22高层建筑结构抗震与设计练习题2011含答案.docx

1从结构的体系上来分，常用的高层建筑结构的抗侧力体系主要有：框架 结构，剪力墙 结构，框架-剪力墙结构，筒体结构，悬挂结构和巨型框架结构。2一般高层建筑的基本风压取50年一遇的基本风压。对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，采用100年一遇的风压值；在没有100年一遇的风压资料时，可近视用取50年一遇的基本风压乘以1.1的增大系数采用。3震级地震的级别，说明某次地震本身产生的能量大小 地震烈度指某一地区地面及建筑物受到一次地震影响的强烈程度 基本烈度指某一地区今后一定时期内，在一般场地条件下可能遭受的最大烈度 设防烈度一般按基本烈度采用，对重要建筑物，报批后，提高一度采用4建筑抗震设计规范中规定，设防烈度为6度及6度以上的地区，建筑物必须进行抗震设计。5详细说明三水准抗震设计目标。 小震不坏：小震作用下应维持在弹性状态，一般不损坏或不需修理仍可继续使用 中震可修：中震作用下，局部进入塑性状态，可能有一定损坏，修复后可继续使用 大震不倒：强震作用下，不应倒塌或发生危及生命的严重破坏6设防烈度相当于B A、 小震 B 、中震 C、中震7用高层建筑结构中介绍的框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构的内力和位移的近似计算方法，一般计算的是这些结构在下的内力和位移。A 小震 B 中震 C大震8. 在建筑结构抗震设计过程中，根据建筑物使用功能的重要性不同，采取不同的抗震设防标准。请问建筑物分为哪几个抗震设防类别？甲：高于本地区设防烈度，属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑乙：按本地区设防烈度，属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑丙：除甲乙丁外的一般建筑丁：属抗震次要建筑，一般仍按本地区的设防烈度9. 下列高层建筑需要考虑竖向地震作用。（D）A 8抗震设计时 B 跨度较大时 C 有长悬臂构件时 D 9抗震设计10. 什么样的高层建筑结构须计算双向水平地震作用下的扭转影响？对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构11. 结构的自振周期越大，结构的刚度越 小，结构受到的地震作用越 小。12. 高层建筑设计一般要限制结构的高宽比（H/B），为什么？房屋高度H是如何计算的？高层建筑设计中，除了要保证结构有足够的承载力和刚度外，还要注意限制位移的大小，一般将高层建筑结构的高宽比H/B控制在6以下。详细参考P26表2.2 房屋高度指室外地面至主要屋面的高度，不包括局部突出屋面部分的高度，而房屋宽度指所考虑方向的最小投影宽度。13. 高层建筑结构设计采用的三个基本假定是什么？弹性变形假定刚性楼板假定平面抗侧力假定14. 进行罕遇地震作用下薄弱层抗震变形验算，是为了保证结构达到C的目的。 A 小震不坏 B 中震可修 C 大震不倒 D 整体可修15. 什么是楼层屈服强度系数？=16结构的薄弱层是指哪些部位？ 楼层屈服强度系数沿高度分布均匀时，取底层 不均匀时，取系数最小的楼层及相对较小的楼层，一般不超过23处17复杂高层结构是指 带加强层 结构，转换层 结构，错层 结构，连体 结构，多塔楼 结构。18抗震等级根据房屋的设防烈度 , 结构类型，房屋高度来划分。不同的抗震等级采用不同的计算和构造措施。19抗震等级分为特一级，一，二，三，四共5个等级。在这5个抗震等级中，特一级的构造措施最严格。20 多道防线的含义是什么？框剪结构体系，框架筒体体系、筒中筒结构体系、交叉支撑及耗能器结构中，多道防线分别是哪些？多道防线含有两个方面的意义：一是指一个抗震结构体系，应有若干个延性较好的分体系组成，并有延性较好的结构构件将各分体系联系起来协调工作；二是指抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度，有意识地建立起一系列分布的屈服区，以使结构能吸收和消耗大量的地震能量，一旦遭受破坏也易于修复。多道抗震防线的目的是通过合理的设计，在结构的适当部位（或构件）设置屈服区，在地震作用下，这些部位或构件首先屈服，形成塑性铰耗散大量的地震能量，从而减少主要承重构件的损坏程度，也即利用次要构件的耗能来保护主要承重构件。