建筑结构选型总复习-张建荣教材配套.doc

建筑结构选型（第2版）课外练习题及答案第一章 梁1.梁按支座约束分为：静定梁和超静定梁，根据梁跨数的不同，有单跨静定梁或单跨超静定梁、多跨静定梁或多跨连续梁。2.简述简支梁和多跨连续梁的受力特点和变形特点？答：简支梁的缺点是内力和挠度较大，常用于中小跨度的建筑物。简支梁是静定结构，当两端支座有不均匀沉降时，不会引起附加内力。因此，当建筑物的地基较差时采用简支梁结构较为有利。简支梁也常被用来作为沉降缝之间的连接构件。多跨连续梁为超静定结构，其优点是内力小，刚度大，抗震性能好，安全储备高，其缺点是对支座变形敏感，当支座产生不均匀沉降时，会引起附加内力。（图见5页）第二章 桁架结构1.桁架结构的组成：上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆2.桁架结构受力计算采用的基本假设：（1）组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各柱的中心线（轴线）都在同一平面内，这一平面称为桁架的中心平面。（2）桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点。（铰接只限制水平位移和竖向位移，没有限制转动。）（3）所有外力（包括荷载及支座反力）都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上（节点只受集中力作用）3.桁架斜腹杆的布置方向对腹杆受力的符号（拉或压）有何关系？答：斜腹杆的布置方向对腹杆受力的符号（拉或压）有直接的关系。对于矩形桁架，斜腹杆外倾受拉，内倾受压，竖腹杆受力方向与斜腹杆相反，对于三角形桁架，斜腹杆外倾受压，内倾受拉，而竖腹杆则总是受拉。（图见11页）4.按屋架外形的不同，屋架结构形式有几种？答：三角形屋架，梯形屋架，抛物线屋架，折线型屋架，平行弦屋架等。5.屋架结构的选型应从哪几个方面考虑？答：（1）屋架结构的受力；（2）屋面防水构造；（3）材料的耐久性及使用环境； （4）屋架结构的跨度。6.屋架结构的布置有哪些具体要求？答：（1）屋架的跨度：一般以3m为模数； （2）屋架的间距：宜等间距平行排列，与房屋纵向柱列的间距一致，屋架直接搁置在柱顶； （3）屋架的支座：当跨度较小时，一般把屋架直接搁置在墙、垛、柱或圈梁上。当跨度较大时，则应采取专门的构造措施，以满足屋架端部发生转动的要求。7.屋架结构的支撑有哪几种？答：屋架支撑包括设置在屋架之间的垂直支撑，水平系杆以及设置在上、下弦平面内的横向支撑和通常设置在下弦平面内的纵向水平支撑。第三章 单层刚架结构1.刚架结构：是指梁、柱之间为刚性连接的结构。2.排架结构：是梁和柱之间为铰接的单层刚架。3.在单层单跨刚架结构中约束条件对结构内力有何影响？答：约束越多，内力越分散，内力值越小，变形越小，即刚度越大。（单层单跨刚架结构按构件的布置和支座约束条件可分为无铰刚架，两铰刚架，三铰刚架。）4.从截面形式看，钢刚架结构有哪两种类型？答：实腹式（型钢）和格构式（桁架）。5.钢筋混凝土刚架在构件转角处为避免受力过大，可采取什么措施？答：在构件转角处，由于弯矩过大，且应力集中，可采取加腋的形式，也可适当地用圆弧过渡。为了减少材料用量，减轻结构自重，也可采用空腹刚架。空腹刚架有两种形式，一种是把杆件做成空心截面，另一种是在杆件上留洞。6.刚架结构的支撑系统起什么作用？应怎样布置？答：为保证结构的整体稳定性，应在纵向柱间布置连系梁及柱间支撑，同时在横梁的顶面设置上弦横向水平支撑。柱间支撑和横梁上弦横向水平支撑宜设置在同一开间内。（图见39页）7.