【试论高层建筑结构设计】高层建筑结构设计考试
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高层建筑设计考试试题一、选择题(每题 3 分,共 30 分)1、高层建筑结构设计中,以下哪种结构体系对抗风性能较为有利?()A 框架结构B 剪力墙结构C 框架剪力墙结构D 筒体结构2、在高层建筑的消防设计中,以下关于疏散楼梯的设置要求,错误的是()A 楼梯间应能天然采光和自然通风B 封闭楼梯间的门应采用乙级防火门C 防烟楼梯间前室的使用面积不应小于 6 平方米D 剪刀楼梯间的两个楼梯可合用一个前室,但前室面积不应小于 12 平方米3、高层建筑的基础设计中,以下哪种基础形式适用于地质条件较差且上部结构荷载较大的情况?()A 独立基础B 条形基础C 筏形基础D 桩基础4、以下关于高层建筑防火分区的划分,正确的是()A 一类高层建筑每个防火分区的最大允许建筑面积为 1500 平方米B 二类高层建筑每个防火分区的最大允许建筑面积为 1000 平方米C 设有自动灭火系统时,防火分区的面积可增加 1 倍D 当建筑内设置中庭时,其防火分区面积应按上、下层相连通的建筑面积叠加计算5、高层建筑的电梯设置中,以下规定错误的是()A 十二层及十二层以上的住宅,每栋楼设置电梯不应少于两台B 消防电梯的载重量不应小于 800kgC 电梯从首层至顶层的运行时间不宜大于 60 秒D 电梯机房应与普通电梯机房分开设置6、在高层建筑的采光设计中,以下哪种措施不利于改善室内采光效果?()A 增加窗户面积B 选择透光率高的玻璃C 减小窗户的窗台高度D 减少窗户的数量7、以下关于高层建筑风荷载的计算,错误的是()A 风荷载的大小与建筑的高度成正比B 风荷载的大小与建筑的体型系数有关C 风振系数的取值只与建筑的高度有关D 对于高度大于 30m 且高宽比大于 15 的高层建筑,应考虑风振的影响8、高层建筑的给排水设计中,以下哪种供水方式适用于高度较高的建筑?()A 直接供水B 水箱供水C 气压供水D 分区供水9、以下关于高层建筑空调系统的设计,错误的是()A 空调系统应根据建筑的使用功能和负荷特点进行选择B 高层建筑的空调机房宜设置在地下室C 空调系统的新风量不应小于总送风量的 10%D 空调系统的风道应采用难燃材料制作10、高层建筑的节能设计中,以下哪种措施不属于被动式节能?()A 增加建筑的保温隔热性能B 合理设计建筑的朝向和开窗C 采用高效的照明设备D 利用自然通风二、填空题(每题 2 分,共 20 分)1、高层建筑的结构设计应考虑______、______和地震作用等荷载。
《高层建筑结构设计》考试试卷一、考试基本信息1、考试名称:《高层建筑结构设计》2、考试时间:____________________3、考试地点:____________________4、考试形式:____________________二、试卷内容与结构1、试卷涵盖的主要知识点高层建筑结构体系风荷载与地震作用计算结构内力分析与设计构件设计与构造要求基础设计2、题型分布11 选择题:____________________111 单选题数量:____________________112 多选题数量:____________________12 填空题:____________________13 简答题:____________________14 计算题:____________________3、各题型分值比例选择题:______%填空题:______%简答题:______%计算题:______%三、考试规则与要求1、考生需携带有效身份证件参加考试。
2、考生应在规定时间内进入考场,迟到超过______分钟不得入场。
3、考生不得携带任何与考试无关的物品,包括但不限于书籍、笔记、通讯工具等。
4、考试过程中,考生应保持安静,不得交头接耳、抄袭、作弊。
5、考生应在规定时间内完成答题,考试结束铃声响起后,立即停止答题。
四、试卷评分标准1、选择题:答案正确得满分,错误或未答得 0 分。
2、填空题:答案准确、完整得满分,错别字或表述不完整酌情扣分。
3、简答题:根据要点的完整性、准确性和逻辑性进行评分,要点清晰、论述合理得高分,要点缺失或论述混乱酌情扣分。
