2003年注册结构选修课作业题参考答案

2003年辽宁省注册结构工程师选修课作业题参考答案

各部分作业题及参考答案分别有下列人员给出： 辽宁省建筑设计研究院 李庆钢

建筑结构可靠度设计统一标准 (GB50068-2001) 建筑结构荷载规范 (GB50009-2001) 混凝土结构设计规范 (GB50010-2002) 林立岩

建筑地基基础设计规范 (GB50007-2002) 型钢混凝土组合结构技术规程 (JGJ 138-2001) 中国建筑东北建筑设计研究院 窦南华

建筑抗震设计规范 (GB50011-2001) 苑振芳

砌体结构设计规范 (GB50003-2001) 张秀芍

高层建筑混凝土结构技术规程 (JGJ3-2002) 吴一红

钢结构设计规范 (GBJ17-88) 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 (CECS 102:98)

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第一部分 建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）

1-01．当结构或结构构件出现下列哪些状态时，认为超过了承载能力极限状态？（A、B、C）

A．挡土墙整体倾覆；

B．梁因塑性变形而使其几何形状发生改变； C．柱子受压丧失稳定；

D．基础底面压应力超过地基承载力特征值。

1-02．关于荷载代表值，下列叙述哪些是正确的？（ A、B ）

A．永久荷载应采用标准值作为代表值；

B．在荷载效应的基本组合和标准组合中，荷载组合值作为可变荷载代表值；

C．在荷载效应的频遇组合中，不能将荷载准永久值作为可变荷载的代表值；

D．荷载准永久值仅用于荷载效应的准永久组合中。 1-03．关于材料强度的取值，下列叙述哪些是正确的？（ C、D ）

A．材料强度的标准值，可以根据试验直接确定； B．材料强度的标准值等于材料强度的平均值减去标准差； C．材料强度的设计值等于材料强度的标准值除以材料性能

分项系数；

D．对结构构件进行可靠指标分析时，构件抗力的平均值，应依据材料强度的平均值得出。

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1-04．《建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）》规定结构构件承载能力极限状态的可靠指标β不应小于下表规定值。

结构构件承载能力极限状态的可靠指标最小值

安 全 等 级 破坏类型 一 级 延性破坏 脆性破坏 3.7 4.2 二 级 3.2 3.7 三 级 2.7 3.2 同时还规定结构构件正常使用极限状态的可靠指标，根据其可逆程度宜取0~1.5。

请举例说明什么是“延性破坏”、“脆性破坏”、“可逆程度”。 答：破坏前有明显变形或其它预兆为延性破坏，反之为脆性破坏。如钢筋混凝土适筋梁的破坏为延性破坏，少筋梁和超筋梁的破坏为脆性破坏；大偏心受压柱的破坏为延性破坏，小偏心受压柱的破坏为脆性破坏；砌体结构构件的破坏为脆性破坏。

可逆程度是指介于不可逆极限状态和可逆极限状态之间的一种状态。可逆极限状态指产生超越状态的作用被移掉后，将不再保持超越状态的一种极限状态——结构仍处于弹性阶段；不可逆极限状态指产生超越状态的作用被移掉后，仍将永久保持超越状态的一种极限状态——结构已完全进入塑性变形阶段。结构构件正常使用极限状态的可靠指标一般应根据结构构件作用效应的可逆程度选取，可逆程度高的构件取低值，可逆程度低的构件取高值。对可逆的正常使用极限状态β=0，对不可逆的正常使用极限状态β=1.5。

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1-05．试说明结构的可靠性、可靠度和可靠指标的意义

答：可靠性：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。规定的时间指设计使用年限；规定的条件，指正常设计、正常施工、正常使用、正常维护；预定功能指安全性、适用性、耐久性。

概率极限状态设计方法的基本概念是用概率分析来研究结构的可靠性。结构完成预定功能的概率，称为结构的可靠度，它是对结构可靠性的定量描述—概率度量。结构能完成预定功能的概率称为可靠概率Ps；不能完成预定功能的概率称为失效概率P?。显然P? +Ps=1，因此，结构的可靠性也可以用结构的失效概率来度量，失效概率P? 越小，可靠指标β值越大，β可作为衡最结构可靠度的一个指标。

