高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)試卷一、選擇題（每題3分，共30分）1.在下列高層建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式中，抗側(cè)力剛度最大的是（）A.框架結(jié)構(gòu)B.框架剪力墻結(jié)構(gòu)C.剪力墻結(jié)構(gòu)D.筒體結(jié)構(gòu)答案：D解析：筒體結(jié)構(gòu)由于其封閉的空間受力體系，能夠有效地抵抗水平荷載，具有最大的抗側(cè)力剛度?？蚣芙Y(jié)構(gòu)主要通過梁和柱來承受豎向和水平荷載，抗側(cè)力剛度相對(duì)較??；框架剪力墻結(jié)構(gòu)是在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置了一定數(shù)量的剪力墻，抗側(cè)力剛度有所提高；剪力墻結(jié)構(gòu)雖然抗側(cè)力能力較強(qiáng)，但相較于筒體結(jié)構(gòu)，其空間整體性和剛度還是稍遜一籌。2.高層建筑結(jié)構(gòu)的重力荷載代表值應(yīng)?。ǎ〢.永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值B.可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值C.永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值與可變荷載組合值之和D.永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值與可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值之和答案：C解析：根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，重力荷載代表值是在永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上，考慮可變荷載的組合值，即永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值與可變荷載組合值之和。這樣取值是為了在設(shè)計(jì)中合理考慮不同荷載工況下結(jié)構(gòu)所承受的重力作用。3.對(duì)于高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的高層建筑結(jié)構(gòu)，其水平位移計(jì)算可采用（）A.底部剪力法B.反應(yīng)譜理論C.時(shí)程分析法D.彈性力學(xué)方法答案：A解析：底部剪力法是一種簡化的抗震計(jì)算方法，適用于高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的高層建筑結(jié)構(gòu)。反應(yīng)譜理論是一種常用的抗震計(jì)算方法，但對(duì)于上述特定條件的結(jié)構(gòu)，底部剪力法更為簡便適用。時(shí)程分析法主要用于對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行更精確的動(dòng)力分析，計(jì)算量較大；彈性力學(xué)方法一般用于理論研究和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分析。4.框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算可采用（）A.分層法B.D值法C.反彎點(diǎn)法D.迭代法答案：A解析：分層法是框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下內(nèi)力計(jì)算的一種簡化方法，它將多層框架分層，分別計(jì)算各層的內(nèi)力，然后進(jìn)行疊加。D值法和反彎點(diǎn)法主要用于框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算；迭代法是一種數(shù)值計(jì)算方法，可用于求解各種結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，但不是框架結(jié)構(gòu)豎向荷載作用下內(nèi)力計(jì)算的常用方法。5.剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻的厚度不應(yīng)小于樓層高度的（）A.1/15B.1/20C.1/25D.1/30答案：C解析：為了保證剪力墻的穩(wěn)定性和承載能力，規(guī)范規(guī)定剪力墻的厚度不應(yīng)小于樓層高度的1/25。這是基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和經(jīng)濟(jì)性考慮的。如果墻的厚度過小，可能會(huì)導(dǎo)致墻體的穩(wěn)定性不足，影響結(jié)構(gòu)的整體安全。6.框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻的布置應(yīng)（）A.集中布置在建筑物的一側(cè)B.均勻、對(duì)稱地布置在建筑物的周邊C.集中布置在建筑物的中間D.隨意布置答案：B解析：在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻的布置應(yīng)均勻、對(duì)稱地布置在建筑物的周邊，這樣可以有效地抵抗水平荷載，減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。如果剪力墻集中布置在建筑物的一側(cè)或中間，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的剛度分布不均勻，在水平荷載作用下容易產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)，影響結(jié)構(gòu)的安全性。