4、计算题:按步骤给分,步骤正确、结果准确得满分,步骤错误或结果错误酌情扣分。
五、成绩公布与申诉1、考试成绩将在考试结束后的______个工作日内公布。
2、考生如对成绩有异议,可在成绩公布后的______个工作日内提出申诉。
3、申诉需以书面形式提交,并说明申诉理由和相关证据。
《高层建筑结构设计》模拟题一.填空题1一般而论,高层建筑具有,,,的特点。
2. 从受力角度来看,随着高层建筑高度的增加,对结构起的作用将越来越大。
3. 现代高层建筑所采用的材料,主要是,两种。
4. 高层钢结构具有,,等优点。
5. 不同国家、不同地区、不同结构形式所采用的结构材料不同,大致有以下几种形式:,,。
6. 钢筋混凝土梁的破坏形态有两种形式:和。
7. 一般用途的高层建筑荷载效应组合分为以下两种情况:,。
8. 剪力墙中斜裂缝有两种情况:一是,二是。
W(KN/m2)可按下式计算:10.9. 垂直于建筑物表面的单位面积上的风荷载标准值K剪力墙配筋一般为:、和。
11. 影响柱子延性的因素主要是、和。
二.选择题1. 关于高层建筑考虑风荷载的概念,下列何项正确?()[A] 高层建筑的风荷载是主要荷载,其基本风压值的采用与多层建筑相同,按30年一遇的最大10 分钟平均风压来确定;[B] 高层建筑计算风振系数及风压高度变化系数时,都要考虑地面粗糙程度的影响;[C] 高层建筑的风振系数,与建筑物的刚度有密切关系,一般来说,刚度越大,建筑物的风振影响就越大;[D] 所有的高层建筑,都要考虑风振系数>1.0的风振影响。
2. 下列高层建筑中,计算地震作用时何者宜采用时程分析法进行补充计算?()[1] 建筑设防类别为乙类的高层建筑;[2] 建筑设防类别为甲类的高层建筑;[3] 高柔的高层建筑;[4] 刚度和质量沿竖向分布特别不均匀的的高层建筑。
[A] [1] [2];[B] [1] [3];[C] [2] [4];[D] [3] [4];3. 框架结构在竖向荷载作用下,需要考虑梁塑性内力重分布而对梁端负弯矩进行调幅,下列调幅及组合中哪项是正确的?()[A] 竖向荷载产生的弯矩与风荷载及水平地震作用产生的弯矩组合后进行调幅;[B] 竖向荷载产生的弯矩与风荷载作用产生的弯矩组合后再进行调幅,水平地震作用产生的弯矩不调幅;[C] 竖向荷载产生的梁端弯矩应先调幅,再与风荷载及水平地震作用产生的弯矩组合;[D] 对组合后的梁端弯矩进行调幅,跨中弯矩将相应加大。
《高层建筑结构设计》考试试卷一、选择题(每题2分,共20分)1、在高层建筑结构设计中,通常采用哪种结构体系?A.钢结构B.钢筋混凝土结构C.混合结构D.木结构2、高层建筑结构设计的原则是什么?A.安全性、功能性、经济性B.美观性、功能性、经济性C.安全性、美观性、经济性D.安全性、功能性、美观性3、在高层建筑结构设计中,需要考虑哪些地震效应?A.水平地震效应B.竖向地震效应C.扭转地震效应D.水平地震效应、竖向地震效应和扭转地震效应4、对于高层建筑的抗震设计,应如何考虑?A.以承载力为主,同时考虑位移和刚度要求B.以刚度为主,同时考虑承载力和位移要求C.以承载力和位移为主,同时考虑刚度要求D.以刚度和位移为主,同时考虑承载力要求5、高层建筑中的框架结构,其柱网布置应满足哪些要求?A.双向对称布置,横向抗侧力构件应对称B.横向抗侧力构件应连续,纵向抗侧力构件应贯通C.框架的角柱应采用双向约束框架柱D.以上均是二、填空题(每题3分,共30分)1、高层建筑的定义是建筑高度大于______的建筑。
2、高层建筑结构按其使用材料的不同可分为______、______和______。
3、高层建筑结构设计的三个水准分别为______、______和______。
4、在高层建筑结构设计中,需要遵循哪些基本原则?______。
5、高层建筑中的剪力墙结构具有哪些特点?______。
6、高层建筑中的框架-剪力墙结构具有哪些特点?______。
随着社会的发展和科技的进步,高层建筑在城市规划中占据了越来越重要的地位。
这些建筑不仅反映了城市的繁荣和多元化,也对其居民的生活方式产生了深远影响。
对于建筑设计师来说,理解并掌握高层建筑的结构设计原理显得尤为重要。