1-06．假设结构构件的抗力R和作用效应S均为正态分布，用图示的方法说明结构构件的可靠指标和失效概率的关系。

答：如果R和S均为正态分布，则Z=R-S也是正态分布的（见图1-1）

设抗力的平均值为μR，标准差σR； 作用效应的平均值为μS，标准差σs； 则Z的平均值μZ，标准差为σz：

?Z??R??S ?Z??2R??2S

失效概率P?的大小（图中阴影部分的面积）与μZ到原点O的距离有关，设μZ=βσz，显然β值越大，P?越小。因此β可作为衡量结

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构可靠度的一个指标。称β为结构的可靠指标。

图1-1 Z的分布曲线

f(z)

βσz

Pf

σz σz

Z

O

μz

???R??S?Z? 22?Z?R??S据此,可导出结构的可靠指标β与失效概率P? 的对应关系

β与P?的对应关系

β P? 2.7 3.5×10-3 3.2 6.9×10-4 3.7 1.1×10-4 4.2 1.3×10-5 可见β值相差0.5，失效概率P?大致相差一个数量值 1-07．用图示的方法说明分位值的意义

与随机变量分布函数某一概率相应的值称为分位值。

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图1-2

分位值的意义如图1-2所示。设随机变量x的概率分布为正态分布。0.5分位值，即正态分布的平均值；

本标准采用0.05分位值确定材料强度的标准值，就是说材料强有 95%的保证率。当材料强度按正态分布时，标准值为

?k=μ?-1.645σ

μ?——材料强度平均 σ ——材料强度标准差

1-08．如果材料强度的概率分布服从正态分布，试说明材料强度标准值、平均值及设计值的关系。

答：材料强度的标准值取其概率分布的0.05分位值确定，即强度的标准值应具有不少于95%的保证率。材料强度标准值、平均值及设计值之间的关系可由下列公式表达：

fk?fm?1.645?

?= ?k/rm

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?、?k、?m、?分别为材料强度的设计值、标准值、平均值及标准差； γ

m为材料强度的分项系数。

1-09．轴心受压短柱，截面b*h=300*500mm2，配置8Ф20纵向钢筋，面积As=2512mm2。设荷载为正态分布，轴力N的平均值μN=1800KN，变异系数δN=0.12。钢筋抗压屈服强度?y′为正态分布，其平均值μ?变异系数δy=390Mpa，

?y

=0.08。混凝土轴心抗压强度也服从正态分布，

平均值μ?c=25.10Mpa，变异系数δ?c=0.19不考虑结构尺寸的变异，求此构件的可靠指标β。 (1)荷载效应S的统计参数

?S??N?1800KN

?S??N??N?N?0.12?1800?216KN

(2)结构抗力R的统计参数

R?0.9(RC?RS)?0.9(fcAc?fyAs)

混凝土抗力RC的统计参数

?Rc?Ac?fc?300?500?25.10?3765KN

?Rc??fc?Rc?0.19?3765?715KN 钢筋抗力RS的统计参数

?Rs?As?fy?2512?390?980KN

?Rs??fy?Rs?0.08?980?78.4KN 结构抗力R的统计参数

?R?0.9(?Rc??Rs)?0.9?(3765?980)?4270KN

22??Rs?0.97152?78.42?647KN ?R?0.9?Rc7

(3)结构的可靠指标

???R??S???2R2S?4270?1800647?21622?3.62?3.2

1-10．简述荷载分项系数和材料性能分项系数的确定原则，并列出永久荷载和可变荷载的分项系数及混凝土和普通钢筋的材料性能分项系数。

（1）荷载分项系数

在各项荷载标准值已给定的条件下，选择一组分项系数，使得按极限状态设计表达式设计的各种结构构件具有的可靠指标与规定的可靠指标之间在总体上误差最小为原则，经优化后选定的。

一般情况下永久荷载分项系数γG=1.2 可变荷载分项系数γQ=1.4

当由永久荷载效应控制的荷载效应组合γG=1.35

当永久荷载效应对结构有利时，γG=1.0；在验算倾覆、滑移或漂浮时，取γG=0.9。

当可变荷载标准值大于4KN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载取γQ=1.3，当可变荷载效应对结构有利时，γQ=0.0。

（2）材料性能分项系数

本标准未提出统一规定，在各类材料的结构设计中，应按在各种情况下β值具有较一致性的原则，并适当考虑工程经验具体确定。不同的材料采用不同的材料性能分项系数。

混凝土的分项系数由1.35提高到1.4，普通钢材的分项系数同一取为1.1，原规范二级钢(HRB335)的分项系数为1.08。

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第二部分 建筑结构荷载规范（GB50009-2001）

2-01．列举出新的《建筑结构荷载规范》GB50009-2001与原规范GBJ9-87相比做了那些主要的修改。（不少于6项）

答：本次修订的主要内容有：

（1）．摈弃了“遇风组合”的旧概念，对所有可变荷载的组合值给出各自的组合值系数，组合值系数不小于频遇值系数；

对荷载的基本组合增加了由永久荷载效应控制的组合；（便于可靠度一致）在正常使用极限状态设计中，对短期效应组合分别给出标准和频遇两种组合，同时给出了可变荷载的频遇值系数。