在实际建筑结构体系中，框架剪力墙体系由延性框架和剪力墙两个系统组成，剪力墙为第一道防线，框架为第二道防线；框架筒体体系由延性框架和筒体组成，筒体为第一道防线，框架为第二道防线；筒中筒体系由内实腹筒和外空腹筒组成，内实腹筒为第一道防线，外空腹筒为第二道防线；在交叉支撑及耗能器的结构中，交叉耗能支撑和耗能阻尼器为第一道防线，结构本身为第二道防线。21 什么是延性系数？采用什么方法来保证结构的延性？ 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，所谓延性系数是结构最大变形与屈服变形的比值。 允许结构在基本烈度下进入非弹性工作阶段，某些杆件屈服，形成塑性铰，降低结构刚度，加大非弹性变形，但变形在可修复范围内，在强震作用下结构不至于倒塌。22 说明结构设计中如何保证“强柱弱梁”？（P79、31题“下面几个概念是否对？为什么？”）保证节点处柱端实际受弯承载力大于梁端，采用将钢筋抗拉强度乘以超强系数或增大柱端弯矩设计值23 说明结构设计中如何保证“强剪弱弯”？使构件的受剪承载力大于构件弯曲破坏时实际达到的剪力，采用剪力增大系数24 说明结构设计中如何保证“强节点弱杆件”？防止杆件破坏前发生节点破坏25 说明结构设计中如何保证“强压弱拉”？所谓强压弱拉指构件破坏特征是受拉区钢筋先屈服，压区混凝土后压坏，构件破坏前，其裂缝和挠度有一明显的发展过程，故而具有良好的延性，属延性破坏。这个原则就是要求构件发生类似梁的适筋破坏或柱的大偏心受压破坏。26 请解析“埋置深度”；规范对结构的基础埋置深度有什么规定？基础底面至设计底面的距离，用以保证建筑物的稳定性，一般对天然地基，取房屋高的1/5，桩基为1/1827 在结构的材料选择上，有建议混凝土强度等级不宜过大，为什么？这个建议是不是不可超越的？混凝土强度过高，呈脆性，构造要求是根据推荐混凝土强度范围来确定以保证必要的延性，故过高时将不满足延性要求，可以超越，但应修改构造。28、用分层法计算框架结构在竖向荷载下的内力时，对哪些杆件的线刚度作了折减？哪些杆件的传递系数用1/3？为什么？ 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1/3.29、D值法对反弯点法作了_上、下层梁刚度不等_和_上、下层层高不等_两方面的修正。30、抗侧刚度d的定义？ 指无角位移的两端固定杆件单位侧移时所产生的剪力31、用D值法或反弯点法计算框架在水平荷载作用下的内力时，请说明以下各杆件的内力计算先后顺序。梁端弯矩M 梁剪力V 柱弯矩M 柱剪力V 柱轴力N32、框架结构在水平荷载作用下的侧移是由哪几部分组成的？由框架梁柱弯曲和剪切变形产生的水平位移如何计算？请写出计算公式。 MQ由框架梁柱弯曲和剪切变形产生的水平位移，N由框架柱轴向变形产生的水平位移 i= i=33、剪跨比、轴压比、剪压比的定义各是什么？它们与框架柱破坏形态有什么样 的关系？ 剪跨比：对于柱指框架柱端截面弯矩设计值M和剪力与截面高度乘积之比，即，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；轴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。34、如何初选框架梁的截面尺寸？梁高：hb=（）l梁宽：bb=（）hb35、如何初选框架柱的截面尺寸？柱截面面积一般根据轴压比限值n=估算，同时截面的高度、宽度要满足以下要求 bc、hc（）Hc式中 Hc柱高度 N柱承受的轴力估算值 n轴压比限值 fc柱混凝土轴心抗压强度36、为什么要加强框架柱端、框架梁端部位的箍筋设置？框架柱端（梁端）加强区范围怎么确定？非框架梁端部位的箍筋需不需加强？ P72P7437、抗震设计时柱子全部纵向钢筋的最大配筋率为_5%_。38、抗震设计时梁端纵向受拉钢筋的最大配筋率为_2.75%_。39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抗震： _0.25_ 。 二级、三级抗震： _0.35_。为什么要控制截面的值？40，抗震设计时，梁端截面的底部和顶面纵向钢筋截面面积之比（ /AS）.除按计算确定外，尚应满足：一级：/AS _0.5_。 二级、三级：/AS _0.3_。 41.判断以下说法的对错：1）框架梁的纵向钢筋可以与箍筋，拉筋及预埋件焊接。