下面,我们将一起探讨高层建筑结构设计的基本原则和方法。
高层建筑结构设计的主要目标是确保建筑物的稳定性、安全性和耐用性。
这需要对力学原理、地质条件、材料特性以及施工工艺等多方面因素进行全面考虑。
《高层建筑结构设计》考试试卷一、选择题(每题 3 分,共 30 分)1、以下哪种结构体系适用于高度较高的高层建筑?()A 框架结构B 剪力墙结构C 框架剪力墙结构D 筒体结构2、在高层建筑结构设计中,风荷载的计算通常采用()方法。
A 静力计算B 动力计算C 经验公式D 风洞试验3、高层建筑结构的水平位移限值主要是为了控制()。
A 结构的稳定性B 居住者的舒适度C 结构的经济性D 建筑的外观4、框架柱的轴压比限值是为了保证柱子具有足够的()。
A 强度B 刚度C 稳定性D 延性5、剪力墙结构中,连梁的主要作用是()。
A 承担竖向荷载B 承担水平荷载C 协调墙肢变形D 增加结构刚度6、高层建筑基础设计中,以下哪种基础形式适用于土质较好、承载力较高的情况?()A 筏板基础B 桩基础C 独立基础D 箱型基础7、在地震作用计算中,高层建筑通常采用的地震反应分析方法是()。
A 底部剪力法B 振型分解反应谱法C 时程分析法D 以上均可8、以下哪种因素对高层建筑结构的自振周期影响较大?()A 建筑高度B 建筑形状C 结构材料D 填充墙布置9、高层建筑结构在竖向荷载作用下,其内力计算可近似采用()方法。
A 分层法B 反弯点法C D 值法D 弯矩二次分配法10、对于高层建筑的抗震设计,以下说法正确的是()。
A 小震不坏,中震可修,大震不倒B 只考虑水平地震作用C 不需要进行罕遇地震作用下的变形验算D 可以不进行抗震设防二、填空题(每题 2 分,共 20 分)1、高层建筑结构设计应考虑的主要荷载有_____、_____、_____等。
2、框架剪力墙结构中,框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的_____%时,按框架结构进行抗震设计。
3、剪力墙的厚度应根据其_____、_____等因素确定。
4、高层建筑结构的抗震等级分为_____级。
5、桩基础按承载性状可分为_____、_____、_____。
6、风荷载标准值的计算与_____、_____、_____等因素有关。
一、单选( 每题参考分值2.5分 )1、不可作为剪力墙的约束边缘构件的是()。
A. 暗柱B. 端柱C. 构造柱D. 翼墙错误:【C】2、抗震设计时,框架一剪力墙结构对应于地震作用标准值的各层框架总剪力需要调整时应取0.2Vo 和1.5Vf,max二者的()。
A. 和B. 较大值C. 较小值D. 乘积错误:【C】3、为体现“强柱弱梁”原则,三级抗震框架结构柱端弯矩应大于等于同一节点左、右梁端弯矩设计值之和的()。
A. 1.1倍B. 1.2倍C. 1.3倍D. 1.4倍错误:【C】4、高层框架-剪力墙结构中,横向剪力墙布置符合要求的是:()A. 宜均匀对称布置在建筑的楼梯、电梯及端部附近,但不应设置在平面形状变化的地方B. 宜均匀对称布置在建筑的端部附近、楼电梯间、平面形状变化处及恒载较大的地方C. 宜均匀对称布置在建筑的楼梯电梯间,但不应设置在建筑的端部附近及平面形状变化的地方D. 宜均匀对称地设置在楼电梯间及平面形状变化处,但不宜设置在建筑的端部附近错误:【B】5、哪类结构应进行薄弱层的弹塑性变形验算?()A. 高层住宅建筑;B. 9度抗震设防的乙类建筑结构;C. A级高度高层建筑;D. 平面布置不均匀的高层建筑。
错误:【B】6、用反弯点法计算多层框架时,假设框架柱的反弯点在()。
A. 柱半高处B. 柱顶C. 柱底D. 底柱在2/3高,其它柱在半高处错误:【D】7、随高度增加,高层建筑结构在水平荷载下侧移增加较内力增加()。
A. 一样B. 更慢C. 更快D. 无规律错误:【C】8、哪类房屋宜进行风洞试验判断确定建筑物的风荷载?()A. 平面形状或立面形状复杂的结构B. 甲类建筑C. 剪力墙结构D. 筒体结构错误:【A】9、抗震框架梁端截面必须配置受压筋形成双筋截面,其中二级框架梁端截面受压筋与受拉筋之比为()。
