混凝土结构设计课后思考题答案沈蒲生第4版

Zz152 1.1结构设计的基本内容及步骤有哪些？试举例说明。

根据结构的概念设计，确定结构材料，结构体系，布置和施工方法；结构分析与设计（其中

包括计算简图，内力，变形分析及配筋计算等），结构的构造设计；绘制结构的施工图（其中

包括结构布置图，构件末班和配筋图等）

1.2钢筋混凝土梁板结构有几种形式？他们是怎么样划分的？

由单向板组成的梁板结构称为单向板梁板结构，由双向板组成的梁板结构称为双向板梁板结

构。当L2/L1<=2时，按双向板设计，2

1.3荷载在整体式单向板结构的板、次梁和主梁中式如何传递的，为什么？按弹性理论和塑性理论计算式两者的计算简图有何区别？

单向板以次梁为支座，次梁以主梁为支座，主梁以柱和墙体为支座，作用于结构上的荷载首先由单向板传递给次梁，再由次梁传递给主梁，最后由主梁传递给柱和墙体。为了减少整体式单向板梁板结构中的跨度，应设置次梁，为了减少次梁的跨度，应设置主梁，为了减小主

梁的跨度，应设置柱或墙体；两者计算简图在结构计算跨度处不同。

1.4整体式梁板结构中，欲求结构跨内和支座截面最危险内力时，如何确定活荷载最不利位

置？

（1）欲求结构某跨跨内截面最大正弯矩时，除恒荷载作用外，应在该跨布置活荷载，然后向两侧隔跨布置活荷载（2）欲求某跨跨内截面最大负弯矩时，除恒荷载作用外，应在该跨不布置活荷载，然后向两侧隔跨布置活荷载（3）欲求结构某支座截面最大负弯矩时，除恒荷

载作用外，应在该支座相邻两跨布置活荷载，然后向两侧隔跨布置活荷载（4）欲求结构边

支座截面最大剪力，除恒荷载作用外，其活荷载布置与该跨跨内截面最大正弯矩是活荷载布置相同。欲求结构中间跨支座截面最大剪力时，其活荷载布置和求该支座截面最大负弯矩时

活荷载布置相同。

1- 5结构各截面的最大内力值的连线或点的轨迹，即为结构内力包络图。

若结构上只有一组荷载，在结构各截面只有一组内力，其内力图即为内力包络图。若结构上有几组不同时作用于结构的荷载，在结构各截面中有几组内力，结构就有几组内力图，如弯矩和剪力图。

1- 6何谓结构材料图？纵向钢筋弯起合切断时，结构的材料图有何变化？结构各截面承载力值的连线式点的轨迹，即为结构的抵抗内力图，或称材料图。

1- 7何谓塑性铰，它与理想铰有何区别？

截面在维持一定数值弯矩的情况下，发生较大幅度的转动，犹如形成一个“铰链”，转动时材料塑性变形记混凝土裂缝开展的表现，故称为塑性铰。

理想铰不能传递弯矩，但可以无限自由转动，而塑性铰能传递一定数值塑性弯矩，并将在塑性弯矩作用下发生有限转动，当塑性铰转动幅度超过塑性极限转动角度时，塑性铰将因塑性能力耗尽而破坏。

1- 8何谓结构的承载力极限状态？是举例说明？

混凝土超静定结构出现一个塑性铰，超静定结构只减少一个多余约束，既减少一次超静定，但结构还

能继续承受荷载，只有当结构出现若干个塑性铰，使结构局部或整体成为几何可变体系时结构才达到承载力极限状态。

1- 9 何谓结构塑性内力重分布？塑性铰的部位及塑性弯矩值与塑性内力重分布有何关系？试举例说明按塑性内力重分布方法设计梁，板时为什么能节省钢筋？结构内力分布规律相对于弹性内力分布的变化称为内力重分布。

当支座B出现塑性铰时，此时跨中1,2弯矩为M i，2=1.15F 6=0.117Fl o

面不会出现塑性铰。故结构还能承受更大的荷载，当荷载增加至 f '时'，由于支座B 截面形成塑性铰，B截面在塑性弯矩值不变的情况下，不断发生转动，跨中1-2截面弯矩值将会不

断增加，跨中截面也出现塑性铰。

1- 10 何谓弯矩调幅？考虑塑性内力重分布的分析方法中，为什么要对塑性铰除弯矩调查幅度加以限制？弯矩调整幅度是指按弹性理论获得的弯矩值与其塑性铰处弯矩绝对值的差值。若弯矩调幅系数3为正值，属于截面弯矩值减小的情况，将导致混凝土裂缝宽度及结构变形增大，其增大

