【正文】 在水平荷載作用下側(cè)向變形小，抗震性能較強(qiáng)。目前我國(guó) 10～ 30 層的高層住宅大多采用這種結(jié)構(gòu)體系。當(dāng)把底層做成框架柱時(shí)，成為框支剪力墻結(jié)構(gòu)。由于框 架結(jié)構(gòu)具有側(cè)向剛度差，水平荷載作用下的變形大，抵抗水平荷載能力較低的缺點(diǎn)，但又具有平面布置較靈活、可獲得較大的空間、立面處理易于變化的優(yōu)點(diǎn)；剪力墻結(jié)構(gòu)則具有強(qiáng)度和剛度大，水平位移小的優(yōu)點(diǎn)與使用空間受到限制的缺點(diǎn)。 2）變形狀態(tài)方面，單獨(dú)的剪力墻在水平荷載作用下以彎曲變形為主，位移曲線呈彎曲型；而單獨(dú)的框架以剪切變形為主，位移曲線呈剪切型；當(dāng)兩者處于同一體系，通過(guò)樓板協(xié)同工作，共同抵抗水平荷載，框架 剪力墻結(jié)構(gòu)體系的變形曲線一般呈彎剪型。筒體的基本形式有三種：實(shí)腹筒、框筒及桁架筒。通常由實(shí)腹筒做內(nèi)部核心筒，框筒或桁架筒做外筒。 2．《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》將高層建筑分為了哪兩級(jí)？ 答：《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，對(duì)各種結(jié)構(gòu)體系的高層建筑最大適用高度做出了規(guī)定。 4．何謂“概念設(shè)計(jì)”？什么情況下還要正確運(yùn)用“概念設(shè)計(jì)”？哪些方 面須用概念設(shè)計(jì)的方法加以正確處理？ 答：“概念設(shè)計(jì)”是指對(duì)一些難以做出精確計(jì)算分析，或在某些規(guī)程中難以具體規(guī)定的問(wèn)題，應(yīng)該由設(shè)計(jì)人員運(yùn)用概念進(jìn)行判斷和分析，以便采取相應(yīng)的措施，做到比較合理地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 須用概念設(shè)計(jì)的方法加以正確處理的方面：結(jié)構(gòu)平面布置、結(jié)構(gòu)豎向布置、變形縫的設(shè)置、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。 5．結(jié)構(gòu)平面布置與結(jié)構(gòu)豎向布置有哪些要求？ 答：（ 1）結(jié)構(gòu)平面布置 高層建筑的開(kāi)間、進(jìn)深尺寸和選用的構(gòu)件類型應(yīng)符合建筑模數(shù)，以利于建筑工業(yè)化。而且隨著高度增加，傾覆力矩也相應(yīng)迅速增大。 高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過(guò)大的外挑和內(nèi)收，這些應(yīng)遵循《高層規(guī)程》中的具體規(guī)定。 （ 3）單獨(dú)基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)整體性差，豎向剛度小，不容易調(diào)整各部分地基的差異沉降，除非將基礎(chǔ)擱置在未風(fēng)化或微風(fēng)化巖層上，否則不 宜在高層建筑中應(yīng)用。 （ 6）在地震區(qū)，為保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減小由基礎(chǔ)變形引起的上部結(jié)構(gòu)傾斜，基礎(chǔ)埋深不能太小。 此外，無(wú)論何種形式的基礎(chǔ)，均不宜直接置于可液化土層上。 (4) 施工簡(jiǎn)便 ，造價(jià)省。 豎向不規(guī)則類型包括側(cè)向剛度不規(guī)則、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)和樓層承載力突變。 沉降縫將建筑物的兩部分從頂層到基礎(chǔ)全部斷開(kāi)。 在多層房屋中，往往以豎向荷載為主，但也要考慮水平荷載的影響，特別是地震作用的影響。 3．什么是基本風(fēng)壓值 0w 、風(fēng)載體型系數(shù) s? 、風(fēng)壓高度變化系數(shù) z? 、風(fēng)振系數(shù) z? 