高层建筑结构考试大纲

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1、高层建筑结构考试大纲一、知识点：1、高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3 2010）： 10层及10层以上或房 屋高度大于28m的住宅建筑或房屋高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结 构。当建筑高度超过100m时，称为超高层建筑。事实上，究竟什么样的建筑为 高层建筑，应该视建筑结构体系的受力特点而定。如果建筑的结构体系，在侧向 力的作用下，表现出了高层建筑的受力特点，则不论其高度如何，应该按照高层 建筑来对待。2、对于高层建筑结构，抵抗水平力、抗侧力结构体系的合理选择和布置， 是高层建筑结构设计的关键，高层建筑结构具有足够的强度、刚度和良好的抗震 性能，还要尽可能地提高材料利用率，降低材料消

2、耗和造价。3、高层建筑结构设计的基本原则是：应注重概念设计，重视结构选型与平、 立面布置的规则性，加强构造措施，择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结 构体系；在抗震设计中，应保证结构的整体性能，使整个结构具有必要的承载力、 刚度和延性。高层建筑不应采用严重不规则的结构体系，并应符合下列要求：（1）应具有 必要的承载能力、刚度和延性；（2）应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个 结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力；（3）对可能出现的薄弱部位， 应采取有效措施予以加强。高层建筑的结构体系尚宜符合下列要求：（1）结构的竖向和水平布置宜具有 合理的刚度和承载力分布，避免因刚度和承载力局部突

3、变或结构扭转效应而形成 薄弱部位；（2）抗震设计时宜具有多道抗震防线。4、国内、外历次大地震震害表明，平面不规则、质量中心与刚度中心偏心 和抗扭刚度太弱的结构，在地震中受到严重的破坏。5、在水平荷载作用下，框架的侧移曲线为剪切型，剪力墙结构的侧移曲线 为弯曲型，两种结构共同工作时的侧移曲线为弯剪型。6、高层建筑结构的总体布置对结构的受力性能起着决定性的作用，结构的 总体布置包括平面布置和竖向布置。7、高层建筑混凝土结构技术规程中对B级高度的高层建筑，在建筑抗 震设计规范规定的四个等级之前，又增加了一级，即称为特一级。8、高层建筑结构的侧向刚度和重力荷载是影响结构稳定和P -效应的主 要因素，侧

4、向刚度与重力荷载的比值称之为结构的刚重比。二、知识体系：1、高层建筑的定义，高层建筑结构的设计特点。定义：10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑或房屋高度超过24m 的其他高层民用建筑。特点：1、水平荷载成为结构设计的决定性因素2、侧移成为高层建筑结构设 计的控制性指标3、地基基础的承载力和刚度要与上部结构的承载力和刚度相适应。2、常见的高层建筑钢筋混凝土结构体系主要有哪几种类型。框架体系、剪力墙体系、框架-剪力墙体系、筒体体系、巨型体系3、复杂的高层建筑钢筋混凝土结构体系主要有哪几种类型。（1）带转换层的结构、（2）带加强层的结构、（3）错层结构、（4）连体结 构和（5）多塔楼结构

5、等。4、高层建筑结构平面布置应减少扭转的影响，对高层建筑结构的扭转效应 应从哪两个方面加以控制。限制结构平面布置的不规则性，避免产生过大的偏心而导致结构产生较 大的扭转效应。（2）限制结构的抗扭刚度不能太弱。关键是限制结构扭转为主的第一自振 周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比。5、高层建筑结构竖向布置的一般原则，高层建筑框架结构抗震设计时，楼 层与其相邻上层的侧向刚度比如何计算，相邻楼层的侧向刚度的变化应符合哪 些规定。原则：高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和收进；结构 的侧向刚度宜上小下大，在结构竖向刚度有变化时要做到由上到下刚度逐渐变 化，避免刚度突变，尽量避免在结构

