混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課后思考題答案沈蒲生 第4版

1、 Zz152 1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容及步驟有哪些？試舉例說明。 根據(jù)結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)，確定結(jié)構(gòu)材料，結(jié)構(gòu)體系，布置和施工方法；結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)（其中包括計(jì)算簡圖，內(nèi)力，變形分析及配筋計(jì)算等），結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計(jì);繪制結(jié)構(gòu)的施工圖（其中包括結(jié)構(gòu)布置圖，構(gòu)件末班和配筋圖等） 1.2鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)有幾種形式？他們是怎么樣劃分的？ 由單向板組成的梁板結(jié)構(gòu)稱為單向板梁板結(jié)構(gòu)，由雙向板組成的梁板結(jié)構(gòu)稱為雙向板梁板結(jié)構(gòu)。當(dāng)L2/L1=2時(shí)，按雙向板設(shè)計(jì)，2L2/L13時(shí)，宜按雙向板設(shè)計(jì)，若按單向板設(shè)計(jì)時(shí)，沿長邊方向應(yīng)配置不少于短邊方向25%的受力鋼筋。 1.3荷載在整體式單向板結(jié)構(gòu)的板、次梁和主梁中式如何傳遞

2、的，為什么？按彈性理論和塑性理論計(jì)算式兩者的計(jì)算簡圖有何區(qū)別？ 單向板以次梁為支座，次梁以主梁為支座，主梁以柱和墻體為支座，作用于結(jié)構(gòu)上的荷載首先由單向板傳遞給次梁，再由次梁傳遞給主梁，最后由主梁傳遞給柱和墻體。為了減少整體式單向板梁板結(jié)構(gòu)中的跨度，應(yīng)設(shè)置次梁，為了減少次梁的跨度，應(yīng)設(shè)置主梁，為了減小主梁的跨度，應(yīng)設(shè)置柱或墻體；兩者計(jì)算簡圖在結(jié)構(gòu)計(jì)算跨度處不同。 按彈性理論計(jì)算時(shí)，結(jié)構(gòu)計(jì)算跨度按下述規(guī)定取用： 彈性理論塑性理論 Lo=Ln 兩端擱支在磚墻上的板L0=Ln+a=Ln+hLo=Ln+h/2 兩端與xx整體連接的板L0=Ln+b 單跨xx 多跨連續(xù)梁和板Lo=Ln+a= 1 / 11

3、 1.05Ln Lo=Ln+a/2+b/2 1.4整體式梁板結(jié)構(gòu)中，欲求結(jié)構(gòu)跨內(nèi)和支座截面最危險(xiǎn)內(nèi)力時(shí)，如何確定活荷載最不利位置? (1)欲求結(jié)構(gòu)某跨跨內(nèi)截面最大正彎矩時(shí)，除恒荷載作用外，應(yīng)在該跨布置活荷載，然后向兩側(cè)隔跨布置活荷載 （2）欲求某跨跨內(nèi)截面最大負(fù)彎矩時(shí)，除恒荷載作用外，應(yīng)在該跨不布置活荷載，然后向兩側(cè)隔跨布置活荷載 （3）欲求結(jié)構(gòu)某支座截面最大負(fù)彎矩時(shí)，除恒荷載作用外，應(yīng)在該支座相鄰兩跨布置活荷載，然后向兩側(cè)隔跨布置活荷載 （4）欲求結(jié)構(gòu)邊支座截面最大剪力，除恒荷載作用外，其活荷載布置與該跨跨內(nèi)截面最大正彎矩是活荷載布置相同。欲求結(jié)構(gòu)中間跨支座截面最大剪力時(shí)，其活荷載布置和求該

4、支座截面最大負(fù)彎矩時(shí)活荷載布置相同。 1-5結(jié)構(gòu)各截面的最大內(nèi)力值的連線或點(diǎn)的軌跡，即為結(jié)構(gòu)內(nèi)力包絡(luò)圖。 若結(jié)構(gòu)上只有一組荷載，在結(jié)構(gòu)各截面只有一組內(nèi)力，其內(nèi)力圖即為內(nèi)力包絡(luò)圖。若結(jié)構(gòu)上有幾組不同時(shí)作用于結(jié)構(gòu)的荷載，在結(jié)構(gòu)各截面中有幾組內(nèi)力，結(jié)構(gòu)就有幾組內(nèi)力圖，如彎矩和剪力圖。 1-6何謂結(jié)構(gòu)材料圖？縱向鋼筋彎起合切斷時(shí)，結(jié)構(gòu)的材料圖有何變化？ 結(jié)構(gòu)各截面承載力值的連線式點(diǎn)的軌跡，即為結(jié)構(gòu)的抵抗內(nèi)力圖，或稱材料圖。 1-7xx塑性鉸，它與理想鉸有何區(qū)別？ 截面在維持一定數(shù)值彎矩的情況下，發(fā)生較大幅度的轉(zhuǎn)動(dòng)，猶如形成一個(gè)“鉸鏈”，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)材料塑性變形記混凝土裂縫開展的表現(xiàn)，故稱為塑性鉸。 2 /

