试卷代号：1109 座位号■■ 中央广播电视大学2006一2007学年度第二学期“开放本科”期末考试 土木工工专业高层建筑结构与抗震 试题 2007年7月 题 号 三 四 奇 分 分 数 得 分 评卷人 一、选择题（每小题2分，共12分） 1.( )在自身平面内的刚度大、强度高、整体性好，在水平荷载作用下侧向变形小，抗震 性能较强。其局限性在于平面布置不灵活，自重也比较大。目前我国10~30层的高层住宅大 多采用这种结构体系。 A.框架结构体系 B.剪力墙结构体系 C.框架一剪力墙结构体系 D.筒体结构体系 2.剪力墙结构的特点如下，其中不正确的是()。 A.在自身平面内刚度大，强度高，整体性好 B.在水平荷载作用下侧向变形小，抗震性能好 C.可布置成大空间，使用灵活 D.采用大模板或滑升模板等方法施工，施工进度快 3.在水平荷载作用下，当用D值法计算框架柱的抗侧移刚度时，随着梁柱节点转角的增 大，()。 A.D值法比反弯点法计算的侧移刚度高B.D值法比反弯点法计算的侧移刚度低 C.D值法与反弯点法计算的侧移刚度相同 4.高层多跨框架在竖向均布荷载作用下的弯矩图()。 A.各杆均为直线 B.柱为直线，梁为曲线 C.柱为曲线，梁为直线 D.各杆均为曲线 689
试卷代号:1109 座位号巨口 中央广播电视大学2006-2007学年度第二学期“开放本科”期末考试 土木工工专业 高层建筑结构与抗震 试题 2007年 7月 题 号 四 总 分 分 数 得 分 评卷人 一、选择题(每小题 2分 ，共 12分 ) 1.( )在自身平面内的刚度大、强度高、整体性好，在水平荷载作用下侧向变形小，抗震 性能较强。其局限性在于平面布置不灵活，自重也比较大。目前我国10^30层的高层住宅大 多采用这种结构体系。 A.框架结构体系 B.剪力墙结构体系 C.框架一剪力墙结构体系 D.筒体结构体系 2.剪力墙结构的特点如下，其中不正确的是( )。 A.在自身平面内刚度大，强度高，整体性好 B.在水平荷载作用下侧向变形小，抗震性能好 C.可布置成大空间，使用灵活 D.采用大模板或滑升模板等方法施工 ，施工进度快 3.在水平荷载作用下，当用 D值法计算框架柱的抗侧移刚度时，随着梁柱节点转角的增 大 ，( )。 A. U值法比反弯点法计算的侧移刚度高 B. D值法比反弯点法计算的侧移刚度低 C. D值法与反弯点法计算的侧移刚度相同 4.高层多跨框架在竖向均布荷载作用下的弯矩图( )。 A.各杆均为直线 B.柱为直线，梁为曲线 C.柱为曲线 ，梁为直线 D.各杆均为曲线 689
5.剪力墙设计时应首先判断它属于哪一种类型，当满足()时，按小开口整体墙计算。 I.a≥10 Ⅱ.Jn/J≤e Ⅲ洞口面积与剪力墙立面总面积之比不大于0.15 Ⅳ.洞口净距及孔洞至墙边的净距大于洞口的长边尺寸 A.T+II B.I C.II D.Ⅲ十V 6.在水平荷载作用下，( )的变形曲线称为弯剪型曲线。 A.框架 B.剪力墙 C.框架一剪力墙 D.筒体 得 分 评卷人 二、判断题（每小题2分，共20分。正确的画√，错误的画X) 1.框架一剪力墙所以能协同工作是由于楼屋盖自身平面刚度很大，因而协调变形。 2.考虑地震作用参加内力组合时，材料强度应予降级使用。() 3.剪力墙腹板中存在竖向及水平分布钢筋，二者都可阻止斜裂缝展开，维持混凝土抗剪 压的面积，从而改善沿斜裂缝剪切破坏的脆性性质。它们各自所起作用的大小与剪跨比、斜裂 缝倾度有关。