鋼筋混凝土設(shè)計原理課后習(xí)題答案

1、 第十三章1 什么是雙向梁柱抗側(cè)力體系？框架結(jié)構(gòu)既要承受豎向重力荷載，又要承受水平風(fēng)荷載，在地震區(qū)還要承受地震作用。豎向荷載的方向是單一的，但水平荷載的方向卻是隨機(jī)的。為了提高框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，特別是要提高框架結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，以滿足規(guī)范所規(guī)定的位移角限值、位移比限值和周期比限值?？蚣芙Y(jié)構(gòu)師由梁板柱組成的空間結(jié)構(gòu)，如果結(jié)構(gòu)一個方向的抗側(cè)力較弱時，會率先開裂和破壞，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)喪失空間協(xié)調(diào)工作的能力，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞，甚至倒塌。2柱網(wǎng)布置的基本要求是什么？（1），柱網(wǎng)布置應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝的要求（2），柱網(wǎng)布置應(yīng)滿足建筑平面布置的要求（3），柱網(wǎng)布置要使結(jié)構(gòu)受力合理（4），柱網(wǎng)布置應(yīng)方便施工3承

2、重框架有哪些布置方案？（1），橫向框架承重方案（2），縱向框架承重方案（3），縱橫向框架混合承重方案4如何確定框架結(jié)構(gòu)的計算單元？其計算簡圖是什么？基本假定有哪些？為方便常忽略結(jié)構(gòu)縱向和橫向之間的空間聯(lián)系，忽略各構(gòu)件的抗扭作用，將橫向框架和縱向框架分別按平面框架進(jìn)行分析計算。通常，橫向框架的間距，荷載和間距都相同，因此取出有代表性的一品中間橫向框架作為計算單元。計算簡圖見書182頁。基本假定：1，沒有水平位移。2，某樓層的豎向荷載只對本層框架梁及與其相連的樓層產(chǎn)生內(nèi)力。5.豎向荷載如何簡化到框架梁上面的？什么是等效荷載？如何等效？豎向荷載可以通過分層法簡化到框架梁上假定（1）沒有水平位移（2）

3、某樓層的豎向荷載只對本層框架梁及與其相連的樓層柱產(chǎn)生內(nèi)力。分層法是利用疊加原理多層框架在多層荷載同時作用下的內(nèi)力，可以看成是各層豎向荷載單獨作用的內(nèi)力的疊加。等效荷載：等效荷載是指為了簡化問題，用新的荷載代替原來復(fù)雜的荷載，但要保證兩種荷載給構(gòu)件帶來的效應(yīng)是相同的。6.風(fēng)荷載是如何簡化到框架梁上的？風(fēng)荷載對框架梁的作用一般都可以簡化為作用于框架節(jié)點上的水平力采用反彎點法或者D值法將風(fēng)荷載簡化到框架梁上，二者的簡化條件不同，D值法是反彎點法的改進(jìn)，先求出個柱的桿端彎矩，然后根據(jù)節(jié)點平衡條件求得梁端彎矩，進(jìn)而求出梁端剪力。7.構(gòu)件截面的彎曲剛度如何確定？構(gòu)件截面的彎曲剛度可以通過材料力學(xué)的方法來計

4、算構(gòu)件在正常使用過程中的撓度和變形。8.作用在框架結(jié)構(gòu)上的荷載有哪些？作用于框架結(jié)構(gòu)上的荷載有豎向荷載和水平荷載兩種，豎向荷載包括結(jié)構(gòu)自重及樓面活荷載，一般為分布荷載，有時也有集中荷載。水平荷載包括風(fēng)荷載和水平地震荷載，一般均簡化成作用于框架節(jié)點的水平作用集中力。9、 豎向荷載作用下的分層法基本步驟？1.將多層框架分層，以每層梁與上下柱組成的單層框架作為計算單元，柱遠(yuǎn)端假定為固端2.用力矩分配法分別計算單元的內(nèi)力,由于除底層柱底是固定端外,其他各層柱均為彈性連接,為了減少誤差,除底層柱外,其他各層柱的線剛度均乘以0.9的折減系數(shù),相應(yīng)的傳遞系數(shù)也改為1/3，底層柱仍為1/23.分層計算所得的梁