6、的某个部位出现薄弱层。规定:（1）对框架结构，楼层与其相邻上层的侧向刚度比可按下式计算，且 本层与相邻上层的比值不宜小于0.7,与相邻上部三层刚度平均值的比值不宜 小于0.8。（2）对框架一剪力墙结构、剪力墙结构、框架一核心筒结构、筒中筒结构， 楼层与其相邻上层的侧向刚度比可按下式进行计算，且本层与相邻上层的比值 不宜小于 0.9；当本层层高大于相邻上层层高的1.5 倍时，该比值不宜小于1.1； 对结构底部嵌固层，该比值不宜小于1.5。6、高层建筑结构是由竖向的抗侧力构件（框架、剪力墙、筒体）和水平方向 刚度很大的楼板相互连结组成的复杂的三维空间受力体系，计算分析时应根据结 构实际情况，选取能

7、较准确地反映结构中各构件的实际受力状况的分析模型，高 层建筑结构的分析模型主要有哪些。1、平面协同计算模型2、空间杆一薄壁杆系计算模型3、空间杆一墙板 元组合有限元计算模型7、（1）刚性楼板假定：楼板（楼盖）在自身平面内的刚度为无限大，而在其 平面外的刚度很小，可以忽略不计，也就是说楼板（楼盖）在自身平面内为绝对 刚性，在平面外的刚度为零。按此假定可知，因楼板（楼盖）将各抗侧力单元连在一起，而整个楼板（楼 盖）在其自身平面内不发生相对变形，只作刚体运动一一平动和转动，这样参与 抵抗水平荷载的各抗侧力单元就在同一楼层处具有相同的位移参数，按楼板水平 位移线性分布的条件进行水平荷载的分配，从而简化

8、了计算。(2)平面结构假定：各轴线上的抗侧力结构单元在自身平面内的刚度远大 于平面外刚度，即假定各抗侧力平面结构单元只在其平面内具有刚度，不考虑其 平面外刚度。按此假定，整个空间结构体系就可划分为若干个正交或斜交的平面抗侧力结 构，共同抵抗与平面平行的水平荷载，垂直于该平面方向的结构不参与受力。也 就是说每个方向的水平荷载由该方向的各平面抗侧力结构来承受，垂直于水平荷 载方向的各平面抗侧力结构不参加工作。8、对于简单规则的高层建筑结构，在进行计算分析是可以采用平面协同计 算模型，具体到一般的框架一剪力墙结构，请简述平面协同计算模型的三个假定 的作用。1、参与抵抗水平荷载的各抗侧力单元就在同一楼

9、层处具有相同的位移参 数，简化了计算。2、忽略了空间作用，整个空间结构体系就可划分为若干个正交或斜交的平 面抗侧力结构，共同抵抗与平面平行的水平荷载，垂直于该平面方向的结构不 参与受力。某十六层框架一剪力墙结构，其结构平面布置如下图所示，试绘出其在横向 水平荷载作用下的计算简图，并指出总框架、总剪力墙及总连梁各代表平面布置 图中的哪些构件。三、框架结构体系：掌握框架结构的概念，受力特点，框架结构的具体结构布置要求，特别是框 架结构的填充墙布置以及楼梯间布置时应考虑哪些问题。概念：由钢筋混凝土梁、柱组成的框架作为竖向承重和抗水平作用的结构体 系。受力特点：在竖向荷载和水平荷载作用下，框架结构各构

10、件将产生内力和变 形。由水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，形成框架结构的整 体剪切变形；由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形（一侧柱拉伸，另一侧柱 压缩），形成框架结构的整体弯曲变形。当框架结构层数不多时，其侧移主要表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的 影响很小。设计时应控制房屋的高度和高宽比。具体结构布置：根据建筑平面及使用的要求（即建筑使用功能要求），确定 柱在平面上的排列方式（柱网布置）和选择结构承重方案，使结构受力合理，施 工简单。填充墙布置：宜采用砌体填充墙（1）避免形成上、下层刚度变化过大（2） 避免形成短柱 （3）减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。（4）抗震设计