() 4.竖向荷载产生的梁弯矩应先进行调幅，再与风荷载和水平地震作用产生的弯矩进行组 合，求出各控制截面的最大最小弯矩值。() 5.质量中心与刚度中心之间的垂直距离为扭转偏心矩。（) 6.规则框架在水平荷载作用下，柱轴向变形由轴力产生，相当于弯矩M产生的变形，所 以变形曲线呈弯曲形。() 7.整体剪力墙就是剪力墙上没有洞口的剪力墙。() 8.底部剪力法适用于结构重量和刚度沿高度分布比较均匀、高度不超过40，并以剪切 变形为主的结构。() 9.7、8度时的大跨结构和长悬臂结构及8度时的高层建筑，应计算竖向地震作用。() 1C,我国抗震设计的原则与设计方法是二水准设防原则，三阶段设计方法。() 690
5.剪力墙设计时应首先判断它属于哪一种类型，当满足( )时，按小开口整体墙计算。 I.a? 10 11.J}}J毛每 爪 洞 口面积与剪力墙立面总面积之比不大 于 0. 15 N.洞 口净距及孔洞至墙边的净距大于洞 口的长边尺寸 A. I十 TI l3. I C. n D.m十 W 6.在水平荷载作用下，( )的变形曲线称为弯剪型曲线。 }.框架 13.剪力墙 C.框架一剪力墙 D.筒体 得 分 评卷人 r~es一 一一 一 — 一 {! 二、判 断题(每小题 2分 ，共 20分。正确的画丫，错误的画 X) .框架一剪力墙所 以能协同工作是由于楼屋盖 自身平面刚度很大 ，因而协调变形 。 2，考虑地震作用参加 内力组合时，材料强度应予降级使用 。( ) 3.剪力墙腹板中存在竖向及水平分布钢筋，二者都可阻止斜裂缝展开，维持混凝土抗剪 压的面积 ，从而改善沿斜 裂缝剪切破坏 的脆性性质 。它们各 自所起作用的大小与剪跨 比、斜裂 缝倾 =-度有关。( ) 4.竖向荷载产生的梁弯矩应先进行调幅 ，再与风荷载和水平地震作用产生 的弯矩进行组 合 求出各控制截面的最大最小弯矩值。( ) 5 质量 中心与刚度中心之间的垂直距离为扭转偏心矩 。( ) 6.规则框架在水平荷载作用下，柱轴向变形由轴力产生，相当于弯矩 M 产生的变形，所 以变形曲线呈弯曲形 。( ) 7.整体剪力墙就是剪力墙上没有洞 口的剪力墙 。( ) 8.底部剪力法适用于结构重量和刚度沿高度分布比较均匀、高度不超过 40m，并以剪切 变形为主的结构。( ) G. }.H度时的大跨结构和长悬臂结构及 8度时的高层建筑，应计算竖向地震作用。( ) 1}..我国抗震设计的原则与设计方法是二水准设防原则 ，三阶段设计方法。( ) G90
得分 评卷人 三、问答题(58分) 1.框架一剪力墙结构中，框架和剪力墙协同工作的特点是什么？(8分) 答： 2.抗震设计中，构件承载力验算的一般表达式为：SE≤Rg/YE,公式中为什么要引入承载 力抗震调整系数Y:？(8分) 答： 3.在延性框架的设计中，为何采用“强节点弱构件”的设计原则？高层框架一剪力墙结构 中，为何在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位宜布置剪力 墙？(8分) 答： 4.什么是开洞剪力墙？为什么说如果经过合理设计，开洞剪力墙的抗震性能比悬臂墙 好？请说明“合理设计”有哪些要求？(8分) 答： 5.梁、柱的控制截面要考虑哪些最不利内力组合？(10分) 答： 6.什么是放大系数B?怎样确定它的数值？(8分) 答： 7.什么是基本风压值W。、风载体型系数4.？(8分) 答： 691
