高层钢结构设计课后习题
1-1在高层钢结构设计中，为什么说水平荷载成为决定因素，结构侧移成为控制指标?
一方面结构自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房髙度的一次方成正比，而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与楼房高度的二次方成正比；另一方面，对某一高度的楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化，从而使合理确定水平荷载比确定竖向荷载困难。
1)结构顶点的侧移△与结构高度H的四次方成正比;2)结构的侧移与结构的使用功能和安全有着密切的关系;
过大侧移会使人产生不安全感；使填充墙和主体结构出现裂缝或损坏，影响正常使用；因P-△效应而使结构产生附加内力，使结构安全受威胁。
1-2在高层钢结构设计中，为什么需要考虑柱的轴向变形和梁柱节点域的剪切变形？
在高层钢结构中，由于柱中轴力大（特别是底层柱），因而轴向变形大，同时各柱轴向变形差异随房屋高度的增加而加大。当房屋很高时，中柱和边柱的轴向压缩差异将会达到较大数值，其后果相当于连续梁的中间支座产生沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。因此，若忽略柱中轴向变形，将会使结构内力和位移的分析结果产生一定的误差。另一方面，在高层建筑中，特别是在超高层建筑中，柱的负载很大，其总高度又很大，整根柱在重力荷载下的轴向变形有时可能达到数百毫米，对建筑物的楼面标高产生不可忽视的影响。因此，在构件下料时，应根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整。
在结构设计中，钢框架的梁、柱大都采用工字形或箱形截面，若假设梁、柱端弯矩完全由梁、柱翼缘板承担，并忽略轴力对节点域变形的影响，则节点域可视为处于纯剪切状态工作，加之节点域板件一般较薄，剪切变形较大，因此，对结构内力和侧移的影响不能忽视。
1-3试述线性构件、平面构件和空间构件的特点与区别。
(1)线形构件具有较大长细比的细长构件，称为线形构件或线构件。当它作为框架中的柱或梁使用时，主要承受弯矩、剪力和压力，其变形中的最主要成分是垂直于杆轴方向的弯曲变形。当它作为桁架或支撑中的弦杆和腹杆使用时，主要是承受轴向压力或拉力，轴向压缩或轴向拉伸是其变形的主要成分。
线构件是组成框架-支撑体系、框架-剪力墙体系的基本构件。
(2)平面构件具有较大横截曲宽厚比的片状构件，称为平面构件或面构件。它作为楼板使用时，承受平面外弯矩，垂直于其平面的挠度是其变形的特点。它作为墙体使用时，承受着沿其平面作用的水平剪力和弯矩，也承担一定的竖向压力；弯曲变形和剪切变形是墙体侧移的主要成分。面构件出平面方向的刚度和承载力很小，结构分析中常略去不计。
面构件是组成框架-剪力墙体系、框架-核心筒体系的基本构件。
(3)空间构件由线构件和（或）面构件组成的具有较大横截面尺寸和较小壁厚的组合构件，称为空间构件或立体构件。框筒就是由梁和柱等线构件组成的空间构件；框架-核心筒体系中的核心筒常由面构件组成空间构件；巨型结构体系中的巨型柱常由线构件或线构件与面构件组合成空间构件，其巨型梁通常由线构件组成。在高层建筑结构中，空间构件作为竖向筒体或巨型柱使用时，主要承受倾覆力矩、水平剪力和扭转力矩。与线构件和面构件相比，它具有较大的抗扭刚度和极大的抗推刚度，在水平荷载下的侧移较小，因而在高层或超高层建筑中，宜尽量选用空间构件。
空间构件是框筒体系、筒中筒体系、束筒体系、支撑框筒体系、大型支撑筒体系及巨型结构体系中的基本构件。2-1试述高层建筑结构类型及其主要特征。
根据主要结构所用材料或不同材料的组合可将高层建筑结构分为：钢筋混凝土结构、纯钢结构、钢-混凝土混合结构和钢-混凝土组合结构四种结构类型。后三种可归属于高层建筑钢结构范围，统称髙层建筑钢结构。这三种结构类型的主要特征分别为：
1.纯钢结构
这种结构类型的梁、柱及支撑（含等效支撑，如钢板剪力墙、嵌入式内藏钢板支撑剪力墙和带竖缝的混凝土剪力墙）等主要构件均采用钢材。
该类型主要用于纯框架体系或框架-支撑（等效支撑）体系。
2.钢-混凝土混合结构
这种结构类型的梁、柱构件采用钢材，而主要抗侧力构件采用钢筋混凝土内筒或钢筋混凝土剪力墙。
该类型主要用于框架-内筒体系或框架-剪力墙体系。
3.钢-混凝土组合结构
这种结构类型包括钢骨（型钢）混凝土结构、钢管混凝土结构。该类结构的柱和主要抗侧力构件（筒体、剪力墙等竖向构件）常采用钢骨混凝土或钢管混凝土，而梁等横向构件仍采用钢材。
2-2试述高层建筑钢结构体系的分类方法及其适用范围。
根据抗侧力结构的力学模型及其受力特性，可将常见的高层建筑钢结构分成如下四大体系：框架结构体系、双重抗侧力结构体系、筒体结构体系和巨型结构体系。框架体系由于结构自身力学特性的局限，对于30层以上的楼房经济性欠佳。双重抗侧力体系是在框架体系中增设支撑或剪力墙或核心筒等抗侧力构件，其水平荷载主要由抗侧力构件承担，可用于30层以上的楼房。当房屋层数更多时，由于支撑等抗侧力构件的高宽比值超过一定限度，水平荷载产生的倾覆力矩引起的支撑等抗侧力构件中的轴压应力很大，结构侧移也较大，宜采用加劲框架-支撑体系，利用外柱来提高结构体系的抗倾覆能力。随着房屋高度的增大，水平荷载引起的倾覆力矩，按照房屋高度二次方的关系急剧增大。因此当房屋层数很多时，倾覆力矩很大，此时宜采用以立体构件为主的结构体系，即简体体系或巨型结构体系。这种结构体系能够较好地满足很高楼房抗倾覆能力的要求。
2-3试述框架结构体系的特征、特性及适用高度。
1.体系特征
框架体系是指沿房屋的纵向和横向均采用钢框架作为主要承重构件和抗侧力构件所构成的结构体系。其钢框架是由水平杆件（钢梁）和竖向杆件（钢柱）正交连接形成。地震区的高楼采用框架体系时，框架的纵、横梁与柱的连接一般采用刚性连接。在某些情况下，为加大结构的延性，或防止梁与柱连接焊缝的脆断，也可采用半刚性连接。
2.受力特性
刚性连接的框架在水平力作用下，在竖向构件的柱和水平构件的梁内均引起剪力和弯矩，这些力使梁、柱产生变形。因此，框架结构体系利用柱与各层梁的刚性连接，改变了悬臂柱的受力状态，使柱在抵抗水平荷载时的自由悬臂髙度，由原来独立悬臂柱或铰接框架柱的房屋总高度(图2-la)减少为楼层高度的一半（h/2)(图2-lb)，即减小了几十倍之多，从而使柱所承受的弯矩大幅度减小，使框架能以较小截面积的梁和柱，承担作用于高楼结构上的较大水平荷载和竖向荷载。因此，框架抗侧力的能力主要决定于梁和柱的抗弯能力。房屋层数增多，侧力总值增大，而要提高梁、柱的抗弯能力和刚度，只有加大梁、柱的截面，截面过大，就会使框架失去其经济合理性。
髙层建筑的框架结构，在竖向荷载作用下，仅框架柱的轴向压力自上而下逐层增加
(框架梁、柱的弯矩和剪力自上而下基本无变化）；在水平荷载作用下，框架梁、柱的弯矩、剪力和轴力自上而下均逐层增加，上小下大，而且第二层边跨的框架梁梁端内力常为最大。
3.变形特点
框架在侧力作用下，在所有杆件（柱和梁）内均引起剪力和弯矩，从而使梁、柱产生垂直于杆轴方向的变形。框架在侧力作用下所产生侧向位移△(图2-2a)由两部分组成：倾覆力矩使框架发生整体弯曲所产生的侧移△b (图2_2b)和各层水平剪力使该层柱、梁弯曲（框架整体剪切）所产生的侧移△s(图2-2c)。
对于高度在60m以下的框架，在侧力引起的侧向位移△中，框架整体弯曲变形约占
15%；框架整体剪切变形约占85%。因此框架整体侧移曲线呈剪切型，层间侧移呈下大上小状。最大的层间侧移常位于底层或下部几层。
在水平荷载作用下，框架节点因腹板较薄，节点域将产生较大的剪切变形（图2-3)，从而使框架侧移增大10%~20%（《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-1998）规定，应计入其影响；对内力的影响在10%以内，可不计其影响)。
4. 二阶效应
钢框架结构除了具有一般框架结构的性能以外，还存在着一种不可忽视的效应即框架的二阶效应。这是因为钢框架结构的侧向刚度有限，在风荷载或水平地震作用下将产生较大的侧向位移△(图2-4），由于竖向荷载P作用于几何变形已发生显著变化的结构上使杆件内力和结构侧移进一步增大，这种效应也称之为二阶效应，或简称P-△效应。当钢框架结构越高事，P-△效应也就越显著。为了控制结构的侧移值，必然要增加梁和柱的刚度。当结构达达到一定高度时，梁、柱的截面尺寸就完全由结构的刚度而不是强度控制。
5.框架特点及应用
框架结构体系的优点是能够提供较大的内部使用空间，因而建筑平面布置灵活，能适应多种类型的使用功能，构造简单，构件易于标准化和定型化，施工速度快，工期短。对层数不太多的高层结构而言，框架体系是一种比较经济合理、运用广泛的结构体系，常用于层数不超过30层的高层建筑。
在地震力作用下，由于结构的柔软性，使结构自振周期长，且结构自重轻，结构影响系数小，因而所受地震力小，这是有利于抗震的。但由于结构的柔软性，地震时侧向位移大，易引起非结构性构件的破坏，有时甚至造成结构的破坏。
2-4试述双重抗侧力体系的组成及其分类。
当房屋高度较大时，可以参照单层工业厂房设柱间支撑的做法，在框架的纵、横方向设置支撑或剪力墙等抗侧力构件，这样就形成了框架和支撑或剪力墙共同抵抗侧向力的作用，故称之为双重抗侧力体系。该体系又可分为三类：钢框架-支撑结构体系、钢框架-剪力墙（现浇钢筋混凝土剪力墙、现浇型钢混凝土剪力墙、嵌人式钢板剪力墙、嵌入式内藏钢板支撑的预制钢筋混凝土剪力墙和预制的带竖缝钢筋混凝土剪力墙）结构体系和钢框架-核心筒（钢筋混凝土核心筒、钢骨混凝土核心筒或钢结构支撑核心筒）结构体系。在钢框架-支撑核心筒体系中，若设置连接支撑核心筒与外框架的刚性伸臂，则称之为加劲框架-支撑核心筒体系，简称加劲框架-支撑体系或支撑核心筒-刚臂体系。2-5简述框架-支撑体系的组成及适用范围。
1.体系特征
房屋超过30层，或者纯框架体系在风、地震作用下，不符合要求时，可以采用带支撑的框架，即在框架体系中，沿结构的纵、横两个方向或其他主轴方向，根据侧力的大小，布置一定数量的竖向支撑，所形成的结构体系称之为框架-支撑体系，简称为框-撑体系（图2-6)。
在这种体系中，框架布置原则、柱网尺寸和构造要求，基本上与框架体系相同。竖向支撑的布置，在结构的纵、横等主轴方向，均应基本对称。竖向支撑可采用中心支撑（轴交支撑）或偏心支撑（偏交支撑)。抗风及抗震设防烈度为7度以下时，可采用中心支撑；抗震设防烈度为8度及以上时，宜采用偏心支撑。
若支撑沿楼面中心部位服务面积的周围布置，沿纵向布置的支撑和沿横向布置的支撑相连接，可形成一个支撑核心筒。
2.适用高度
框-撑体系的抗推刚度比框架体系要大，而且框-撑体系由于框架和支持的变形协调，还使整个结构体系的最大侧移角有所减小。因此，在相同侧移限值标准的情况下，框-撑体系可以用于比框架体系更高的房屋，一般用于40
层以下的楼房较为经济。
2-6试述钢框架-剪力墙体系的组成、分类以及各种类型的受力特点和适用情况。
钢框架-剪力墙体系是在钢框架上，沿结构的纵、横两个方向或其他主轴方向，根据侧力的大小，配置一定数量的剪力墙而形成。
由于剪力墙可以根据需要布置在任何位置上，布置灵活。另外剪力墙可以分开布置，两片以上剪力墙并联体较宽，从而可减少抗侧力体系的等效高宽比值，提高结构的抗推刚度和抗倾覆能力。
钢框架-剪力墙体系的受力特性和变形特点与钢框架-支撑体系相似。
剪力墙可分为现浇和预制两大类。预制剪力墙板通常嵌人钢框架框格内，因此常被称为嵌人式墙板。
2.钢框架-嵌入式剪力墙板体系
(1)体系的组成：钢框架-嵌入式墙板体系是以钢框架为基本主体，根据侧力的大小，
在结构的纵、横两个方向或其他主轴方向的钢框架梁、柱形成的框格内嵌入一定数量的预制墙板而组成的体系，如图2-9。此类结构体系适用于抗震设防烈度为8度或9度、总层数超过12层的钢结构建筑。
预制墙板有以下几种类型：带纵、横肋的钢板；内藏钢板支撑的钢筋混凝土墙板；带竖缝的混凝土墙板；带水平缝的钢筋混凝土墙板。
由于预制墙板嵌入于钢框架梁、柱形成的框格内，一般应从结构底层到顶层连续布置。
为使墙板承受水平剪力而不承担竖向荷载，墙板四周于钢框架梁、柱之间应留缝隙，仅有数处与钢框架梁、柱连接。
(2)结构受力特性：整个建筑的竖向荷载全部由钢框架来承担；水平荷载引起的水平剪力由钢框架和墙板共同承担，并按两类构件的层间抗推刚度（侧向刚度）比例分配（一般情况，水平剪力主要由墙板来承担)；水平荷载引起的倾覆力矩，由钢框架和钢框架-墙板所形成的组合体来承担。
(3)体系特点及应用：由于嵌入式墙板具有特殊的构造，其延性比普通的现浇钢筋混凝土墙体大数倍，因而能与钢框架更协调地工作；由于墙板具有较强的抗推刚度和抗剪承载力，因此与钢框架体系相比，钢框架-嵌入式墙板体系的抗推刚度和抗减承载力都得到显著提高，在风或地震作用下，其层间侧移比钢框架体系显著减小，因而这种结构体系可以用于地震区层数更多的楼房。
钢框架-嵌入式墙板体系的变形特点与钢框架-支撑体系相似。
3.钢框架-现浇剪力墙板体系
(1)体系的组成：钢框架-现浇剪力墙板体系是以钢框架为基本主体，在结构的纵、横两个方向或其他主轴方向的钢框架之间布置一定数量的现浇剪力墙板而组成的结构体系。一般应沿房屋的纵向和横向，均布置剪力墙板。纵、横向剪力墙的数量应根据设防烈度和楼房层数的多少由计算确定。纵墙和横墙可分开布置，也可连成一体。现浇剪力墙体水平截面的形状可以是一字形（片状）、L形、T形、工字形。
工程中，现浇剪力墙板可以是钢筋混凝土墙板或型钢混凝土（钢骨混凝土）墙板。
(2)结构受力特性：在钢框架-现浇剪力墙板体系中，现浇剪力墙板是主要抗侧力构件，它具有较大水平截面，而且沿高度方向连续，因此具有较大的抗推刚度，将承担大部分剪力和倾覆力矩。钢框架因抗推刚度相对较小，主要承担竖向荷载。在水平荷载作用下，现浇剪力墙属弯曲型构件，钢框架属剪切型构件，两者协调工作后，钢框架顶部数层的水平剪力将大于下部，设计时应予注意。
(3)体系变形特点及应用：由于在水平荷载作用下，现浇剪力墙的侧移曲线属弯曲型，而钢框架的侧移曲线属剪切型，两者协调变形后，其侧移曲线属弯剪型，呈反S状。
2-7试述钢框架-核心筒体系的组成、分类及其特点与适用情况。
1.体系特征
钢框架-核心筒体系是指由外侧钢框架与内部核心筒所组成的混合结构体系。内部核心筒可以是钢筋混凝土核心筒或钢骨混凝土核心筒或钢结构支撑核心筒。
当结构的楼层平面采用核心式建筑布置方案，将所有服务性设施集中在楼面中心部位时，可以沿服务性面积周围设置钢筋混凝土墙（形成钢筋混凝土核心筒）或钢骨混凝土墙(形成钢骨混凝土核心筒）或钢结构支撑（形成钢结构支撑核心筒)。
钢框架与核心筒之间通过钢梁连接。钢梁与钢筋混凝土核心筒常为铰接连接，与钢骨混凝土核心筒及钢结构支撑核心筒-般宜采用刚接，也可铰接；钢梁与钢框架的连接宜采用刚接，也可铰接。
2.受力特性
由于核心筒是立体构件，在各个方向都具有较大的抗推刚度，在结构体系中，成为主要的抗侧力构件，将承担大部分的水平剪力和倾覆力矩，而在核心筒外围的钢框架主要是承担竖向荷载及小部分水平剪力。当外围钢框架的梁与柱采取柔性连接，即梁端与柱采用铰接时，钢框架仅承担竖向荷载，水平荷载则全部由核心筒承担。在水平荷载作用下，核心筒属弯曲型构件，钢框架属剪切型构件，两者协调工作后，钢框架顶部数层的水平剪力将大于下部，设计时应予注意。
3.体系变形特点
由于在水平荷载作用下，核心筒的侧移曲线属弯曲型，而钢框架的侧移曲线属剪切型，两者协调变形后，其侧移曲线属弯剪型，呈反S状。
2-8简述加劲的钢框架-核心筒体系的组成及受力与变形特征。
1.体系特征
加劲的钢框架-核心筒体系，是在钢框架-核心筒体系中，增设连接核心筒与外围钢框架的大型桁架（称为加劲
伸臂桁架，简称刚臂）以及增设连接外围钢框架的周边大型桁架（称为加劲周边桁架，简称外围桁架）所组成的结构体系（图2-14)。
这是因为，就抵抗水平荷载而言，核心筒（竖向支撑）为弯曲型悬臂构件，其水平承载能力和抗推刚度的大小，与核心筒（竖向支撑）的髙宽比成反比。当高层建筑采用钢框架-核心筒体系时，尽管核心筒作为主要抗侧力结构，但中央服务竖井的平面尺寸较小，沿服务竖井布置的竖向支撑高宽比较大，房屋很高时，由于支撑的髙宽比值太大，抗侧力效果显著降低，往往不能满足其要求。此时，应沿核心筒竖向支撑所在平面，在房屋顶层以及每隔若干层，沿房屋纵向、横向或其他合适方向，设置至少一层楼高的加劲大型桁架——伸臂桁架和周边桁架（图2-14)，将内部支撑与外圈框架柱连为一整体弯曲构件，共同抵抗水平荷载引起的倾覆力矩。所以，这种体系被称为加劲的钢框架-核心筒体系。可见，这种体系是对钢框架-核心筒体系进行的一种改进体系。
这一体系基本上可不改变钢框架-核心筒体系的结构布置，只是通过设置刚臂和外围桁架，使外围钢框架的所有柱均参与整体抗弯作用，从而提高了整个结构的侧向刚度，减少了内筒所承担的倾覆力矩，也减小了结构的水平侧移。
加劲伸臂桁架和加劲周边桁架应设在同一楼层，该层常被称为水平加强层，常用作设备层或避难层，其设置位置及间隔的楼层数量，应综合考虑设备层或避难层的设置位置以及以减小结构位移和内力为目标的优化分析结果而定。
2.受力特性
在一般的钢框架-核心筒体系（无刚臂时）中，由于连接外柱与核心筒（支撑）的钢梁跨度大，截面小，抗弯刚度很弱。当整个体系受到水平荷载作用时，外柱基本上不参与整体抗弯，核心筒几乎承担全部的倾覆力矩。而在加劲钢框架-核心筒体系中，整个体系受到水平荷载作用时，由于加劲桁架的竖向抗弯及抗剪刚度均很大，核心筒（支撑）受弯时，各层水平杆绕水平轴作倾斜转动，加劲桁架也随水平杆一起转动，迫使外柱参与整体抗弯。一侧外柱受压，一侧外柱受拉，形成与倾覆力矩方向相反的力矩（如同刚臂处作用一反向弯矩)，将抵消一部分由水平荷载产生的倾覆力矩，从而减小了核心筒（支撑）所受的倾覆力矩，如图2-15。
3.体系变形特点
由于加劲桁架的强大竖向刚度和外柱的较大轴向刚度，不仅使整个加劲钢框架-核心筒体系顶面各点发生同一转角而位于同一斜面上，而且使柱顶面转角减小，使该体系整体弯曲所产生的侧移，得以较大幅度的减小（减小幅度一般为20%~30%)，如图2-17。也使该体系可用于建造比一般的钢框架-核心筒体系（无刚臂时）更大高度的高楼。2-9试述筒体结构体系的组成、分类及其受力、变形特点与适用情况。
所谓筒体结构体系，就是由若干片纵横交接的“密柱深梁型”框架或抗剪桁架所围成的筒状封闭结构。每一层的楼面结构又加强了各片框架或抗剪桁架之间的相互连接，形成一个具有很大空间整体刚度的空间筒状封闭构架。根据筒体的组成、布置和数量的不同，可将筒体结构分为框架筒体、筒中筒、框筒束等结构体系。
2.2.
