2019二級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師基礎(chǔ)考點(diǎn)：高層建筑

高層建筑

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則是什么?

正確答案： 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則是：注重概念設(shè)計(jì)，重視結(jié)構(gòu)選型與平、立面布置的規(guī)則性，擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)好且經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)體系，加強(qiáng)構(gòu)造措施。在抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的整體性能，使整個(gè)結(jié)構(gòu)具有必要的承載力、剛度和延性。結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足下列基本要求：

( l )應(yīng)具有必要的承載力、剛度和變形能力。

( 2 )應(yīng)避免因局部破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)破壞。

( 3 )對(duì)可能的薄弱部位要采取加強(qiáng)措施。

( 4 )結(jié)構(gòu)選型與布置合理，避免局部突變和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)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(shè)置地下室?

正確答案：

高層建筑設(shè)置地下室有如下的結(jié)構(gòu)功能：

( l )利用土體的側(cè)壓力防止水平力作用下結(jié)構(gòu)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(duì)上部結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)單元應(yīng)全部設(shè)置地下室，不宜采用部分地下室，且地下室應(yīng)當(dāng)有相同的埋深。

3、簡(jiǎn)述高層建筑結(jié)構(gòu)布置的一般原則。

正確答案： 高層房屋平面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，盡量減少?gòu)?fù)雜受力和扭轉(zhuǎn)受力，盡量使結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度中心、建筑平面形心、建筑物質(zhì)量中心重，以減少扭轉(zhuǎn)。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(guān)規(guī)范要求。

高層結(jié)構(gòu)房屋豎向的強(qiáng)度和剛度宜均勻、連續(xù)，無(wú)突變。避免有過(guò)大的外挑和內(nèi)收，避免錯(cuò)層和局部夾層，同一樓層樓面標(biāo)高盡量統(tǒng)一，豎向結(jié)構(gòu)層間剛度上下均勻，加強(qiáng)樓蓋剛度，以加強(qiáng)連接和力的傳遞。同時(shí)，建筑物高寬比要滿足有關(guān)規(guī)定，并按要求設(shè)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(fù)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(fù)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(qiáng)核芯區(qū)的抗震設(shè)計(jì)概念，在梁端鋼筋屈服時(shí)，核芯區(qū)不應(yīng)剪切屈服。因此，取梁端截面達(dá)到受彎承載力時(shí)的核芯區(qū)剪力作為其剪力設(shè)計(jì)值。為了避免核芯區(qū)過(guò)早出現(xiàn)斜裂縫、混凝土碎裂，核芯區(qū)的平均剪應(yīng)力不應(yīng)過(guò)高。

5、從結(jié)構(gòu)材料方面來(lái)分，高層建筑結(jié)構(gòu)有哪些類型?各有何特點(diǎn)?

正確答案：

按使用材料區(qū)分，高層建筑可分為：

砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)等類型。

砌體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：取材容易、施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉;

缺點(diǎn)：砌體是一種砌體材料，其抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度均較低，抗震性能差。

混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：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(jià)、可模性好以及能澆制成各種復(fù)雜的截面形狀，混凝土結(jié)構(gòu)布置靈活方便，可組成各種結(jié)構(gòu)受力體系，經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì)可獲得較好的抗震性能;

缺點(diǎn)：自重大，構(gòu)件截面較大，占據(jù)較大的空間，施工工序復(fù)雜、建造周期較長(zhǎng)，受季節(jié)影響。

鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：材料強(qiáng)度高、截面小、自重輕、塑性和韌性好、制造簡(jiǎn)便、施工周期短、抗震性能好;

缺點(diǎn)：造價(jià)高、防火性能差。

鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)兼有鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，是一種較好的高層建筑結(jié)構(gòu)形式。

6、簡(jiǎn)述高層建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的破壞機(jī)理。

正確答案：高層建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的破壞機(jī)理：根據(jù)材料力學(xué)可知，當(dāng)一個(gè)構(gòu)件受到扭矩作用時(shí)，離構(gòu)件剛度中心越遠(yuǎn)的地方剪應(yīng)力越大，剪切變形也越大。而在整體建筑結(jié)構(gòu)中，當(dāng)結(jié)構(gòu)受到扭矩作用時(shí)，豎向構(gòu)件將承受剪力。根據(jù)結(jié)構(gòu)理論可知，構(gòu)件的剪切破壞是脆性的。目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均基于小震作用的組合內(nèi)力進(jìn)行配筋，中震和大震主要是通過(guò)良好結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施來(lái)提高結(jié)構(gòu)延性以達(dá)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(gòu)件的剪力，這將造成豎向墻柱構(gòu)件不足以抵抗水平剪力，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)豎向墻柱構(gòu)件發(fā)生脆性剪切破壞導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部倒塌，甚至整體結(jié)構(gòu)倒塌的嚴(yán)重后果。因此，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)應(yīng)采取有效措施嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

7、豎向荷載作用下，剪力墻結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖進(jìn)行內(nèi)力分析，不考慮結(jié)構(gòu)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(fù)荷范圍內(nèi)的永久荷載和可變荷載。當(dāng)為裝配式樓蓋時(shí)，各層樓面?zhèn)鹘o剪力墻的為均布荷載，當(dāng)為現(xiàn)澆樓蓋時(shí)，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(jì)算。

豎向荷載作用下剪力墻內(nèi)力的計(jì)算，不考慮結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，可近似地認(rèn)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(lái)的荷載兩部分組成，其中樓板傳來(lái)的荷載可近似地按其受荷面積進(jìn)行分配。各墻肢承受的軸力以洞口中線作為荷載分界線，計(jì)算墻自重重力荷載時(shí)應(yīng)扣除門洞部分。

8、延性和延性比是什么?為什么抗震結(jié)構(gòu)要具有延性?

正確答案：

延性是指構(gòu)件和結(jié)構(gòu)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(gòu)件延性比：對(duì)于鋼筋混凝土構(gòu)件，當(dāng)受拉鋼筋屈服后，進(jìn)入塑性狀態(tài)，構(gòu)件剛度降低，隨著變形迅速增加，構(gòu)件承載力略有增大，當(dāng)承載力開始降低，就達(dá)到極限狀態(tài)。延性比是極限變形與屈服變形的比值。

結(jié)構(gòu)延性比：對(duì)于一個(gè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)某個(gè)桿件出現(xiàn)塑性鉸時(shí)，結(jié)構(gòu)開始出現(xiàn)塑性變形，但結(jié)構(gòu)剛度只略有降低;當(dāng)塑性鉸達(dá)到一定數(shù)量以后，結(jié)構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)“屈服現(xiàn)象”即結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jié)構(gòu)的延性比通常是指達(dá)到極限時(shí)頂點(diǎn)位移與屈服時(shí)頂點(diǎn)位移的比值。