答：（ 1）基本風(fēng)壓值 0w 基本風(fēng)壓值 0w 系以當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面上離地 10m 高統(tǒng)計(jì)所得的重現(xiàn)期為 50 年一遇 10min 平均最大風(fēng)速 0v （ m/s）為標(biāo)準(zhǔn)，按0w = 20v /1600確定的風(fēng)壓值。當(dāng)風(fēng)流經(jīng)建筑物時(shí)，對(duì)建筑物不同部位會(huì)產(chǎn)生不同的效果，即產(chǎn)生壓力和吸力。對(duì)于高度較大、剛度較小的高層建筑，波動(dòng)風(fēng)壓會(huì)產(chǎn)生不可忽略的動(dòng)力效應(yīng)，使振幅加大，在設(shè)計(jì)中必須考慮。 *4．什么是地震波？分為哪兩類？ 答：當(dāng)震源巖層發(fā)生斷裂、錯(cuò)動(dòng)時(shí)，巖層所積蓄的變形能突然釋放，它以波的形式從震源向四周傳播，這種波就稱為地震波。 震級(jí)差一級(jí)，能量就要差 32 倍之多。 7．什么是基本烈度 ？建筑抗震設(shè)防類別分為哪幾類？抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)是什么？ 答：基本烈度：一個(gè)地區(qū)的基本烈度是指該地區(qū)今后 50 年時(shí)期內(nèi)，在一般場(chǎng)地條件下可能遭遇超越概率為 10％的地震烈度。在一般情況下可采用基本烈度。 第二水準(zhǔn)： 當(dāng)遭受到本地區(qū)設(shè)防烈度影響時(shí)，建筑可能有一定的損壞，經(jīng)一般修理或不修理仍能繼續(xù)使用。 《抗震規(guī)范》以一定的抗震構(gòu)造措施保證結(jié)構(gòu)滿足第二水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求。因此，地震作用可以理解為一種能反映地震影響的等效作用。 目前，我國(guó)和其他許多國(guó)家的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范都采用反應(yīng)譜理論來(lái)確定地震作用。 應(yīng)用反應(yīng)譜理論不僅可以解決單質(zhì)點(diǎn)體系的地震反應(yīng)計(jì)算問(wèn)題，而且，在一定假設(shè)條件下，通過(guò)振型組 合的方法還可以計(jì)算多質(zhì)點(diǎn)體系的地震反應(yīng)。所以，地震系數(shù)與地震烈度有關(guān)，都是地震強(qiáng)烈程度的參數(shù)。另一方面，若將式 (227)寫(xiě)成 GFa Ek /? ，則可以看出，地震影響系數(shù)乃是作用在質(zhì)點(diǎn)上的地震作用與結(jié)構(gòu)重力荷載代表值之比。 13．底部剪力法的基本思路？ 答：底部剪力法是先計(jì)算出作用于結(jié)構(gòu)的總水平地震作用，也就是作用于結(jié)構(gòu)底部的剪力，然后將總水平地震作用按一定的規(guī)律分配給各質(zhì)點(diǎn)。 采用底部剪力法時(shí)，《抗震規(guī)范》規(guī)定，對(duì)這些結(jié)構(gòu)的地震作用效應(yīng)，宜乘以增大系數(shù) 3，此增大部分不應(yīng)往下傳遞。 16．三水準(zhǔn)設(shè)防原則，二階段設(shè)計(jì)方法的具體內(nèi)容是什么？ 答：第一水準(zhǔn)：當(dāng)遭受到多遇的低于本地區(qū)設(shè)防烈 度的地震（簡(jiǎn)稱“小震”）影響時(shí)，建筑一般應(yīng)不受損壞或不需修理仍能繼續(xù)使用。 第二階段設(shè)計(jì)：在大震作用下驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形，以滿足第三 水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求。所謂加速度反應(yīng)譜，就是單質(zhì)點(diǎn)彈性體系在一定的地面運(yùn)動(dòng)作用下，最大反應(yīng)加速度（一般用相對(duì)值）與體系自振周期的變化曲線。這個(gè)方法先選定地震地面加速度圖，然后用數(shù)值積分方法求解運(yùn)動(dòng)方程，算出每一個(gè)時(shí)間增量的結(jié)構(gòu)反應(yīng)，如位移，速度和加速度反應(yīng)。 （ 3）丙類建筑 地震作用和抗震措施均應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求 （ 4）丁類建筑 一般情況下， 地震作用仍應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求；抗震措施，應(yīng)允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當(dāng)降低，但抗震設(shè)防烈度為 6 度時(shí)不應(yīng)降低。 中震指 該地區(qū) 50 年內(nèi)超越概率約為 10%的地震烈 底 ， 又稱 基本烈度或設(shè)防烈度。 結(jié)構(gòu)延性比：對(duì)于一個(gè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)某個(gè)桿件出現(xiàn)塑性鉸時(shí)，結(jié)構(gòu)開(kāi)始出現(xiàn)塑性變形，但結(jié)構(gòu)剛度只略有降低；當(dāng)塑性鉸達(dá)到一定數(shù)量以后，結(jié)構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)“屈服現(xiàn)象”即結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性變形迅速增大而承載力略微增大的階段，是“屈服”后的塑性階段。 框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)在常見(jiàn)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，梁和柱內(nèi)的縱向受力鋼筋都將穿過(guò)節(jié)點(diǎn)或錨入節(jié)點(diǎn)區(qū)，這時(shí)節(jié)點(diǎn)應(yīng)簡(jiǎn)化為剛接節(jié)點(diǎn)；對(duì)于現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱與基礎(chǔ)的連接形式，一般也設(shè)計(jì)成固定支座，即為剛性連接。 2. 簡(jiǎn)述在確定框架的某一榀平面框架計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，荷載傳遞與計(jì)算是怎樣的 ? 答： 1）與框架平面相垂直方向框架梁荷載簡(jiǎn)化為節(jié)點(diǎn)荷載，當(dāng)梁有偏心時(shí)應(yīng)計(jì)算偏心彎矩。 3． 框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下內(nèi)力計(jì)算采用什么方法？其基本假定與計(jì)算步驟如何？ 答： 框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算分層法。 （ 2）各桿件彎矩的計(jì)算 一般用結(jié)構(gòu)力學(xué)中的彎矩分配法，分別計(jì)算每個(gè)單層框架中梁與柱的彎矩。對(duì)這一問(wèn)題，可在計(jì)算分配系數(shù)時(shí)，用調(diào)整柱的線剛度來(lái)考慮支座轉(zhuǎn)動(dòng)影響。 4．在進(jìn)行框架內(nèi)力計(jì)算時(shí)，框架梁的線剛度計(jì)算如何簡(jiǎn)化？ 梁慣性矩先按矩形截面計(jì)算，然后，對(duì)于中間框架，放大兩倍，邊框架放大 1,5 倍。 按各單層框架計(jì)算的框架柱內(nèi)力，各柱端的彎矩應(yīng)進(jìn)行“近端＋遠(yuǎn)端”的彎矩疊架，即為框架的框架柱內(nèi)力。最終的桿端彎矩應(yīng)為固端彎矩與分配彎矩之代數(shù)和。 求任一節(jié)點(diǎn)處各桿的近端轉(zhuǎn)角彎矩 , 除與節(jié)點(diǎn)處不平衡固端彎矩有關(guān)外 ,就是與所有節(jié)點(diǎn)相連桿的遠(yuǎn)端彎矩有關(guān) . 設(shè)某一節(jié)點(diǎn)初始遠(yuǎn)端彎矩為 0, 逐節(jié)點(diǎn)按上式進(jìn)行桿端轉(zhuǎn)角彎矩的計(jì)算，在所有節(jié)點(diǎn)的所有桿端轉(zhuǎn)角彎矩均有值之后，進(jìn)行第二輪的計(jì)算，此時(shí)上式中的遠(yuǎn)端彎矩已不是 0,故近端彎矩值與第一輪會(huì)有區(qū)別，從而形成迭代．