得 分 评卷人 三、问答题(58分) 1.框架一剪力墙结构中，框架和剪力墙协同工作的特点是什么?(8分) 答: 2.抗震设计中，构件承载力验算的一般表达式为:SE( Re BYRE，公式中为什么要引人承载 力抗震调整系数 yxF? c8分) 答 3.在延性框架的设计中，为何采用“强节点弱构件”的设计原则?高层框架一剪力墙结构 中，为何在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位宜布置剪力 墙?<8分 ) 答 : 4.什么是开洞剪力墙?为什么说如果经过合理设计 ，开洞剪力墙的抗震性能 比悬臂墙 好?请说明“合理设计”有哪些要求?(8分) 答 : 5.梁、柱的控制截面要考虑哪些最不利内力组合?(10分) 答 : 6.什么是放大系数即 怎样确定它的数值?(8分) 答: 7.什么是基本风压值Wo、风载体型系数uz? (8分) 答 : 691
得分 评卷人 四、计算题(10分) 某两等跨三层钢筋混凝土框架，各层框架所受竖向荷载设计值如图1,1所示，梁的刚度为 3E1,柱的刚度为E1,简述分层法计算各杆件弯矩的计算步骤。 q=4.0kN/m q=3.0kN/m q=3.0kN/m ODUE q=3.0kN/m q=3.0kN/m 6000 6000 图1.1框架计算简图 答 692
得 分 评卷人 四、计算题 (10分) 某两等跨三层钢筋混凝土框架，各层框架所受竖向荷载设计值如图 l. 1所示，梁的刚度为 3EI，柱的刚度为EI，简述分层法计算各杆件弯矩的计算步骤。 q=}. alS}}IYl 日 上 { 几 { { 1 { 上. q=} .0 }1}}fli t}=} . a IS}}i"t'1 } { 1 { 工巨 上 { 口 }=} . a} }}til Cj=} . }}S }}f11 { { { { 厂门 { { 1 { O C 苗 伴 }}}} 图 1. 1 }}}} 框架计算简图 692
试卷代号：1109 中央广播电视大学2006一2007学年度第二学期“开放本科”期末考试 土木工工专业高层建筑结构与抗震 试题答案及评分标准 (供参考) 2007年7月 一、选择题（每小题2分，共12分） 1.B 2.C 3.B 4.B 5.A 6.C 二、判断题（每小题2分，共20分。正确的画√，错误的画×） 1.(/) 2.(X) 3.(/) 4.(J) 5.(/) 6.(/) 7.(×) 8.(/) 9.(X) 10.(×) 三、问答题(58分) 1.(8分)答：框架一剪力墙结构中，框架和剪力墙协同工作具有如下特点： (1)在房屋上部，框架帮剪力墙； 在房屋的上部，单独剪力墙的变形大于单独框架的变形。但在框架一剪力墙结构中，由于 楼板的约束作用使得框架和剪力墙共同变形，两者变形协调后，剪力墙的变形减小，而框架的 变形加大，从而剪力墙的受力要比单独受力时小，而框架的受力恰好相反，比单独受力时加大， 因此，在房屋的上部，框架帮了剪力墙的忙。 (2)在房屋下部，剪力墙帮框架。 在房屋下部，情况刚好相反。由于剪力墙的刚度远远大于框架的刚度，剪力墙承担了大部 分剪力，而框架却只承担小部分剪力。 2.(8分)答：公式中引入承载力抗震调整系数YE的原因是：当有地震作用参与内力组合 时，考虑到地震作用的时间很短，快速加载时材料强度会有所提高，因此，将其截面承载力除以 承载力抗震调整系数YkE来近似考虑这一影响。 3.(8分)答：由于节点区的受力状况非常复杂，所以在结构设计时只有保证各节点不出现 脆性剪切破坏，才能使梁、柱充分发挥其承载能力和变形能力，实现延性框架。因此设计时尽 量保证梁、柱塑性铰顺序出现完成之前，节点区不能过早破坏。 693