A. 大于等于0.3B. 大于等于0.5C. 小于等于0.3D. 小于等于0.5错误:【A】10、在原框架结构中增加了若干榀剪力墙后,此结构是否安全可靠?()A. 整个结构更安全;B. 上部楼层中的原框架有可能不安全;C. 下部楼层中的原框架有可能不安全;D. 整个结构均不安全。
高层建筑结构设计练习题及答案一、选择题(每题5 分,共15 分)1. 关于高层建筑考虑风荷载的概念,下列何项正确?[A] 高层建筑的风荷载是主要荷载,其基本风压值w0 的采用与多层建筑相同,按30年一遇的最大10 分钟平均风压来确定;[B] 高层建筑的风振系数,与建筑物的刚度有密切关系,一般来说,刚度越大,建筑物的风振影响就越大;[C] 高层建筑计算风振系数及风压高度变化系数时,都要考虑地面粗糙程度的影响;2. 下列高层建筑中,计算地震作用时何者宜采用时程分析法进行补充计算?[1] 建筑设防类别为乙类的高层建筑;[2] 建筑设防类别为甲类的高层建筑;[3] 高柔的高层建筑;[4] 刚度和质量沿竖向分布特别不均匀的的高层建筑。
[A] [2] [4];[B] [1] [3];[C] [1] [2];[D] [3] [4];3. 抗震设计时,超过多少高度的高层建筑应考虑风荷载效应与水平地震作用效应的组合?[A] 40m;[B] 60m;[C] 80m;[D] 100m;[D] 所有的高层建筑,都要考虑风振系数大于1.0 的风振影响。
4、高层建筑中()在结构分析和设计中起主要作用。
A、水平作用B、竖向作用C、风荷载D、结构自重5、假设一栋住宅建筑,采用现浇钢筋混凝土结构,结构高度为80米,抗震设防烈度为7度,采用结构体系最合适。
A、框架结构B、剪力墙结构C、筒体结构D、框筒结构6、计算框架结构梁截面惯性矩I时考虑楼板影响,对现浇楼盖,中框架取I=()。
A、2I0B、1.5I0C、1.2I0D、I0二、名词解释1、概念设计2、内力组合3、位移组合4、等效角柱发(教材p238)三、填空题1、不设或增大伸缩缝间距的措施有:、、、、留后浇带。
(教材p28)2、高层建筑结构的抗震设计是,按其重要性可分为:、、三类。
3、水平荷载下的内力计算方法有;、、4、变形缝指:、、。
(教材p30)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?【标准答案】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。
《高层建筑结构设计》期末考试试卷考试形式:闭卷考试考试时间:120分钟班号学号姓名得分一、填空题(本大题15空,每空2分,共30分)1.钢筋混凝土剪力墙结构的水平荷载一般由承担,竖向荷载由承担.其整体位移曲线特点为,即结构的层间侧移随楼层的而 .与框架结构相比,有等优点.2.框架——剪力墙结构体系是把和两种结构共同结合在一起形成的结构体系.结构的竖向荷载由承担,而水平作用主要由承担.其整体位移曲线特点为,即结构的层间位移 .3.框架结构水平荷载作用近似手算方法包括、.4、当结构的中心和中心不重合时,结构在水平力作用下会发生扭转。
二、多项选择题(4×5=20)1、抗震设防结构布置原则()A、合理设置沉降缝B、合理选择结构体系C、足够的变形能力D、增大自重E、增加基础埋深2、框架梁最不利内力组合有()A、端区-M max,+M max,V maxB、端区M max及对应N,VC、跨中+M maxD、跨中M max及对应N,VE、端区N max及对应M,V3、整体小开口剪力墙计算宜选用()分析方法.A、材料力学分析法B、连续化方法C、壁式框架分析法D、有限元法4、高层建筑剪力墙可以分为()等几类.A、整体剪力墙B、壁式框架C、联肢剪力墙D、整体小开口墙5、高层建筑基础埋置深度主要考虑().A、稳定性B、施工便利性C、抗震性D、沉降量E、增加自重三、简答题(7×5=35)1、试述剪力墙结构连续连杆法的基本假定.2、剪力墙按受力特性的不同分为哪几类?各类的受力特点是什么?3、试述对结构延性的理解,延性系数有何物理意义?4、高层结构应满足哪些设计要求?5、如何计算水平荷载作用下的框架的顶点位移?