层数和跨数都很多，不利布置方式繁多，难以一一计算。为简化计算，可按活荷载满布进行计算，然后将梁跨中弯矩乘以

1.1—1.2的放大系数。

3．结构承受的风荷载与哪些因素有关?

答：当计算承重结构时，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值k ω应按下式计算：

0ωμμβωz s z k =

式中 k ω——风荷载标准值，kN ／m 2；

0ω——基本风压；

s μ——风荷载体型系数，应按《荷载规范》第7．3节的规定采用；

z μ——风压高度变化系数；

z β——高度z 处的风振系数。

对于围护结构，由于其刚性一般较大，在结构效应中可不必考虑其共振分量，此时可仅在平均风压的基础上，近似考虑脉动风瞬间的增大因素，通过阵风系数进行计算。其单位面积上的风荷载标准值k ω应按下式计算：

ωμμβωz s gz k = 式中

gz β——高度z 处的阵风系数。

4．高层结构计算时，基本风压、风荷载体型系数和高度变化系数应分别如何取值？

答：基本风压系以当地比较空旷平坦地面上离地10m 高统计所得的50年一遇10min 平均最大风速0ω

(单位：kN ／m 2

)为标准，按1600/200v =ω确定的风压值。它应按《荷载规范》全国基本风压分布图及附录D.4给出的数据采用，但不得小于0.3kN ／m 2。对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的高层结构，基本风压分布图及附录D.4规定的基本风压值乘以1．1的系数后采用。

风压高度变化系数按《荷载规范》取用。风速大小与高度有关，一般地面处的风速较小，愈向上风速愈大。但风速的变化还与地貌及周围环境有关。

风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面上所引起的实际风压与基本风压的比值，它描述了建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力的分布规律，主要与建筑物的体型和尺寸有关，也与周围环境和地面粗糙度有关。

在计算风荷载对建筑物的整体作用时，只需按各个表面的平均风压计算，即采用各个表面的平均风载体型系数计算。对高层建筑，风荷载体型系数与建筑的体型、平面尺寸等有关，可按下列规定采用；

(1)圆形平面建筑取0.8。

(2)正多边形及截角三角形平面建筑，按下式计算： n s 2.18.0+=μ

式中 n —多边形的边数；

(3)高宽比H/B 不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取1.3。

(4)下列建筑取1.4：

1) V 形、Y 形、弧形、双十字形、井字形平面建筑；

2) L 形、槽形和高宽比H/B 大于4的十字形平面建筑；

3) 高宽比H/B 大于4，长宽比L/B 不大于1．5的矩形、鼓形平面建筑。

(5)在需要更细致进行风荷载计算的情况下；可按《高层规范》附录A 采用，或由风洞试验确定。 在计算风荷载对建筑物某个局部表面的作用时，需要采用局部风荷载体型系数，用于验算表面围护结构及玻璃等的强度和构件连接强度。檐口、雨篷、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时，风荷载体型系数不宜于于2.0。

5．计算地震作用的底部剪力法适用于什么情况？

答：高度不超过40m ，以剪切变形为主，刚度与质量沿高度分布比较均匀的建筑物，可采用底部剪力法计算地震作用。

6．何谓反应谱？底部剪力法和振型分解反应谱法在地震作用计算时有何异同？

答：根据大量的强震记录，求出不同自振周期的单自由度体系地震最大反应，取这些反应的包线，称为反应谱。以反应谱为依据进行抗震设计，则结构在这些地震记录为基础的地震作用下是安全的，这种方法称为反应谱法。利用反应谱，可很快求出各种地震干扰下的反应最大值，因而此法被广泛应用。以反应谱为基础，有两种实用方法。

(1)振型分解反应谱法

此法是把结构作为多自由度体系，利用反应谱进行计算。对于任何工程结构，均可用此法进行地震分析。

（2）底部剪力法

对于多自由度体系，若计算地震反应时主要考虑基本振型的影响，则计算可以大大简化，此法为底部剪力法，是一种近似方法。利用这种方法计算时，也是要利用反应谱。它适用于高度不超过40m ，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构。

