山东科技大学高层结构设计试题.doc

山东科技大学2011—2012学年第一学期

《高层建筑结构》考试试卷（A卷）

班级 姓名 学号 题号 得分 一 二 三 总得分 评卷人 审核人 一、选择题（每题1分，共20分）

1、高层建筑抗震设计时，应有[ ]抗震防线。（ C）

A.一道； B.两道； C.多道； D.不需要

2、高层建筑结构地震作用效应计算时，可对剪力墙连梁刚度予以折减，折减系数不宜小于[ ]。（ A ）

A.0.5 B.0.55 C.0.8 D.0.85

3、当[ ]时，剪力墙结构宜按壁式框架计算。（ D ）

A.10，InI； B.10，InI； C.10，InI； D.10，InI 4、剪力墙高宽比越大，剪切变形的影响就[ ]。（ B ）

A.越大； B. 越小； C. 与高宽比无关； D.不变 5、框筒结构剪力滞后规律哪一个不对？（ C ）

A.柱距不变，加大梁截面可减小剪力滞后。 B.结构上部，剪力滞后减小。 C.角柱愈大，剪力滞后愈小。

D.方形结构边长愈大，剪力滞后愈大。

6、在水平荷载作用下，剪力墙结构应处于[ ]状态并且有足够的[ ]，避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用条件。（ D ）

A.塑性；强度 B.弹塑性；强度 C.弹塑性；刚度 D. 弹性；刚度 7、高层建筑基础埋置深度可从[ ]算至[ ]。（ ）

A.室内地坪；基础底面 B.室内地坪；基础顶面 C.室外地坪；基础底面 D.室外地坪；基础顶面

8、竖向荷载作用下剪力墙内力的计算，不考虑结构的连续性，可近似认为各片剪力墙只承受[ ]。（ ）

A.轴向力； B.弯矩； C.剪力； D.弯矩和轴向力 9、当[ ]，为大偏压剪力墙。（ ）

A.xbh0； B.xbh0； C.x0.3h0； D.x0.3h0 10、Vw0.25cfcbhw是为了保证剪力墙的截面不宜[ ]。（ ） A.过大； B.过小； C.变化； D.其他 二、问答题（每题20分，共40分）

1、如下图所示框架-剪力墙结构中，在进行横向内力计算时，请回答：

（1）如简化为刚结体系，请画出计算简图，并指出简化后体系各代表实际结构中的哪些具体构件？

（2）如简化为铰结体系，请画出计算简图，并指出简化后体系各代表实际结构中的哪些具体构件？

（3）图示并说明连梁刚结对结构内力（Mw、Vw、Vf）的影响，指出刚度特征值

λ及侧移Δ的变化情况。

2、在多层框架结构中，经常由于使用要求等原因而设置了电梯，电梯井一般做成钢筋混凝土筒。在实际工程中，许多设计人员只对框架结构进行了分析，并认为电梯井的存在增大了结构的刚度，并分担了框架结构的内力，使结构趋于安全，这种观点是否正确？请根据框架-剪力墙协同工作原理，做如下分析： （1）图示并说明框架和剪力墙之间荷载的分布特征。

（2）图示并说明刚度特征值对结构侧移及内力的影响。

（3）指出本例中设计人员观点是否正确？如不正确，请提出处理措施。

三、计算分析题（每题20分，共40分）

1、在用连续化方法对双肢墙进行求解时，得到均布荷载下微分方程的解为：

Φ()C1ch()C2sh()1-，请做如下分析：

（1）试根据边界条件确定系数C1，C2？

（2）用解得的Φ()值写出连梁的约束弯矩m()及双肢墙连梁和墙肢的内力。

2、某12层钢筋混凝土整体小开口剪力墙，如图所示，混凝土强度等级为C25，E=2.80×107kN/m2，承受倒三角形水平分布荷载。试计算其顶点位移和底层各墙肢的内力。