四、计算题(15分)图示为一高层剪力墙结构平面外轮廓图,该地区标准风压0.3kN/m2,C类粗糙度,各层层高均为3m,共10层,试求第10层的总风荷载值.《高层建筑结构设计》期末考试试卷标准答案考试形式:闭卷考试考试时间:120分钟一、填空题(2×15=30)1、剪力墙,剪力墙.弯曲型,增加而增大.结构整体性好,刚度大,结构高度可以更大.2、框架,剪力墙结构,结构的竖向荷载由框架和剪力墙,剪力墙,弯剪型,在结构底部层间位移随层数的增加而增大,到中间某一位置,层间位移随层数的增加而增大 .3、反弯点法、D值法.4、质量中心、刚度中心二、多项选择题(4×5=20)1、A、B、C2、A、C3、A4、A、B、C、D5、A、C、D三、简答题(6×6=36)1、剪力墙结构连续连杆法的基本假定:忽略连梁的轴向变形,假定两墙肢的水平位移完全相同;各墙肢截面的转角和曲率都相等,因此连梁两端转角相等,反弯点在中点;各墙肢截面,各连梁截面及层高等几何尺寸沿全高相同.2、剪力墙按受力特性的不同分为整体墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架.整体墙的受力特点类似于悬臂构件,故按材料力学方法求解,整体小开口墙的受力特点也类似于悬臂构件,但由于洞口的削弱,故按材料力学方法求解后,要考虑洞口的影响,对计算结果进行修正,联肢墙的洞口增大,结构的整体性减弱,其受力有别于悬臂构件,故用连续连梁法进行内力计算;壁式框架受力后在壁柱上出现反弯点,更接近于框架,故用D值法求解?3、结构延性是指结构的弹塑性变形能力,结构屈服后,在承载力保持基本不变的前提下,结构的变形能力越强,说明结构的延性就越好.延性系数为结构或构件的变形能力,一般用结构或构件破坏时的变形u ∆与屈服时的变形y ∆的比值来表示,即y u ∆∆=/μ,μ越大,结构或构件的延性就越好.4、高层结构应满足哪些设计要求?满足承载力要求,即结构应有足够的极限承载力;层间位移限制条件,为保证在建筑中可以正常的工作学习和生活,应限制结构的层间侧移,舒适度要求,对高度超过150m 的高层建筑,应限制在风荷载作用下的结构顶点加速度峰值,满足规范要求;对结构进行稳定和抗倾覆验算,使结构具有足够的稳定和抗倾覆能力.5、计算水平荷载作用下的框架的顶点位移按如下步骤进行:1)反弯点法或D 值法计算框架各层的抗侧刚度;2)计算各层的层剪力;3)由1)和2)计算各层的层间侧移;4)各层层间侧移的和即为框架的顶点位移.四、计算题 (14分)解:基本风压:对C 类粗糙度,高度为27m 处的风压高度系数计算为(3分)因结构总高为30m ,故 (3分) 因此第九层的总风荷载为(9分) 20/3.0m KN =ω1=z βKNh a B a B w W s s z Z 88.29396.93)305.0308.0(3.08512.01)cos cos (2221110=⨯=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=⨯+=μμβμ。
选择题1.某高层建筑要求底部几层为大空间,此时应采用那种结构体系:【D】A 框架结构B 板柱结构C 剪力墙结构D 框支剪力墙2.高层建筑各结构单元之间或主楼与裙房之间设置防震缝时,下列所述哪条是正确的?【A】A 无可靠措施不应采用牛腿托梁的做法B 不宜采用牛腿托梁的作法C 可采用牛腿托梁的作法,但连接构造应可靠D 可采用牛腿托梁的作法,但应按铰接支座构造3.在下列地点建造相同高度的高层建筑,什么地点所受的风力最大?【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4.建筑高度、设防烈度、建筑重要性类别及场地类别等均相同的两个建筑,一个是框架结构,另一个是框架-剪力墙结构,这两种结构体系中的框架抗震等级下述哪种是正确的?【C】A 必定相等B 后者的抗震等级高C 前者的抗震等级高、也可能相等D 不能确定5.高层建筑结构防震缝的设置,下列所述哪种正确?【B】A 应沿房屋全高设置,包括基础也应断开B 应沿房屋全高设置,基础可不设防震缝,但在与上部防震缝对应处应加强构造和连接C 应沿房屋全高设置,有地下室时仅地面以上设置D 沿房屋全高设置,基础为独立柱基时地下部分可设防震缝,也可根据不同情况不设防震缝6."