混凝土设计思考题答案.docx

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混凝土设计思考题答案

混凝土超静定结构出现一个塑性铰，超静定结构只减少一个多余约束，既减少一次超静定，但结构还能继续承受荷载，只有当结构出现若干个塑性铰，使结构局部或整体成为几何可变体系时结构才达到承载力极限状态。

1-9 何谓结构塑性力重分布？

塑性铰的部位及塑性弯矩值与塑性力重分布有何关系？

试举例说明按塑性力重分布方法设计梁，板时为什么能节省钢筋？

 结构力分布规律相对于弹性力分布的变化称为力重分布。

当支座B出现塑性铰时，此时跨中1,2弯矩为M1，2=1.15F’l0=0.117Fl0

故结构还能承受更大的荷载，当荷载增加至f’’时，由于支座B截面形成塑性铰，B截面在塑性弯矩值不变的情况下，不断发生转动，跨中1-2截面弯矩值将会不断增加，跨中截面也出现塑性铰。

1-10何谓弯矩调幅？

考虑塑性力重分布的分析方法中，为什么要对塑性铰除弯矩调查幅度加以限制？

弯矩调整幅度是指按弹性理论获得的弯矩值与其塑性铰处弯矩绝对值的差值。

若弯矩调幅系数β为正值，属于截面弯矩值减小的情况，将导致混凝土裂缝宽度及结构变形增大，其增大程度随弯矩调整增幅增大而增大，因此对弯矩调整幅度。

1-11如何增加塑性铰的转动能力？

其中哪种措施是最有效的？

 为保证塑性铰有足够的转动能力，即塑性角有较大的塑性极限转动高度，要求钢筋应只有良好的塑性，混凝土有较大的极限压应力值，因此工程结构中宜用HPB235 ,HRB335级钢筋和较低等级混凝土，塑性角转动幅度与塑性铰处弯矩调整幅度有关，建议弯矩调整幅度β≤20%，对于活荷载q和恒荷载g之比q／g≤1／3的结构，弯矩调整幅度控制在β≤35% 研究表明：

提高截面高度，减少截面相对受压区高度是提高塑性铰转动能力的有效措施 1-12在进行双向板力计算中基本假定是什么？

计算双向板控制截面的最危险力是，活荷载如何布置？

荷载如何分解？

支承条件怎样确定？

1.双向板达到承载力极限状态时，在荷载作用下的最大弯矩处形成塑性铰线，将整体板分割成若干板块，并形成几何可变体系 

2.双向板载均布荷载作用下塑性绞线是直线，塑性绞线的位置与板的形状，尺寸，边界条件，荷载，形式，配筋数量有关 

3.双向板的板状弹性变形小于塑性绞线处的变形，故视为刚形体，整体变型集中于塑性绞线，当板达到承载力极限状态下时，各块均绕塑性绞线转动 

4.双向板满足几何条件及平衡条件的塑性铰线位置，有许多组可能性，但其中必定有一组最危险，极限荷载值最小的结构塑性铰线破坏模式 

5。

双向板载上述塑性绞线处，钢筋达到屈服点，混凝土达到拉压强度，截面具有一定数值的塑性弯矩 

欲求某区格板两个方向跨截面最大弯矩时，除恒荷载外应在该区格布置活荷载，为使A区格板跨双向变形曲线为最大曲库，故在所有向下挠曲变形区格施加荷载，共活荷载布置，为棋盘式，为了能利用单区格双向板的力及变形条数，把棋盘式布置的活荷载分解为各区格板满布的对称荷载q/2和区格板状盘式布置的反对称荷载±q/2 

在对称荷载g‘＝g＋q／2作用下，对于边区格和角区格的外边界支撑条件，按实际情况确定 如角区格板支撑于墙体上时，可简化为铰支座，则角格板视为两临边外两临边位固定支座的双向板，其余区格视为三边固定，一边剪支的双向板 

