高层建筑设计复习题

1、什么是高层建筑和高层建筑结构？JGJ3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》和JGJ3-1998《高层民用建筑钢结构技术规程》是如何规定的？
答：①JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》将10层及以10层以上或高度超过28m的住宅建筑结构和房屋高度大于24m的其他民用建筑，划为高层民用建筑。

JGJ3-1998《高层民用建筑钢结构技术规程》将10层及10层以上的居住建筑和24m以上的其他民用建筑为高层建筑。

②用于高层建筑的结构形式或体系称为高层建筑结构，多见于各种居民住宅、办公室、旅馆、商贸中心、多功能综合大厦等
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：①三水准要求：“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需修理仍可使用，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机生命的严重破坏，为第三水准。

②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。

除了在确定结构方案和进行结构布置时应考虑抗震要求外，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特别不规则的结构。

用大震作用进行结构易损部位（薄弱层）的塑性变形验算。

3、高层建筑结构的工作特点有哪些？其布置原则是什么？
答：①工作特点有：
（1）结构设计时，应考虑高层建筑结构的整体工作性能；
（2）水平作用对高层建筑结构的影响占主导地位；
（3）高层建筑结构具有刚度大、延性差、易损的特点；
（4）在进行结构设计时，应考虑结构的薄弱层。

②结构布置原则：在综合考虑使用要求，建筑美观，结构合理及便于施工等各种因素后确定，高层建筑不应采用严重不规则的结构体系；宜采用规则【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力、刚度和变形能力；避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构上市承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力。

无论采用哪种结构体系，结构的水平和竖向布置宜具有合理的刚度和承载力分布，避免局部突变和扭转效应而形成薄弱部位；对可能出现的薄弱部位应此案去有效措施予以加强；宜设置多道防线。

4、什么是高层建筑结构的概念设计？在进行概念设计是的要点主要有哪些？
答：①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，在方案阶段及初步设计阶段，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搬定和加强、结构整体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演高度的均匀分配、结构分析理论的基本假定。

②概念概念的要点主要是：结构简单，规则，均匀；刚柔适度，延性好；加强连接，整体稳定性强；轻质高强，多道设防。

5、高层建筑设计采用的三个基本假定是什么？
答：①弹性变形假定：高层建筑结构的内力与位移采用弹性方法计算考虑到实际结构中，某些构件体现了较为明显的弹塑性性质。

因此，在截面设计时需充分考虑材料的这种性质，对框架梁及连续梁等构件可考虑局部塑性变形引起的内力重分布。

②刚性楼板假定：高层建筑结构空间体能整体协同工作的原因是由于各抗侧力结构之间通过楼板联系，进行高层建筑内力与位移计算时，假定联系各抗侧力结构的楼板在其自身平面内有无限大的刚度，而在其平面外的刚度很小，可忽略不计。

③：平面抗侧力假定：任何一片抗侧力结构（一榀框架或一片剪力墙等）在其平面外的刚度可忽略不计，它只承受在其平面内的侧向力。

6、多道抗震防线的含义和目的是什么？对于框架—剪力墙体系、框架—筒体体系、筒中筒体系、交叉支撑及耗能器结构中，多道防线分别是那些？
答：①多道防线含有两个方面的意义：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，并有延性较好的结构构件将各分体系联系起来协调工作；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，有意识地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。

②多道抗震防线的目的是通过合理的设计，在结构的适当部位（或构件）设置屈服区，在地震作用下，这些部位或构件首先屈服，形成塑性铰耗散大量的地震能量，从而减少主要承重构件的损坏程度，也即利用次要构件的耗能来保护主要承重构件。

③在实际建筑结构体系中，框架—剪力墙体系由延性框架和剪力墙两个系统组成，剪力墙为第一道防线，框架为第二道防线；框架—筒体体系由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；筒中筒体系由内实腹筒和外空腹筒组成，内实腹筒为第一道防线，外空腹筒为第二道防线；在交叉支撑及耗能器的结构中，交叉耗能支撑和耗能阻尼器为第一道防线，结构本身为第二道防线。