程度随弯矩调整增幅增大而增大，因此对弯矩调整幅度。

1- 11 如何增加塑性铰的转动能力？其中哪种措施是最有效的？为保证塑性铰有足够的转动能力，即塑性角有较大的塑性极限转动高度，要求钢筋应只有良好的塑性，混凝土有较大的极限压应力值，因此工程结构中宜用

HPB235 ,HRB335级钢筋和较低等级混凝土，塑性角转动幅度与塑性铰处弯矩调整幅度有关，建议弯矩调整幅度3三20%,对于活荷载q和恒荷载g之比q/g w 1 /3的结构，弯矩调整幅度控制在 3 < 35%

研究表明：提高截面高度，减少截面相对受压区高度是提高塑性铰转动能力的有效措施

1- 12 在进行双向板内力计算中基本假定是什么？计算双向板控制截面的最危险内力是,活荷载如何布置？荷载如何分解？支承条件怎样确定？

1. 双向板达到承载力极限状态时,在荷载作用下的最大弯矩处形成塑性铰线,将整体板分割成若干板块,并形成几何可变体系

2. 双向板载均布荷载作用下塑性绞线是直线, 塑性绞线的位置与板的形状, 尺寸,边界条件,

荷载,形式,配筋数量有关

3. 双向板的板状弹性变形小于塑性绞线处的变形, 故视为刚形体, 整体变型集中于塑性绞线,

当板达到承载力极限状态下时,各块均绕塑性绞线转动

4. 双向板满足几何条件及平衡条件的塑性铰线位置,有许多组可能性,但其中必定有一组最危险,极限荷载值最小的结构塑性铰线破坏模式

5. 双向板载上述塑性绞线处,钢筋达到屈服点,混凝土达到拉压强度,截面具有一定数值的塑性弯矩欲求某区格板两个方向跨内截面最大弯矩时,除恒荷载外应在该区格布置活荷载,为使A 区格板跨内双向变形曲线为最大曲库, 故在所有向下挠曲变形区格施加荷载, 共活荷载布置, 为棋盘式, 为了能利用单区格双向板的内力及变形条数, 把棋盘式布置的活荷载分解为各区格板满布的对称荷载q/2 和区格板状盘式布置的反对称荷载± q/2

在对称荷载g '= g+ q/2作用下，对于边区格和角区格的外边界支撑条件，按实际情况确

定如角区格板支撑于墙体上时,可简化为铰支座,则角格板视为两临边外两临边位固定支座的双向板,其余区格视为三边固定,一边剪支的双向板

在反对称力荷载g'=± q/2作用下，边区格和角区格外边界支承条件按实际情况确定，如板支承于墙体时,视为铰支座,则所有区格板均为简支双向板

1-13 整体式无梁楼盖结构按弹性理论的内力分析中,按经验系数法及按等代框架法假定有何区别如何进行栓帽设计？

整体式无梁楼盖结构内力分析时，结构无侧移时采用经验系数法，有倒移采用框架法，无梁设置栓帽全提高班的受冲切荷载力，同时减少板的跨度，支座及跨内截面弯矩值

1-14 装配式铺板结构中，板与板，板与承重横墙的连接，板与纵墙的连接有何重要性？答：预制板间的混凝土灌缝，板与墙体的连接将楼盖连接成一个整体，它将起到传递水平剪力的作用，楼盖与纵向墙体的连接，将支承纵向墙体并传递水平压力和拉力的作用，并保证纵向墙体的竖向稳定。

2- 1 单层厂房结构设计包括哪些内容？简述结构方案设计的主要内容及设计原则？答：结构设计可分为结构方案设计，结构分析，构件截面配筋计算和构造措施等，结构方案设计包括确定结构类型和结构体系，构件造型和结构布置等，原则为可靠经济技术合理性

2- 3 装配式钢筋混凝土排架结构单层厂房中一般应设置哪些支撑？简述这些支撑的作用和设置原则答单层厂房支撑分屋盖和柱间支撑，其中屋盖支撑包括上下弦横向水平支撑，纵向水平支撑。垂直支撑与纵向水平系杆，天窗梁等。上弦横向水平支撑是保证屋架上弦杆在平面外的稳定和屋盖纵向水平刚度，同时还作为山墙抗风柱顶端的水平支座，不受山墙传来的风荷载和纵向水平荷载。下弦横向水平支撑作用是将山墙风荷载及纵向水平荷载传至纵向柱列，同时防止屋架下弦的侧向震动。垂直支撑的作用是保证屋架承受荷载后在平面外的稳定并传递纵向水平力，上弦系杆保证屋架上弦式屋面梁受压翼缘侧向稳定，下弦水平系杆可防止在吊车式有其他水平震动时屋架下弦发生侧向震动。