3.1框架筒体体系
1.体系特征
框架筒体体系是由建筑平面外围的框架筒体和内部承重框架所组成的结构体系（图2-18、2-19)
框架筒体是由三片以上的“密柱深梁型”框架或抗剪桁架所围成的筒状封闭型抗侧力立体构件，简称框筒。“密柱”是指框筒采用密排钢柱，柱的中心距不得大于4.5m; “深梁”是指框筒采用较高截面的实腹式窗裙梁，其截面高度一般为0.9 ~ 1.5m。通常，平行于侧力方向的框架被称为腹板框架，与之垂直的框架则被称为翼缘框架。框筒的平面形状宜为圆形或方形或矩形（其长宽比不宜大于1.5,否则，剪力滞后效应过于严重，不能充分发挥其立体构件的效能，此时宜采用框筒束结构体系）或正三角形或正多边形等较规则平面。框筒的立面开洞率一般取30%左右，过大不能充分发挥立体构件的空间效能；太小则可能会影响建筑使用功能或增加用钢量。外围框架筒体的梁与柱采用刚性连接，以便形成刚接框架。
内部承重框架的梁与柱铰接即可，仅承受重力荷载。由于内部承重框架仅承受重力荷
载，所以，其柱网可以按照建筑平面使用功能要求随意布置，不要求规则、正交，柱距也可以加大，从而提供较大的灵活使用空间。
2.受力及变形特点
作用于楼房的水平荷载所引起的水平剪力和倾覆力矩，全部由外围框筒承担（水平剪力由平行于侧力方向的各片腹板框架承担，倾覆力矩则由平行于和垂直于侧力方向的各片腹板框架和翼缘框架共同承担)；各楼层的重力荷载，则是按受荷面积比例分配给内部承重框架和外围框筒。
框架筒在侧向荷载作用下整体弯曲（倾覆力矩作用下）时，若框架筒能作为一整体并按单纯的悬臂实壁构件受弯，则框架筒柱的轴力分布如图2-19中虚线所示（直线分布，符合平截面假定)。由于存在框架横梁（窗裙梁）的竖向弯剪变形，使框架筒中柱的实际轴力不再符合平截面假定的直线分布规律，而是呈非线性分布（图2-19中实线所示的曲线）状态，框架筒柱的这种轴力分布规律称之为剪力滞后效应（Shear lag effect)。
剪力滞后效应使得房屋的角柱要承受比中柱更大的轴力，并且结构的侧向挠度将呈现明显的剪切型变形。
剪力滞后效应将削弱框筒作为抗侧力立体构件的空间效能。框筒结构的剪力滞后效应越明显，则对筒体效能的影响越严重。影响框筒结构的剪力滞后效应的因素主要是梁与柱的线刚度比、结构平面形状及其长宽比。当平面形状一定时，梁、柱线刚度比愈小，剪力滞后效应愈明显。反之,框架柱中的轴力愈趋均匀分布，结构的整体性能也愈好。结构平面形状对筒体的空间刚度影响很大，正方形、圆形、正三角形等结构平面布置方式能使筒体的空间作用较充分地得到发挥。
2.2.
3.2筒中筒体系
1.体系特征
筒中筒结构体系是由分别设置于内外的两个以上筒体通过有效的连接组成一个共同工作的结构体系，如图2-21所示。外筒，通常是由密柱深梁组成的钢框筒或支撑钢框架组成的支撑钢框筒；内筒，可以是由密柱深梁组成的钢框筒，或支撑（含等效支撑，如嵌人式钢板剪力墙，内藏钢板支撑的钢筋混凝土剪力墙，带竖缝的钢筋混凝土剪力墙，带水平缝的钢筋混凝土剪力墙）钢框架组成的支撑钢框筒，或现浇钢筋混凝土墙形成的钢筋混凝土核心筒，或钢骨混凝土墙形成钢骨混凝土核心筒。
这种体系一般是利用作为垂直运输、管道及服务设施的结构核心部分布置内筒，并与平面周边外筒通过各层楼面梁板的联系形成一个能共同受力的空间筒状骨架。由于筒中筒结构体系的内外筒体共同承受侧向力，所以结构的抗侧移刚度很大，能承受很大的侧向力。有时，为了进一步提高该体系的抗侧力效能，在结构顶层和设备层或避难层，利用沿内框筒的四个边设置向外伸出的加劲伸臂桁架，与外框筒钢柱相连，加强内外框筒的连接，并在外框筒中设置加劲的周边桁架，可使外框筒的翼缘框架中段各柱，在结构整体抗弯中发挥更大的作用，用以弥补因外框筒剪力滞后效应带来的损失，从而进一步提高结构体系的抗推能力。
2.受力特性
筒中筒体系的内筒，平面尺寸比外筒小，可显著减小剪力滞后效应，结构侧移中剪切变形与弯曲变形的比例，内框筒比外框筒要小，内框筒更接近于弯曲型抗侧力构件；其外框筒，平面尺寸比内筒大，剪力滞后效应严重，结构侧移中剪切变形所占比例较大，因而外框筒属于弯剪型抗侧力构件。内、外框筒通过各层楼盖的联系，将共同承担作用于整个结构的水平剪力和倾覆力矩。
3.变形特点
由于筒中筒体系的外框筒属于弯剪型抗侧力构件，而内框筒更接近于弯曲型抗侧力构件，内、外框筒通过各层楼盖协同工作，侧移趋于一致，其侧移曲线形状与双重抗侧力体系相似。由于筒中筒体系的弯曲型构件与剪弯型构件侧向变形的相互协调，对于减小结构顶点位移和结构下半部的最大层间侧移角都是有利的。
2.2.
3.3框筒束体系
1.体系特征
框筒束体系是由两个以上的框筒并列组合在一起形成的框筒束及其内部的承重框架共同组成的结构体系（图
2-23)，或者以一个平面尺寸较大的框筒为基础，然后根据结构受力要求，在其内部纵向或横向，或者纵、横两个方向，增设一榀以上的腹板框架所构成(图2-24a)。增设的内部腹板框架，可以是密柱深梁型框架或带支撑（含等效支撑，如嵌入式墙板）的稀柱浅梁型框架。
框筒束中的每一个框筒单元（子框筒），可以是方形、矩形、三角形、梯形、弧形或其
他形状，而且每一个单筒可以根据上面各层楼面面积的实际需要，在任何高度中止，而不影响整个结构体系的完整性，如美国希尔斯大廈（图⑶。框筒束体系的使用条件幽体系
更加灵活。
2.受力特点
⑴水平荷载下的框筒束，水平剪力由平行于剪力方向的各榀内、外腹板框架承担，倾覆力矩则由平行于和垂直于侧力方向的各榀腹板框架和翼缘框架共同承担。
(2)内、外翼缘框架中的各柱，基本上仅承受轴向力；内、外腹板框架中的各柱，除轴向力外，还承受沿框架所在平面的水平剪力及由此引起的弯矩。
(3)框筒束各框筒单元内部的框架柱，仅承担其荷载从属面积范围内的竖向荷载。
(4)框筒束各柱的轴力分布，比较接近于实腹筒的分布，其轴力与该柱到中和轴的距离大致成正比，这说明框筒束的剪力滞后效应甚弱（图2-24)。
2-10试述巨型结构的概念与特点。
1.概念
巨型结构的概念产生于20世纪60年代末，由梁式转换层结构发展而形成。巨型结构体系又称超级结构体系，它是由不同于常规梁柱概念的大型构件——巨型梁和巨型柱所组成的主结构与常规结构构件组成的次结构共同工作的一种髙层建筑结构体系。
巨型结构的梁和柱一般都是空心的立体杆件。巨型构件的截面尺寸通常很大，其中巨型柱的尺寸常超过一个普通框架的柱距，其形式上可以是巨大的实腹钢骨混凝土柱、空间格构式柱或是筒体；巨型梁采用高度在一层以上的空间钢桁架，一般隔若干层才设置一道。巨型结构的主结构通常为主要抗侧力体系，次结构只承担竖向荷载，并负责将力传给主结构。巨型结构是一种超常规的具有巨大抗侧力刚度及整体工作性能的大型结构。
2巨型结构的特点及应用
巨型结构具有一系列不同于普通结构的特点。
(1)结构整体刚度大。由矩形截面梁的截面刚度应EI=Ebh3/12中可知，截面刚度与截面高度的三次方成正比。由于巨型构件的截面尺寸比常规构件大得多，因此其刚度必然比普通结构的刚度大很多。
(2)侧向刚度大，且沿髙度分布均匀，是一种理想的抗侧力结构体系。
(3)体系灵活多样，有利于抗震。巨型结构可以有各种不同的变化和组合，主结构和次结构可以采用不同的材料和体系。巨型结构是一种大体系，可以在不规则的建筑中采取适当的结构单元组成规则的巨型结构，对抗震有利。
(4)巨型结构的次结构只是传力结构，故次结构的柱子不必连续，建筑物中可以布置大空间或空中台地或大门洞。次结构中的柱子仅承受巨型梁间的少数几层荷载，截面可以做得很小，给房间布置的灵活性创造了有利条件。
(5)施工进度快。巨型结构体系可先施工其主结构，待主结构完成后分开各个工作面同时施工次结构，大大缩短了施工周期。
(6)具有更大的稳定性和更高的效能，可节省材料，降低造价，使建筑物更加经济实用。例如香港中国银行大楼
采用巨型桁架体系，节省钢材左右。
(7)具有良好的建筑适应性和潜在的高效结构性能。能满足综合功能或一些特殊功能要求，能满足建筑设计和结构设计有机结合的要求，使其良好的建筑适应性和经济性均能得到充分的体现。
(8)可淸楚地划分为主、次结构，传力途径明确。
2-11试述巨型结构的分类以及各类型的组成与受力、变形特征。
1.分类
巨型结构从材料上可分为巨型钢结构、巨型钢骨钢筋混凝土结构（SRC)、巨型钢-钢筋混凝土混合结构以及巨型钢筋混凝土结构；按其主要受力和组成，可分为巨型框架、巨型支撑外框筒（巨型支撑框筒）、巨型支撑筒（巨型桁架筒）和巨型悬挂结构等基本类型。
2.2.4.3巨型框架结构
1.组成与布置
巨型框架，可以说是把一般框架按照一定比例放大而成。与一般框架的杆件为实腹截面不同，巨型框架的梁和柱是格构式立体构件。
巨型框架的“柱”，一般布置在房屋的四角。多于四根时，除角柱外，其余柱沿房屋的周边布置。巨型框架的“梁”，一般每隔12~15个楼层设置一根，其中间楼层是仅承受重力荷载的一般小框架。由于巨型框架体系的“柱”布置在房屋四角，所以巨型框架比多根柱沿周圈布置的框筒体系具有更大的抗倾覆能力。
2.受力特点
主结构（巨型框架）承担全部作用于楼房的水平荷载（产生水平剪力和倾覆力矩）和竖向荷载；巨型梁间的次结构（次框架）仅承受巨型梁间的重力荷载，并将其传给主结构（巨型框架)。
3.变形特点
由于巨型框架具有很大的抗侧移刚度和抗倾覆能力，加之巨型梁具有很大的抗弯刚度和抗剪刚度，使其侧向位移曲线在巨型梁处，有类似加劲的框架-核心筒体系的侧向位移曲线的内收现象（图2-17c)，因此，其侧向位移较常规体系大为减小。
该体系的侧移曲线，在巨型梁处出现内收现象，总体呈剪切型，与加劲的框架-核心筒体系的侧移曲线类似。
该体系特别适于超髙层或有特殊、复杂及其综合功能要求的高层建筑。
2.2.4.4巨型支撑外框筒体系
1.体系特征
框筒体系由于横梁的柔软性，使得筒体出现程度不同的剪力滞后效应，筒体的空间效能因而受到一定的削弱。为了进一步增强筒体结构的刚度，沿“稀疏浅梁型”外框筒的各个面增设巨型交叉支撑构成巨型支撑框筒体系，如图2-32所示的美国约翰?汉考克大厦。
巨型支撑外框筒体系是由建筑周边的巨型支撑框筒和内部的承重框架所组成。
巨型支撑框筒的支撑斜杆轴线与水平面的夹角一般取45°左右；相邻立面上的支撑
斜杆在框筒转角处与角柱相交于同一点，使整个结构组成空间几何不变体系，并保证支撑传力路线的连续性。
根据受力特点，可将巨型支撑外框筒划分为主构件和次构件两部分。在每一个区段中，主构件包括支撑斜杆、角柱和主楼层的窗裙梁，如图2-30a中粗实线所示；次构件包括周边各中间柱和介于主楼层之间的各层窗裙梁，如2-30a中细实线所示。
巨型支撑外框筒体系（简称支撑框筒）不再像一般框筒那样要求密排柱和高截面窗裙梁。
受力状态
水平荷载引起的水平剪力和倾覆力矩，全部由巨型支撑外框筒承担；竖向荷载则由巨型
支撑外框筒和内部的承重框架共同承担，并按各自的受荷面积比例分担。
巨型支撑外框筒，在水平荷载作用下发生整体弯曲时，本来应该由框筒各层窗裙梁承担的竖向剪力（图2-31a），绝大部分改由支撑斜杆来承担（图2-31b）。
在巨型支撑外框筒体系中，是靠支撑斜杆的轴向刚度（而不是靠窗裙梁的竖向弯剪刚度）所提供的轴向承载力来抵抗水平剪力和竖向剪力，而且杆件的轴向刚度远大于杆件的弯剪刚度，加之支撑又具有几何不变性，所以水平荷载作用下巨型支撑外框筒的水平和竖向剪切变形均很小，基本上消除了剪力滞后效应，从而能更加充分地发挥抗侧力立体构件的空间工作效能。
3.变形特点
在巨型支撑外框筒体系中，是靠支撑斜杆的轴向刚度所提供的轴向承载力来抵抗水平剪力和竖向剪力，加之支撑又具有几何不变性，因此巨型支撑外框筒体系具有很大的水平和竖向刚度。在水平荷载作用下，整个结构体系产生的侧移中，整体弯曲产生的侧移，约占80%以上，而结构剪切变形所产生的侧移约占20%以下。
