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高层建筑结构设计

名词解释

1. 高层建筑：10层及10层以上或房屋高度大于28m的建筑物。 2. 房屋高度：自室外地面至房屋主要屋面的高度。

3. 框架结构：由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构。 4. 剪力墙结构：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。

5. 框架—剪力墙结构：由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。

6. 转换结构构件：完成上部楼层到下部楼层的结构型式转变或上部楼层到下部楼层结构布置改变而

设置的结构构件，包括转换梁、转换桁架、转换板等。

7. 结构转换层：不同功能的楼层需要不同的空间划分，因而上下层之间就需要结构形式和结构布置

轴线的改变，这就需要在上下层之间设置一种结构楼层，以完成结构布置密集、墙柱较多的上层向结构布置较稀疏、墙术较少的下层转换，这种结构层就称为结构转换层。（或说转换结构构件所在的楼层）

8. 剪重比：楼层地震剪力系数，即某层地震剪力与该层以上各层重力荷载代表值之和的比值。 9. 刚重比：结构的刚度和重力荷载之比。是影响重力P??效应的主要参数。 10. 抗推刚度（D）：是使柱子产生单位水平位移所施加的水平力。 11. 结构刚度中心：各抗侧力结构刚度的中心。

12. 主轴：抗侧力结构在平面内为斜向布置时，设层间剪力通过刚度中心作用于某个方向，若结构产

生的层间位移与层间剪力作用的方向一致，则这个方向称为主轴方向。

13. 剪切变形：下部层间变形（侧移）大，上部层间变形小，是由梁柱弯曲变形产生的。框架结构的

变形特征是呈剪切型的。

14. 剪力滞后：在水平力作用下，框筒结构中除腹板框架抵抗倾复力矩外，翼缘框架主要是通过承受

轴力抵抗倾复力矩，同时梁柱都有在翼缘框架平面内的弯矩和剪力。由于翼缘框架中横梁的弯曲和剪切变形，使翼缘框架中各柱轴力向中心逐渐递减，这种现象称为剪力滞后。

15. 延性结构：在中等地震作用下，允许结构某些部位进入屈服状态，形成塑性铰，这时结构进入弹

塑性状态。在这个阶段结构刚度降低，地震惯性力不会很大，但结构变形加大，结构是通过塑性变形来耗散地震能量的。具有上述性能的结构，称为延性结构。

16. 弯矩二次分配法：就是将各节点的不平衡弯矩，同时作分配和传递，第一次按梁柱线刚度分配固

端弯矩，将分配弯矩传递一次（传递系数C=1/2），再作一次分配即结束。

第一章 概论

（一）填空题

1、我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)规定：把10层及10层以上或房屋高度大于28m的建筑物称为高层建筑，此处房屋高度是指室外地面到房屋主要屋面的高度。

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2．高层建筑设计时应该遵循的原则是安全适用，技术先进，经济合理，方便施工。 3．复杂高层结构包括带转换层的高层结构，带加强层的高层结构，错层结构，多塔楼结构。 4．8度、9度抗震烈度设计时，高层建筑中的大跨和长悬臂结构应考虑竖向地震作用。

5．高层建筑结构的竖向承重体系有框架结构体系，剪力墙结构体系，框架—剪力墙结构体系，筒体结构体系，板柱—剪力墙结构体系；水平向承重体系有现浇楼盖体系，叠合楼盖体系，预制板楼盖体系，组合楼盖体系。

6．高层结构平面布置时，应使其平面的质量中心和刚度中心尽可能靠近，以减少扭转效应。 7．《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002适用于10层及10层以上或房屋高度超过28m的非抗震设计和抗震设防烈度为6至9度抗震设计的高层民用建筑结构。

