建筑结构课后作业参考答案.doc

参考答案1-4 答：通常把10层及10层以上（或高度大于）的房屋结构称为高层房屋结构，而把9层及以下的房屋结构称为多层房屋结构。1-8 (B) （参考高层建筑结构设计方鄂华 钱稼茹 叶列平 编著 中国建筑工业出版社 P13 第二段 弯曲型：层间位移由下至上逐渐增大。）1-9 (A) （参考高层建筑结构设计方鄂华 钱稼茹 叶列平 编著 中国建筑工业出版社 P10 第一段 剪切型：层间位移由下至上逐渐减少。）1-10 (C)1-11 (B)1-12 (C)1-14 (D)1-15 (C)2-1答:安全性、适用性、耐久性。2-2答：作用指施加在结构上的集中力或分布力（称为直接作用，即通常所说的荷载）以及引起结构外加变形或约束变形的原因（称为间接作用）。直接作用是指施加在结构上的集中力或分布力，即通常所说的荷载。间接作用是引起结构外加变形或约束变形的原因。作用分为永久变形，可变作用和偶然作用。永久作用：是指在设计基准期内量值不随时间变化，或其与平均值相比可以忽略不计的作用。可变作用：是指在设计基准内其量值随时间而变化，且其变化与平均值相比不可忽略的变化。偶然作用：是指在设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用。2-3答：作用效应：由作用引起的结构或结构构件的反应。作用效应具有随机性的特点。 结构抗力：结构或构件承受作用效应的能力。结构抗力具有随机性的特点。2-6答：极限状态：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态为功能的极限状态。极限状态可分为：承载力极限状态和正常使用极限状态。2-9 （C）2-10 (D)2-11 (D)2-12 (C)3-3答：钢筋的屈服强度、抗拉强度、伸长率、和冷弯性能是检验有明显屈服点钢材的四项主要质量指标，对无明显屈服点的钢筋则只测定后三项。3-4答：冷拉是将钢筋拉伸至超过其屈服强度的某一应力，然后卸载，以提高钢筋强度的方法。冷拉后的钢筋，强度有所提高，但塑性降低。3-6答：经过连续冷拔后的冷拔低碳钢丝，钢筋强度可提高，但塑性显著降低，且没有明显的屈服点。冷拔可以提高钢筋的抗拉强度和抗压强度。3-7答：热轧钢筋分为,及等三个级别，相应的数值为钢筋强度标准值。在热轧钢筋中，随着钢筋级别的提高，其塑性有所降低，钢筋强度提高。4-4 在轴心受压构件中配置纵向钢筋和箍筋有何意义？为什么轴心受压构件宜采用较高强度等级的混凝土？答： 轴心受压构件的纵向钢筋除了与混凝土共同承担轴向压力外，还能承担由于初始偏心或其他偶然因素引起的附加弯矩在构件中产生的拉力。在配置普通箍筋的轴心受压构件中，箍筋可以固定纵向受力箍筋的位置，防止纵向钢筋在混凝土压碎之前压屈，保证纵向钢筋一混凝土共同受力直到构件破坏；箍筋对核芯混凝土的约束作用可以在一定程度上改善构件最终可能发生突然破坏的脆性性质。螺旋形箍筋对混凝土有较强的环向约束，因而提高构件的承载力和延性。混凝土强度对受压构件的承载力影响较大，故宜选用强度等级较高的混凝土。4-6轴心受压短柱的破坏与长柱有何区别？其原因是什么？影响的主要因素有哪些？答：轴心受压短柱的破坏：无论受压钢筋咋构件破坏时是否屈服，构件的最终承载力都由混凝土压碎来控制。在临近破坏时，短柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵向钢筋压屈外鼓，呈灯笼状，以混凝土压碎而告破坏。箍筋和混凝土之间存在粘结力，两者的压应变相等。当达到极限荷载时，钢筋混凝土短柱的极限压应变大致与混凝土棱柱体受压破坏时的压应变相同；混凝土压力达到棱柱体抗压强度。若钢筋的屈服压应变小于混凝土破坏时的压应变，则钢筋将首先达到抗压屈服强度，随后钢筋承担的压力维持不变，而继续增加的荷载全部由混凝土承担，直至混凝土压碎。 对于钢筋混凝土轴心受压长柱，轴向压力的可能初始偏心影响不能忽略。