2019二级注册结构工程师基础考点：高层建筑

2019二级注册结构工程师基础考点：高层建筑

　　1、高层建筑结构设计的基本原则是什么?

　　正确答案： 高层建筑结构设计的基本原则是：注重概念设计，重视结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风好且经济的结构体系，加强构造措施。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。结构应满足下列基本要求：

　　( l )应具有必要的承载力、刚度和变形能力。

　　( 2 )应避免因局部破坏而导致整个结构破坏。

　　( 3 )对可能的薄弱部位要采取加强措施。

　　( 4 )结构选型与布置合理，避免局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。

　　( 5 )宜具有多道抗震防线。

　　2、高层建筑为什么宜设置地下室?

　　正确答案：

　　高层建筑设置地下室有如下的结构功能：

　　( l )利用土体的侧压力防止水平力作用下结构的滑移、倾覆;

　　( 2 )减小土的重量，降低地基的附加压力;

　　( 3 )提高地基土的承载能力;

　　( 4 )减少地震作用对上部结构的影响。地震震害调查表明：有地下室的建筑物震害明显减轻。同一结构单元应全部设置地下室，不宜采用部分地下室，且地下室应当有相同的埋深。

　　3、简述高层建筑结构布置的一般原则。

　　正确答案： 高层房屋平面宜简单、规则、对称，尽量减少复杂受力和扭转受力，尽量使结构抗侧刚度中心、建筑平面形心、建筑物质量中心重，以减少扭转。高层建筑，其平面形状可以是方形、矩形和圆形，也可以采用L 形、T 形、十字形和Y 形。但平面尺寸要满足有关规范要求。

　　高层结构房屋竖向的强度和刚度宜均匀、连续，无突变。避免有过大的外挑和内收，避免错层和局部夹层，同一楼层楼面标高尽量统一，竖向结构层间刚度上下均匀，加强楼盖刚度，以加强连接和力的传递。同时，建筑物高宽比要满足有关规定，并按要求设置变形缝。

　　4、梁柱核芯区的可能破坏形态是什么如何避免核芯区破坏?

　　正确答案： 在竖向荷载和地震作用下，梁柱核芯区受力比较复杂，但主要是压力和剪力。若核芯区的受剪承载力不足，在剪压作用下出现斜裂缝，在反复荷载作用下形成交叉裂缝，混凝土挤压破碎，纵向钢筋压屈成灯笼状。

　　根据强核芯区的抗震设计概念，在梁端钢筋屈服时，核芯区不应剪切屈服。因此，取梁端截面达到受弯承载力时的核芯区剪力作为其剪力设计值。为了避免核芯区过早出现斜裂缝、混凝土碎裂，核芯区的平均剪应力不应过高。

　　5、从结构材料方面来分，高层建筑结构有哪些类型?各有何特点?

　　正确答案：

　　按使用材料区分，高层建筑可分为：

　　砌体结构、混凝土结构、钢结构和钢-混凝土混合结构等类型。

　　砌体结构的优点：取材容易、施工简便、造价低廉;

　　缺点：砌体是一种砌体材料，其抗拉、抗弯、抗剪强度均较低，抗震性能差。

　　混凝土结构的优点：取材容易、耐久性和耐火性好、承载能力大、刚度好、节约钢材、降低造价、可模性好以及能浇制成各种复杂的截面形状，混凝土结构布置灵活方便，可组成各种结构受力体系，经过合理设计可获得较好的抗震性能;

　　缺点：自重大，构件截面较大，占据较大的空间，施工工序复杂、建造周期较长，受季节影响。

　　钢结构的优点：材料强度高、截面小、自重轻、塑性和韧性好、制造简便、施工周期短、抗震性能好;

　　缺点：造价高、防火性能差。

　　钢-混凝土混合结构兼有钢结构和混凝土结构的优点，是一种较好的高层建筑结构形式。

　　6、简述高层建筑结构扭转的破坏机理。

　　正确答案：高层建筑结构扭转的破坏机理：根据材料力学可知，当一个构件受到扭矩作用时，离构件刚度中心越远的地方剪应力越大，剪切变形也越大。而在整体建筑结构中，当结构受到扭矩作用时，竖向构件将承受剪力。根据结构理论可知，构件的剪切破坏是脆性的。目前结构设计均基于小震作用的组合内力进行配筋，中震和大震主要是通过良好结构构造措施来提高结构延性以达到耗散地震能量目的。在中震和大震作用下产生的扭矩作用将明显增大竖向构件的剪力，这将造成竖向墙柱构件不足以抵抗水平剪力，从而导致结构竖向墙柱构件发生脆性剪切破坏导致结构局部倒塌，甚至整体结构倒塌的严重后果。因此，结构抗震设计应采取有效措施严格控制结构的扭转效应。

　　7、竖向荷载作用下，剪力墙结构的内力是如何考虑的?

　　正确答案：竖向荷载作用下一般取平面结构简图进行内力分析，不考虑结构单元内各片剪力墙之间的协同工作。每片剪力墙承受的竖向荷载为该片墙负荷范围内的永久荷载和可变荷载。当为装配式楼盖时，各层楼面传给剪力墙的为均布荷载，当为现浇楼盖时，各层楼面传给剪力墙的可能为三角形或梯形分布荷载以及集中荷载。剪力墙自重按均布荷载计算。

　　竖向荷载作用下剪力墙内力的计算，不考虑结构的连续性，可近似地认为各片剪力墙只承受轴向力，其弯矩和剪力等于零。各片剪力墙承受的轴力由墙体自重和楼板传来的荷载两部分组成，其中楼板传来的荷载可近似地按其受荷面积进行分配。各墙肢承受的轴力以洞口中线作为荷载分界线，计算墙自重重力荷载时应扣除门洞部分。

　　8、延性和延性比是什么?为什么抗震结构要具有延性?

　　正确答案：

　　延性是指构件和结构屈服后，具有承载力不降低或基本不降低、且有足够塑性变形能力的一种性能。

　　构件延性比：对于钢筋混凝土构件，当受拉钢筋屈服后，进入塑性状态，构件刚度降低，随着变形迅速增加，构件承载力略有增大，当承载力开始降低，就达到极限状态。延性比是极限变形与屈服变形的比值。

　　结构延性比：对于一个钢筋混凝土结构，当某个杆件出现塑性铰时，结构开始出现塑性变形，但结构刚度只略有降低;当塑性铰达到一定数量以后，结构也会出现“屈服现象”即结构进入塑性变形迅速增大而承载力略微增大的阶段，是“屈服”后的联塑性阶段。结构的延性比通常是指达到极限时顶点位移与屈服时顶点位移的比值。

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