5、端彎矩即為最后彎矩10、 反彎點法的基本假定和方法？11)、在確定反彎點位置時，假定柱上端與下端的轉(zhuǎn)角相等(底層柱除外，其下端為0)；2)、在確定同層各柱剪力分配時，假定節(jié)點轉(zhuǎn)角為零，即認(rèn)為梁的線剛度為無窮大。3)、梁端彎矩可由節(jié)點平衡條件求出，并按節(jié)點左右梁的線剛度進(jìn)行分配。2反彎點法的適用條件為梁的線剛度與柱的線剛度之比大于3，其計算過程如下： （1）反彎點位置的確定 由于反彎點法假定梁的線剛度無限大，則柱兩端產(chǎn)生相對水平位移時，柱兩端無任何轉(zhuǎn)角，且彎矩相等，反彎點在柱中點處。因此反彎點法假定：對于上部各層柱，反彎點在柱中點；對于底層柱，由于柱腳為固定端，轉(zhuǎn)角為零，但柱上端轉(zhuǎn)角不為零，且上

6、端彎矩較小，反彎點上移，故取反彎點在距固定端2/3高度處。 （2）柱的側(cè)移剛度 反彎點法中用側(cè)移剛度d表示框架柱兩端有相對單位側(cè)移時柱中產(chǎn)生的剪力，它與柱兩端的約束情況有關(guān)。由于反彎點法中梁的剛度非常大，可近似認(rèn)為節(jié)點轉(zhuǎn)角為零，則根據(jù)兩端無轉(zhuǎn)角但有單位水平位移時桿件的桿端剪力方程，最后得 （1） 式中，V為柱中剪力，為柱層間位移，h為層高。（3）同一樓層各柱剪力的分配 根據(jù)力的平衡條件、變形協(xié)調(diào)條件和柱側(cè)移剛度的定義，可以得出第j層第i根柱的剪力為： （2） 式中，為第j層各柱的剪力分配系數(shù)，m為第j層柱子總數(shù)，為第j層以上所有水平荷載的總和，即第j層由外荷載引起的總剪力。這里，需要特別強(qiáng)調(diào)的

7、是，與第j層所承擔(dān)的水平荷載是有所區(qū)別的。 由式（2）可以看出，在同一樓層內(nèi)，各柱按側(cè)移剛度的比例分配樓層剪力。 （4）柱端彎矩的計算 由于前面已經(jīng)求出了每一層中各柱的反彎點高度和柱中剪力，那么柱端彎矩可按下式計算： （3） 式中，為第j層第i根柱的反彎點高度，為第j層的柱高。 （5）梁端彎矩的計算 梁端彎矩可由節(jié)點平衡求出，如圖3所示。 對于邊柱 （4） 對于中柱 （5a） （5b） 式中，、分別為左邊梁和右邊梁的線剛度。（6）其他內(nèi)力的計算 進(jìn)一步，還可根據(jù)力的平衡條件，由梁兩端的彎矩求出梁的剪力；由梁的剪力，根據(jù)節(jié)點的平衡條件，可求出柱的軸力。 綜上所述，反彎點法的要點，一是確定反彎點高

8、度，一是確定剪力分配系數(shù)。在確定它們時都假設(shè)節(jié)點轉(zhuǎn)角為零，即認(rèn)為梁的線剛度為無窮大。 11、D值法的基本假定和求解柱內(nèi)力的方法？1柱AB及與其上下相鄰柱的線剛度均為柱AB及與其上下相鄰柱的層間水平位移均為柱AB兩端節(jié)點及其與其上下相鄰的各個節(jié)點的轉(zhuǎn)角均為與柱AB相交的橫梁的線剛度分別為21修正后柱的側(cè)移剛度 考慮柱端的約束條件的影響，修正后的柱側(cè)移剛度D用下式計算： （6） 式中 與梁、柱線剛度有關(guān)的修正系數(shù)，表給出了各種情況下值的計算公式。 值和K值計算表 由表中的公式可以看到，梁、柱線剛度的比值愈大，值也愈大。當(dāng)梁、柱線剛度比值為時，=1，這時D值等于反彎點法中采用的側(cè)移剛度d。2同一樓層

9、各柱剪力的計算 求出了D值以后，與反彎點法類似，假定同一樓層各柱的側(cè)移相等，則可求出各柱的剪力： （7） 式中，為j層第i柱所受剪力；為第j層第i柱的側(cè)移剛度；m為第j層柱子總數(shù)； 為第j層以上所有水平荷載的總和，即第j層由外荷載引起的總剪力。3各層柱的反彎點位置 各層柱的反彎點位置與柱兩端的約束條件或框架在節(jié)點水平荷載作用下，該柱上、下端的轉(zhuǎn)角大小有關(guān)。若上下端轉(zhuǎn)角相等，則反彎點在柱高的中央。當(dāng)兩端約束剛度不同時，兩端轉(zhuǎn)角也不相等，反彎點將移向轉(zhuǎn)角較大的一端，也就是移向約束剛度較小的一端。當(dāng)一端為鉸結(jié)時（支承轉(zhuǎn)動剛度為0），彎矩為0，即反彎點與該鉸重合。影響柱兩端轉(zhuǎn)角大小的因素（影響柱反彎點