2.2.4.5巨型支撑筒体系
1.体系特征
巨型支撑筒体系又称巨型桁架筒体系。该体系是建筑平面周边的巨型或大型立体支撑、支撑节间内的次（小）框架及内部的一般框架（或内部立体或空间支撑）所组成的结构体系。
建筑平面周边的巨型或大型立体支撑，是沿建筑平面周边每一个立面设置横跨整个面宽的竖向大型支撑，相邻立面的支撑斜杆和水平腹杆与角柱相交于同一点，使建筑平面周边各立面的竖向大型支撑相互连接，构成一个巨型支撑筒亦称巨型立体支撑或称巨型桁架筒（图2-33)。竖向大型立体支撑的支撑斜杆和水平腹杆一般采用型钢制作，有时水平腹杆采用桁架式杆件亦称转换術架（图2-33b);竖向大型立体支撑的竖杆（角柱）通常采用型钢混凝土巨柱或钢结构格构式巨柱或钢筋混凝土巨柱。
在巨型立体支撑的每个节间区段内设置次框架，以承担该区段内若干楼层的重力荷载。在楼房内部，通常设置次一级的立体或空间支撑（有时设置一般钢框架）用以承桕
楼层内部的重力荷载。
2.受力状态
作用于楼房的水平荷载产生的全部水平剪力和倾覆力矩，由建筑平面周边的巨型或大型
立体支撑承担，其水平剪力由巨型或大型立体支撑中平行于荷载方向的斜杆承担，倾覆力矩则由大型立体支撑中所有立柱承担。
重力荷载由次框架、楼房内部空间支撑及大型立体支撑中所有立柱共同承担，并按荷载从属面积比例分配。
巨型或大型立体支撑中所有立柱均布置在建筑的周边，可获得最大的抗倾覆力臂，从而使该体系获得最大的抗推刚度和抗倾覆能力。
由于该体系是通过大型立体支撑中的支撑斜杆的轴向刚度（而不是依靠横梁的抗弯剪刚度）来传递剪力，因此消除了剪力滞后效应。
2.2.4.6巨型悬挂结构体系
1.体系特征
巨型悬挂结构体系是利用钢吊杆将大楼的各层楼盖，分段悬挂在主构架各层巨型梁上所形成的结构体系。
主构架一般采用巨型钢框架，其立柱可以是类似竖放空腹桁架或立体刚接框架或者支撑筒；其横梁通常均采用立体钢框架。
主构架每个区段内的吊杆，通常是采用髙强度钢材制作的钢杆，或者采用高强度钢丝束。每个区段内的吊杆一般只吊挂该区段内的楼盖。
悬挂结构体系可以为楼面提供很大的无柱使用空间。位于髙烈度地区的楼房，悬挂结构体系的使用，还可显著减小结构地震作用效应。
2.受力状态
悬挂结构体系的主构架，几乎承担整幢大楼的全部水平荷载和竖向荷载，并将其直接传至基础。
主构架每个区段内的钢吊杆仅承担该区段各层楼盖的重力荷载。
为防止主构架横梁挠曲和吊杆伸长造成楼面过度倾斜，可采取横梁起拱或者对吊杆施加预应力等措施加以解决。
3.变形特点
在水平荷载作用下，结构的侧移曲线呈剪切型，但由于巨型悬挂结构具有很大的抗侧移刚度和抗倾覆能力，加之巨型梁具有巨大的抗弯刚度和抗剪切刚度，使其侧向位移曲线在巨型梁处，有如加劲的框架-核心筒体系的侧向位移曲线类似的内收现象（图2-17c)，因此，其侧向位移较常规体系大为减小。
3-1如何选择有利的建筑场地？
1.避免地面变形的直接危害
选择建筑场地时，应避开对建筑抗震危险的地段。危险地段是指地震时可能发生崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段和可能受到它们危害的地段，以及位于8度以上地震区的地表断裂带、地震时可能发生地表错位的地段。
2.避免不利地形
不利地形一般指条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘、非岩质的陡坡、河岸和边坡的边缘。国内外多次地震经验表明，位于上述不利地形建筑物的破坏程度要比邻近开阔平坦地形上建筑物的破坏程度加重1 ~2度。
3.避开不利场地
国内外多次地震经验表明，位于很厚场地覆盖层上的髙层建筑等较柔结构，其破坏程度比薄覆盖层上同类结构严重很多。因此，设计高层钢结构建筑时，最好避开厚场地覆盖层这类不利场地。
场地覆盖层厚度是指地表面至基岩顶面或等效基岩顶面（剪切波速V>500m/S的坚硬土）的深度。
4.避开不利地基土
不利地基土主要是指：①饱和松散的砂土和粉土（该类土易产生土层液化现象）；②泥炭、淤泥和游泥质土等软土（该类土在地震时易发生较大幅度的突然沉陷，常称之为溪陷土）。
由于上述可液化土和软土在地蔑时可能发生较大的沉陷和不均匀沉陷，因此，不能用作筏基和箱基下的天然地基。此外，采用桩基时，也应考虑地震时可液化土的可能沉陷而造成桩承台板底面脱空，以及对桩身产生的负摩擦力。
3-2如何确定合适的建筑体型？
建筑体形与建筑平面形状、建筑立面形状和房屋的高度等因素密切相关。因此，选择合适的建筑体型可归结为选择合适的建筑平面形状、建筑立面形状和房屋的高度。故下面就与建筑体型密切相关的几个方面进行分述。
3.2.1建筑平面形状
由于高层建筑钢结构高度较大，水平荷载（风荷载和地震作用）对其产生重要影响，往往起着控制作用。因此，在确定建筑平面形状时，宜从降低风荷载和地震作用两方面考虑。
1.抗风设计
(1)宜优先选用流线型平面：从抗风角度考虑，建筑平面宜优先选用圆形、椭圆形等流线型平面形状，该类平面形状的建筑，其风载体型系数较小，它能显著降低风对高层建筑的作用，可取得较好的经济效果。
圆形、椭圆形等流线型平面，与矩形平面比较，风载体型系数大约可减小30%以上[2]，
作用于圆形平面髙楼上的风荷载标准值，仅为方形平面髙楼的62%。这是因为圆柱形屋
垂直于风向的表面积最小，因此，表面风压比矩形平面房屋要小得多；此外，由于圆形平面的对称性，当风速的冲角α发生任何改变时，都不会引起侧向力数值上的改变。因此，采用圆形平面的高层建筑，在大风作用下不会发生驰振现象。
(2)应尽量选择规则平面：楼层平面形状不对称的高层建筑，在风荷载作用下易发
生扭转振动。实践经验证明：一幢髙层建筑，在大风作用下即使是发生轻微的扭转振动，也会使居住者感到振动加剧很多。因此，为使高层建筑结构满足风振舒适度的需求，使高层居住者不致在大风作用下感到不适，建筑平面应尽量选择方形、圆形、椭圆形、矩形、正多边形等双轴对称的平面形状。
在实际工程中，常采用矩形、方形甚至三角形等建筑平面，但在其平面的转角处，常采用圆角或平角（切角）的处理方法。这样处理后，既可减小建筑的风载体型系数，又可降低风荷载作用下框筒或束筒体系角柱的峰值应力。德国法兰克福商业银行新大楼就采用了这种处理方式[7]。
在进行结构布置时，应结合建筑平面、立面形状，使各楼层的抗推刚度（侧移刚度）中心与风荷载的合力中心接近重合，并位于同一竖直线上，以避免建筑扭转振动。
注意建筑平面长宽比的限值：对于钢框筒结构体系，若采用矩形平面钢框筒，其长边与短边的比值不宜大于1:5。超过该比值的矩形平面钢框筒，当风向平行于矩形平面的短边时，框筒由于剪力滞后效应严重而不能充分发挥作为立体构件的空间作用，从而降低框筒抵抗侧力的有效性。若该比值大于1.5时，宜采用束筒结构体系。
2.抗震设计
(1)宜优先选用简单规则平面：位于地震区的髙层建筑，水平地震作用的分布取决于质量分布。为使各楼层水平地震作用沿平面分布对称、均匀，避免引起结构的扭转振动，其平面应尽可能采用圆形、方形、矩形等对称的简单规则平面。但由于城市规划对街景的要求，或由于建筑场地形状的限制，高层建筑不可能千篇一律地采用圆形、方形等简单规则的平面形状，而不得不采用其他较为复杂的平面形状。为了避免地震时发生较强烈的扭转振动以及水平地震作用沿平面的不均匀分布，《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99—1998)规定，对抗震设防的高层建筑钢结构，其常用的平面尺寸关系应符合表3-1和图3-1的要求，凡符合该要求者，均可视为规则平面。
(2)尽量避免选用不规则平面：比图3-1中更为复杂的平面均为不规则平面。对于图3-1中的平面形状，当其尺寸关系不满足表3-1的限值者，也视为不规则平面。在工程设计中，应尽量避免选用不规则平面。当无法避免时，应对结构进行精细的地震反应分析，以获取较确切的地震内力与变形，并采取相应的抗震措施。
3.2.2建筑立面形状
1.抗风设计
(1)宜选用上小下大的简单规则：的立面强风地区的髙楼，宜采用上小下大的梯形或三角形立面（图3-2a、b)0这是因为，作用于房屋的风荷载标准值是随离地面的髙度而增加的。
采用上小下大的梯形或三角形立面的优点是:缩小了较大风荷载值的受风面积，使风荷载产生的倾覆力矩大幅度减小;从上到下，楼房的抗推刚度和抗倾覆能力增长较快，与风荷载水平剪力和倾覆力矩的增长情况相适应；楼房周边向内倾斜的竖向构件轴力的水平分力，可部分抵消各楼层的风荷载水平剪力。
(2)立面可设大洞或透空层：对于位于台风地区的层数很多、体量较大的髙楼，可结合建筑布局和功能要求，在楼房的中、上部，设置贯通房屋的大洞，或每隔若干层设置一个透空层（图3-2c、d)，可显著减小作用于楼房的风荷载。
2.抗震设计
(1)宜优先选用简单规则的立面：对于抗震设防的高层建筑钢结构，其立面形状宜采用矩形、梯形、三角形等沿高度均勻变化的简单几何图形。避免采用楼房立面尺寸存在剧烈变化的阶梯形立面，更不能采用由上而下逐步收进的倒梯形建筑。因为立面形状的突然变化，必然带来楼层质量和抗推刚度剧烈变化。地震时，突变部位就会因剧烈振动或塑性变形集中效应而使破坏程度加重。
（2）尽量避免选用不规则立面
3.2.3房屋高度
1.房屋总高度
实践经验表明，不同的结构类型，不同的结构体系，各有其适用的最大高度：钢框架属于弯曲杆系（图3~4a)，它是依靠梁和柱的杆件抗弯刚度来为结构提供抗推刚度，其体系抵抗侧力的刚度和承载力较小，符合经济合理原则的房屋最大适用高度较低；钢框架-剪力墙(剪力墙厲平面构件，图3-4c，在其平面内的刚度和承载力较大）、钢框架-支撑（支撑属轴力杆系，图3-4b，其抗推刚度远大于由弯曲杆系所组成的框架的抗推刚度）和各类筒体（筒体属立体构件，图3~4d，具有极大的抗推刚度和抗倾覆力矩的能力）等体系，抵抗侧力的刚度和承载力逐级增大，它们所适用的最大房屋高度也逐级增高；此外，钢材的强度和变形能力比混凝土高得多，所以，钢结构所适用的最大房屋高度要比钢-混凝土混合结构更高一些。
2.房屋高宽比
房屋高宽比是指房屋总高度与房屋底部顺风（地震）向宽度的比值。它的数值大小直接影响到结构的抗推刚度、风振加速度和抗倾覆能力。若房屋的髙宽比值较大，结构就柔，风或地震作用下的侧移就大，阵风引起的振动加速度就大，结构的抗倾覆能力就低。所以，进行高层建筑钢结构抗风、抗震设计时，房屋的髙宽比应该得到控制。
既然房屋的高宽比值决定着结构抗推刚度和抗倾覆能力，那么，房屋高宽比的允许最大值，应该随水平荷载的大小而异，即风荷载大的初抗震设防烈度髙的建筑物，其高宽比值要小一些，反之，就可以大一些。
3-3在高层建筑钢结构中，为什么不宜设置变形缝？
由于高层建筑钢结构的高度较大，一般为塔形建筑，其平面尺寸一般达不到需要设置伸缩缝的程度（伸缩缝的允许最大间距可达90m);且设缝会引起建筑构造和结构构造上的很多麻烦；同时，若缝不够宽则缝的功能不能发
挥，地震时可能因缝两侧的部分撞击而引起结构破坏。所以《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99—1998)规定：高层建筑钢结构不宜设置伸缩缝。日本的高层建筑一般都不设伸缩缝。当必须设置时，抗震设防的结构伸缩缝应满足防震缝的要求。
《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99—1998)规定：髙层建筑钢结构不宜设置防震缝。其薄弱部位应采取措施提髙抗震能力。因此未对防震缝的宽度未作规定。
为了保证髙层建筑钢结构的整体性，在其主体结构内不应设置沉降缝。
3-4在高层建筑钢结构设计中，为什么要控制房屋的高宽比?
