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厦门大学高层结构设计课程试卷答案 建筑与土木工程学院 土木工程 系 2005年级 土木工程 专业 主考教师：石建光 试卷类型：（B卷） 一、何谓高层建筑(5分)1）层数大于10层； 2）高度大于28m；3）水平荷载为主要设计因素； 4）侧移成为控制指标；5）轴向变形和剪切变形不可忽略；二、高层建筑结构抵抗水平力的构件有哪几种？各种构件有哪些类型（10分）1、有：梁、柱、支撑、墙和筒组成；（2分）2、梁：钢梁、钢筋混凝土梁、钢骨（型钢）混凝土梁；（1分） 柱：钢柱、钢筋混凝土柱、钢骨（型钢）混凝土柱；钢管混凝土柱等；（1分） 支撑有：中心支撑和偏心支撑等；（2分） 墙：实体墙、桁架剪力墙；钢骨混凝土剪力墙等；（2分） 筒有：框筒、实腹筒、桁架筒、筒中筒、束筒等；（2分）三、如何确定高层建筑的结构方案(5分)1、结构体系的确定：按：高度、风荷载、地震作用；功能、场地特征；经济因素、体型等因素确定采用以下结构体系；(3分)2、构件的布置；(1分)3、对构件截面进行初选；(1分)四、如何确定高层建筑的风荷载和地震作用；1、风荷载的确定：大多数建筑（300m以下）可按荷载规范规定的方法计算；少数建筑（高度大、对风荷载敏感或有特殊情况者）还要通过风洞试验）；（3分）规范规定的方法：-基本风压；-风载体型系数；-风压高度变化系数；-高度处的风振系数；2、地震荷载（2分）分为：反应谱法和时程分析法；抗震规范要求在设计阶段按照反应谱方法计算地震作用，少数情况需要采用时程分析进行补充；五、高层建筑结构设计要满足哪些要求？（5分）1、承载力要求；(1分)2、侧移限制；(1分)3、舒适度要求；(1分)4、稳定和抗倾覆；(1分)5、抗震结构延性要求；(1分)六、陈述高层建筑结构的设计过程及相应内容（10分）1、结构方案的确定：包括（1）结构体系的确定；按：高度、风荷载、地震作用；功能、场地特征；经济因素、体型等因素确定采用以下结构体系；(2)构件的布置；（3）构件尺寸初选； （4分）2、荷载计算：对风荷载、地震作用；恒荷载、活荷载等进行计算； （1分）3、内力分析：（1）确定计算模型；（2）选定计算方法；（3）内力组合；（4）截面位置及其最不利位置验算； （2分）4、性能指标校核：如位移比，刚重比，剪重比，周期等（1分）5、设计配筋：（1）校核结构要求；（2）配筋；（3）构造要求； （1分）6、生成计算书和施工图；（1分）七、要采用计算机分析计算高层建筑结构的内力和变形时，如何建立高层建筑结构的计算模型 （10分）1、构件模型： （1）梁、柱模型一般有：a、平面结构（3个自由度）；b、空间结构（6个自由度）； （2分）（2）楼板模型：可采用的模型有：a、刚性楼板（每层3个自由度）；b、弹性楼板（有板、壳、膜等模型）；（2分）（3）剪力墙模型：可采用梁、支撑、板、壳等不同的模型；（2分）（4）支撑：拉压构件；（2分）2、结构模型：按楼板的刚性假定和弹性假定分为:协同计算和空间计算；（2分）八、简述钢筋混凝土框架结构的设计要点（5分）1、延性框架设计：(2分)（1）强柱弱梁；（2）强剪弱弯；（3）强节点弱构件；（4）强锚固；2、梁的设计：考虑：（1）延性；（2）塑性铰出在梁端；(1分)3、柱的设计：考虑：（1）轴压比；（2）柱端加密；(1分)4、节点设计：延性节点；(1分)九、简单评述如下高层建筑结构方案（5分） 16层以下平面图 17层以下平面图1、平面不规则布置（3分）2、立面不规则布置（2分）十、以自己确定的设计理念，构想一个150米以上的高层建筑，指出采用的结构体系，画出平面、立面或剖面图；（10分）要点：结构合理，有创意，绘图清晰（(4分)） 结构体系说明（说明结构体系，高度等，以及简要评价）(2分) 平面图(2分) 立面或剖面图(2分)十一、高层建筑结构进行分析时，剪力墙可以处理为哪些模型，分析这几种计算模型各自的适用情况 （10分）1、带刚域杆件计算方法(1分)：在任何商业软件程序中都可实现，但一般只在规则开懂的联肢剪力墙中较为适用；(2分)2、薄壁杆件计算方法(1分)：不考虑杆件的剪切变形等因素，通常在比较规则的剪力墙井中应用效果较好；2分)3、墙板（墙元）单元计算方法(1分)：把墙板作为一块平板或壳板；比较粗糙的一种平面有限元；精度不如有限元，但具有平面有限元的结点位移协调的特点；目前得到重视和应用；(3分)十二、如何分析和验证框架-剪力墙程序计算结果的正确性；（5分）（1）电算校核：可采用不同的计算模型软件进行验算，目前没有定论对关于替换框架或者剪力墙的模型还是需要同时替换二者的模型；也可用有限元程序；(3分)（2）手算：考虑协同工作方法，采用连续法的方法，可分别按铰接体系和刚接体系对框架剪力墙进行验算。(2分)十三、分别计算如下剪力墙的剪应力、拉压应力分布以及桁架式剪力墙弦杆和腹杆的轴力比较实体剪力墙与桁架式剪力墙的结构体系特点（10分）1、实体剪力墙（1）剪应力和拉、压应力 (2分) （2）剪应力计算 (1分)（3）正应力计算 (1分)2、桁架式剪力墙弦杆和斜腹杆的轴力 (4分)3、比较分析 1)实体剪力墙：承受轴力、剪力、弯矩共同作用；(1分)2）桁架式剪力墙：为拉压构件，受力明确，利于力的传递；(1分)十四、分析比较框架、框筒、束筒结构的异同1、框架：在水平力作用下，在矩形平面的结构中，正负两个方向荷载相等，符号相反，因此内力大小相等，符号相反； (1分)2、框筒在水平力的作用下形成空间受力的结构，除了腹板框架抵抗部分倾覆力矩外，翼缘框架柱承受拉、压力，可以抵抗水平何在产生的部分倾覆力矩；同时，剪力滞后现象使得翼缘框架各柱受力不均匀，中部柱子的轴向应力减少，角柱轴向应力增大。(3分)3、束筒：提高了抗侧刚度和抗竖向变形能力。束筒解雇缓解了剪力滞后，柱的轴力分布比较均匀； (1分)5