用反应谱计算地震反应，应解决两个主要问题：计算建筑结构的重力荷载代表值；根据结构的自振周期确定相应的地震影响系数。

7．在计算地震作用时，什么情况下采用动力时程分析法计算，有哪些要求？

答：采用动力时程分析时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于两组实际地震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符；地震波的持续时间不宜小于建筑结构基本自振周期的3～4倍，也不宜小于12s ，时间间隔可取0.01s 或0.02s ；且按照每条时程曲线计算所得的结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的65％，多条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的80％。

8．在什么情况下需要考虑竖向地震作用效应？

答：8度及9度抗震设防时，水平长悬臂构件、大跨度结构以及结构上部楼层外挑部分要考虑竖向地震作用。8度和9度设防时竖向地震作用的标准值，可分别取该结构或构件承受的重力荷载代表值的10％和20％进行计算。

9．什么是荷载效应组合？有地震作用组合和无地震作用组合表达式是什么？

答：结构或结构构件在使用期间，可能遇到同时承受永久荷载和两种以上可变荷载的情况。但这些荷载同时都达到它们在设计基准期内的最大值的概率较小，且对某些控制截面来说；并非全部可变荷载同时作用时其内力最大。按照概率统计和可靠度理论把各种荷载效应按一定规律加以组合，就是荷载效应组合。《高层建筑混凝土结构设计规程》规定高层建筑结构的荷载效应和地震作用效应组合的表达式如下：

(1)无地震作用效应组合时：

WK W W Q K Q Q G K G S S S S γψγψγ++=

式中S ——荷载效应组合的设计值；

W Q G γγγ,,—分别为永久荷载、楼面活荷载和风荷载的分项系数；

WK

Q K G K S S S ,,—分别为永久荷载、楼面活荷载和风荷载效应标准值。 W Q ψψ,—分别为楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数，当永久荷载效应起控制作用时应分别取7.0和0.0；当可变荷载效应起控制作用时应分别取0.1和6.0或7.0和0.1。

(2)有地震作用效应组合时：

WK W W Evk EV Ehk Eh G E G S S S S S γψγγγ+++=

式中 S ——荷载效应与地震作用效应组合的设计值

GE S ——重力荷载代表值效应；

Ehk S ——水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；

Evk S ——竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；

W EV Eh G γγγγ,,,—相应的作用分项系数；

W ψ——风荷载的组合值系数，应取0.2。

10．高层建筑按空间整体工作计算时，要考虑哪些变形？（10分）

梁的弯曲、剪切、扭转变形，必要时考虑轴向变形；（4分）

柱的弯曲、剪切、轴向、扭转变形；（3分）

墙的弯曲、剪切、轴向、扭转变形。（3分）

11．为什么计算高层建筑结构在竖向荷载作用下的内力时可以不考虑活荷载的折减和活荷载的不利布置？

在高层建筑中，恒荷载较大，占了总竖向荷载的85%以上。活荷载相对较小，所以在实际工程中，往往不考虑折减系数，按全部满荷载计算，有在设计基础时考虑折减系数的。

在计算高层建筑结构竖向荷载下产生的内力时，可以不考虑活荷载的不利布置，按满布活荷载一次计算。因为高层建筑中，活荷载占的比例很小（住宅、旅馆、办公楼活荷载一般在1.5~2.5KN/㎡内，只占全部竖向荷载的10—15%），活荷载不同布置方式对结构内力产生的影响很小；再者，高层建筑结构是复杂的空间体系，层数、跨数很多，不利分布情况太多，各种情况都要计算工作量极大，对实际工程设计往往是不现实的。

