高层建筑结构

特点：1获得更多建筑面积，部分解决城市用地紧张和地价高涨问题；城市地标、景观；热岛效应、光污染。2节约城市土地，提供更多空闲地面。3缩小城市平面规模。4竖向交通完全靠电梯，成本高昂；防火难度较高。5风荷载、地震荷载分析复杂，设计难度比中低层建筑大。总结：利大于弊。

2.高层建筑结构发展趋势

1、新材料的开发和应用；2、高层建筑的高度将出现突破；3、组合结构高层建筑将增多；4、新型结构形式应用将增多；5、耗能减震技术的应用将得到发展

3框架结构体系:房屋结构均由梁、柱构件通过节点连接而构成。

受力变形特点：框架结构的侧移一般由两部分组成：1）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Us；2）由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形形成框架结构的整体弯曲变形Ub； 3）当框架结构房屋的层数不多时，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。注：框架结构属于柔性结构，侧移主要表现为整体剪切变形。1）优点：建筑平面布置灵活，能获得大空间，也可按需要隔成小房间；建筑立面容易处理；结构自重较轻；计算理论比较成熟；在一定高度范围内造价较低。2）缺点：侧向刚度较小，水平荷载作用下侧移较大，有时会影响正常使用；如果框架结构房屋的高宽比较大，则水平荷载作用下的侧移也较大，而且引起的倾覆作用也较大。因此，设计时应控制房屋的高度和高宽比。

4.剪力墙结构体系:房屋竖向承重结构全部由剪力墙组成。

受力变形特点在竖向荷载作用下，剪力墙是受压的薄壁柱；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。注：1）剪力墙结构属于刚性结构，高宽比较大的剪力墙侧向变形呈弯曲型。2）剪力墙结构水平承载力和侧向刚度均很大，侧向变形较小。

优缺点1）优点：剪力墙结构水平承载力和侧向刚度均很大，侧向变形较小；房间墙面及天花板平整，层高较小，特别适用于住宅、宾馆等建筑。（结构高度：几十米~ 100多米）

2）缺点：结构自重较大；建筑平面布置局限性大，较难获得大的建筑空间。

5.框支剪力墙结构将剪力墙结构房屋的底层或底部几层做成框架，这种结构亦称为带转换层高层建筑结构。

2）破坏特点：带转换层高层建筑结构在其转换层上、下层间侧向刚度发生突变，形成柔性底层或底部，在地震作用下易遭破坏甚至倒塌。

6.短肢剪力墙结构这种结构体系一般是在电梯、楼梯部位布置剪力墙形成筒体，其他部位则根据需要，在纵横墙交接处设置截面高度为２ｍ左右的Ｔ、十、Ｌ形截面短肢剪力墙，墙肢之间在楼面处用梁连接，并用轻质材料填充，形成使用功能及受力均较合理的短肢剪力墙结构体系。（在小高层中应用很广）

7.框架-剪力墙结构体系 

定义：为了充分发挥框架结构平面布置灵活和剪力墙结构侧向刚度大的特点，当建筑物需要有较大空间，且高度超过了框架结构的合理高度时，采用框架和剪力墙共同工作的结构体系。 

受力变形特点：①框架一剪力墙结构:中等刚度，框架和剪力墙是通过平面内刚度无限大的楼板连接在一起，使它们的水平位移协调一致，不能各自变形，变形为反S形或弯剪型。②层间位移最大值发生在((0.4-0.8) H范围内。③在水平力作用下，框架上下各层剪力取用值比较接近。④具有多道抗震防线，是一种抗震性能良好的结构体系。

优点：兼有框架和剪力墙的优点，比框架结构的水平承载力和侧向刚度都有很大提高，比剪力墙结构布置灵活，可应用于 10～20 层的办公楼、教学楼、医院和宾馆等建筑中。

框架-剪力墙结构中剪力墙的数量和布置1）剪力墙的数量：不宜过多，以满足位移限值为宜。 2）剪力墙的布置：不宜过长；不宜少于3道，最好作成筒体；对称布置；在纵横向数量接近；应贯通全高，上下刚度连贯而均匀。

8.筒体结构体系:是指由一个或几个筒体作为竖向承重结构的高层建筑结构体系

受力变形特点：筒体最主要的受力特点是它的空间性能，在水平荷载作用下，筒体可视为下端固定、顶端自由的悬臂构件。注：1）空间性能：按材料力学计算其应力分布特点。

2）剪力滞后现象：对于框筒结构，在翼缘框架中，远离腹板框架的各柱轴力愈来愈小；在腹板框架中，远离翼缘框架各柱轴力的递减速度比按直线规律递减的要快。上述现象称为剪力滞后。