房屋高宽比是指房屋总高度与房屋底部顺风（地震）向宽度的比值。它的数值大小直接影响到结构的抗推刚度、风振加速度和抗倾覆能力。若房屋的髙宽比值较大，结构就柔，风或地震作用下的侧移就大，阵风引起的振动加速度就大，结构的抗倾覆能力就低。所以，进行高层建筑钢结构抗风、抗震设计时，房屋的髙宽比应该得到控制。
3-5在高层建筑钢结构的抗震设计中，为何宜釆用多道抗震防线？
(1)必要性：由于地震对房屋的破坏作用有时持续十几秒钟以上，一次地震后，又往往发生多次破坏性的强余震。采用单一抗侧力体系的结构，因为只有一道抗震防线，构件破坏后，在后续的地震作用下，很容易发生倒塌。特别是当建筑物的自振周期接近地震动卓越周期时，更容易因共振而倒塌。因此，若采用具有多道抗震防线的双重或多重抗侧力体系（如图3-5,框架-支撑体系，框架-剪力墙体系，框架-筒体体系和筒中筒体系等），当第一道抗震防线的抗侧力构件破坏后，还有第二道甚至第三道抗震防线的抗侧力构件来替补，从而大大增强结构的抗倒塌能力。
3-6结构最佳破坏机制的特征及判别条件是什么？
结构实现最佳破坏机制的特征是：当结构中某些杆件出现塑性铰之后，整个结构在承载力基本保持稳定的条件下，结构能够持续地产生较大变形而不倒
塌，从而最大限度地吸收和耗散地震能量。
结构最佳破坏机制的判别条件是:
1）塑性铰首先出现在结构中的次要构件，或主要构件中的次要杆件，最后才在主要构件中出现塑性铰，从而构成多道抗震防线。
2)塑性铰首先出现在结构中的各水平杆件的端部，最后才在竖向杆件中出现塑性铰。
3)结构中所形成的塑性铰数量最多，使结构具有较长的塑性发展过程。
4)构件或杆件中的塑性铰，具有较大的塑性转动量，使结构在严重破坏之前能够产生较大的塑性变形，耗散更多的地震能量。
3-7试述耐震设计4准则的含义。
(1)强节弱杆：在由线形杆件组成的框架、支撑、框筒等杆系构件中，节点是保证构件几何稳定的关键部位。构件在外荷载作用下，一旦节点发生破坏，构件就会变成机动构架，失去承载能力。因此，进行设计时，一定要使节点的承载力大于相邻杆件的承载力，即遵循所谓的强节点弱杆件设计准则。
(2)强竖弱平：为使构件在地震作用下实现总体屈服机制，利用水平杆件变形来消耗更多的地震输入能量。在进行框架、框筒和偏心支撑等构件的杆件截面设计时，就应该使竖杆件的屈服承载力系数大于水平杆件的屈服承载力系数，即遵循所谓的强柱弱梁设计准则。
屈服承载力系数是指杆件截面屈服时的承载力与该截面的外荷载内力的比值。
(3)强剪弱弯：在计算和构造上采取措施，使构件中各杆件截面的抗剪屈服承载力系数大于抗弯屈服承载力系数。
(4)强压弱拉：对于型钢混凝土杆件和钢-混凝土混合结构中的钢筋混凝土杆件，进行受弯杆件的截面设计时，应使受拉钢筋配筋率低于平衡配筋率，确保杆件受弯时，实现受拉钢筋屈服，不发生受压区混凝土的压溃破坏。
3-8何为平面不规则结构？何为竖向不规则结构？
考虑抗震设防的钢结构高层建筑，在结构平面布置上具有下列情况之一者，则属于平面不规则结构：
不论平面形状规则与否，任一楼层的偏心率（不包括附加偏心距）大于0.15时，或者楼层的最大弹性层间侧移大于该楼层两端弹性层间侧移平均值的1.2倍（但不应超过1.5倍），即δ2>1.2 (δ1+δ2) /2 (图3-8)，均属于“扭转不规则”结构。
(2)存在楼板尺寸或水平刚度突变或者局部楼板有效宽度小于该层楼板典型宽度的50% (图3-9a)，或者楼板开洞面积超过该层楼面总面积的30% (图3-9b)，或者楼盖不连续(有较大的错层，图3-%)。
(3)结构平面形状带有缺口，缺口在两个方向的凹进深度和长度，分别超过楼层平面各该方向总边长的30% (图3-10)。
(4)具有较大抗推刚度的抗侧力构件，既不平行又不对称于抗侧力体系的两个相互垂直的主轴。
高层建筑钢结构沿高度方向符合下列情况之一时，为竖向不规则结构：
(1)相邻楼层质量的比值大于1.5 (建筑为轻屋盖时，顶层除外)。
(2)某下一层楼层的抗推刚度（侧向刚度），小于其相邻上一楼层抗推刚度的70% (图3-lla)或小于其上相邻三个楼层抗推刚度平均值的80% (图3-llb)。
(3)某任一楼层全部抗侧力构件按实际截面和材料强度标准值计算所得的总受剪承载力小于相邻上一层受剪承载力的80% (图3-12)。
(4)结构中的主要抗侧力构件在某一楼层（转换层）中断（图3-13)或转换为其他类型的抗侧力构件，导致抗侧力构件（柱、抗震墙、支撑等）的内力经由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递的竖向不连续。
3-9削减结构地震反应常用哪些方法或措施？
1.避开地震动卓越周期
进行结构方案设计时，应综合考虑场地周期与建筑物周期的关系，使建筑周期避开地震动卓越周期。
2.加大结构阻尼
由于结构阻尼可以削减结构地震反应的峰值，所以，从削减地震反应这一角度出发，应设法加大高层建筑钢结构的阻尼比。常采用下列方法：
(1)增设粘弹性阻尼器等附加阻尼装置。
(2)在钢框架或钢框筒中嵌人钢筋混凝土墙板，钢结构和钢筋混凝土结构的弹性阻尼比分别为2%和5%。
(3)在框架-支撑体系中可采用连接节点摩擦耗能或构件非弹性性能的特殊连接装置。
(4)在巨型结构体系中，可采用悬挂次体系等特殊处理方式。
3.提高结构延性
选用延性比较大的材料，加大结构延性，可以减小作用于结构上的等效地震力。
4.采用有效的隔震方法
传统的结构抗震设计，是利用结构的强度和变形能力来抵御所受到的地震力和耗散地震能力，这是直接对抗地震的被动防震方法。近期得到较快发展的结构隔震设计，是利用隔震装置来控制和阻隔地震对结构的作用，从而大幅度地减小结构所受到的地震力，并使地震力大致定量在某一水平上。
4.采用有效的隔震方法
传统的结构抗震设计，是利用结构的强度和变形能力来抵御所受到的地震力和耗散地震
能力，这是直接对抗地震的被动防震方法。近期得到较快发展的结构隔震设计，是利用隔震
装置来控制和阻隔地震对结构的作用，从而大幅度地减小结构所受到的地震力，并使地震力
大致定量在某一水平上。
隔震设计避开了地震对结构的直接冲击，是一种以柔克刚的主动防震方法。
高层建筑隔震设计常采用下列方法：
(1)软垫隔震：在结构底部与地基（或人工地基）之间，设置若干个带铅芯钢板橡胶块或砂垫层、滑板之类的软垫层。地震时，结构底部与地基之间产生较大的相对水平位移，结构自振周期加长。由于水平变形集中发生于软垫块处，使上部结构的层间侧移变得很小，从而保护结构免遭破坏。
⑵摆动隔震：摆动隔震是“柔弱底层能减轻上部结构地震力”概念的延伸和发展。它是将整个结构底部支承在上下两端呈球面状的可摆动的短柱群上。地震时，利用短柱群的大幅度摆动，使上部结构各楼层的层间侧移变得很小，从而达到减震的效果。
3-10试述钢-混凝土组合楼盖的类型及其组成？
1.现浇钢筋混凝土板组合楼盖
这类组合楼盖是在钢梁上现浇钢筋混凝土楼板而形成。在现场现浇混凝土楼板，需要搭设脚手架、安装模板及支架、绑扎钢筋、浇灌混凝土及拆除模板等作业，造成大量后继工程不能迅速开展，使钢结构的施工速度快、工业化程度高等优点不能充分体现。因此，在髙层钢结构工程中，现已很少采用该类组合楼盖。
2.预制钢筋混凝土板组合楼盖
该组合楼盖是将预制钢筋混凝土楼板，支承于已焊有栓钉连接件的钢梁上，然后用细石混凝土浇灌槽口（在有栓钉处混凝土板边缘所留）和板缝而形成，其构造见文献[45]。由于该类组合楼盖整体刚度较差，因此，在高层钢结构中不宜采用。
3.预应力叠合板组合楼盖
这种组合楼盖是先将预制的预应力钢筋混凝土薄板（厚度不小于40mm)铺在钢梁上，然后在其上现浇混凝土覆盖层（此时的预制混凝土板作为模板使用），待覆盖层混凝土凝固后与预制的预应力钢筋混凝土板及钢梁共同形成组合楼盖（其构造详见文献[45])。当能保证楼板与钢梁有可靠连接时，方可考虑该类组合楼盖用于高层钢结构之中。
4.压型钢板-混凝土板组合楼盖
该类组合楼盖是利用成型的压型钢板铺设在钢梁上，通过纵向抗剪连接件与钢梁上翼缘焊牢，然后在压型钢板上现浇混凝土（或轻质混凝土）构成（其构造详见本书第9章或文献[11])。该组合楼盖不仅具有优良的结构性能与合理的施工工序，而且综合经济效益显著，优于其他组合楼盖，是较理想的组合楼盖体系。因此，该类组合楼盖在高层钢结构建筑中应用最广，是高层钢结构楼盖的主要结构形式。
3-11减轻楼盖自重常用哪些方法？
由于楼盖结构由梁、板构成，减轻楼盖自重可从减轻梁、板自重两方面考虑。现将其主要方法介绍如下。
1.减轻钢梁自重的方法
(1)减小主梁高度：由约瑟夫?克拉科提出的采用填块-主梁楼盖结构系统可达到减小主梁高度的目的。该系统是在钢主梁上焊接很多短型钢构件（称为填块），填块与压型钢板-混凝土组合楼板通过抗剪连接件连接，其构造见图3_24。
该楼盖结构系统的主要优点是：
由于主梁与压型钢板-混凝土组合板间有填块，其组合楼板的惯性矩可以大大增
加，从而可采用较矮的主梁。
2)主梁与压型钢板-混凝土组合板之间固有的空间，可以布置各种电气、设备等管
线。
由于梁高减少了，而且又把各种管线放入结构空间，可以减少楼层高度（可降低
150 - 250mm)。其结果是，可大大节约钢材以及幕墙、电梯、机电设备等管线所用的材料。一般在楼盖系统中减少结构用钢量约25%，降低楼盖系统的总造价约15%。
(2)使用桁架：钢梁使用桁架钢梁的主要优点是：
1)减少梁腹板用钢量，从而节约钢材，减轻楼盖自重，降低造价。
2)高层建筑中的纵向管线设备可以直穿钢梁，而勿需像采用实腹钢梁那样在梁腹板开洞或管线置于梁下，从而减少加工费用或降低层高，进而降低造价。
3)便于吊顶龙骨的构造处理或连接。
(3)采用蜂窝梁：采用蜂窝梁的优点与桁架钢梁-钢混凝土组合楼盖相似，故不赘述。
2.减轻楼板自重的方法
(1)使用轻骨料混凝土：在混凝土的自重之中，粗骨料所占比例很大。选用容重较小的粗骨料，可显著减轻混凝土的自重。工程实践经验表明，采用粘土陶粒、粉煤灰陶粒、火山渣或浮石作为骨料配制而成的混凝土，容重约为18kN/m3,比普通混凝土约减轻自重25%。因此，用轻骨料混凝土浇制楼板，就可显著减轻楼板的自重，从而减轻楼盖自重或结构自重。
(2)减小楼板的折实厚度欲减轻楼板自重，除了采用轻骨料混凝土外，比较简单易行的方法，就是利用一些常
用的设计方法和施工手段，来减小楼板的折实厚度。下面介绍几种已在工程中实际应用的做法。
1)选用密肋楼盖
2)选用无粘结预应力混凝土平板与普通钢筋混凝土平板相比，采用无粘结预应力混凝土平板可减小板厚50mm 以上，减轻自重20%左右。
3)采用压型钢板-混凝土组合楼板以压型钢板作底模的压型钢板?混凝土组合楼板
呈密肋状（图3-25a),从而具有较薄的折实厚度，可减轻楼盖自重。
4)使用空心楼板对于预应力和非预应力现浇钢筋混凝土楼板，均可采用非抽心成空
的生产工艺，制成空心楼板。其方法是：在楼板内，顺跨度方向埋置波纹薄钢管或硬纸管,然后浇筑混凝土，从而
形成空心板。据测算，与现浇的普通钢筋混凝土平板相比较，采用预应力或非预应力空心板，可减轻楼板自重约30%左右，降低造价。
3-12在高层钢结构方案设计阶段,如何确定其基础形式及地下室布置?
常用基础形式高层建筑的基础形式很多，最常用的为筏形基础箱形基础和桩基础。在某些地基良好、荷载不大的情况下，也可采用十字形（井格形）基础甚至条形基础。
1)条形基础：一般般用在层数不多（8?12层）框架房屋和士质较好的非地震区，沿房屋横向或纵向连成条形。
2) 十字形基础：十字形基础又称井格式基础，即在房屋的纵、横方向都做成条形基础，这样整个基础就形成连系在一起的十字形基础。十字形基础比条形基础有更大的
基础底面积和刚度，一般用于土质较好的框架结构房屋中。
3)筏形基础：当房屋层数较高，荷载较大，土质较差时，采用条形或十字形基础可能使房屋产生较大的沉降甚至倾斜，以致影响使用和安全，这时，可采用板式筏形基础（图3-26c)。为了进一步增加基础平板的刚度，常在柱与柱之间以梁加强平板，做成带梁肋的梁式筏形基础，如图3-26b所示。基础的底面积沿房屋的平面外廊可以再向外扩展，增大与地基之间的接触面积，因而可以提髙承载能力。
筏形基础整体性较条形基础、十字形基础好得多，能承受上部结构传来的集中压力和水平力，使之迅速有效地传递到整个地基中去；并且基础形状简单，不需要大量模板，施工非常方便，可用在地震区以及任何类型的髙层结构中，是目前高层建筑常用的基础形式之一。
4)箱形基础：片筏形基础虽然适用面广、施工简便，但是若板厚太大，将使基础自重过大，材料用量过多，很不经济。而箱形基础则能减轻基础自重，比筏形基础节约材料。
箱形基础是用钢筋混凝土顶板、底板、侧墙以及纵、横相交的隔墙所组成的一个空间整体结构（图3-26d)。它像一个放在地基上的空心盒子那样工作，承受着上部结构传来的全部荷载，并传递到地基中去。
由于箱形基础的刚度很大，能有效地调整基础底面的压力，减少软弱地基引起的不均匀沉降。此外，箱形基础本身具有一定的空间，可以兼作人防、设备层或地下室使用。埋在地面以下的箱形基础，代替了大量回填土，减少了基底的附加应力，这就相当于提高了地基承载力，是十分有利的。箱形基础比其他基础埋深更大，能较牢固地处于土壤的包围之中建筑物的整体稳固性较好。采用箱形基础，使整个房屋的重心下移，有利于抗震。
箱形基础宜用于地基较差、荷载较重、平面形状规则的高层建筑。但是，它的施工技术要求和构造要比其他形式的基础复杂，水泥和钢筋的用量也较多。在具体选择时应与其他方案（如桩基础，片筏形基础）全面进行技术经济比较后再确定。
5)桩基础：在髙层建筑中，也可以采用桩基础。当上部结构荷重太大，并且地基软弱，
坚实土层距基础底面较深，采用其他基础形式可能导致沉降过大而不能满足要求时，常采用桩基础，或采用桩基与其他形式基础联合使用以有效地减小地基变形。另外，对于坚实土层(一般指岩层或密实砾砂层）距基础底面虽深度不大，但起伏不一（易导致房屋沉降不均）的情况，采用桩基础是合理的，它能适应土层起伏的变化。
桩基础的主要优点是承载力高，施工比较简便，没有繁多的土方工程。一般而言，造价比其他基础髙。
对于重量大、层数多的超高层建筑以及在地震以建造高层建筑时，往往采用在桩基上面再做箱形基础的双重基础形式，以便使高层房屋能稳固地支承在地基上。
6)岩石锚杆基础：岩石锚杆基础是指在基岩中埋入锚杆，并与上部结构连为一体所形成的基础。当基岩埋藏较
浅，髙层建筑的基础可直接搁在基岩上。为了减少岩石开挖量，可不设置地下室，并根据上部结构类型、荷载情况以及岩石承载力大小选择基础类型。通常，对于高度不超过12层的楼房，可选择独立基础、条形基础或十字形基础；对于高度超过12层的楼房，为了确保高层建筑的抗倾覆稳定性，应采用岩石锚杆基础。锚杆应锚入稳定的、非风化的并具有较高抗拉强度的基岩内。
4-1试述高层钢结构的结构材料选材原则及适宜的钢材品种及牌号。
4-2试述高层钢结构中的连接材料的选材原则及适宜型号或性能等级。
5-1试述楼面和屋面活荷载以及雪荷载的取值原则。
高层建筑钢结构楼面和屋面活荷载以及雪荷载的标准值及其组合值、准永久值等系数,应分别按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001)表4.1.1和表4.3.1以及第6.1、6.2条的规定采用。该表未规定的荷载，宜按实际情况采用，但不得小于表5-1所列的数值。
设计楼面、墙、柱及基础时，楼面活荷载标准值折减系数应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》
(GB50009—2001)第4.1.2条的规定采用。
在计算构件效应（内力)时，楼面及屋面竖向荷载可仅考虑各跨满载情况，即一般不考虑活荷载的最不利布置。当活荷载较大时（大于4.0kN/m2)，宜将框架梁的跨中计算弯矩适当放大，一般放大系数可取1.1?1.2。
5-2在高层钢结构设计中，如何确定直升机平台荷载？
屋面直升机停机平台荷载，应根据直升机总重按局部荷载考虑，同时其等效均布荷载不得低于5.0kN/m2。
结合现行荷载规范第4.3.2条和《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99—1998)第4.1.3条的规定，其局部荷载标准值应取下列二项中能使平台结构产生最大效应的荷载。
(1)直升机总重引起的局部荷载，应按直升机实际最大起飞重量确定，其荷载标准值乘动力系数1.4。当没有机型的技术资料时，一般可根据直升机轻、中、重三种类型的不同要求，按表5-2选用局部荷载标准值及其作用面积。
(2)等效均布荷载取5.0kN/m2。
直升机荷载的组合值系数应取0.7，频遇值系数应取0.6，准永久值系数应取0.0(即可不考虑）。
5-3主要承重结构和维护结构的风载标准值计算有何区别？P254
当计算髙层建筑钢结构的主要承重和抗侧力构件时,作用在任意高度处且垂直于建筑物表面的风荷载标准值按
下式计算：
（风振系数）
对于高层建筑的维护结构，因其刚性较大，在风荷载效应中不必考虑结构的共振分量，此时可仅在平均风压的基础上，近似考虑脉动风的瞬时增大系数，利用阵风系数来计算其风荷载。
当计算高层建筑维护结构的强度和变形时，作用在任意高度处且垂直于建筑物表面的风荷载标准值按下式计算：
（阵风系数）
5-4如何确定高层钢结构的基本风压、风压高度变化系数、风载体型系数及风振系数？
基本风压：我国现行《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)确定的基本风压，系以当地比较空旷平坦地面上，离地面10m髙处，统计所得50年一遇的lOmin平均最大风速冲(m/s)为标准，再按贝努利公式叫为空气密度)计算确定的风压值。
按《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)第7.1.2条的规定，髙层建筑对风荷载比较敏感，基本风压应适当提高，再结合《髙层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-1998)的规定.根据结构的重要性的不同，采用平均重现期为100年，作为基本风压的取值标准。因此，其基本风压按荷载规范（GB50009—2001)附录D.4中附表D.4给出的100年一遇的风压（n=100)采用；对于高层建筑的维护结构，其重要性与主体结构相比要低些，仍可采用平均重现期为50年的基本风压w。，因此其基本风压按《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001)附录D.4中附表D.4给出的50年一遇的风压（n=50)采用。
风压高度变化系数：由于风压高度变化系数与地面粗糙度有关，我国现行《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)将地面粗糙度分为A、B、C、D四类。
1.位于平坦地形的建筑
位于平坦或稍有起伏地形的建筑，其风压高度变化系数应根据地面粗糙度的类别查表。
