2025年高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)習(xí)試題含答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.某8度（0.2g）設(shè)防區(qū)，高度150m的鋼筋混凝土高層建筑，其結(jié)構(gòu)體系選用以下哪種最合理？A.純框架結(jié)構(gòu)B.框架-剪力墻結(jié)構(gòu)（框架部分承受傾覆力矩占比40%）C.部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)D.框架-核心筒結(jié)構(gòu)答案：D解析：根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2024第3.3.1條，8度0.2g區(qū)，純框架最大適用高度為50m（A級）；框架-剪力墻結(jié)構(gòu)（框架承擔(dān)傾覆力矩＞10%時）最大適用高度為130m（A級）；部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)最大適用高度為100m（A級）；框架-核心筒結(jié)構(gòu)最大適用高度為180m（A級）。150m高度需選用框架-核心筒結(jié)構(gòu)。2.關(guān)于高性能混凝土（HPC）在高層建筑中的應(yīng)用，以下描述錯誤的是？A.可減小構(gòu)件截面尺寸，增加使用空間B.需嚴(yán)格控制水膠比（一般≤0.38）C.早期收縮量小于普通混凝土D.需采用雙摻技術(shù)（摻粉煤灰或礦渣粉）答案：C解析：高性能混凝土因膠凝材料用量大、水膠比低，早期自收縮顯著高于普通混凝土，需采取抗裂措施（如摻膨脹劑、加強養(yǎng)護）。3.某超高層建筑采用黏滯阻尼器進(jìn)行消能減震設(shè)計，以下哪項不是黏滯阻尼器的主要參數(shù)？A.阻尼系數(shù)CB.速度指數(shù)αC.屈服位移ΔyD.最大阻尼力Fmax答案：C解析：黏滯阻尼器為速度相關(guān)型阻尼器，無明確屈服點，屈服位移Δy是位移相關(guān)型（如金屬阻尼器）的特征參數(shù)。4.高層建筑風(fēng)荷載計算中，以下哪種情況需考慮橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)？A.高寬比H/B=3，基本周期T1=2.0sB.高寬比H/B=4，基本周期T1=4.5sC.高寬比H/B=2，基本周期T1=1.5sD.高寬比H/B=1.5，基本周期T1=0.8s答案：B解析：根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2022第8.5.1條，當(dāng)結(jié)構(gòu)基本周期T1＞0.25H（單位：s，H單位：m）且高寬比H/B≥4時，需考慮橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)。假設(shè)H=100m，則0.25H=25s（顯然T1=4.5s＜25s，但實際判斷以規(guī)范公式為準(zhǔn)），更直接的條件是H/B≥4且T1較長時橫風(fēng)向振動可能起控制作用，選項B的高寬比和周期更符合需計算的情況。5.某30層（高度100m）鋼筋混凝土高層建筑，采用筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深不宜小于？A.3mB.5mC.7mD.10m答案：B解析：《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2024第12.1.7條規(guī)定，天然地基或復(fù)合地基的筏板基礎(chǔ)埋深不宜小于建筑高度的1/15，100m/15≈6.67m，但條文說明中指出，當(dāng)建筑物采用巖石地基時埋深可適當(dāng)減小，一般工程中埋深不小于5m（常規(guī)設(shè)計取值）。二、填空題（每空1分，共15分）1.高層建筑結(jié)構(gòu)頂點水平位移與層高之比（Δ/H）限值主要是為了控制______；層間位移角（θ=Δu/h）限值主要是為了控制______。答案：結(jié)構(gòu)整體剛度；非結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷2.超限高層建筑工程需進(jìn)行______專項審查，審查內(nèi)容包括______、______、______等（至少填3項）。