（） 2）受力钢筋的连接接头宜设置在构件受力较小的部位。（）42，框架结构中的塑性调幅是对_B_进行内力调整。A 竖向荷载下的 框架柱 B，竖向荷载下的框架梁C 水平荷载下的框架柱 D，荷载下的框架梁。43，何为控制截面？框架梁的控制截面为什么选两个支座截面和跨中截面？柱子的控制截面在哪里？ 控制截面指最构件中内力最大的截面。对于框架梁，最大正弯矩一般作用在跨中，而最大负弯矩及最大剪力作用在支座处，所以取跨中和支座作为控制截面。对于框架柱，最大弯矩发生在柱子的上下端，故取柱子的顶面和底面作为控制截面。确定控制截面的目的是为内力组合提供对象。44，框架在水平荷载作用下，由梁、柱杆件弯曲和剪切变形产生的侧移曲线称为_B_.A，弯曲型变形曲线; B,剪切型变形曲线；请分别画出弯曲型变形曲线、剪切型变形曲线的示意图。45.房屋建筑中对风荷载的动力效应是通过在基本风压值上乘以_C_系数来考虑的。A.风载体形系数B.风载高度系数C.风振系数D.1.146.剪力墙的厚度应满足规范规定的最小截面尺寸要求，并应符合高规附录D的墙体_验算要求。A.强度B.稳定C.延性D.刚度47.抗震等级三级，T形截面的剪力墙，其底部加强部位的最小厚度如何取值？ 160mm，见P83,5.1.348. 如何确定结构的底部加强部位？ 抗震设计时，剪力墙底部加强部位的高度，应从地下室顶板算起；部分框支剪力墙结构的剪力墙，其底部加强部位的高度，可取框支层加框支层以上两层的高度及落地剪力墙总高度的1/10二者的较大值；其他结构的剪力墙，底部加强部位的高度可取底部两层和墙体总高度的1/10二者较大值；当结构计算嵌固端位于地下一层底板或以下时，底部加强部位宜延伸到计算嵌固端。49.剪力墙的有效翼缘宽度如何取值? 规范对剪力墙的有效翼缘宽度取值有两条不同的规定，根据计算内容的不同，采用不同的翼缘宽度。抗震规范第6.2.13条确定的是：计算内力和变形（即：效应S计算）时的翼缘宽度取值原则；而混凝土规范第10.5.3条确定的是：计算承载力（即：抗力R计算）时的翼缘宽度取值原则。两者有明显差异50.在近似计算中,剪力墙的类型可分为_整体墙_,小开口整体墙, _联肢剪力墙_,带刚域框架.。不同的剪力墙类型，采用不同的计算方法计算内力和位移。51.双肢剪力墙简化中,随着值增大,连梁的剪力将_增大_,墙肢的轴力_增大_,墙肢的弯矩_减小_。墙肢剪力与值有没有关系？（木有）52.掌握剪力墙的分类方法. 1，单肢剪力墙 （110），联肢墙 10，JA/J，小开口墙 10，JA/J，壁式框架53.掌握整体墙、小开口整体墙、联肢墙（双肢）、带刚域框架的内力和位移计算方法。 P87P96（高层）54写出壁式框架，柱刚域的计算公式，当计算的刚域值小于等于零时如何处理？ P97P99（高层），当计算的刚域值小于等于零时取零。55试从平衡的观点解释，为什么联肢剪力墙中愈大，墙肢弯矩愈小？ 增大将使轴力增大，由平衡关系有Mp=M1+M2+N0C，N0增大，Mp不变，M1M2减小56.剪力墙是根据与J 值的大小分类的，试说明与J 各反映剪力墙的什么性质？若10 ，JZ此墙属于什么类型？ 剪力墙划分主要从两个方面判别，其一是各墙肢间的整体性，主要通过整体系数体现。整体性越好其受力性能越接近于整体墙。其二是墙肢受力后是否出现反弯点，出现反弯点层数越多越接近于框架，该方面主要通过墙肢惯性矩比JA/J体现 当1时，忽略连梁约束作用，按单肢剪力墙计算。 当110时，按联肢墙计算。 当10时，且墙肢惯性矩比J时，按整体小开口墙计算，的取值见表5.3 当10时，且墙肢惯性矩比J时，按壁式框架计算。57.什么情况下应设置剪力墙约束边缘构件？什么情况下应设置剪力墙构造边缘构件？熟悉约束边缘构件、构造边缘构件的设计方法和构造要求。P107P108（高层）58.一般剪力竖向和水平分布筋的最小配筋率，一、二、三级抗震设计时为0.25%，四级抗震设计和非抗震设计时为0.20%。59.当剪力墙的连梁的剪压比不满足要求时，采取什么处理方法？ 减小连梁截面高度或设水平缝形成双连梁。 抗震设计的剪力墙中连梁弯矩可进行塑性调幅，但在内力计算时已经按规范要求刚度折减的连梁，其弯矩值不宜再继续调幅或限制再调幅范围。此时应取弯矩调幅后相应的剪力设计值校核其是否满足JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程中第7.2.22条的规定。 