3）产生剪力滞后现象的原因：框筒中各柱之间存在剪力，剪力使联系柱子的窗裙梁产生剪切变形，从而使柱之间的轴力传递减弱。4）框筒中剪力滞后现象愈严重，参与受力的翼缘框架柱愈少，空间受力性能愈弱。

5）如何减少剪力滞后：（1）要求设计密柱深梁；（2）建筑平面应接近方形；（3）结构高宽比宜大于3，高度不小于60m；（4）楼板的整体性好。

优缺点：筒体结构具有很大的侧向刚度及水平承载力，并具有很好的抗扭刚度。

9.框架-核心筒结构体系

 1、定义：由核心筒与外围的稀柱框架组成的高层建筑结构。

 2、受力变形特点：筒体主要承担水平荷载，框架主要承担竖向荷载。结构兼有框架结构与筒体结构两者的优，建筑平面布置灵活便于设置大房间，又具有较大的侧向刚度和水平承载力，其受力和变形特点与框架-剪力墙结构类似。

10.组合结构特点和优点

优点：1.受力合理，材料充分利用； 2，稳定性好，抗风抗震性能好；3.综合经济效益好;4，钢筋混凝土的外壳可作保护层，增强型钢保护能力 ;5，施工方便，建造速度快 

11.抗震设防结构布置原则

(1)选择有利的场地，避开不利的场地，采取措施保证地基的稳定性。(2)保证地基基础的承载力、刚度，以及足够的抗滑移、抗倾覆能力，使整个高层建筑形成稳定的结构体系，防止在外荷载作用下产生过大的不均匀沉降、倾覆和局部开裂等。(3)合理设置防震缝。(4)应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。(5)多道抗震设防能力，避免因局部结构或构件破坏而导致整个结构体系丧失抗震能力。(6)合理选择结构体系。(7)结构应有足够的刚度，且具有均匀的刚度分布控制结构顶点总位移和层间位移。避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。(8)结构应有足够的结构承载力，具有较均匀的刚度和承载力分布。(9)节点的承载力应大于构件的承载力。(10)结构应有足够的变形能力及耗能能力，应防止构件脆性破坏，保证构件有足够的延性。(11)突出屋面的塔楼必须具有足够的承载力和延性，以承受鞭梢效应影响。(12)减轻结构自重，最大限度降低地震的作用，积极采用轻质高强材料。

(13)应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失承载能力。

12.结构平面不规则的类型：扭转不规则，凹凸不规则，楼板局部不连续。

13.竖向不规则类型:侧向刚度不规则，竖向抗侧力构件不连续，楼层承载力突变。

14.结构平面布置原则:

1.高层建筑结构平面形状宜简单、规则、对称，刚度和承载力分布均匀，不应采用严重不规则的平面形状平面。2.为了保证楼板平面内刚度较大，使楼板平面内不产生大的振动变形，建筑平面的长宽比不宜过大。3.楼板开大洞削弱后，宜采取以下构造措施予以加强：

(1)加厚洞口附近楼板，提高楼板的配筋率；采用双层双向配筋，或加配斜向钢筋；(2)洞口边缘设置边梁、暗梁；(3)在楼板洞口角部集中配置斜向钢筋。

15.结构竖向布置原则：使体型规则均匀，避免有较大的外排和内收，结构的承载力和刚度宜自下而上，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。

16.沿竖向刚度突变可能由于下述两个原因产生：（1）结构的竖向体型突变①建筑顶部内收形成塔楼。②楼层外挑内收。（2）结构体系的变化①剪力墙结构或框筒结构的底部大空间需要，底层或底部若干层剪力墙不落地，可能产生刚度突变。②中部楼层部分剪力墙中断。③顶层设置空旷的大空间，取消部分剪力墙或内柱。

17.采取以下构造措施和施工措施减少温度和收缩应力时，可适当增大伸缩缝的间距：

①  在温度变化影响较大的部位提高配筋率。②  顶层加强保温隔热措施，或设置架空通风屋面，避免屋面结构温度梯度过大。③  顶层可以局部改变为刚度较小的形式，或顶层设温度缝，将结构划分为长度较短的区段。④  施工中留后浇带。⑤  采用收缩小的水泥、减少水泥用量、在混凝土中加入适宜的外加剂。⑥  提高每层楼板的构造配筋率或采用部分预应力结构。