在反对称力荷载g`=±q/2作用下，边区格和角区格外边界支承条件按实际情况确定，如板支承于墙体时，视为铰支座，则所有区格板均为简支双向板 

1-13整体式无梁楼盖结构按弹性理论的力分析中，按经验系数法及按等代框架法假定有何区别如何进行栓帽设计？

整体式无梁楼盖结构力分析时，结构无侧移时采用经验系数法，有倒移采用框架法，无梁设置栓帽全提高班的受冲切荷载力，同时减少板的跨度，支座及跨截面弯矩值 

1-14装配式铺板结构中，板与板，板与承重横墙的连接，板与纵墙的连接有何重要性？

 答：

预制板间的混凝土灌缝，板与墙体的连接将楼盖连接成一个整体，它将起到传递水平剪力的作用，楼盖与纵向墙体的连接，将支承纵向墙体并传递水平压力和拉力的作用， 并保证纵向墙体的竖向稳定。

2-1单层厂房结构设计包括哪些容？

简述结构方案设计的主要容及设计原则？

答：

结构设计可分为结构方案设计，结构分析，构件截面配筋计算和构造措施等，结构方案设计包括确定结构类型和结构体系，构件造型和结构布置等，原则为可靠经济技术合理性 2-3装配式钢筋混凝土排架结构单层厂房中一般应设置哪些支撑？

简述这些支撑的作用和设置原则 

答单层厂房支撑分屋盖和柱间支撑，其中屋盖支撑包括上下弦横向水平支撑，纵向水平支撑。

垂直支撑与纵向水平系杆，天窗梁等。

上弦横向水平支撑是保证屋架上弦杆在平面外的 稳定和屋盖纵向水平刚度，同时还作为山墙抗风柱顶端的水平支座，不受山墙传来的风荷载和纵向水平荷载。

下弦横向水平支撑作用是将山墙风荷载及纵向水平荷载传至纵向柱列， 同时防止屋架下弦的侧向震动。

垂直支撑的作用是保证屋架承受荷载后在平面外的稳定并传递纵向水平力，上弦系杆保证屋架上弦式屋面梁受压翼缘侧向稳定，下弦水平系杆可防止 在吊车式有其他水平震动时屋架下弦发生侧向震动。

天窗杆支撑用于保证天窗梁上弦的侧向稳定和将天窗端壁上的风荷载传给屋架。

柱间支承的承受由抗风柱和屋盖横向水平支撑传 来的山墙，缝在，由屋盖结构传来的纵向水平地震作用及由吊车梁传来的吊车纵向水平制动力，并将它们传给基础 

2-4．抗风柱与屋架的连接应满足哪些要求?

连系梁，圈梁，基础梁的作用各是什么？

它们与柱是如何连接的？

 满足两个要求：

一是在水平方向必须与屋架有可靠的连接以保证有效传递风荷载，二是在竖直方向应允许二者之间产生一定的相对位移，防止抗风柱与屋架沉降不均匀而产生不利影响 圈梁作用是将墙体与排架柱，抗风柱箍在一起，以增强厂房的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降或较大振动荷载对下层产生不利影响。

连系梁除承受墙体荷载外，还起到连系纵向柱列，增强厂房的纵向刚度，传递纵向水平荷载作用，外墙基础梁可随柱一起沉降。

2-5．确定单层厂房排架结构的计算见图时做了哪些假定？

试分析这些假定的合理性和适用条件。

（1）柱下编嵌固于基础中，固定端位于基础顶面 当厂房地基土质较差，变形较大时或有较重的大面积地面荷载时，则应考虑基础转动和位移时排架力的影响。

（2）柱顶与屋架式屋面梁为铰接，只能传递竖向轴力和水平剪力，不能传递弯矩 抵抗转动的能力很小，因此柱顶也屋架的连接可按铰接考虑。

 （3）横梁为轴向刚度很大的刚性连杆 

横梁采用下弦刚度较小的组合式屋架或带拉杆的两铰拱，三铰拱屋架时，由于它们的轴向变形很大，横梁两端柱顶侧移不相等，计算排架力时不宜将横梁假定为刚性连杆，则应考虑横梁的轴向变形对排架力的影响。

2-6．作用于横向平面排架上的荷载有哪些？

这些荷载的作用位置如何确定？

试画出各单项荷载作用下排架结构的计算简图。

作用于横向排架结构中荷载有恒荷载，屋面活荷载，雪荷载，积灰荷载，吊车荷载和风荷载 作用没写，图省略 

2-7．作用于排架上的吊车荷载Dmax（Dmin）和吊车荷载Tmax如何计算 由于吊车荷载是移动荷载，因此需要影响线原理求吊车梁的最大支座反力，即吊车竖向荷载Dmax或Dmin，最大反力为当两台吊车并行其中一台最大轮压Fpi max正好运行至计算排架柱轴线外的反力。