5、11 理想鉸不能傳遞彎矩，但可以無限自由轉(zhuǎn)動(dòng)，而塑性鉸能傳遞一定數(shù)值塑性彎矩，并將在塑性彎矩作用下發(fā)生有限轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)幅度超過塑性極限轉(zhuǎn)動(dòng)角度時(shí)，塑性鉸將因塑性能力耗盡而破壞。 1-8何謂結(jié)構(gòu)的承載力極限狀態(tài)？是舉例說明？ 混凝土超靜定結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一個(gè)塑性鉸，超靜定結(jié)構(gòu)只減少一個(gè)多余約束，既減少一次超靜定，但結(jié)構(gòu)還能繼續(xù)承受荷載，只有當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)若干個(gè)塑性鉸，使結(jié)構(gòu)局部或整體成為幾何可變體系時(shí)結(jié)構(gòu)才達(dá)到承載力極限狀態(tài)。 1-9何謂結(jié)構(gòu)塑性內(nèi)力重分布？塑性鉸的部位及塑性彎矩值與塑性內(nèi)力重分布有何關(guān)系？試舉例說明按塑性內(nèi)力重分布方法設(shè)計(jì)梁，板時(shí)為什么能節(jié)省鋼筋？ 結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布規(guī)律相對(duì)于彈性內(nèi)力分布

6、的變化稱為內(nèi)力重分布。 當(dāng)支座B出現(xiàn)塑性鉸時(shí)，此時(shí)跨中1,2彎矩為M 1，2= 1.15Fl 0= 0.117Fl 0M 1，2u，則跨中1-2截面不會(huì)出現(xiàn)塑性鉸。故結(jié)構(gòu)還能承受更大的荷載，當(dāng)荷載增加至f時(shí)，由于支座B截面形成塑性鉸，B截面在塑性彎矩值不變的情況下，不斷發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，跨中1-2截面彎矩值將會(huì)不斷增加，跨中截面也出現(xiàn)塑性鉸。 1-10何謂彎矩調(diào)幅？考慮塑性內(nèi)力重分布的分析方法中，為什么要對(duì)塑性鉸除彎矩調(diào)查幅度加以限制？ 彎矩調(diào)整幅度是指按彈性理論獲得的彎矩值與其塑性鉸處彎矩絕對(duì)值的差值。若彎矩調(diào)幅系數(shù)為正值，屬于截面彎矩值減小的情況，將導(dǎo)致混凝土裂 3 / 11 縫寬度及結(jié)構(gòu)變形增大

7、，其增大程度隨彎矩調(diào)整增幅增大而增大，因此對(duì)彎矩調(diào)整幅度。 1-11如何增加塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力？其中哪種措施是最有效的？ 為保證塑性鉸有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)能力，即塑性角有較大的塑性極限轉(zhuǎn)動(dòng)高度，要求鋼筋應(yīng)只有良好的塑性，混凝土有較大的極限壓應(yīng)力值，因此工程結(jié)構(gòu)中宜用HPB235,HRB335級(jí)鋼筋和較低等級(jí)混凝土，塑性角轉(zhuǎn)動(dòng)幅度與塑性鉸處彎矩調(diào)整幅度有關(guān)，建議彎矩調(diào)整幅度20%，對(duì)于活荷載q和恒荷載g之比qg13的結(jié)構(gòu)，彎矩調(diào)整幅度控制在35%研究表明： 提高截面高度，減少截面相對(duì)受壓區(qū)高度是提高塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)能力的有效措施1-12在進(jìn)行雙向板內(nèi)力計(jì)算中基本假定是什么？計(jì)算雙向板控制截面的最危險(xiǎn)內(nèi)力是，活荷