10、位置的因素）主要有三個： 該層所在的樓層位置，及梁、柱線剛度比； 上、下橫梁相對線剛度比值； 上、下層層高的變化。在D值法中，通過力學(xué)分析求出標(biāo)準(zhǔn)情況下的標(biāo)準(zhǔn)反彎點剛度比（即反彎點到柱下端距離與柱全高的比值），再根據(jù)上、下梁線剛度比值及上、下層層高變化，對進(jìn)行調(diào)整。因此，可以把反彎點位置用下式表達(dá)： （8） 式中，y為反彎點距柱下端的高度與柱全高的比值（簡稱反彎點高度比），y1為考慮上、下橫梁線剛度不相等時引入的修正值，y2、y3為考慮上層、下層層高變化時引入的修正值，h為該柱的高度（層高）。 為了方便使用，系數(shù)、和已制成表格，可通過查表的方式確定其數(shù)值。4彎矩圖的繪制 當(dāng)各層框架柱的側(cè)移剛度

11、D和各層柱反彎點位置yh確定后，與反彎點法一樣，就可求出框架的彎矩圖。 1）柱端彎矩的計算 （9） 式中，為第j層第i根柱的反彎點高度，為第j層的柱高。2）梁端彎矩的計算 梁端彎矩可由節(jié)點平衡求出： 對于邊柱 （10） 對于中柱 （11） （12） 式中，、分別為左邊梁和右邊梁的線剛度。 3）其他內(nèi)力的計算 可根據(jù)力的平衡條件，由梁兩端的彎矩平衡可求出梁的剪力；由梁的剪力，根據(jù)節(jié)點力的平衡條件，可求出柱的軸力。12、 修正的反彎點法都修正了什么？1）修正柱的側(cè)移剛度 節(jié)點轉(zhuǎn)動影響柱的抗側(cè)剛度，故柱的側(cè)移剛度不但與往本身的線剛度和層高有關(guān)，而且還與梁的線剛度有關(guān)。 2）修正反彎點的高度 節(jié)點轉(zhuǎn)動

12、還影響反彎點高度位置，故柱的反彎點高度不應(yīng)是個定值，而應(yīng)是個變數(shù)，并隨以下因素變化： 梁柱線剛度比； 該柱所在樓層位置； 上下層梁的線剛度； 上下層層高； 框架總層數(shù)。13、單行層間位移如何計算？ 由式Djk=Vjk/uj、式Vjk=Djk*Vj/Djk可得第j層框架層間水平位移uj與層間剪力Vj之間的關(guān)系uj=Vj/Djk這樣便可逐層求得各層的層間水平位移?？蚣茼旤c的總水平位移u應(yīng)為各層間位移之和，即u=uj。14、框架在水平荷載作用下的變形曲線是什么曲線？框架層間位移uj與水平荷載在該層所產(chǎn)生的層間剪力Vj成正比，當(dāng)框架的每一樓層處都有水平荷載作用時，由于框架柱的側(cè)向剛度沿高度變化不大時，

13、而層間剪力Vj是自頂層向下逐層累加的，所以層間水平位移uj是自頂層向下逐層遞增的，從而形成了類似與均布水平荷載作用下的懸臂柱由截面內(nèi)的剪力所引起的剪切變形曲線，稱為剪切型曲線。15、框架梁柱的計算控制截面如何選擇？配筋計算如何選擇內(nèi)力？框架柱的取各層柱的上下端截面作為控制截面；對于框架梁，除選擇梁的兩端為控制截面外，還應(yīng)在胯間取最大正彎矩的截面為控制截面，為方便取跨中截面作為控制截面；在截面配筋計算時應(yīng)采用構(gòu)建端部截面的內(nèi)力，而不是軸線處得內(nèi)力。16、框架結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)組合？框架結(jié)構(gòu)計算時，荷載效應(yīng)組合可采用與排架結(jié)構(gòu)一樣的簡化處理方法，即對于由可變荷載效應(yīng)控制的組合，采用0(GSGK+Q1S