Dmax=∑Fpi maxyi 

2-8.什么是等高排架？

如何用剪力分配法计算等高排架的力？

试述在任意荷载作用下等高排架力的计算步骤。

答：

等高排架是指在荷载作用下各柱柱顶侧移全部相等的排架 剪力分配法：

Vi=niF  各柱剪力=剪力F×剪力分配系数   ni= 

2-9.什么是单层厂房的空间作用？

影响单层厂房空间作用的因素有哪些？

考虑空间作用对柱力有何影响？

答：

排架与排架，排架与山墙之间的相互作用，称为厂房的整体空间作用 

单层厂房空间作用的大小主要取决于屋盖刚度，山墙刚度，山墙间距，荷载类型等因素。

 当某榀架的柱顶上作用一水平集中力R时，由于厂房的空间作用，水平集中力R不仅由直接荷载排架承受，而且将通过屋盖等纵向联系构建传络相邻的其他排架，使整个厂房共同承担。

2-10.单阶排架柱应选取哪些控制截面进行力组合？

简述力组合原则、组合项目及注意事项。

答：

在一般单阶柱中，整个上柱截面配筋相同，整个下柱截面配筋也相同，故分别找出上柱和下柱的控制截面，通常取上柱底作为上柱的控制截面，对下柱来说，通常取牛腿面和柱底这两个截面作为控制截面 排架力分析中，一般是分别算出各种荷载单独作用时柱各截面力值，为了求出柱控制截面上可能出现最不利力，还必须考虑这些单项荷载同时出现可能性，即进行荷载效应组合，排架结构受力后，柱同时产生弯矩M，轴力N，剪力V，因此排架柱为偏心受压构件，其纵向受力钢筋与控制截面弯矩和轴力有关。

 ⑴在任何情况下，都必须考虑恒荷载产生的力 

⑵吊车竖向荷载中，Dmax和Dmin可能作用在一跨厂房的支柱上，也可能作用在右柱上，只能选择一种组合 

⑶电车横向水平荷载Tmax作用在同一跨，两柱子上，向左式向右，只能选取一种参加组合 ⑷同一跨Dmax和Dmin与Tmax不一定同时发生，故组合Dmax或Dmin产生的力时，不一定要组合Tmax产生力。

⑸风荷载有向左、向右吹两种情况，只能选择一种参加组合 ⑹由于多台吊车同时满载的可能性较小，所以当多台吊车参加组合时，其力应乘以相应的荷载折减系数 

2-13屋架设计时应考虑哪些荷载效应组合？

简述屋架设计要点。

 1）全跨恒载+全跨活载 2）全跨恒载+半跨活载 

3）屋架自重重力荷载+半跨屋面板重力荷载+半跨屋面安装活载 钢筋混凝土属于超静平面桁架，其力可按精细方法式简化方法分析，屋架梁除去进行使用阶段的承载力计算及变形和裂缝宽度验算外，尚需进行施工阶段验算 2-14吊车梁的受力特点是什么？

简述屋架设计要点。

 1）吊车荷载是两组移动的集中荷载 2）吊车荷载只有冲击和振动作用 3）吊车荷载是重复荷载 

4）吊车荷载使吊车梁产生扭矩 

对吊车梁应进行弯、剪、扭承载力计算外，还需进行疲劳强度和斜截面抗裂验算。

3-1我国高规划分多层建筑与高层建筑的标准是什么？

 10层和10层以上或高度超过28米的钢筋混凝土房屋称之为高层建筑。

高层建筑承受荷载比多层建筑大，刚度比多层建筑小，水平荷载对高层建筑的影响比对多层建筑的影响大 

3-2框架结构有什么特点？

适合用什么高度和什么用途的房屋中使用？

    框架结构是由横架和立柱组成的杆件体系，具有结构轻巧，便于布置可形成大的使用空间，整体性好，施工较方便和较为经济等特点，适合在70米以下的办公楼，图书馆，商业性建筑等一类房屋中采用 