单层刚架结构横梁的坡度主要由什么确定？答：由屋面材料及排水要求确定。第四章 拱式结构1.简述拱的支座反力的受力特点在竖向荷载作用下，拱脚支座内将产生水平推力。在竖向荷载作用下，拱脚水平推力的大小等于相同跨度简支梁在相同竖向荷载作用下所产生的相应于顶拱截面上的弯矩除以拱的矢高。当结构跨度与荷载条件一定时，拱脚水平推力与拱的矢高成反比。2.拱的合理轴线的定义拱式结构受力最理想的情况应是使拱身内弯矩为零，仅承受轴力。只要拱轴线的竖向坐标与相同跨度相同荷载作用下的简支梁弯矩成比例，即可使拱截面内仅有轴力没有弯矩，3.满足这一条件的拱轴线称为合理拱轴线。拱结构中拱脚水平推力的平衡方式有哪些？答：（1）水平推力直接由拉杆承担，设置水平拉杆； （2）水平推力通过刚性水平结构传递给总拉杆； （3）水平推力由竖向承重结构承担； （4）水平推力直接作用在基础上。4.从力学计算简图看，拱可以分为哪几种型式？答：无铰拱、两铰拱、三铰拱5.拱结构的矢高的确定应满足哪些方面的需求？答：（1）矢高应满足建筑使用功能和建筑造型的要求； （2）矢高的确定应使结构受力合理； （3）矢高应满足屋面排水构造的要求。6.如何选择拱式结构的支撑方式？答：拱可以分成三铰拱、两铰拱和无铰拱。三铰拱为静定结构，由于跨中存在着顶铰，使拱本身和屋盖结构复杂，因而目前较少采用。两铰拱和无铰拱均为超静定结构，两铰拱的优点是受力合理，用料经济，制作和安装比较简单，对温度变化和地基变形的适应性较好，目前较为常用。无铰拱受力最为合理，但对支座要求较高，当地基条件较差时，不宜采用。第五章 薄壁空间结构1.圆顶结构由哪几部分组成？壳身、支座环、下部支承构件2.按壳面构造不同，圆顶的壳身结构可分为哪几种类型？平滑圆顶、肋形圆顶和多面圆顶等。3.筒壳的结构组成有哪几部分？由壳身、侧边构件及横断三部分构成4.简述筒壳结构的受力特点它是双向承荷与传力的空间结构，筒壳在横向的作用与拱相似，壳身内产生环向的压力，而在纵向则同时发挥着梁的作用，把上部竖向荷载通过纵向梁的作用传递给横隔。因此它是横向梁的作用与纵向梁的作用的综合。根据筒壳结构的跨度与波长之间比例的不同，其受力状态也有所差异，一般按下列三种情况考虑。当跨度/波长大于等于3时，称为长壳。当跨度/波长小于等于1/2时，称为短壳。当跨度/波长大于1/2小于3时，称为中长壳。5.折板结构由哪几部分组成？由折板、边梁、横隔构件三部分组成。6.根据结构受力特点不同，折板结构可以分为哪两类？可以分为长折板和短折板当跨度/波长大于等1时，称为长折板，与长筒壳相似：内力主要为弯曲内力，像梁一样，纵向受力。当跨度/波长等于1时，称为短折板：与短筒壳相似，沿跨度与波长两方向传递，典型的双向受力，弯曲应力与薄膜应力看比例，受力复杂。7.扁壳的定义：是指薄壳的矢高f与被其所覆盖的底面最短边a之间的比值f/a=1/5的壳体。8.双曲扁壳的壳身和边缘构件常有哪些做法？壳身可以是光面的，也可以是带肋的。边缘构件一般是带拉杆的拱或拱形桁架，跨度较小时也可以等截面或变截面的薄腹梁，当四周为多柱支承或承重墙支承时也可以柱上的曲梁或墙上的曲线形圈梁做边缘构件。四周的边缘构件在四角交接处应有可靠连接构造措施，使形成箍（gu）的作用，以有效地约束壳身的变形。同时边缘构件在其自身平面内应有足够的刚度，否则壳身内将产生很大的附加内力。9.屋盖结构中常用的双曲抛物面扭壳有哪几种形式？双倾单块扭壳（两个对角在水平面一下，两个在以上）；单倾单块扭壳（三个角在一个水平面上，另一个角不在）；组合型扭壳。第六章 平板网壳结构1.按照杆件布置规律不同，平板网壳结构可分为哪两类？交叉桁架体系和角锥体系2.角锥体系桁架有哪几种类型？四角锥、三角锥、六角锥等。