隨意布置則無法保證結(jié)構(gòu)的合理受力。7.高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)中的“小震”是指（）A.多遇地震B(yǎng).偶遇地震C.罕遇地震D.基本烈度地震答案：A解析：“小震不壞，中震可修，大震不倒”是高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本設(shè)防目標(biāo)。其中，“小震”是指多遇地震，即50年內(nèi)超越概率約為63.2%的地震。偶遇地震并不是抗震設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語；罕遇地震是指50年內(nèi)超越概率約為2%3%的地震；基本烈度地震是指某一地區(qū)在一定時(shí)期內(nèi)，一般場地條件下可能遭遇的最大地震烈度。8.對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)，當(dāng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算時(shí)，所選用的地震波的平均地震影響系數(shù)曲線應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計(jì)意義上相符，其加速度時(shí)程曲線的持續(xù)時(shí)間不宜小于結(jié)構(gòu)基本自振周期的（）倍。A.2B.3C.4D.5答案：D解析：在采用時(shí)程分析法進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充計(jì)算時(shí)，為了保證計(jì)算結(jié)果的合理性和可靠性，所選用的地震波的平均地震影響系數(shù)曲線應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計(jì)意義上相符。同時(shí)，加速度時(shí)程曲線的持續(xù)時(shí)間不宜小于結(jié)構(gòu)基本自振周期的5倍，以充分考慮地震動(dòng)的長周期效應(yīng)。9.筒體結(jié)構(gòu)中，內(nèi)筒的寬度不宜小于其高度的（）A.1/8B.1/10C.1/12D.1/15答案：B解析：內(nèi)筒是筒體結(jié)構(gòu)的重要組成部分，為了保證內(nèi)筒的穩(wěn)定性和承載能力，規(guī)范規(guī)定內(nèi)筒的寬度不宜小于其高度的1/10。這一規(guī)定有助于提高筒體結(jié)構(gòu)的整體性能，使其能夠更好地抵抗水平荷載和豎向荷載。10.在高層建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載計(jì)算中，當(dāng)結(jié)構(gòu)高度大于（）m且高寬比大于1.5時(shí)，宜考慮風(fēng)振系數(shù)。A.20B.30C.40D.50答案：B解析：當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)高度大于30m且高寬比大于1.5時(shí)，結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下會(huì)產(chǎn)生較為明顯的風(fēng)振效應(yīng)，因此宜考慮風(fēng)振系數(shù)。風(fēng)振系數(shù)是考慮結(jié)構(gòu)在風(fēng)作用下的動(dòng)力響應(yīng)而引入的系數(shù)，它反映了結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的實(shí)際受力情況與靜態(tài)風(fēng)荷載作用下的差異。二、填空題（每題3分，共30分）1.高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則是________、________、________、________。答案：安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、方便施工解析：這四個(gè)原則是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求。安全適用是確保結(jié)構(gòu)在使用過程中能夠滿足安全性和功能性的要求；技術(shù)先進(jìn)是指采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、計(jì)算方法和施工技術(shù)；經(jīng)濟(jì)合理是要在保證結(jié)構(gòu)安全和功能的前提下，盡可能降低工程造價(jià)；方便施工則是要考慮施工的可行性和便利性，提高施工效率。2.高層建筑結(jié)構(gòu)的水平荷載主要包括________和________。答案：風(fēng)荷載、地震作用解析：風(fēng)荷載和地震作用是高層建筑結(jié)構(gòu)承受的主要水平荷載。風(fēng)荷載是由于空氣流動(dòng)對(duì)建筑物產(chǎn)生的作用力，其大小與風(fēng)速、建筑物的外形和高度等因素有關(guān)；地震作用是由于地震引起的地面運(yùn)動(dòng)對(duì)建筑物產(chǎn)生的慣性力，其大小與地震的強(qiáng)度、場地條件和建筑物的動(dòng)力特性等因素有關(guān)。3.框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算方法主要有________和________。答案：分層法、彎矩二次分配法解析：分層法是用于框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下內(nèi)力計(jì)算的簡化方法，它將多層框架分層，分別計(jì)算各層的內(nèi)力，然后進(jìn)行疊加。