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,下列何种叙述为正确?【C】A 6度或7度的地震B 50年设计基准期内,超越概率大于10%的地震C 50年设计基准期内,超越概率约为63%的地震D 6度以下的地震7.多遇地震作用下层间弹性变形验算的主要目的是下列所哪种?【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8. 高层建筑采用(D )限制来保证结构满足舒适度要求。
A、层间位移B、顶点最大位移C、最大位移与层高比值D、顶点最大加速度9.计算框架结构梁截面惯性矩I时考虑楼板影响,对现浇楼盖,中框架取I=(A )I0。
、判断(共计50分,每题2.5分)1、结构抗震性能分为A、B、C、D四个水准。
()A. 正确正确:【B】2、在集中荷载作用下,剪力墙内无暗柱时还应进行局部受压承载力验算。
()A. 正确正确:【A】3、抗震设计剪力墙连梁的弯矩可塑性调幅。
()A. 正确正确:【A】4、高层建筑的抗震设计应采取了两阶段设计法,满足三水准抗震设防目标的要求。
()A. 正确正确:【A】5、抗震设计的混凝土高层建筑,平面突出部分的长度L不宜过大、宽度b不宜过小。
()A. 正确正确:【A】6、核心筒结构的任一楼层与相邻上层的侧向刚度比不宜小于0.9。
()A. 正确正确:【A】7、某对称配筋矩形框架柱,有两组内力(M1,N1),(M2,N2),当N1=N2,M1>M2时,第一组内力作用下的柱子所需配筋较多。
()A. 正确正确:【B】8、构造措施则可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等方面保证抗震计算结果的有效性。
()A. 正确正确:【A】9、当筒中筒结构中某一层层高大于相邻上层层高的1.5倍时,该楼层与相邻上层的侧向刚度比该比值不宜小于1.1。
()A. 正确正确:【A】10、为了不使斜裂缝过早出现或混凝土过早破坏,剪力墙洞口处的连梁尺寸不应太小。
()A. 正确正确:【A】11、某对称配筋矩形框架柱,有两组内力(M1,N1),(M2,N2),当N1>N2,M1=M2时,第一组内力作用下的柱子所需配筋较多。
()A. 正确正确:【B】12、B级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力的75%。
()A. 正确正确:【A】13、框架结构的填充墙及隔墙宜选用轻质墙体。
()A. 正确正确:【A】14、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。
()A. 正确正确:【B】15、剪力墙两端和洞口两侧应设置边缘构件。
()A. 正确正确:【A】16、楼层质量沿高度宜均匀分布,楼层质量不宜大于相邻下部楼层质量的2倍。
【试论高层建筑结构设计】高层建筑结构设计考试
摘要:随着我国国民经济不断发展和人民生活的迅速提高。
高层建筑结构设计给工程设计人员提出了更高的要求,本文对高层建筑结构设计进行探讨。
关键词:高层建筑结构设计分析
: TU97 : A :
1我国的高层结构建筑的发展
1.1 钢材的国产化国内钢铁企业根据我国高层建筑钢结构设
计标准的要求,制订我国第一部高层建筑钢结构的钢材标准《高层建筑结构用钢板》(YB 4104-2000),比目前仍在实施的《低合金高强度结构钢》(GB/ T1591-94)又前进了一步,其性能指标优于国外同类产品。
1.2 钢结构设计国产化国家标准《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-xx)等有关高层建筑最大高度和最大高宽比的规定,在一般情况下,应遵守规范的规定,否则应进行专项论证或试验研究。
