建筑结构选型复习题(西大)

1.多层及高层建筑结构有哪几种主要结构形式？简述各结构的特点及适用范围。

砌体、钢筋混凝土、钢结构、混合结构
2. 框架结构房屋的承重框架有哪几种方式？各自的结构特点。

（1）横向框架称重方案：横向框架承重方案是在横向上设置主梁，在纵向上设置连系梁。

楼板支承在横向框架上，楼面竖向荷载传给横向框架主梁。

由于横向框架跨数较少，主梁沿横向布置有利于增加房屋横向抗侧移刚度。

由于竖向荷载主要沿横向传递，所以纵向连系梁截面尺寸较小，这样有利于建筑物的通风和采光。

其不利的一面是由于主梁截面尺寸较大，当房屋需要大空间时，其净空较小。

（2）纵向框架承重方案：纵向框架承重方案是在纵向上布置框架主梁，在横向布置连系梁。

楼面的竖向荷载主要沿纵向传递。

横向连系粱尺寸较小，对大空间房屋，其净空较大，房间布置灵活。

其不利的方面是房屋的横向刚度较小，同时进深尺寸受到长度的限制。

（3）纵横向荷载承重方案：纵向框架承重方案是在纵向上布置框架主梁，在横向布置连系梁。

楼面的竖向荷载主要沿纵向传递。

横向连系粱尺寸较小，对大空间房屋，其净空较大，房间布置灵活。

其不利的方面是房屋的横向刚度较小，同时进深尺寸受到长度的限制。

3.房屋的温度缝、沉降缝、防震缝各有何作用？各在什么条件下设置？
4.框架的梁柱截面尺寸如何计算？
剪力墙结构体系思考题
1.剪力墙结构体系的分类？各类结构的特点及使用范围？
（1）框架-剪力墙结构：特点：以框架体系为主，以剪力墙为辅属半刚性结构体系适用于25层以下的房屋。

最高不宜超过30层。

（2）剪力墙结构：特点：刚度及强度较高，有一定延性，结构传力直接均匀。

整体性好，抗塌力强。

适用于住宅及高层旅馆的标准层，用于40层以下较合适。

（3）框支剪力墙：特点：抗侧力刚度有所削弱。

刚度位于前两者之间。

适用于旅馆住宅等的高层底层。

(4)筒式结构：特点：空间结构体系刚度极大，抗扭性强。

适用于各种高层公共建筑和商业建筑。

2.剪力墙在平面布置、竖向布置主要遵守的原则有哪些，相应采取的措施有哪些？
（1）房屋平立面体型简单匀称（2）尽可能多的离开房屋重心。

（3）尽量使抗侧力结构的刚度中心与水平荷载的合力作用线连接或重合（4）剪力墙的刚度沿房屋高度不宜有突变（5）尽可能采取措施增加剪力墙承担的竖向荷载
1) 剪力墙在平面上应沿建筑物主轴方向布置；
2) 剪力墙结构的平面形状力求简单、规则、对称，墙体布置力求均匀，使质量中心与刚度中心尽量接近；
3) 剪力墙结构应尽量避免竖向刚度突变，墙体沿竖向宜贯通全高，墙厚度沿竖向逐渐减薄，在同一结构单元内宜尽量避免错层及局部夹层；
4) 对抗震要求的建筑，应避免抗震性能不良的鱼骨式的平面布置；
5) 剪力墙宜设于建筑物两端、楼梯间、电梯间及平面刚度有变化处，同时以能纵横向相互连在一起为有利，这样，对增大剪力墙刚度很有好处；
6) 框支剪力墙托梁上方的一层墙体不宜设置边门洞，且不得在中柱上方设门洞。

落地剪力墙尽量少开窗洞，若必需开洞时宜布置在墙体的中部；
7) 转换层楼板混凝土强度等级不宜低于C30，并应采用双向上下层配筋。

楼板开洞位置尽可能远离外侧边，大空间部分的楼板不宜开洞，与转换层相邻的楼板也应适当加强。

8) 框支梁、柱的混凝土强度等级均不应低于C30。

9) 剪力墙的混凝土强度等级不应低于C20。

3.何谓框支剪力墙结构，在应用时为了不使刚度突变，一般作何考虑？
将部分剪力墙落地，部分剪力墙在底部改为框架，即成为框支剪力墙结构。

（1）把框架层扩展到2~3层，层高逐渐变化，使刚度逐渐减弱而避免突变。

（2）在框架的最上面一层设置设备层，作为刚度的过渡层。

（3）尽可能把一部分剪力墙延伸到底层以加强整个房屋的刚度。

4.剪力墙的材料、厚度、开洞是如何规定的？
剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于C20，带有筒体和短肢剪力墙的剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于C25。