当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，可考虑在大震作用下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析，墙肢应按两次计算所得的较大内力值进行配筋设计，第二次计算时位移不限制。60.框架剪力墙结构的变形特点与框架结构、剪力墙结构有什么不同？ 框架结构变形以剪切变形为主；剪力墙结构变形以弯曲型变形为主；框架剪力墙结构变形在下部楼层剪力墙拉着框架按弯曲型曲线变形，上部框架拉着剪力墙按剪切型曲线变形。61.框架剪力墙结构中剪力墙的数量是怎样确定的？要准确地确定剪力墙数量是较为困难的，下面分方案阶段、初估尺寸阶段及计算复核阶段三个阶段进行说明。方案阶段 在此阶段，剪力墙布置主要满足以下要求： 为保证楼面刚度无限大的假定，剪力墙间距须满足p124表6.1的要求。在实际工程中，剪力墙间距较规定最大值要小，一般情况下，以23B及30m左右为宜。 为充分发的剪力墙结构的延性，剪力墙应设计成高宽比大于2的细高剪力墙，这种剪力墙为弯曲破坏的延性剪力墙可避免脆性剪切破坏发生。当建筑要求更长的剪力墙时，为满足每个墙段高宽比大于2的要求，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的联肢墙或整体墙，且洞口连梁宜采用弱连梁，以减少连梁对墙肢的约束作用。 为使墙体配筋较充分发挥作用，控制受弯产生的裂缝宽度，墙肢的长度不宜大于8m。（2）初估尺寸阶段目剪国内工程设计中，绝大多数具有足够的剪力墙，刚度和自振周期均在合适的范围以内，总结这些设计可得到一般底层结构剪力墙截面面积Aw和柱截面面积Ac之和与楼面面积Af之比以及剪力墙截面积Aw与楼面面积Af之比，这些比值宜控制在p125表6.2范围内。p125表6.2 底层构件截面积与楼面面积之比设计条件构件截面面积(Aw+Ac)与楼面面积Af之比剪力墙截面面积Aw与楼面面积Af之比7，类土0.030.050.020.038，类土0.040.060.030.04注：1、高度较大的框架剪力墙，宜取表中的上限值。2、表中数值是纵横两方面的总量，对剪力墙而言，两个方向的剪力墙数量接近为宜。对柱截面尺寸的初估，可按第4章框架结构设计有关章节进行。（3）计算复核阶段确定剪力墙布置及初估尺寸后，就可以复核布置及尺寸是否合理，复核从自振周期、轴压比和结构侧移三方面进行。 自振周期自振周期是对结构刚度特征的综合反映，根据大量的工程统计表明，结构布置合理的框架剪力墙的自振周期为T=（0.060.08）n式中n结构总层数。 轴压比抗震设计时，为保证框架柱及剪力墙的延性，必须对它们所承受的轴力作一定限制。所谓轴压比是指轴压力设计值与柱（剪力墙）全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。对柱而言，轴压力设计值指考虑地震作用组合的轴压力设计值，对剪力墙而言，轴压力设计值指重力荷载代表值作用下剪力墙墙肢的轴向压力设计值。抗震设计时，钢筋混凝土柱轴压比不宜超过p126表6.3的规定；对于类场地上较高的高层建筑，其轴压比限值应适当减小。一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位，其重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比不宜超过p126表6.4的限值。在计算轴向压力设计值N时，剪力墙不考虑地震作用，只考虑重力荷载分项系数后的最大轴力设计值，也可说是计算剪力墙的名义轴压比。大量的试验研究及震害表明，截面受压区高度不仅与轴压比有关，而且与截面形状有关，在相同的轴压力作用下，有翼缘的剪力墙受压区高度较小，延性相对要好些，但在表6.4中并未体现，因此在设计时，对矩形截面剪力墙墙肢（或墙段）应更严格控制其轴压比。p126表6.3 柱轴压比限值结构类型抗震等级一二三板柱剪力墙、框架剪力墙0.750.850.95部分框支剪力墙0.600.70p126表6.4 剪力墙轴压比限值轴压比一级（9度）一级（7、8度）二级N/（fcA）0.40.50.6注：N为重力荷载代表值作用下剪力墙墙肢的轴向压力设计值，A为剪力墙墙肢截面面积，fc为混凝土轴心抗压强度设计值。 结构侧移结构侧移大小是高层建筑结构刚度的一个反映，也是对构件截面大小，刚度大小的一个相对指标。