混凝土结构与砌体结构设计复习题

混凝土结构与砌体结构设计

绪论

1.结构分类：多高层结构、大跨、空间结构、特种结构。 2.砌体结构的特点、发展历程及趋势。

答：优点：可就地取材，因地制宜、具有良好的耐火、保温、隔声、抗腐蚀性能和较好的大气稳定性、具有承重和围护的双重功能，施工简便。缺点：强度较低，作为承重构件尺寸较大，重量大，对抗震不利、块体和砂浆间的粘结力较小，反映在砌体抗拉，抗弯和抗剪强度比较低。

1混凝土楼盖结构的类型？受力特点、优缺点及适应范围有何异同？

答：按施工方法分：（1）现浇整体式楼盖：具有整体刚性好、抗震性能强、防水性能好、对房屋不规则平面适应性强。缺点是费工费模板，施工周期长。（2）装配式楼盖：由 梁、板组成，优点：节省模板、工期短、受施工季节影响小，但整体性、抗震性和防水性均较差，楼盖开孔困难。（3）装配整体式楼盖：集现浇与装配式楼盖优点于一体，与现浇式楼盖相比，可减少支模及混凝土湿作业量；与装配式楼盖相比，其整体刚性及抗震性能均大大提高，但是，这种楼盖要进行混凝土两次浇灌，且往往增加焊接工作量，影响施工进度。

按结构类型分：有梁楼盖和无梁楼盖。有梁楼盖分为单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼盖、井式楼盖、密肋楼盖。

2弹性理论计算单向板肋梁楼盖时，如何确定其计算简图？

答：① 支座条件的简化：板：支承在次梁或墙体上，将次梁或墙体作为板的不动铰支； 次梁：支承在主梁（柱）或墙体上，将主梁（柱）或墙体作为次梁的不动铰支；主梁：支承在墙体上：视墙体为主梁的不动铰支； 支承在柱上： 梁柱线刚度比 >3 —— 铰接 梁柱线刚度比≤3 —— 刚接。

② 杆件的简化： 包括梁、板的计算跨度与跨数的简化。五跨和五跨以内的连续梁，按实际跨数考虑。五跨以上的等跨连续梁仍按五跨计算。连续梁各跨计算跨度不等，相差不超过10%的，仍按等跨连续梁计算。

③ 荷载的简化：板的荷载：取1m宽板带作为计算单元，所受荷载为板带自重及板带上的均布可变荷载。次梁：承受板传来的均布荷载及均布自重。主梁：承受主梁自重及次梁传来的集中力。

3如何进行单向板肋梁楼盖最不利活载的布置？

答：(a)求某跨跨中最大正弯矩：本跨布置，再隔跨布置；(b)求某跨跨中最大负弯矩：该跨不布置，两相邻跨布置，再隔跨布置；(c) 求某支座最大负弯矩：该支座相邻两跨布置，再隔跨布置；（d) 求某支座截面最大剪力：与(c)相同，即该支座相邻两跨布置，再隔跨布置。 4何谓混凝土受弯构件塑性铰？其与结构力学中的理想铰有何区别？

答：受弯构件从钢筋屈服至截面破坏，转角剧增，即在混凝土梁内拉、压塑性变形集中的跨中区域形成一个性能特殊的“铰”，称为塑性铰。与理想铰的区别：（1）塑性铰集中于某一区域，只能在有限范围内转动。而不像理想铰集中于一点，且可无限制的转动。（2）只能绕弯矩作用方向单向转动，而不能像理想铰那样可绕任意方向转动。（3）塑性铰不但可传递剪力还可传递弯矩。理想铰只能传递剪力不能传递弯矩。

5何谓内力重分布？引起超静定结构内力重分布的主要因素有哪些？

答：从构件截面开裂到破坏，跨中和支座截面弯矩的比值不断发生改变，这种现象叫内力重分布。第一个过程发生在裂缝出现至塑性铰形成以前，引起内力重分布的原因是由于裂缝形成和开展，构件刚度发生变化；第二个过程发生在塑性铰形成以后，引起内力重分布的原因是塑性铰的形成，结构计算简图发生改变。设计原则：满足力的平衡条件；塑性铰应有足够的转动能力；满足正常使用要求；防止发生其他局部脆性破坏。计算方法：塑性铰法；极限平衡法；弯矩-曲率法；弯矩调幅法。

