建筑结构与抗震复习题

1、高层建筑结构中结构轴力、弯矩和位移与结构高度的关系大体如何？答：高层建筑结构中轴力和结构高度成线性关系；弯矩和结构高度成二次方关系；位移和结构高度成四次方关系。

2、高层建筑结构抗震设防的三水准要求是什么？为达到这些要求，应采用哪几个阶段抗震设计方法？答：高层建筑结构抗震设防的三水准要求使“小震不坏，中震可修，大震不倒”，即：高层建筑结构在小震作用下应维持在弹性状态，建筑物一般不受损坏或不修理仍可继续使用，为第一水准；在中等烈度的地震作用下，可以局部进入塑性状态，可能有一定的损坏，但结构不允许破坏，震后经一般修复可以继续使用，为第二水准；当遭受强烈地震作用时，建筑物不应倒塌或发生危及生命的严重破坏，为第三水准。

为达到这些要求，应采用两阶段抗震设计方法：第一阶段设计：是针对所有进行抗震设计的高层建筑。

除了确定结构方案和进行结构布置时考虑抗震要求外，还应按照小震作用进行抗震计算和保证结构延性的抗震构造设计，以达到小震不坏，中震可修，大震不倒。

第二阶段设计：主要针对甲级建筑和不规则的结构。

用大震作用进行结构易损部位（薄弱层）的塑性变形验算。

3、高层建筑结构的布置原则是什么？答：高层建筑不应采用严重不规则的结构体系；宜采用规则结构，[即体型（平面、立面）规则，结构平面布置均匀、对称并具有较好的抗扭刚度；结构竖向布置均匀，结构的刚度、承载力和质量分布均匀，无突变的结构]；应使结构具有必要的承载能力、刚度和变形能力；应避免部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承载重力荷载、风荷载和地震作用的能力；对可能出现的薄弱部位应采取有效的措施予以加强，宜设置多道防线。

4、高层结构剪力墙设计中，剪力墙的布置应满足什么要求？答：（1）高宽比限制高层结构剪力墙的最大适用高宽及高宽比应满足水平荷载作用下的整体抗倾覆稳定性要求。

（2）结构平面布置①剪力墙结构中，剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置；一般情况下，采用矩形、L型、T形平面时，剪力墙沿两个正交的主轴方向布置；三角形及Y形平面可沿三个方向布置；正多边形、圆形和弧形平面，则可沿径向及环向布置。

②关高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。

③剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的短肢和连梁。

④同一轴线的连续剪力墙过长时，应该用楼板（不设连梁）或细弱的连梁分成若干各墙段，每个墙段相当于一片独立剪力墙，墙段的高宽比应不小于2。

⑤剪力墙结构中，如果剪力墙的数量太多，会使结构刚度和重量都太大，，不仅材料用量大而且地震力也增大，一般采用大开间剪力墙比采用小开间剪力墙更好。

（3）结构竖向布置①普通剪力墙结构的剪力墙应在整个建筑竖向连续，上应到顶，下要到底，中间楼层不要中断。

②为减少上下剪力墙结构的偏心，一般情况下厚度宜两侧同时内收。

③剪力墙的洞宜上下对齐，成列布置，使剪力墙形成明确的墙肢和连梁。

④剪力墙相邻洞口之间及洞口与墙边缘之间要避免小墙肢。

5、什么是高层建筑结构的概念设计？在进行概念设计时的要点主要有哪些？答：高层建筑结构的概念设计是指工程结构设计人员运用所掌握的理论知识和工程经验，在方案阶段和初步设计阶段，从宏观上，总体上和原则上去决策和确定高层建筑结构设计中的一些最基本、最本质也是最关键的问题，主要涉及结构方案的选定和布置、荷载和作用传递路径的设置、关键部位和薄弱环节的判定和加强、结构整体稳定性保证和耗能作用的发挥以及承载力和结构刚度在平面内和沿高度的均匀分配；结构分析理论的基本假定等。

在进行概念设计时的要点：①结构简单规则均匀；②刚柔适度，性能高③加强连接，整体稳定性强；④轻质高强、多道设防6、什么是结构的延性？结构应具有哪些特点才能具有较好的延性？答：结构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，常用延性系数来表示。

结构应具有较好延性特点：①强柱弱梁；②强剪弱弯；③强节弱杆；④强压弱拉7、多道抗震防线的含义和目的是什么？对于框架、框架-剪力墙体系、框架-筒体体系、筒中筒体系，多道防线分别是哪些？答：多道抗震防线的含义，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，并由延性较好的结构构件将各分体系联系起来协同工作；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，有意识的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。

框架－剪力墙体系是由延性框架和剪力墙二个系统组成，剪力墙为第一道防线，框架为第二道防线；框架－筒体体系是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；筒中筒体系是内实腹筒及外空腹筒组成，内内实腹筒为第一道防线，外空腹筒为第二道防线；8、框架结构定义及优点、缺点及其适用范围如何？答：框架结构是指由梁柱杆系构件构成，能承受竖向和水平荷载作用的承重结构体系。