11、时，砌体填充墙及隔墙应具有自身稳定性。楼梯间布置：（1）宜采用现浇钢筋混凝土楼梯。（2）对于框架结构，楼梯间的布置不应导致结构平面特别不规则（3）楼梯间两侧填充墙与柱之间应加强拉结。四、剪力墙结构体系：掌握剪力墙结构的概念及受力特点，钢筋混凝土剪力墙结构布置的一般规定 有哪些，什么是剪力墙结构的底部加强部位，抗震设计时剪力墙底部加强部位的 范围应符合哪些规定，什么是具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构，当采用具有较 多短肢剪力墙的剪力墙结构时应符合哪些规定。概念：剪力墙结构体系是利用建筑物墙体承受竖向与水平荷载，并作为建筑 物的围护及房间分隔构件的结构体系受力特点：在竖向荷载作用下，剪力墙是受压的薄

12、壁柱；在水平荷载作用下， 剪力墙则是下端固定、上端自由的悬臂柱；在两种荷载共同作用下，剪力墙各截 面将产生轴力、弯矩和剪力，并引起变形对于高宽比较大的剪力墙，其侧向变形 呈弯曲型。一般规定：（1）平面布置宜简单、规则，为具有较好的空间工作性能，宜 沿两个主轴方向或其他方向双向布置，形成空间结构，两个方向的侧向刚度不宜 相差过大，两个方向的自振周期宜接近。特别强调在抗震设计时，应避免单向布 置剪力墙，不应采用仅单向有墙的结构布置。（2）剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变。剪力墙的抗侧移刚度较 大，剪力墙布置对结构的抗侧刚度有很大影响，如果在某一层或几层切断剪力墙， 剪力墙沿高度不连续，将造成

13、结构沿高度刚度突变。因此，剪力墙从上到下宜连 续设置。（3）剪力墙洞口的布置，会极大地影响剪力墙的力学性能，洞口成列、成 排布置，开洞规则，应力分布比较规则，又与当前普遍应用程序的计算简图较为 符合，设计结果安全可靠；具有不规则洞口布置的错洞剪力墙，应力分布、计算、 构造都比较复杂。底部加强部位：抗震设计时，为保证剪力墙底部出现塑性铰后具有足够大的 延性，应对可能出现塑性铰的部位加强抗震措施，包括提高其抗剪切破坏的能力， 设置约束边缘构件等，该加强部位称为“底部加强部位”。剪力墙底部塑性铰出 现都有一定范围，一般情况下单个塑性铰发展高度约为墙肢截面高度hw，但是 为安全起见，设计时加强部位范围

14、应适当扩大。规定：（1）底部加强部位的高度，应从地下室顶板算起；（2）底部加强部位的高度可取墙体总高度的1/10和底部两层二者的较大值。（3）明确了当地下室整体刚度不足以作为结构的嵌固端，当结构计算嵌固 端不能设在地下室顶板，而位于地下一层底板或以下时，剪力墙底部加强部位的 设计要求宜延伸至计算嵌固部位。较多短肢剪力墙的剪力墙结构：在规定的水平地震作用下，短肢剪力墙承 担的底部倾覆力矩不小于结构底部总地震倾覆力矩的30%的剪力墙结构。规定：（1）在规定的水平地震作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不 宜大于结构底部总地震倾覆力矩的50%；（2）房屋适用高度应比剪力墙结构的最大适用大度适当降低，

