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建筑学专业建筑结构习题答案
建筑结构习题解答
第二章习题
1.试述恒载和活荷载的区别,为什么它们的荷载分项系数有所不同?
答:
恒载是一种永久性的作用力,它主要是指建筑物结构构件的自重和建筑物构造层的自重。
活荷载则是一种可变性的作用力,它主要是指施加于结构构件上的、随时间和使用情况而有较大变化的荷载。
恒载和活荷载的区别主要在它们与时间的关系上:
恒载不随时间变化或其变化值与平均值相比可以忽略不计;而活荷载其值随时间变化、且其变化值与平均值相比不可忽略。
由于横载相对来说比较稳定,随时间没有太大的变化,所以荷载分项系数比较小即可满足可靠度的要求;活荷载随时间相对来说变化比较大,则其分项系数要比较大才能满足可靠度的要求。
4.试说明影响下列几种荷载取值的因素:
(1)构件自重;
(2)构造层做法;
(3)风荷载;
(4)雪荷载;
(5)地震作用;
(6)楼面活荷载。
答:
(1)构件自重取值的影响荷载因素为:
构件组成材料的单位重和尺寸的大小。
(2)构造层做法取值的影响荷载因素为:
构造层组成材料的单位重和尺寸(厚度)的大小。
(3)风荷载取值的影响荷载因素为:
风速(或建筑物所在的地区和具体位置)、建筑物外形、建筑物外围面积大小和高度、建筑物的高宽比、地面的粗糙程度。
(4)雪荷载取值的影响荷载因素为:
建筑物所在的地区、屋面外形和坡度、屋面水平投影面积的大小。
(5)地震作用取值的影响荷载因素为:
建筑物的总重力荷载代表值、建筑物所在地区的基本设防烈度、建筑物的动力特性、建筑物所在地区的场地土类别。
(6)楼面活荷载取值的影响荷载因素为:
楼面的使用用途。
36.试求下列楼盖的重力荷载:
解:
(1)每平方米楼面中80mm厚钢筋混凝土楼板自重标准值:
250.082.0kN/m2
(2)每平方米楼面中80mm厚钢筋混凝土楼板加水磨石地面构造层(10mm水磨石棉层;20mm水泥砂浆打底)和木丝板吊顶(0.26kN/m2)的重力荷载标准值:
钢筋混凝土楼板自重标准值:
250.082.0kN/m2
水磨石地面构造层自重标准值
(根据荷载规范):
0.65kN/m2
木丝板吊顶自重标准值:
0.26kNm2
楼面重力荷载标准值:
20.650.262.91kN/m2
⑶题图2-13所示钢筋混凝土交叉梁楼盖(板厚80mm,梁截面250mm600mm,地面和顶棚做法同上)每平方米楼面的重力荷载标准值:
6120.250.60.0825/2
2.914.54kNm2
1212
(4)若上述楼盖用于办公楼,每平方米楼面包括恒载和活载在内的重力荷载标准值(根据荷载规范):
4.5426.54kN/m2
(5)若上述楼盖用于商店,每平方米楼面包括恒载和活载在内的重力荷载设计值(根据荷载规范):
4.541.23.51.410.35kNm2
41.某四层轻工业厂房,钢筋混凝土框架结构,平、剖面和计算简图如题图2-16(b)所示。
抗震设防烈度为7度。
H类场地,Tg0.3s。
算得集中于屋盖和各层楼盖标高处的重力荷载为:
G4=屋盖层重+1/2(第四层内、外墙和隔断墙重=9060kN
G3=第四层楼盖层重
墙,隔断墙重=11100kN
G2=第三层楼盖层重
墙,隔断墙重=11100kN
G1=第二层楼盖层重
墙,隔断墙重=11440kN
+1/2(第四层内、外墙,
+1/2(第三层内、外墙,
+1/2(第二层内、外墙,
隔断墙重+第三层内、外
隔断墙重+第二层内、外
隔断墙重+第一层内、外
问题:
(1)估算本厂房的基本自震周期Ti(横向);
(2)用Fek10.85Geq估算总的横向水平地震作用标准值;
(3)估算作用于各层标高处的横向水平地震作用标准值,以及由这些水平地震作用产生的基底倾覆力矩标准值。
解:
(1)厂房的基本自震周期Ti:
T10.0906H、B
0.09065.4555\172
0.45(s)
⑵根据题意可知:
1.4Tg1.40.30.42(s)
GH
由Fi才一Fek1n可知:
GjHj
j1
F2
F3
GiHiF.
n厂EK1n
Gj»
ji
114405.42015.8310.106
114405.41110010.41110015.4906020.4
208.88(kN)
G2H2F1
n厂EK1n
Gj»
j1
1100010.42015.8310.106
114405.41110010.41110015.4906020.4
390.33(kN)
G3H3
~nFEK1n
G.H.