（2）．对楼面活荷载作部分的调整和增加内容

将1、2项分并；增加了通风机房、电梯机房；活荷载最小值为2.0KN/m2对原有项目作了更详细的规定。

（3）．对屋面均布活荷载中不上人的屋面荷载作了调整，由0.7KPa-0.5KPa，并增加了屋顶花园(3.0Kpa)、直升机停机坪（5.0KN/m2）荷载的规定。

（4）．吊车工作制改为吊车工作级别

原规范仅参照吊车的载荷状态将其划分为轻、中、重、超重4级工作制。

本规范按吊车在使用期内要求的总工作循环次数及吊车荷载达到其额定值的频繁程度（载荷状态）共分8个工作级别。

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吊车的工作制等级与工作级别的对应关系

工作制等级 工作级别

（5）．将风雪荷载的基本值的重现期由30年一遇改为50年一遇，并给出10年、50年、100年一遇的雪压和风压值。

（6）．地面粗糙度增加一种类别：

用于城市中心区高层建筑多且密集（大城市）

（7）．对山区建筑的风压高度变化系数给出考虑地形条件的修正系数。

（8）．对围护结构构件的风荷载给出专门规定； 高层建筑围护结构风荷载取值与主体结构不同。 （9）．提出对建筑群体要考虑建筑物相互干扰的影响； （10）．对柔性结构增加横向风振验算要求；

2-02．对于多台吊车的组合，下列叙述哪些是正确的？（ A、D ）

A．考虑多台吊车组合时，参与组合的吊车台数与排架的纵

向柱距有关；

B．计算多台吊车荷载时，对一层吊车单跨厂房的每个排架，

参与组合的吊车台数不宜多于2台；

C．计算多台吊车竖向荷载时，对一层吊车多跨厂房的每个排

架，参与组合的吊车台数不宜多于3台，不应多于4台；

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轻 A1~A3 中 A4、A5 重 A6、A7 超重 A8

M500?10622== 194.3 N/mm〈 f = 215 N/mm 3'?bWx0.9?2859?10满足《规范》要求。 （4）抗弯强度验算：

按《规范》式（4.1.1）

500?106M22 == 166.6 N/mm〈 f = 215 N/mm 3?xWx1.05?2859?10满足《规范》要求。

5-20．两端铰接的焊接工字形截面轴心受压柱（仅承受静荷载）,柱高为10m（l0X= l0Y=10m）,材料为Q235B,采用如图(a)与图(b)所示的两种截面尺寸,翼缘火焰切割后又经刨边,请验算两种截面柱的承载力。

答：1、验算图a所示截面受压柱的承载力： （1）计算截面特性：

A =8×400 + 2×16×400 = 16000 mm2

Ix= 8×4003/12+2×16×400×2082 = 596.4×106 mm4

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Ix596.4?106ix=== 193 mm

16000A Iiy=

y= 16×400

Iy3×2/12 = 170.7×10

6 mm

4

170.7?106== 103 mm A16000?x= ?y=

lox10000 = = 51 〈 [?] = 150 ，满足刚度要求。 ix193loyiy =

10000= 97.1 〈 [?] = 150 ，满足刚度要求。 103（2）计算柱的承载力：

两端铰接柱，计算长度lox= loy= l = 10m , Q235钢：f = 215 N/mm2（t ≤ 16mm）

?应取两个方向长细比较大值，?y〉?x ，故取?=?y=97.1 ，

查《规范》附表3.2，由?=97.1得?b=0.574, N = ?Af= 0.574×16000×215 = 1974.6 kN （3）局部稳定验算： 按《规范》式（5.4.1-1） 翼缘：

