2025年高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計復習試題(含答案)一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.下列高層建筑結(jié)構(gòu)體系中，抗側(cè)移剛度最大的是（）。A.純框架結(jié)構(gòu)B.框架-剪力墻結(jié)構(gòu)C.筒中筒結(jié)構(gòu)D.框架-核心筒結(jié)構(gòu)答案：C（筒中筒結(jié)構(gòu)通過內(nèi)外筒協(xié)同工作，形成空間受力體系，抗側(cè)移剛度顯著高于其他體系）2.根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3—2024），7度（0.15g）抗震設(shè)防區(qū)，乙類建筑（重點設(shè)防類）的框架-核心筒結(jié)構(gòu)最大適用高度為（）。A.150mB.180mC.220mD.250m答案：B（規(guī)范規(guī)定7度0.15g時，乙類框架-核心筒結(jié)構(gòu)最大適用高度為180m，丙類為220m）3.高層建筑風荷載計算中，地面粗糙度類別為D類（密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)）時，基本風壓的重現(xiàn)期應?。ǎ?。A.50年B.100年C.200年D.500年答案：B（D類粗糙度下，高層建筑風荷載重現(xiàn)期需提高至100年以保證安全性）4.下列關(guān)于高層建筑混凝土強度等級的要求，錯誤的是（）。A.框架梁、柱的混凝土強度等級不宜低于C30B.核心筒墻體的混凝土強度等級不宜低于C35C.轉(zhuǎn)換層大梁的混凝土強度等級不宜低于C40D.普通樓板的混凝土強度等級可采用C25答案：D（高層建筑樓板混凝土強度等級不宜低于C30，以控制變形和裂縫）5.抗震設(shè)計中，“強柱弱梁”的實現(xiàn)主要通過（）。A.增大柱的截面尺寸B.提高柱的混凝土強度等級C.調(diào)整梁柱節(jié)點處的內(nèi)力設(shè)計值D.增加柱的縱向鋼筋配筋率答案：C（通過調(diào)整節(jié)點處柱端彎矩設(shè)計值大于梁端彎矩設(shè)計值之和，實現(xiàn)塑性鉸優(yōu)先出現(xiàn)在梁端）6.高層鋼結(jié)構(gòu)中，為避免地震作用下的“層間側(cè)移突變”，相鄰樓層的抗側(cè)移剛度比不宜小于（）。A.0.7B.0.8C.0.9D.1.0答案：B（《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，相鄰樓層剛度比不應小于0.8，否則需設(shè)置過渡層）7.下列關(guān)于連梁設(shè)計的說法，正確的是（）。A.連梁跨高比小于2.5時，應按深梁計算B.連梁縱筋配筋率不宜超過2.5%C.連梁可通過設(shè)置水平縫或交叉斜筋提高延性D.連梁的剪力設(shè)計值應直接采用彈性分析結(jié)果答案：C（跨高比小于2.5的連梁可通過配置交叉斜筋或設(shè)置水平縫改善延性；縱筋配筋率上限為2.0%；剪力設(shè)計值需考慮強剪弱彎調(diào)整）8.超高層建筑（高度＞250m）采用樁基礎(chǔ)時，樁端進入持力層的深度不宜小于（）倍樁徑（d）。A.2dB.3dC.4dD.5d答案：C（超高層建筑樁基礎(chǔ)要求樁端進入持力層深度不小于4d，以保證樁端阻力和抗拔穩(wěn)定性）9.高層建筑溫度作用計算中，頂層樓板的溫度應力集中最顯著的部位是（）。A.樓板中部B.樓板四角C.樓板邊緣D.核心筒周邊答案：B（四角為約束較強區(qū)域，溫度變形受限制，易產(chǎn)生應力集中）10.下列關(guān)于隔震技術(shù)在高層建筑中應用的描述，錯誤的是（）。A.隔震層應設(shè)置在結(jié)構(gòu)底部B.隔震后結(jié)構(gòu)的基本周期應大于場地特征周期C.隔震支座的水平位移限值為支座直徑的0.5倍D.隔震結(jié)構(gòu)的地震作用可降低1~2度答案：C（隔震支座水平位移限值為支座直徑的0.6倍，特殊設(shè)計可放寬至0.8倍）二、填空題（每題2分，共20分）1.高層建筑結(jié)構(gòu)的水平位移限值包括層間位移角和頂點位移角，其中框架-核心筒結(jié)構(gòu)的層間位移角限值為______。答案：1/8002.7度（0.15g）抗震設(shè)防區(qū)，丙類建筑的框架結(jié)構(gòu)地震作用計算時，特征周期Tg應取______秒（II類場地）。答案：0.453.高層建筑風荷載的體型系數(shù)μs取值與建筑______和______有關(guān)（至少答兩點）。答案：平面形狀、立面體型（或高度、周圍環(huán)境）4.型鋼混凝土（SRC）柱的含鋼率宜控制在______范圍內(nèi)，以平衡經(jīng)濟性和延性。答案：4%~15%5.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中，梁式轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換梁高度不宜小于跨度的______。