上式就是迭代公式．當(dāng)循環(huán)數(shù)次之后，桿端轉(zhuǎn)角彎矩值與上一輪相差具有足夠的精度時(shí)，迭代可以結(jié)束． 最終桿端 彎 矩按此式計(jì)算： 最終桿端彎矩； 桿端固端彎矩； 桿端最后一輪近端彎矩； 桿端最后一輪遠(yuǎn)端彎矩之半。同層剪力分配是按柱負(fù)荷寬度占框架總寬比例進(jìn)行分配。21?i FiM?? i ikikik ii?ikM39。kiM39。由于反彎點(diǎn)法中梁的剛度非常大，可近似認(rèn)為節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角為零，則根據(jù)兩端無(wú)轉(zhuǎn)角但有單位水平位移時(shí)桿件的桿端剪力方程，最后得 式 中 ， V 為 柱 中 剪 力 ， ? 為 柱 層 間 位 移 ， h 為層高。 （ 4） 柱端彎矩的計(jì)算 由于前面已經(jīng)求出了每一層中各柱的反彎點(diǎn)高度和柱中剪力，那么柱端彎矩可按下式計(jì)算： ? ??????? ?? ijjijij ijijij lhVM lVM 上下柱上端彎矩柱下端彎矩 式中， ijl 為第 j 層第 i根柱的反彎點(diǎn)高度， jh 為第 j層的柱高。 綜上所述，反彎點(diǎn)法的要點(diǎn)，一是確定反彎點(diǎn)高度，一是確定剪力分配系數(shù) ij? 。反彎點(diǎn)法計(jì)算反彎點(diǎn)高度 y時(shí)，假設(shè)柱上下節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角相等。 答：同層由梁相連的柱為并聯(lián)柱；屬不同層，柱首尾相連則為串聯(lián)柱。 考慮柱端的約束條件的影響，修正后的柱側(cè)移剛度 D 用下式計(jì)算： 212hiD c?? （ X6） 式中， ? 為與梁、柱線剛度有關(guān)的修正系數(shù)，教材表 X1 給出了各種情況下 ? 值的計(jì)算公式。影響柱兩端轉(zhuǎn)角大小的因素（影響柱反彎點(diǎn)位置的因素）主要有三個(gè)：①該層所在的樓層位置 ，及梁、柱線剛度比；②上、下橫梁相對(duì)線剛度比值；③上、下層層高的變化。 15．在水平荷載作用下框架內(nèi)力計(jì)算門(mén)架法的具體計(jì)算方法？ 答： 1） .門(mén) 架法適用條件 層數(shù)在 25層以內(nèi)； 高寬比不大于 4； (限定框架為中等柔度） 2） .基本假定 (1) 梁 ,柱的反彎點(diǎn)位于它們的中點(diǎn)； (2) 柱中點(diǎn)處的水平剪力按各柱支承框架梁的長(zhǎng)度與框架總寬度之比進(jìn)行分配． 3）計(jì)算過(guò)程： 與反彎點(diǎn)法相同。 17．框架在水平荷載作用下側(cè)移的變形特點(diǎn)如何？其總的側(cè)移如何計(jì)算？ 答： 框架結(jié)構(gòu)側(cè)移的變形特點(diǎn)： 如果只考慮梁柱桿件彎曲產(chǎn)生的側(cè)移，則側(cè)移曲線的變形形狀愈到底層，相鄰兩點(diǎn)間的相對(duì)變形愈大，當(dāng) q 向右時(shí)，曲線凹向左。 框架在水平荷載作用下的總側(cè)移，可近似地看做由梁柱彎曲變形和柱的軸向變形所引起側(cè)移的疊加。 19．簡(jiǎn)述框架抗震設(shè)計(jì)的基本原則并舉例說(shuō)明在設(shè)計(jì)要求上如何體現(xiàn)。 20．框架抗震等級(jí)如 何劃分？ 答：按抗震設(shè)防烈度及框架高度分為四級(jí)，例： 7 度時(shí)， 30m 以下為二級(jí)，以上為三級(jí)， 8 度 30m 以下為二級(jí)， 30m 以上為一級(jí)。由于梁的變形能力主要取決于梁端的塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)能力，從而需對(duì)梁端混凝土相對(duì)受壓區(qū)高度及配筋率加以限 制，以保證框架梁有足夠的曲率延性。 22．框架梁、柱的截面尺寸如何估算？ 框架梁： h 按（ 1/101/18） l初估。 