14、Q1K+QiciSQik)R（fsk/s，fck/c，k）=R（fs，fc，k）；對于由永久荷載控制的組合則采用0(GSGK +QiciSQik)R（fsk/s，fck/c，k）=R（fs，fc，k）。17.框架結(jié)構(gòu)的最不利內(nèi)力組合？答：對于框架結(jié)構(gòu)梁，柱的最不利內(nèi)力組合為：梁端截面：+M(max)，-M(max)，V(max)梁跨中截面：+M(max)柱端截面：|M|（max）及相應(yīng)的N，V N(max)及相應(yīng)的MN(min)及相應(yīng)的M18.滿布荷載法的基本思想是什么？答：當(dāng)活荷載產(chǎn)生的內(nèi)力遠(yuǎn)小于恒荷載級水平力所產(chǎn)生的內(nèi)力時，可不考慮活荷載的最不利布置，而把活荷載同時作用于所有的框架梁上，這

15、樣求得的內(nèi)力在支座處與按最不利荷載位置法求得的內(nèi)力極為相近，可直接進(jìn)行內(nèi)力組合。但求得的梁的跨中彎矩卻比最不利荷載位置法的計算結(jié)果要小，因此對梁跨中彎矩應(yīng)乘以1.11.2的系數(shù)予以增大。19.什么是彎矩調(diào)幅法？如何進(jìn)行彎矩調(diào)幅？答：按照框架結(jié)構(gòu)的合理破壞形式，在梁端出現(xiàn)塑性鉸是允許的，為了便于澆搗混凝土，也往往希望節(jié)點處梁的負(fù)鋼筋放得少些；而對于裝配式或裝配整體式框架，節(jié)點并非絕對剛性，梁端實際彎矩將小于其彈性計算值。因此，在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一般均對梁端彎矩進(jìn)行調(diào)整，即人為地減小梁端負(fù)彎矩，減少節(jié)點附近梁頂面的配筋量。設(shè)某框架梁AB在豎向荷載作用下，梁端最大負(fù)彎矩分別為MA0，MBO，梁跨

16、中最大正彎矩為MCO，則調(diào)幅后梁端彎矩可取MA=MA0 MB=MB0式中，為彎矩調(diào)幅系數(shù)。對于現(xiàn)澆框架，可取=0.80.9:；對于裝配整體式框架，一般取=0.70.8。 梁端彎矩調(diào)幅后，在相應(yīng)荷載作用下的跨中彎矩必將增加。20.框架節(jié)點構(gòu)造的基本要求是什么？答：節(jié)點設(shè)計是框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中極重要的一環(huán)。節(jié)點設(shè)計應(yīng)保證整個框架結(jié)構(gòu)安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理且便于施工。在非地震區(qū)，框架節(jié)點的承載能力一般通過采取適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)措施來保證。對裝配整體式框架的節(jié)點，還需保證結(jié)構(gòu)的整體性，受力明確，構(gòu)造簡單，安裝方便，又易于調(diào)整，在構(gòu)件連接后能盡早地承受部分或全部設(shè)計荷載，使上部結(jié)構(gòu)得以及時繼續(xù)安裝。21節(jié)點設(shè)計對混凝土

17、材料和眾向配筋有什么要求？答：框架節(jié)點區(qū)的混凝土強(qiáng)度等級，應(yīng)不低于柱子的混凝土強(qiáng)度等級。在裝配整體式框架中，后澆節(jié)點的混凝土強(qiáng)度等級宜比預(yù)制柱的混凝土強(qiáng)度等級提高5N/mm2.框架中間層端節(jié)點梁縱向鋼筋的錨固要滿足構(gòu)造要求。當(dāng)柱截面高度足夠高時，框架梁的上部縱向鋼筋可用直線方式深入節(jié)點。當(dāng)柱截面高度不足以布置直線錨固長度時，應(yīng)將梁上部縱向鋼筋向鋼筋伸至節(jié)點外邊并向下彎折。梁下部縱向鋼筋在端節(jié)點的錨固要求與中間節(jié)點相同?？蚣苤目v向受力鋼筋不宜在節(jié)點中切斷。柱縱筋接頭位置應(yīng)盡量選擇在層高中間等彎矩較小的區(qū)域。錨固長度要滿足構(gòu)造要求。22.節(jié)點范圍內(nèi)的箍筋應(yīng)當(dāng)如何配置？答：在框架節(jié)點范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置水平箍筋，箍筋的布置應(yīng)符合對柱中箍筋的構(gòu)造要求，且艱巨不宜大于250mm。對四邊均有梁與之相連的中間節(jié)點，節(jié)點內(nèi)可只設(shè)置沿周邊的矩形箍筋，而不設(shè)復(fù)合箍筋。當(dāng)頂層端節(jié)點內(nèi)設(shè)有梁上部眾筋和柱外側(cè)眾筋的搭接接頭時