答案：抗震設(shè)防；結(jié)構(gòu)體系合理性；關(guān)鍵部位加強措施；彈塑性分析結(jié)果3.鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)中，連梁的跨高比小于2.5時，應(yīng)按______設(shè)計，需采取的抗剪措施包括______、______（至少填2項）。答案：強剪弱彎；配置交叉斜筋；增設(shè)水平腰筋4.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)中，框架梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋配筋量的比值，除按計算確定外，一級抗震等級不應(yīng)小于______，二、三級不應(yīng)小于______。答案：0.5；0.35.隔震結(jié)構(gòu)中，隔震層的水平剛度中心應(yīng)與______和______的質(zhì)心重合，以減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。答案：上部結(jié)構(gòu)；隔震層以上結(jié)構(gòu)三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述框架-核心筒結(jié)構(gòu)中“外框筒剪力滯后”現(xiàn)象的產(chǎn)生機理及減輕措施。答案：產(chǎn)生機理：外框筒在水平荷載作用下，翼緣框架柱的軸力由角柱向中柱逐漸減小，導(dǎo)致腹板框架的剪力向兩側(cè)傳遞時出現(xiàn)衰減，形成剪力滯后現(xiàn)象，表現(xiàn)為中柱軸力遠(yuǎn)小于角柱，筒體整體抗側(cè)剛度降低。減輕措施：①增加框筒柱的截面尺寸或采用密柱（柱間距≤3m）；②加大梁的線剛度（梁高取柱距的1/4~1/3）；③采用帶轉(zhuǎn)換層的加強層（設(shè)置伸臂桁架或環(huán)帶桁架）；④角柱采用L形或十字形截面，增強抗扭能力。2.對比分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)在超高層建筑中的優(yōu)缺點。答案：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)點：材料來源廣、造價低、防火性能好、剛度大；缺點：自重大（約25kN/m3）、施工周期長、大跨度構(gòu)件截面尺寸大。鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)優(yōu)點：自重輕（鋼材78.5kN/m3，但組合后綜合自重約18~22kN/m3）、施工速度快、可實現(xiàn)更大跨度；缺點：用鋼量大（約100~150kg/m2）、防火要求高（需涂刷厚型防火涂料）、節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜。3.說明高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性時程分析的適用范圍及主要計算要求。答案：適用范圍：①甲類建筑；②高度超過規(guī)范最大適用高度的乙類建筑（超限高層）；③平面/豎向特別不規(guī)則的結(jié)構(gòu)（如扭轉(zhuǎn)位移比＞1.4、樓層承載力突變＞50%）；④采用新型抗側(cè)力體系（如帶伸臂桁架的混合結(jié)構(gòu)）。計算要求：①選擇3組實際強震記錄和1組人工模擬波（共4組）；②輸入地震波的峰值加速度按設(shè)防烈度調(diào)整（如8度0.2g時取220gal）；③分析模型應(yīng)考慮材料非線性（混凝土采用多軸本構(gòu)模型，鋼筋采用雙線性模型）；④輸出內(nèi)容包括樓層位移、層間位移角、關(guān)鍵構(gòu)件（如底部加強區(qū)剪力墻、框架柱）的應(yīng)力/應(yīng)變。4.簡述高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計中“共同作用”理論的核心思想及對設(shè)計的指導(dǎo)意義。答案：核心思想：考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基三者之間的相互作用，即上部結(jié)構(gòu)的剛度會影響基礎(chǔ)的變形分布（如筏板的撓曲），基礎(chǔ)的變形又會反作用于上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布（如框架柱的附加彎矩），地基的不均勻沉降會加劇這種相互影響。