18.问题：三缝的主要区别？什么情况下设置？不设缝时应采取什么措施？

沉降缝：避免主体与裙房过大的沉降差；伸缩缝：减小结构温度应力；

防震缝：避免地震时结构间的相互碰撞。

考虑伸缩缝：为防止建筑构件因温度变化，热胀冷缩，使房屋出现裂缝，在沿建筑物长度方向相隔一段距离预留伸缩缝。

考虑设置沉降缝：①高度差异或荷载差异较大处；②上部不同结构体系或结构类型的相邻交界处； ③地基土的压缩性有显著差异处；④基础底面标高相差较大，或基础类型不一致处。考虑抗震缝：当建筑的平面、层数、质量、刚度差异较大，或错层时抗震设防的建筑物需设抗震缝。不设缝时，可以采用后浇带。

19.建筑物各部分不均匀沉降差大体上有三种方法来处理：

放——设沉降缝，让各部分自由沉降，互不影响，避免出现由于不均匀沉降时产生的内力。

抗——采用端承桩或利用刚度很大的基础。前者由坚硬的基岩或砂卵石层来尽可能避免显著的沉降差；后者则用基础本身的刚度来抵抗沉降差。

调——在设计与施工中采取措施，调整各部分沉降，减少其差异，降低由沉降差产生的内力。

20.通常有以下 “调”的方法不设永久性沉降缝：

调整地基土压力；调整施工顺序；预留沉降差

21.抗震设防的高层建筑在下列情况不宜设防震缝：

平面长度和突出部分尺寸超过了下表的限值，而又没有采取加强措施时。

各部分结构刚度、荷载或质量相差悬殊，而又没有采取有效措施时。

第三章

1.风的大小影响因素:

建筑外型,风的动力作用,建筑高度,风向,标准风速,标准地貌,风荷载标准值

2.基本风压ω0：以空旷平坦地面、距地10m、50年一遇、10min平均最大风速v0计算。

3.  Z高度处的风振系数 ；基本风压；风荷载体型系数：风对建筑表面的作用力并不等于基本风压值，是随建筑物的体型、尺度、表面位置等而改变，其大小由实测或风洞试验确定µS=垂直于建筑表面的平均风作用力/基本风压值；

风压高度变化系数µz：风速大小与高度有关，一般近地面处的风速较小，愈向上风速逐步加大。当达到一定高度时（300~500m），风速不受地表影响，达到所谓梯度风。而且风速的变化还与地面粗糙程度有关。风压高度变化系数应该根据地面粗糙度类别确定。

4.抗震设防目标（三水准）：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用；当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用；当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。 

5. 两阶段设计方法

①第一阶段设计对绝大多数建筑结构，应满足第一、二水准的设计要求。②第二阶段设计

对特别重要的建筑和地震时容易倒塌的结构，除进行第一阶段设计外，还要进行薄弱层部位的弹塑性变形验算和采取相应的构造措施，使薄弱层的水平位移不超过允许的弹塑性位移，实现第三水准的要求。

6.地震计算方法的选用：

1，高度度超过40m,剪切变形为主，且质量与刚度沿高度分布比较均匀的建筑物，采用底部剪力法。2，高层建筑物采用振型分解反应谱法3,7-9度抗震设防的建筑物，部分情况采用弹性时程分析进行多遇地震下的补充计算。

7.底部剪力法适用范围及基本步骤：

范围：（1）房屋结构的质量和刚度沿高度分布比较均匀（2）房屋的总高度不超过40m（3）房屋结构在地震运动作用下的变形以剪切变形为主（4）房屋结构在地震运动作用下的扭转效应可忽略不计；步骤：（重力荷载代表值）

第四章框架结构：

1.D值法与反弯点法的区别：

不同点：（1）D值法修正了柱的侧移刚度，允许框架节点有转角，但服务节点转角相同;(2)D值法调整了柱的反弯点高度，假定柱的上下转角可以不同，对反弯点高度进行了修正。

相同点：计算步骤相同

2.分层法计算假定：根据用位移法或力法等解多层多跨框架在竖向荷载作用下的计算结果可知，竖向荷载的侧移很小，而且每层梁上的荷载对其他各层梁的影响也很小。为了简化计算做如下假定：(1) 竖向荷载作用下，多层多跨框架的侧移可忽略不计。(2) 每层梁上的荷载对其他各层梁的影响可忽略不计。