3.如何加强三边支承网架结构开口边的刚度？通过两种处理方式：设支撑系统或不设支撑系统 (1)设支撑系统也称为加反梁，如在自由边专门设一根托梁或边桁架，或在其开口边局部增加网架层数，以增强开口边的刚度。 (2)如不设支撑系统，可将整个网架的高度适当提高，或将开口边局部杆件的截面加大，使网架的整体刚度得到改善；或在开口边悬挑部分网架以平衡部分内力。5.四点支承的正交正放网架与正交斜放网架应优先选用哪种？为什么？当为四点支承时，正交正放网架比正交斜放网架受力合理。正交网架中位于柱上的桁架起到了主桁架的作用，缩短了与其垂直的次桁架的荷载传递路线。而斜放网架的主桁架是柱上的悬臂桁架和边桁架，其刚度较差、对角线方向的各桁架成了次桁架，它的荷载传递路线较长。因此，正交斜放网架刚度较差，内力较大。5.网架结构中常用的节点形式有哪几种？（1）焊接钢板节点；（2）焊接空心球节点；（3）螺栓球节点。6.网架结构中常用的支座形式有哪几种？（1）压力支座；（2）拉力支座。7.网架结构屋面排石坡度的形式有哪几种方式？（1）上弦节点上加小立柱找坡；（2）网架变高度找坡；（3）整个网架起坡； （4）支承柱变高度。第七章 网壳结构1.网壳结构按曲面形式分类有哪两类？单曲面、双曲面2.单层筒网壳以网格的形式分类有哪五种形式？A.联方网格型筒网壳；B.弗普尔型筒网壳；C.单斜杆型筒网壳；D.双斜杆型筒网壳;E.三向网格型筒网壳。3.双层筒网壳按几何组成规律可以分成哪几类？ (1)平面桁架体系双层筒网壳；（2）四角锥体系双层筒网壳；（3）三角锥体系双层筒网壳。4.简述正交类，斜交类筒网壳的受力特点？ (1)正交类网壳的外荷载主要由波长方向的弦杆承受，纵向弦杆的内力很小。很明显，结构式处于单向受力状态，以拱的作用为主，网壳中内力分布比较均匀，传力路线短。 (2)斜交类网壳的上、下弦杆是壳体波长方向斜交的，因此外荷载也是沿着斜向逐步卸荷的，拱的作用不是表现在波长方向，而是表现在与波长斜交的方向。通常最大内力集中在对角线方向，形成内力最大的主“拱”，主拱内上、下弦杆均受压。 (3)混合类网壳受力比较复杂，荷载向各个方向传递，结构空间作用明显。5.单层球网壳的主要网格形式有哪几种？肋环型网格；（2）施威特勒型网格；（3）联方型网格；（4）凯威特型网格；（5）三向网格型；（6）短程线型网格；（7）双向子午线网格。6.如何提高扭网壳结构的刚度，减少挠度？ (1)在扭网壳屋脊处设加强桁架，能明显地减少屋脊附近的挠度，但随着与屋脊距离的增加，加强桁架的影响则下降。 (2)边缘构件的刚度对于扭网壳的变形控制具有决定意义。 (3)扭网壳的支承考虑到其脊线为直线，会产生较大的温度应力。7.网壳结构的选型应考虑哪些方面的因素？ (1)网壳结构的体型应与建筑造型相协调； (2)网壳结构的型式应与建筑平面相协调； (3)网壳结构的层数（杆件层次）：与跨度有关。 (4)网格尺寸：尽量大，以减少杆件数。 (5)网壳的矢高与厚度。第八章 悬索结构（柔性结构）1.建筑物的长宽比和高宽比对结构受力有何影响？平面长宽比较大的建筑物比平面为正方形的建筑物更容易受到扭转，不均匀沉降等的威胁。建筑物高宽比越大，结构的抗侧刚度和抗倾覆稳定性就越差，当高宽比一定时，降低建筑物的质量中心则有利于结构的抗侧稳定性。2.对于有复杂的建筑型体的建筑物，如何改善其结构受力性能？对于复杂平面和复杂立面组合的结构布置，首先是限制；如限制裙房外伸，限制小塔楼的高度，限制内收尺寸等。其次是加强，如通过设置刚性基础，刚性层，或其他的构造措施来保证结构的整体性。当上述两种方法均无法令人满意时，也可以设置变形缝，把复杂的建筑体型分成若干个简单的结构单元。3.建筑结构布置时为何要注意对称性和连续性？