彎矩二次分配法是一種更精確的計(jì)算框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下內(nèi)力的方法，它通過兩次彎矩分配來求解框架的內(nèi)力。4.剪力墻按受力特性可分為________、________、________和________。答案：整體墻、小開口整體墻、聯(lián)肢墻、壁式框架解析：整體墻是指沒有門窗洞口或洞口面積很小的剪力墻，其受力性能類似于一個(gè)懸臂構(gòu)件；小開口整體墻是指洞口面積較大但仍能按整體墻計(jì)算的剪力墻；聯(lián)肢墻是由一系列連梁和墻肢組成的剪力墻結(jié)構(gòu)；壁式框架是指墻肢和連梁的剛度比較接近，受力性能類似于框架的剪力墻結(jié)構(gòu)。5.框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，框架和剪力墻協(xié)同工作的特點(diǎn)是________和________。答案：變形協(xié)調(diào)、共同承擔(dān)水平荷載解析：在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，框架和剪力墻通過樓蓋連接在一起，在水平荷載作用下，它們的變形必須協(xié)調(diào)一致，即框架和剪力墻的水平位移相等。同時(shí)，框架和剪力墻共同承擔(dān)水平荷載，剪力墻主要承擔(dān)大部分的水平剪力，框架則主要承擔(dān)豎向荷載和一部分水平剪力。6.高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)分為________、________和________三個(gè)階段。答案：概念設(shè)計(jì)、計(jì)算分析、構(gòu)造措施解析：概念設(shè)計(jì)是指在建筑設(shè)計(jì)的初始階段，從建筑的選址、體型、結(jié)構(gòu)布置等方面考慮抗震要求，以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。計(jì)算分析是指采用各種計(jì)算方法對(duì)結(jié)構(gòu)在地震作用下的內(nèi)力和變形進(jìn)行計(jì)算，以確保結(jié)構(gòu)的安全性。構(gòu)造措施是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取的一系列構(gòu)造措施，如加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)連接、設(shè)置鋼筋錨固長度等，以提高結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力。7.時(shí)程分析法中，地震波的選擇應(yīng)考慮________、________和________等因素。答案：地震的震級(jí)、震中距、場地條件解析：地震波的震級(jí)、震中距和場地條件對(duì)地震波的特性有很大影響。震級(jí)越大，地震波的能量越強(qiáng)；震中距越近，地震波的峰值加速度越大；場地條件不同，地震波的傳播和衰減特性也不同。因此，在時(shí)程分析法中，應(yīng)根據(jù)工程所在地的地震情況和場地條件選擇合適的地震波。8.筒體結(jié)構(gòu)可分為________、________、________和________等類型。答案：框筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、桁架筒結(jié)構(gòu)、束筒結(jié)構(gòu)解析：框筒結(jié)構(gòu)是由密排柱和窗裙梁組成的筒體結(jié)構(gòu)；筒中筒結(jié)構(gòu)是由內(nèi)筒和外筒組成的筒體結(jié)構(gòu)；桁架筒結(jié)構(gòu)是由桁架組成的筒體結(jié)構(gòu)；束筒結(jié)構(gòu)是由多個(gè)筒體組合而成的筒體結(jié)構(gòu)。不同類型的筒體結(jié)構(gòu)具有不同的受力性能和適用范圍。9.高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)類型主要有________、________、________和________等。答案：獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)解析：獨(dú)立基礎(chǔ)適用于柱下荷載較小、地基承載力較高的情況；條形基礎(chǔ)適用于墻下荷載較小、地基承載力較高的情況；筏形基礎(chǔ)適用于柱下或墻下荷載較大、地基承載力較低的情況；箱形基礎(chǔ)適用于高層建筑或?qū)A(chǔ)沉降要求較高的情況。10.在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)控制結(jié)構(gòu)的________和________，以保證結(jié)構(gòu)的正常使用和安全性。答案：水平位移、豎向位移解析：結(jié)構(gòu)的水平位移和豎向位移是衡量結(jié)構(gòu)在荷載作用下變形程度的重要指標(biāo)。過大的水平位移會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低，影響結(jié)構(gòu)的安全性；過大的豎向位移會(huì)導(dǎo)致建筑物的傾斜、開裂等問題，影響建筑物的正常使用。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)控制結(jié)構(gòu)的水平位移和豎向位移。三、簡答題（每題10分，共20分）1.簡述框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。答：優(yōu)點(diǎn)：（1）空間分隔靈活：框架結(jié)構(gòu)的梁、柱構(gòu)成了建筑物的主要承重體系，墻體只起到圍護(hù)和分隔作用，因此可以根據(jù)使用功能的需要靈活地進(jìn)行空間分隔，滿足不同用戶的需求。