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山东科技大学2011—2012学年第一学期

《高层建筑结构》考试试卷（A卷）答案

一、选择题（20分）

1.高层建筑抗震设计时，应有[ ]抗震防线。（C）

A.一道； B.两道； C.多道； D.不需要

2、高层建筑结构地震作用效应计算时，可对剪力墙连梁刚度予以折减，折减系数不宜小于[ ]。（A）

A.0.5 B.0.55 C.0.8 D.0.85

3.当[ ]时，剪力墙结构宜按壁式框架计算。（D）

A.10，InI； B.10，InI； C.10，InI； D.10，InI 4.剪力墙高宽比越大，剪切变形的影响就[ ]。（B）

A.越大； B. 越小； C. 与高宽比无关； D.不变 5、框筒结构剪力滞后规律哪一个不对？（C）

A.柱距不变，加大梁截面可减小剪力滞后。 B.结构上部，剪力滞后减小。 C.角柱愈大，剪力滞后愈小。

D.方形结构边长愈大，剪力滞后愈大。

6、在水平荷载作用下，剪力墙结构应处于[ ]状态并且有足够的[ ]，避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用条件。（D）

A.塑性；强度 B.弹塑性；强度 C.弹塑性；刚度 D. 弹性；刚度 7、高层建筑基础埋置深度可从[ ]算至[ ]。（C）

A.室内地坪；基础底面 B.室内地坪；基础顶面 C.室外地坪；基础底面 D.室外地坪；基础顶面

8.竖向荷载作用下剪力墙内力的计算，不考虑结构的连续性，可近似认为各片剪力墙只承受[ ]。（A）

A.轴向力； B.弯矩； C.剪力； D.弯矩和轴向力 9.当[ ]，为大偏压剪力墙。（A）

A.xbh0； B.xbh0； C.x0.3h0； D.x0.3h0 10.Vw0.25cfcbhw是为了保证剪力墙的截面不宜[ ]。（B）

A.过大； B.过小； C.变化； D.其他

二、问答题

1、如下图所示框架-剪力墙结构中，在进行横向内力计算时，请回答：

（1）如简化为刚结体系，请画出计算简图，并指出简化后体系各代表实际结构中的哪些具体构件？

5片墙，7榀框架（26根柱子），3根连梁，5个刚结端。 图：3分；构件：5分。

（2）如简化为铰结体系，请画出计算简图，并指出简化后体系各代表实际结构中的哪些具体构件？

3片墙，7榀框架（26根柱子）。 图：3分；构件：3分。

（3）图示并说明连梁刚结对结构内力（Mw、Vw、Vf）的影响，指出刚度特征值

λ及侧移Δ的变化情况。

1)考虑连梁的约束作用时，结构的刚度特征值增大，侧向位移减小。（1分）

2)由于连梁对剪力墙的线约束弯矩为反时针方向，故考虑连梁的约束作用时，剪力墙上部截面的负弯矩将增大，下部截面的正弯矩将减小，反弯点下移。（1分）

3)考虑连梁的约束作用时，剪力墙的剪力将增大，而框架剪力减小。（1分）

图 连梁刚结对结构内力的影响

图：3分

2、在多层框架结构中，经常由于使用要求等原因而设置了电梯，电梯井一般做成钢筋混凝土筒。在实际工程中，许多设计人员只对框架结构进行了分析，并认为电梯井的存在增大了结构的刚度，并分担了框架结构的内力，使结构趋于安全，这种观点是否正确？请根据框架-剪力墙协同工作原理，做如下分析： （1）图示并说明框架和剪力墙之间荷载的分布特征。

qw和qf的作用方向与外荷载q方向一致时为正。可见，框架承受的荷载qw在上部为正，下

部为负。（1分）

在框架和剪力墙顶部，存在大小相等、方向相反的自平衡集中力。（1分）

图：3分

（2）图示并说明刚度特征值对结构侧移及内力的影响。

当为任意值时，框架和剪力墙按刚度比各承受一定的剪力。（2分）

基底处框架不承担剪力，全部剪力由剪力墙承担。（1分）

当且＝0时，框架剪力为零，剪力墙承担全部剪力；当很大时，框架几乎承担全部剪力；

随值增大，框架最大剪力位置向结构底部移动。（1分）通常在1.0～3.0范围内变化，因此框架最大剪力的位置大致处于结构中部附近，而不在结构底部，这与纯框架结构不同。（1分）