適筋梁或大偏壓柱，在截面破壞時(shí)可以達(dá)到較好的延性，可以吸收和耗散地震能量，使內(nèi)力重分布得以充分發(fā)展；而鋼筋混凝土梁柱在受到較大剪力時(shí)，往往呈現(xiàn)脆性破壞。 24. 框架梁與柱剪力設(shè)計(jì)值是如何調(diào)整的？ 答：梁剪力的調(diào)整： 非抗震設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)時(shí)梁端箍筋加密區(qū)之外的梁截面，采用組合值； 抗震設(shè)計(jì)時(shí)梁端箍筋加密區(qū)之內(nèi)的梁截面，取下值： ( 條 ) 考慮地震組合時(shí)，框架梁左、右端的彎矩設(shè)計(jì)值 梁在重力荷載代表值作用下，按簡(jiǎn)支梁分析的梁端截面的剪力設(shè)計(jì)值。 Hc 柱高。 （由于它的線剛度大，在地震作用下會(huì)產(chǎn)生較大的剪力，容易產(chǎn)生斜向或交叉的剪切裂縫，其破壞是脆性的）。0 1)(???????? ?????? bc sbsb rblbj hH ahah MMV 39。這些偶 然因素會(huì)在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生內(nèi)力和變形，而延性結(jié)構(gòu)的變形能力，則可作為發(fā)生意外情況時(shí)內(nèi)力和變形的安全儲(chǔ)備。梁的跨中出鉸將導(dǎo)致局部破壞（圖 3）。這種結(jié)構(gòu)破壞時(shí)只跟最薄弱層柱的強(qiáng)度和延性性能有關(guān)，而與其它各層梁柱的承載能力和耗能能力均沒(méi)有發(fā)揮作用。 此外，梁的延性遠(yuǎn)大于柱的延性。 （ 2）梁柱的延性設(shè)計(jì) 要使結(jié)構(gòu)具有延性，就必需保證框架梁柱有足夠的延性，而梁柱的延性是以其截面塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力來(lái)度量的。 2） 梁、柱剪跨比限制 剪跨比反映了構(gòu)件截面承受的彎矩與剪力的相對(duì)大小。 在一般框架結(jié)構(gòu)中，柱內(nèi)彎矩以地震作用產(chǎn)生的彎矩為主，所以可近似假定反彎點(diǎn)在柱高的中點(diǎn)，從而有柱端彎矩2nHVM ??，即2nHVM?（ Hn 是柱的凈高），代入cVhM??中，得cnhH21?? 。當(dāng)梁的 跨度較小而梁的設(shè)計(jì)內(nèi)力較大時(shí)，宜首先考慮加大梁寬，這樣雖然會(huì)增加梁的縱筋用量，但對(duì)提高梁的延性卻是十分有利的。 4） 柱軸壓比限制及其它措施 軸壓比 μ N 指柱有地震作用組合的柱軸壓力設(shè)計(jì)值 N 與柱的全截面面積 Ac 和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fc 乘積的比值，cccccN hbfNAfN ??? （ bc、 hc分別為柱截面的寬度和高度）。所以，抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)限制柱的軸壓比不能太大，其實(shí)質(zhì)就是希望框架柱在地震作用下，仍能實(shí)現(xiàn)大偏心受壓下的彎曲破壞，使柱具有延性性質(zhì)。為此，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)改進(jìn)柱的延性性能做了大量試驗(yàn)研究。所以按照強(qiáng)剪弱彎原則設(shè)計(jì)的箍筋主要配置在梁端、柱端塑性鉸區(qū)，稱為箍筋加密區(qū)。例如，西安建筑科技大學(xué)和日本川鐵株式會(huì)社的研究表明，在其它條件相同的情況下，采用連續(xù)矩形復(fù)合螺旋箍比一般復(fù)合箍筋可提高柱的極限變形角 25%。同時(shí)，框架梁還應(yīng)滿足最小配筋率的要求。 實(shí)際設(shè)計(jì)中，為了保證框架結(jié)構(gòu)的延性，《抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》是依據(jù)抗震等級(jí)對(duì)構(gòu)件本身不同性質(zhì)的承載力或構(gòu)件間的相對(duì)的承載力進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整，并依據(jù)規(guī)定的構(gòu)造要求來(lái)達(dá)到延