混凝土结构与砌体结构设计复习资料

混凝土结构与砌体结构设计 绪论 1 建筑结构常用形式 答 按材料分 木结构 砌体结构 钢筋商品混凝土结构 钢结构 钢 商品混凝土组合结 构 按结构分 多高层结构 大跨空间结构 特种结构 2 商品混凝土结构的特点 发展历程及趋势 答 3 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 商品混凝土楼盖 1 商品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 适用于特殊布局的楼盖等优点 缺点是模板用木料多 施工湿作业量大 速度慢 2 装 配式楼盖 具有施工速度快 便于工业化生产和机械化施工 节约劳动力和节省材料等优 点 但是楼盖整体性 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 可减少支模及商品混凝土湿作业量 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 这种楼盖要进行商品混凝 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 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 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 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 何谓商品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 即在商品混凝土梁内拉 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 6 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 弯起数量满足斜截面抗剪承载力设计要求 弯起位置满足 从支座到第一排弯筋的终 弯点以及从前一排弯筋的始弯点到次一排弯筋的终弯点的距离都不得大于箍筋的最大间距 3 保证斜截面抗弯承载力 在梁的受拉区 弯起筋的始弯点应设在按正截面承载力计算 该钢筋的强度被充分利用的截面以外 距离不小于 h0 2 同时 弯起筋与梁轴线的交点应 位于按计算不需要该钢筋的截面以外 7 单向板与双向板如何区别 其受力特点有何异同 答 通常以 l02 l01 2 为界来判定单向板 2 和双向板 2 双向板受力特点 双向传 力 双向受弯 但短跨方向传递的荷载和荷载作用下的弯矩均大于长跨方向 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 双向板的破坏特征如何 答 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 10 按塑性理论计算双向板时的方法有哪些 答 机动法 极限平衡法 11 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 12 板式楼梯与梁式楼梯设计构造与工程应用有何异同 答 板式楼梯 由踏步 梯段 板 平台板和平台梁组成 梯段板 平台板支承于平台梁上 平台梁支承于楼梯间砖墙或其它构件上 多用于梯段板小于 3m 的情形 踏步板内受力钢 筋沿倾斜方向置于板底 水平向的分布钢筋置于受力钢筋之上 梁式楼梯 由踏步板 斜 梁 平台板及平台梁组成 梯段上荷载通过踏步板传至斜梁 斜梁上荷载及平台板上荷载 通过平台梁传道两侧墙体或其他支承构件上 多用于梯段板大于 3m 的情形 踏步板内受 力钢筋呈水平方向布置 置于板底 分布钢筋呈倾斜方向布置 至于受力筋之上 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 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 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 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 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 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 简化为横向平面排架计算 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 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 牛腿的设计步骤 确定牛腿截面尺寸 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 按商品混凝土冲切 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 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 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 6 框架梁 柱内力的组合原则是什么 答 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 柱下条形基础设计的主要内容 答 计算方法 基底反力直线分布假定计算 静定分析法 倒梁法 4 砌体结构 1 砌体的分类 破坏特征及其强度影响因素 答 1 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 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 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 阶段 压力增加 至砌体完全破坏 裂缝急剧加长增宽 砌体分割成若干独立小柱 小柱失稳 个别砖被压碎 导致整体破坏 3 强度影响因素 块体和砂浆的强度 变形模量 块体的外形尺寸 灰 缝厚度 以及砌体的砌筑质量 2 如何进行不同类型的砌体构件承载力计算 答 受压构件 局部受压 轴心受拉 受弯和受剪构件 详细看书 3 局部受压砌体的承载力计算及局压不足时的处理措施 答 详细看书 解决梁端支承砌体局部受压承载力不足的有效措施 1 设置垫块 包 括 a 预制刚性垫块 b 与梁端整体现浇的垫块 2 设置垫梁 长度 h0 的商品 混凝土垫梁 圈