一般剪力墙厚度≥160mm,常用厚度180-300mm
剪力墙墙体上开洞的位置和大小会从根本上影响剪力墙的分类及其相应的受力状态和变形特点。

设计中要求建筑、结构、设备等专业协作配合，合理布置墙体上的洞口，避免出现对抗风、抗震不利的洞口位置，对于放大的洞口应尽量设计成上下洞口对齐成列布置，使能形成明确的墙肢相连梁，尽量避免上下洞口错列的不规则布置。

5.框支剪力墙与全剪力墙结构相比，哪个的抗震性能更为良好？
框支剪力墙结构是将剪力墙结构的底层做成框架的结构体系。

由于其上下刚度突变,在地震力的作用下,底层柱将产生很大的内力与塑性变形,容易造成震害。

因此我国《高层建筑与施工规定》中规定:在地震区不得采用框支剪力墙结构。

6.简述能较好地控制结果侧移的建筑外形，并举例说明。

可控制侧移的房屋形式：（1）外柱倾斜的房屋形式（2）上窄下宽（3）圆形或椭圆形（4）三角形（5)新月形。

7.高层房屋设计地下室的结构作用有哪些？
出自结构的考虑和需要（减轻地基压力，提高房屋层数，增加房屋抗倾覆和抗震能力）。

8.为何说框架——剪力墙结构体系结合了框架和剪力墙结构的特点？
框架-剪力墙结构体系是指把框架和剪力墙两种结构共同组合在一起形成的结构体系。

房屋的竖向荷载分别由框架和剪力墙共同承担，而水平作用主要由抗侧刚度较大的剪力墙承担。

这种结构既具有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛应用于高层办公建筑和旅馆建筑中。

以框架体系为主，以剪力墙为辅属半刚性结构体系适用于25层以下的房屋。

最高不宜超过30层。

9.高层建筑结构在什么情况下需要设置转换层？常用转换层的结构形式有哪些？
10.筒体结构平面布置的原则是什么？为何筒体结构不宜选用复杂平面？
（1）宜用双轴对称平面
（2）外框筒宜用密柱深梁，控制开洞面积
（3）结构高宽比不应小于3，宜大于4，高度不宜低于60m
（4）底层若要扩大柱距，应设转换结构
11.一栋50m高的建筑采用框筒结构合理吗？为什么？
12.筒体结构高宽比过大会产生什么不利后果？
一般情况下,建筑物越高,受到的地震作用和倾覆力矩就越大,遭受破坏的可能性也越大.
控制高宽比的原因:
a.使结构具有足够的刚度;
b.防止建筑物发生整体失稳.
（1）抗侧推刚度不足，产生过量变形
（2）会产生过大的倾覆力矩而导致轴向受拉
（3）在风的作用下，产生的振动加速度难以在控制值内
大跨度建筑屋盖结构习题
第五章门式钢架结构
1、门式钢架分为哪几种类型？它们的适用范围是什么？
（1）钢筋混凝土门式刚架适用范围：适用于跨度不超过18m、檐高不超过10m的无吊车或者吊车起重量不超过100kN的建筑。

（2）钢结构门式刚架适用范围较大，具有刚度大、耗钢省等优点。

跨度较小时，可采用三铰门式刚架，跨度较大时，可采用两铰门式刚架或无铰门式刚架。

跨度较大时，可再支座水平面内设置拉杆，施加预应力调整结构中的内力。

（3）预应力混凝土门式刚架预应力筋布置方案：分段布置预应力筋；通长设置预应力筋分段布置预应力筋方案
优点：受力明确，穿预应力筋方便。

缺点：费钢材，需要较多的锚具，且在转角节点处，预应力筋的孔道相互交叉，对截面削弱较大，当截面尺寸不能满足要求时，常需加大截面宽度。

通长设置预应力筋方案
优点：节省钢材与锚具，孔道对构件截面削弱较少，所需的构件截面尺寸(厚度)较小。

·缺点：穿筋比较困难，张拉预应力筋时，容易引起构件在预应力筋方向的开裂，以及在转折点处因预压力的合力产生裂缝。

第六章桁架结构
1.绗架结构的特点是什么？
桁架多应用与受弯构件，桁架的上弦受压，下弦手拉，由此形成力偶来平衡外荷载所产生的弯矩，外荷载所产生的剪力则由腹杆承受。

桁架杆系受力比较单一（以受压或受拉为主）。

2.举例说明桁架杆件内力与桁架形式的关系？
1）平行弦桁架内力特点：杆件内力分布不均匀，弦杆内力两端小向中间逐渐增大，腹杆内力由中间向两端增大；
2）三角形桁架内力特点：杆件内力分布也不均匀，弦杆内力由中间向两端逐渐增大，腹杆内力由两端向中间逐渐增大；
3）折线形桁架内力特点：杆件内力分布大致均匀。

