《高層建筑設計》期末考試試卷附答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.下列高層建筑結構體系中，抗側移剛度最大的是（）。A.框架結構B.框架-剪力墻結構C.筒中筒結構D.剪力墻結構2.根據《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016-2014），高度為55m的住宅建筑與相鄰高度為48m的辦公樓之間的防火間距最小應為（）。A.9mB.11mC.13mD.15m3.高層建筑垂直交通設計中，“候梯時間”的合理控制范圍通常為（）。A.15-30秒B.30-60秒C.60-90秒D.90-120秒4.高層建筑風環(huán)境設計中，“穿堂風”的主要危害是（）。A.增加供暖能耗B.導致局部風速過高C.影響自然采光D.降低結構穩(wěn)定性5.超高層建筑（高度＞250m）的避難層（間）應每（）層設置一個。A.8-10B.10-15C.15-20D.20-256.高層建筑核心筒設計中，為滿足人員疏散效率，筒內公共走廊的最小凈寬應為（）。A.1.1mB.1.2mC.1.4mD.1.8m7.下列關于高層建筑玻璃幕墻設計的表述中，錯誤的是（）。A.應采用安全玻璃（如鋼化玻璃、夾層玻璃）B.幕墻與主體結構的連接應能適應層間位移C.全隱框玻璃幕墻的玻璃板塊可直接用結構膠粘貼D.需設置清洗設備或預留清洗軌道8.高層建筑結構設計中，“扭轉效應”主要由（）引起。A.結構平面不規(guī)則B.結構高度過高C.材料強度不足D.基礎沉降不均9.高層建筑空調系統設計中，“分區(qū)處理”的主要目的是（）。A.降低初投資成本B.減少管道長度C.適應不同朝向的負荷差異D.提高系統可靠性10.下列關于高層建筑太陽能利用的表述中，最合理的是（）。A.屋頂設置太陽能光伏板會增加結構荷載，應避免使用B.南立面玻璃幕墻可集成光伏組件（BIPV），兼顧發(fā)電與建筑功能C.太陽能熱水器僅適用于低層建筑，高層建筑無法應用D.太陽能利用會影響建筑外觀，設計中應優(yōu)先保證美觀二、填空題（每空1分，共15分）1.高層建筑按《民用建筑設計統一標準》（GB50352-2019）定義為：建筑高度大于（）m的非單層民用建筑。2.框架-核心筒結構中，核心筒的平面尺寸不宜過小，一般短邊寬度不小于建筑平面短邊尺寸的（），且不應小于（）m。3.高層建筑防火分區(qū)的最大允許建筑面積（設自動滅火系統）為（）㎡，當建筑內設置中庭時，防火分區(qū)面積需按（）計算。4.消防電梯應分別設置在不同的防火分區(qū)內，且每個防火分區(qū)不應少于（）臺；其井底應設置排水設施，排水井容量不應小于（）m3，排水泵的排水量不應小于（）L/s。5.高層建筑風荷載計算中，基本風壓應采用（）年一遇的重現期值；風壓高度變化系數與（）和（）有關。6.超高層建筑的“加強層”通常設置在（）部位，其作用是（）。7.高層建筑綠色設計中，“熱島效應”的緩解措施包括（）和（）（列舉兩項）。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述框架-核心筒結構與筒中筒結構的主要區(qū)別。2.解釋高層建筑防火設計中的“自防自救”原則，并列舉三項具體設計措施。3.垂直交通設計的“三要素”是什么？分別說明其設計要點。4.高層建筑玻璃幕墻的“呼吸式雙層幕墻”有哪些優(yōu)勢？5.簡述高層建筑結構設計中“概念設計”的核心思想及應用場景。四、論述題（每題10分，共20分）1.對比分析框架結構、剪力墻結構、框架-核心筒結構在20層、40層、60層高層建筑中的適用性，并說明理由。2.結合《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016-2014），論述高度為120m的辦公建筑避難層（間）的設計要點（包括位置、面積、設施、疏散要求等）。五、案例分析題（15分）某城市中心區(qū)擬建一棟高度為80m的商務辦公樓，地上22層（1-5層為商業(yè)，6-22層為辦公），地下3層（車庫及設備用房）?；貣|側為城市主干道（紅線寬40m），西側為12層住宅（建筑高度40m），南側為6層商場（建筑高度24m），北側為城市次干道（紅線寬25m）。設計條件：-建筑平面為矩形（長60m×寬30m），核心筒位于平面中心（尺寸20m×20m）；-商業(yè)部分層高4.5m，辦公部分層高3.9m；-場地地下水位較高，基礎采用樁筏基礎；-當地基本風壓0.6kN/㎡（50年一遇），抗震設防烈度7度（0.15g）。問題：1.從結構體系選型角度，分析該建筑采用“框架-核心筒結構”是否合理？若不合理，應如何調整？（5分）2.指出商業(yè)與辦公部分防火分區(qū)劃分的潛在問題，并提出改進措施（需結合規(guī)范數值）。（5分）3.假設辦公部分每層人數為200人，計算該層至少需設置幾部客梯？并說明電梯分區(qū)策略（電梯額定載重量1000kg，速度2.5m/s，單梯服務人數按80-100人估算）。（5分）參考答案一、單項選擇題1.C2.C3.B4.B5.B6.C7.C8.A9.C10.B二、填空題1.272.1/10；3.03.3000；上下連通層的總面積4.1；2；105.50；地貌類別；離地面高度6.