天窗杆支撑用于保证天窗梁上弦的侧向稳定和将天窗端壁上的风荷载传给屋架。柱间支承的承受由抗风柱和屋盖横向水平支撑传来的山墙，缝在，由屋盖结构传来的纵向水平地震作用及由吊车梁传来的吊车纵向水平制动力，并将它们传给基础

2- 4．抗风柱与屋架的连接应满足哪些要求?连系梁，圈梁，基础梁的作用各是什么？它们与柱是如何连接的？

满足两个要求：一是在水平方向必须与屋架有可靠的连接以保证有效传递风荷载，二是在竖直方向应允许二者之间产生一定的相对位移，防止抗风柱与屋架沉降不均匀而产生不利影响圈梁作用是将墙体与排架柱，抗风柱箍在一起，以增强厂房的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降或较大振动荷载对下层产生不利影响。

连系梁除承受墙体荷载外，还起到连系纵向柱列，增强厂房的纵向刚度，传递纵向水平荷载作用，外墙基础梁可随柱一起沉降。

2- 5．确定单层厂房排架结构的计算见图时做了哪些假定？试分析这些假定的合理性和适用条件。（1）柱下编嵌固于基础中，固定端位于基础顶面当厂房地基土质较差，变形较大时或有较重的大面积地面荷载时，则应考虑基础转动和位移时排架内力的影响。

（2）柱顶与屋架式屋面梁为铰接，只能传递竖向轴力和水平剪力，不能传递弯矩抵抗转动的能力很小，因此柱顶也屋架的连接可按铰接考虑。

（3）横梁为轴向刚度很大的刚性连杆横梁采用下弦刚度较小的组合式屋架或带拉杆的两铰拱，三铰拱屋架时，由于它们的轴向变形很大，横梁两端柱顶侧移不相等，计算排架内力时不宜将横梁假定为刚性连杆，则应考虑横梁的轴向变形对排架内力的影响。

2- 6．作用于横向平面排架上的荷载有哪些？这些荷载的作用位置如何确定？试画出各单项荷载作用下排架结构的计算简图。

作用于横向排架结构中荷载有恒荷载，屋面活荷载，雪荷载，积灰荷载，吊车荷载和风荷载作用没写，图省略

2- 7．作用于排架上的吊车荷载Dmax（Dmin ）和吊车荷载Tmax 如何计算

由于吊车荷载是移动荷载，因此需要影响线原理求吊车梁的最大支座反力，即吊车竖向荷载Dmax 或Dmin ，最大反力为当两台吊车并行其中一台最大轮压Fpi max 正好运行至计算排架

柱轴线外的反力。Dmax=E Fpi maxyi

2- 8.什么是等高排架？如何用剪力分配法计算等高排架的内力？试述在任意荷载作用下等高排架内力

的计算步骤。

答：等高排架是指在荷载作用下各柱柱顶侧移全部相等的排架剪力分配法：V i=n i F各柱剪力=剪力F X 剪力分配系数n i=

2- 9.什么是单层厂房的空间作用？影响单层厂房空间作用的因素有哪些？考虑空间作用对柱内力有何影响？答：排架与排架，排架与山墙之间的相互作用，称为厂房的整体空间作用单层厂房空间作用的大小主要取决于屋盖刚度，山墙刚度，山墙间距，荷载类型等因素。

当某榀架的柱顶上作用一水平集中力R时，由于厂房的空间作用，水平集中力R不仅由直

接荷载排架承受，而且将通过屋盖等纵向联系构建传络相邻的其他排架，使整个厂房共同承担。

2-10.单阶排架柱应选取哪些控制截面进行内力组合？简述内力组合原则、组合项目及注意事项。

答：在一般单阶柱中，整个上柱截面配筋相同，整个下柱截面配筋也相同，故分别找出上柱

和下柱的控制截面，通常取上柱底作为上柱的控制截面，对下柱来说，通常取牛腿面和柱底这两个截面作为控制截面

排架内力分析中，一般是分别算出各种荷载单独作用时柱各截面内力值，为了求出柱控制截

面上可能出现最不利内力，还必须考虑这些单项荷载同时出现可能性，即进行荷载效应组合，排架结构受力后，柱内同时产生弯矩M，轴力N,剪力V,因此排架柱为偏心受压构件，其