3-3框架结构有哪几种布置方法？

每种布置有什么特点？

     框架结构有横向承重布置，纵向承重布置和双向布置三种常用的结构布置方法。

当将框架结构横向布置时可以在一定程度上改善房屋横向与纵向刚度相差较大的缺点，而且由于连系梁截面高度一般比主梁小，室净高较大，而且便于管线的横向穿行。

当地基沿房屋纵向不够均匀时，纵向框架可在一定程度上调整这种不均匀性。

框架双向承重纵横都有框架，因此整体性和受力性能都很好 3-4如何估算框架梁和框架柱的截面尺寸？

     框架梁：

hb=（1/8~1/18）l0   bb=（1/2~1/4）hb\ 

    l0——梁的计算跨度  hb——梁的截面高度   bb——梁的截

面宽度 

    净跨与截面高度之比不宜小于4，梁的截面宽度不宜小于200mm 

    框架柱:

 bc=（1/12~1/18）Hi    hc=（1~2）bc 

     Hi——第i层层高    bc——柱截面宽度     hc——柱截面高度 

 截面边长不宜大于250mm，直径不宜小于350mm，剪跨比宜大于2截面高度比不宜大于3 3-5如何确定框架计算简图？

    框架各构件在计算简图中均用单线条代表，因此梁的跨度等于该跨左右两边柱截面，型心轴线之间的距离，在层柱高从基础顶面算至楼面标高处，中间层柱高可以下一层楼面标高算至上一层楼面标高，顶层柱高可以顶层楼面标高算至屋面标高。

3-6框架结构在竖向荷载作用下的力计算方法有哪些？

各有何特点？

    1）分层法  2）叠带发  3）系数法 

3-7框架结构水平荷载作用下力计算方法有哪些？

    1）反弯点法   2）D值法  3）门架法 

3-9为什么进行框架结构侧移验算？

如何验算？

   框架的侧移是由梁柱杆件弯曲变形和柱轴向变形产生的，在层数多的框架中，柱轴向变形引起侧移很小，可以忽略。

△uj=Vpj/∑Dij 框架结构在正常使用条件下的变形验算要求各层层间侧移值与该层层高之比△u/h不宜超过1/550的限值

、简述现浇肋梁楼盖的组成及荷载传递途径。

  答：

现浇肋梁楼盖由板、次梁和主梁组成，荷载的传递途径为荷载作用到板上，由板传递到次梁，由次梁传递到主梁，由主梁传递到柱或墙，再由柱或墙传递到基础，最后由基础传递到地基。

9、什么是钢筋混凝土超静定结构的塑性力重分布？

  答：

在混凝土超静定结构中，当某截面出现塑性铰后，引起结构力的重分布，使结构中力的分布规律与一般力学计算方法得到的力（弹性理论得到的力）不同。

这种由于塑性铰的形成与开展而造成的超静定结构中的力重新分布称为钢筋混凝土超静定结构的塑性力重分布。

10、什么是单向板？

什么是双向板？

  答：

单向受力，单向弯曲（及剪切）的板为单向板；双向受力，双向弯曲（及剪切）的板为双向板。

单向板的受力钢筋单向布置，双向板的受力钢筋双向布置。

11、单向板和双向板是如何区分的？

  答：

两对边支承的板为单向板。

对于四边支承的板，当长边与短边长度之比小于或等于2.0时，按双向板考虑；当长边与短边长度之比大于2.0但小于3.0时，宜按双向板考虑，也可按单向板计算，但按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋；当长边与短边长度之比大于或等于3.0时，可按沿短边方向受力的单向板考虑。

12、单向板肋梁楼盖中，板应配置有哪几种钢筋？

  答：

单向板肋梁楼盖中，板应配置有板受力钢筋和构造钢筋。

  板受力钢筋种类一般采用HPB235，板中受力钢筋的间距，当板厚≤150mm时，不宜大于200mm，当板厚>150mm时，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm。