2.位于山峰及山坡上的建筑
位于山峰及山坡上的高层建筑，其风压髙度变化系数，等于按平坦地形的相应地面
粗糙度类别查表5-3所得的风压高度变化系数乘以修正系数。
3.位于山谷中的建筑
位于下列地段的高层建筑，其风压高度变化系数，但其中的修正系数，按下列规定取值：
(1)对位于山间盆地、谷地等闭塞地形的建筑，取 = 0.75~0.85。
(2)对位于与风向一致的谷口、山口地段的建筑，取= 1.20~1.50。
4.位于远海海面和海岛的建筑
位于远海海面和海岛的建筑，其风压髙度变化系数，等于按平坦地形的A类地面粗糙度类别查表5-3所得的风压高度变化系数，乘以表5-4中的修正系数。
风载体型系数：单个建筑，对于重要的或超高的或体型复杂的或与表5-5中的体型不同且又无参考资料可借鉴的高层建筑，其风荷载体型系数应由风洞试验确定，即利用相似原理，在边界层风洞内对拟建的建筑物进行测试。
计算高层建筑主体结构的风荷载效应时，风荷载体型系数可直接采用按高楼迎风面整体宽度计算的、包括风压力和风吸力在内的总系数。风荷载体型系数的总系数按规定取值。
群集高层建筑，。。。。。。维护结构。。。。。
风振系数：
5-5试述地震作用的特点。P254
1.概念：地震时，由于地震波的作用产生地面运动，通过房屋基础影响上部结构，使结构产生振动，房屋振动时产生的惯性力就是地震作用。
既然地震作用是惯性力，因此它的大小除了和结构的质量有关外，还和结构的运动状态有关。通常把结构的运动状态（各质点的位移、速度、加速度）称为地震反应。地震反应是由地面运动性质和结构本身的动力特性决定的。同时，地震反应的大小也与地震波持续的时间有关。
2.水平地震作用与竖向地震作用：地震波可能使房屋产生竖向振动与水平振动(即产生竖向作用与水平作用），但一般对房屋的破坏主要是由水平振动引起。如离震中较远，则竖向振动不大，而房屋抵抗竖向力的安全贮备较大，因此，设计中主要考虑水平地震力。
我国现行《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)规定，对于抗震设防烈度为8度和9度时的大跨度结构和长悬臂结构、高耸结构及9度时的高层建筑，应考虑竖向地震作用，并应考虑竖向地震作用和水平地震作用的不利组合。5-6试述地震作用和风荷载的区别。P255
（1）风载是直接加在建筑物表面的风压，而地震作用则是由地面运动造成建筑物摇摆而产生惯性力。因此，风载只和建筑物体型、高度以及地形地貌有关，而地震作用和建筑物质量有关，减轻建筑物质量一般说可以减少地震力。此外，地震力还和场地、土质条件有关。
(2)阵风的波动周期很长，使一般建筑物产生的振动很小，把风荷载看成静力荷载误差不大。对于柔性建筑物，周期长则风荷载效应加大。但地震作用相反，地面运动波形对结构动力反应影响很大，必须考虑动力效应。一般情况下，结构较柔，周期加长时，地震力减小。
(3)风力作用时间较长，有时达数小时，发生的机会多。一般要求风荷载作用下结
构处于弹性阶段，不允许出现大变形（装修材料、结构等不允许出现裂缝，人不应有不
舒适感）。而地震发生的机会少，作用持续时间很短，一般为几秒到几十秒，但作用强
烈。如果要求结构始终处于弹性阶段，势必使结构设计很保守，很不经济。因此，在弱
震下结构无任何异常现象出现，在设防烈度地震作用下，允许较大变形，允许结构某些
部位进入塑性状态，使结构周期加长，阻尼加大，吸收地震能量，但可修复使用；在意
外强震下，结构也不致倒塌，即所谓“小震不坏”、“中震可修”、“大震不倒”。这种设
防思想，对地震是合理的。
对于高层建筑，由于它有较长的自振周期，容易和地震波中的长周期分量发生共振。而地震波在土中传播时，短周期分量容易衰减，长周期分量则传播较远。大量的宏观震害表明，地震时，受到地震影响的高层建筑比低层建筑范围更广，震害后果也更严重，特别是在软土地基上。因此，更确切地估计地震作用，对髙层建筑结构设计有更重要的意义。
5-7在抗震计算中，如何确定重力荷载代表值？P256
计算地震作用时，重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值与各可变荷载组合
值之和，并应按下列规定取值：
结构、构配件以及装修材料等自重，取现行荷载规范规定的标准值100%；
雪荷载，取现行荷载规范规定标准值的50% ;
屋面活荷载，不考虑；
按实际情况计算的楼面活荷载，取其标准值的100%;
按等效均布荷载汁算的楼面活荷载，对于藏书库、档案库建筑应取现行荷载规范规定的标准值的80%，其他民用建筑应取现行荷载规范规定的标准值的50%。
注：楼面活荷载不应再乘以现行《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001)第4.1.2条和表4.1.2中规定的折减系数。
5-8试述计算水平地震作用的常用方法、各种计算方法的适用条件、计算模型、计算公式及计算步骤。P257
1.计算方法的选择
对于高层建筑钢结构、钢-混凝土混合结构或组合结构的水平地震作用计算，可视结构
布置和房屋高度情况，结合下述条件，选择合适的计算方法。
(1)符合下列条件之一者，可采用底部剪力法：
1)平面和竖向较规则的、以剪切变形为主的、且质量和刚度沿高度分布比较均匀的、
高度不超过60m的高层钢结构，或高度不趄过40m的钢-混凝土混合结构和型钢混凝土结构。
2)高度超过60m的髙层钢结构建筑预估截面时。
(2) 一般情况下，不符含（1）中条件者，应采用振型分解反应谱法。
(3)属于下列情况之一者，应采用弹性时程分析法，进行多遇地震下的补充验算，并取
多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果两者中的较大者，进行结构承载力和变形验算。
1)甲类建筑。
2)平面或竖向特别不规则的建筑。
3)属于表5-18中所列高度范围的髙层建筑。
5-9在抗震设计中，什么情况下才需计算竖向地震作用？如何计算？P263
6-1试述结构分析方法的分类及其基本步骤。
在结构分析中，根据是否忽略结构变形对几何关系的影响，将结构分析分为：一阶和二阶分析。当忽略结构变形对几何关系的影响，即以结构受力变形前的几何关系为依据而建立平衡方程的结构分析，称为一阶分析；当考虑结构变形对几何关系的影响，即以结构受力变形后的几何关系为依据而建立平衡方程的结构分析，称为二阶分析。常规的结构力学分析方法为一阶分析。
根据结构所用材料性质（线弹性或弹塑性），又可分为：弹性分析和弹塑性分析。
结合上述两种因数又可进一步分为：一阶弹性分析、一阶弹塑性分析、二阶弹性分析和二阶弹塑性分析。
在高层钢结构分析中，宜按二阶弹性或二阶弹塑性分析方法进行结构分析。
根据结构所需的计算工作量及求解精度可分为：简化分析和精确分析。
对于高层钢结构，通常采用三维空间有限元分析程序进行精确分析，但在方案设计阶段可用简化方法进行近似计算。
按结构的受荷性质（静力或动力）可分为：静力分析（计算）和动力分析（计算)。对于抗震设防的结构，通常需进行动力分析。
2.结构分析的基本步骤
(1)选择分析方法。
(2)建立计算模型。
(3)结构位移和内力计算。
(4)结构位移和内力调整。
6-2在竖向荷载和水平荷载作用下的框架结构，分别宜用何种简化计算方法计算其作用效应？各种方法的基本假定、计算模型、计算思路或计算步骤如何？P264
1.竖向荷载作用下的简化计算
⑴计算模型：在竖向荷载作用下，高层钢框架常采用分层法进行简化计算，此时，将每层框架梁连同上、下层框架柱作为基本计算单元（顶层除外），每个计算单元均按上、下柱端固定的双层框架计算其内力(图 6-1)
(2)基本假定：高层钢框架承受的竖向荷载中，恒载占有很大比例，活载一般不大，因此，可不进行多工况分析，而直接按满布荷载计算(但计算所得的梁跨中弯矩宜乘以放大系数1.1 ~ 1.2,以考虑活载不利布置的影响）。这样框架侧移很小，可忽略不计。另外，大量精确计算表明：作用在某层框架梁上的竖向荷载，主要使该层框架梁和跟该层梁直接连接的柱产生弯矩，对其他层的框架梁和柱的弯矩影响很小，可忽略不计。基于上述理由，则有分层法的基本假定为：
1)在竖向荷载作用下，框架的侧移忽略不计。
2)每层只承受该层的竖向荷载，不考虑其他层荷载的相互影响。
分层计算时，由于不考虑横梁的侧移，可用力矩分配法计算梁、柱弯矩，计算所得的梁弯矩作为最终的弯矩；每一柱属于上、下两层，所以柱的弯矩为上、下两层计算所得弯矩之和。柱中轴力可通过梁端剪力和逐层叠加柱内的竖向荷载求出。其计算步骤与实例可参见结构力学和文献[48]等相关资料。
2.水平荷载作用下的简化计算：
在水平荷载作用下的框架结构简化计算方法较多，例如反弯点法、剪力分配的直接解法和D值法等。我国现行《高层民用建筑钢结构技术规程》推荐D值法。
(1)内力计算
1)基本假定
①同一楼层的柱子侧移相同。
②梁中的反弯点位于梁的跨度中点。
③水平外力（风载或地震作用）作用于梁柱节点上。
2)计算步骤：所谓D值，是指框架柱的抗推刚度，即柱子产生单位水平位移所需施加的水平力。柱子的D值越大，产生单位位移时所需施加的水平力就越大。所以，在同一楼层中，各柱水平位移相等时，楼层水平力就按各柱D值分配到各柱上，从而直接求得各柱的剪力，柱的剪力求得后，框架全部内力便可由平衡条件逐一求出，其计算步骤一般为：
①计算各柱的值。
②将外荷载产生的楼层剪力Vi按各柱的D值比例分配，得各柱剪力Vij。
③求出柱的反弯点高度y,由Vij及y可得柱端弯矩。
④由节点平衡条件（节点上、下柱端弯矩之和等于节点左、右梁端弯矩之和）求得梁端弯矩。
⑤将梁左右端弯矩之和除以梁跨，可得梁的剪力。
⑥从上到下逐层叠加左右梁的剪力，得柱的轴力。
柱的D值和反弯点高度y的计算方法，可参考文献[48]、[49]、[50]等相关资料。
(2)水平位移计算：框架的水平位移由两部分组成-即由框架梁、柱弯曲变形（框架整体剪切变形）产生的位移uM和由柱子轴向变形（框架整体弯曲变形）产生的位移UN，则框架顶端位移为u=uM+uN。式中的uM可由D值法求得。
6-3在框架结构的简化计算中，为什么要考虑节点柔性和梁、柱节点域剪切变形对其作用效应的影响？如何考虑？P267
节点柔性对结构内力和位移的影响：在钢框架设计中，为简化计算，通常假定梁柱节点完全刚接或完全铰接。但梁柱节点的试验研究表明，一般节点的弯矩和相对转角的关系既非完全刚接，也非完全铰接，而是呈非线性连接状态。由于节点柔性将加大框架结构的水平侧移，导致P-△效应的增加。因此有必要分析节点柔性对于高层钢框架结构的影响。
考虑节点柔性影响时对结构分析结果的修正：凡按节点刚性假定所得值大于考虑节点柔性计算者不予修正，反之则予以修正。修正前后所得值的变化范围一般应在5%内为宜。
①结构水平位移的修正
②柱端弯矩的修正：按节点刚性假定计算所得的柱端弯矩值，除底层外一般都比考虑节点柔性所得值要大，因此，只对底层柱基础端的弯矩值进行修正。
节点域剪切变形的影响：经实验研究表明，梁柱节点域的剪切变形对框架的变形影响很大。因此，《髙层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-1998)规定：应计入梁柱节点域剪切变形对高层建筑钢结构侧移的影响。其方法是，在作用效应计算时，将梁柱节点域当作一个单独的单元进行精确分析。但用精确方法计算比较繁琐，而且较难掌握，因此设计中常用下列近似方法考虑其影响：
1)对于箱形截面柱的框架，可将节点域当作刚域，刚域的尺寸取节点域尺寸的一半，
然后使用带刚域的单元对结构进行分析。
2)对于工字形截面柱的框架，可按结构轴线尺寸进行作用效应计算，并按下列规定对结构侧移进行修正。
6-4如何确定双重抗侧力体系的简化计算模型和结构参数？P268
6-5简述双重抗侧力体系的工作性态、简化计算基本假定以及计算思路。P270
6-6为什么要对双重抗侧力体系简化计算中的框架剪力作适当调整？如何调整？P271 6-7试述框筒结构体系的常用简化计算方法及各种简化方法的计算模型及思路。
根据框筒结构的特点，目前常用等效截面法、展开平面框架法和等效角柱法。
1.等效截面法
在水平荷载作用下，由于框筒结构的剪力滞后效应，使得与水平荷载作用方向垂直的翼缘框架中部的柱子轴力较小，常不能充分发挥其受力作用；靠近腹板框架（与水平荷载作用方向平行）的柱子轴力较大，能充分地发挥其受力作用。因此，可将翼缘框架靠近腹板框架的部分作为腹板的有效翼缘，忽略翼缘框架中间部分的抗力作用。这样，框筒结构简化为两个等效槽形截面，按材料力学方法近似计算梁、柱内力。
梁柱的剪力求出后，假定梁的反弯点在梁净跨度的中点，则可求得梁端弯矩；柱的剪力可根据楼层剪力（假定仅由两腹板框架柱（包括角柱）承担）按D值分配而求得，进而求得柱的弯矩。
2.展开平面框架法
上述的等效槽形截面方法，仅用于初步设计的粗略估算。框筒结构比较准确的分析方法之一，是把框筒展开成为一个等效的平面框架结构，然后按框架结构的分析方法进行分析。这种分析方法概念明确，运算也不复杂，而且可以利用一般框架分析程序稍加变通，即可进行计算。
框筒结构通常有两个对称面，故可仅取四分之一筒体来计算，水平荷载亦仅取整个筒体所承受的水平荷载的四分之一，如图6-7所示。把1/4框筒展开成平面框架，其计算简图如图6-8所示。这个1/4框筒结构的边界条件如下。
在平行于荷载方向的腹板框架对称轴上，柱的轴向位移为零，所以可用竖向位移约束来表示；在翼缘框架的对称轴上，水平位移和转角均应为零，可用水平位移约束来表示。角柱的作用是将腹板框架柱的轴向变形传递到翼缘框架，使其参加工作。因此角柱的作用可以用一个只传剪力，但不传弯矩和轴力的虚拟构件来替代。角柱在翼缘框
架和腹板框架中各取一半面积，惯性矩按各自方向的全截面惯性矩取用。因此，用现有一般平面框架程序进行框筒结构分析时，对程序要进行下列扩充：
(1)可以在边界节点附加相应约束，或取腹板框架边界上各柱横截面面积为无限大，其
惯性矩取实际惯性矩的一半；取翼缘框架边界上各柱惯性矩为无限大。其横截面面积取实际横截面面积的一半。
(2)增加虚拟构件的单元刚度矩阵，在这刚度矩阵中，与剪切有关的元素取很大的数值，其他的元素取为零。
应用扩充后的平面框架程序，可解算1/4框筒结构的内力和位移，再利用对称与反对称的关系，即可求得整个框筒结构的内力和位移。
6-8试述巨型框架结构体系的简化方法计算模型、基本假定、等效刚度的确定。
1.简化模型
根据连续化概念和刚度等效原则，将巨型框架（图6-9a)中的巨型梁和巨型柱，等
效为实腹构件，使其形如普通框架结构（图6-9b),可按6.3.1节中的简化方法对其进行简化计算。
2.基本假定
为便于根据连续化模型概念和等效刚度原则，确定巨型构件的等效刚度，特作如下基本假定：(1)巨型柱中同一方向的两片竖向平面桁架所对应的构件尺寸和钢材牌号相同。(2)巨柱中斜撑与框架铰接，主要承受水平剪力。
(3)巨柱中的立柱与横梁刚接，承担部分剪力。(4)巨梁中竖向两片平面桁架所对应的构件尺寸和钢材牌号均相同。
(5)巨梁中的斜撑主要承受剪力。(6)巨梁中的弦杆与竖腹杆刚接，承担部分竖向剪力。(7)材料是匀质、弹性的。
6-9试述精确计算方法的单元划分、基本假定及分析思路。
1.三维结构的二阶弹性分析
1.单元划分
在高层钢结构分析中，为了考虑梁柱节点域剪切变形对结构变形和内力的影响，应将梁柱节点域单独作为一个单元进行结构分析。因此，其单元划分如图6-13所示。
2.分析思路
首先，在单元坐标系（局部坐标系）中建立单元刚度方程，然后将其转换到整体坐标系中形成整体坐标系下的单元刚度方程，再组装成结构整体刚度方程，最后求解结构非线性方程，从而获得作用效应。
3.基本假定
(1)构件是等截面的，且双轴对称。
(2)变形前与构件中线垂直的平截面变形后仍为平面，但不必再与变形后的中线垂直
(3)采用大位移小应变理论。
(4)构件截面无局部屈曲和翘曲变形。
(5)材料为匀质、弹性的。
(6)节点域中以剪切变形为主：因此忽略其轴向、弯曲变形；支撑斜杆的轴力由与其相交节点处柱翼缘和横向加劲肋（或梁翼缘）共同承担；忽略节点板域平面外的受力及变形影响；空间框架中两正交方向节点域的剪切变形各自独立。
2、三维结构的二阶非弹性分析
除了增加考虑材料非线性因素外，与三维结构的二阶弹性分析方法相同。
1.基本假定：(1)构件是等截面的，且双轴对称。（2）变形前与构件中线垂直的平截面变形后仍为平面，但不必再与变形后的中线垂直。（3）杆件的塑性铰仅出现在杆端附近的局部区域，并只在杆端形成有一定转动能力的塑性铰(4)采用大位移小应变理论。(5)构件截面无局部屈曲和翘曲变形。（6）点域中以剪切变形为主，因此忽略其轴向、弯曲变形；支撑斜杆的轴力由与其相交节点处柱翼缘和横向加劲肋（或梁翼缘）共同承担；忽略节点板域平面外的受力及变形影响；空间框架中两正交方向节点域的剪切变形各自独立。
6-10试述高层建筑钢结构的抗震设计原则。
(1)高层建筑钢结构的抗震设计，应遵循“三水准”、“两阶段”设计原则。这里的“三水准”抗震设防目标是指小震（多遇烈度）不坏，中震（偶遇烈度，即基本烈度）可修，大震（罕遇烈度）不倒。上述三水准设防目标是通过两阶段设计来实现的，即第一阶段为多遇地震作用下的弹性分析，验算构件的承载力和稳定以及结构的层间侧移；第二阶段为罕遇地震作用下的弹塑性分析，验算结构的层间侧移和层间侧移延性比。
(2)第一阶段抗震设计中，框架-支撑（剪力墙板）体系中总框架所承担的地震剪力，不得小于整个结构体系底部总剪力的25%和框架部分（各层中）地震剪力最大值的1.8倍中的较小者。当不满足上述要求时，框架部分应按能承受上述较小者计算，将其在地震作用下的内力进行调整，然后与其他荷载产生的内力组合。
(3)各楼层楼盖、屋盖，应根据其实际水平刚度和平面内变形性态，确定为刚性、半刚性或柔性的横隔板，以及确定半刚性横隔板是属剪切型还是弯剪型。再按抗侧力构件的布置，确定抗侧力构件间的共同工作，并进行各构件间的地震内力分析。
(4)结构符合下列各项条件时，可按平面结构模型进行抗震分析：
1)平、立面形状规则。
2)质量和侧向刚度分布接近对称。
3)楼盖和屋盖可视为刚性横隔板。
但对于角柱和两个互相垂直的抗侧力构件上所共有的柱，应考虑同时受双向地震作效应。通常采用简化方法处理，即将一个方向的地震作用产生的柱内力提高30%。其他情况，则应按空间结构模型进行地震作用效应计算。
(5)当高层建筑钢结构在地震作用下的重力附加弯矩大于初始弯矩的10% ，在进行结构地震反应分析时，应计入重力二阶效应对结构内力和侧移的影响。
(6)髙度超过12层且采用H形截面柱的钢框架（中心支撑框架除外），宜计入梁-柱节点域剪切变形对结构侧移的影响。
(7)中心支撑框架的斜杆轴线偏离梁柱轴线交点不超过支撑斜杆的宽度时，仍可按中心支撑框架分析，但应计及由此产生的附加弯矩。
(8)对于甲类、9度一类、髙度超过150m的髙层钢结构以及平、立面不规则且存在明显薄弱楼层（或部位）而可能导致地震时严重破坏的高层钢结构，应进行罕遇烈度地震作用下的结构弹塑性时程分析。其分析方法，可根据结构特点，选用静力弹塑性分析方法或弹塑性时程分析方法。若选用弹塑性时程分析方法，此时阻尼比可取0.05。