3.屋架结构的选型原则是什么？
受力合理、技术先进、经济适用。

4.屋架结构布置应考虑哪些因素？
（1）屋架结构的受力；（2）屋面防水构造；（3）材料的耐久性及使用环境；（4）屋架结构的跨度。

5.桁架支撑的主要作用是什么？
1) 保证桁架结构的空间几何稳定性，即几何形状不变； 2) 保证桁架结构的空间刚度和空间整体性； 3) 为桁架弦杆提供必要的侧向支承点； 4) 承受并传递水平荷载；
5) 保证结构安装时的稳定和方便。

第七章拱结构
1、简述拱结构的受力特点。

拱的受力状态和悬索结构正好相反，但拱截面有抗弯刚度，不能自由变形，是刚性结构，不可能像悬索一样自动调整形状来消除弯矩。

拱是一种平面结构，在平行切出的各个拱圈上相应位置各点的内力都是相同的。

拱结构的一个显著特点是产生水平力，而且与跨度有关系，跨度越大，其水平力越大。

与梁结构相比梁结构以受弯为主，拱结构以受压为主。

与桁架结构相比，桁架结构相当于是一个受弯杆件，拱结构以受压为主。

2、拱结构结构形式有哪些？各有何特点及实用范围？
拱可以分为三铰拱、两铰拱和无铰拱。

三铰拱为静定结构，由于跨中存在着顶铰，使拱本身和屋盖结构复杂，因而目前较少采用。

两铰拱和无铰拱均为超静定结构，两铰拱的优点是受力合理，用料经济，制作和安装比较简单，对温度变化和地基变形的适应性好，目前较为常用。

无铰拱受力最为合理，但对支座要求较高，当地基条件较差时，不宜采用。

第八章薄壳结构
1、简述薄壳结构的特点。

从几何形式上壳体结构的面形式有哪几种？
薄壳结构不仅可以在薄壳曲面内承受任意方向的轴力( 拉或压) ，还可以在壳面内承受很大的剪力。

薄壳壳面有一定刚度，不能随荷载变化调整自己的形状改变内力状态，所以薄壳内除薄膜内力(正应力和剪应力) 外还有小部分弯矩，所以薄壳壳面必须具有一定的抗弯能力。

(1)球壳；(2)双曲扁壳 ( 3)双曲抛物面壳(4)圆柱形壳(又称筒壳)( 5)折板结构
2、圆顶薄壳下部支撑结构常用的有哪几种？分析此类结构的壳板和支座环的受力。

通过支座环支撑在房屋的竖向承重构件上
支承在斜柱或斜拱上
支承在框架上
直接落地并支承在基础上
3、简述双曲扁壳的受力特点。

由于壳较扁，壳体内以压应力为主。

（1）壳身：主要是通过薄膜内力传递壳面荷载，横向弯矩次之，其变化很有规律，壳面上分为三个受力区：①中央区：曲面以双向正压力为主，顺剪力与弯矩很小；②周边区：该区主要承受正弯矩，使壳体下表面受拉。

壳体越高、越薄，则弯矩越小，弯矩作用区也越小；③四角区：该区主要承受顺剪力，且较大，因此产生很大的主应力。

第九章网架结构（网架都是双层结构，可分为交叉桁架体系和角锥体系两类）
1、网架屋盖结构的特点主要有哪些？网架结构杆件一般采用材料是什么？节点采用何种连接方式？
主要特点：（1）三维受力结构较平面结构节省材料。

