中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院
高层建筑结构设计 课程综合测试3 学习层次：专升本 时间：90分钟
一、问答题（7×10=70）
1．简述三大结构体系侧向位移曲线特点。
2． 为什么要限制高层建筑结构的层间侧向位移？工程设计中如何限制结构的层间侧向位 移？
3． 框架-剪力墙结构铰结体系和刚结体系在结构布置上有什么区别？在结构计算简图、内力分布有何不同？
4． 将空间结构简化为平面结构的两个基本假定是什么？ 5． 经过合理设计，为什么联肢墙的抗震性能比悬臂墙好？
6． 为了使钢筋混凝土框架成为延性耗能框架，应采用以下的抗震概念设计？ 7． 高层建筑结构设计的基本原则是什么？
二、计算题（30）
1． 某大城市市区一栋三层现浇混凝土结构办公楼，如图所示，已知A轴、C轴的柱截面尺寸为300×400，B轴300×500，梁B×H=250×400，基本风压0.4KN/m，结构的基本自振周期T=2.5s，试求：
（1） 各楼层的风力标准值。
（2） 用“D”值法求水平荷载作用下的弯矩图。
2
答案
一、问答题（7×10=70）
8．简述三大结构体系侧向位移曲线特点。
答：框架结构体系：其侧移由两部分组成：第一部分侧移由柱和梁的弯曲变形产生，柱梁均有反弯曲，形成侧向变形；第二部分侧移由柱的轴向变形产生，由柱的拉伸和压缩使结构出现侧移。
剪力墙结构体系：在水平荷载作用下的侧向变形小；当剪力墙的高宽比较大时，侧向变形量弯曲型。
框架-剪力墙结构体系：框架本身在水平荷载作用下呈剪切型变形，剪力墙则呈弯曲型。当两者通过楼板协同工作，共同抵抗水平荷载时，变形必须协调，侧向边形呈弯
剪型。其上下各层变形趋于均匀，并减少了顶点位移。 9． 为什么要限制高层建筑结构的层间侧向位移？工程设计中如何限制结构的层间侧向位
移？
答：（1）过大的侧向位移，特别是过大的层间侧移会填充墙及一些建筑装修出现裂缝或损坏，也会使电梯轨道变形过大，影响使用。
（2）过大的侧向位移会使主体结构出现裂缝甚至破损，为了限制结构裂缝宽度就要控制结构的侧向位移及层间侧移。
（3）过大的侧向位移会使结构产生附加内力，严重时会加速结构的倒塌。 （4）过大的侧向位移会使人不舒服，影响正常使用。
工程设计中，层间位移以楼层的水平位移差计算（不扣除整体弯曲变形），以弹性方法计算的楼层间最大位移δ与层高之比作为限制条件，即
（3）
高度150m及150m以下的高层建筑
??[]
hh??不宜大于表（规范）中限制。 h（4） 高度为250m及以上的高层建筑，??为1/500。
h（5） 高度在150m-250m之间的，按线性内插取用。
同时顶点相对位移
????????????（左边为在荷载效应标准组合得到的最大相对位移值） H?H?10． 框架-剪力墙结构铰结体系和刚结体系在结构布置上有什么区别？在结构计算简图、内
力分布有何不同？
答：（1）框架—剪力墙铰结体系与刚结体系不同之处是刚结中除相互间有水平作用力PF外，墙还受连梁作用的约束弯矩Mi（或m），是内力分布上的不同。
（2）在结构计算简图上，铰结体系中连梁与剪力墙的连接处为铰接，而刚结体系在
连接处为固结。
（3）在结构布置上，铰结体系中框架的格间距可以不等，而刚性体系中则必须相等。
11． 将空间结构简化为平面结构的两个基本假定是什么？
答：（１）平面抗侧力结构假定
一片框架或一片墙在其自身平面内刚度很大，可以抵抗在本身平面内的侧向力，而在平面外刚度很小，可以忽略，即垂直于该平面的方向不能抵抗侧向力，因此整个结构划分为不同方向的平面抗侧结构。 （２）刚性楼板假定
水平放置的楼板在其自身平面内刚度很大，可视为刚度无限大的平板，楼板平面外的刚度 很小，可忽略，，刚性楼板将各平面抗侧力结构连在一起共同承受侧向水平荷载。
12． 经过合理设计，为什么联肢墙的抗震性能比悬臂墙好？
答：按照“强墙弱梁”原则设计联肢墙，并按照“强剪弱弯”要求设计墙肢及连梁构件，可以得到较为理想的延性剪力墙结构，它比悬臂梁更合理。
如果连梁较强而形成整体墙，则要注意与悬臂墙相类似的塑性铰区的加强设计；如果连梁跨高比较大而可能出现剪切破坏，则要按照抗震结构“多道设防”的原则。