6.现浇板分布钢筋的作用及其布置原则

作用：固定受力钢筋位置；抵抗温度收缩应力；均匀分布板上荷载。

7砼受弯构件纵向钢筋弯起和截断应满足哪些条件和相应的要求？

答：（1）保证正截面抗弯承载力：材料图包在设计弯矩图外面；（2）保证斜截面抗剪承载力：斜截面抗剪承载力设计要求；纵筋弯起位置的构造要求。

（3）保证斜截面抗弯承载力：斜截面抗弯承载力不低于正截面抗弯承载力。 8现浇单向板肋梁楼盖板、次梁、主梁的配筋计算和构造有哪些要点？

答：（1）板的计算要点：一般多跨连续板按考虑塑性内力重分布计算内力；连续板弯矩的折减：对于四周与梁整体连接的板，中间跨的跨中截面及中间支座截面的计算弯矩可减少20%，边跨跨中及第一内支座截面弯矩不折减(拱作用)；一般不需进行抗剪承载力计算。 （2） 次梁计算要点：按塑性内力重分布方法计算内力。正截面计算：跨中截面——按T形截面计算；支座截面——按矩形截面计算。斜截面计算：按斜截面抗剪承载力确定横向钢筋。当截面尺寸满足高跨比(l/8-l/12)和宽高比(1/3-1/2)时，不必作使用阶段的挠度和裂缝宽度验算。（3） 主梁计算要点：按弹性理论计算内力。正截面计算：跨中截面——按T形截面计算；支座截面——按矩形截面计算。有效高度的计算：单排布筋：h0=h-(60-70)mm；双排布筋：h0=h-(80-90)mm。不必作使用阶段挠度验算的高跨比(l/14-l/8)、宽高比(l/3-l/2)。

9双向板计算基本假定：支承梁的抗弯刚度很大，其垂直位移可忽略不计；支承梁的抗扭刚度很小，可自由转动。 双向板的破坏特征：荷载较小时，符合弹性理论 → 荷载增大 → 出现平行于长边的首批裂缝 → 裂缝向四角延伸 → 钢筋屈服，形成塑性铰 → 塑性铰线 → 形成破坏机构，顶部混凝土压坏。

按塑性理论计算双向板时的方法：机动法，极限平衡法。

10按直接设计方法计算无梁楼盖的适用条件是什么？

答：（1）每个方向至少有三个连续跨并设有抗侧力体系（n≥3）；（2）同一方向各跨跨度相近，最大与最小跨度比≤1.2，两端跨跨度不大于其相邻内跨（lmax/lmin ≤ 1.2）；（3）区格必须为矩形，任一区格长、短跨的比值≤1.5（ll/ls ≤ 1.5）；（4）活载与恒载之比 ≤3（q/g ≤ 3）。

计算假定：不考虑活载的最不利布置，恒载与活载均匀满布整个楼面；每一区格沿任一柱列方向的跨中弯矩和支座弯矩总和等于等跨等荷的单向简支受弯构件的跨中最大弯矩。

2 单层工业厂房

1单层厂房由哪些主要承重构件组成？各有什么作用？

答：① 屋盖结构：有檩体系：小型屋面板、檩条、屋架、屋盖支撑。无檩体系：大型屋面板、屋面梁/屋架、屋盖支撑。② 横向排架：屋架/屋面梁、横向柱列、基础。主要承受：屋盖荷载、吊车荷载、纵墙风荷载、纵墙自重。③ 纵向排架：吊车梁 、纵向柱列、柱间支撑、柱基础、连系梁。作用：保证厂房结构的纵向稳定性和刚度；承受纵向水平吊车荷载、地震作用及风荷载等。④ 围护结构：纵墙、山墙、墙梁、抗风柱、基础梁。作用：承受墙体和构件的自重；承受作用在墙面上的风荷载等。

结构特点：跨度大，高度大，荷载大；结构空旷；基础受力大。 分类：排架结构，刚架结构。

2如何进行单层厂房的变形缝设置？

答：（1）伸缩缝：减少温度应力，保证厂房正常使用。从基础顶面开始，将上部结构完全断开设缝。（2）沉降缝：作用：防止厂房发生不均匀沉降。设置：从基础至屋顶完全断开设缝。（3）防震缝： 作用：减少厂房震害；设置：从基础顶面至上部结构完全断开设缝；

