高层建筑结构设计理论与应用B卷.doc

试题科目名称： 姓名： 学号：

大 学济 南
在职攻读工程硕士专业学位研究生课程考试试题

报考专业领域： 考试科目名称： 高层建筑结构设计理论与应用 姓名： 学号：
（所有答题内容必须写在答题纸上，写在试卷、草稿纸上无效）
一、名词解释(每小题5分，共30分)
1. 强柱弱梁：指的是使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求。用以提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌。“强柱弱梁”不仅是手段，也是目的，其手段表现在人们对柱的设计弯矩人为放大，对梁不放大。其目的表现在调整后，柱的抗弯能力比之前强了，而梁不变。即柱的能力提高程度比梁大。这样梁柱一起受力时，梁端可以先于柱屈服。
2. 连续倒塌：指结构因偶然荷载造成结构局部破坏失效，继而引起失效破坏构件相连的构件连续破坏，最终导致相对于初始局部破坏更大范围的倒塌破坏。
3. 不规则结构：是指1.平面布置复杂，凹进凸出的尺寸超规、长宽比例超规、严重不对称等及2. 竖向布置楼层挑出、退进超规、严重不对称等。以上情况之一者。
4. 总风荷载：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。
5. 刚接体系：刚接体系是指墙肢之间有连梁（α≥1）和/或墙肢与框架柱之间有联系梁相连，则这些联系梁对墙肢会起约束作用。
6. 底部加强部位：从抗震的角度考虑，一般取落地剪力墙高度的1/10的高度，目的增加剪力墙的延性。
二、简答题(每小题10分，共50分)
1. 试简要分析现行《高规》中对风荷载计算与以往有哪些变化？
答 风荷载：首先，根据建筑所处的位置（海边还是市中心），确定地面粗糙度类别；然后，根据房屋的平面形状，按照建筑结构荷载规范查出体形系数μs；第三，按照建筑的高度和地面粗糙度类别查出高度系数μz；第四，根据当地的基本风速确定基本风压w0；最后，根据规范计算风振系数βz。
这样，风荷载标准值w=βz*μs*μz*w0，单位kN/m^2。
具体计算方法详见《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）。

轴压比的定义为柱的轴向压力与理论抗压强度的比值。公式是N/（fc*A）。N为柱的轴压力，fc为砼抗压强度设计值，A为柱的截面面积。
一般在抗震设计中，要控制轴压比的上限，也就是要控制柱的轴力不能太大，过大的话要通过加大柱的面积来减小轴压比以满足规范限值。
轴压比是抗震概念设计的一项指标。它不是通过理论计算得出的，而是通过试验及实际地震破坏情况，发现轴压比底的柱子延性比较好，地震的破坏程度远小于轴压比高的柱子。因此规范设置了轴压比上限，以保证柱子的延性，提高抗震性能。

2. 框架-剪力墙结构计算中竖向荷载与水平荷载产生的内力是如何分配到结构构件中的？
答：竖向荷载作用下一般取平面结构简图进行内力分析，不考虑结构单元内各片剪力墙之间的协同工作。每片剪力墙承受的竖向荷载为该片墙负荷范围内的永久荷载和可变荷载。当为装配式楼盖时，各层楼面传给剪力墙的为均布荷载，当为现浇楼盖时，各层楼面传给剪力墙的可能为三角形或梯形分布荷载以及集中荷载。剪力墙自重按均布荷载计算。
竖向荷载作用下剪力墙内力的计算，不考虑结构的连续性，可近似地认为各片剪力墙只承受轴向力，其弯矩和剪力等于零。各片剪力墙承受的轴力由墙体自重和楼板传来的荷载两部分组成，其中楼板传来的荷载可近似地按其受荷面积进行分配。各墙肢承受的轴力以洞口中线作为荷载分界线，计算墙自重重力荷载时应扣除门洞部分。
在计算水平荷载作用下，是把个榀剪力墙和框架视作只能在其平面内受力的竖向平面结构，并且由它们共同承担水平荷载。分析时将结构用一个均匀的连续模型代替，其具有的框架和剪力墙具有共同的变形曲线。

