2025年高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各章節(jié)試題及答案第一章高層建筑荷載與作用一、單項(xiàng)選擇題1.某8度（0.2g）區(qū)200m高的鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2024）計(jì)算樓面活荷載時(shí)，下列哪項(xiàng)取值符合規(guī)范要求？A.普通辦公室2.0kN/m2B.消防疏散通道3.5kN/m2C.藏書量500冊(cè)/m2的圖書館5.0kN/m2D.上人屋面2.0kN/m2答案：B（解析：普通辦公室活荷載為2.5kN/m2，A錯(cuò)誤；藏書量500冊(cè)/m2的圖書館為6.0kN/m2，C錯(cuò)誤；上人屋面為2.5kN/m2，D錯(cuò)誤；消防疏散通道活荷載為3.5kN/m2，B正確。）二、簡(jiǎn)答題2.簡(jiǎn)述高層建筑風(fēng)荷載計(jì)算中“風(fēng)振系數(shù)”的物理意義及主要影響因素。答案：風(fēng)振系數(shù)是考慮風(fēng)荷載動(dòng)力效應(yīng)的放大系數(shù)，反映了結(jié)構(gòu)在脈動(dòng)風(fēng)作用下的振動(dòng)對(duì)風(fēng)荷載的影響。主要影響因素包括：結(jié)構(gòu)的基本自振周期（周期越長(zhǎng)，風(fēng)振效應(yīng)越顯著）、結(jié)構(gòu)阻尼比（阻尼比越大，振動(dòng)衰減越快，風(fēng)振系數(shù)越?。⒌孛娲植诙阮悇e（粗糙度越高，脈動(dòng)風(fēng)強(qiáng)度越大）、結(jié)構(gòu)高度（高度越高，風(fēng)振效應(yīng)可能越明顯）。三、計(jì)算題3.某30層（高度120m）混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)，位于B類地面粗糙度地區(qū)（基本風(fēng)壓w?=0.6kN/m2），結(jié)構(gòu)基本自振周期T?=3.0s，阻尼比ζ=0.05。按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》計(jì)算100m高度處的風(fēng)振系數(shù)β_z（已知：B類地區(qū)脈動(dòng)風(fēng)荷載的共振因子γ=1.2，背景因子ν=0.8，頂部高度H=120m，100m高度處的風(fēng)壓高度變化系數(shù)μ_z=2.0）。答案：風(fēng)振系數(shù)β_z=1+ξνφ_z，其中ξ為脈動(dòng)增大系數(shù)。根據(jù)規(guī)范，T?=3.0s，ζ=0.05，B類地區(qū)，查得ξ=1.5；ν=0.8（題目已給）；φ_z為振型系數(shù)，框架-核心筒結(jié)構(gòu)可近似取φ_z=z/H=100/120≈0.833。因此β_z=1+1.5×0.8×0.833≈1+1.0≈2.0（注：實(shí)際計(jì)算需更精確查表，此處為簡(jiǎn)化示例）。第二章高層建筑結(jié)構(gòu)體系與選型一、多項(xiàng)選擇題1.下列關(guān)于超高層建筑（高度＞250m）結(jié)構(gòu)體系的說(shuō)法中，正確的有：A.框架-核心筒體系可通過(guò)設(shè)置伸臂桁架增強(qiáng)抗側(cè)剛度B.筒中筒體系的內(nèi)筒與外筒間距宜控制在12~15mC.巨型框架體系的次框架僅承擔(dān)豎向荷載D.帶加強(qiáng)層的結(jié)構(gòu)體系需重點(diǎn)驗(yàn)算加強(qiáng)層附近的剛度突變答案：ABD（解析：巨型框架體系的次框架需同時(shí)承擔(dān)豎向荷載和部分水平荷載，C錯(cuò)誤；其他選項(xiàng)均符合《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2024要求。）二、論述題2.對(duì)比分析框架-剪力墻體系與框架-核心筒體系在抗側(cè)力機(jī)理、適用高度及變形特征上的差異。答案：（1）抗側(cè)力機(jī)理：框架-剪力墻體系中，剪力墻承擔(dān)主要水平荷載，框架通過(guò)與剪力墻的協(xié)同工作共同抵抗側(cè)移；框架-核心筒體系中，核心筒（通常為鋼筋混凝土剪力墻圍成的封閉筒體）作為主要抗側(cè)力構(gòu)件，框架僅承擔(dān)部分水平荷載，核心筒的空間受力性能更優(yōu)。（2）適用高度：框架-剪力墻體系的最大適用高度（8度區(qū)）約為140m（混凝土結(jié)構(gòu)）；框架-核心筒體系因核心筒的空間剛度更大，最大適用高度可達(dá)250m（8度區(qū)）。（3）變形特征：框架-剪力墻體系的側(cè)移曲線為彎剪型（下部以剪力墻的彎曲變形為主，上部以框架的剪切變形為主）；框架-核心筒體系的側(cè)移曲線更接近彎曲型（核心筒的整體彎曲變形占主導(dǎo)）。