试卷代号:1109 中央广播电视大学2006-2007学年度第二学期“开放本科”期末考试 土木工工专业 高层建筑结构与抗震 试题答案及评分标准 (供参考) 2007年 7月 一、选择题(每小题 2分，共 12分) 1. B 2. C 3. B 4. B 5. A 6. C 二、判断题(每小题 2分 ，共 20分。正确的画了 ，错误的画X) 1.(丫) 2.(X) 3.(丫) 4.(丫) 5.(丫) 6.(丫) 7.(X) 8.(丫) 9.(X) 10.(X) 三、问答题 (58分) 1. (8分)答:框架一剪力墙结构中，框架和剪力墙协同工作具有如下特点: (1)在房屋上部，框架帮剪力墙; 在房屋的上部，单独剪力墙的变形大于单独框架的变形。但在框架一剪力墙结构中，由于 楼板的约束作用使得框架和剪力墙共同变形，两者变形协调后，剪力墙的变形减小，而框架的 变形加大，从而剪力墙的受力要比单独受力时小 ，而框架的受力恰好相反 ，比单独受力时加大， 因此 ，在房屋的上部 ，框架帮了剪力墙的忙 。 (2)在房屋下部，剪力墙帮框架。 在房屋下部 ，情况刚好相反 。由于剪力墙的刚度远远大于框架的刚度，剪力墙承担了大部 分剪力，而框架却只承担小部分剪力。 2. (8分)答:公式中引人承载力抗震调整系数yK。的原因是:当有地震作用参与内力组合 时，考虑到地震作用的时间很短，快速加载时材料强度会有所提高，因此，将其截面承载力除以 承载力抗震调整系数 YkF来近似考虑这一影响。 3. (8分)答:由于节点区的受力状况非常复杂，所以在结构设计时只有保证各节点不出现 脆性剪切破坏，才能使梁、柱充分发挥其承载能力和变形能力，实现延性框架。因此设计时尽 量保证梁、柱塑性铰顺序出现完成之前 ，节点区不能过早破坏。 693
将剪力墙布置在楼梯间、电梯间、平面形状变化处是因为，楼板的刚度在这些位置受到削 弱，地震时会由于应力集中而发生较严重的震害，所以布置剪力墙予以加强。 4.(8分)答：开洞剪力墙是指分别按连梁及墙肢构件设计的开有较大洞口的剪力墙。 悬臂剪力墙是静定结构，只要有一个截面破坏，就会导致结构失效或倒塌；而开洞剪力墙 则不然，它是超静定结构，连梁及墙肢都可出铰。如果做成强墙弱梁的剪力墙，将连梁设计成 延性的耗能构件，则可大大改善剪力墙的延性。同时，如将塑性铰或破坏局限在连梁上，则震 后便于修复。所以说，如果经过合理设计，开洞剪力墙的抗震性能比悬臂墙好。 与延性框架类似，设计延性开洞剪力墙时，应处理好三个基本原则：预计的弹性区要强，塑 性区要弱：墙肢要强，连梁要弱；抗剪强度要强，抗弯强度要弱。也就是说，作为超静定结构的 开洞剪力墙如能在连梁上首先出现塑性铰，吸收地震能量，从而避免墙肢的严重破坏，实现“强 墙弱梁”，而墙肢及连梁构件做到“强剪弱弯”，才可得到较为理想的延性剪力墙结构。可见，作 为超静定结构的开洞剪力墙，如能实现“强墙弱梁”，则比悬臂剪力墙具有更好的抗震性能。 5.(10分)答：梁的支座截面一般要考虑两个最不利内力：一个是支座截面可能的最不利 负弯矩，另一个是支座截面可能的最不利剪力。