(9)弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力，不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值，不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。一般取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法结果两者中的较大者，作为结构设计依据。
(10)当采用时程分析时，时间步长不宜超过输入地震波卓越周期的1/10,且不宜大于0.02so
(11)当验算倾覆力矩对地基的作用，应符合下列规定：
1)验算在多遇地震作用下整体基础（筏形或箱形基础）对地基的作用时，可采用底部剪力法计算作用于地基的倾覆力矩，其折减系数宜取0.8。2)计算倾覆力矩对地基的作用时，不应考虑基础侧面回填土的约束作用。
6-11试述时程分析法的适用条件、地震波的选用、结构模型的选用（包括振动模型与恢复力模型)、振动方程的建立与求解方法及步骤。
高层建筑钢结构的抗震设计，可采用底部剪力法或振型分解反应谱法或时程分析法。底部剪力法适用于平面和竖向较规则的、以剪切型变形为主的、且质量和刚度沿高度分布比较均匀的、高度不超过60m的高层钢结构，或高度不超过40m的钢-混凝土混合结构和型钢混凝土结构的第一阶段抗震设计，或高度超过60m的高层钢结构建筑预估截面。振型分解反应谱法适用于高度超过60m的建筑第一阶段抗震设计。时程分析法适用于高烈度地区、竖向特别不规则建筑和重要建筑第一阶段抗震设计的补充计算和高层建筑钢结构的第二阶段抗震设计验算。
步骤：(1)选择合适的地震波，使之尽可能与建筑场地可能发生的地震强度、频谱特性及持续时间三要素符合。
(2)根据结构体系的受力特点、计算机容量、地震反应内容要求以及计算精度要求等确定合理的结构振动模型。
(3)根据结构材料特性、构件类型及受力状态选择恰当的构件或结构的恢复力模型，并确定恢复力特性参数。
(4)建立结构在地震作用下的振动微分方程。
(5)采用逐步积分法求解振动微分方程，得出结构地震反应的全过程。
(6)必要时可利用小震下的结构弹性反应所计算出的构件或杆件最大地震内力，与其他荷载内力组合，进行截面设计。
(7)采用容许变形限值来检验中震和大震下结构弹塑性反应所计算出的结构层间侧移角，判别是否符合要求。
利用时程分析法确定地震反应的设计步骤用一框图来直观表示如图6-17所示。
地震波的选用：
1.选取的地震波数量
考虑地震波的随机性及不同地震波计算结果的差异性，因此，现行《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001)规定：采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于两条实际强震记录和一条人工模拟的加速度时程曲线。
其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，即两者在各个周期点上的差值不大于20%，以保证时程分析结果的平均结构底部剪力，一般不会小于振型分解反应谱法计算结果的80%;每条地震波输入的计算结果不会小于振型分解反应谱法计算结果的65%。
2.对所选地震波的要求
正确选择输入的地震加速度时程曲线，应能满足地震动三要素的要求，即频谱特性、有效峰值和持续时间均要符合规定。
3.对所选地震波的调整一
《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99—1998)要求输人的地震波采用加速度标准化处理，在有条件时也可采用速度标准化处理，即根据建筑物的设防烈度，对所选地震波的强度进行调整，使之与设防烈度相应的多遇地震和罕遇地震的强度相当。
6.5.2.3结构振动模型
采用时程分析法进行高层建筑钢结构地震反应分析时，需要根据结构形式、构造、受力特点、计算机容量、精度要求等因素，确定结构的振动模型。其基本原则是：既能较真实地描述结构内力和变形特性，又能使计算简单方便。
目前常用的有杆系模型、层模型和单柱框架模型三类。层模型又可进一步分为剪切型层模型、弯剪型层模型和剪-弯并联层模型。
与层模型相比较，杆系模型可以给出结构杆件的时程反应，计算结果更为精确，但计算工作量大；而采用层模
型则可得到各楼层的时程反应，虽然计算精度稍差，但结果简明，易于整理其计算结果能够满足第二阶段抗震设计的目标。因此，工程设计中多采用层模型。单柱框架模型的计算结果和工作量，介于前两种模型之间。
杆模型比较适用于强柱型框架或混合型框架。
层模型又可进一步分为剪切型层模型、弯剪型层模型和剪-弯并联层模型，分别简称剪切层模型、弯剪层模型和剪-弯层模型。剪切型层模型适用于强梁弱柱型框架结构体系；弯剪型层模型适用于强柱弱梁型框架，也可用于框架-支撑、架-剪力墙等结构体系。
单柱框架模型适用于强柱型框架和框-墙体系等弯剪型结构。
6-12试述作用效应组合的方式及方法。
7-1试述风荷载作用下的结构变形计算原则及其检验方法。
7-2试述地震作用下的结构变形计算原则及其检验方法。
1风荷载作用下的侧移检验
1.变形计算规定
(1)高层建筑的各类结构，均应验算其在风荷载作用下的弹性变形。
(2)计算结构的弹性侧移时，各项荷载和作用均应采用标准值。
7-3在高层钢结构设计中，我国现行规范怎样检验风振舒适度？
1.风工程学者通过大量试验研究后认为，结构的风振加速度是衡量人体对风振反应的最好尺度。因此，《高层民用建筑钢结构技术规程》规定：高层建筑钢结构在风荷载作用下的顺风向和横风向顶点最大加速度，应满足下列要求：
2.横风向共振控制
圆筒形高层建筑有时会发生横风向的涡流共振现象，此种振动较为显著，设计不允许出现横风向共振。一般情况下，设计中用高层建筑顶部风速来控制。因此《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99—1998)规定圆筒形高层建筑钢结构应满足下列条件：
Vn < V CI
7-4结构二阶分析的意义、常用二阶分析方法、各种方法的适用条件及分析思路。
意义：常规结构的一阶效应不会很大。但当轴力很大和侧向刚度很小时，二阶效应甚至会超过一阶内力。
1.近似方法
(1)有效长度法（一阶内力弹性分析与构件验算相结合的方法）
1)适用条件:要求任一楼层的层间侧移角满足式（7-18)，即
2)计算思路:首先按一阶弹性理论计算框架内力，并确定柱的计算长度，然后把柱当作偏心受压构件，按现行的《钢结构设计规范》（GB50017—2003)中简化了的相关公式验算。
（2）假想水平荷载法
方法一：直接计算法
在确定了每层柱顶的附加假想水平力后，将其与其他的实际荷载作用在结构上，按一阶弹性理论计算框架内力，并应用现行《钢结构设计规范》（GB50017—2003)中简化了的相关公式验算各构件。此时，受压构件的计算长度可取其几何长度。
方法二：P-△分析的半迭代法
方法三：P-△分析迭代法
（3）放大系数法
（4）Merchant-Rankine-Wood 简化方法
2.精确方法
精确方法可获得所需的所有可靠的参数和资料,它需应用有限元通过计算机迭代求解。
精确方法可分为：二阶弹性分析和二阶弹-塑性分析方法。其方法和步骤详见6.4节。
7-5试述结构稳定分类及区别。P276
7-6试述不需验算高层钢结构整体稳定的条件及验算整体稳定的方法。P277
8-1试述高层建筑钢结构构件设计内容及一般步骤。P278
8-2在高层钢结构的构件设计中，为什么要对板件的宽厚比提出更严的要求？
P279/P282
8-3在高层钢结构的构件设计中，为何压杆的长细比限值比普通钢结构压杆的限值更严？P282
8-4试述不需计算钢梁整体稳定的条件。P278
(完整)《高层建筑结构设计》考试试卷
高层建筑结构设计考试试卷 姓名计分 一、单选题（每题3分，共30分） 1、在相同条件下，随着建筑物高度的增加，下列指标哪个增长最快? （） A.结构底部轴力 B. 结构底部弯矩 C. 结构顶部位移 D. 结构顶部剪力 2、钢筋混凝土剪力墙的截面厚度不应小于楼层净高的多少？（） A. 1/20 B. 1/25 C. 1/30 D. 1/35 3、反弯点法的适用条件是梁柱线刚度之比值大于何值？（） A. 3 B. 2.5 C. 2 D. 1.5 4、７度抗震时的框架－剪力墙结构中横向剪力墙的最大间距是多少？（） A. 65M B. 60M C. 55M D. 50M 5、三级抗震等级的框架梁梁端箍筋加密区范围应满足下列何种条件？（） A. 不得小于2.5ｈ（ｈ为梁截面高度） B. 不得小于２ｈ（ｈ为梁截面高度） C. 不得小于500mm D. 不得小于600mm 6、C类地面粗糙度指的是下列哪项？（） A. 有密集建筑群且房屋较高的城市市区 B. 近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区 C. 有密集建筑群的城市市区 D. 田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区 7、对于需要进行罕遇地震作用下薄弱层验算的框架结构，当屈服强度系数沿高度分布均匀时，则结构薄弱层位于何处？（） A. 任意一层 B. 结构顶部 C. 结构中部 D. 结构底部 8、一规则框架，其底层计算高度为4.5m，用反弯点法近似计算在风荷载作用下的内力，其底层反弯点高度为何值（单位m）？（） A．2.0m B．2.5m C．3.0m D．3.5m 9、在地震区一般不允许单独采用下列哪种结构体系？（） A. 框架－筒体结构 B. 框支剪力墙结构 C. 框架结构 D. 剪力墙结构
钢结构设计原理重点
1.刚结构的特点：材料的强度高，塑性和韧性好；材质均匀，和力学计算的假定比较符合；钢结构制造简便，施工周期短；钢结构的质量轻；钢材耐腐蚀性差；钢材耐热但不耐火（钢结构对缺陷较为敏感；钢结构的变形有时会控制设计；钢结构对生态环境的影响小） 2. 钢结构应用范围：（技术角度）大跨度结构；重型厂房结构；受动力荷载影响的结构；可拆卸的结构；高耸结构和高层建筑；容器和其他构筑物；轻型钢结构 3.钢结构的极限状态：承载能力极限状态，正常使用极限状态 4.压应力是使构件失稳的原因 5.超静定梁或跨框架可以允出现许在受力最大的截面全面塑性，形成所谓塑性铰 6.索和拱配合使用，常称为杂交结构 7. 钢材的基本的性能：①较高的强度：屈服点fy抗拉强度fu 级较高②足够的变形能力：塑性和韧性性能好③良好的加工性能：具有良好的可焊性 8. 钢材三个重要的力学性能指标（1）屈服点（2）抗拉强度（3）伸长率 9.冷弯性能是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标 10.与抵抗冲击作用有关的钢材的性能是韧性 11.碳含量在0.12%~0.20%范围内的碳素钢，可焊性最好（钢：C<2%；铸铁：C>2%） 12.反映钢材质量的主要力学指标是屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能 13.有益元素：Mn、Si；有害元素：S、P、O、P 14.250?C附近有兰脆现象，260~320?C时有徐变现象 15.钢材的主要破坏形式：塑性破坏（延性破坏）脆性破坏（脆性断裂）损伤累积破坏疲劳破坏 16.A级钢不提供冲击韧性保证，B、C、D、E分别提供20?/0?、-20?、-40?的冲击韧性 17.选材考虑因素：荷载性质、应力状态、连接方法、工作环境、供货价格 18.热轧H型钢：宽翼缘H型钢（HW）、中翼缘H型钢（HM）窄翼缘H型钢（HN） 19.钢梁：型钢梁、组合梁 20.荷载较大高度受限的梁，可考虑采用双腹板的箱型梁，有较大的抗扭刚度 21.承载能力极限状态计算内容：截面强度、构件的整体稳定、局部稳定 22.吊车梁应力循环次数n>50000时要进行疲劳验算 23.单跨简支梁中截面出现塑性铰，即发生强度破坏；超静定梁出现塑性铰后，仍能继续承载 24.单轴对称截面有实腹式和格构式 25.塑形设计只用于不直接承受动力荷载的固端梁和连续梁 26.计算拉弯（压弯）时3种强度计算准则：边缘纤维屈服准则、全截面屈服准则、部分发展塑性准则 27.横梁对柱的约束作用取决于横梁的线刚度I0/L和柱的线刚度I/H的比值K0,即K0=I0H/IL 28.超出正常使用极限状态：影响正常使用或外观的变形、影响正常使用或耐久性能的局部破坏、影响正常使用或耐久性能的震动、影响正常使用或耐久性能的其他特定状态 29.连接的要求：足够的强度、刚度和延性 30.连接方法：焊接、铆接和普通螺栓连接、高强度螺栓连接 31. 常用焊接方法：电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等 32. 焊缝连接的优缺点：优点：省工省材、任何形状的构件均可直接连接、密封性好，刚度大缺点：材质劣化、残余应力、残余变形、一裂即坏、低温冷脆 33. 焊缝等级分三级：三级焊缝：外观检查；二级焊缝：在外观检查的基础上再做无损检验，；一级焊缝：在外观检查的基础上用超声波检验每条焊缝全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷 34. 焊缝型式：对接焊缝和角焊缝 35. 施焊分类（位置）：俯焊（最好）、立焊、横焊和仰焊（最差） 36.角焊缝的焊脚尺寸h f应不小于1.5t^0.5,t为较厚焊件的厚度（mm）；hf应不大于较薄焊件厚度的1.2倍 37. 残余应力对结构性能的影响：对结构静力强度的影响、对结构刚度的影响、对压杆稳定的影响4、对低温冷脆的影响、对疲劳强度的影响 38.高强度螺栓连接的性能等级：10.9级、8.8级
高层建筑结构设计复习试题(含答案)
高层建筑结构设计 名词解释 1. 高层建筑：10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物。 2. 房屋高度：自室外地面至房屋主要屋面的高度。 3. 框架结构：由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构。 4. 剪力墙结构：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。 5. 框架—剪力墙结构：由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。 6. 转换结构构件：完成上部楼层到下部楼层的结构型式转变或上部楼层到下部楼层结构布置改变而 设置的结构构件，包括转换梁、转换桁架、转换板等。 7. 结构转换层：不同功能的楼层需要不同的空间划分，因而上下层之间就需要结构形式和结构布置 轴线的改变，这就需要在上下层之间设置一种结构楼层，以完成结构布置密集、墙柱较多的上层向结构布置较稀疏、墙术较少的下层转换，这种结构层就称为结构转换层。（或说转换结构构件所在的楼层） 8. 剪重比：楼层地震剪力系数，即某层地震剪力与该层以上各层重力荷载代表值之和的比值。 9. 刚重比：结构的刚度和重力荷载之比。是影响重力?-P 效应的主要参数。 10. 抗推刚度（D ）：是使柱子产生单位水平位移所施加的水平力。 11. 结构刚度中心：各抗侧力结构刚度的中心。 12. 主轴：抗侧力结构在平面内为斜向布置时，设层间剪力通过刚度中心作用于某个方向，若结构产 生的层间位移与层间剪力作用的方向一致，则这个方向称为主轴方向。 13. 剪切变形：下部层间变形（侧移）大，上部层间变形小，是由梁柱弯曲变形产生的。框架结构的 变形特征是呈剪切型的。 14. 剪力滞后：在水平力作用下，框筒结构中除腹板框架抵抗倾复力矩外，翼缘框架主要是通过承受 轴力抵抗倾复力矩，同时梁柱都有在翼缘框架平面内的弯矩和剪力。由于翼缘框架中横梁的弯曲和剪切变形，使翼缘框架中各柱轴力向中心逐渐递减，这种现象称为剪力滞后。 15. 延性结构：在中等地震作用下，允许结构某些部位进入屈服状态，形成塑性铰，这时结构进入弹 塑性状态。在这个阶段结构刚度降低，地震惯性力不会很大，但结构变形加大，结构是通过塑性变形来耗散地震能量的。具有上述性能的结构，称为延性结构。 16. 弯矩二次分配法：就是将各节点的不平衡弯矩，同时作分配和传递，第一次按梁柱线刚度分配固 端弯矩，将分配弯矩传递一次（传递系数C=1/2），再作一次分配即结束。 第一章 概论 （一）填空题 1、我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)规定：把10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物称为高层建筑，此处房屋高度是指室外地面到房屋主要屋面的高度。
高层建筑结构设计复习总结
2元 高层建筑结构设计复习总结 一、1.高层建筑：将10层及10层以上或高度超过28m的混 凝土结构为高层民用建筑；高层建筑结构是高层建筑中的主要承重骨架。2.高层建筑优点：占地面积小，节约建筑用地； 缩短城市道路和各种管线，节约基础设施费用；改造城市面貌。3.高层建筑结构功能:安全性、实用、耐久、稳定4.高层建筑结构中:轴力和结构高度成线性关系；弯矩和结构高度成二次方关系；位移和结构高度成四次方关系。4.高层建筑结构形式：a按材料分：砌体结构、钢筋砼、钢结构、钢和钢筋砼材料混合结构b.按结构体系：框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构（框筒结构、筒中筒、多筒、成束筒）、悬挂结构及巨型框架结构5.(1)砌体结构：造价低； 强度低，特别是抗拉、抗剪强度低、延性差；抗震性不好(2). 钢筋砼结构：优（强度高，能组成多种结构体系，抗震性能较好，跟钢结构相比刚度大，造价低，材料来源丰富，耐火性好）缺（自重大，结构截面尺寸大，建筑面积小，造价增加施工周期较长）(3)钢结构：优（较理想材料，强度高，自重轻，延性好，抗震性能好，施工速度快，易于加工，施工方便）缺（造价高，耐火性差，维护费用高）6.（1）框架结构体系：优（建筑平面布置灵活，可形成大空间，立面也可变化；延性好；造价低。）缺（侧向刚度小；水平位移大，一般不超过60米；在高烈度地区，高度严格控制；非结构