考虑几个独立墙肢抵抗地震作用的情况设计，设计合理时，连梁上首先出现塑性较，可以吸收地震能量，同时又可能继续起到约束墙肢的作用，从而避免了墙肢的严重破坏。连梁先屈服，降低了平均剪应力，改善了其延性。设计延性的墙肢和延性的连梁，提高联肢墙的抗震性能。
6．为了使钢筋混凝土框架成为延性耗能框架，应采用以下的抗震概念设计？ 1. 强柱弱梁
汇交在同一节点的上、下柱端截面在轴压力作用下的受弯承载力之和应大于 两侧梁端截面受弯承载力之和，实现塑性铰先出在梁端，推迟或避免柱端形成塑 性铰。
2. 强剪弱弯
梁、柱的受剪承载力应分别大于其受弯承载力对应的剪力，推迟或避免其剪 切破坏，实现延性的弯曲破坏。 3. 强核芯区、强锚固
核芯区的受剪承载力应大于汇交在同一节点的两侧梁达到受弯承载力时对应 的核芯区的剪力。在梁、柱塑性铰充分发展前，核芯区不破坏。伸入核芯区的 梁、柱纵向钢筋，在核芯区内应有足够的锚固长度，避免因粘结、锚固破坏而增 大层间位移。 4. 局部加强
提高和加强柱根部以及角柱、框支柱等受力不利部位的承载力和抗震构造措 施，推迟或避免其过早破坏。
5. 限制柱轴压比，加强柱箍筋对混凝土的约束。 7. 高层建筑结构设计的基本原则是什么？
高层建筑结构设计的基本原则是：注重概念设计，重视结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风好且经济的结构体系，加强构造措施。在抗震设计中，应保证结构的整体性能，使整个结构具有必要的承载力、刚度和延性。结构应满足下列基本要求：
( l ）应具有必要的承载力、刚度和变形能力。 ( 2 ）应避免因局部破坏而导致整个结构破坏。 ( 3 ）对可能的薄弱部位要采取加强措施。
( 4 ）结构选型与布置合理，避免局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。 ( 5 ）宜具有多道抗震防线。
二． 计算题（30）
1.某大城市市区一栋三层现浇混凝土结构办公楼，如图所示，已知A轴、C轴的柱截面尺寸为300×400，B轴300×500，梁B×H=250×400，基本风压0.4KN/m，结构的基本自振周期T=2.5s，试求：
(1) 各楼层的风力标准值。
(2) 用“D”值法求水平荷载作用下的弯矩图。
解：（1）由?k??z?z?s?0
2
?0＝0.4KN/m2 取?s＝１.3，?z=0.74，?z=1.0
2
则有：?k=1.0*10.74*1.3*0.4=0.385 KN/m （2）底层 A柱 k?T2T?T2T B柱 k?1 C柱 k?2 TACTBCTACT1?T3T?T2?T3?T4 B柱 k?1 2TAC2TAC 一般层 A柱、C柱k? i1?T2IT2ITI?，因为梁的宽高都一样，所以i1?i2?i3?i4?2 l66T2AIAT2CICTI??iCC， iBC?2BB 4.54.54.5T2AIAT2CICTI??iCC， iBC?2BB 3.03.03.02
2
2
底层 iAC? 一般层 iAC?6
2
而T2=2.0×10 N/cm，IA=IC=1200 cm，IB=1350 cm，I梁=1250 cm 底层 iAC=5.3×10 N/cm=iCC iBC=6×10 N/cm
8
2
8
2
一般层 iAC=8×10 N/cm=iCC iBC=9×10 N/cm
8
2
8
2
i1?i2?i3?i4=4.2×10 N/cm 底层 kA?kC=0.73 a?82
k?0.5=0.451 2?kkB=1.5 a=0.571
一般层kA?kC=1.05 a=0.344
kB=0.93 a=0.317
由Vik?ahiCVikhiC 和 解得 ?D?D?iikikk?ihi2hi2h?iACh?iBC8282
D?=3.14×10 N/cm =3.56×10 N/cm Bk224.54.5h?iACh?iBC82 82
D?=10.67×10 N/cm =12×10 N/cm Bk223.03.0底层D1k?一般层 D2k?因为 Vik?DikVki Vki??k?l=4.043KN
?Dik底层 VA1=1.31 KN VB1=1.489 KN
VA2=1.313 KN VB2=1.488 KN
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