__第111号令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和建质[xx]46号文《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》,对加强高层建筑钢结构设计质量控制意义重大,具有可操作性。
1.3 高层及超高层结构体系对于高层建筑的划分,建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定,一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑,建筑总高度超过100m为超高层建筑。
对于结构设计来讲,按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则,选择相应的结构体系,一般分为六大类:框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、框—筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。
2高层建筑结构设计分析
2.1高层建筑结构受力性能
对于一个建筑物的最初的方案设计,建筑师考虑更多的是它的空间组成特点,而不是详细地确定它的具体结构。
建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的,由于建筑物是由一些大而重的构件所组成,因此结构必须能将它本身的重量传至地面,结构的荷载总是向下作用于地面的,而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力
之间的关系,所以,在建筑设计的方案阶段,就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。
2.2高层建筑结构设计中的扭转问题
建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心,在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点,即三心合一。
结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一,在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。
为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏,应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局,尽可能地使建筑物做到三心合一。
在水平荷载作用下,高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。
为使楼层水平力作用沿平面分布均匀,减轻结构的扭转振动,应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简单平面形式。
在某些情况下,由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制,高层建筑不可能全部采用简单平面形式,当需要采用不规则L形、T 形、十字形等比较复杂的平面形式时,应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内,同时,在结构平面布置时,应尽可能使结构处于对称状态。
2.3高层建筑结构分析的基本假定
2.3.1弹性假定。
目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性的计算方法。
在垂直荷载或一般风力作用下,结构通常处于弹性工作阶段,这一假定基本符合结构的实际工作状况。
但是在遭受地震或强台风作用时,往往会产生较大的位移,进入到弹塑性工作阶段。
此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态的,应按弹塑性动力分析方法进行设计。
2.3.2小变形假定。
小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定。
但有不少人对几何非线性问题(P-Δ效应)进行了一些研究。