答案：1/66.高層混合結(jié)構(gòu)（鋼框架-混凝土核心筒）中，為避免核心筒過早破壞，核心筒墻體的混凝土強度等級應______（高于/低于）框架柱的鋼材強度等級對應的等效強度。答案：高于7.大震作用下，高層建筑的彈塑性層間位移角限值中，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)為______。答案：1/508.高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計時，箱形基礎(chǔ)的高度不宜小于______，且不宜小于基礎(chǔ)長度的1/18。答案：3m9.風振舒適度驗算中，10年一遇的順風向頂點最大加速度限值為______m/s2（住宅建筑）。答案：0.2510.裝配式高層混凝土結(jié)構(gòu)中，預制剪力墻的水平接縫處，后澆混凝土的強度等級應比預制構(gòu)件______（提高/降低）至少一個等級。答案：提高三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述框架-核心筒結(jié)構(gòu)與筒中筒結(jié)構(gòu)的受力差異及適用高度區(qū)別。答案：受力差異：框架-核心筒結(jié)構(gòu)由外圍框架和中央核心筒通過樓蓋協(xié)同工作，核心筒承擔主要水平力，框架僅承擔部分剪力；筒中筒結(jié)構(gòu)由內(nèi)筒和外筒（通常為密柱深梁組成的空腹筒）共同形成空間筒體，外筒參與水平力的抵抗更顯著，整體抗扭剛度更高。適用高度區(qū)別：筒中筒結(jié)構(gòu)因空間受力更高效，適用高度高于框架-核心筒結(jié)構(gòu)。例如，7度區(qū)丙類建筑中，框架-核心筒最大適用高度約220m，筒中筒可達300m以上。2.說明高層建筑中“重力二階效應（P-Δ效應）”的影響及設(shè)計應對措施。答案：影響：P-Δ效應指結(jié)構(gòu)在水平位移（Δ）下，豎向荷載（P）產(chǎn)生附加彎矩，可能導致結(jié)構(gòu)側(cè)移增大甚至失穩(wěn)，尤其對高寬比大、層間位移大的結(jié)構(gòu)更顯著。應對措施：（1）控制結(jié)構(gòu)的剛重比（EJd/H2≥1.4γ），確保重力二階效應引起的附加彎矩不超過初始彎矩的10%；（2）對剛重比不滿足1.4但≥1.1時，需采用迭代法或有限元分析考慮P-Δ效應；（3）提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度（如增加核心筒厚度、設(shè)置伸臂桁架）。3.簡述高層建筑抗震設(shè)計中“多道防線”的具體實現(xiàn)方式。答案：（1）選擇具有多抗側(cè)力體系的結(jié)構(gòu)類型（如框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻為第一道防線，框架為第二道）；（2）確保主要抗側(cè)力構(gòu)件（如核心筒、剪力墻）具有足夠延性，避免脆性破壞；（3）設(shè)計時使次要構(gòu)件（如連梁、框架梁）先于主要構(gòu)件屈服，消耗地震能量（如連梁設(shè)置塑性鉸）；（4）避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)單一支承的關(guān)鍵構(gòu)件（如轉(zhuǎn)換梁需雙方向可靠支撐）。4.分析超高層建筑（高度＞250m）采用組合結(jié)構(gòu)（如鋼-混凝土組合柱）的優(yōu)勢，并說明設(shè)計時需注意的關(guān)鍵問題。答案：優(yōu)勢：（1）組合柱結(jié)合了鋼材的延性和混凝土的抗壓強度，可減小截面尺寸，增加使用空間；（2）鋼材的導熱性可改善混凝土的溫度分布，減少收縮裂縫；（3）施工時鋼材可作為模板支撐，縮短工期。關(guān)鍵問題：（1）界面粘結(jié)性能：需設(shè)置栓釘或剪力鍵確保鋼與混凝土協(xié)同工作；（2）耐火設(shè)計：鋼材需涂刷防火涂料，厚度需滿足耐火極限要求（如3小時）；（3）節(jié)點設(shè)計：組合柱與鋼梁、混凝土梁的連接需避免應力集中；（4）施工誤差控制：鋼骨安裝精度需滿足±5mm，避免影響混凝土澆筑質(zhì)量。5.簡述高層建筑風荷載計算中“順風向響應”與“橫風向響應”的區(qū)別及工程設(shè)計中的處理方法。答案：區(qū)別：順風向響應由平均風壓力和脈動風引起的振動組成，方向與風向一致；橫風向響應由流體繞流引起的漩渦脫落（卡門渦街）導致，方向垂直于風向，可能引發(fā)大幅振動（尤其當結(jié)構(gòu)自振周期與漩渦脫落周期接近時）。處理方法：（1）順風向響應通過風振系數(shù)βz考慮脈動風影響，計算總風荷載；（2）橫風向響應需驗算結(jié)構(gòu)頂部加速度，當結(jié)構(gòu)基本周期T1＞0.25H（H為高度）時，需計算橫風向風振；（3）可通過調(diào)整結(jié)構(gòu)平面形狀（如圓形、橢圓形）減小漩渦脫落效應，或設(shè)置阻尼器（如調(diào)諧質(zhì)量阻尼器TMD）抑制橫風向振動。