用前一个最不利内力进行支座截面的正截面 设计，用后一个最不利内力进行支座截面的斜截面设计，以保证支座截面有足够的承载力。梁 的跨中截面一般只要考虑截面可能的最不利正弯矩。 如果由于荷载的作用，有可能使梁的支座截面出现正弯矩和跨中截面出现负弯矩时，亦应 进行支座截面正弯矩和跨中截面负弯矩的组合。 柱控制截面上最不利内力的类型为： (1)M.及相应的轴力N和剪力V; (2)一M及相应的轴力V和剪力V; (3)Nm及相应的弯矩M和剪力V: (4)Nim及相应的弯矩M和剪力V; (5)Vmx及相应的弯矩M和轴力N。 为了施工的简便以及为了避免施工过程中可能出现的错误起见，框架柱通常采用对称配 筋。此时，第(I)、(2)两组最不利内力组合可合并为弯矩绝对值最大的内力|Mx|及相应的轴 力N。 6.(8分)答：动力系数3是单质点弹性体系在地震作用下最大反应加速度与地面最大加 速度之比。也就是质点最大反应加速度比地面最大加速度放大的倍数。 694
将剪力墙布置在楼梯间、电梯间、平面形状变化处是因为，楼板的刚度在这些位置受到削 弱，地震时会由于应力集中而发生较严重的震害，所以布置剪力墙予 以加强。 4. (8分)答:开洞剪力墙是指分别按连梁及墙肢构件设计的开有较大洞口的剪力墙。 悬臂剪力墙是静定结构，只要有一个截面破坏，就会导致结构失效或倒塌;而开洞剪力墙 则不然，它是超静定结构，连梁及墙肢都可出铰。如果做成强墙弱梁的剪力墙，将连梁设计成 延性的耗能构件 ，则可大大改善剪力墙 的延性。同时 ，如将塑性铰或破坏局限在连梁上 ，则震 后便于修复。所 以说，如果经过合理设计，开洞剪力墙的抗震性能比悬臂墙好。 与延性框架类似，设计延性开洞剪力墙时 ，应处理好三个基本原则:预计的弹性区要强 ，塑 性区要弱;墙肢要强，连梁要弱;抗剪强度要强，抗弯强度要弱。也就是说，作为超静定结构的 开洞剪力墙如能在连梁上首先 出现塑性铰，吸收地震能量，从而避免墙肢的严重破坏 ，实现“强 墙弱梁”，而墙肢及连梁构件做到“强剪弱弯”，才可得到较为理想的延性剪力墙结构。可见，作 为超静定结构的开洞剪力墙 ，如能实现“强墙弱梁”，则 比悬臂剪力墙具有更好的抗震性能。 5. (10分)答:梁的支座截面一般要考虑两个最不利内力:一个是支座截面可能的最不利 负弯矩 ，另一个是支座截面可能的最不利剪力 。用前一个最不利 内力进行支座截面 的正截面 设计，用后一个最不利 内力进行支座截面的斜截面设计 ，以保证支座截面有足够的承载力。梁 的跨中截面一般只要考虑截面可能的最不利正弯矩。 如果由于荷载的作用 ，有可能使梁的支座截面出现正弯矩和跨中截面出现负弯矩时 ，亦应 进行支座截面正弯矩和跨中截面负弯矩的组合。 柱控制截面上最不利内力 的类型为: -Mma、及相应的轴力 N和剪力 V; (3>N,A、及相应的弯矩 M 和剪力 V; (4)Vm,及相应的弯矩 M 和剪力 V; (5) Vma、及相应的弯矩 M 和轴力No 为了施工的简便 以及 为了避免施工过程中可能出现的错误起见 ，框架柱通常采用对 称配 筋。此时，第(CU,(2>两组最不利内力组合可合并为弯矩绝对值最大的内力I M,nax}及相应的轴 力 N。 6. (8分)答:动力系数R是单质点弹性体系在地震作用下最大反应加速度与地面最大加 速度之 比。也就是质点最大反应加速度比地面最大加速度放大的倍数。 694
