高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思考題答案2

1、1第二章第二章2.12.1鋼筋混凝土房屋建筑和鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑各有哪些抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系？鋼筋混凝土房屋建鋼筋混凝土房屋建筑和鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑各有哪些抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系？鋼筋混凝土房屋建筑和鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑各有哪些抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系？每種結(jié)構(gòu)體系舉筑和鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑各有哪些抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系？每種結(jié)構(gòu)體系舉1~21~2例。例。答：鋼筋混凝土房屋建筑的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)(如主體18層、局部22層的北京長(zhǎng)城飯店)；框架剪力墻結(jié)構(gòu)（如26層的上海賓館）；剪

2、力墻結(jié)構(gòu)（包括全部落地剪力墻和部分框支剪力墻）；筒體結(jié)構(gòu)[如芝加哥DewittChestnut公寓大廈（框筒），芝加哥JohnHancock大廈（桁架筒），北京中國(guó)國(guó)際貿(mào)易大廈（筒中筒）]；框架核心筒結(jié)構(gòu)（如廣州中信大廈）；板柱剪力墻結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑的抗側(cè)力體系有：框架結(jié)構(gòu)（如北京的長(zhǎng)富宮）；框架支撐（抗震墻板）結(jié)構(gòu)（如京廣中心主樓）；筒體結(jié)構(gòu)[芝加哥西爾斯大廈（束筒）]；巨型結(jié)構(gòu)（如香港中銀大廈）。2.22.2框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)

3、和框架框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下的水平位移曲線各有什剪力墻結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下的水平位移曲線各有什么特點(diǎn)？么特點(diǎn)？答：(1)框架結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下，其側(cè)移由兩部分組成：梁和柱的彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移，側(cè)移曲線呈剪切型，自下而上層間位移減小；柱的軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移，側(cè)移曲線為彎曲型，自下而上層間位移增大。第一部分是主要的，所以框架在側(cè)向力作用下的水平位移曲線以剪切型為主。(2)剪力墻結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下，其水平位移曲線呈彎

4、曲型，即層間位移由下至上逐漸增大。(3)框架剪力墻在側(cè)向力作用下，其水平位移曲線呈彎剪型層間位移上下趨于均勻。2.32.3框架結(jié)構(gòu)和框筒結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件平面布置有什么區(qū)別框架結(jié)構(gòu)和框筒結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件平面布置有什么區(qū)別答：(1)框架結(jié)構(gòu)是平面結(jié)構(gòu)，主要由與水平力方向平行的框架抵抗層剪力及傾覆力矩，必須在兩個(gè)正交的主軸方向設(shè)置框架，以抵抗各個(gè)方向的側(cè)向力。抗震設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)不宜采用單跨框架?？蛲步Y(jié)是由密柱深梁組成的空間結(jié)構(gòu)，沿四周布置的框架都

5、參與抵抗水平力，框筒結(jié)構(gòu)的四榀框架位于建筑物的周邊，形成抗側(cè)、抗扭剛度及承載力都很大的外筒。2.52.5中心支撐鋼框架和偏心支撐鋼框架的支撐斜桿是如何布置的？偏心支撐鋼框架有哪些中心支撐鋼框架和偏心支撐鋼框架的支撐斜桿是如何布置的？偏心支撐鋼框架有哪些類型？為什么偏心支撐鋼框架的抗震性能比中心支撐框架好？類型？為什么偏心支撐鋼框架的抗震性能比中心支撐框架好？答：中心支撐框架的支撐斜桿的軸線交匯于框架梁柱軸線的交點(diǎn)。偏心支撐框架的特點(diǎn)是支

6、撐連接位置偏離梁柱節(jié)點(diǎn)。偏心支撐框架的基本形式有單斜桿、人字形和V形。偏心支撐框架的剛度與中心支撐框架接近，消能梁段越短，其剛度越大。經(jīng)過合理設(shè)計(jì)的偏心支撐框架，在大震作用下，消能梁段腹板剪切屈服，通過腹板塑性變形耗能地震能量；支撐斜桿保持彈性，不會(huì)出現(xiàn)受拉屈服和受壓屈曲的現(xiàn)象；偏心支撐框架的柱和消能梁段以外的梁，也保持彈性。研究表明，消能梁段的腹板剪切屈服，具有塑性變形大、屈服后承載力繼續(xù)提高、滯回耗能穩(wěn)定等特點(diǎn)。偏心支撐框架的抗震性