b1196= = 12.3 t16（10+0.1?）故

235 = (10+0.1×97.1)×1 = 19.7 fy235b1 < （10+0.1?）,满足《规范》要求。

fyt按《规范》式（5.4.2-1） 翼缘：

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h0400= = 50 tw8（25+0.5?）故

235 = (25+0.5×97.1)×1 = 73.6 fyh0235 < （25+0.5?）,满足《规范》要求。

fytw 2、验算图b所示截面受压柱的承载力：

（1） 计算截面特性：

A =10×320 + 2×20×320 = 16000 mm2

Ix= 10×3203/12 + 2×20×320×1102 = 397.23×106 mm4

Ix397.23?106ix=== 158 mm

16000AIy= 20×3203×2/12 = 109.23×106 mm4 iy=

?x= ?y=

Iy109.23?106== 83 mm A16000lox10000 = = 63.3 〈 [?] = 150 ，满足刚度要求。 ix158loyiy =

10000= 120.5 〈 [?] = 150 ，满足刚度要求。 83（2）计算柱的承载力：

两端铰接柱，计算长度lox= loy= l = 10m , Q235钢：f = 205 N/mm2（t ≥ 16mm）

?应取两个方向长细比较大值，?y〉?x ，故取?=?y=120.5 ，

查《规范》附表3.2，由?=120.5得?b=0.435, N = ?Af= 0.435×16000×205 = 1426.8 kN （3）局部稳定验算：

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按《规范》式（5.4.1-1） 翼缘：

b1155= = 7.8 t20（10+0.1?）故

235 = (10+0.1×120.5)×1 = 22.05 fy235b1 < （10+0.1?）,满足《规范》要求。

fyt按《规范》式（5.4.2-1） 翼缘：

h0320= = 32 tw10（25+0.5?）故

235 = (25+0.5×120.5)×1 = 85.25 fyh0235 < （25+0.5?）,满足《规范》要求。

fytw3、承载力比较：

由于Aa= Ab=16000 mm2 ,且两者翼缘面积和腹板面积也分别相等，

Na/ Nb=1.39，即截面（a）的承载能力大于截面（b）达39% 。

因此，设计工字形柱时，在满足局部稳定的前提下，截面尽量开展些。

第六部分 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程：（CECS102：98）

6-01．请指出门式刚架轻型房屋钢结构的适用范围,以及宜采用的材料。

答： 规程1.0.2条和3.3.1条。

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6-02．在门式刚架轻型房屋钢结构体系中，屋盖应采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檐条，主刚架可采用变截面实腹刚架，外墙宜采用压型钢板墙面板和冷弯薄壁型钢墙梁。主刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘的出平面稳定性，由与檩条或墙梁相连接的隅撑来保证。主刚架间的交叉支撑，可采用张紧的圆钢。

6-03．请说明门式刚架中设置隅撑的作用，并指出对隅撑的设计要求。

答： 隅撑作用：保证主刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘的出平面稳定性。

设计要求：见规程6.1.6条和6.4.7条。

6-04．轻型门式刚架结构，当抗震设防烈度≥ _7度_______时，外墙不宜采用嵌砌砌体。

6-05．某门式刚架轻钢厂房，屋面支撑和柱间支撑采用张紧的?20圆钢，请问支撑杆的长细比应限制在（D ）。

（A）250 ； （B）350； （C）400； （D）无限制。 6-06．门式刚架上冷弯薄壁型钢檐条平面处布置的拉条，请问下述论点哪一项是错误的（C ）。

（A）拉条可作为檐条的侧向支承点；（B）拉条可减小My方向的计算跨度；（C）拉条的存在与Mx计算无关；（D）拉条的直径不得小于8mm。

6-07．多层钢框架结构和单层门式刚架结构（采用轻型墙板且不

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答：由于混凝土的抗压强度高，抗拉强度低。因此，就提出这样的概念：借助混凝土的抗压强度来补偿其抗拉强度的不足，以推迟受拉区混凝土的开裂。即在构件受外荷前，人为地先使它存在一种应力状态（预应力），用以减小或抵消外荷产生的拉应力。如下图所示，

调整压力N的大小，及其作用位置e，可使梁在外荷作用下出现下列几种截面应力状态：

①不出现拉应力≤0；

②拉应力不超过砼的抗拉强度标准值≤ffk

③拉应力超过ffk，即受拉区将开裂，但裂缝出现较晚，因为外荷产生的拉应力中一部分已为预应力所抵消。

本规范所列计算公式均以上述基本概念为依据。

3-13．试说明钢筋混凝土少筋梁、适筋梁、超筋梁破坏特征的区别。《规范》受弯构件承载力的计算公式是以什么为基础的？

答：混凝土受弯构件（梁、板）的破坏特征取决于受拉钢筋的配筋率（ρ=As/bh0）或相对受压区高度（ξ=x/h0），详见下表。

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受弯构件破坏特征

情 况 配筋率 少 筋 ρ<ρmin 适 筋 ξ≤ξb ρmin≤ρ≤ρmax 超 筋 ξ>ξb ρ>ρmax=ξb·fc/fy 拉区砼开?s?fy， ?s?fy， cu） 破坏特征 裂 ?s?fy 压区砼压碎（ε压区砼先压碎 破坏性质 脆性 延性，有明显预兆 脆性，缺乏足够预兆 设计中不允许出现超筋梁及少筋梁的情况，《规范》受弯构件的承载力计算公式是建立在适筋梁的基础上的。