7、什么是延性系数？进行延性结构设计时应采用什么方法才能达到抗震设防三水准目标？
答：①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，所谓延性系数是结构最大变形与屈服变形的比值。

②应采用：一是强柱弱梁，所谓强柱弱梁是指节点处柱端实际受弯承载力MCY和梁端实际受弯承载力Mby 之间满足Mcy>Mby。

目的是控制塑性铰出现的位置在梁端，尽可能避免塑性铰在柱中出现。

二是强剪弱弯。

所谓强剪弱弯就是防止梁端部，柱和剪力墙底部在弯曲破坏前出现剪切破坏，它意味着构件的受剪承载力要大于构件弯曲破坏时实际达到的剪力，目的是保证构件发生弯曲延性破坏，不发生剪切脆性破坏。

三是强节弱杆，所谓强节弱杆就是防止杆件破坏之前发生节点的破坏，节点核心区是保证框架承载力和延性的关键部位，它包括节点核心受剪承载力以及杆件端部钢筋的锚固。

四是强压若拉，所谓强压若拉指构件破坏特征是受拉区钢筋先屈服，受压区混凝土后压坏，构件破坏前，其裂缝和绕度有一明显的发展过程，故而具有良好的延性，属于延性破坏，这个原则就是要求构件发生类似梁的适筋破坏或柱的大偏心受压破坏。

8、框架结构定义及优点、缺点、适用范围如何？框架结构的破坏机理是什么？
答：①框架结构是指由梁柱杆系构件构成，能够承受竖向和水平荷载作用的承重结构体系。

②优点：结构轻巧，便于布置；整体性比砖混结构和内框架承重结构好；可形成大的使用空间；施工方便；较为经济。

③缺点：抗侧移刚度较弱，随着建筑物高度的增加，结构在风荷载和地震作用下，侧向位移将迅速增大。

④适用范围：办公楼、教学楼、公共性与商业性建筑、图书馆、轻工业厂房、公寓以及住宅类建筑。

⑤破坏机理（受力特点）：竖向荷载作用下，框架结构以梁受弯为主要特点，梁端弯矩和跨中弯矩称为梁
结构的控制内力；框架柱以受压为主，水平侧移可忽略不计。

水平荷载作用下，框架柱承担水平监理和柱端弯矩，并产生水平侧移，此时柱控制内力是产生产生于柱上下端截面的轴力、弯矩和剪力。

当框架的层数不太多时，框架的侧移主要是由整体剪切变形引起，整体弯曲变形的影响甚小。

是框架结构的最小层间侧移发生在结构的顶部，最大层间侧移发生在结构的底部或底部几层，整体上构成“剪切型变形曲线”形式。

9、剪力墙结构定义、优点、缺点及其使用范围如何？按剪力墙结构的几何形式可将其分为几种类型？答：①剪力墙是一种抵抗侧向力的结构单元，与框架柱相比，其截面薄而长（受力方向截面高宽比大于4），在水平荷载作用下，截面抗剪问题较为突出。

剪力墙必须依赖各层楼板作为支撑，以保持平面外的稳定，受楼板经济跨度的限制，剪力墙之间的间距一般为3~8m，故剪力墙结构主要适用于有小房间设计要求的高层住宅，公寓和旅馆建筑。

②沿两个正交的主轴方向
10、框架—剪力墙结构定义？其变形特变与框架结构、剪力墙有什么不同？
答：①框架—剪力墙结构简称框剪结构，它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。

②在纯框架结构体系中，框架变形以剪切型变形为主，在纯剪力墙体系中，剪力墙变形以弯曲型变形为主。

框架体系中，下部楼层位移较大，上部楼层位移较小，剪力墙在下部楼层位移较小，上部楼层位移大。

框剪结构在下部楼层，剪力墙拉着框架按弯曲型曲线变形，在上部楼层，框架拉剪力墙按剪切型曲线变形。