动力系数？与地面运动加速度纪录x:(t)的特征，结构的自振周期T以及阻尼比：有关。 当地面加速度纪录X.(t)和阻尼比：给定时，就可以根据不同的T值算出动力系数3，从而得 到一条B一T曲线。这条曲线就称为动力系数反应谱曲线。动力系数是单质点m最大反应加 速度S。与地面运动最大加速度之比，所以B一T曲线实际上是一种加速度反应谱曲线。根据 结构自振周期T,就可以很方便地求出动力系数3。 7.(8分)答：(1)基本风压值w 基本风压值w。系以当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得的重现期为50年一 遇10min平均最大风速vo(m/s)为标准，按w。=v哈/1600确定的风压值。它应根据现行《荷载 规范》中“全国基本风压分布图”采用，但不得小于0.3kN/f。 (2)风载体型系数弘 风载体型系数以，是指实际风压与基本风压的比值。它描述的是建筑物表面在稳定风压 作用下静态压力的分布规律，主要与建筑物的体型与尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有 关。当风流经建筑物时，对建筑物不同部位会产生不同的效果，即产生压力和吸力。 四、计算题(10分) 答：(1)将原框架分为三个散口框架。除底层外的各层柱的线刚度均乘以折减系数0.9： (2)用弯矩分配法计算每一敞口框架的杆端弯矩，底层柱弯矩传递系数取1/2，其余各层 柱弯矩传递系数取1/3； (3)叠加三个敞口框架的弯矩。分层计算所得的梁的弯矩即为最后的弯矩；每根柱的弯矩 需由上、下两层计算所得的弯矩值叠加得到。 (4)叠加后的弯矩图在框架节点处不平衡，若进一步修正，可将这些不平衡力矩再进行一 次弯矩分配。 695
动力系数日与地面运动加速度纪录xg(t)的特征，结构的自振周期T以及阻尼比之有关。 当地面加速度纪录xg < t)和阻尼比之给定时，就可以根据不同的T值算出动力系数俘，从而得 到一条}-T曲线。这条曲线就称为动力系数反应谱曲线。动力系数是单质点m最大反应加 速度S。与地面运动最大加速度之比，所以R-T曲线实际上是一种加速度反应谱曲线。根据 结构自振周期T，就可以很方便地求出动力系数R} 7. (8分)答:(1)基本风压值 wa 基本风压值 w。系以当地比较空旷平坦地面上离地 lOm高统计所得的重现期为 50年一 遇 lOmin平均最大风速 vo (m/s)为标准，按 wo=vo/160。确定的风压值。它应根据现行《荷载 规范》中“全 国基本风压分布图”采用 ，但不得小于 0. 3kN/ n} o <2)风载体型系数 }s 风载体型系数拼，是指实际风压与基本风压的比值。它描述的是建筑物表面在稳定风压 作用下静态压力的分布规律，主要与建筑物的体型与尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有 关。当风流经建筑物时，对建筑物不同部位会产生不同的效果，即产生压力和吸力。 四、计算题(l0分) 答 :(1)将原框架分为三个敞 口框架。除底层外的各层柱的线刚度均乘以折减系数 。.9; (2)用弯矩分配法计算每一敞口框架的杆端弯矩，底层柱弯矩传递系数取 1/2，其余各层 柱弯矩传递系数取 1/3; (3)叠加三个敞口框架的弯矩。分层计算所得的梁的弯矩即为最后的弯矩;每根柱的弯矩 需 由上 、下两层计算所得的弯矩值叠加得到。 (4)叠加后的弯矩图在框架节点处不平衡，若进一步修正，可将这些不平衡力矩再进行一 次弯矩分配。 695