3-14．试说明斜截面受剪承载力计算中，箍筋最小配箍率和受剪截面限制条件的意义。

答：配箍筋的受弯构件的斜截面受剪破坏形态与箍筋配箍率（ρ

sv=nAsv1/bs）有关，其破坏形态详见下表。

斜截面受剪破坏形态

ρsv 破坏形态 ρsv <ρsvmin=0.24?t/?yv ρsvmin≤ρsv≤截面条件 ρsv≥截面条件 斜裂缝一旦出现，箍箍筋先达到?yv，压区箍筋未达到?yv，筋即屈服，相当于无砼压碎，属剪压型破梁腹砼即压碎，属箍筋梁，类似于斜拉坏 斜压破坏 破坏。 ?t·b·ho ?t·b·ho·?yv·ρsv ?t·b·ho 承载力取决于 斜截面受剪承载力计算方法是建立在适量配箍的剪压型破坏基础上的。用控制最小配箍率防止剪跨比较大时发生斜拉破坏；采用截面限制条件——相当于控制最大配箍率，来防止斜压破坏。

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3-15．试解释平衡扭转和协调扭转产生的原因。钢筋混凝土扭曲截面承载力计算中，除满足受扭的最小配筋率、最小配箍率和截面限制条件外，还应满足受扭的纵向钢筋与箍筋的配筋强度比值δ，将δ值限制在0.6???1.7的范围内。为什么？

答：（1）．产生扭矩的原因：

a.平衡扭转：扭矩由静力平衡条件确定，与扭动刚度无关。如雨蓬梁等。

b.协调扭转：

由于相邻构件的弯曲转动受到支承梁的约束，在支承梁内引起的扭转，扭矩由变形协调条件确定，其扭矩会由于支承梁开裂产生内力重分布而减少。如主次梁相交处，在主梁上产生的扭矩。

(2)．受扭构件的破坏特征：

与受弯和受剪构件的破坏特征相似，当受扭构件的纵筋和箍筋的配筋率适量，其破坏形态是与空间斜裂缝相交的纵筋与箍筋相继达到?y及?yv，扭转角显著增大，最后一侧长边上砼被压碎，具有延性破坏的特征。如果纵筋和箍筋的配筋率过大（不满足截面限制条件），则会出现钢筋应力均未达到?y或?yv，而斜裂缝间砼被压碎的脆性破坏情况。如纵筋和箍筋的配筋率过低，配筋不足以负担开裂扭矩，一旦开裂即告破坏，其破坏特征类似于受弯构件的少筋梁。而将δ值限制在

0.6???1.7的范围，则是为了保证构件破坏时，纵筋与箍筋都能达到

屈服。

3-16．简述钢筋砼双筋梁中受压钢筋的作用是什么？

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答：（1）协助混凝土承担一部分压力；

（2）提高截面延性； （3）改善构件的抗震性能；

（4）减少构件在荷载作用下的挠度。

3-17．简述后张法预应力构件预应力损失的构成及产生损失的原因。

答：砼预压前的损失：

（1）锚具变形和钢筋内缩引起的应力损失—锚具损失。 （2）预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失—摩擦

损失； 砼预压后的损失：

（3）预应力筋在高应力下随时间而增长的塑性变形，引起应

力下降—松驰损失；

（4）砼收缩、变引起的应力损失。

3-18．什么是“二阶效应”？在正截面受压承载力计算中，如何考虑二阶效应的影响？

答：二阶效应指在产生了层间侧移和挠曲变形的结构构件中由轴向压力引起的附加内力。

对于长细比l0/i>17.5或l0/d>5.0(原规范l0/d>8.0)的受压构件，用偏心距增大系数η乘以初始偏心距ei来近似地考虑二阶效应的影响；或者用构件修正抗弯刚度，用考虑二阶效应的弹性分析方法，直接计算出结构构件各控制截面在内的内力设计值，并按相应的内力设计值

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进行各构件的截面设计。

3-19．以一根截面为300×500、采用C30混凝土、HRB335(II)级钢筋的单筋矩形梁为例，按新旧《规范》分别计算其最大正截面受弯承载力，比较其承载力大小；在正截面受弯承载力相同的条件下，比较其配筋量的多少。并解释原因。

答：旧《规范》最大正截面受弯承载力计算公式为

?bh0?x?? M?fcmbx?? ?h0???fcmb?bh0?h0??2??2? fcmbx?fyAs As?fcmbxfcmb?bh0? fyfy新《规范》最大正截面受弯承载力计算公式为

?h?x???M1?fcbx?h0???fcb?b1h0?h0?b10?

