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1、厦门大学高层结构设计课程试卷答案主考教师:石建光 试卷类型：（B卷）建筑与土木工程学院 土木工程 系2005年级 土木工程 专业一、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）
2、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：w二B卩卩k z s z 0卩基本风压；风载体型系数；卩-风压高度变化系数；卩-z高度处的风振系数；zszz2、地震荷载（2分）分为：反
3、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：（
4、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
5、：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
6、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
7、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）.01、实体剪力
8、墙（1）剪应力和拉、压应力（2分）V = wL = 11.68 x 36.6 = 427.5kNM =maxwL236.62=11.68 x= 7823KN .m2 2e = / N = 7823/1780 = 4.4mmaxbL 300 x 60003=5.4 x 1012 mm 412 12（2）剪应力计算（1分）V 427.5v = 一 = 237.5kN / m 2 = 0.24 N / mm 2A 0.3 x 6.03V = v = 0.36 N / mm 2max 21.4 x 0.36 = 0.5N / mm2 f /5 = 2.4N / mm2c（3）正应力计算（1分）f =
9、C = 78 23 x106 x 3000 = 4.35N / mm2 max I5.4 x10121.25 x 1780/ 0.3 x 6 = 1236kN / m2 = 1.24N / mm21.4 x 4.35 = 6.09 N / mm2-1.24 - 6.09 = -7.33N / mm2 fc-1.24 + 6.09 = 4.85N / mm2 fc2、桁架式剪力墙弦杆和斜腹杆的轴力（4分）M7823C, T = max = =1304kNa61780/ 2 = 890kNC = 1304 + 890 = 2194kNmaxT = 1304 890 = 414kNmax7.322
10、+ 62x 427.5 = 674kN63、比较分析1）实体剪力墙：承受轴力、剪力、弯矩共同作用；（1分）WI780KN2）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）
