混凝土建筑工程结构第四章作业答案.doc

第四章 思考题
4.1 何谓单向板？何谓双向板？如何鉴别？P85.86
答：在板面均布荷载作用下，从板中沿支座正交方向取出矩形板单元，只有一种方向受弯，成为单向板；而在板面均布荷载作用下，荷载沿两个方向传递到周边支座，故称为双向板。
对四变支撑板按单向板计算，对板按双向板计算；当时，宜按双向板计算。
4.2 构造平面布置原则是什么？板、次梁、主梁惯用跨度是多少？P86
答：单向板肋梁楼盖由板、次梁和主梁构成。其中，次梁间距决定了板跨度；主梁间距决定了次梁跨度；柱或墙间距决定了主梁跨度。单向板、次梁、主梁惯用跨度如下：
单向板：，荷载较大时取小值。
次梁：4~6m。
主梁：5~8m。
4.3 单向板中有哪些受力钢筋何构造钢筋？各起什么作用？如何设立？P94.95
答：板中受力钢筋分为承受负弯矩板面负筋和承受正弯矩板底正筋，对于绑扎钢筋，当板厚时，间距不适当不不大于200mm；板厚，不适当不不大于，且不适当不不大于250mm。钢筋间距也不适当不大于70mm。在支梁支座处或持续板端支座及中间支座处，下部正钢筋伸入支座长度不应不大于5d。
板中构造钢筋及其作用和设立：
1.分布钢筋：分布钢筋布置在受力钢筋内侧，其作用时与受力钢筋构成钢筋网，便于施工中固定受力钢筋位置；承受由于温度变化和混凝土收缩所产生内力；承受并分布板上局部荷载产生内力；对四边支撑板，可承受在计算中未计及但实际存在长跨方向弯矩。
2.沿墙边和墙角处设立板面附加钢筋，承受板上部拉应力，钢筋直径不不大于8mm，间距不不不大于200mm，伸出墙边长度不不大于等于。
3.垂直于主梁板面附加钢筋：承受主梁边沿处板面产生支座负弯矩，在主梁上部板面配备，数量不不大于8@200，且主梁单位长度内总截面面积不不大于板中单位宽度内受力钢筋截面积；
4.板角附加短钢筋：两边嵌入砌体墙内板内板角某些，应在板面双面配备附加短负钢筋。沿受力方向配备负钢筋截面面积不适当不大于该方向跨中受力钢筋截面面积，并普通不不大于58；另一方向负钢筋普通不少于
58。每一方向出墙边长度不不大于等于。
4.4 什么叫“塑性铰”？与力学中普通铰相比，塑性铰有何特点？P91
答：简支适筋梁在跨中集中荷载作用下，当跨中截面达到屈服弯矩后，在荷载增长不多状况下，在跨中“屈服”截面附近形成了一种集中可持续转动变形区域，相称于一种铰，称为“塑性铰”。
“塑性铰”与构造力学中“抱负铰”区别如下：
1. 塑性铰不是集中于一点，而是形成在一种局部变形很大区域；
2. 塑性铰处能承受一定弯矩；
3. 塑性铰是单向铰，只能沿弯矩作用方向转动。
4.5 什么是塑性内力重分布？它与“塑性铰”有什么关系？P91
答：钢筋混凝土持续梁在整个受力过程中，各个截面抗弯刚度比是随荷载增长而在不断变化着，这与弹性内力计算时截面刚度不变假定是不一致，因而达到截面承载力极限状态时持续梁中内力分布与按弹性理论计算得到内力分布不一致。这种不一致现象重要是由于钢筋混凝土受弯塑性变形引起，成为塑性内力重分布。随着塑性铰浮现，荷载作用下内力分布规律会发生变化，即产生塑性内力重分布。
4.6 阐明求五跨持续梁跨中最大弯矩，支座最大负弯矩、支座最大剪力活荷载不利布置原则？P89
答：1.求某一跨跨中最大正弯矩时，除将活载布置在该跨以外，每隔一跨布置活载；
2求某一支座截面最大负弯矩时，除该支座两侧应布置活载外，每隔一跨布置活载；
3.求某一支座截面（左侧或右侧）最大剪力时，活载布置与求该截面最大负弯矩时布置相似
4.求每一跨跨中最小正弯矩（或负弯矩绝对值最大）时，该跨应不布置活荷载，而在其相邻两跨布置活荷载，然后再每隔一跨布置活荷载。
4.7 按弹性理论计算持续板和次梁时，为什么取这算荷载？P88
答：次梁与主梁整浇时，计算模型忽视了实际支座次梁或主梁扭转刚度影响，其支座转角不不大于实际支座转角，并且导致夸张正弯矩计算值不不大于实际值，而支座负弯矩计算值不大于实际值。为考虑计算模型与实际模型差别所带来影响，在计算简图中采用折算荷载办法近似解决。
4.8 在哪些状况下不能采用塑形内力重分布法进行构造设计？P92
答：当以为调节设计弯矩调节幅度过大时，由于支座塑性铰浮现得很早，达到极限承载力时所需要塑形铰转动也越大，当这个转动需求超过塑性铰转动能力，则塑性内力重分布就无法实现。
4.9 双向板板厚有何构造规定？支座负筋伸入支座边长度应为多少？P117
答：双向板普通不做刚度验算时板最小厚度（为双向板短向跨度），且应满足。支座负筋伸入支座边长度应为计算跨度。
4.10 无梁楼盖在受力上有何特点？P118
答：无梁楼盖楼面荷载直接由板传给柱及柱下基本，在均布荷载作用下，第一批裂缝出当前柱帽顶面上；继续加载，于顶板沿柱列轴线浮现裂缝。随着荷载不断增长，顶板裂缝不断发展，在板底跨内成批地浮现互相垂直且平行于柱列轴线裂缝，并不断发展。当构造即将达到承载极限状态时，在柱帽顶面上和柱列轴线顶板以及跨中板底裂缝中浮现某些特别大主裂缝。在这些裂缝处，受拉钢筋达到屈服，受压区混凝土被压碎，此时楼板即告破坏。
4.11 如何计算无梁楼盖内力？P119
答：无梁楼盖可按弹性理论计算，也可按塑性理论计算。按弹性理论计算普通涉及经验系数法和等代框架法。
4.12 按构造形式和受力特点，楼梯可分为哪些形式？P124
答：按构造形式和受力特点，楼梯可分为板式、梁式、悬挑（剪刀）式和螺旋式。
4.13 板式楼梯设计涉及哪些内容？P125
答：板式楼梯内力计算涉及梯段板、平台板和平台梁内力计算。
第四章 习题
4.1 两跨持续梁如图4-54所示，梁上作用集中永久荷载原则值，集中可变荷载原则值，试求：（1）按弹性理论计算设计弯矩包络图；（2）按考虑塑性内力重分布，中间弯矩调幅20%后设计弯矩包络图。