  计算方法：按上述假定，计算时可将各层梁及其上、下柱所组成的框架作为一个的计算单元分层计算。分层计算所得梁的弯矩即为其最后的弯矩；而每一柱分属上、下两层，所以每一柱的弯矩需由上、下两层计算所得的弯矩值叠加而得到。 通常，可以用力矩分配法求出各层框架的弯矩图，然后叠加，即得其最终弯矩值。

  注意事项：由于在分层计算时，假定上、下柱的远端是固定的，而实际上是有转角产生，是弹性节点，因此为了改善由于这种假定带来的误差，根据经验，除底层各柱以外，可将其他各层立柱的线刚度均乘以一个折减系数0.9，并取其传递系数为1/3。

框架节点处的最终弯矩之和常不等于零而接近于零。这是由于分层计算所引起的。若欲进一步修正，则可对此节点的不平衡力矩再作一次弯矩分配。

3.反弯点法做如下假定：

(1) 在确定各柱间的剪力分配比时，认为梁的线刚度与柱的线刚度之比为无限大，略去梁本身的变形，认为各柱上下两端都不发生角位移，框架节点只有侧移，且同层各柱的侧移均相同。(2) 在确定各柱的反弯点位置时，又认为除底层以外的各层柱受力后的上下两端将产生相同的转角，即假定柱的反弯点位于柱中间，底层柱反弯点高度在柱高2/3处。 (3) 梁端弯矩可由节点平衡条件求出。

反弯点法计算步骤：（1）由反弯点处剪力乘反弯点到柱顶或柱底距离，可以得到柱顶和柱底弯矩;(2)由节点平衡条件求作用在梁端的总弯矩，再按梁线刚度分配；（3）梁端剪力：根据梁的平衡条件求得；（4）柱端轴力：与梁的剪力平衡求得

4.D值是框架结构层间柱产生单位相对侧移所需施加的水平剪力，可用于框架结构的侧移计算和各柱间的剪力分配。D值是在考虑框架梁为有限刚度、梁柱节点有转动的前提下得到的，故比较接近实际情况。

6.强柱弱梁强剪弱弯的概念：

强柱弱梁：使梁端先于柱端产生塑性铰，控制构件破坏的先后顺序，形成合理的破坏机制，同时塑性铰区段有较好的延性和耗能能力。

措施：对一二三级框架的梁柱节点处柱端组合的弯矩设计值应符合

强剪弱弯：防止梁柱端发生脆性的剪切破坏以保证塑性铰有足够的变形能力。

措施：应使构件的受剪承载力大于构件弯曲屈服时实际达到的剪力值。

第五章： 剪力墙结构分析与设计II

1.剪力墙的分类：将剪力墙分为两大类

第一类包括整截面墙、整体小开口墙和联肢墙；第二类为壁式框架。

按剪力墙间距分：小开间和大开间剪力墙结构。-（后面分类判别也是）

按受力特性不同分为：（1）整截面墙

几何判定：（1）剪力墙无洞口；（2）有洞口，墙面洞口面积不大于墙面总面积的16%，且洞口间的净距及洞口至墙边的距离均大于洞口长边尺寸。

（2）整体小开口墙

几何判定：（1）洞口稍大一些，且洞口沿竖向成列布置，    （2）洞口面积超过墙面总面积的16%，但洞口对剪力墙的受力影响仍较小。

受力特点：在水平荷载下，由于洞口的存在，墙肢中已出现局部弯曲，其截面应力可认为由墙体的整体弯曲和局部弯曲二者叠加组成，截面变形仍接近于整截面墙。  

（3）联肢墙

几何判定：沿竖向开有一列或多列较大的洞口，可以简化为若干个单肢剪力墙或墙肢与一系列连梁联结起来组成。   

受力特点：连梁对墙肢有一定的约束作用，墙肢局部弯矩较大，整个截面正应力已不再呈直线分布。 

（4）壁式框架

几何判定：当剪力墙成列布置的洞口很大，且洞口较宽，墙肢宽度相对较小，连梁的刚度接近或大于墙肢的刚度。

受力特点：与框架结构相类似。

2.剪力墙的等效刚度：相同水平荷载,相同侧向位移,剪力墙与竖向悬臂受弯构件具有相同的刚度,采用竖向悬臂受弯构件的刚度作为剪力墙的等效刚度.