2?2??? fcbx?fy1As1 As1?fcbxfcb?b1h0? fy1fy1旧新《规范》规定的C30混凝土、HRB335(II)级钢筋的材料强度设计值相对界限受压区高度分别为：

旧《规范》 fcm?16.5MPa，fy?310MPa，?b?0.544, h0?465mm 新《规范》 fc?14.3MPa，fy1?300MPa， ?b1?0.550, h0?465mm 所以，M=424.5KMm, As=4039mm2;

M1=369.7KMm, As1=3657mm2;

若按旧《规范》正截面受弯承载力计算公式，计算

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4-13.砌体规范刚性或刚弹性方案房屋的最大横墙间距的规定与抗震规范中多层砌体房屋横墙最大间距的规定的原理是什么？有何异同点？

答：将横墙间的楼（屋）盖作为深梁，在水平荷载或地震作

用下不变形或变形很小，即可将其间的水平荷载或作用全部或绝大部分传至横墙，从而保证与该楼（屋）盖相连的纵墙或柱对前者满足刚性或刚弹性方案假定的要求，对后者则不致因水平位移过大引起失稳或破坏（包括裂缝）。可见二者原则相同，但最大横墙间距又有差别。这主要是考虑到地震作用下可能的弹塑性变形较静力时更大，因而其相应的横墙间距要求更严些。

4-14．指出砌体规范5.1.1 受压承载力计算公式（N≤φfA）与原规范GBJ3-88 4.1.1公式内涵有哪些差别。

答：受压构件由原规范的单偏心受压增至双偏心受压；轴向

力的偏心距e由原规范的内力标准值改为内力设计值，而且其取值范围也更严了。

4-15.如何避免梁端砌体局压破坏？最有效的措施是什么？一个砌体构件的局压承载力与其构件的受压承载力有何关联？试说明：

ao?10hc与ao??1f31

hc的适用条件f答： 1）首先应根据具体情况作局压承载力计算；按计算和

构造要求设置刚性垫块或垫梁（试验表明按现有加 载条件设梁垫或垫梁下的砌体很难出现局压破坏， 即此时局压安全度很高）； 2）二者的主要关连为a。；

3）分别适用于梁端支承处为砌体和刚性垫块两种条 件；

4-16．何为砌体构件的高厚比?和允许高厚比[?]？可采取哪些措施控制构件的高厚比？

答：1）β见2.1.25条；[β]为高厚比的允许值；

2）高厚比控制措施包括：

① 改变房屋的静力计算方案（5.1.3）；

② 调整或改变构件的支承条件（5.1.3），按规定在墙中设 构造柱或圈梁（6.1.2条2、3款）； ③ 提高砂浆强度等级（表6.1.1）；

④ 调整或变化构件的类别，如将无筋砌体改为组合砌体或 配筋砌体构件（表6.1.1）。

4-17．试简要说明烧结类砖和非烧结类砖（含砌块）砌体房屋墙体常见裂缝的异同点；并以砼砌块房屋为例，提出针对其块材特点（干缩率较大）的主要防裂措施三原则（全国民建技术措施-结构-6.8.2

32

条2款/2003/中国计划出版社）。

答：1）主要为温差变形至裂，在房屋顶层两端墙体的裂缝

（八字或水平包角裂缝）。两类砌体均常见；主要为砌体干缩变形至裂，在房屋底部（层）窗台墙处的裂缝（窗下角斜裂缝或竖向裂缝），以及在较长实体墙中间的竖向枣核状裂缝。这类裂缝多出现在非烧结类块材的砌体。

2）防裂措施三原则（可单独采用，也可联合采用）： ① 块材的龄期和相对含水率控制； ② 增强砌体抗裂能力的措施；

③ 在墙体中设置竖向控制缝。

4-18．承重墙梁的组成包括哪几部分，与自承重墙梁有何不同？墙梁结构和墙梁房屋必须控制的内容有哪些？试判断《砌体规范》GB50003关于底部框支墙梁多层房屋和《抗震规范》GB50011关于底部框架多层房屋设计原则的最大区别是什么？试说明当某一框支墙梁在水平低周返复荷载作用下，托梁端部将形成塑性铰，墙体沿交叉阶梯斜裂缝剪坏后，该墙梁能否在竖向荷载作用下发挥组合作用，其必要条件是什么？

