4高层建筑结构设计真题汇总(第四章)

l l t i i t i r i r f r简答题1. 框架结构和框筒结构的结构平面布置有什么区别?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。

2.计算水平地震作用有哪些方法?　计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。

3.什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? 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。

9.什么是地震系数、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。

4.延性和延性比是什么?为什么抗震结构要具有延性? 延性是指构件和结构屈服后，具有承载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。

　构件延性比：对于钢筋混凝土构件，当受拉钢筋屈服后，进入塑性状态，构件刚度降低，随着变形迅速增加，构件承载力略有增大，当承载力开始降低，就达到极限状态。

延性比是极限变形与屈服变形的比值。

结构延性比：对于一个钢筋混凝土结构，当某个杆件出现塑性铰时，结构开始出现塑性变形，但结构刚度只略有降低;当塑性铰达到一定数量以后，结构也会出现“屈服现象”即结构进入塑性变形迅速增大而承载力略微增大的阶段，是“屈服”后的联塑性阶段。

结构的延性比通常是指达到极限时顶点位移与屈服时顶点位移的比值。

5.什么是概念设计? 结构概念设计是保证结构具有优良抗震性能的一种方法。

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表4-4 结构确定抗震等级时的烈度表
建筑类别
丙类
甲、乙类
设防烈度
6度 7度 8度 9度 6度 7度 8度 9度
确定抗震等级 Ⅰ类场地 6 6 7 8 6 7 8 9 时考虑的烈度 Ⅱ～Ⅳ类场地 6 7 8 9 7 8 9 9*
图4-4
（d）
图4-5
图4-5
图4-6
4.5.2 抗倾覆问题
(1)控制高宽比
(2)基底零应力区满足一定要求时不需要进行抗倾 覆验算(pp77) 。
4.6 抗震结构延性要求和抗震等级
4.6.1 延性结构的概念
(1)延性的概念
延性——结构(截面)能维持承载能力而又具有较大的 塑性变形的能力。如图4-2：
截面开始屈服 —— My、 y、fy、 y 截面破坏 —— Mu、 u、fu、 u
γL——考虑结构使用年限的荷载调整系数。50年时取1.0 ；100年时取1.1
2、有地震作用组合： SE= γGSGE+γEhSEhk+γEvSEvk+ψWγWSWk
注：抗震设计时，应同时考虑无地震作用组合和有地震作用 组合。
4.1.2 竖向活荷载的布置
1、恒载布置——全部作用在结构上。
2、活载布置 高层民用建筑一般满布计算内力(图4-4(d))，为了安 全起见，可以把框架梁的弯矩乘以1.1~1.2的放大系数. 在贮藏、书库或其他有很重使用荷载(q>4kN／m2)的 结构中，应考虑最不利荷载布置(图4-4(a)、(b)、 (c)) 。
(2)跨中截面——最大正弯矩。
2、柱
控制截面为上、下两个端截面，柱子多设计成 对称配筋。要考虑下述四种可能组合：
|M|max及相应的N； Nmax及相应的M； Nmin及相应的M。 |M|比较大（不是绝对最大），但N比较小或N比较大 （不是绝对最小或绝对最大）。 柱子还要组合最大剪力Vmax。

4.2 竖向荷载作用下的内力计算
一、分层法 1．竖向荷载作用下框架结构的受力特点及内力计算
假定 （1）不考虑框架结构的侧移对其内力的影响； （2）每层梁上的荷载仅对本层梁及其上、下柱的内
力产生影响，对其他各层梁、柱内力的影响可忽 略不计。 应当指出，上述假定中所指的内力不包括柱轴力， 因为各层柱的轴力对下部均有较大影响，不能忽 略。
M EH

FQHE

h2 2

3.42kN
3.3 m 2

5.64
kN m
（反弯点位于h/2处）
M EB

FQBE

h1 3

10kN
• 柱截面尺寸
框架柱的截面形式常为矩形或正方形。 有时由于 建筑上的需要， 也可设计成圆形、 八角形、 Ｔ 形、 Ｌ 形、十字形等， 其中 Ｔ 形、 Ｌ 形、十 字形也称异形柱。构件的尺寸一般凭经验确定。 如果选取不恰当， 就无法满足承载力或变形限值 的要求， 造成设计返工。确定构件尺寸时， 首先 要满足构造要求， 并参照过去的经验初步选定尺 寸， 然后再进行承载力的估算， 并验算有关尺寸 限值。
9.53 3.79 12.77 3.79
1.61
2.固端弯矩
下柱 3.79 3.79 1.61 7.11 4.84 3.64
相对线刚 度总和 左梁 11.42 0.000 21.63 0.353 11.82 0.864 20.43 0.000 30.93 0.308 18.02 0.709
分配系数 右梁 上柱 0.668 0.000 0.472 0.000 0.000 0.000 0.466 0.185 0.413 0.123 0.000 0.089

西安建筑科技大学高层建筑结构设计第四章课本重点完美版第4章高层建筑结构的计算分析和设计要求本章主要内容z高层建筑结构的计算分析（简介）z荷载效应和地震作用效应组合（重点）z高层建筑结构的设计要求（重点）z高层建筑结构的概念设计（重点）z超高层建筑工程抗震设计（简介）4.1 高层建筑结构的计算分析4.1.1 结构计算分析方法高层建筑结构的计算方法，主要有（1）线弹性分析方法（2）考虑塑性内力重分布的分析方法（3）非线性分析方法（4）模型试验分析方法。

z线弹性分析方法是最基本、最成熟的方法，目前大多采用该方法，实践证明，一般情况下该方法可以满足工程精度要求；z框架梁及连梁等构件可考虑局部塑性引起的内力重分布。

例如：在竖向荷载作用下，对框架梁端负弯矩乘以调幅系数，装配整体式框架取0.7～0.8，现浇式框架取0.8～0.9；抗震设计的框剪或剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减，折减系数不宜小于0.5。

z对复杂的不规则结构或重要的结构，可考虑非线性分析方法和模型实验方法。

4.1.2 结构计算模型（一）计算模型高层建筑结构是复杂的三维空间受力体系，应根据实际选取能较准确地反映结构中各构件的实际受力状况的力学模型。

可选择（1）平面协同工作模型：平面和立面布置简单规则的框架结构、框架-剪力墙结构；（2）空间协同工作模型：（3）空间杆系模型：剪力墙结构、筒体结构和复杂布置的框架结构、框架-剪力墙结构应采用空间分析模型（4）空间杆-薄壁杆系模型（5）空间杆-墙板元模型（6）有限元计算模型。

针对这些力学模型，目前我国均有相应的结构分析软件。

（二）计算假定：z楼盖（面）平面内刚度为无限大楼（屋）面为水平放置的深梁，近似认为其平面内为无限刚性。

可使自由度数减小，计算大为简化。

实践证明，对很多高层建筑结构可满足工程精度的要求。

若采用了刚性楼（屋）面板假定，设计上应采取措施保证楼（屋）面的整体刚度。

如结构平面宜简单、规则、对称，平面长度不宜过长，突出部分长度不宜过大；宜采用现浇钢筋混凝土楼板；对局部削弱的楼面，可采取楼板局部加厚、设置边梁、加大楼板配筋等措施。