四、計算題（每題15分，共30分）1.某7度（0.15g）設(shè)防區(qū)（II類場地）的28層框架-核心筒結(jié)構(gòu)，高度98m，基本風壓w0=0.6kN/m2（100年重現(xiàn)期），地面粗糙度B類。已知結(jié)構(gòu)頂點處風振系數(shù)βz=1.6，體型系數(shù)μs=1.3，求頂點處的風荷載標準值w_k（單位：kN/m2）。解：根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009—2022），風荷載標準值公式：w_k=βz·μs·μz·w0其中，μz為高度z處的風壓高度變化系數(shù)。結(jié)構(gòu)高度98m，B類粗糙度，查規(guī)范得μz=2.0（當z=100m時μz=2.0，98m可近似取2.0）。代入數(shù)據(jù)：w_k=1.6×1.3×2.0×0.6=2.496kN/m2答：頂點處風荷載標準值為2.50kN/m2（保留兩位小數(shù)）。2.某12層框架結(jié)構(gòu)（丙類建筑），首層層高4.5m，框架柱截面尺寸600mm×600mm，混凝土強度等級C35（f_c=16.7N/mm2），柱軸向壓力設(shè)計值N=12000kN。7度（0.10g）設(shè)防，II類場地，結(jié)構(gòu)周期T1=1.2s。驗算該柱的軸壓比是否滿足規(guī)范要求。解：（1）確定軸壓比限值：框架結(jié)構(gòu)丙類建筑，7度設(shè)防，軸壓比限值[μ_N]=0.85（C35混凝土，無特殊調(diào)整）。（2）計算軸壓比μ_N：μ_N=N/(f_c·A)柱截面面積A=600×600=360000mm2=0.36m2代入數(shù)據(jù)：μ_N=12000×103N/(16.7N/mm2×360000mm2)=12000000/(6012000)≈1.996？（此處明顯錯誤，正確計算應為：16.7N/mm2=16.7×10^6N/m2，A=0.36m2，f_c·A=16.7×10^6×0.36=6.012×10^6N=6012kN）正確計算：μ_N=12000kN/6012kN≈1.996（顯然超過限值，說明題目數(shù)據(jù)可能調(diào)整，實際應修正N值）（注：本題數(shù)據(jù)可能存在不合理性，實際工程中框架柱軸壓比一般不超過1.0，故假設(shè)N=6000kN重新計算）修正后：μ_N=6000kN/6012kN≈0.998≈1.0，仍超過0.85，需調(diào)整柱截面或混凝土強度等級（如C40，f_c=19.1N/mm2，f_c·A=19.1×10^6×0.36=6.876×10^6N=6876kN，μ_N=6000/6876≈0.87，接近限值；若采用C45，f_c=21.1N/mm2，f_c·A=7.596×10^6N=7596kN，μ_N=6000/7596≈0.79，滿足0.85要求）。（注：原題可能存在數(shù)據(jù)錯誤，正確解答應基于合理參數(shù)。此處假設(shè)題目中N=6000kN，則軸壓比≈0.998，不滿足；若N=5000kN，則μ_N=5000/6012≈0.83，滿足。）五、論述題（20分）結(jié)合《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3—2024），論述超高層建筑（高度＞250m）結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)要點及需要重點關(guān)注的問題。答案要點：1.結(jié)構(gòu)體系選型：優(yōu)先選擇空間受力體系（如筒中筒、巨型框架-核心筒、帶伸臂桁架的框架-核心筒），避免平面不規(guī)則（如扭轉(zhuǎn)位移比＞1.2）和豎向剛度突變（相鄰層剛度比＜0.8）。2.抗側(cè)移剛度控制：需驗算剛重比（EJd/H2≥2.7γ）以避免重力二階效應過大，必要時設(shè)置伸臂桁架或腰桁架連接核心筒與外框架，增強整體剛度。3.材料性能提升：采用高強混凝土（C50~C70）和高強度鋼材（Q355~Q460），減小構(gòu)件截面；型鋼混凝土（SRC）或鋼管混凝土（CFST）柱可提高延性和抗剪能力。4.抗震性能設(shè)計：需進行大震彈塑性時程分析，確?！按笳鸩坏埂?；關(guān)鍵構(gòu)件（如核心筒底部加強區(qū)、轉(zhuǎn)換構(gòu)件）需按中震彈性或大震不屈服設(shè)計，次要構(gòu)件（如連梁）允許大震下出現(xiàn)塑性鉸。5.風荷載與舒適度控制：需考慮橫風向風振和渦激振動，通過風洞試驗驗證風荷載取值；頂點加速度需滿足10年一遇風作用下≤0.20m/s2（住宅），可設(shè)置TMD或調(diào)諧液體阻尼器（TLD）降低振動。6.基礎(chǔ)設(shè)計：采用樁筏基礎(chǔ)或箱樁基礎(chǔ)，樁端需進入中風化巖層，樁長徑比不宜超過80；需驗算整體沉降（≤200mm）和差異沉降（≤0.001L），