构件受荷后，由于初始偏心距将产生附加弯矩，而附加弯矩产生的水平挠度又加大了原来初始偏心距，这样相互影响的结果使长柱最终在轴向力和弯矩的共同影响作用下发生破坏，其破坏荷载低于同条件下的短柱破坏。对于长细比很大的细长柱，还可能发生失稳破坏现象。此外，在长期荷载作用下，由于混凝土的徐变，侧向挠度将增大更多，从而使长柱的承载力降低得更多，长期荷载在全部荷载中所占的比例越多，其承载力降低得越多。稳定系数主要和构件的长细比有关。4-10解：（1）选用正方形截面尺寸 （2）确定稳定系数由 查表得 （3）计算（4）验算配筋率 选， 其配筋图如右图所示：选用HPB400级钢筋时： （满足要求）受拉区钢筋面积 选 其配筋图如右图所示：5-27解：（1） 由 ，有解出 则 故该梁配筋不满足正截面承载力要求。5-29解：已知采用混凝土，受压钢，受拉钢筋，取，则（1）单筋矩形梁正截面极限承载力： 这就说明，如果设计成单筋矩形截面，将会出现的超筋情况。若不能加大截面尺寸，又不能提高混凝土强度等级，则应设计成双筋矩形截面梁。（2）考虑到弯矩较大 ，受拉区的受拉钢筋按双排布置，则取。此外，取，。 （2）选520（），下排320，上排2205-30解：，则，钢筋强度，（1）由 ，知 截面为适筋情况则该梁在配置钢筋情况下的正截面受弯承载力为：故配筋不满足正截面承载力要求，不安全。(2)若采用单筋截面梁 ，取该梁的正截面极限受弯承载力为：故在不修改截面尺寸和混凝土强度等级条件下，应该采用双筋截面梁。（3）取(考虑弯矩较大 ，受拉区的受拉钢筋按双排布置)，则选受压钢筋（）选受拉钢筋（），下排420，上排3205-33解：（1）判断类型 取，则该T形截面为第一类型截面。（2）配筋计算，选配，（）5-34解：取，则，（1）判断类型该T形截面为第一类型截面。（2）求（3求故满足要求。5-36解：已知 ， （1）截面尺寸验算， ，截面尺寸满足要求（2）可否按构造配筋按构造配筋由 解出选用6双肢箍（，），则由表5-7知，故选61805-38 解：，（1）截面尺寸验算故截面尺寸满足要求（2）可否按构造配筋 应按计算公式计算箍筋（3）箍筋计算解出 选8双肢箍（，） 查表5-7知 故选82005-40 解:采用混凝土，级箍筋，级纵向钢筋（1）斜截面受剪计算取，6200双肢箍筋 ，不满足最小配箍率因此，剪力设计值：， 8200双肢箍筋 ，满足最小配箍率因此，剪力设计值：， （2）正截面受弯计算 满足要求计算截面系梁跨中截面： 解出 经计算，当分别采用6200双肢箍筋和8200双肢箍筋时，梁能承受的荷载设计值均为。5-41 解:取，弯矩设计值：则 采用混凝土 满足要求5-55 (B)5-56 (C)5-57 (A)5-58 (C)6-3 答：大、小偏心受压之间的根本区别是截面破坏时受拉钢筋是否屈服，亦即受拉钢筋的应变是否超过屈服应变值（）。区分大偏心受压和小偏心受压的界限状态，与区分适筋梁和超筋梁的界限状态完全相同，因而可得：当时，构件截面为小偏心受压当时，构件截面为大偏心受压当时，构件截面为偏心受压的界限状态。6-5答：（1）对于长细比小的短柱，侧向挠度与初始偏心距相比可以忽略不计。可以不考虑纵向弯曲引起的附加弯矩的影响，与成线性关系。构件的破坏是由于材料破坏引起的。当柱的长细比很大时（细长柱），构件的破坏已不是由于构件的材料破坏所引起的，而是由于构件纵向弯曲失去平衡引起破坏，称为失稳破坏。 本质区别在于，长柱偏心受压后产生不可忽略的纵向弯曲，引起二阶弯矩。（2）偏心距增大系数的物理意义：考虑长细比比较大的中长柱受压后产生的附加弯矩对受压承载力的影响。6-8答：在对称配筋情况下，截面破坏是的轴向力（受压承载力）设计值，由相关曲线可知：当时，为小偏心受压；，为大偏心受压。6-13解：取，（1）偏心距增大系数及计算取及中的较大值，故对于偏心受压短柱：（2）偏心受压类型判断及计算故是小偏心受压，则（3）配筋计算（4）选择钢筋并验算垂直弯矩作用平面的轴心受压承载力弯矩作用的平面，每侧选，截面的面积为，满足要求。