(五)计算题

1．某十二层的框架—剪力墙结构（阻尼比为0.05），抗震设防烈度为8度，地震加速度为0.2g （即

16.0max =α），Ⅰ类场地，设计地震分组为第二组（即3.0=g T ），结构基本周期s T 0.11=，结构总重

力荷载代表值kN

G G n j j E 814501==∑=，按底部剪力法计算结构多遇地震下总水平地震作用标准值Ek F 。 解：05414

.016.00.13.09

.0max 9.01=???? ??=???? ??=ααT T g kN

G G E eq 5.692328145085.085.0=?== kN

G F eq Ek 3.37485.69232054.01=?==α 考试时max α、g T 、E G 会给出，其他公式要记住。

第四章 框架结构

(一)填空题

1．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。

2．在进行框架结构设计时，梁截面高度可初步选为b b l h )18/1~10/1(=，且高宽比满足于4/≤b b b h 。

3．采用分层法计算竖向荷载下框架内力的两个基本假定是指在竖向荷载下，框架的侧移不计；每层梁上的荷载对其他层梁的影响不计。

(二)选择题

1．抗震等级为二级的框架结构，框架柱的剪力设计值c V 应如何确定？（ C ）

A 、剪力设计值取考虑水平荷载组合的剪力设计值

B 、01.1c b cuE t cuE c H M M V +=

C 、

02.1c b c t c c H M M V += D 、0c b c t c c H M M V += 2．在高层建筑结构的计算中，下列哪项计算需要采用等效刚度。（ C ）

A 、在框架结构内力计算中

B 、在剪力墙结构内力计算中式

C 、在进行内力协同计算中

D 、在进行位移计算中

3．框架结构与剪力墙结构相比，下述概念那一个是正确的。（ A ）

A 、框架结构变形大、延性好、抗侧力小，因此考虑经济合理，其建造高度比剪力墙结构低

B 、框架结构延性好，抗震性能好，只要加大柱承载能力，建造更高的框架结构是可能的，也是合理的

C 、剪力墙结构延性小，因此建造高度也受到限制（可比框架高度大）

D 、框架结构必定是延性结构，剪力墙结构是脆性或低延性结构

4．框架结构在水平侧向力作用下的侧移曲线以（ A ）变形为主。

A 、剪切型

B 、弯曲型

C 、剪弯型

D 、弯剪型

5．框架结构中柱抗侧刚度与梁柱相对刚度有关，梁刚度愈小，则柱的抗侧刚度（ A ）。

A 、愈小

B 、愈大

C 、不变

6．框架结构中柱抗侧刚度修正系数α与梁柱相对刚度有关，梁刚度愈小，则α（ A ）。

A 、愈小

B 、愈大

C 、不变

7．框架结构中柱抗侧刚度修正系数α（ A ）。

A 、小于1

B 、等于1

C 、大于1

(四)问答题

1．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。

2．为何要限制剪压比？（10分）

由试验可知，箍筋过多不能充分发挥钢箍作用（5分），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（5分）。

3．柱端箍筋加密区范围如何选取？（10分）

抗震设计时，柱箍筋加密区的范围应符合下列要求：

（1）底层柱的上端和其他各层柱的两端，应取矩形截面柱之长边尺寸（或圆形截面柱之半径）、柱净高之1/6和500mm 三者之最大值范围；（2分）

（2）底层柱刚性地面上、下各500mm 的范围；（1分）

（3）底层柱柱根以上1/3柱净高的范围；（2分）

（4）剪跨比不大于2的柱和因填充墙等形成的4/ h H n 的柱全高范围；（2分）

（5）一级及二级框架角柱的全高范围；（2分）

（6）需要提高变形能力的柱的全高范围。（1分）

4、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。

(五)画图题

1、画出图示框架在竖向荷载（各层各跨满布）的弯矩图、剪力图和轴力图。

两种跨度比例关系，考试时只画出一种即可，在此让大家明白M图的不同。

2、画出图示框架在水平荷载作用下的弯矩图。

考试时跨数和层数可能会有变化。