构件破坏严重，维护费用高；缺少二道防线）设计要点：a 根据使用要求，建筑要求来布置框架层高；b梁柱节点必须刚接；c梁的跨度受梁、断面尺寸限制d柱断面尺寸根据轴力大小确定，在震区有轴压比限制（2）剪力墙结构体系：利用钢筋砼墙体组成的承受全部竖向和水平作用的。优(整体性好；侧移刚度大；变形小；非结构构件损坏小；结构次生内力P-Δ效应不显著；弹塑性稳定问题不突出；承载力易满足要求；抗震性能好；具有多道防线)缺（剪力墙间距较小；平面布置不灵活；大房间受到限制；自重大；刚度大，周期短）（3）框架-剪力墙结构体系：在框架结构中布置一定数量的剪力墙组成由框架和剪力墙共同承受竖向和水瓶座用的高层建筑结构。优（侧向位移小；减轻节点负担；增加了超静定次梁；保证了塑性的发展；屈间侧移屈干均匀；框架部分各层剪力趋于均匀；具有多道防线）缺（水平方向刚度不均匀）（4）筒体结构体系：由竖向筒体为主组成的承受竖向和水平作用的高层建筑结构。7.高层建筑结构发展原因：经济的发展；建筑用地减少；城市人口增多；地价上涨；建筑科技进步；钢筋及水泥的应用8.高层建筑发展：建筑功能和用途越来越好，建筑城市化；向亚洲发展，高度将有新突破；在结构设计方法方面着重技术深化；采用新结构形式。二1.在高层建筑结构设计中，水平荷载与作用占据主导和控制作用2.高层建筑中活荷载的不利布置一般怎样考虑：高层
钢结构设计知识点
1、门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取（1／20—1／8），在雨水较多的地区取其中的较大值。 2、在设置柱间支撑的开间，应同时设置（屋盖横向支撑），以构成几何不变体系。 3、当端部支撑设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置（刚性）系杆。 4、冷弯薄壁构件设计时，为了节省钢材，允许板件（受压屈曲，），并利用其（屈曲后强度）强度进行设计。 5、当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置（隅撑） 6、螺栓排列应符合构造要求，通常螺栓端距不应小于（ 2 ）倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为（3）倍螺栓直径。 7、垂直于屋面坡度放置的檩条，按（双向受弯）构件设计计算。 8、屋架节点板上，腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于（20mm ）。 1、梯形钢屋架受压杆件．其合理截面形式，应使所选截面尽量满足（等稳定）的要求。 2、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间（垫板数不宜少于两个）。 3、梯形钢屋架节点板的厚度，是根据（腹杆中的最大内力）来选定的。 4、槽钢檩条的每一端一般用下列哪一项连于预先焊在屋架上弦的短角钢檩托上（两个普通螺栓）。 5、如轻型钢屋架上弦杆的节间距为L，其平面外计算长度应取( 侧向支撑点间距)。 6、屋架下弦纵向水平支撑一般布置在屋架的（下弦端节间）。 7、屋盖中设置的刚性系杆（可以受压）。 8、某房屋屋架间距为6m，屋架跨度为24m，柱顶高度24m。房屋内无托架，业务较大振动设备，且房屋计算中未考虑工作空间时，可在屋盖支撑中部设置（ C 纵向支撑）。 9、梯形屋架的端斜杆和受较大节间荷载作用的屋架上弦杆的合理截面形式是两个（C不等肢角钢长肢相连）。 10、屋架设计中，积灰荷载应与（屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值）同时考虑。 1、试述屋面支撑的种类及作用。（8分） 答：种类：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、竖向支撑、系杆 作用：1、保证屋盖结构的几何稳定性2、保证屋盖结构的空间刚度和整体性3、为受压弦杆提供侧向支撑点4、承受和传递纵向水平力5、保证结构在安装和架设过程中的稳定性 2、试述空间杆系有限元法的基本假定。（6分） 答：(1)网架的节点为空间铰接节点，杆件只承受轴力； (2)结构材料为完全弹性，在荷载作用下网架变形很小，符合小变形理论。 3、举出两种常见的网架结构的基本形式，并简述其特点。（6分） 答：平面桁架系网架：此类网架上下弦杆长度相等，上下弦杆与腹杆位于同一垂直平面内。一般情况下竖杆受压，斜杆受拉。斜腹杆与弦杆夹角宜在40°－60°之间。 四角锥体系网架：四角锥体系网架是由若干倒置的四角锥按一定规律组成。网架上下弦平面均为方形网格，下弦节点均在上弦网格形心的投影线上，与上弦网格四个节点用斜腹杆相连。通过改变上下弦的位置、方向，并适当地抽去一些弦杆和腹杆，可得到各种形式的四角锥网架。 四、作图题（10分） 1、完成下列梁柱铰接和刚接连接
钢结构设计原理复习题及参考答案[1]
2011年课程考试复习题及参考答案 钢结构设计原理 一、填空题： 1.钢结构计算的两种极限状态是和。 2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是和。 3.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 4.钢材的破坏形式有和。 5.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则 常采用的方法来解决。 6.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 7.角焊缝的计算长度不得小于，也不得小于；侧面角焊缝承受静载时，其计算长 度不宜大于。 8.轴心受压构件的稳定系数φ与、和有关。 9.钢结构的连接方法有、和。 10.影响钢材疲劳的主要因素有、和。 11.从形状看，纯弯曲的弯矩图为，均布荷载的弯矩图为，跨中 央一个集中荷载的弯矩图为。 12.轴心压杆可能的屈曲形式有、和。 13.钢结构设计的基本原则是、、 和。 14.按焊缝和截面形式不同，直角焊缝可分为、、 和等。 15.对于轴心受力构件，型钢截面可分为和；组合截面可分为 和。 16.影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、 和。 二、问答题： 1.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？ 2.焊缝可能存在哪些缺陷？ 3.简述钢梁在最大刚度平面内受荷载作用而丧失整体稳定的现象及影响钢梁整体稳定的主要因素。 4.建筑钢材有哪些主要机械性能指标？分别由什么试验确定？
5.什么是钢材的疲劳？ 6.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 7.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？ 8.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 9.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？ 10.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比？ 11.轴心压杆有哪些屈曲形式？ 12.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？ 13.在抗剪连接中，普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的传力方式和破坏形式有何不同？ 14.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 15.对接焊缝的构造有哪些要求？ 16.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影 响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？ 17.什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么？提高钢梁整体稳定的有效措施 是什么？ 18.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 19.螺栓的排列有哪些构造要求？ 20.什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？ 三、计算题： 1.一简支梁跨长为5.5m，在梁上翼缘承受均布静力荷载作用，恒载标准值为10.2kN/m（不包括梁自 重），活载标准值为25kN/m，假定梁的受压翼缘有可靠侧向支撑。梁的截面选用I36a轧制型钢，其几何性质为：W x=875cm3，t w=10mm，I / S=30.7cm，自重为59.9kg/m，截面塑性发展系数 x=1.05。 钢材为Q235，抗弯强度设计值为215N/mm2，抗剪强度设计值为125 N/mm2。试对此梁进行强度验算并指明计算位置。（恒载分项系数γG=1.2，活载分项系数γQ=1.4）
高层建筑结构设计(上)试卷
一.单选题 1.地震荷载：结构物由于地震而受到的惯性力、土压力和水压力的总称。由于()震动对建筑物的影响最大，因而一般只考虑水平震动力。 (分数:10分) 标准答案:A 学员答案:A A.水平 B.内力 C.垂直 D.分布荷载 2.筒中筒结构体系是由内筒和外筒两个筒体组成的结构体系。内筒通常是由()围成的实筒，而外筒一般采用框筒或桁架梁。 (分数:10分) 标准答案:C 学员答案:C A.框架 B.筒中筒 C.剪力墙 D.框架--剪力墙 3.空气流动形成的风遇到建筑物时，就在建筑物表面产生压力或吸力，这种风力作用称为()。 (分数:10分) 标准答案:C 学员答案:C A.分布荷载 B.集中荷载 C.风荷载 D.应力荷载 4.()是高层建筑广泛采用的一种基础类型。它具有刚度大，整体性好的特点，适用于结构荷载大、基础土质较软弱的情况。 (分数:10分) 标准答案:A 学员答案:A A.箱形基础 B.独立基础 C.筏板基础 D.条形基础 5.()复杂，不规则，不对称的结构，不仅结构设计难度大，而且在地震作用的影响下，结构要出现明显的扭转和应力集中，这对抗震非常不利。 (分数:10分) 标准答案:C
学员答案:C A.大门形状 B.立面形状 C.平面形状 D.屋顶形状 6.两个以上的筒体排列在一起成束状，成为成束筒。成束筒的抗侧移刚度比()结构还要高，适宜的建造高度也更高。 (分数:10分) 标准答案:B 学员答案:B A.框架 B.筒中筒 C.剪力墙 D.框架--剪力墙 7.板式结构是指建筑物宽度较小，长度较大的平面形状。因平面短边方向抗侧移刚度较弱。一般情况下()不宜超过4。当抗震设防等于或大于8时，限制应更加严格。 (分数:10分) 标准答案:A 学员答案:B A.高宽比 B.长宽比 C.长高比 D.窗墙比 8.精确计算表明，各层荷载除了在本层梁以外以及与本层梁相连的柱子中产生内力外，对其它层的梁、柱内力影响不大，为此，可将整个框架分成一个个()来计算，这就是分层法。 (分数:10分) 标准答案:B 学员答案:B A.单独框架 B.单层框架 C.独立柱、梁 D.空间结构 9.当框架的高度较大、层数较多时，柱子的截面尺寸一般较大，这时梁、柱的线刚度之比往往要()，反弯点法不再适用。 (分数:10分) 标准答案:B 学员答案:B A.大于3 B.小于3 C.大小于2 D.小于2
钢结构设计下册试题(答案)及复习重点.
模拟题 试卷一 一、填空题（每空2分，共计20分） 1、门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取（1/20~1/8 ），在雨水较多的地区取其中的较大值。 2、在设置柱间支撑的开间，应同时设置（屋盖横向支撑），以构成几何不变体系。 3、当端部支撑设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置（刚性）系杆。 4、冷弯薄壁构件设计时，为了节省钢材，允许板件（受压屈曲），并利用其（屈服后强度）强度进行设计。 5、当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置（隅撑） 6、螺栓排列应符合构造要求，通常螺栓端距不应小于（2 ）倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为（ 3 ）倍螺栓直径。 7、垂直于屋面坡度放置的檩条，按（双向受弯）构件设计计算。 8、屋架节点板上，腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于（20mm ）。 二、选择题（每题2分，共计20分） 1、梯形钢屋架受压杆件．其合理截面形式，应使所选截面尽量满足（A ）的要求。 (A) 等稳定(B) 等刚度(C) 等强度(D) 计算长度相等 2、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间（ A ）。 (A) 垫板数不宜少于两个(B) 垫板数不宜少于一个 (C) 垫板数不宜多于两个(D) 可不设垫板 3、梯形钢屋架节点板的厚度，是根据（D ）来选定的。 (A) 支座竖杆中的内力(B) 下弦杆中的最大内力 (C) 上弦杆中的最大内力(D) 腹杆中的最大内力 4、槽钢檩条的每一端一般用下列哪一项连于预先焊在屋架上弦的短角钢（檩托）上（ B ）。 (A) 一个普通螺栓(B) 两个普通螺栓(C) 安装焊缝(D) 一个高强螺栓 5、如轻型钢屋架上弦杆的节间距为L，其平面外计算长度应取(D )。 (A) L (B) 0.8L (C) 0.9L (D) 侧向支撑点间距 6、屋架下弦纵向水平支撑一般布置在屋架的（ C ）。 (A) 端竖杆处(B) 下弦中间(C) 下弦端节间(D) 斜腹杆处 7、屋盖中设置的刚性系杆（ A ）。 (A) 可以受压(B) 只能受拉(C) 可以受弯(D) 可以受压和受弯 8、某房屋屋架间距为6m，屋架跨度为24m，柱顶高度24m。房屋内无托架，业务较 大振动设备，且房屋计算中未考虑工作空间时，可在屋盖支撑中部设置（C ）。 (A) 上弦横向支撑(B) 下弦横向支撑(C) 纵向支撑(D) 垂直支撑 9、梯形屋架的端斜杆和受较大节间荷载作用的屋架上弦杆的合理截面形式是两个（C ）。 (A) 等肢角钢相连(B) 不等肢角钢相连 (C) 不等肢角钢长肢相连(D) 等肢角钢十字相连 10、屋架设计中，积灰荷载应与（ C ）同时考虑。 (A)屋面活荷载(B)雪荷载 (C)屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值(D)屋面活荷载和雪荷载 三、问答题（共计20分）
钢结构设计原理练习题参考答案
钢结构原理与设计练习题 第1章 绪论 一、选择题 1、在结构设计中，失效概率P f 与可靠指标β的关系为（ B ）。 A 、P f 越大，β越大，结构可靠性越差 B 、P f 越大，β越小，结构可靠性越差 C 、P f 越大，β越小，结构越可靠 D 、P f 越大，β越大，结构越可靠 2、若结构是失效的，则结构的功能函数应满足（ A ） A 、0
8、大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（B） A.密封性好 B.自重轻 C.制造工厂化 D.便于拆装 二、填空题 1、结构的可靠度是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。 2、承载能力极限状态是对应于结构或构件达到了最大承载力而发生破坏、结构或构件达到了不适于继续承受荷载的最大塑性变形的情况。 3、建筑机械采用钢结构是因为钢结构具有以下特点：1）______强度高、自重轻__________、2）_____塑性、韧性好_______________，3）______材质均匀、工作可靠性高______________。 4、正常使用极限状态的设计内容包括控制钢结构变形、控制钢结构挠曲 5、根据功能要求，结构的极限状态可分为下列两类：__承载力极限状态____ ______正常使用极限状态_____、 6、某构件当其可靠指标β减小时，相应失效概率将随之增大。 三、简答题 1、钢结构与其它材料的结构相比，具有哪些特点？ 2、钢结构采用什么设计方法？其原则是什么？ 3、两种极限状态指的是什么？其内容有哪些？ 4、可靠性设计理论和分项系数设计公式中，各符号的意义？ 第2章钢结构材料 一、选择题 1、钢材在低温下，强度（A），塑性（B），冲击韧性（B）。 (A)提高(B)下降(C)不变(D)可能提高也可能下降 2、钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是（A）。
高层建筑结构设计复习题
高层建筑结构复习题 一、填空题50道及答案 1板柱体系是指钢筋混凝土【无梁楼板】和【柱】组成的结构。 2.由框架和支撑框架共同承担竖向荷载和水平荷载的结构，称为【框架-支撑结构】。 3.单独采用框筒作为抗侧力体系的高层建筑结构较少，框筒主要与内筒组成【筒中筒】结构或多个框筒组成【束筒】结构。 4.框架-核心筒结构可以采用【钢筋混凝土结构】、【钢结构】、或混合结构。 5.巨型框架结构也称为主次框架结构，主框架为【巨型】框架，次框架为【普通】框架。 6.钢筋混凝土巨型框架结构有【两】种形式。 7. 高层建筑的外形可以分为【板式】和【塔式】两大类。 8.结构沿高度布置应【连续】、【均匀】，使结构的侧向刚度和承载力上下相同，或下大上小，自下而上连续，逐渐减小，避免有刚度或承载力突然变小的楼层。 9.平面不规则的类型包括【扭转】不规则、【楼板凹凸】不规则和【楼板局部】不连续。 10. 钢结构房屋建筑一般不设置【防震缝】。 11.高层建筑的外荷载有竖向荷载和水平荷载。竖向荷载包括自重等【恒载】及使用荷载等【活载】。水平荷载主要考虑【风荷载】和【地震作用】。 12. 结构的地震反应包括【加速度】、【速度】和【位移】反应。 所13.抗震设计的两阶段设计分别为：第一阶段为【结构设计】阶段，第二阶段为【验算】阶段。 14.计算地震作用的方法可分为【静力法】、【反应谱法】和【时程分析法】三大类。 15.影响α值大小的因素除自振署期和阻尼比外，还有【场地特征周期】。 16.场地土愈【软】，软土覆盖层的厚度愈【大】，场地类别就愈【高】，特征周期愈【大】，对长周期结构愈不利。 17.框架-核心筒结构设置水平楼伸臂的楼层，称为【加强层】。 18.巨型框架也称为主次框架结构，主框为【巨型框架】，次框架为【普通框架】。 19.水平何载作用下，出现侧移后，重力荷载会产生【附加弯矩】。附加弯矩又增大侧移，这是一种【二阶效应】，也称为“P-Δ“效应。 20.一般用延性比表示延性，即【塑性变形】能力的大小。 21.要设计延性结构，与下列因素有关：选择【延性材料】、进行结构【概念设计】、设计【延性结构】、钢筋混凝土结构的抗震构造措施及【抗震等级】。
钢结构设计原理复习总结