0，此时框架—剪力墙结构就成为无框架的纯剪力墙体系，其侧移曲线与悬臂梁的变形曲

线相同，呈弯曲型变形；，此时结构转变为纯框架结构，其侧移曲线呈剪切型；当介于0与之间时，框架—剪力墙结构的位移曲线介于弯曲型与剪切型之间，属弯剪型。（2分）

图：4分

（3）指出本例中设计人员观点是否正确？如不正确，请提出处理措施。

隐患：忽略剪力墙刚度，造成地震力计算偏小。（1分）框架中部不安全。（1分）

措施：按框架—剪力墙复核，适当加强框架中部。（2分） 三、计算分析题

1、在用连续化方法对双肢墙进行求解时，得到均布荷载下微分方程的解为：

Φ()C1ch()C2sh()1-，请做如下分析：

（1）试根据边界条件确定系数C1，C2？

（1）当x0，即0时，0。可得：(0)0，Φ(0)0（2分） 有：0C11C11（2分）

d2y0。可得：(x)xH0，Φ()10（2分） （2）当xH，即1时，2dx又：Φ()C1sh()C2ch()1（2分） 有：0C1shC2ch1C2得：Φ1ch1sh chch（2）用解得的Φ()值可求得连梁的约束弯矩m()，试用m()写出双肢墙连梁及

1sh（2分）

ch墙肢的内力。

1212Φ,ΦmΦ2V0mimhΦ2V0h

lbMVbibimi2miVbi j1,2 naNVNNwijbii1i2inI1MMmwi1piiIIi12mi

nI2MmMwi2piiIIi12每个内力2分，共10分。

2、某12层钢筋混凝土整体小开口剪力墙，如图所示，混凝土强度等级为C25，E=2.80×107kN/m2，承受倒三角形水平分布荷载。试计算其顶点位移和底层各墙肢的内力。

解：首先计算各墙肢的几何参数，见表1。

组合截面的形心轴坐标为

x0AxAjjj5.9254.57m 1.296表1 各墙肢的几何参数计算

墙肢 1 2 3 Aj/m2 0.3 0.5 0.099 1.296 xj/m 2.01 6.65 9.59 Ajxj 1.292 3.684 0.949 5.295 yj/m 2.56 2.08 5.02 Ij/m4 0.866 0.552 0.003 1.421 Ajyi2 4.21 2.40 2.49 9.10 组合截面的惯性矩为各墙肢对组合截面形心轴的惯性矩之和，即

IIjAjyj21.4219.1010.521m4

m，Vi291.45kN。根据整体小底层墙底截面的总弯矩和总剪力分别为Mi6761.kN·

开口墙的内力计算公式，可求得各墙肢的内力，见表2。由于墙肢3较细小，其弯矩还按式（6.6.6）计算了附加弯矩。表中墙肢轴力为负值时表示墙肢受压。

表2 各墙肢底层的内力分配 墙肢 1 2 3 AjAj0.496 0.427 0.076 Ij各墙肢内力 底层墙肢内力 Vij 0.553 Vi 0.408 Vi 0.039 Vi M1j（kN·m） N1j（kN） V1j（kN） 1088.6 6.7 15.4 9.3 -635.6 -270.5 161.21 118.9 11.4 Ij0.609 0.388 0.002 AjyjI0.156 0.110 0.047 IjI Mij 0.161Mi 0.102 Mi 0.0006 Mi + 0.039 Vi Nij 0.133 Mi -0.094 Mi -0.040 Mi 0.082 0.052 0.0003 剪力墙混凝土强度等级为C25，E=2.80×107kN/m2，故等效刚度

0.8EI0.82.8010710.521EJd21.976107kN·m2

9I91.210.52111AH21.29634.82可求得顶点位移

11V0H311291.4534.83Δ0.0102m

60EId6021.976107

每步1分，共20分