3单层厂房有哪些支撑？它们的作用如何？

答：（1）支撑的分类：屋盖支撑：上弦横向水平支撑、 下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、 垂直支撑、 纵向水平系杆、 天窗架支撑等。柱间支撑：上柱柱间支撑、 下柱柱间支撑。（2）支撑的作用：施工阶段和使用阶段保证厂房结构的几何稳定性；保证厂房结构的纵横向水平刚度及空间整体性； 提供侧向支撑，改善结构的侧向稳定性；传递水平荷载至主要承重构件或基础。

4如何确定单层厂房内力计算简图？各种荷载如何计算？

答：跨度方向简化为横向平面排架计算，柱距方向按纵向平面排架计算。。基本假定：屋架/屋面梁与柱顶铰接； 柱下端固接于基础顶面； 横梁为轴向变形可忽略的刚杆。

计算简图

5排架内力组合原则有哪些？

答：（1）恒载必须参与每一种组合。（2）组合的单一内力目标应明确：如以+Mmax为组合目标来分析荷载组合，并计算出相应荷载组合下的Mmax 及N、V。（3）当以Nmax或Nmin为组合目标时，应使相应的M尽可能大；（4）当以︱Mmax︱为组合目标时，应使相应的︱N︱尽可能小。（5）同一跨内的Dmax和Tmax不一定同时产生，但组合时“有Tmax 必有Dmax 或 Dmin”；Tmax不能脱离吊车竖向荷载而单独存在， “有Dmax 或 Dmin也必有Tmax”。（6）风荷载及吊车横向水平荷载均有向左及向右两种情况，只能选择一种参与组合。 （7）有多台吊车时，吊车荷载的计算时应按规范规定进行折减。

6牛腿的破坏形态有哪几种？如何进行牛腿设计？

答：剪切破坏；斜压破坏；弯压破坏。牛腿的设计内容：确定牛腿截面尺寸；牛腿承载力计算及配筋构造。

7柱下扩展基础设计有哪些主要内容？

答：（1）按地基承载力确定基础底面尺寸。（2）按混凝土冲切、剪切强度确定基础高度和边阶处的高度。（3）按基础受弯承载力计算基础底板配筋。

3 多层框架结构

1多层框架结构的平面布置原则是什么？

答：平面组合应力求简单，为了减少构件类型宜采用等跨式柱网。主要承重框架的布置方案有：横向布置，纵向布置，纵、横双向布置。

多层框架结构设计内容和步骤是：1.结构选型和结构平面布置2确定计算简图3荷载计算4内力计算与组合5截面配筋计算6柱下基础设计7侧移验算8绘制施工图。

2分层法计算竖向荷载作用下多层框架结构内力时的基本假定：在竖向荷载作用下，框架的侧移忽略不计；每层梁上荷载对其它层构件内力的影响忽略不计。

修正：除底层柱外的其余各层柱线刚度乘以0.9的折减系数并取其传递系数C为1/3。

2伸缩缝、沉降缝及防震缝在设置要求和具体做法上有何异同？

答：缝宽不同。除沉降缝必须将上部结构连同基础一起分开外，其余两缝主要从基础顶面开始，将上部结构完全断开设缝，但不必将其基础分开。结构布置时若需设置两缝或是三缝时，尽可能合并设置。使整个房屋缝数减少，这对减少建筑立面处理上的困难、提高房屋整体性是有利的。

3如何选取框架结构的计算单元？计算简图如何确定？

答：计算简图：计算模型轴线以梁、柱截面几何轴线确定。（2）框架柱在基础顶面处为固接,框架各节点纵、横向均为刚接。（3）截面几何轴线之间的距离作为框架跨度和柱高度,底层柱高取基础顶面至二层楼面梁几何轴线间的距离。（4）柱高也可偏安全地取层高，底层则取基础顶面至二屋楼面梁顶面。

4框架结构中各层柱反弯点位置的影响因素？

答：反弯点位置随柱两端的相对约束程度而变化。（1）框架总层数n以及计算柱所在楼层数m；（2）所受水平荷载的形式，均布q或集中荷载P；（3）梁、柱线刚度比K；（4）计算柱上、下层梁线刚度比；（5）上、下层层高的变化。

