高层建筑结构与抗震综合练习

《高层建筑结构与抗震》综合练习1
一、选择题
1．下列关于高层建筑结构平面布置的一般规定中，不正确的是（ D ）。

A.平面宜简单、规则、对称，减少偏心
B.平面长度不宜过长，突出部分长度宜减小
C.宜选用风压较小的形状，并应考虑邻近高层建筑对其风压分布的影响
D.应尽量设置变形缝来划分结构单元
2．一幢五层办公楼，顶层是打开间会议室，层高为m 6.3,应优先选用（ B ）。

A.砌体结构
B.框架结构
C.钢结构
D.剪力墙结构
3．框架梁端调幅后，在相应荷载作用下的跨中弯矩（A ），这时应校核梁的静力平衡条件。

A ．增加B ．不变C ．减小
4．在水平荷载作用下的总侧移，可近似地看作（ C ）。

A ．梁柱弯曲变形
B ．柱的轴向变形
C ．梁柱弯曲变形和柱的轴向变形的叠加
5．剪力墙设计时应首先判断它属于哪一种类型，当满足（ D ）时，一般可作为整体剪
力墙考虑。

I ．10≥αII ．ξ≤J J n /III ．洞口面积与剪力墙立面总面积之比不大于0.15IV ．洞
口净距及孔洞至墙边的净距大于洞口的长边尺寸
A ．I+II
B ．I
C ．II
D ．III+IV
6．框架结构，柱子弯矩和轴力组合要考虑下述四种可能情况：（B ）。

I ．max M 及相应的N II ．min M 及相应的N
III ．max N 及相应的M IV ．min N 及相应的M
V ．M 比较大，但N 比较小或比较大
A.I 、II 、III 、IV
B.I 、III 、IV 、V
C.II 、III 、IV 、V
D.I 、II 、III 、V
二、判断题（每小题2分，共20分。

正确的画√，错误的画×）
1．框架——剪力墙结构的刚度特征值λ愈小，则愈接近剪力墙的变形特征。

（√）
2．框架梁非加密区的箍筋最大间距不宜大于加密区箍筋间距的2倍；否则破坏可能转移到加密区之外。

（√ ）
3．剪力墙经受反复荷载时，其正截面承载力要比承受单调加载时降低。

（ ×）
4．分层法中，各柱的刚度均应乘以折减系数0.9。

（× ）
5．等效地震荷载的合力作用点，与各片抗侧移结构的抗侧移刚度有关，称为刚度中心。

（ ×）
6．高层多跨框架在水平荷载作用下的弯矩图中，梁柱的弯矩图均为直线，且均有一弯矩为零的点。

（√ ）
7．把高层结构看成一根最简单的竖向悬臂构件，轴力与高度成正比，水平力产生的弯矩与高度的二次方成正比，水平力产生的侧向顶点位移与高度的四次方成正比。

（√ ）
8．框架结构主要构件是由组成的承受竖向和水平作用的结构，节点一般为梁和柱组成。

（ √）
9．单质点弹性体系，是指可以将结构参与振动的全部质量集中于一点，用均匀重量的弹性直杆支承于地面的体系。

（× ）
10．“三水准，二阶段”抗震设防目标是小震不坏，中震可修，大震不倒。

（ ×）
三、问答题
1．写出框架——剪力墙结构刚度特征值λ的计算公式并解释公式中各符号的含义。

λ对结构的侧移变形和内力分配各有什么影响？
答：（1）框架—剪力墙结构刚度特征值λ的计算公式是e
F EI H C 2
=λ 其中：C F :综合框架的抗推刚度； H ：结构总高； EI e ：综合剪力墙的等效抗弯刚度。

（2）λ对结构内力的影响：框架、剪力墙之间的剪力分配关系随λ变化：当λ很小时，剪力墙承担大部分剪力；当λ很大时，框架承担大部分剪力。

框架和剪力墙之间的剪力分配关系随楼层的不同而变化：剪力墙的下部受力较大；而框架的中部受力较大。

框架和剪力墙的顶部剪力不为0，所以设计中应保证顶层剪力墙与框架间连接整体性。

2．在抗震设计的框架柱中，加密区箍筋的体积配箍率是根据哪些因素确定的？非加密区的箍筋用量有何要求？为什么？
答：抗震设计的框架柱，其加密区箍筋的体积配箍率根据抗震等级、箍筋形式和轴压比确定。

非加密区的箍筋不宜少于加密区箍筋的50％，且箍筋间距，一、二级框架柱不应大于10倍纵筋直径d ，三、四级框架柱不应大于15d 。

这是考虑到柱子在层高范围内剪力不变及可能的扭转影响，为避免柱子非加密区的受剪能力突然降低很多，造成柱子中段破坏，规范作了上述规定。

3．为何要限制剪力墙截面的剪压比不能太大？
答：试验表明，当剪力墙截面尺寸太小（通常指厚度太小），截面剪应力过高时，会在早期出现斜裂缝，而且很可能是在抗剪钢筋还没有来得及发挥作用时，混凝土就在高剪力及压力下被挤碎了，此时配置更多的抗剪钢筋已毫无意义。