纵向受力钢筋与控制截面弯矩和轴力有关。

⑴在任何情况下，都必须考虑恒荷载产生的内力

⑵吊车竖向荷载中，D max和D min可能作用在一跨厂房的支柱上，也可能作用在右柱上，只能选择一种组合

⑶电车横向水平荷载T m ax作用在同一跨内，两柱子上，向左式向右，只能选取一种参加组合⑷同一跨内D max和D min与T max不一定同时发生，故组合D^ax或D min产生的内力时，不一定要组合T max产生内力。

⑸风荷载有向左、向右吹两种情况，只能选择一种参加组合⑹由于多台吊车同时满载的可能性较小, 所以当多台吊车参加组合时, 其内力应乘以相应的荷载折减系数

2-13 屋架设计时应考虑哪些荷载效应组合？简述屋架设计要点。

1）全跨恒载+全跨活载

2）全跨恒载+半跨活载

3）屋架自重重力荷载+半跨屋面板重力荷载+半跨屋面安装活载钢筋混凝土属于超静平面桁架, 其内力可按精细方法式简化方法分析, 屋架梁除去进行使用阶段的承载力计算及变形和裂缝宽度验算外,尚需进行施工阶段验算

2-14 吊车梁的受力特点是什么？简述屋架设计要点。

1）吊车荷载是两组移动的集中荷载

2）吊车荷载只有冲击和振动作用

3）吊车荷载是重复荷载

4）吊车荷载使吊车梁产生扭矩

对吊车梁应进行弯、剪、扭承载力计算外，还需进行疲劳强度和斜截面抗裂验算。

3- 1 我国高规划分多层建筑与高层建筑的标准是什么？

10 层和10 层以上或高度超过28 米的钢筋混凝土房屋称之为高层建筑。高层建筑承受荷载比多层建筑大，刚度比多层建筑小，水平荷载对高层建筑的影响比对多层建筑的影响大

3- 2 框架结构有什么特点？适合用什么高度和什么用途的房屋中使用？框架结构是由横架和立柱组成的杆件体系，具有结构轻巧，便于布置可形成大的使用空间，整体性好，施工较方便和较为经济等特点，适合在70 米以下的办公楼，图书馆，商业性建筑等一类房屋中采用

3- 3 框架结构有哪几种布置方法？每种布置有什么特点？

框架结构有横向承重布置，纵向承重布置和双向布置三种常用的结构布置方法。当将框架结构横

向布置时可以在一定程度上改善房屋横向与纵向刚度相差较大的缺点，而且由于连系梁截面高度一般比主梁小，室内净高较大，而且便于管线的横向穿行。当地基沿房屋纵向不够均匀时，纵向框架可在一定程度上调整这种不均匀性。框架双向承重纵横都有框架，因此整体性和受力性能都很好3- 4 如何估算框架梁和框架柱的截面尺寸？

框架梁：hb=(1/8~1/18)l0 bb=(1/2~1/4)hb\

10――梁的计算跨度hb ――梁的截面高度bb――梁的截面宽度

净跨与截面高度之比不宜小于4，梁的截面宽度不宜小于200mm

框架柱: bc=(1/12~1/18)Hi hc=(1~2)bc

Hi----- 第i层层高b——柱截面宽度he ----- 柱截面高度

截面边长不宜大于250mm，直径不宜小于350mm ,剪跨比宜大于2截面高度比不宜大于3

3- 5 如何确定框架计算简图？

框架各构件在计算简图中均用单线条代表，因此梁的跨度等于该跨左右两边柱截面，型心轴线之间的距离，在层柱高从基础顶面算至楼面标高处，中间层柱高可以下一层楼面标高算至上一层楼面标高，顶层柱高可以顶层楼面标高算至屋面标高。

3- 6 框架结构在竖向荷载作用下的内力计算方法有哪些？各有何特点？

1)分层法2)叠带发3)系数法

3- 7 框架结构水平荷载作用下内力计算方法有哪些？

1)反弯点法2)D 值法3)门架法

3- 9 为什么进行框架结构侧移验算？如何验算？

框架的侧移是由梁柱杆件弯曲变形和柱轴向变形产生的，在层数多的框架中，柱轴向变形引起侧移很小，可以忽略。

△ uj=Vpj/刀Dij框架结构在正常使用条件下的变形验算要求各层层间侧移值与该层层高之

比厶u/h不宜超过1/550的限值