7、能明顯優(yōu)于中心支撐框架。2.62.6為什么規(guī)范對(duì)每一種結(jié)構(gòu)體系規(guī)定最大的適用高度？實(shí)際工程是否允許超過規(guī)范規(guī)定為什么規(guī)范對(duì)每一種結(jié)構(gòu)體系規(guī)定最大的適用高度？實(shí)際工程是否允許超過規(guī)范規(guī)定的最大適用高度？的最大適用高度？答：要根據(jù)房屋建筑的高度、是否需要抗震設(shè)防、抗震設(shè)防烈度等因素，確定一個(gè)與其匹配的、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)體系，使結(jié)構(gòu)效能得到充分發(fā)揮，建筑材料得到充分利用。而每一種結(jié)構(gòu)體系，也有其最佳的適用高度范圍。實(shí)際工程允許超過規(guī)范規(guī)定的最大適用

8、高度，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)采取有效的加強(qiáng)措施，并且有可靠依據(jù)，或進(jìn)行專門的研究和論證。2.72.7什么樣的建筑體形對(duì)結(jié)構(gòu)抗震有利？為什么？為什么結(jié)構(gòu)平面布置對(duì)稱、均勻及沿豎什么樣的建筑體形對(duì)結(jié)構(gòu)抗震有利？為什么？為什么結(jié)構(gòu)平面布置對(duì)稱、均勻及沿豎向布置連續(xù)、無突變有利于抗震？向布置連續(xù)、無突變有利于抗震？答：對(duì)抗震有利的建筑平面形狀是簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱、長(zhǎng)寬比不大的平面。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平3一般對(duì)房屋的破壞主要是由水平振動(dòng)造成。設(shè)計(jì)中主要考慮水平地震作

9、用，只有震中附近的高烈度區(qū)或豎向振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果時(shí)，才同時(shí)考慮豎向地震作用。地震地面運(yùn)動(dòng)是一種隨機(jī)振動(dòng)；強(qiáng)烈地震時(shí)加速度峰值或速度峰值（振幅）往往很大，但如果地震時(shí)間很短，對(duì)建筑物的影響也可能不大。而有時(shí)地面運(yùn)動(dòng)的加速度或速度峰值并不太大，而地震波的特征周期與結(jié)構(gòu)物的基本周期接近，或者振動(dòng)時(shí)間很長(zhǎng)，都可能對(duì)建筑物造成嚴(yán)重影響。(2)風(fēng)荷載的特點(diǎn)：風(fēng)的作用是不規(guī)則的，風(fēng)壓隨著風(fēng)速、風(fēng)向的紊亂變化而不停的改變，風(fēng)荷載是隨時(shí)間而波動(dòng)的動(dòng)力荷

10、載，但在房屋設(shè)計(jì)中一般把它看成靜荷載。在設(shè)計(jì)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)、圍護(hù)構(gòu)件及考慮人們的舒適度時(shí)都要用到風(fēng)荷載。3.73.7什么是小震、中震和大震？其概率含義是什么？與設(shè)防烈度是什么關(guān)系？抗震設(shè)計(jì)目什么是小震、中震和大震？其概率含義是什么？與設(shè)防烈度是什么關(guān)系？抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)要求結(jié)構(gòu)在小震、中震和大震作用下處于什么狀態(tài)？怎樣實(shí)現(xiàn)？標(biāo)要求結(jié)構(gòu)在小震、中震和大震作用下處于什么狀態(tài)？怎樣實(shí)現(xiàn)？答：小震指該地區(qū)50年內(nèi)超過概率約為63%的地震烈度，即眾值烈度