钢结构的特点： 1.钢材强度高、塑性和韧性好 2.钢结构的重量轻 3.材质均匀，和力学计算的假定比较符合 4.钢结构制作简便，施工工期短 5.钢结构密闭性好 6.钢结构耐腐蚀性差 7.钢材耐热但不耐火 8.钢结构可能发生脆性断裂 钢结构的破坏形式 钢材有两种性质完全不同的破坏形式，即塑性破坏和脆性破坏。钢结构所用材料虽然有较高的塑性和韧性，但一般也存在发生塑性破坏的可能，在一定条件下，也具有脆性破坏的可能。 塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉强度fu 后才发生。破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的断口呈纤维状，色泽发暗。在塑性破坏前，构件发生较大的塑性变形，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。另外，塑性变形后出现内里重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。 构件应力超过屈服点，并且达到抗拉极限强度后，构件产生明显的变形并断裂。常温及静态荷载作用下，一般为塑性破坏。破坏时构件有明显的颈缩现象。常为杯形，呈纤维状，色泽发暗。在破坏前有很明显的变形，并有较长的变形持续时间，便于发现和补救。 脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢材的屈服点fy ，断裂从应力集中处开始。冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂缝，常是断裂的发源地。破坏前没有任 何预兆，破坏时突然发生的，断口平直并呈有光泽的晶粒状。由于脆性破坏前没有明显的预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大，因此，在设计，施工和使用过程中，应特别注意防止钢结构的脆性破坏。 在破坏前无明显变形，平均应力也小（一般都小于屈服点），没有任何预兆。局部高峰值应力可能使材料局部拉断形成裂纹；冲击振动荷载；低温状态等可导致脆性破坏。平直和呈有光泽的晶粒。突然发生的，危险性大，应尽量避免。 低碳钢的应力应变曲线： 1.弹性阶段：OA 段：纯弹性阶段εσE = A 点对应应力：p σ（比例极限） AB 段：有一定的塑性变形，但整个OB 段卸载时0=ε B 点对应应力：e σ（弹性极限） 2.屈服阶段：应力与应变不在呈正比关系，应变增加很快，应力应变曲线呈锯齿波动，出现应力不增加而应变仍在继续发展。其最高点和最低点分别称为上屈服点和下屈服点；下屈服点稳定，设计中以下屈服点为依据。 3.强化阶段：随荷载的增大，应力缓慢增大，但应变增加较快。当超过屈服台阶，材料出现应变硬化，曲线上升，至曲线最高处，这点应力fu 称为抗拉强度或极限强度。 4.颈缩阶段：截面出现了横向收缩，截面面积开始显著缩小，塑像变形迅速增大，应力不断降低，变形却延续发展，直至F 点试件断裂。 疲劳破坏：钢材的疲劳断裂是微观裂纹在连续反复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。 钢材的疲劳强度取决于构造状况（应力集中程度和残余应力）、作用的应力幅、反复荷载的虚幻次数，而和钢材的静力强度无明显关系。 钢结构的连接方法：焊接连接：不削弱构件截面，构造简单，节约钢材，焊缝处薄。弱铆钉连接：塑性和韧性极好，质量容易检查和保证，费材又费工。螺栓连接：操作简单便于拆卸。 焊接连接的优点：1.焊件间可以直接相连，构造简单，制作加工方便2.不削弱截面，节省材料3.连接的密闭性好，结构的刚度大4.可实现自动化操作，提高焊接结构的质量。 缺点：1.焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆2.焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低3.焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，容易扩展至整个截面，低温冷脆问题也比较突出。 焊接连接通常采用的方法为电弧焊（包括手工电弧焊）自动（半自动）埋弧焊和气体保护焊。 侧面角焊缝主要承受剪力，塑性较好，应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端打而中间小的状态。焊缝越长，应力分布不均匀性越显著，但临界塑性工作阶段时，产生应力重分布，可使应力分布的不均与现象渐趋缓和。 焊脚不能过小：否则焊接时产生的热量较小，而焊件厚度较大，致使施焊是冷却速度过快，产生淬硬组织，导致母材开裂。 焊脚不能过大：1.较薄焊件容易烧穿或过烧2.冷却时的收缩变形加大，增大焊接应力，焊件容易出现翘曲变形 计算长度不能过小：1.焊件的局部加热严重，焊缝起灭狐所引起的缺陷相距较近，及可能的其他缺陷使焊缝不够可
钢结构设计原理习题及参考答案
钢结构设计原理习题及参考答案1 单项选择题 1.焊接组合梁截面高度h是根据多方面因素确定的，下面哪一项不属于主要影响因素？（） A、最大高度 B、最小高度 C、等强高度 D、经济高度答案：C 2.焊接的优点不包括（）。 A、直接连接方便简单 B、节省材料 C、结构刚度大，提高焊接质量 D、最大化体现钢材料性能答案：D 3.轴心压杆计算时满足（）的要求。 A、强度，刚度 B、强度，刚度，整体稳定 C、强度，整体稳定，局部稳定 D、强度，整体稳定，局部稳定，刚度答案：D 4.对关于钢结构的特点叙述错误的是（）。 A、建筑钢材的塑形和韧性好 B、钢材的耐腐蚀性很差 C、钢材具有良好的耐热性和防火性 D、钢结构更适合于高层建筑和大跨结构 答案：C 5.轴心受压构件整体稳定的计算公式的物理意义是（）。 A、截面平均应力不超过钢材强度设计值 B、截面最大应力不超过钢材强度设计值 C、截面平均应力不超过构件欧拉临界应力设计值 D、构件轴力设计值不超过构件稳定极限承载力设计值答案：D 6.对有孔眼等削弱的轴心拉杆承载力，《钢结构设计规范》采用的准则为净截面（）。 A、最大应力达到钢材屈服点 B、平均应力达到钢材屈服点 C、最大应力达到钢材抗拉强度 D、平均应力达到钢材抗拉强度答案：B 7.下面哪一项不属于钢材的机械性能指标？（） 精选范本
A、屈服点 B、抗拉强度 C、伸长率 D、线胀系数答案：D 8.Q235与Q345两种不同强度的钢材进行手工焊接时，焊条应采用（）。 A.E55型 B.E50型 C.E43型 D.E60型答案：C 9.梁受固定集中荷载作用，当局部承压强度不能满足要求时，采用（）是比较合理的措施。 A、加厚翼缘 B、在集中荷载作用处设置支承加劲肋 C、增加横向加劲肋的数量 D、加厚腹板答案：B 10.最大弯矩和其他条件均相同的简支梁，当（）时整体稳定最差。 A、均匀弯矩作用 B、满跨均布荷载作用 C、跨中集中荷载作用 D、满跨均布荷载与跨中集中荷载共同作用答案：A 11.不考虑腹板屈曲后强度，为保证主梁腹板的局部稳定，（）。 A、需配置横向加劲肋和纵向加劲肋 B、不需要配置加劲肋 C、需设置横向加劲肋 D、需配置纵向加劲肋答案：C 12.轴压柱在两个主轴方向等稳定的条件是（）。 A、杆长相等 B、长细比相等 C、计算长度相等 D、截面几何尺寸相等答案：B 13.钢结构压弯构件设计应该进行哪几项内容的计算（）。 A、强度，弯矩作用平面内的整体稳定性，局部稳定，变形 B、弯矩作用平面内的稳定性，局部稳定，变形，长细比 C、强度弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性，局部稳定，变形 D、强度，强度弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性，局部稳定，长细比答案：C 1.钢梁进行刚度验算时，应按结构的正常使用极限状态计算，此时荷载应按（）计。 A、折算值 B、设计值 C、标准值 D、当量值答案：C 2.钢结构对动力荷载适应性较强，是由于钢材具有（）。 精选范本
钢结构考试知识点
钢结构上 1.钢结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。 2.钢材的三个重要力学性能指标为屈服点，抗拉强度，伸长率。 3.钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。 4.钢结构是用钢板，热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。 建筑常用的热轧型钢包括角钢，槽钢，工字钢，H型钢和部分T型钢 钢结构特点：材料的强度高，塑性韧性好；材质均匀，和力学计算的假定比较符合； 制造简便，施工周期短；质量轻；钢材耐腐蚀性差；钢材耐热但不耐火。设计钢结构需处理两方面因素：结构和构件抗力；荷载施加于结构的效应 5. 结构用钢为何要选用塑性、韧性好的钢材？ 塑性好则结构破坏前变形比较明显从而可减少脆性破坏的危险性，并且塑性变形还能调整局部高峰应力，使之趋于平缓。韧性好表示在动荷载作用下破坏时要吸收较多的能量，同样也降低脆性破坏的危险程度 6. 用于钢结构的钢材必须具有哪些性能？ （1）较高的强度。即抗拉和屈服强度比较高（2）足够的变形能力，即塑性韧性好。 （3）良好的加工性能。 普通碳素结构钢Q235钢和低合金高强度钢Q345，Q390，Q420 7.钢材的主要强度指标和变形性能都是依据标准试件一次拉伸试验确定的。 弹性阶段，弹塑性阶段，塑性阶段，应变硬化阶段 材料的比例极限与焊接构件整体试验所得的比例极限有差别：残余应力的影响 屈服点意义：作为结构计算中材料强度标准或材料抗力标准；形成理想弹塑性体的模型，为发展钢结构计算理论提供基础 低碳钢和低合金钢有明显的屈服点和屈服平台，而热处理钢材没有，规定永久变形0.2%时的应力作为屈服点 伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形的能力 8.冷弯性能：按规定弯心直径将试样弯曲180°,其表面及侧面无裂纹或分层则为冷弯试 验合冷弯性能是判断钢材塑性变形能力及冶金质量的综合指标。 冲击韧性：韧性是钢材断裂时吸收机械能能力的量度 9.钢是含碳量小于2%的铁碳合金，碳大于2%则为铸铁 碳素结构钢由纯铁，碳及杂质元素组成，纯铁约占99%，碳及杂质元素1% 碳含量提高，钢材强度提高，塑性，韧性，冷弯性能，可焊性及抗锈蚀能力下降 硫，氧元素使钢材发生热脆，而磷，氮元素使钢材发生冷脆 10.冷加工硬化：在常温下加工叫冷加工。冷拉，冷弯，冲孔，机械剪切等加工使钢材 产生很大塑性变形，塑性变形后的钢材在重新加荷时将提高屈服点，同时降低塑性和韧性 时效硬化：钢材紧随时间的增长而转脆；应变时效指应变硬化又加时效硬化。 钢材对温度相当敏感，相比之下，低温性能更重要。随温度升高，普通钢强度下降较快温度达600℃，其屈服强度仅为室温时的1/3左右，此时已不能承担荷载。弹性模量在500℃急剧下降，600℃为40%，250℃附近有兰脆现象 11.疲劳破坏属于脆性破坏；疲劳断裂三阶段：裂纹的形成，裂纹缓慢发展，最后迅速断裂 12.选择钢材时应考虑哪些因素？ 结构或构件的重要性；荷载性质（静载动载）；连接方法（焊接铆接螺栓连接）；
钢结构设计原理习题及答案
钢结构设计原理题库 一、单项选择题 1．下列情况中，属于正常使用极限状态的情况是 【 】 A 强度破坏 B 丧失稳定 C 连接破坏 D 动荷载作用下过大的振动 2．钢材作为设计依据的强度指标是 【 】 A 比例极限f p B 弹性极限f e C 屈服强度f y D 极限强度f u 3．需要进行疲劳计算条件是：直接承受动力荷载重复作用的应力循环次数n 大于或等于 【 】 A 5×104 B 2×104 C 5×105 D 5×106 4．焊接部位的应力幅计算公式为 【 】 A max min 0.7σσσ?=- B max min σσσ?=- C max min 0.7σσσ?=- D max min σσσ?=+ 5．应力循环特征值（应力比）ρ=σmin /σmax 将影响钢材的疲劳强度。在其它条件完全相同情况下，下列疲劳强度最低的是 【 】 A 对称循环ρ=-1 B 应力循环特征值ρ=+1 C 脉冲循环ρ=0 D 以压为主的应力循环 6．与侧焊缝相比，端焊缝的 【 】 A 疲劳强度更高 B 静力强度更高 C 塑性更好 D 韧性更好 7．钢材的屈强比是指 【 】 A 比例极限与极限强度的比值 B 弹性极限与极限强度的比值 C 屈服强度与极限强度的比值 D 极限强度与比例极限的比值. 8．钢材因反复荷载作用而发生的破坏称为 【 】 A 塑性破坏 B 疲劳破坏 C 脆性断裂 D 反复破坏. 9．规范规定：侧焊缝的计算长度不超过60 h f ，这是因为侧焊缝过长 【 】 A 不经济 B 弧坑处应力集中相互影响大 C 计算结果不可靠 D 不便于施工 10．下列施焊方位中，操作最困难、焊缝质量最不容易保证的施焊方位是 【 】 A 平焊 B 立焊 C 横焊 D 仰焊 11．有一由两不等肢角钢短肢连接组成的T 形截面轴心受力构件，与节点板焊接连接，则肢背、肢尖内力分配系数1k 、2k 为 【 】 A 25.0,75.021==k k B 30.0,70.021==k k C 35.0,65.021==k k D 35.0,75.021==k k
专升本高层建筑结构设计考试答案
[试题分类]: 专升本《高层建筑结构设计》_08050850 [题型]:单选 [分数]:2 1. 高层建筑结构的受力特点是（）。 A. 水平荷载为主要荷载，竖向荷载为次要荷载 B. 竖向荷载为主要荷载，水平荷载为次要荷载 C. 不一定 D. 竖向荷载和水平荷载均为主要荷载 答案：D 2. 抗震设计时，高层框架结构的抗侧力结构布置，应符合下列哪种要求（） A. 应设计成双向梁柱抗侧力体系，主体结构可采用部分铰接 B?横向应设计成刚接抗侧力体系，纵向可以采用铰接 C. 应设计成双向梁柱抗侧力体系，主体结构不应采用铰接 D?纵、横向均宜设计成刚接抗侧力体系 答案:A 3. 下列关于剪力墙结构的说法，错误的一项是（） A. 剪力墙结构的抗侧力构件为剪力墙 B. 短肢剪力墙受力性能不如普通剪力墙 C. 结构设计时，剪力墙构件即可抵抗平面荷载，也可抵抗平面外荷载 D. 剪力墙结构的侧移曲线为弯曲型 答案:C 4. 当高层建筑结构采用时程分析法进行补充计算所求得的底部剪力小于底部剪力法或振型分解反应谱法求得的底部剪力的80 ％时，其底部剪力应按下列值取用？（） A. 至少按85 ％取用 B. 按90 %取用 C. 至少按75 ％取用 D. 至少按80 %取用 答案:D 5. 多遇地震作用下层间弹性变形验算的重要目的是下列所述的哪种？（） A. 防止使人们惊慌 B. 防止结构发生破坏 C. 防止结构倒塌 D. 防止非结构部分发生过重的破坏
答案：D 6. 大型博物馆，幼儿园、中小学宿舍的抗震设防类别是（） A. 重点设防类 B. 特殊设防类 C. 适度设防类 D. 标准设防类 答案:A 7. 洞口较大，且排列整齐，可划分墙肢和连梁的剪力墙称为（） A. 整体墙 B. 联肢剪力墙 C. 壁式框架 D. 不规则开洞剪力墙 答案:B 8. 设防烈度为7 度，屋面高度为H=40m 高层建筑结构，哪种结构类型的防震缝的最小宽度最大。（） A. 框架—剪力墙结构 B. 剪力墙结构 C. 框架结构 D. 三种类型的结构一样大 答案:C 9. 框架梁、柱中心线宜重合，当梁、柱中心线间有偏心时，下列哪种说法是正确的？（） A. 抗震设计时不宜大于该向柱截面宽度的1/4 B. 非抗震设计时不应大于该向柱截面宽度的1/4 C. 在任情况下不应大于该向柱截面宽度的1/4 D. 如偏心距大于该向柱宽的1/4时，可采用增设梁水平加腋的措施 答案:D 10. 由密柱深梁框架围成的结构体系称为（） A. 剪力墙结构 B. 框筒结构 C. 框架结构 D. 框架-剪力墙结构 答案:B 11. 对框架柱延性影响较小的因素是（） A. 剪跨比 B. 轴压比
钢结构知识点总结
第一章绪论 钢结构的特点 1、钢结构自重较轻 2、钢结构工作的可靠性较高 3、钢材的抗振(震)性、抗冲击性好 4、钢结构制造的工业化程度较高，施工周期短 5、钢材的塑性，韧性好 6、钢材的密闭性好 7、钢材的强度高 8、普通钢材耐锈蚀性差 9、普通钢材耐热不耐火10、钢材低温时脆性增大。钢结构的应用范围： 大跨度结构：用钢结构重量轻。 高层建筑：用钢结构重量轻和抗震性能好。强度高，截面尺寸小，提高有效使用面积。 工业建筑：用钢结构施工周期短，能承受动力荷载。 轻质结构：冷弯薄壁型钢，轻型钢。 高耸结构：轻，截面尺寸小。抗震抗风。 活动式结构：轻。 可拆卸或移动的结构：轻，运输方便，拆卸方便。 容器和大直径管道：密闭性好。 抗震要求高的结构，急需早日交付的结构工程，特种结构。 结构设计的目的：安全性，耐久性，适用性。 影响结构可靠性的因素：荷载效应S和结构抗力R Z=R-S Z表示结构完成预定功能状态的函数，简称功能函数。Z=0极限状态。 概论极限状态设计方法： 承载能力极限状态： 1.整个结构或结构的一部分失去平衡，如倾覆等. 2.结构构件或链接因超过材料的强度而破坏，包括疲劳破坏，或过度变形不适于继续承载。 3.结构转变为机动体系 4.结构或结构构件丧失整体稳定性。 5.低级丧失承载能力而破坏。 正常使用极限状态： 1.影响正常使用或外观的变形 2.影响正常使用或耐久性能的局部破坏（包括裂缝） 影响正常使用的振动。影响正常使用的其他特定状态。 可靠度：结构在规定的设计使用年限内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。 钢结构连接是以破坏强度而不是屈服作为承载能力的极限状态。 第二章钢结构的材料 钢材按照脱氧方法，分为沸腾钢，半镇静钢，镇静钢，脱氧剂硅和锰。 热轧型钢：钢锭加热至1200-1300度，通过轧钢机将其轧制成所需形状和尺寸。 热处理：淬火，正火，回火。 钢材疲劳：在反复荷载下在应力低于钢材抗拉强度甚至低于屈服点时突然断裂，属脆性破坏原因：焊接结构：应力幅 非焊接结构：应力幅+应力比 1.钢材的强度设计值为什么要按厚度进行划分？ 同种类钢材，随着厚度或者直径的减小，钢材的轧制力和轧制次数的增加，钢材的致密性较好，存在大缺陷的几率较小，故强素会提高，而且钢材的塑性也会提高。 2.碳，硫，磷对钢材的性能有哪些影响？ 碳含量增加，强度提高，塑性，韧性和疲劳强度下降，同时恶化可焊性和抗腐蚀性。 硫使钢热脆，即高温时钢材变脆。降低钢的塑性韧性，可焊性耐疲劳性能，有害成分。<0.045%
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