8、載如何布置？荷載如何分解？支承條件怎樣確定？ 1.雙向板達(dá)到承載力極限狀態(tài)時(shí)，在荷載作用下的最大彎矩處形成塑性鉸線，將整體板分割成若干板塊，并形成幾何可變體系 2.雙向板載均布荷載作用下塑性絞線是直線，塑性絞線的位置與板的形狀，尺寸，邊界條件，荷載，形式，配筋數(shù)量有關(guān) 3.雙向板的板狀彈性變形小于塑性絞線處的變形，故視為剛形體，整體變型集中于塑性絞線，當(dāng)板達(dá)到承載力極限狀態(tài)下時(shí)，各塊均繞塑性絞線轉(zhuǎn)動(dòng) 4.雙向板滿足幾何條件及平衡條件的塑性鉸線位置，有許多組可能性，但其中必定有一組最危險(xiǎn)，極限荷載值最小的結(jié)構(gòu)塑性鉸線破壞模式 5。雙向板載上述塑性絞線處，鋼筋達(dá)到屈服點(diǎn)，混凝土達(dá)到拉壓強(qiáng)度，截面具

9、有一定數(shù)值的塑性彎矩 欲求某區(qū)格板兩個(gè)方向跨內(nèi)截面最大彎矩時(shí)，除恒荷載外應(yīng)在該區(qū)格布置活荷載，為使A區(qū)格板跨內(nèi)雙向變形曲線為最大曲庫，故在所有向下?lián)锨冃螀^(qū)格施加荷載，共活荷載布置，為棋盤式，為了能利用單區(qū)格雙向板的內(nèi)力及變形條數(shù)，把棋盤式布置的活荷載分解為各區(qū)格板滿布的對(duì)稱荷載q/2和區(qū)格板狀盤式布置的反對(duì)稱荷載q/2 4 / 11 在對(duì)稱荷載ggq2作用下，對(duì)于邊區(qū)格和角區(qū)格的外邊界支撐條件，按實(shí)際情況確定如角區(qū)格板支撐于墻體上時(shí)，可簡化為鉸支座，則角格板視為兩臨邊外兩臨邊位固定支座的雙向板，其余區(qū)格視為三邊固定，一邊剪支的雙向板 在反對(duì)稱力荷載g=q/2作用下，邊區(qū)格和角區(qū)格外邊界支承條

10、件按實(shí)際情況確定，如板支承于墻體時(shí)，視為鉸支座，則所有區(qū)格板均為簡支雙向板 1-13整體式無梁樓蓋結(jié)構(gòu)按彈性理論的內(nèi)力分析中，按經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法及按等代框架法假定有何區(qū)別如何進(jìn)行栓帽設(shè)計(jì)？ 整體式無梁樓蓋結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析時(shí)，結(jié)構(gòu)無側(cè)移時(shí)采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法，有倒移采用框架法，無梁設(shè)置栓帽全提高班的受沖切荷載力，同時(shí)減少板的跨度，支座及跨內(nèi)截面彎矩值1-14裝配式鋪板結(jié)構(gòu)中，板與板，板與承重橫墻的連接，板與縱墻的連接有何重要性？答： 預(yù)制板間的混凝土灌縫，板與墻體的連接將樓蓋連接成一個(gè)整體，它將起到傳遞水平剪力的作用，樓蓋與縱向墻體的連接，將支承縱向墻體并傳遞水平壓力和拉力的作用，并保證縱向墻體的豎向穩(wěn)定。 2

11、-1單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括哪些內(nèi)容？簡述結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及設(shè)計(jì)原則？答： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可分為結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)分析，構(gòu)件截面配筋計(jì)算和構(gòu)造措施等，結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)包括確定結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)體系，構(gòu)件造型和結(jié)構(gòu)布置等，原則為可靠經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理性2-3裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)單層廠房中一般應(yīng)設(shè)置哪些支撐？簡述這些支撐的作用和設(shè)置原則 答單層廠房支撐分屋蓋和柱間支撐，其中屋蓋支撐包括上下弦橫向水平支撐，縱向水平支撐。 垂直支撐與縱向水平系桿，天窗梁等。上弦橫向水平支撐是保證屋架上弦桿在平面外的穩(wěn)定和屋蓋縱向水平剛度，同時(shí)還作為山墻抗風(fēng)柱頂端的水平支座，不受山墻傳來的風(fēng)荷載和縱向水平荷載。下弦橫向水平支撐作用是