不对称会带来以下问题：（1）会引起外荷载作用的不均匀，从而产生扭矩；（2）会在凹角处产生应力集中；（3）不对称的建筑平面很难使三心重合。不连续会形成薄弱层，容易发生破坏。4.为减少建筑不均匀沉降的结构构造措施主要有哪些？设置沉降缝，使缝两侧的建筑物可以自由沉降，以免产生裂缝。沉降缝应将建筑物从基础至屋顶全部断开，并有足够的宽度。为避免设置沉降缝，可采取桩基，并将桩端支承在基岩上，减少结构的沉降量；或将主楼与裙房采用不同的基础形式，并调整基础底面的土压力，使主楼与裙房的基础附加压力和沉降量基本一致。采用设置施工后浇带的方法。5.为减少温差及混凝土收缩对结构受力的不利影响，可采取哪些构造措施？设置伸缩缝，来避免在设计中计算结构内的温差应力或收缩应力。设置施工后浇带：后浇带8001000mm。为减少温度应力，首先的问题是要减少温差，一般采用保温隔热等措施，如在屋顶层增设保温隔热层，或采用架空通风屋面，也有对外柱采用保温隔热措施。可对结构中温度应力比较敏感的部位，如在顶层，底层，山墙和内纵墙端开间等处适当加强配筋来抵抗温度应力。可将屋顶楼层改用刚度较小的结构形式或在顶部设置局部温度缝，把结构划分成长度较短的区段。6.有抗震设防要求的建筑物在结构布置时应考虑哪些方面来提高抗震性？需要抗震设防的建筑，结构抗震设计规范对建筑体型有较多的限制条件，其主要原则是：建筑的平、立面布置宜规则，对称，建筑的质量分布宜均匀，避免有过大的外挑和内收，结构抗侧刚度沿竖向应均匀变化，楼层不宜错层，构件的界面由上至下逐渐减小，不突变。当建筑物顶层或底部由于大空间的要求取消部分墙柱时，结构设计应采取有效构造措施。措施：（1）限制长宽比；（2）设置抗震缝，将建筑物划分为若干个独立的结构单元。第十一章 多层建筑结构1.多层房屋常用的砌体材料有哪些？有何优缺点？多层房屋中常用砌体材料有砖和混凝土砌块。优点：砌体材料有良好的耐火、保温、隔声和抗腐蚀性嫩，且具有较好的大气稳定性。它还可以就地取材，生产和施工工艺简单。此外，砌体具有承重和围护的双重功能，工程造价低。缺点：自重大，强度低，抗震性能差。2.无筋砌体、配筋砌体和组合砌体的定义？无筋砌体：仅由块材和砂浆构成的砌体。配筋砌体：在灰缝中或水泥粉刷中配置钢筋时称为配筋砌体。组合砌体：在砌体构件的受拉和受压区用钢筋混凝土或配筋砂浆代替一部分砌体原有面积，并与原砌体共同工作，称为组合砌体。3.混合结构的定义？混合结构是指由砌体作为竖向承重结构（墙体），由其他材料（一般为钢筋混凝土或木结构）构成水平向承重结构（楼盖）所组成的房屋结构。4.内框架结构，底层框架砌体结构的定义？内框架结构：房屋内部由柱子承重，并与楼面大梁组成框架，外墙仍为砌体承重墙，称为内框架结构。底层框架砌体结构：在房屋二层以上为砌体承重结构，但在底层需将一部分墙体改为钢筋混凝土框架承重，则称为底层框架砌体房屋结构。5.多层混合结构房屋承重墙的布置方案有哪几种？纵墙承重体系；（2）横墙承重体系；（3）纵横墙承重体系；（4）内框架承重体系。6.横墙承重和纵墙承重哪种结构布置比较好？为什么？（1） 纵墙承重体系：由于横墙是非承重墙因而可以任意设置或连续多开间不设置，从而给建筑上提供了灵活的空间，与横墙承重体系相比，纵墙承重体系墙少，自重轻，刚度较差，抗震性能也较差，且楼层面需要加大梁而增加用料，故高烈度地震区不合适，一般用于公共建筑及中小型工业厂房。（2） 横墙承重体系：横墙承重体系墙体较多，自重大，楼面材料较节省，具有结构简单，施工方便的优点，多用于小面积建筑和开间小的办公楼中。7.混合结构房屋在结构布置中主要考虑哪三个方面的问题？应优先选用横墙承重或纵墙承重的方案；对多层砌体房屋的总高度和层数的限制；门窗洞口宽度的限制。