答：1）承重墙梁由托梁、计算高度范围内的墙体、砼顶梁

及支座处的落地翼墙或砼构造柱组成，缺一不可。自承重梁仅由托梁和其上规定范围的墙组成；

2）按表7.3.2墙梁的一般规定；

3）其最大区别在于前者考虑墙梁组合作用，故称为墙

33

梁房屋，而后者则未明确规定，故称为底框房屋；

4）能发挥组合作用，只要框支墙梁不倒塌。

4-19．挑梁设计时应考虑哪些有关的因素？（全国民建技术措施—结构6.5.7条—2003/中国计划出版社）

答：1）抗倾覆荷载取值的规定；

2）挑梁的埋长及配筋要求；

3）跨度较大挑梁下砌体局压验算及构造处理； 4）挑梁，特别是顶层挑梁可能引起相邻砌体开裂的措 施；

5）单面走廊或单面大阳台多层房屋，应考虑挑梁总倾 覆力矩对建筑的不利影响（引起的倾斜或墙体开 裂）。

4-20．砌体规范中的配筋砌体包括哪几种？指出各自的适用范围。说明组合砖体构件（组合柱）与砼构造柱组合墙轴心受压构件的异同点和相互关系：二者相互演变的关系。组合墙为强约束砖体结构构件，墙体开大洞后应采取何种措施后才能按“砌体规范”8.2.7条的规定计算其承载力？当组合墙体中的砼构造柱受到较大的集中荷载时，应如何对该构造柱进行承载力验算？（全国民建技术措施—结构《砌体结构》2003/中国计划出版社）

答：1）配筋砌体构件包括：

① 网状配筋砖砌体构件，适用于e/h<0.7，β<16；

34

② 组合砖砌体构件（组合柱），适用于轴心受压及偏心

受压，β≤28；

③ 砖砌体砼构造柱组合墙

在平面外，适用于轴压和偏压（e/h<0.7）此时应考虑纵向弯曲系数 ? ，可按无筋砌体的 ? 值计算； 在平面内可按剪力墙（大小偏构件）考虑。 ④ 配筋砌块剪力墙

在平面外适用于e/h<0.7，β≤28；

在平面内可按偏压（柱）构件计算，β≤28； ⑤ 配筋砼砌块柱适用于轴压及偏压，β≤32（可超出此限值）。

2）当组合墙的截面高厚比≤4时，即变为组合柱，则式（8.2.7-1）变为式（8.2.3）； 3）在洞边设置构造柱或砼边框；

4）按《砌体结构》6.5.9条，全国民用建筑工程设计技术措施-结构-2003/中国计划出版社。

4-21．指出配筋砌块砌体构件和配筋砌块剪力墙房屋与钢筋砼构件和钢筋砼剪力墙房屋在下列哪些方面是相同或相似的，在哪些方面是不同的？

A.房屋内力和位移分析方法及概念设计的基本原则（√ ）和分析软件（ × ）；

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(1)角焊缝方案，图（b）所示；（2）部分熔透（不焊透）对接焊缝连接方案，图（c）所示。

答: 由《规范》表3.2.1-4查得角焊缝抗压强度ff = 160 N/mm2；当焊缝受垂直于焊缝方

向的压力作用时，对于承受静力荷载的结构，??f?1.22。 ??（1）若采用角焊缝方案（如图b所示）

柱顶板与加劲肋的连接焊缝：?lw = 4×(160-10) = 600 mm ,

焊脚尺寸：hf = N?（0.7??f ff?lw）

ww= 1300×10/（0.7×1.22×160×600） = 15.9 mm

取焊脚尺寸hf = 16 mm 。

（2）若采用部分熔透（不焊透）对接焊缝连接方案（如图c所示） 取焊脚尺寸hf = 12 mm ,

V形坡口深度：a = hf- hf = 16 – 12 = 4 mm V形坡口角度：??= arctg

''312 = 71.57° ＞ 60° 4 故焊脚根部可以焊满，可取he = s (《规范》第45页7.1.4条) he = s = 0.7（a + hf）= 0.7×（4 + 12）= 11.2 mm 由《规范》式（7.1.2-1），带坡口角焊缝应满足的强度条件： ?f = N?（??f he??lw）