（2）刚度大、整体性好，抗震能力强，能自动调节内力，保持结构的安全。

（3）应用范围广，适用性大。

（4）其上、下弦之间是有一定规律的腹杆组成，雨水管道、空调管道、工艺管道均可以在上、下弦之间的空间通过，可以降低建筑的层高，降低工程造价，获得良好的经济效益。

（5）建筑造型美观、大方、轻巧。

（6）适用于大柱网的建筑，使结构具有足够大的使用空间，便于灵活安排生活或生产活动。

（7）采光、通风都非常好。

（8）网架结构是由规律的杆件和节点构成，便于构件生产定型化、工业化、工厂化、商品化，运输和施工均方便。

（9）当网架结构采用螺栓连接时，拆卸方便，适用于临时建筑。

网架结构的杆件一般采用钢管或角钢制作，也有的用木、钢筋混凝土等材料构成组合网架结构。

节点连接方式：焊接空心球节点和螺栓球节点。

2、平板网架有哪些不同的结构形式？各自受力特点及适用范围是什么？
（1）两向正交正放：刚度不大，用钢量大。

用于长方形的建筑平面时，网架内力分布不均匀。

受平面尺寸及支承情况的影响极大，适合于方形的建筑平面。

（2）两向正交斜放：短桁架对长桁架起支承作用，可降低长桁架的内力，长桁架在角部产生负弯矩，对四角支座产生较大的拉力，可能使四角翘起，空间刚度较大，用钢量较省。

特别在大跨度时，其优越性更为明显。

适用于正方型建筑平面，而且也适用于不同长度的矩形建筑平面。

（3）两向斜交斜放：网架受力不合理，工程中用的少。

对夹角要求很敏感，夹角太小会影响到构造的合理性。

（4）三向交叉：空间刚度大，杆件内力均匀。

但杆件多，节点构造复杂。

适用于大跨度建筑，特别适合多边形和圆形的建筑平面。

（5）正放四角锥体：杆件内力比较均匀，屋面板规格统一，杆件等长、无竖杆，构造简单，适用于平面接近于正方形的中、小跨度周边支承的建筑物，也适合于大柱网的支点承、有悬挂吊车的工业厂房和屋面荷载较大的建筑。

（6）斜放四角锥体：比正放四角锥体网架受力合理，网架形式新颖灵活，适用于中小跨度和矩形平面的建筑。

（7）六角锥体：杆件繁多，节点构造复杂，屋面板为六边形或三角形，施工困难，少用。

（8）三角锥体：网架受力均匀，刚度最大，是目前各国在大跨度建筑中广泛使用的一种形式。

适合于矩形、三边形、梯形、六边形和圆形等建筑平面。

3、网架的支承方式有几种？适用于什么情况？
（1）周边支承于柱：大跨度和中等跨度。

（2）周边支承于圈梁：中小跨度。

（3）点支承：大柱距的厂房或仓库，体育馆、展览厅等。

（4）三边支承：飞机库或飞机、轮船修理装配车间，以及有扩建可能的建筑。

（5）周边支承与点支承结合：大柱网工业厂房、仓库、展厅。

第十章悬索结构
1、悬索结构受力特点是什么？由哪些主要构件组成？
悬索结构是一种张力结构，是轴心受拉构件，但索的承载力只能在稳定的状态下才能体现。

自由状态下的索是不稳定的，并不能提供承载力；只有在外力作用下，形成稳定的形状后，索才能提供一定的承载力。

因此，索的张紧（即施加预应力）是其悬索结构的力学基础和技术基础。

悬索结构的主索只承受拉力，其抗弯刚度为零，不能承受任何弯矩，所以悬索的形状会随着荷载的变化而改变。

组成：索网、侧边构件和支撑构件三部分。

2、悬索结构有哪些类型？其各自索网组成及受力有何不同？
单层悬索体系、预应力双层悬索体系、预应力鞍形索网、劲性悬索、预应力横向加劲单层索系、预应力索拱体系、组合悬索结构等。

单层悬索体系：索网是由单向平行的钢索组成，其侧边构件就是钢索两端的水平梁，支撑结构是立柱及拉缆。

①水平布置：适用于矩形或多边形的建筑平面，可用于单跨和多跨以上的建筑。

索的水平力一般通过水平梁、框架等支撑结构来专递。

②辐射式布置：适用于圆形、椭圆形的建筑平面。

索支承在外环和内环上，外环在索的作用下受压，内环受拉；外环、索、内环形成一自平衡体系。

③网状布置：索一般呈正交布置，适用于圆形或矩形的建筑平面。

网状布置的单层悬索体系比辐射式布置的单层悬索体系少了内环，但其外环受到的作用力变大。

预应力双层悬索体系：①是由一系列下凹的承重索和上凸的稳定索以及它们之间的连系杆（拉杆或压杆）组成。

②承重索和稳定索一般布置在同一个竖直平面内，其外形和受力特点与平面桁架类似。

预应力鞍形索网：①是由相互正交、曲率相反的两组钢索直接连接形成的一种负高斯曲率的曲面悬索结构。

②索网的边缘构件是索网传递荷载的构件，有刚性边缘构件和柔性边缘构件两类。

……
3、单层悬索结构加强屋盖稳定性措施有哪些？
a. 须采用重屋面：如装配式钢筋砼屋面板等；
b. 利用较大的永久荷载使悬索始终保持较大的张紧力，维
持其原始形状的能力，同时利于克服风力的卸载作用；
c. 可以对钢筋砼屋面施加预应力；
d. 设置横向加劲梁，形成索梁体系。

抗震专题
1.结构抗震概念设计及其包含的主要内容。

建筑抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程，是一种基于震害经验建立的抗震基本设计原则和思想。

主要内容：（1）场地、地基和基础选择：①场地的类别；②场地的选择；③地基和基础选择；（2）结构的平面和立面布置；（3）结构体系的选择；（4）抗震结构构件及其连接；（5）非结构构件；（6）材料选择和施工。

2.结构抗震时平面、立面布置的原则。

不应采用严重不规则的设计方案。

建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，避免其突变和承载力突变。