第三章高層建筑材料與設(shè)計(jì)指標(biāo)一、判斷題1.某180m高的混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)，其核心筒墻體混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C60，框架柱采用C50，符合《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》要求。（）答案：√（解析：規(guī)程規(guī)定，高度超過(guò)150m的高層建筑，剪力墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C50，框架柱不宜低于C40，本題中C60和C50滿足要求。）二、簡(jiǎn)答題2.簡(jiǎn)述高強(qiáng)鋼筋（HRB500）在高層建筑中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及需注意的問(wèn)題。答案：優(yōu)勢(shì)：（1）強(qiáng)度高，可減少配筋量，降低結(jié)構(gòu)自重；（2）彈性模量與普通鋼筋相近，變形性能良好；（3）節(jié)約鋼材，符合綠色建筑要求。需注意的問(wèn)題：（1）高強(qiáng)鋼筋的延性略低于HRB400，需控制配筋率避免脆性破壞；（2）與混凝土的粘結(jié)性能需通過(guò)端部彎鉤或機(jī)械錨固加強(qiáng)；（3）抗震設(shè)計(jì)中需滿足強(qiáng)屈比（≥1.25）和超強(qiáng)比（≤1.30）的要求。第四章地震作用與抗震設(shè)計(jì)一、單項(xiàng)選擇題1.某7度（0.15g）區(qū)220m高的混合結(jié)構(gòu)（鋼框架-混凝土核心筒），其抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2024）確定的抗震等級(jí)應(yīng)為：A.核心筒特一級(jí)，框架一級(jí)B.核心筒一級(jí)，框架二級(jí)C.核心筒二級(jí)，框架三級(jí)D.核心筒一級(jí)，框架一級(jí)答案：A（解析：混合結(jié)構(gòu)高度＞200m時(shí)，核心筒抗震等級(jí)應(yīng)為特一級(jí)，框架部分按與核心筒協(xié)同工作的要求取一級(jí)。）二、計(jì)算題2.某100m高的混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地類別Ⅱ類，基本地震加速度0.2g，結(jié)構(gòu)基本自振周期T?=2.0s。按振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算多遇地震下的水平地震影響系數(shù)α?（已知：特征周期T_g=0.35s，阻尼比ζ=0.05，α_max=0.16）。答案：地震影響系數(shù)α的計(jì)算分三段：當(dāng)T≤T_g時(shí)，α=η?α_max；當(dāng)T_g＜T≤5T_g時(shí)，α=(T_g/T)^γη?α_max；當(dāng)T＞5T_g時(shí)，α=[η?-0.02(T-5T_g)/ζ]/(T/5T_g)^2α_max。本題中T?=2.0s，T_g=0.35s，5T_g=1.75s，T?＞5T_g，故α?=[η?-0.02(2.0-1.75)/0.05]/(2.0/1.75)^20.16。η?=1.0（ζ=0.05），代入得分子部分=1.0-0.02(0.25)/0.05=1.0-0.1=0.9；分母部分=(2.0/1.75)^2≈1.306；因此α?=0.9/1.3060.16≈0.11。第五章風(fēng)荷載與抗風(fēng)設(shè)計(jì)一、多項(xiàng)選擇題1.下列關(guān)于高層建筑風(fēng)致振動(dòng)控制措施的說(shuō)法中，正確的有：A.調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）適用于控制順風(fēng)向振動(dòng)B.氣動(dòng)外形優(yōu)化（如切角、退臺(tái)）可減小橫風(fēng)向風(fēng)荷載C.黏滯阻尼墻可同時(shí)耗散順風(fēng)向和扭轉(zhuǎn)風(fēng)振能量D.增加結(jié)構(gòu)阻尼比可顯著降低風(fēng)振加速度答案：ABCD（解析：所有選項(xiàng)均符合《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》及高層抗風(fēng)設(shè)計(jì)原理。）二、案例分析題3.某250m高的矩形截面超高層建筑（平面尺寸40m×60m），位于A類地面粗糙度地區(qū)（基本風(fēng)壓w?