'41

= 1300×103/[1.22×11.2×(160-10)] = 158.6 N/mm2 < ff = 160 N/mm2 满足《规范》要求。 （3）两种方案的比较：

若采用角焊缝方案，取焊脚尺寸hf = 16 mm ，角焊缝截面面积为

0.5×1.6×1.6 = 1.28 cm2，由于焊脚尺寸太大，不仅施焊费工，且耗费焊条多，不经济；若采用部分熔透（不焊透）对接焊缝连接方案，角焊缝截面面积为0.5×1.6×1.2 = 0.96 cm2，故后者可省焊条达25%。

w5-18．如图所示钢板拼接节点，两钢板截面为-18×400，两侧盖板为-9×400，钢材Q235，采用普通螺栓和高强度螺栓分别进行拼接，在静荷载下，试求：

（1）采用M22C级普通螺栓拼接（孔径d0=23.5mm），节点能承受的最大轴心拉力设计值N是多少？

（2）采用10.9级M20高强螺栓拼接（孔径d0=21.5mm），接触面采用喷砂处理，节点能承受的最大轴心拉力设计值N是多少？

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答：1、如图所示，若选用M22 C级普通螺栓拼接（孔径d0=23.5mm），

由《规范》表3.2.1-6查得：fb130 N/mm2，fb= 305 N/mm2， v = c

?d2（1）单个螺栓受剪承载力设计值：N= nv fb（《规范》式v 4bv7.2.1-1）

= 2×

??2224×130 = 98.8 kN

b 单个螺栓承压承载力设计值：Nb（《规范》式7.2.1-3） c= d?tfc

= 22×18×305 =120.8 kN

故12个螺栓所能承受的最大轴心设计值：N= 12×98.8 =1185.6 kN （2）连接板或构件的净截面受拉承载力：

Q235钢：f = 205 N/mm2（t ＞ 16mm）

A'n= A – n1d0 t = 18×(400-4×23.5) = 5508 mm2

N = A'n f = 5508×205 = 1129.14 kN 连接板的最大承载力应为上述二者中的较小者： Nmax ={1185.6，1129.14}min = 1129 kN

2、若采用10.9级M20高强度螺栓拼接（孔径d0=21.5mm）， 由《规范》表7.2.2-2查得：P = 155 kN 由《规范》表7.2.2-1查得：? = 0.45

（1）单个螺栓受剪承载力设计值：Nb《规范》式c= 0.9nf?P （7.2.2）

= 0.9×2×0.45×155 = 125.6 kN

43

故12个螺栓所能承受的最大轴心设计值：N= 12×125.6 =1506.6 kN

（2）连接板或构件的净截面受拉承载力：

A'n= A – n1d0 t = 18×(400-4×21.5) = 5652 mm2 A = 18×400 = 7200 mm2

a) 主截面：N = A'n f = 5652×205 = 1158.66 kN b) I-I截面：N =

'Anfn1?0.51n (《规范》式5.1.1-2)

=

5652?205= 1390.4 kN 41?0.512 Nmax ={1506.6，1476,1390.4}min = 1390.4 kN

5-19．如图所示的简支梁，材料为Q235，钢梁的中点和 两端

均有侧向支撑，在静力集中荷载（未包括梁自重）F=160kN（设计值）的作用下，请验算横梁的整体稳定性和强度是否满足要求？

答：（1）计算梁自重：

44

梁截面面积：A = 2×12×250 + 8×726 = 11808 mm2 梁自重：q = 1.2×78.5×11808/106 = 1.11 kN/m 跨中弯矩：M = 1.11×122/8 + 160×12/4 = 500 kNm（2）

计算梁整体稳定系数?b：

计算工字形截面特性：

Iy= 12×2503×2/12 = 31.25×106 mm4

A = 11808 mm2

iy=

?y=

Iy31.25?106== 51.4 mm A11808l16000 = = 116.73 iy51.4Ix= 8×7263/12 + 2×12×250×3692 = 10.72×108 mm4

2Ix10.72?108Wx=== 2859×103 mm3

375h对于双轴对称工字形截面 ?b= 0 由《规范》附表1.1查得：?b= 1.75 简支梁的整体稳定系数：

?yt124320Ah1?() ?b=?b24.4h?yWx= 1.75×

116.73?122432011808?7501?() = 1.87 > 0.6

4.4?750116.7322859?103故该梁已进入弹塑性阶段工作，应对?b进行修正。 查《规范》附表1.2，由?b=1.87，查得：?b'=0.9 （3）梁整体稳定性验算：

按《规范》式（4.2.2）

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