解：取，有

（1） 按弹性设计理论设计弯矩图如下：（单位：）
1.中间支座最大弯矩：
第一跨跨中最大正弯矩：
第二跨跨中最大正弯矩：
塑性理论设计下弯矩包络图：

（2）中间支座弯矩调幅20%后
1.中间支座最大弯矩（）
2.第一跨跨中最大正弯矩（）：
3.第二跨跨中最大弯矩（）
中间支座弯矩调幅20%后弯矩包络图：
4.2 习题4.1中梁截面尺寸为，混凝土强度级别为C30，纵筋为HRB335级钢筋，梁中间支座截面负弯矩配筋和跨中正弯矩配筋均为4B20，假定；梁上跨度点处各仅作用固定集中荷载F。求：（1）此梁按照弹性理论计算所能承受集中荷载设计值；（2）此梁按照塑性理论计算所能承受集中荷载设计值。
解：（1）材料强度：
C30混凝土：
HRB335钢筋：
梁中间支座截面负弯矩配筋和跨中正弯矩配筋为：

设跨中正弯矩为，梁中间支座负弯矩为，有：
，
跨中，

由，即，解得
（2）由（1）知，当时，在中间支座处将形成塑性铰，再增长时，弯矩图如下。

有：，解得
因此
4.3 某双向板肋梁楼盖如图4-55所示，板厚，梁与板整浇，并沿轴网线设立，截面尺寸为，柱网尺寸为，楼面永久荷载（涉及板自重）原则值为，可变荷载原则值为，混凝土强度级别为C25，板内受力钢筋采用HPB300级钢筋。试分别用弹性理论和塑性理论计算板内力和配筋？
解：
（1）按弹性理论设计：
当求各区格跨中最大弯矩时，活荷载按棋盘式布置，它可简化为当支座固定期作用下跨中弯矩值与当内支座铰接时作用下跨中弯矩之和。

支座最大负弯矩可近似按活荷载满布求得，即内支座固定期作用下支座弯矩，此时，总荷载设计值为

1. A区格计算
1）计算跨度：短边计算跨度，长边计算跨度，
2）跨中弯矩（如下弯矩为板单位宽度内弯矩）

3）支座弯矩

2. B区格计算（两邻边固定，两邻边简支）
1）跨中弯矩：

2）支座弯矩：

3. C区格计算（三边固定，一边简支）
1）跨中弯矩（如下弯矩为板单位宽度内弯矩）

2）支座弯矩

4.截面配筋
截面

配筋
实际
A
70
5.1
284
A10@150
524
B
70
6.0
334
A10@150
524
C
70
5.8
323
A10@150
524
A-C
70
-13.0
724
A10@150
785
B-C
70
-14.7
819
A12@150
1131
（注：）
（2）按塑性理论设计
1. A区格
计算跨度（取板净距）
短边计算跨度：
长边计算跨度：
则长短边之比为：

则

2. C区格
计算跨度与A区格相似
短边计算跨度：
长边计算跨度：
则长短边之比为：

将A区格板长边支座弯矩作为C区格板长边支座弯矩已知值
则：

3. B区格
同理，
则

4. 截面配筋
位置

M

配筋
实际配筋
跨中
A
短
80
2.74
133
A8@200
251
长
70
2.06
115
A8@200
251
B
短
80
4.7
229
A8@200
251
长
70
4.6
256
A8@180
279
C
短
80
3.6
175
A8@200
251
长
70
3.5
195
A8@200
251
支座
A-C
80
4.12
201
A10@200
393
B-C
80
7.2
354
A10@200
393