12、將山墻風(fēng)荷載及縱向水平荷載傳至縱向柱列，同時(shí)防止屋架下弦的側(cè)向震動(dòng)。垂直支 5 / 11 撐的作用是保證屋架承受荷載后在平面外的穩(wěn)定并傳遞縱向水平力，上弦系桿保證屋架上弦式屋面梁受壓翼緣側(cè)向穩(wěn)定，下弦水平系桿可防止在吊車式有其他水平震動(dòng)時(shí)屋架下弦發(fā)生側(cè)向震動(dòng)。天窗桿支撐用于保證天窗梁上弦的側(cè)向穩(wěn)定和將天窗端壁上的風(fēng)荷載傳給屋架。柱間支承的承受由抗風(fēng)柱和屋蓋橫向水平支撐傳來的山墻，縫在，由屋蓋結(jié)構(gòu)傳來的縱向水平地震作用及由吊車梁傳來的吊車縱向水平制動(dòng)力，并將它們傳給基礎(chǔ) 2- 4抗風(fēng)柱與屋架的連接應(yīng)滿足哪些要求?連系梁，圈梁，基礎(chǔ)梁的作用各是什么？它們與柱是如何連接的？ 滿足兩個(gè)要求： 一是在水

13、平方向必須與屋架有可靠的連接以保證有效傳遞風(fēng)荷載，二是在豎直方向應(yīng)允許二者之間產(chǎn)生一定的相對(duì)位移，防止抗風(fēng)柱與屋架沉降不均勻而產(chǎn)生不利影響圈梁作用是將墻體與排架柱，抗風(fēng)柱箍在一起，以增強(qiáng)廠房的整體剛度，防止由于地基不均勻沉降或較大振動(dòng)荷載對(duì)下層產(chǎn)生不利影響。 連系梁除承受墻體荷載外，還起到連系縱向柱列，增強(qiáng)廠房的縱向剛度，傳遞縱向水平荷載作用，外墻基礎(chǔ)梁可隨柱一起沉降。 2- 5確定單層廠房排架結(jié)構(gòu)的計(jì)算見圖時(shí)做了哪些假定？試分析這些假定的合理性和適用條件。 （1）柱下編嵌固于基礎(chǔ)中，固定端位于基礎(chǔ)頂面 當(dāng)廠房地基土質(zhì)較差，變形較大時(shí)或有較重的大面積地面荷載時(shí)，則應(yīng)考慮基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)和位移時(shí)排架內(nèi)力

14、的影響。 （2）柱頂與屋架式屋面梁為鉸接，只能傳遞豎向軸力和水平剪力，不能傳遞彎矩抵抗轉(zhuǎn)動(dòng)的能力很小，因此柱頂也屋架的連接可按鉸接考慮。 （3）xx為軸向剛度很大的剛性連桿 6 / 11 橫梁采用下弦剛度較小的組合式屋架或帶拉桿的兩鉸拱，三鉸拱屋架時(shí)，由于它們的軸向變形很大，橫梁兩端柱頂側(cè)移不相等，計(jì)算排架內(nèi)力時(shí)不宜將橫梁假定為剛性連桿，則應(yīng)考慮橫梁的軸向變形對(duì)排架內(nèi)力的影響。 2- 6作用于橫向平面排架上的荷載有哪些？這些荷載的作用位置如何確定？試畫出各單項(xiàng)荷載作用下排架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖。 作用于橫向排架結(jié)構(gòu)中荷載有恒荷載，屋面活荷載，雪荷載，積灰荷載，吊車荷載和風(fēng)荷載作用沒寫，圖省略 2-

15、7作用于排架上的吊車荷載Dmax（Dmin）和吊車荷載Tmax如何計(jì)算 由于吊車荷載是移動(dòng)荷載，因此需要影響線原理求吊車梁的最大支座反力，即吊車豎向荷載Dmax或Dmin，最大反力為當(dāng)兩臺(tái)吊車并行其中一臺(tái)最大輪壓Fpi max正好運(yùn)行至計(jì)算排架柱軸線外的反力。Dmax=Fpi maxyi 2- 8.什么是等高排架？如何用剪力分配法計(jì)算等高排架的內(nèi)力？試述在任意荷載作用下等高排架內(nèi)力的計(jì)算步驟。 答： 等高排架是指在荷載作用下各柱柱頂側(cè)移全部相等的排架 剪力分配法：Vi=n iF各柱剪力=剪力F剪力分配系數(shù)n i= 2- 9.什么是單層廠房的空間作用？影響單層廠房空間作用的因素有哪些？考慮空間作