設備層或避難層；增強結構抗側移剛度，減少水平位移7.增加屋頂綠化；采用低反射率鋪裝材料（或設置立體綠化、優(yōu)化建筑布局等）三、簡答題1.區(qū)別：框架-核心筒結構由外圍框架與中央核心筒組成，核心筒承擔主要水平力，框架僅承擔豎向荷載及部分水平力；筒中筒結構由內筒與外筒（通常為密柱深梁形成的空腹筒）共同構成，內外筒通過樓板協同工作，抗側移剛度更大，適用于超高層建筑。2.“自防自救”原則：指高層建筑因高度大、疏散困難，需依靠自身防火設施實現火災防控與人員保護。具體措施：①設置自動噴水滅火系統；②采用不燃/難燃裝修材料；③設置避難層（間）及獨立防煙樓梯間；④配置火災自動報警系統。3.三要素：①電梯數量與容量：根據高峰時段客流量計算，滿足5分鐘輸送率（通常為總人數的12-15%）；②樓梯設計：疏散樓梯需滿足凈寬（≥1.1m）、防煙（封閉或防煙樓梯間）、連續(xù)疏散要求；③交通核布局：電梯與樓梯需集中布置，減少流線交叉，避免“長距離候梯”。4.優(yōu)勢：①熱工性能好：雙層幕墻間的空氣層可形成“緩沖空間”，冬季減少熱量散失，夏季通過通風降低室內得熱；②隔音效果佳：雙層玻璃與空氣層可降低外界噪音（降噪量≥30dB）；③維護安全：外層玻璃破損時，內層仍可維持功能，減少高空墜落風險。5.核心思想：基于結構力學概念與工程經驗，在缺乏精確計算時，通過合理的結構布置、材料選擇、傳力路徑優(yōu)化，提高結構安全性與經濟性。應用場景：①方案設計階段的結構選型；②不規(guī)則建筑的抗扭、抗側移優(yōu)化；③大跨、轉換層等關鍵部位的構造設計。四、論述題1.適用性分析：-20層（約60m）：框架結構抗側移剛度不足（層間位移易超限），僅適用于低烈度區(qū)；剪力墻結構剛度大、整體性好，適合20層左右的住宅或辦公樓；框架-核心筒結構（核心筒承擔水平力）可兼顧空間靈活性與剛度，也可適用，但經濟性略低于剪力墻結構。-40層（約120m）：框架結構因側移過大（頂點位移/高度＞1/500）基本淘汰；剪力墻結構（普通混凝土）需增加墻厚（≥200mm），但空間分割固定，適用于住宅；框架-核心筒結構通過核心筒提供剛度，外圍框架可靈活布置，更適合辦公建筑。-60層（約180m）：剪力墻結構（普通混凝土）墻厚需≥300mm，自重過大且空間受限；框架-核心筒結構需設置加強層（如伸臂桁架）以減少側移；筒中筒結構（內外筒協同工作）抗側移剛度最大，是60層以上超高層建筑的優(yōu)選體系。2.避難層設計要點：-位置：從首層到第一個避難層的高度≤50m（120m建筑需設2個避難層，分別在50m、100m附近，對應約13層、26層）；-面積：按避難人數計算（≥5人/㎡），辦公建筑每層200人，22層總人數4400人，每個避難層面積≥880㎡；-設施：設置消防電梯出口、消火栓、消防軟管卷盤、應急照明（≥3.0lx）、獨立防煙設施（可開啟外窗或機械加壓送風）；-疏散要求：避難層需與疏散樓梯連通（樓梯在避難層錯位或斷開），人員需經避難層疏散，避免“同層穿越”；-功能限制：避難層可兼作設備層，但設備管道需集中布置，且與避難區(qū)用防火墻分隔（耐火極限≥3.0h）。五、案例分析題1.結構體系合理性：該建筑高度80m（22層），屬于一類高層公共建筑（＞50m）。采用框架-核心筒結構基本合理，但需注意：①核心筒尺寸20m×20m（占平面面積約33%），略偏大（通常占15-25%），可能導致空間利用率降低；②7度抗震區(qū)，需驗算結構扭轉位移比（≤1.2），若平面長寬比（60/30=2）在合理范圍（≤4），可通過調整框架柱截面（如800mm×800mm）優(yōu)化抗側移剛度。建議：若核心筒面積過大，可縮小至18m×18m，并加強外圍框架梁（截面≥400mm×800mm）的抗剪能力。2.防火分區(qū)問題及改進：-商業(yè)部分（1-5層）：層高4.5m，屬多層商業(yè)，設自動滅火系統時防火分區(qū)最大面積≤5000㎡（規(guī)范GB50016-2014表5.3.1）。建筑平面60m×30m=1800㎡/層，單層面積＜5000㎡，可設1個防火分區(qū)；但需檢查是否有連通的中庭（若有則需按連通層總面積計算）。-辦公部分（6-22層）：屬高層辦公，設自動滅火系統時防火分區(qū)最大面積≤3000㎡。辦公層面積=60×30-20×20=1400㎡＜3000㎡，可設1個防火分區(qū)。潛在問題：若商業(yè)與辦公部分未用防火墻（耐火極限≥3.0h）完全分隔，可能導致火災蔓延。改進措施：商業(yè)與辦公部分的樓板（耐火極限≥2.0h）及連通口（設甲級防火門或防火卷簾）需嚴格分隔。3.電梯數量計算與分區(qū)：-辦公部分每層200人，22層總人數=200×17（6-22層共17層）=3400人（高峰時段按30%計算，即1020人）。-單梯5分鐘輸送能力：載重量1000kg（約13人），速度2.5m/s，停站時間約30秒/次，5分鐘可運行次數=（5×60）/(2×80/2.5+30)=約5次（80m高度，單程時間=80/2.5=32秒，往返+停站≈94秒，5分鐘≈3次）。單梯5分鐘輸送人數=13×3