11、，又稱多遇地震。中震指該地區(qū)50年內(nèi)超過概率約為10%的地震烈度，又稱為基本烈度或設(shè)防烈度。大震指該地區(qū)50年內(nèi)超越概率約為2%3%的地震烈度，又稱為罕遇地震。在小震作用下，房屋應(yīng)該不需修理仍可繼續(xù)使用；在中震作用下。允許結(jié)構(gòu)局部進(jìn)入屈服階段，經(jīng)過一般修理仍可繼續(xù)使用；在大震作用下，構(gòu)件可能嚴(yán)重屈服，結(jié)構(gòu)破壞，但房屋不應(yīng)倒塌、不應(yīng)出現(xiàn)危及生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重破壞。3.83.8什么是抗震設(shè)計(jì)的二階段方法？為什么要采用二階段設(shè)計(jì)方法？什么是抗震設(shè)

12、計(jì)的二階段方法？為什么要采用二階段設(shè)計(jì)方法？答：第一階段為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段。在初步設(shè)計(jì)及技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，就要按有利于抗震的做法去確定結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)布置，然后進(jìn)行抗震計(jì)算及抗震構(gòu)造設(shè)計(jì)。在這階段，用相應(yīng)于該地區(qū)設(shè)防烈度的小震作用計(jì)算結(jié)構(gòu)的彈性位移和構(gòu)件內(nèi)力，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形驗(yàn)算，用極限狀態(tài)方法進(jìn)行截面承載力驗(yàn)算，按延性和耗能要求進(jìn)行截面配筋及構(gòu)造設(shè)計(jì)，采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施。第二階段為驗(yàn)算階段。一些重要的或特殊的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過第一階段設(shè)計(jì)后，要求用與該

13、地區(qū)設(shè)防烈度相應(yīng)的大震作用進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算，以檢驗(yàn)是否達(dá)到了大震不倒的目標(biāo)。3.103.10什么是地震系數(shù)什么是地震系數(shù)k，動(dòng)力系數(shù)，動(dòng)力系數(shù)β和地震影響系數(shù)和地震影響系數(shù)α？寫出？寫出βακβακ的表達(dá)式。的表達(dá)式。β譜曲譜曲線有什么特點(diǎn)？線有什么特點(diǎn)？答：地震系數(shù)k即地面運(yùn)動(dòng)最大加速度與g的比值。動(dòng)力系數(shù)β即結(jié)構(gòu)最大加速度反應(yīng)相對(duì)于地面最大加速度的放大系數(shù)。地震影響系數(shù)α是地震系數(shù)乘以動(dòng)力系數(shù)。α=kβ3.113.11什么是特征周

14、期分組？對(duì)設(shè)計(jì)反應(yīng)譜有什么影響？什么是特征周期分組？對(duì)設(shè)計(jì)反應(yīng)譜有什么影響？答：地震影響曲線上由最大值開始下降的周期稱為場(chǎng)地特征周期Tg，Tg愈大，曲線平臺(tái)段3.123.12地震作用大小與場(chǎng)地有什么關(guān)系？請(qǐng)分析影響因素及其影響原因。如果兩幢相同建筑，地震作用大小與場(chǎng)地有什么關(guān)系？請(qǐng)分析影響因素及其影響原因。如果兩幢相同建筑，基本自震周期是基本自震周期是3s3s，建造地點(diǎn)都是屬于第一組，分別建在分別建在，建造地點(diǎn)都是屬于第一組，分別建在分

15、別建在Ⅰ類場(chǎng)地和類場(chǎng)地和類場(chǎng)地和類場(chǎng)地和Ⅳ類場(chǎng)地，它們地震作用相差多少？如果它們建筑地點(diǎn)分別為第一組和第三組，都是建在類場(chǎng)地，它們地震作用相差多少？如果它們建筑地點(diǎn)分別為第一組和第三組，都是建在Ⅳ類場(chǎng)地上，地震作用又相差多少？類場(chǎng)地上，地震作用又相差多少？答：(1)對(duì)于同一個(gè)設(shè)計(jì)地震分組，場(chǎng)地類別越高，特征周期越大，對(duì)長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)越不利。這是因?yàn)椴煌再|(zhì)的土層對(duì)地震波包含的各種頻率成分的吸收和過濾效果不同，場(chǎng)地土愈軟，軟土覆蓋層厚度愈大，