一般认为,当顶点水平位移Δ与建筑物高度H的比值Δ/H > 1/500时, P-Δ效应的影响就不能忽视了。
2.3.3刚性楼板假定。
许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大,而平面外的刚度则忽略不计。
一般来说,对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。
但是,对于竖向刚度有突变的结构,楼板刚度较小,主要抗侧力构件间距过大或是层数较少等情况,楼板变形的影响较大。
特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。
可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。
2.3.4计算图形的假定。
高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形有三种:①一维协同分析。
②二维协同分析。
③三维空间分析。
三维空间分析的普通杆单元每一节点有6个自由度,按符拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节点还应考虑截面翘曲,有7个自由度。
2.4高层建筑结构静力分析方法
2.4.1框架-剪力墙结构。
框架-剪力墙结构内力与位移计算的方法很多,由于采用的量和考虑因素的不同,各种方法解答的具体形式亦不相同。
框架-剪力墙的机算方法,通常是将结构转化为等效壁式框架,采用杆系结构矩阵位移法求解。
2.4.2剪力墙结构。
剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。
不同类型的剪力墙,其截面应力分布也不同,计算内力与位移时需采用相应的计算方法。
剪力墙结构的机算方法是平面有限单元法。
此法较为精确,而且对各类剪力墙都能适用。
但因其自由度较多,机时耗费较大,目前一般只用于特殊开洞墙、框支墙的过渡层等应力分布复杂的情况。
2.4.3筒体结构。
筒体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为三类:等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。
等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理。
一种是只作几何分布上的连续化,以便用连续函数描述其内力;另一种
是作几何和物理上的连续处理,将离散杆件代换为等效的正交异性弹性薄板,以便应用分析弹性薄板的各种有效方法。
具体应用有连续化微分方程解法、框筒近似解法、拟壳法、能量法、有限单元法、有限条法等。
等效离散化方法是将连续的墙体离散为等效的杆件,以便应用
适合杆系结构的方法来分析。
这一类方法包括核心筒的框架分析法和平面框架子结构法等。
具体应用包括等代角柱法、展开平面框架法、核心筒的框架分析法、平面框架子结构法。
比等效连续化和等效离散化更为精确的计算模型是完全按三维空间结构来分析筒体结构体系,其中应用最广的是空间杆-薄壁杆系
矩阵位移法。
这种方法将高层结构体系视为由空间梁元、空间柱元和薄壁柱元组合而成的空间杆系结构,这是目前工程上采用最多的计算模型。
3 结语
高层建筑目前在我们的城市建设当中所占的比例是越来越大,而建筑结构设计方面的变化也越来越多,很多新兴的结构设计方案以迅猛的速度呈现在我们的城市建设中。
建筑类型与功能越来越复杂,高层建筑的数量口渐增多,高层建筑的结构体系也是越来越多样化,高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点
与重点。
面对如此形势,应该把高层建筑的结构设计放在首位加以研究。
__:
[1]梅洪元,付本臣. __建筑创作理论发展研究[R].高层建筑与智能建筑国际学术研讨会,xx.
[2]肖峻,高层建筑结构分析与设计[J],中化建设,xx,(12)
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
内容仅供参考。