优点：框架结构平面布置灵活，可根据需要分隔成小房间或者改成大房间；结构自重较轻。

缺点：框架结构侧向刚度较小。

适用范围：仅适用于房屋高度不大、层数不多的结构9、框架结构的破坏机理是什么？答：竖向荷载作用下，一般情况，梁端抗弯承载力首先达到其极限承载力，出现塑性铰区域，相应地梁端截面转角位移显著加大，内力向跨中发生转移，导致跨中弯矩进一步提高，跨中挠曲变形增大，直至破坏。

水平荷载作用下，框架柱承受水平剪力和柱端弯矩，并由此产生水平侧移，同时由水平力引起的倾覆力矩，使框架的近侧柱拉伸、远侧柱压缩，形成框架的整体弯曲变形，水平力也引起楼层剪力，使梁、柱产生垂直其杆轴线的剪切变形和弯曲变形，形成框架的整体剪切变形，直至破坏。

10、为什么对高层建筑结构来说，必须验算结构的侧向位移？答：对高层建筑结构来说，其层数度，高度大，为保证在正常使用条件下，主体结构基本处于弹性受力状态，控制裂缝的开展及控制其宽度在规范允许范围内，以及保证填充墙、隔墙及幕墙等非结构构件的完好，要求高层建筑结构必须具有足够的刚度，且须对结构楼层层间最大位移与层高之比进行限值，所以必须验算结构的侧向位移。

11、框架结构的水平变形曲线有什么特征？答：框架结构的水平变形曲线特征是在整体上构成“剪切型变形曲线”形式。

12、抗震措施有多少等级？为什么有时要求高，有时要求低？有什么样的大致规律性？答：抗震措施有五个等级：特一级和一、二、三、四级。

抗震等级的不同，体现在对结构抗震性能要求严格与否的程度，等级越高，结构抗震性能要求就越高，当有特殊要求时则提升到特一级，其计算和措施比一级更加严格；相反如抗震等级较低，则抗震要求较低。

对各类不同的高层建筑结构，其抗震措施应符合以下要求：（1）甲类、乙类建筑：当抗震设防烈度为6～8度时，应符合抗震设防烈度提高一度的要求；当设防烈度为9度时，应符合比9度抗震设防更高达到要求。

当建筑场地为Ⅰ类时，应允许仍按抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。

（2）丙类建筑：应符合抗震设防烈度的要求。

当建筑场地为Ⅰ类时，应允许仍按抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施。

13、延性框架结构的设计要点是什么？答：四个要点：①强柱弱梁；②强剪弱弯；③强节弱杆；④强压弱拉14、剪力墙结构定义、优点、缺点及其适用范围如何？答：剪力墙结构定义：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。

剪力墙或沿横向、纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，同时墙体也作为维护及房间分隔构件的结构体系，优点：剪力墙结构刚度大、空间整体性好，抗震性能也很好；缺点：墙体多，平面布置不灵活，结构自重大，不容易布置面积较大的空间适用范围：适用于有小房间设计要求的高层住宅、公寓和旅馆建筑。

15、框架-剪力墙结构定义？其变形特点与框架结构、剪力墙结构有什么不同？答：由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。

框架－剪力墙结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成既灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同时又具有足够的水平刚度，克服了纯框架结构水平刚度不足的弱点，框剪结构是由框架结构和剪力墙结构两种不同的抗侧力体系组成的新型受力体系。

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。

16、框架-剪力墙结构中剪力墙布置应满足什么要求？剪力墙的数量是怎样确定的？答：框架－剪力墙结构中剪力墙布置应满足下列要求：①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；②平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙；③纵、横剪力墙宜组成L形、T形和工字形等形式；④剪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；⑤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。

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。

（1）方案阶段在此阶段，剪力墙布置主要满足以下要求：①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2~3B及30m左右为宜。

②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。

③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A w和柱截面面积A c之和与楼面面积A f之比以及剪力墙截面积A w与楼面面积A f之比，这些比值宜控制在下表范围内。

底层构件截面积与楼面面积之比17．多层混凝土建筑如何参照《混凝土高规》执行？《混凝土高规》适用于10层及10层以上或房屋高度超过28m的非抗震设计和抗震设计烈度为6～9度的高层民用建筑结构。

对于不超过10层或房屋高度不超过28m但接近10层或28m(如8层或24m)的混凝土民用建筑科参照《混凝土高规》的相关规定执行。

对于层数较少、房屋高度较矮的混凝土房屋，《混凝土高规》的某些规定可根据具体情况适当放松；《混凝土结构设计规范》GB50010-2002、《建筑抗震设计规范》GB50011-2002（以下分别简称《混凝土规范》、《抗震规范》）有关多层建筑也有一些规定18．为什么要对建筑的高宽比进行限制？建筑的高宽比规定，是对结构整体刚度、抗倾覆能力、整体稳定、承载能力以及经济合理性的宏观控制性指标，是过去工程经验的总结。