（2）建筑造型豐富：由于框架結(jié)構(gòu)的梁、柱可以采用不同的形式和尺寸，因此可以創(chuàng)造出豐富多樣的建筑造型，滿足建筑設(shè)計(jì)的美學(xué)要求。（3）施工方便：框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件可以在工廠預(yù)制，然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行安裝，施工速度快，工期短，有利于提高施工效率。（4）可改造性強(qiáng)：在建筑物的使用過程中，如果需要改變空間布局，可以比較方便地拆除或改造部分墻體，而不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的安全性。缺點(diǎn)：（1）抗側(cè)力剛度較?。嚎蚣芙Y(jié)構(gòu)主要通過梁和柱來承受水平荷載，其抗側(cè)力剛度相對(duì)較小，在水平荷載作用下，結(jié)構(gòu)的水平位移較大，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的損壞。（2）側(cè)向位移限制了建筑高度：由于框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度較小，為了保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，其建筑高度受到一定的限制，一般適用于層數(shù)較少的建筑物。（3）節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜：框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)是梁、柱的連接部位，其受力情況比較復(fù)雜，需要采取特殊的構(gòu)造措施來保證節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和延性，這增加了節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的復(fù)雜性和施工難度。（4）用鋼量較大：為了保證框架結(jié)構(gòu)的承載能力和抗震性能，需要采用較大截面的梁、柱和較多的鋼筋，因此用鋼量相對(duì)較大，工程造價(jià)較高。2.簡述剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)。答：（1）概念設(shè)計(jì)：建筑體型：選擇規(guī)則、對(duì)稱的建筑體型，避免平面和豎向的不規(guī)則性，以減少地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。結(jié)構(gòu)布置：剪力墻應(yīng)均勻、對(duì)稱地布置在建筑物的周邊和電梯井、樓梯間等部位，以提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度和整體穩(wěn)定性。剛度分布：控制剪力墻的剛度分布，避免剛度突變，使結(jié)構(gòu)在地震作用下的變形均勻。（2）計(jì)算分析：地震作用計(jì)算：采用合適的地震作用計(jì)算方法，如底部剪力法、反應(yīng)譜理論或時(shí)程分析法，計(jì)算結(jié)構(gòu)在地震作用下的內(nèi)力和變形。內(nèi)力組合：考慮地震作用與其他荷載的組合，確定結(jié)構(gòu)的最不利內(nèi)力，進(jìn)行構(gòu)件的強(qiáng)度和變形驗(yàn)算。變形驗(yàn)算：驗(yàn)算結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移和頂點(diǎn)位移，確保結(jié)構(gòu)的變形滿足規(guī)范要求。（3）構(gòu)造措施：墻體配筋：根據(jù)計(jì)算結(jié)果，合理配置墻體的豎向鋼筋和水平鋼筋，保證墻體的強(qiáng)度和延性。邊緣構(gòu)件：在剪力墻的邊緣設(shè)置邊緣構(gòu)件，如暗柱、端柱等，以提高墻體的受壓承載力和延性。連梁設(shè)計(jì)：合理設(shè)計(jì)連梁的截面尺寸和配筋，保證連梁在地震作用下具有足夠的強(qiáng)度和延性，避免連梁過早破壞。節(jié)點(diǎn)連接：加強(qiáng)剪力墻與梁、柱的節(jié)點(diǎn)連接，保證節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和延性，使結(jié)構(gòu)能夠形成一個(gè)整體的受力體系。四、計(jì)算題（每題20分，共20分）某10層框架結(jié)構(gòu)，各層的重力荷載代表值均為1200kN，層高均為3m，結(jié)構(gòu)的基本自振周期T1=1.0s。已知該地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類。采用底部剪力法計(jì)算該結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下的總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值。解：1.確定地震影響系數(shù)根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)于Ⅱ類場地、設(shè)計(jì)地震分組為第一組、抗震設(shè)防烈度為7度、設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g的情況，多遇地震的特征周期Tg=0.35s。已知結(jié)構(gòu)的基本自振周期T1=1.0s，Tg<T1<5Tg，地震影響系數(shù)曲線處于下降段。地震影響系數(shù)最大值αmax=0.12（7度多遇地震）。根據(jù)地震影響系