16、用對(duì)柱內(nèi)力有何影響？ 7 / 11 答： 排架與排架，排架與山墻之間的相互作用，稱為廠房的整體空間作用 單層廠房空間作用的大小主要取決于屋蓋剛度，山墻剛度，山墻間距，荷載類型等因素。 當(dāng)某榀架的柱頂上作用一水平集中力R時(shí)，由于廠房的空間作用，水平集中力R不僅由直接荷載排架承受，而且將通過屋蓋等縱向聯(lián)系構(gòu)建傳絡(luò)相鄰的其他排架，使整個(gè)廠房共同承擔(dān)。 2- 10.單階排架柱應(yīng)選取哪些控制截面進(jìn)行內(nèi)力組合？簡述內(nèi)力組合原則、組合項(xiàng)目及注意事項(xiàng)。 答： 在一般單階柱中，整個(gè)上柱截面配筋相同，整個(gè)下柱截面配筋也相同，故分別找出上柱和下柱的控制截面，通常取上柱底作為上柱的控制截面，對(duì)下柱來說，通常取牛腿面和

17、柱底這兩個(gè)截面作為控制截面 排架內(nèi)力分析中，一般是分別算出各種荷載單獨(dú)作用時(shí)柱各截面內(nèi)力值，為了求出柱控制截面上可能出現(xiàn)最不利內(nèi)力，還必須考慮這些單項(xiàng)荷載同時(shí)出現(xiàn)可能性，即進(jìn)行荷載效應(yīng)組合，排架結(jié)構(gòu)受力后，柱內(nèi)同時(shí)產(chǎn)生彎矩M，軸力N，剪力V，因此排架柱為偏心受壓構(gòu)件，其縱向受力鋼筋與控制截面彎矩和軸力有關(guān)。 在任何情況下，都必須考慮恒荷載產(chǎn)生的內(nèi)力 吊車豎向荷載中，D max和D min可能作用在一跨廠房的支柱上，也可能作用在右柱上，只能選擇一種組合 電車橫向水平荷載T 8 / 11 max作用在同一跨內(nèi)，兩柱子上，向左式向右，只能選取一種參加組合同一跨內(nèi)D max和D min與T max不一

18、定同時(shí)發(fā)生，故組合D max或D min產(chǎn)生的內(nèi)力時(shí)，不一定要組合T max產(chǎn)生內(nèi)力。 風(fēng)荷載有向左、向右吹兩種情況，只能選擇一種參加組合 由于多臺(tái)吊車同時(shí)滿載的可能性較小，所以當(dāng)多臺(tái)吊車參加組合時(shí)，其內(nèi)力應(yīng)乘以相應(yīng)的荷載折減系數(shù) 2-13屋架設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮哪些荷載效應(yīng)組合？簡述屋架設(shè)計(jì)要點(diǎn)。 1）全跨xx載+全跨活載 2）全跨xx載+半跨活載 3）屋架自重重力荷載+半跨屋面板重力荷載+半跨屋面安裝活載 鋼筋混凝土屬于超靜平面桁架，其內(nèi)力可按精細(xì)方法式簡化方法分析，屋架梁除去進(jìn)行使用階段的承載力計(jì)算及變形和裂縫寬度驗(yàn)算外，尚需進(jìn)行施工階段驗(yàn)算 2-14吊車梁的受力特點(diǎn)是什么？簡述屋架設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

19、1）吊車荷載是兩組移動(dòng)的集中荷載 2）吊車荷載只有沖擊和振動(dòng)作用 3）吊車荷載是重復(fù)荷載 9 / 11 4）吊車荷載使吊車xx產(chǎn)生扭矩 對(duì)吊車梁應(yīng)進(jìn)行彎、剪、扭承載力計(jì)算外，還需進(jìn)行疲勞強(qiáng)度和斜截面抗裂驗(yàn)算。 3-1我國高規(guī)劃分多層建筑與高層建筑的標(biāo)準(zhǔn)是什么？ 10層和10層以上或高度超過28米的鋼筋混凝土房屋稱之為高層建筑。 高層建筑承受荷載比多層建筑大，剛度比多層建筑小，水平荷載對(duì)高層建筑的影響比對(duì)多層建筑的影響大 3-2框架結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？適合用什么高度和什么用途的房屋中使用？ 框架結(jié)構(gòu)是由橫架和立柱組成的桿件體系，具有結(jié)構(gòu)輕巧，便于布置可形成大的使用空間，整體性好，施工較方便和較為經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，適合在70米以下的辦公樓，圖書館，商業(yè)性建筑等一類房屋中采用 3-3框架結(jié)構(gòu)有哪幾種布置方法？每種布置有什么特點(diǎn)？ 框架結(jié)構(gòu)有橫向承重布置，縱向承重布置和雙向布置三種常用的結(jié)構(gòu)布置方法。當(dāng)將框架