9 三种常用的钢筋混凝土高层结构体系是指框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构。

(二)选择题

1．高层建筑抗震设计时，应具有[ a ]抗震防线。 a．多道；b．两道；c．一道；d．不需要。

2．下列叙述满足高层建筑规则结构要求的是[ d ]。 a．结构有较多错层； b．质量分布不均匀；

c．抗扭刚度低； d．刚度、承载力、质量分布均匀、无突变。 3．高层建筑结构的受力特点是[ c ]。 a．竖向荷载为主要荷载，水平荷载为次要荷载； b．水平荷载为主要荷载，竖向荷载为次要荷载； c．竖向荷载和水平荷载均为主要荷载； d．不一定。

4．8度抗震设防时，框架—剪力墙结构的最大高宽比限值是[ C ]。 a．2； b．3； c．4； d．5。

5．钢筋混凝土高层结构房屋在确定抗震等级时，除考虑地震烈度、结构类型外，还应该考虑[ A ]。 a．房屋高度；b．高宽比；c．房屋层数；d．地基土类别。

(三)判断题

1．高层结构应根据房屋的高度、高宽比、抗震设防类别、场地类别、结构材料、施工技术等因素，选用适当的结构体系。[ √ ]

2．我国《高层建筑混凝土结构技术规程》规定，高层建筑不应采用严重不规则的各种结构体系。[ √ ]

3．异型柱框架结构和普通框架结构的受力性能和破坏形态是相同的。[× ]

4．高层建筑宜选用对抵抗风荷载有利的平面形状，如圆形、椭圆形、方形、正多边形等。[√] 5．高层结构只在使用功能上有要求时才设置地下室。[ × ]

6．高层结构的概念设计很重要，它直接影响到结构的安全性和经济性[ √ ] 7．防震缝两侧结构体系不同时，缝宽应按需要较窄的规定采用。[× ]

2

(四)简答题

1．我国对高层建筑结构是如何定义的？

答：我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)规定：10层及10层以上或房屋高度大于28m的建筑物称为高层建筑，此处房屋高度是指室外地面到房屋主要屋面的高度。

2．高层建筑结构有何受力特点？

答：高层建筑受到较大的侧向力(水平风力或水平地震力)，在建筑结构底部竖向力也很大。在高层建筑中，可以认为柱的轴向力与层数为线性关系，水平力近似为倒三角形分布，在水平力作用卞，结构底部弯矩与高度平方成正比，顶点侧移与高度四次方成正比。上述弯矩和侧移值，往往成为控制因素。另外，高层建筑各构件受力复杂，对截面承载力和配筋要求较高。

3．高层建筑侧向位移如何控制？

答：高层建筑应具有足够的刚度，避免产生过大的位移而影响结构的束载力、稳定性和使用要求。 （1）弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比?ue/h宜符合以下规定： 1) 高度不大于150m的高层建筑，比值不宜大于如表2—1—1所述规定。 表2—1—1

结构类型 框架 筒中筒、剪力墙 框支层 2) 高度等于或大于250m的高层建筑，?ue/h不宜大于1/500。 3) 高度在150～200m之间时，?ue/h在第一条和第二条之间线性内插。 （2）高层结构在罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算，应符合下列规定： 1)下列结构应进行弹塑性变形验算：

7～9度时楼层屈服强度系数小于0.5的框架结构；甲类建筑和9度设防的乙类建筑；采用隔震和消能技术的建筑。

2)下列结构宜进行弹塑性变形验算：

7度设防的Ⅲ、Ⅳ类场地和8度设防的乙类建筑；板柱一剪力墙结构；9度且高于60米、8度Ⅲ、Ⅳ类场地高于80米、8度Ⅰ、Ⅱ类场地高于100米且竖向不规则的高层建筑结构。 3)结构薄弱层层间弹塑性位移与层高之比

表2-1-2

结构类型 框架 限值 1/50 限值 1/550 1/1000 1/1000 框架—剪力墙、框架—核心筒、板柱—剪力墙 1/800 ?up/h应符合表2-1-2所列要求：

框架—剪力墙、框架—核心筒、板柱—剪力墙 1/100 3