2019二級注冊結構工程師基礎考點：高層建筑

高層建筑

1、高層建筑結構設計的基本原則是什么?

正確答案： 高層建筑結構設計的基本原則是：注重概念設計，重視結構選型與平、立面布置的規(guī)則性，擇優(yōu)選用抗震和抗風好且經(jīng)濟的結構體系，加強構造措施。在抗震設計中，應保證結構的整體性能，使整個結構具有必要的承載力、剛度和延性。結構應滿足下列基本要求：

( l )應具有必要的承載力、剛度和變形能力。

( 2 )應避免因局部破壞而導致整個結構破壞。

( 3 )對可能的薄弱部位要采取加強措施。

( 4 )結構選型與布置合理，避免局部突變和扭轉效應而形成薄弱部位。

( 5 )宜具有多道抗震防線。

2、高層建筑為什么宜設置地下室?

正確答案：

高層建筑設置地下室有如下的結構功能：

( l )利用土體的側壓力防止水平力作用下結構的滑移、傾覆;

( 2 )減小土的重量，降低地基的附加壓力;

( 3 )提高地基土的承載能力;

( 4 )減少地震作用對上部結構的影響。地震震害調(diào)查表明：有地下室的建筑物震害明顯減輕。同一結構單元應全部設置地下室，不宜采用部分地下室，且地下室應當有相同的埋深。

3、簡述高層建筑結構布置的一般原則。

正確答案： 高層房屋平面宜簡單、規(guī)則、對稱，盡量減少復雜受力和扭轉受力，盡量使結構抗側剛度中心、建筑平面形心、建筑物質量中心重，以減少扭轉。高層建筑，其平面形狀可以是方形、矩形和圓形，也可以采用L 形、T 形、十字形和Y 形。但平面尺寸要滿足有關規(guī)范要求。

高層結構房屋豎向的強度和剛度宜均勻、連續(xù)，無突變。避免有過大的外挑和內(nèi)收，避免錯層和局部夾層，同一樓層樓面標高盡量統(tǒng)一，豎向結構層間剛度上下均勻，加強樓蓋剛度，以加強連接和力的傳遞。同時，建筑物高寬比要滿足有關規(guī)定，并按要求設置變形縫。

4、梁柱核芯區(qū)的可能破壞形態(tài)是什么如何避免核芯區(qū)破壞?

正確答案： 在豎向荷載和地震作用下，梁柱核芯區(qū)受力比較復雜，但主要是壓力和剪力。若核芯區(qū)的受剪承載力不足，在剪壓作用下出現(xiàn)斜裂縫，在反復荷載作用下形成交叉裂縫，混凝土擠壓破碎，縱向鋼筋壓屈成燈籠狀。

根據(jù)強核芯區(qū)的抗震設計概念，在梁端鋼筋屈服時，核芯區(qū)不應剪切屈服。因此，取梁端截面達到受彎承載力時的核芯區(qū)剪力作為其剪力設計值。為了避免核芯區(qū)過早出現(xiàn)斜裂縫、混凝土碎裂，核芯區(qū)的平均剪應力不應過高。

5、從結構材料方面來分，高層建筑結構有哪些類型?各有何特點?

正確答案：

按使用材料區(qū)分，高層建筑可分為：

砌體結構、混凝土結構、鋼結構和鋼-混凝土混合結構等類型。

砌體結構的優(yōu)點：取材容易、施工簡便、造價低廉;

缺點：砌體是一種砌體材料，其抗拉、抗彎、抗剪強度均較低，抗震性能差。

混凝土結構的優(yōu)點：取材容易、耐久性和耐火性好、承載能力大、剛度好、節(jié)約鋼材、降低造價、可模性好以及能澆制成各種復雜的截面形狀，混凝土結構布置靈活方便，可組成各種結構受力體系，經(jīng)過合理設計可獲得較好的抗震性能;

缺點：自重大，構件截面較大，占據(jù)較大的空間，施工工序復雜、建造周期較長，受季節(jié)影響。

鋼結構的優(yōu)點：材料強度高、截面小、自重輕、塑性和韌性好、制造簡便、施工周期短、抗震性能好;

缺點：造價高、防火性能差。

鋼-混凝土混合結構兼有鋼結構和混凝土結構的優(yōu)點，是一種較好的高層建筑結構形式。

6、簡述高層建筑結構扭轉的破壞機理。

正確答案：高層建筑結構扭轉的破壞機理：根據(jù)材料力學可知，當一個構件受到扭矩作用時，離構件剛度中心越遠的地方剪應力越大，剪切變形也越大。而在整體建筑結構中，當結構受到扭矩作用時，豎向構件將承受剪力。根據(jù)結構理論可知，構件的剪切破壞是脆性的。目前結構設計均基于小震作用的組合內(nèi)力進行配筋，中震和大震主要是通過良好結構構造措施來提高結構延性以達到耗散地震能量目的。在中震和大震作用下產(chǎn)生的扭矩作用將明顯增大豎向構件的剪力，這將造成豎向墻柱構件不足以抵抗水平剪力，從而導致結構豎向墻柱構件發(fā)生脆性剪切破壞導致結構局部倒塌，甚至整體結構倒塌的嚴重后果。因此，結構抗震設計應采取有效措施嚴格控制結構的扭轉效應。

7、豎向荷載作用下，剪力墻結構的內(nèi)力是如何考慮的?

正確答案：豎向荷載作用下一般取平面結構簡圖進行內(nèi)力分析，不考慮結構單元內(nèi)各片剪力墻之間的協(xié)同工作。每片剪力墻承受的豎向荷載為該片墻負荷范圍內(nèi)的永久荷載和可變荷載。當為裝配式樓蓋時，各層樓面?zhèn)鹘o剪力墻的為均布荷載，當為現(xiàn)澆樓蓋時，各層樓面?zhèn)鹘o剪力墻的可能為三角形或梯形分布荷載以及集中荷載。剪力墻自重按均布荷載計算。

豎向荷載作用下剪力墻內(nèi)力的計算，不考慮結構的連續(xù)性，可近似地認為各片剪力墻只承受軸向力，其彎矩和剪力等于零。各片剪力墻承受的軸力由墻體自重和樓板傳來的荷載兩部分組成，其中樓板傳來的荷載可近似地按其受荷面積進行分配。各墻肢承受的軸力以洞口中線作為荷載分界線，計算墻自重重力荷載時應扣除門洞部分。

8、延性和延性比是什么?為什么抗震結構要具有延性?

正確答案：

延性是指構件和結構屈服后，具有承載力不降低或基本不降低、且有足夠塑性變形能力的一種性能。

構件延性比：對于鋼筋混凝土構件，當受拉鋼筋屈服后，進入塑性狀態(tài)，構件剛度降低，隨著變形迅速增加，構件承載力略有增大，當承載力開始降低，就達到極限狀態(tài)。延性比是極限變形與屈服變形的比值。

結構延性比：對于一個鋼筋混凝土結構，當某個桿件出現(xiàn)塑性鉸時，結構開始出現(xiàn)塑性變形，但結構剛度只略有降低;當塑性鉸達到一定數(shù)量以后，結構也會出現(xiàn)“屈服現(xiàn)象”即結構進入塑性變形迅速增大而承載力略微增大的階段，是“屈服”后的聯(lián)塑性階段。結構的延性比通常是指達到極限時頂點位移與屈服時頂點位移的比值。