为避免这种破坏，应当对剪力墙截面的剪压比进行限制。

4．整体墙在水平荷载下的内力与位移如何计算？
答：房屋沿平面和沿高度方向比较规整时，可将纵、横两个方向墙体分别按平面结构进行计算。

总水平荷载可以按各片剪力墙的等效刚度分配，然后进行单片剪力墙的计算。

5．D 值法相对于反弯点法，主要从哪两个方面做了修正？具体有何修正？
答：D 值法相对于反弯点法，主要从以下两个方面做了修正：修正柱的侧移刚度和调整反弯点高度。

（1）修正柱的侧移刚度：节点转动影响柱的抗侧刚度，故柱的侧移刚度不但与往本身的线刚度和层高有关，而且还与梁的线刚度有关。

（2）修正反弯点的高度：节点转动还影响反弯点高度位置，故柱的反弯点高度不应是个定值，而应是个变数，并随以下因素变化：① 梁柱线刚度比；② 该柱所在楼层位置；③ 上下层梁的线刚度；④ 上下层层高；⑤ 框架总层数。

6．高层建筑结构平面布置的一般原则是什么？
答：一独立结构单元的结构布置应满足以下要求：简单、规则、均匀、对称。

承重结构应双向布置，偏心小，构建类型少。

平面长度和突出部分应满足规范要求，凹角处宜采
用加强措施。

施工简便，造价省。

7．怎样确定地震作用？
答：前在我国广泛采用反映应力谱理论来确定地震作用。

其中以加速度反应谱应用最多。

所谓加速度反应谱，就是单质点弹性体系在一定的地面运动作用下，最大反应加速度（一般用相对值）与体系自振周期的变化曲线。

如果已知体系的自振周期，利用反应谱曲线和计算公式，就可以很方便的确定体系的反应加速度，进而求出地震作用。

应用反应谱理论不仅可以解决单质点体系的地震反应计算问题，而且可以通过振型分解法还可以计算多质点体系的地震反应。

在工程上，除应用反应谱计算结构地震作用外，对于高层建筑和特别不规则建筑等，还可以采用时程分析法来计算结构的地震反应。

这个方法先选定地震地面加速度图，然后用数值积分方法求解运动方程，算出每一个时间增量的结构反应，如位移，速度和加速度反应。

8．怎样验算天然地基抗震承载力？
答：验算天然地基在地震作用下的竖向承载力时，按地震作用效应标准组合的基础底面平均压力和边缘最大压力应符合下列各式要求：
aE f p ≤ （1）aE f p 2.1max ≤ （2）
式中 p ——地震作用效应标准组合的基础底面平均压力； m ax p ——地震作用效应标准组
合的基础底面边缘最大压力； aE f ——调整后地基土抗震承载力。

《抗震规范》同时规定，高宽比大于4的建筑，在地震作用下基础底面不宜出现拉应力；其他建筑，基础底面与地基土之间零应力区域面积不应超过基底面积的15%。

根据后一规定，对基础底面为矩形的基础，其收压宽度与基础宽度之比则应大于85%，即：
b b 85.0'>（3）
式中 '
b ——矩形基础底面收压宽度（图例）；b ——矩形基础底面宽度。

四、计算题
1．已知：某二层钢筋混凝土框架（如图2.1a ），集中于楼盖和屋盖处的重力荷载代表值相等G 1=G 2=1200kN （图2.1b ）,H 1=4m ，H 2=8m 。

08.0max =α，T g =0.4s ，结构的阻尼比05.0=ζ，
频率1111.6-=s ω，1
299.15-=s ω。

求：试用振型分解反应谱法确定钢筋混凝土框架的多遇水平地震作用j i F 。

（12分）（2）
图1
提示：相应于第一振型自振周期1T 的地震影响系数：033.01=α；724.01=γ
相应于第一振型自振周期2T 的地震影响系数：08.0max 1==αα；276.02=γ 解：求水平地震作用：
（1）相应于第一振型的水平地震作用用公式i i i G x F 1111γα=计算。

于是：kN F 67.281200000.1724.0033.011=⨯⨯⨯=
kN F 39.461200618.1724.0033.021=⨯⨯⨯=
（2）相应于第二振型的水平地震作用采用公式i i i G x F 2222γα=计算。

于是： kN F 97.251200000.1276.008.012=⨯⨯⨯=
kN F 05.161200)618.0(276.008.022-=⨯-⨯⨯=。