指導(dǎo)意義：①避免將上部結(jié)構(gòu)視為絕對剛性（傳統(tǒng)設(shè)計假設(shè)），需通過有限元模型模擬三者協(xié)同工作；②優(yōu)化基礎(chǔ)布置（如調(diào)整筏板厚度、設(shè)置后澆帶）以減小差異沉降；③對差異沉降敏感的結(jié)構(gòu)（如框架結(jié)構(gòu)），需增加上部結(jié)構(gòu)的冗余度（如增大梁、柱剛度）。5.列舉5種高層建筑中常用的抗風(fēng)措施，并說明其作用原理。答案：①建筑外形優(yōu)化（如采用切角、退臺、螺旋形立面）：改變氣流分離點，減少漩渦脫落和橫風(fēng)向風(fēng)振；②調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）：在頂層設(shè)置質(zhì)量塊，通過慣性力抵消結(jié)構(gòu)振動能量（適用于風(fēng)振控制）；③加強層伸臂桁架：連接外框柱與核心筒，將外框柱轉(zhuǎn)化為“巨型柱”，增大整體抗側(cè)剛度；④幕墻呼吸式通風(fēng)系統(tǒng)：通過可開啟外窗調(diào)節(jié)風(fēng)壓力差，減少圍護結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載；⑤阻尼器（黏滯/黏彈性）：通過阻尼耗能減少風(fēng)振響應(yīng)（尤其適用于超高層建筑）。四、計算題（共25分）1.某10度（0.4g）設(shè)防區(qū)（Ⅱ類場地，設(shè)計地震分組第一組）的28層（高度98m）鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)，基本自振周期T1=2.8s。已知結(jié)構(gòu)總重力荷載代表值G=1.2×10?kN，求多遇地震下的底部總剪力F_Ek（精確到1kN）。（10分）解：根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2021第5.1.4~5.2.1條：（1）地震影響系數(shù)α1：Tg（特征周期）：Ⅱ類場地第一組，Tg=0.35s；T1=2.8s＞5Tg=1.75s，處于反應(yīng)譜下降段；αmax（多遇地震10度0.4g）=0.32；衰減指數(shù)γ=0.9；阻尼調(diào)整系數(shù)η2=1.0（鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)阻尼比0.05）；α1=(Tg/T1)^γ×η2×αmax=(0.35/2.8)^0.9×1.0×0.32≈(0.125)^0.9×0.32≈0.133×0.32≈0.0426（2）底部總剪力F_Ek=α1×G=0.0426×1.2×10?≈5112kN答案：5112kN2.某框架-核心筒結(jié)構(gòu)的外框梁（抗震等級一級），凈跨ln=6.0m，截面尺寸b×h=300mm×700mm，梁端截面組合彎矩設(shè)計值：順時針M左=350kN·m，逆時針M左=280kN·m；順時針M右=320kN·m，逆時針M右=300kN·m?；炷翉姸鹊燃塁40（fc=19.1N/mm2），鋼筋采用HRB500（fy=435N/mm2），求梁端頂面和底面的縱向鋼筋面積（不考慮受壓鋼筋作用，ξb=0.482，γRE=0.75）。（15分）解：（1）確定梁端彎矩設(shè)計值（一級抗震，需調(diào)整）：根據(jù)強柱弱梁原則，一級框架梁端彎矩需乘以增大系數(shù)ηb=1.3；梁端順時針彎矩設(shè)計值：M左=1.3×350=455kN·m，M右=1.3×320=416kN·m；逆時針彎矩設(shè)計值：M左=1.3×280=364kN·m，M右=1.3×300=390kN·m；取較大值：左端M=455kN·m，右端M=416kN·m（以左端為例計算）（2）計算受拉鋼筋面積As：梁有效高度h0=700-40=660mm（假設(shè)保護層厚度40mm）；由公式：γRE×M≤α1fcbx(h0-x/2)，α1=1.0（C40）；代入數(shù)據(jù)：0.75×455×10?≤1.0×19.1×300×x×(660-x/2)簡化得：3.4125×10?≤5.73×103x(660-0.5x)解方程得x≈192mm（ξ=x/h0=192/660≈0.291＜ξb=0.482，適筋）；As=α1fcbx/fy=1.0×19.1×300×192/435≈(1.0×19.1×300×192)/435≈(1,095,840)/435≈2519mm2（3）底面鋼筋面積（一級抗震，頂?shù)着浣畋取?.5）：底面鋼筋A(yù)s'≥0.5×As=