4.等效刚度如何分配侧向力

把剪切变形与弯曲变形综合成弯曲变形的表达形式

5.整截面墙用材料力学方法计算：

在水平荷载作用下，整截面墙可视为上端自由、下端固定的竖向悬臂梁，其任意截面的弯矩和剪力可按照材料力学方法进行计算。弯矩M=1/2qH2   剪力V=qH

6.连肢墙用连续化方法的基本假定

1)每一楼层处的连梁简化为沿该楼层均匀连续分布的连杆。

2)忽略连梁轴向变形，两墙肢同一标高水平位移相等。转角和曲率亦相同。

3)每层连梁的反弯点在梁的跨度。

4)沿竖向墙肢和连梁的刚度及层高均不变。当有变化时，可取几何平均值。

7.框架剪力墙结构平面协同工作变形特点：在水平力作用下剪力墙是竖向悬臂结构，其变形曲线是弯曲型，框架变形曲线为剪切型，两者之间通过平面内刚度无限大的楼板连接在一起，使他们水平位移协调一致，不能各自自由变形，变形曲线呈反S的弯剪型。框剪结构在水平力作用下由于框架和剪力墙协同工作在下部楼层，因为剪力墙位移小框架的变形，使剪力墙承担了大部分剪力，上部楼层则相反，剪力墙位移越来越大，而框架的变形反而小，所以框架除承受水平力作用的那部分剪力外，还要承担剪力墙变形的附加剪力。因此在上部楼层即使和水平力产生的楼层剪力很小而框架中仍有相当数值的剪力。

8.多肢墙与双肢墙分析方法的异同？答;多肢墙分析方法的基本假定和基本体系的取法均与双肢墙类似；其微分方程表达式与双肢墙相同，其解与双肢墙的表达式完全一样，只是有关参数应按多肢墙计算。

9,.壁式框架与框架结构的主要区别？

另一方面，由于墙肢宽度与连梁高度又较大，与一般框架又有区别，他们的相交部分不能再看做一个节点，而形成有较大尺寸的节点区；梁柱在进入节点区之后，形成无限大的刚域。

梁柱杆端均有刚域，从而使杆件的刚度增大；梁柱截面高度大，需考虑杆件剪切变形的影响。

10.整截面墙与竖向悬臂梁的主要区别？

整截面墙应考虑剪切变形+弯曲变形+轴向变形；悬臂梁仅考虑弯曲变形。

11.整体小开口墙的内力如何计算？

在水平荷载作用下，整体小开口墙同整截面墙一样，仍可按照材料力学中的有关公式进行内力和位移的计算，但其值要进行一定的修正。 

12.剪力墙分类的判别。根据整体工作系数α和墙肢惯性矩比In/I,剪力墙分类判别如下:(1)当剪力墙无洞口净距及洞口边至墙边距离大于孔洞长边尺寸是，按整截面墙计算；（2）当α＜1时，可不考虑连梁的连续作用，各墙肢分别按悬臂墙计算；（3）当1≤α＜10时，按连肢墙计算；（4）当α≥10，且In/I≤Z时，按整体小开口墙计算；（5）当α≥10，且In/I＞Z时，按壁式框架计算。

 13. （1）高层基础类型： 

钢筋混凝土筏形基础；箱形基础；桩基或复合地基；交叉梁式基础；联合基础。

（2）基础选型原则 ：(1) 当地基土质均匀、承载力高而沉降量小时，可以采用天然地基和竖向刚度较小的基础；反之，则应采用人工地基或竖向刚度较大的整体式基础。 (2) 当高层建筑基础直接搁置于未风化或微风化的岩层上，或者层数较少的裙房，可采用单独基础和条形基础，采用基础时应设置纵横向的拉梁。(3) 当采用桩基时，应尽可能采用单根、单排大直径桩或扩底墩。

（3）影响因素：1)上部结构的类型、整体性和结构刚度；2)地基土条件；3)抗震设防要求；4)施工技术；5)周围建筑物和环境条件。

（4）基础的选用方法：1）一般情况下，高层建筑宜优先选用整体性较好的箱形基础和筏板基础；当层数少、高度不大高，地基情况较均匀时，可考虑采用交叉梁式基础；高层建筑

通常不宜采用柱基础。2）当地基承载力不足、沉降量大时，可采用箱形基础、筏板基础与桩基础组合成联合基础。3）高层建筑直接建造在基岩上时，可考虑采用条形基础或单独基础。4）裙房层数少、荷重轻、面积大，当不需要设置地下室时，可采用交叉梁基础和加拉梁的基础。