15、7度、8度 （0.2g）和8度（0.3g）时分别不应大于100m、80m和60m；五、框架一剪力墙结构体系：掌握框架一剪力墙结构体系的概念及其在水平荷载作用下的主要受力特点， 框架一剪力墙结构中剪力墙的布置原则有哪些，试讨论如何确定框架一剪力墙结 构中剪力墙的合力数量。在规定的水平力作用下，框架一剪力墙结构的底层框架部分承受的地震倾覆 力矩与结构总地震倾覆力矩的比值的不同，其结构性能有较大差别，试论述其结 构性能分类有哪几类，并讨论各结构性能分类的最大适用高度、框架与剪力墙的 抗震等级以及侧向位移控制指标如何确定。概念：框架-剪力墙结构体系是在框架结构中布置一定数量的剪力墙所组成 的结构体系。

16、水平受力特点:（1）在受力状态方面，框架承受的水平剪力减少及沿高度方 向比较均匀，框架各层的梁、柱弯矩值降低，沿高度方向各层梁、柱弯矩的差距 减少，在数值上趋于接近。（2）在变形状态方面，单独的剪力墙在水平荷载作用下以弯曲变形为主，位移 曲线呈弯曲型；而单独的框架以剪切变形为主，位移曲线呈剪切型；但是当框架 和剪力墙由自身平面内刚度很大的楼盖连接成整体结构，在水平荷载作用下，楼 盖则迫使二者在同一楼层上必须保持相同的位移，从而共同工作，此即协同工作。框架一剪力墙结构中剪力墙的布置原则：1)横向剪力墙沿长方向的间距宜 满足下表的要求。2)纵向剪力墙布置在平面的尽端时，会造成对楼盖两端的约束作用，

17、楼盖 中部的梁板容易因混凝土收缩和温度变化而出现裂缝。剪力墙的合理数量：(1)参照国内实际工程中的剪力墙数量(2) 剪力墙的数量按许可位移值确定(3) 用结构自振周期和地震作用的大小来衡量结构的侧向刚度结构性能分类：(1)当框架部分承担的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾 覆力矩的10%时，意味着结构中框架承担的地震作用较小，绝大部分均由剪力墙 承担，工作性能接近于纯剪力墙结构。结构中的剪力墙抗震等级可按剪力墙结构的规定执行，其侧向位移控制指标 按剪力墙结构采用，按剪力墙结构进行设计；其最大适用高度仍按框架一剪力墙结构的要求执行；其中的框架部分应按框架一剪力墙结构的框架进行设计。(2) 当框架部分

18、承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10%但不 大于50%时，属于典型的框架-剪力墙结构，按框架一剪力墙结构进行设计。(3) 当框架部分承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%但不 大于80%时，意味着结构中剪力墙的数量偏少，框架承担较大的地震作用，此时 框架部分的抗震等级和轴压比宜按框架结构的规定执行，其最大适用高度不宜再 按框架-剪力墙结构的要求执行，但可比框架结构的要求适当提高，提高的幅度 可视剪力墙承担的地震倾覆力矩来确定；剪力墙部分的抗震等级和轴压比按框架-剪力墙结构的规定采用，为避免剪 力墙过早开裂或破坏，其位移相关控制指标按框架-剪力墙结构的规定采用，按 框架一剪力

19、墙结构进行设计。(4) 当框架部分承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的80%时， 意味着结构中剪力墙的数量极少，框架承担很大的地震作用，对于这种少墙框剪 结构，由于其抗震性能较差，不主张采用，以避免剪力墙受力过大、过早破坏。 当不可避免时，宜采取将此种剪力墙减薄、开竖缝、开结构洞、配置少量单排钢 筋等措施，减小剪力墙的作用。此时框架部分的抗震等级和轴压比应按框架结构的规定执行，其最大适用高 度宜按框架结构采用。剪力墙部分的抗震等级和轴压比按框架-剪力墙结构的规定采用，为避免剪 力墙过早开裂或破坏，其位移相关控制指标按框架-剪力墙结构的规定采用，按 框架一剪力墙结构进行设计。如果最大层间位移角不能满足框架-剪力墙结构的 限值要求，可进行结构抗震性能分析和论证。