简述钢框架和钢筋混凝土框架结构的优缺点钢框架结构优点：自重轻，抗震（振）性能好，施工速度快，缺点：用钢量大，造价高，及耐水钢筋混凝土框架结构：造价低廉，取材方便，耐久性好，可模性好，较广泛应用。8.钢筋混凝土框架结构按施工方法不同可分为哪些类型？整体式，半现浇式，装配式和装配整体式。承重框架的定义：在承受较大楼面竖向荷载的方向布置主梁，相应平面内的框架称为承重框架。9.按不同的楼板布置方式，承重框架的布置方案有哪几种？横向框架承重方案；（2）纵向框架承重方案；（3）纵横向框架混合承重方案。10.无梁楼盖结构的定义：无梁楼盖结构是指楼盖平板（或双向密肋板）直接支承在柱子上，而不设主梁和次梁，楼面荷载直接通过柱子传递至基础。第十二章 高层建筑结构1.高层建筑中常用的结构体系有哪几种？常用的竖向承重结构体系有：（1）框架结构体系；（2）剪力墙结构体系；（3）框架剪力墙结构体系；（4）筒体结构体系。2.剪力墙结构体系中，剪力墙的布置有哪些具体要求？剪力墙的宽度和高度与整个房屋的宽度和高度相同；剪力墙厚度不应小于楼层高度的1/25；洞口上下对齐，布置规则，洞与洞之间，洞到墙边的距离不能太小。3.框支剪力墙结构的定义将部分剪力墙落地，部分剪力墙在底部改为框架，即成为框支剪力墙结构。4.框架剪力墙结构的特点它克服了框架结构抗侧力刚度较小的缺点，弥补了剪力墙结构开间过小的缺点，即可使建筑平面灵活布置，又能对常见的30层以下的高层建筑提供足够的抗侧刚度。5.框架剪力墙结构布置的关键有哪几点？框架剪力墙结构布置的关键是剪力墙的数量和位置。从建筑布置角度看，减少剪力墙数量则可使建筑布置更灵活。从结构的角度看，剪力墙往往承担了大部分的侧向力，对结构抗侧刚度有明显的影响，因而剪力墙数量不能过少。6.筒体结构体系包括哪些类型？（1）框筒结构、（2）筒中筒结构、（3）框架核心筒结构、（4）多重筒结构和束筒结构。7.框筒结构为保证足够的抗侧刚度有哪些具体要求？墙面上窗洞面积不宜大于墙面总面积的50%，周边柱轴线间距为2.03.0m，不宜大于4.5m，窗裙梁截面高度一般为0.61.2m，截面宽度为0.30.5m，整个结构的高宽比宜大于3，结构平面的长宽比不宜大于2。8.筒中筒结构的定义：当把框筒结构与核心筒结合在一起时，便成为筒中筒结构。9.框架核心筒结构的定义：周边柱已不能形成筒的工作状态，而相当于空间框架的作用，这种结构称为框架核心筒结构。巨型框架结构的定义：大梁或大型桁架如与布置在建筑物四周的大型柱或钢筋混凝土大梁井筒连接，便形成具有强大的抗侧刚度的巨型框架结构。10.高层钢结构体系有哪些类型？框架结构体系、筒体结构体系、水平桁架结构体系、竖向桁架结构、悬挂结构体系第十三章 楼盖结构1.钢筋混凝土楼盖按其施工方式不同可分为：现浇楼盖、装配式楼盖、装配整体式楼盖、叠合楼盖2.现浇楼盖按梁系布置方式不同可分为：普通肋梁楼盖，井格梁楼盖，密肋楼盖和无梁楼盖3.肋梁楼盖在结构布置时主要有哪些要求？确定承重墙位置和柱网尺寸；（2）尽量布置成等跨的，梁系宜贯穿布置；（3）集中荷载及洞口的周边都应设梁加强；（4）考虑到经济的因素，板的厚度宜取得薄些；（5）为使楼板具有足够的刚度，单向板楼盖的厚度不宜小于60mm。4.单向板的定义：是指板的四周由墙或梁支承，且板格的长边与短边之比较小的情况，这时板沿短边和长边两个方向的弯矩均不可忽略，荷载沿两个方向传递。5.单向板肋梁楼盖荷载的传递路线：板次梁主梁柱（或墙）基础地基。6.井格梁楼盖结构的主要特点：是两个方向梁的高度相等且一般为等间距布置，不分主次共同直接承受板传来的荷载，两个方向的梁共同工作，提供了较好的刚度，能够解决像会议室等大