=0.8kN/m2），經(jīng)風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)得頂點(diǎn)風(fēng)振加速度a=0.25m/s2。按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》判斷是否滿足舒適度要求，并提出改進(jìn)措施（已知：住宅建筑頂點(diǎn)加速度限值為0.15m/s2，辦公建筑為0.25m/s2）。答案：若該建筑為住宅，a=0.25m/s2＞0.15m/s2，不滿足舒適度要求；若為辦公建筑，a=0.25m/s2等于限值，可認(rèn)為滿足。改進(jìn)措施：（1）增設(shè)TMD或調(diào)諧液體阻尼器（TLD），降低振動(dòng)加速度；（2）優(yōu)化建筑平面形狀（如將矩形改為切角或橢圓形），減小橫風(fēng)向風(fēng)荷載；（3）增加結(jié)構(gòu)阻尼比（如采用黏滯阻尼器），提高能量耗散能力。第六章高層建筑結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算一、判斷題1.某150m高的混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性時(shí)程分析時(shí)，選用了2條天然波和1條人工波，總時(shí)程數(shù)3條，符合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。（）答案：×（解析：高度＞100m的高層建筑，彈性時(shí)程分析應(yīng)選用不少于3條天然波和1條人工波，總時(shí)程數(shù)≥4條。）二、簡(jiǎn)答題2.簡(jiǎn)述高層建筑結(jié)構(gòu)分析中“P-Δ效應(yīng)”的定義及計(jì)算方法。答案：P-Δ效應(yīng)指結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下產(chǎn)生側(cè)移（Δ），豎向荷載（P）因側(cè)移產(chǎn)生附加彎矩（P·Δ），進(jìn)而增大結(jié)構(gòu)側(cè)移的現(xiàn)象。計(jì)算方法：（1）對(duì)框架-剪力墻、框架-核心筒等抗側(cè)剛度較大的結(jié)構(gòu)，可采用增大系數(shù)法（將水平位移乘以放大系數(shù)δ=1/(1-ΣP/(HD))，其中D為結(jié)構(gòu)層間抗側(cè)剛度）；（2）對(duì)超高層建筑（高度＞250m）或抗側(cè)剛度較小的結(jié)構(gòu)，需采用幾何非線性分析（考慮二階效應(yīng)的有限元計(jì)算）。第七章高層建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)一、單項(xiàng)選擇題1.某8度區(qū)框架-核心筒結(jié)構(gòu)中的框架柱，軸壓比為0.7，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50（f_c=23.1N/mm2），截面尺寸800mm×800mm，采用HRB500級(jí)鋼筋（f_y=435N/mm2）。按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》計(jì)算柱的最小配筋率（%）為：A.0.8B.1.0C.1.2D.1.5答案：C（解析：8度區(qū)框架柱的最小配筋率為1.2%（規(guī)程規(guī)定，一級(jí)抗震等級(jí)框架柱最小配筋率1.2%，本題軸壓比0.7≤0.85，無(wú)提高要求）。）二、計(jì)算題2.某核心筒連梁凈跨l_n=2.0m，截面尺寸b×h=300mm×600mm，抗震等級(jí)一級(jí)，混凝土C40（f_c=19.1N/mm2，f_t=1.71N/mm2），箍筋采用HRB400級(jí)（f_yv=360N/mm2）。按“強(qiáng)剪弱彎”原則計(jì)算連梁的箍筋加密區(qū)最小體積配箍率（已知：連梁剪力設(shè)計(jì)值V_b=800kN，剪跨比λ=1.5）。答案：連梁箍筋加密區(qū)體積配箍率ρ_v≥λ_vf_c/f_yv，一級(jí)抗震等級(jí)λ_v=0.12（剪跨比λ≤2.5時(shí)）。因此ρ_v≥0.12×19.1/360≈0.0064（0.64%）。同時(shí)需驗(yàn)算斜截面受剪承載力：V_b≤(0.42f_tbh_0+f_yv(A_sv/s)h_0)/γ_RE，γ_RE=0.85，h_0=560mm。代入數(shù)據(jù)得：800×103≤(0.42×1.71×300×560+360×(A_sv/s)×560)/0.85，解得(A_sv/s)≥(800×103×0.85-0.42×1.71×300×560)/(360×560)≈(680000-121000)/201600≈2.77mm2/mm。