jj
j1
1144015.42015.8310.106
114405.41110010.41110015.4906020.4
578.00(kN)
F4nG4H4Fek1n
GjHj
j1
906020.42015.8310.106
114405.41110010.41110015.4906020.4
838.62(kN)
基底倾覆力矩标准值:
ov
208.885.4390.3310.4578.0015.4838.6231196.43(kNm)
20.4
43.某住宅开间3.6m,要求设置从240mm横墙挑出的屋面挑梁作为室外走
廊的顶篷。
挑梁每开间一根,截面240mm240mm,挑出1.20m,上铺加气混凝土板及防水隔热层如题图2-18。
若加气混凝土板所承受的恒载标准
值为2kN/m2,挑梁自重标准值为1.6kN/m,试问挑梁至少伸入横墙内L=?
才能防止倾覆。
解:
倾覆荷载:
P1.61.223.61.20.53.61.212.72(kN)
倾覆力矩:
MovP0.6
12.72
0.67.632(kNm)
抗倾覆力矩:
Mr
1.6I
23.6
l0.5l(kN
m)
要防止倾覆则要求:
Mr
K(K
1.5)
Mov
1.6I23.6
l0.5l1.5
7.632
解得:
I1.613(m)
所以挑梁至少伸入横墙内1.613m
45.题图2-20示一两端简支钢梁(非主梁),跨度4.0m,承受均布荷载(标准值以25kN/m计,设计值以32kN/m计,均包括梁自重),采用I级工字钢做成(E=2.1105N/mm2,fy=210N/mm2,fyk=210N/mm2),可选用的型号为:
I20b
A=3955mm2,
I=2.502
107mm4,
y=100mm
I22b
A=4650mm2,
I=3.583
107mm4,
y=110mm
I25b
A=5351mm2,
I=5.278
107mm4,
y=125mm
试就承载力设计和变形设计两种方法估计它应选用什么型号的工字
钢?
解:
(1)按承载力设计估计:
RS,选用I22b符合要求
(2)按变形设计估计:
若选用122b则:
E=2.1105N/mm2,1=3.583107mm4
l
4000
250
25016(mm)
ffmax,选用I22b符合要求
48.—钢筋混凝土简支梁,跨度7.0m,采用C20混凝土(Ec=2.55104N/mm2),截面bh=250mm700mm,梁上承受均布荷载标准值q=30kN/m,若要求fmax1/250,试验算能否满足上述要求?
(提示:
钢筋混凝土梁的截面抗
弯刚度可取0.25Ed)
5qkl453070004
3840.25EcI3840.252.55104—2507003
12
l7000
20.59(mm)28(mm)
250250
上述设计符合要求
第四章习题
58.某钢筋混凝土梁,截面尺寸bh=250mm500mm,跨中承受弯矩设计
值M=150kNm,混凝土等级C30,采用HRB335级钢筋,试确定该梁的纵
向受拉钢筋的面积。
解:
设钢筋按一排布置,则as35mm
h050035465mm
由混凝土及钢筋等级查附表得:
14.3N/mm2,fy300N/mm2,ft1.43N/mm2,1.0,b0.55
M150106c—
220.194
1fcbh21.014.32504652
12c1^120.1940.218
150106
s
0.51J—2
b,不可能出现超筋。
0.51\1
20.1940.891
故:
150106
465
M
Asfysh03000.891
1207(mm2)
选用
2
4_20,As1256(mm),
420
525
205mm
250mm
说明钢筋可以按一排布置。
验算是否会少筋:
鱼1.0%
bh250500
min
45f
45佔
0.214%
所以,不可能少筋
0.2%
59.某钢筋混凝土简支板,板厚h=80mm,计算跨度l=2.34m,承受均布恒载标准值为gk=2.0kN/m2(已包括板自重),均布活载标准值为qk=3kN/m2,混凝土等级为C30,钢筋采用HPB235级钢筋,试求该板跨中截面纵向受拉钢筋。
解:
取单位板宽b=1000mm作为计算单元
查附表得:
筋。
筋采用6@250。
验算是否会少筋:
所以,不可能少筋
63.已知T形截面梁,混凝土等级为C30,钢筋采用HPB335级,梁截面尺寸bh=300mm700mm,bf600mm,hf120mm,当作用在截面上的弯矩为M=650kNm时,试计算受拉钢筋截面面积。
解:
设受拉钢筋按两排布置,则as60mm
h070060640mm
由混凝土及钢筋等级查附表得:
22
fc14.3N/mm,fy300N/mm,11.0,b0.55
判断类型:
hf120
1fcbfhfh0—1.014.3600120640
22
66
597.2106M650106(Nmm)
所以该截面属于第H类T形截面梁。
hf