楼层层间最大位移与层高之比的限值在3.4节中有明确规定，如计算侧移超过此规定，则须对平面布置及剪力墙数量进行适当调整。保证剪力墙出平面的刚度和稳定性，规定了剪力墙的最小截面尺寸，见表5.5.表5.5 剪力墙截面最小厚度序抗震等级剪力墙部位最小厚度（二者取较大者）有端柱或翼墙无端柱或翼墙1一、二级底部加强部位h/16200mmh/12200mm其他部位h /20160mmh/12180mm2三、四级底部加强部位h /20160mmh/20160mm其他部位h /25160mmh/25160mm3非抗震h/25160mmh/25160mm表5.5内符号h为层高或剪力墙无支长度，无支长度是指沿剪力墙长度方向没有平面外横向支承墙的长度。剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减小，但不宜小于160mm。原则上，根据剪力墙截面面积与楼面面积之比Aw/Af和剪力墙轴压比限值N/（fcA），可得到剪力墙面积Aw，再由剪力墙的长度，可计算剪力墙的最小厚度。大量的实际工程表明，剪力墙的最小厚度一般均能满足。62.框架剪力墙结构中总框架与总剪力墙联系的方式有几种？分别画出它们的计算简图。 框架-剪力墙结构中框架与剪力墙结构连系的方式有铰接联系和刚接联系两种。在铰接连接中，连杆只承受轴力，且无轴向变形；在刚性连接中，连杆除承受轴力外，还要承受剪力。铰接联系中，为了简化计算，进一步将切开后连杆的集中力连续化为分布力，切开后，对剪力墙可以视为底部固定的静定悬臂结构。刚性连接中，为了简化计算，可将连杆的轴力和约束弯矩沿墙高连续化成和铰接体系计算简图：刚接体系计算简图：63.框剪结构中总框架抗推刚度CF的定义？并写出它的表达式。 CF产生单位层间变形角所需的推力，CF=hDj64.（判断）框剪结构中的水平荷载是由框架、剪力墙共同承担的，所以剪力墙任何高度承受的荷载Pn都小于外荷载P（对或错）。（）65.在框剪结构计算体系中，总连梁和总框架连接端处理成什么节点？为什么？ 铰接节点，66.已知某框架剪力墙结构的Vw，CF，/h、Vp值，试写出Vw、VF、m的计算式。67.框剪结构中剪力墙布置应满足什么要求？ 框架剪力墙结构中剪力墙布置应满足下列要求：剪力墙宜均匀布置在建筑物的周围附近，楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位，剪力墙间距不宜过大；面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙； 纵、横剪力墙宜组成L形、T形和工字形等形式；力墙宜贯通建筑的全高，宜避免刚度突变；剪力墙开洞时，洞口宜上下对齐；楼、电梯间等竖井和平面宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置。68.什么是刚度特征值？刚度特征值理想范围是多少？过大了表示什么？ 是框架抗侧刚度与剪力墙刚度比值，刚度特征值理想范围是1.12.2，过大表示结构性能以框架为主，框架承担满载69.对框剪结构进行抗震设计时，为什么要对各层框架总剪力进行调整？如何调整？ 框架剪力墙结构中，剪力墙刚度相对较大，框架部分计算所得的剪力一般都很小，在地震作用下，剪力墙承受了大部分的水平地震作用，某些构件可能出现裂缝，刚度降低，框架承担的水平地震作用将有所增加。为保证作为第二道防线的框架具有一定的抗侧力能力，需对框架承担的水平剪力予以适当的调整。抗震设计时，框剪结构对应于地震作用标准值的各层框架总剪力须符合：当Vf0.2V0时，框架总剪力不要调整；当Vf0.2V0时，楼层剪力Vf须增加，其值可取0.2V0和1.5Vf，max中的较小值式中 Vf对应于地震作用标准值且未经调整的各层框架承担的地震总剪力； V0对框架柱数量从下至上基本不变的结构，应取对应于地震作用标准值的结构底层总剪力；对框架柱数量从下至上分段有规律变化的结构，应取每段底层结构对应于地震作用标准值的总剪力； Vf，max对框架柱数量从下至上基本不变的结构，应取对应于地震作用标准值且未经调整的各层框架承担的地震总剪力中的最大值；对框架柱数量从下至上分段有规律变化的结构，应取每段中对应于地震作用标准值且未经调整的各层框架承担的地震总剪力中的最大值。各层框架承担的总剪力按以上原则调整后，应按调整前、后总剪力的比值调整每根框架柱和与之相连连梁的剪力及端部弯矩标准值，框架柱的轴力标准值不调整。