選用φ10@100（A_sv=2×78.5=157mm2，s=100mm，A_sv/s=1.57＜2.77）不滿足，需增大箍筋直徑或減小間距，最終體積配箍率應(yīng)取計(jì)算值與構(gòu)造要求的較大值（本題為0.64%）。第八章節(jié)點(diǎn)與連接設(shè)計(jì)一、多項(xiàng)選擇題1.下列關(guān)于高層建筑梁柱節(jié)點(diǎn)抗震設(shè)計(jì)的說(shuō)法中，正確的有：A.一級(jí)抗震等級(jí)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)需驗(yàn)算受剪承載力B.節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋間距不應(yīng)大于100mmC.梁縱筋錨固長(zhǎng)度不足時(shí)可采用機(jī)械錨固D.節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)與柱相同答案：ABCD（解析：所有選項(xiàng)均符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2024及抗震規(guī)范要求。）二、論述題2.論述鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)中鋼梁與混凝土核心筒連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。答案：設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：（1）傳力路徑明確：節(jié)點(diǎn)需可靠傳遞鋼梁的彎矩、剪力和軸力至核心筒；（2）錨固措施：鋼梁腹板通過(guò)栓釘或剪力鍵與核心筒混凝土粘結(jié)，翼緣可采用預(yù)埋鋼牛腿或錨固鋼板；（3）抗震性能：節(jié)點(diǎn)需具有足夠的延性，避免脆性破壞（如采用狗骨式削弱梁端）；（4）施工可行性：預(yù)埋構(gòu)件定位精度需滿足要求，避免現(xiàn)場(chǎng)切割；（5）防火與防腐：節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼材需涂刷防火涂料，外露部分需做防腐處理。第九章施工階段結(jié)構(gòu)分析一、判斷題1.某200m高的混凝土核心筒采用爬模施工，施工階段需考慮混凝土收縮徐變對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響。（）答案：√（解析：超高層建筑施工周期長(zhǎng)，混凝土收縮徐變會(huì)導(dǎo)致核心筒與框架柱的豎向變形差，需通過(guò)施工階段模擬分析調(diào)整構(gòu)件尺寸或預(yù)調(diào)標(biāo)高。）二、簡(jiǎn)答題2.簡(jiǎn)述高層建筑施工階段臨時(shí)支撐體系的設(shè)計(jì)原則。答案：原則包括：（1）承載力：支撐體系需能承受施工荷載（模板、鋼筋、混凝土自重及施工活荷載）；（2）剛度：控制支撐變形，避免影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸精度；（3）穩(wěn)定性：防止因支撐失穩(wěn)導(dǎo)致坍塌（如設(shè)置水平剪刀撐、掃地桿）；（4）經(jīng)濟(jì)性：合理選擇支撐材料（鋼管、碗扣架等），減少周轉(zhuǎn)材料用量；（5）可拆除性：支撐體系應(yīng)便于逐層拆除，避免影響后續(xù)施工。第十章既有高層建筑加固與改造一、單項(xiàng)選擇題1.某20年歷史的混凝土框架結(jié)構(gòu)（7度區(qū)），因使用功能改變需增加一層，下列加固方法中最適宜的是：A.增大截面法加固框架柱B.粘貼碳纖維布加固框架梁C.增設(shè)鋼支撐形成框架-支撐體系D.置換部分混凝土提高強(qiáng)度等級(jí)答案：C（解析：增設(shè)鋼支撐可有效提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，適用于需整體加固的情況；增大截面法施工周期長(zhǎng)，A不適宜；碳纖維布主要用于受彎構(gòu)件加固，B不全面；置換混凝土適用于局部缺陷修復(fù)，D錯(cuò)誤。）二、案例分析題3.某100m高的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，因設(shè)計(jì)時(shí)未考慮溫度應(yīng)力，頂層墻體出現(xiàn)貫穿性裂縫。提出檢測(cè)與加固方案（要求：檢測(cè)內(nèi)容、加固方法、施工要點(diǎn)）。答案：（1）檢測(cè)內(nèi)容：①裂縫寬度