5为什么说分层法、反弯点法、D值法是近似计算法？它们各在什么情况下采用？

答：采取了各种假设。（1）分层法：计算假定：在竖向荷载作用下，框架的侧移忽略不计；每层梁上荷载对其它层构件内力的影响忽略不计。适用范围：用于结构和荷载沿高度分布比较均匀的多层框架在竖向荷载作用下的内力计算，对于侧位移较大或不规则的多层框架不宜采用。（2）反弯点法：在确定各柱间剪力分配时，假定ib/ic=∞，即各柱上、下两端无转角，只有侧移；在确定各柱的反弯点位置时，假定受力后除底层柱外的其它各柱上、下两端转角相同，即除底层柱外其它各柱的反弯点位置均在柱高度中央；忽略轴力引起的各杆件

变形，即在同一横梁标高处各柱端产生相同的水平位移。适用范围：适用于规则的框架或近似规则框架（即各层层高、跨度、线刚度等变化不大）；在同一框架节点处相连的梁、柱线刚度之比ib/ic≥3；房屋高宽比H/B<4。（3）D值法：计算假定：确定各柱侧移刚度D值时，柱以及与柱相连的各杆杆端转角均为θ ，并且该柱与上、下相邻两柱的弦转角均为? ，柱的线刚度均为i ；在确定各柱反弯点时，假定同层各节点的转角相等，即各层横梁的反弯点在梁跨中央且无竖向位移；忽略各杆件的轴向变形。

水平荷载作用下框架侧移的组成：1梁柱弯曲变形引起的侧移，2柱的轴向变形引起的侧移。计算方法：D值法。

6．控制截面：横梁控制截面（梁的两端和跨中截面作为控制截面）、柱控制截面（柱的上、下两个截面作为控制截面）。

框架梁、柱内力组合：对于框架梁，一般只组合支座截面的-Mmax、Vmax以及跨中截面+Mmax 三项内力。对于框架柱，一般采用对称配筋，需进行下列几项不利内力组合：(1) Mmax及相应的N、V；(2) Nmax及相应的M、V； (3) Nmin及相应的M、V。

7非抗震地区多层框架结构荷载组合和框架柱最不利内力组合种类？

答：对非地震区的多层框架结构常用荷载组合有：恒载+0.9（活载+风载）；恒载+活载；恒载+风载。框架柱的内力组合的种类：(1) Mmax及相应的N、V；(2) Nmax及相应的M、V； (3) Nmin及相应的M、V。

8框架结构中竖向活荷载布置有那几种？怎样考虑框架梁端调幅？

答：竖向荷载布置;(1) 逐跨施荷法；(2) 分跨施荷法；(3) 最不利荷载位置法；(4) 满布荷载法。梁端弯矩调幅：通常是将梁端负弯矩乘以调幅系数，降低支座处的负弯矩。梁端负弯矩调幅系数为：装配式框架： 0.7－0.8；现浇框架 ：0.8－0.9。梁端负弯矩减小后，应按平衡条件计算调幅后跨中弯矩。弯矩调幅只对竖向荷载作用下内力进行，竖向荷载产生的弯矩应先调幅，再与水平荷载产生的弯矩进行组合。

9．多层框架结构常用基础类型：柱下独立基础、柱下条形基础、十字形基础、片筏基础、桩基础。

柱下条形基础内力计算方法：基底反力直线分布假定计算：静定分析法，倒梁法。按地基上梁的理论方法计算：基床系数法。

4 砌体结构

1砌体的分类、破坏特征及其强度影响因素？

块体：砖、石、砌块。

砂浆：普通砂浆、混凝土砌块专业砂浆、蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖专用砂浆 砌体分类：按作用分：承重的和非承重的。按配筋与否分：无筋砌体和配筋砌体。无筋砌体：砖砌体；砌块砌体；石砌体。配筋砌体：网状配筋砖砌体；组合砖砌体；配筋砌块砌体。（2）破坏特征：① 阶段： 从开始加载至第一条裂缝出现。单砖内产生细小裂缝，若不增加压力，该裂缝亦不会发展，砌体处于弹性受力阶段。此时，N=(0.5-0.7)Nu ；② 阶段： 随着压力增加，单砖内裂缝竖向通过若干皮砖，砌体进入弹塑性阶段，即使压力不再增加，裂缝也会增长加宽，砌体已濒临破坏。此时N=(0.8-0.9)Nu。③ 阶段： 压力增加至砌体完

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