M11fcbfbhfh°3
120
1.014.3600300120640
2
298.6106(Nmm)
M2MM1650106298.6106351.4106(Nmm)
351.4106
1.014.33006402
AsAs1
As2
171620623778(mm2)
选用8_25,
As
3927(mm2)(超过3.94%<5%,可以)
8259
25
425mm300mm,需要两排。
4255
25
225mm300mm满足。
65.一钢筋混凝土矩形截面简支梁,两端搁置在厚度为240mm的砖墙上,
梁的计算跨度为3.56m,截面尺寸bh=200mm500mm,梁上承受均布荷载标准值为90kN/m(已包括梁自重),混凝土等级为C20,箍筋采用HPB235
级,梁的安全等级为二级。
试求箍筋的直径、间距和肢数。
验算截面尺寸:
hwh050035465mm
hwb4652002・3254
C20混凝土,
1J20.20.225b,不可能出现超筋
截面尺寸符合要求。
所以需要进行配箍计算。
选用8@120
注:
此题还可以采用既有配箍,又有弯起钢筋的做法。
68.一钢筋混凝土柱,l0/h6,bh=300mm400mm,aa35mm,
混凝土等级为C20,纵筋采用HRB335级,该柱承受的轴向压力设计值为
N=300kN(已包括柱自重),设计弯矩为M=159kNm,采用对称配筋,试计算该柱所需配筋面积。
解:
(1)先按偏心方向计算配筋:
ea
e。
104
530(mm)
%0
40030
13.320(mm),取ea20(mm)
ei
ea530
20550(mm)
0.5fcA
N
0.59.63004001.921
300
103
l°/h
615,
1
1400亘h0
1
50
1400-
365
(或由l0/h
68,可直接取
300103
N
a1fcbh。
所以为大偏心受压构件。
19.6300365
0.2854b0.55
h
ee—as1550
i2s
400
2
35715(mm)
AsAsNe1fcbh0
(10.5)
fy(h。
as)
30010371519.630036520.2854(10.50.2854)
300(36535)
1218(mm2)
每边配置4_20,AsAs1256(mm2)
(2)再按轴心方向验算:
(对于大偏心受压且b与h相差不大也可不验算)
Ql0/h
l°/b
64008,查表4-9得1
Nu0.9(fyAs+fcA)
9.6300400
0.91300212561715.4(kN)N300(kN)
满足要求。
第五章习题
16.某车间自承重外墙由MU10多孔砖和MU7.5混合砂浆砌筑而成,墙高
4.8m,墙厚240mm,每隔4.2m设有2.1m宽的窗洞,横墙间距24m,试验
算该墙体高厚比。
横墙间距为24m,查附表5-4可知该房屋应为刚性方案。
根据墙高H=4.8m,S24m2H9.8m查附表5-3得:
牛益2011
1.20.82624.96
所以高厚比满足要求。
17.截面为490mm490mm的砖柱,用MU10烧结多孔砖和M5混合砂浆
砌筑,柱的计算高度H。
6.0m(截面两个方向的H。
相同),该柱柱底截面承受内力设计值N=125kN,M=9.63kNm。
试验算砖柱极限承载力是否满足要求?
解:
由于是正方形截面,且两方向的计算高度相同,所以只算偏心发现即可。
MU10的砖、M5的砂浆,由附表5-1a得:
f1.5MPa
eMn9.63i250.077m=77mm
%7%900.157%20.1570.3140.6
H0h60.4912-24
查附表5-2a得:
0.494
A0.490.490.24010.3(m2)
a0.24010.70.9401
NuaAf0.94010.4940.24011061.5
167.3(kN)N125(kN)
所以满足要求。
18.某住宅外廊砖柱,截面尺寸370mm490mm,设计高度H04.0m,采
用MU10烧结多孔砖和M2.5混合砂浆砌筑,承受轴向压力设计值N=130kN。
已知荷载沿长边方向产生的偏心距e=60mm。
试验算该柱承载力。
解:
(1)长边方向:
MU10的砖、M2.5的砂浆,由附表5-1a得:
f1.3MPa
%6%900.1224e20.12240.24480.6
8.16
查附表5-2b得:
0.6204
A0.370.490.18130.3(m2)
a0.18130.70.8813
NuaAf0.88130.62040.18131061.3128.9(kN)N130(kN)
(2)短边方向:
e0H0b40.3710&
查附表5-2b得:
0.81
NuaAf0.88130.810.18131061.3168.3(kN)N130(kN)
综合长、短边的计算可知,该柱的承载力基本满足要求。
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