连续板中配筋形式采用分离式配筋或弯起式配筋。

  构造钢筋包括：

分布钢筋、沿墙处板的上部构造钢筋、主梁处板的上部构造钢筋和板抗冲切钢筋。

13、说明单向板肋梁盖中板的计算简图。

  答：

在计算中，取1m宽板作为计算单元，故板截面宽度b=1000mm，为支承在次梁或砖墙上的多跨板，为简化计算，将次梁或砖墙作为板的不动饺支座。

因此，多跨板可视为多跨连续梁（板宽度b=1000mm）。

  按弹性理论分析时，连续板的跨度取相邻两支座中心间的距离。

对于边跨，当边支座为砖墙时，取距砖墙边缘一定距离处。

因此，板的计算跨度l为：

    中间跨     cll 

   边跨（边支座为砖墙） 2

222balbhllnn

    其中cl为板支座（次梁）轴线间的距离；nl为板边跨的净跨；h为板厚；b为次梁截面宽度；a为板支承在砖墙上的长度，通常为120mm。

  对于等跨连续板，当实际跨度超过5跨时可按5跨计算；不足5跨时，按实际跨数计算。

14、说明单向板肋梁盖中次梁的计算简图。

答：

次梁也按连续梁分析力，支承在主梁及砖墙上，主梁或砖墙作为次梁的不动铰支座。

作用在次梁上的荷载为次梁自重，次梁左右两侧各半跨板的自重及板上的活荷载，荷载形式为均布荷载。

   次梁的计算跨度：

   中间跨      cll   边跨（边支座为砖墙） 2

025.122blballnn

   其中cl为支座轴线间的距离，次梁的支座为主梁；nl为次梁的净跨；b为主梁截面宽度；a为次梁在砖墙上的支承长度，通常为240mm。

  对于等跨连续梁，当实际跨度超过5跨时可按5跨计算；不足5跨时，按实际跨数计算。

15、说明单向板肋梁盖中主梁的计算简图。

  主梁的计算简图根据梁与柱的线刚度比确定，一般结构中柱的线刚度较小，对主梁的转动约束不大，可将柱作为主梁的不动铰支座，这时主梁仍可按支承在柱或砖墙上的连续梁分析。

当结构中柱的线刚度较大，即节点两侧梁的线刚度之和与节点上下柱的线刚度之和的比值小于3时，应考虑柱对主梁转动的约束，此时应按框架进行力分析。

  主梁上作用的荷载为主梁的自重和次梁传来的荷载，次梁传来的荷载为集中荷载，主梁自重为均布荷载，而前一种荷载影响较大，后一种荷载影响较小，因此，可近似地将主梁自重作为集中荷载考虑，其作用点位置及个数与次梁传来集中荷载的相同。

   主梁的计算跨度：

   中间跨     cll 

  边跨（边支座为砖墙） 2

025.122blballnn

   其中cl为支座轴线间的距离，主梁的支座为柱； nl为主梁边跨的净跨； b为柱截面宽度； a为主梁在砖墙上的支承长

度，通常为370mm。

16、现浇单向板肋梁楼盖按塑性理论计算力时，板的计算跨度是如何确定的？

   答：

按塑性理论计算连续板力时，计算跨度按下表取用。

支 承 情 况 板的计算跨度 两端与梁（柱）整体连接 净跨长nl 

两端支承在砖墙上 

alhlnn＋ 

一端与梁（柱）整体连接，另一端支承在砖墙上 

2

2a

lhlnn

 注 表中h为板的厚度；a为梁或板在砖墙上的支承长度。

17、现浇单向板肋梁楼盖按塑性理论计算力时，次梁的计算跨度是如何确定的？

   答：

按塑性理论计算连续梁力时，计算跨度按下表取用。

支 承 情 况 梁的计算跨度 两端与梁（柱）整体连接 净跨长nl 两端支承在砖墙上 

allnn05.1 

一端与梁（柱）整体连接，另一端支承在砖墙上 

2

025.1a

llnn

 注 表中h为板的厚度；a为梁或板在砖墙上的支承长度。

18、什么叫弯矩调幅法？

  答：

弯矩调幅法就是在弹性理论计算的弯矩包络图基础上，考虑塑性力重分布，将构件控制截面的弯矩值加以调整。

19、弯矩调幅法的具体步骤是什么？

 答：

具体计算步骤是：

（1）按弹性理论方法分析力； 

（2）以弯矩包络图为基础，考虑结构的塑性力重分布，按适当比例对弯矩值进行调幅；    （3）将弯矩调整值加于相应的塑性铰截面，用一般力学方法分析对结构其他截面力的影响；    （4）绘制考虑塑性力重分布的弯矩包络图；    （5）综合分析，选取连续紧中各控制截面的力值；    （6）根据各控制截面的力值进行配筋计算。

    截面弯矩的调整幅度为：

eaMM－＝1 

   式中为弯矩调幅系数； aM为调整后的弯矩设计值；eM为按弹性方法计算所得的弯矩设计值。