3. 剪力墙结构中如何判断墙体类型？
剪力墙的分类判断 2010-04-30 22:06 结构体系与 / 的比值的大致关系 少量剪力 纯框架结 结构体系 墙的框架 构 结构 / 0 0~0.2 框架-剪力墙结构 强框架 0.2~0.5 弱框架 0.5~0.8 少量框架的 剪力墙结构 构 0.8~1.0 1.0 /：结构底部剪力墙的倾覆力矩与结构底部总倾覆力矩比值。 （1）当 0.2＜ / ＜0.5 时，属于强框架的框架-剪力墙结构，相应地框架的抗震 等级按框架结构确定； （2）当 0.5≤ / ＜0.8 时，属于弱框架的框架-剪力墙结构，为典型的框架-剪 力墙结构体系； （3）是否可将结构确定为框架-剪力墙结构，关键看结构是否能真正形成二道防 线。 少量剪力墙的框架结构在设计原则及具体设计中存在诸多不确定因素， 给结构设 少量剪力墙的框架结构 计和施工图审查带来相当的困难，应尽量避免采用。尽可能采用概念清晰、便于 操作且抗震性能较好的框架-剪力墙结构。当必须采用时，应提前与施工图审查 单位沟通，以利于设计顺利进行，避免返工。 1）短肢剪力墙的截面面积占剪力墙总截面面积 50%以上，可判定为“短肢剪力 墙较多”。 2）高层建筑结构均不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。 短肢剪力墙较多的剪力墙结构的设计要求： 短肢剪力墙较多的剪力墙结构的设计要求： 3）对普通剪力墙只限制加强部位的轴压比（一级 0.5（9 度 0.4）、二级 0.6）， 而对短肢剪力墙则限制所有部位（加强区与非加强区）的轴压比（一级 0.5、二 级 0.6、三级 0.7）。

4. 试比较性能化抗震设计与传统的三水准设计思路的差异？
性能目标是对所设计的建筑物在每个设计地震动水平下所要求达到的性能水平
的总和。要理解性能目标的概念，应先理解地震设防水准与结构性能水准的概念。
我国将地震设防水准分为：多遇地震，基本烈度地震和罕遇地震；我国将结构性能水准分为：弹性、屈服与倒塌等。性能目标其实就是以上两者的组合。
相比较传统的设计思路来说，性能设计思想在～定程度上已经颠覆了传 统的抗震设计思想，在结构抗震设计行业将带来一场里程碑式的变革。 （二）抗震性能化设计理念 归纳总结国内外基于性能的抗震设计主要思想包括：（１）建筑物整体系统的设计；（２）结构概念设计和细 部抗震构造措施；（３）有效的评估分析方法；（４）恰当的目标性能选择及实现；（５）可靠合理的设计方法，以实 现合理的性能目标。其主要目标是控制建筑物在地震作用下的破坏程度，使经济损失最少。

5. 延性框架是如何在结构计算和设计过程中实现的？
钢筋混凝土框架结构是最常用的结构形式。结构抗震的本质就是延性,提高延性可以增加结构抗震潜力,增强结构抗倒塌能力。为了利用结构的弹塑性变形能力耗散地震能量,减轻地震作用下结构的反应,应将钢筋混凝土框架结构设计成延性框架结构。 钢筋混凝土结构的各类构件应具有必要的强度和刚度，并具有良好的延性性能，避免构件的脆性破坏，从而导致主体结构受力不合理，地震时出现过早破坏。因此，可以采取措施，做好延性设计，防止构件在地震作用下提前破坏，并避免结构体系出现不应有的破坏。
三、论述题(共20分)
结合自己的工程经验，试举例说明新型结构形式、新型建筑材料或新型施工技术在高层建筑中的应用？
答 举例：山西大同的钢筋混凝土大水塔在1987 年的突然塌毁，就是一个典型的案例。目前在整个工程领域，大跨度桥梁、超高层建筑物、大型水利工程等超高、超大、超长的建筑物（构筑物）的施工的不断增加，未来的海底隧道、海上采油平台，核反应堆的外壳以及各有毒有害物的处置回收工程等在劣化环境中的建造，都将对混凝土耐久性提出更高的要求。可以这么说，对于相当一部分建筑物（构筑物）而言，混凝土的耐久性甚至要比混凝土的强度更为重要、更有实际意义。 而从另一方面说，进入21 世纪以来，混凝土的技术发生了突飞猛进的发展。原材料的发展给混凝土的突破性使用带来可能性，而工程建设急需解决的耐久性问题，又是混凝土技术发展的一种必然。当目前颇多的混凝土新材料、新技术快速的发展，就使各种混凝土如纤维混凝土、再生混凝土、自密实混凝土、聚合物混凝土以及高性能混凝土的不断涌现。其中，高性能混凝土被誉为“21 世纪混凝土”。足以说明高性能混凝土的独特地位与作用。
分析：高强混凝土 一般我们常把强度等级为C10－C50 的混凝土称为普通强度级别的混凝土，而把 C60－C90 的混凝土称为高强混凝土，强度等级大于C100 的混凝土称为超高强混凝土。而所谓高强混凝土是指采用常规的的通用水泥（即硅酸盐水泥等）、普通的砂石料作原材料，采用常规的制作工艺，同时掺加各种外加剂（主要是高效减水剂），同时也掺加一定数量的矿物质超细粉等活性混合材料制成的混凝土。该种混凝土制成后，具有很高的抗压强度、孔隙率极低、密实度较好，而抵抗变形的能力大等特点。 高强度混凝土是为满足现代的超高、超大、超长的建筑物（或构筑物）的建设而发展起来的混凝土品种，在建筑、桥梁、港口、海工、地下等各种工程的广泛应用，使其越来越为工程界所重视，工程上的广泛应用使高强混凝土在理论与实践不断得到发展。

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