高层建筑结构分析考试试题

《高层建筑结构分析与概念设计》考试试题（2014年12月）一、名词解释（每个4分，共16分）1）框筒结构——墙体上开洞形成的空腹筒体简称为框筒。2）基于性能的抗震设计——以某种目标性能为设计控制目标（如建筑结构的重要性和用途、使用者的特殊要求），通过选择一定的设计标准、适当的结构体系和建筑材料，使得结构在不同水平的地震作用下具备不同的预期功能标。3）约束扭转——由于支承条件或外力作用方式使构件扭转时截面的翘曲受到约束，称为约束扭转。4）结构的性能点——结构在地震作用下所具有的最大的非线性承载力和最大位移。通过Pushover分析得到结构的荷载-位移曲线（能力曲线），根据结构耗能情况得到非线性需求曲线，将能力曲线和需求曲线画在同一坐标系内，得到两条曲线的交点，即为结构的性能点。二、判断题（每小题1分，共10分）1）水平荷载作用下，框筒（空腹筒）结构存在剪力滞后现象，而实腹筒结构则不会产生剪力滞后现象。（√）2）其它条件一定时，结构物自振周期的大小对地震作用效应有较大影响，而对风荷载效应没有影响。（╳）3）开口薄壁筒体在产生自由扭转时，其横截面上不会产生正应力。（√）4）空间联肢剪力墙的腹框在水平荷载作用下同一高度处各连梁的剪力基本相同。（√）5）结构的抗扭刚度与抗侧力结构单元的布置有关。（√）6）连梁能使开口薄壁筒体的扭转效应减小，使筒体的纯扭转刚度增大。（√）7）框筒结构中的腹板框架在水平荷载作用下将产生剪切型变形，而不会产生弯曲型变形。（╳）8）在水平荷载作用下，平面连肢剪力墙墙身轴力值等于与墙身相邻两列连梁的剪力值的代数和。（√）9）连续化分析方法中假定连梁（连杆）的反弯点在跨中点，说明连梁对整片墙的约束弯矩的代数和为零。（√）10）约束扭转同时产生纯扭转和弯曲扭转。（√）三、问答题（每题5分，共15分）1）连梁对开口薄壁筒体结构的约束扭转的影响有哪些？答：①连梁加强了开口薄壁筒体结构抵抗截面翘曲变形的能力；②连梁增加了开口薄壁筒体抵抗约束扭转的刚度2）影响框筒结构剪力滞后现象的主要因素有哪些？答：影响框筒结构剪力滞后现象的因素主要有：梁柱刚度比，建筑物高宽比，平面形状（柱距、结构长宽比、角柱面积等）。3）框筒化作等效实腹筒的等效原则是什么？答：实腹筒壁板的轴向刚度和剪切刚度与框架的轴向刚度和剪切刚度相同。四、简述题（1～3小题各8分；第4小题10分，共34分）1）简述框架柱的轴向刚度的大小对框架-剪力墙结构的受力与变形性能的影响。答：①框架柱的轴向刚度较小时，结构所需的剪力墙抗侧移总刚度将增大，在水平荷载作用下，剪力墙承受的水平荷载比较大，侧移曲线呈以弯曲型为主的弯剪型变形；②框架柱的轴向刚度大，结构所需的剪力墙抗侧移总刚度将减小，在水平荷载作用下，框架承受较大的水平荷载，侧移曲线呈以剪切型为主的弯剪型变形。2）简述剪力墙中设置边缘构件的目的，提高边缘构件中混凝土的变形能力的措施有哪些？答：剪力墙中设置边缘构件的目的：①通过约束边缘构件为墙肢两端的混凝土提供足够的约束，以保证剪力墙肢底部塑性铰区的延性性能以及耗能能力，防止纵向钢筋压屈和保证抗剪承载力（在端部有明柱或暗柱的剪力墙，不仅可防止端部钢筋压屈并约束混凝土，还可以阻止腹板内斜裂缝迅速贯通；在腹板混凝土酥裂后，端柱仍可抗弯及抗剪，结构不至于倒塌）；②剪力墙端部设置边缘构件,在使得剪力墙极限强度提高、极限位移增大、耗能能力增强的同时,也提高了其平面外的稳定性。提高边缘构件中混凝土的变形能力的措施有：①提高边缘构件配箍率；②密排配置螺旋形或者环形箍筋；③控制剪力墙在重力荷载代表值下的轴压比。3）试分别简述框筒（空腹筒）结构在水平均布荷载作用下，腹板框架梁和翼缘框架梁的分布剪力沿水平方向和高度方向的分布规律。答：在水平均布荷载作用下，剪力滞后效应造成框筒结构截面变形不再符合初等梁理论的平截面假定，腹板框架和翼缘框架的正应力不再是直线分布而是曲线分布。由此：腹板框架梁和翼缘框架梁的分布剪力沿水平方向呈曲线分布。剪力滞后在结构底层最为明显（如下图(a)所示），随着层数的增加，其影响逐渐减少。从结构中部开始，角柱轴力小于临近的中柱。到了结构顶部附近，甚至出现角柱易号，如下图(b)所示。图(b)所示现象称为负剪力滞后现象(NegativeShearLagEffect)，即轴向应力的分布由凹曲线逐渐变为凸曲线。4）简述平面联肢剪力墙在水平荷载作用下①第i列墙肢的轴Nij(j=1,2,…n为层数)与其相邻两侧连梁剪力Vbij和Vbi-1,j之间的关系（5分）；②连梁在平面联肢剪力墙中的受力与变形特性（5分）。答：①nijbijiNV②在水平荷载作用下，墙肢产生弯曲变形，使连梁梁端产生转角，从而使连梁承受弯矩和剪力，并把内力从一片墙传到另一片墙。在水平荷载作用下，由于连梁梁端墙肢的不均匀压缩，引起连梁梁端的竖向位移差，上述因素将使连梁梁端产生大致相同的转角，从而在连梁梁端产生相等的最大弯矩，反弯点位于跨中，产生的剪力沿整个梁跨保持不变。五、论述题（25分）试论述高层建筑结构分析计算方法的发展与现状