垂直弯矩作用平面的验算：对于轴心受压短柱: 满足要求6-14解：取，（1）偏心距增大系数及计算取及中的较大值，故 取，（2）偏心受压类型判断及计算故是大偏心受压，则（3）配筋计算（4）选择钢筋并验算垂直弯矩作用平面的轴心受压承载力弯矩作用的平面，每侧选，截面的面积为，满足要求。垂直弯矩作用平面的验算： 对于对称配筋的大偏心受压构件，现有，因此可不作垂直弯矩作用平面的验算。满足要求6-16解：取，（1）偏心距增大系数及计算取及中的较大值，故 取，（2）先按大偏心受压柱求由消去,有代入数据，有化简，有解得 则假定正确，为大偏心受压该柱的极限受压承载力：故该柱的受压承载力满足要求。7-2 答：钢筋混凝土纯扭构件有4钟破坏形式：（详细内容参考混凝土结构设计原理东南大学 天津大学 同济大学合编 清华大学 主审 中国建筑工业出版社 第三版 P188P192）(1)当箍筋和纵筋均过少时，一旦裂缝出现，构件会立即发生破坏。此时，纵筋和箍筋不仅达到屈服强度而且可能进入强化阶段，构件破坏特征与素混凝土构件没有区别，其破坏形式类似于受弯构件的少筋破坏，承载力低，是脆性的“少筋破坏”。（2）“适筋破坏”两种筋用量合适，在扭矩作用下，纵筋和钢筋先达到屈服强度，然后混凝土被压碎而破坏，承载力较高，有征兆，其破坏形式类似于受弯构件的适筋破坏，设计用此。（3）“部分超筋破坏”当箍筋和纵筋其中一种用量合适，其中一种偏多，承载力较高，但征兆，不明显，可以使用。（4）“完全超筋破坏”在破坏时钢筋不屈服，导致混凝土局部压碎而突然破坏，也是脆性破坏，其破坏形式类似于受弯构件的超筋破坏。7-5答：沿截面周边均匀对称纵筋和沿纵向等间距箍筋共同组成。7-8 (C) 7-9 (B)7-11 (C)7-12（B）8-1答：（1）钢筋混凝土构件存在的缺点：正常使用荷载下混凝土受拉区开裂；高强度钢筋混凝土不能充分发挥作用；构件截面尺寸较大。（2）其根本原因是由于混凝土的抗拉强度很低，极限拉应变很小。大致为混凝土抗压强度的，抗压极限压应变的。8-3答：施加预应力的方法一般是靠张拉（或加热）纵向受拉钢筋（称为预应力钢筋）并将其锚固在混凝土构件内，依靠钢筋对构件的弹性压缩，从而是混凝土获得压应力。 对于先张法构件，预应力的传递是通过钢筋和混凝土的粘结力实现的。 后张法构件的预应力是通过构件端部的锚具直接挤压混凝土而获得。8-4答：（1）钢筋预应力钢筋在张拉时受到很高的拉应力，在使用荷载下，其拉应力还会继续提高，因此必须采用高强度钢筋。预应力钢筋宜采用钢绞线，消除应力钢丝和热处理钢筋。预应力钢筋宜采用钢绞线。（2）混凝土在张拉（或放松钢筋）时，混凝土受到高压应力作用。这种压应力越高，预应力的效果越好，因此预应力构件混凝土应采用强度等级高的混凝土、一般不低于；当采用钢丝，热绞线，热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土不易低于。8-6答：预应力损失有6种：张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失；预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦力引起的预应力损失；混凝土养护加热养护时，受拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差因此的损失；预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失；混凝土的收缩，徐变引起的预应力损失；用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，当直径，时，由于混凝土的局部挤压引起预应力损失；预应力损失值组合表项次预应力损失值的组合先张法构件后张法构件1混凝土预压前（第一批）损失2混凝土预压后（第二批）损失8-10 （A）8-11 (C)8-13 (B)8-14 (D)8-16 (D)95 答：（1）单砖出现裂缝；裂缝通过若干皮砖，形成连续裂缝；形成贯穿裂缝，砌体完全破坏。 （2）在轴心受压时，单砖处于拉、弯、剪、压复合应力状态。由于砌体横向变形时砖和砂浆的交互作用，砂浆处于三相受压状态，其抗压强度有所提高。97答：（1）块体和砂浆的强度。 （2）块体尺寸和几何形状的影响。 （3）砂浆性能的影响。 （4）砌筑质量的影响。98答：高厚比和轴向力的偏心距对受压构件承载力的影响系数。9-11答：（1）梁端直接支承在砌体上时，由于梁的变形和支承处砌体的压缩变形，梁端有向上翘的趋势，下部的砌体并非全部起到有效支承的作用，因此梁端下部砌体局部受压的范围叫做梁端有效支承长度。（参见 砌体结构 施楚贤 主编 中国建筑工业出版社 P68） （2）当梁端直接支承在砌体上时，砌体的局部受压有两种情况： 无上部荷载的情况：钢筋混凝土梁直接支承在砖墙上，这种梁端下局部受压的承载力计算公式为： 梁端深入到墙内，上部有荷载传来，这种情况梁端支承处砌体的局部受压承载力计算公式为：9-13 解：（1）该柱为轴心受压 强度调整系数 查表9-1，（2）控制截面在砖柱底部，砖柱自重设计值为：则，砖柱底部压力设计值： （3）求影响系数由于该柱为轴心受压，故，上式可化简为：（对于混合砂浆，）（4）验算故承载力满足要求。9-14解：（1）求影响系数，查表9-1，对于混合砂浆，（2）求截面面积强度调整系数 （3）偏压方向验算，则，不满足要求（4）轴压方向验算，故轴心受压方向满足要求。综上所述，该柱的承载力不满足要求。101答：房屋的静力计算方案，根据房屋的空间受力性能（主要是抗侧移刚度的大小），可分为三种静力计算方案：刚性方案、刚弹性方案、弹性方案。划分主要依据是刚性横墙间距及楼盖或屋盖的类型。102答：(1)横墙厚度：不宜小于； （2）洞口面积：横墙中开有洞口时的洞口水平截面面积不应超过横墙截面面积的50%；（3）横墙高度：单层房屋的横墙高度不宜大于横墙的长度；多层房屋的横墙高度,不宜大于横墙长度的2倍。103答：（1）保证墙、柱在施工阶段和使用阶段的稳定性。 （2）验算公式墙、柱高厚比公式：墙、柱的计算高度墙厚或矩形柱与相对应的边长自承重墙允许高厚比的提高系数有门窗洞口墙允许高厚比的降低系数。104解：过梁上的荷载包括墙体自重和梁、板荷载。考虑墙体搭缝砌筑的拱作用，可按如下规定采用。 （1）墙体自重 对砖砌体，当过梁上的墙体高度时（为过梁的净跨），应按实际墙体的均布自重采用；当墙体高度时，应按高度为墙体的均布自重采用。 对混凝土砌块砌体，当过梁上的墙体宽度时，应按实际墙体的均布自重采用；当时，应按高度为墙体均布自重采用。105解：（一）圈梁可以增强房屋的整体刚度，防止地基的不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不利影响。在洞口处，圈梁尚可兼做过梁。 （二）（1）宿舍、办公楼等多层砌体民用房屋，且层数为34层时，应在檐口标高处设置圈梁一道；当层数超过4层时，应在所用纵横墙上隔层设置。 （2）多层砌体工业房屋，每层应设置钢筋混凝土现浇圈梁： 对砖砌体房屋，檐口标高为时，应在檐口设置一道圈梁；檐口标高大于时，宜适当增设； 对有电动桥式吊车或较大振动设备的单层工业房屋，除在檐口或窗顶标高处设置钢筋混凝土圈梁外，并宜在吊车梁标高处或其他适当位置增设。 （3）对软弱地基（如淤泥、淤质泥土、冲填土、杂质土或其他高压缩性土层构成的地基）上的砌体承重结构房屋，圈梁按下列要求设置： 在多层房屋的基础和顶层处宜各设置一道，其他隔层可隔层设置，必要时也可层层设置。单层工业厂房、仓库、食堂等，可结合基础梁、连系梁、过梁等酌情设置； 圈梁应设置在外墙、内纵墙和主要内横墙上，并在平面内联系成封闭系统。107解：（9-13）:，故满足要求。（9-14）:， （注意：最保险的是两个方向均验算）对于偏心受压（较长边长方向）：对于轴心受压（较短边长方向）：故满足要求。109 （B）1010 （C）1012 （A）1013 （A）1019 （C）1015 （D）1020 （C）1021 （D）1023 （B）- 24 -