第五版混凝土与砌体工程12.13.15章答案.doc 16页

'混凝土结构与砌体结构设计中册(第四版)十一章思考题答案12.1单层厂房排架结构中，哪些构件是主要承重构件?单层厂房中的支撑分几类?支撑的主要作用是什么?答：主要承重构件有：屋盖结构、吊车梁、排架柱、抗风柱、基础梁、基础单层厂房中的支撑：屋架间垂直支撑、横向、纵向水平支撑以及天窗架支撑和柱间支撑支撑的主要作用是：增强空间刚度及稳定性，传递风荷载和水平吊车荷载。2.2排架内力分析的目的是什么?排架内力分析的步骤是怎样的?排架内力分析的目的是：为了获得排架柱在各种荷载作用下，控制截面的最不利内力，作为设计柱的依据；同时，柱底截面的最不利内力，也是设计基础的依据，并绘制出排架柱的弯矩图、轴力图及剪力图（M图、N图及V图）。排架内力分析的步骤是：等高排架在水平荷载作用下的内力分析方法采用剪力分配法，步骤如下：   （1）在柱顶水平集中力F作用下等高排架在柱顶作用一水平集中力F，在F作用下，柱顶产生水平位移。沿柱顶将横梁与柱切开，在切口处代之一对剪力，如图2-4-16(b)所示。取横梁为脱离体，由平衡条件有：又知，在单位水平力F=1作用下，柱顶水平侧移为。反之要使柱顶产生单位水平位移即u=1，则需在柱顶施加的水平集中力。如图2-4-17所示。对于相同材料的柱，柱越粗，所需的越大,即所需施加的水平力越大。反映了柱子抵抗侧移的能力,故称为柱子的抗侧刚度。    切开后的排架拄顶作用有水平力，在作用下产生柱顶位移为，根据上面分析可得  等高排架，当各跨横梁EA时，有：  将(2)、(3)式代入(1)式，得：由此可得： 将(5)式代回(2)式得：式中称为第i根柱的剪力分配系数，它等于i柱的抗侧刚度与整个排架柱总的杭侧刚度的比值,且。   值可按附图１计算，由可求出分配系数，从而求出各柱顶剪力，最后按静定悬臂柱求出在已知作用下的柱截面内力。附图１ 由此可见，剪力分配法就是将作用在顶部的水平集中力F按抗侧刚度分配给各柱,再按静定悬臂柱求解柱子内力的方法。   （2）在任意荷载作用下    均布风荷载作用下，如图2-4-18(a)所示。  对于上述结构，不能直接应用剪力分配法求解其内力，但可通过间接的方法利用其原理解决问题，其分析步骤如下：    ①将原结构如图2-4-18（a）分解为(b)和(c)两个部分，在(b)排架柱顶附加一个不动铰支座，以阻止排架侧移。在风荷载的作用下，在附加支座内将产生支反力R。为保证组合结构与原结构(a)受力相同，故在结构（c）中柱顶施加一个反方向力R。    ②求解(b)排架的柱顶剪力    由于横梁刚度EA，故(b)中各柱顶位移，从而可以将(b)排架结构转化为如图中(d)所示的两个一次超静定柱，其反力分别为和。应用力法或查附图8即可求出在均布水平荷载作用下各柱顶的反力，其也就是该柱顶的剪力。附图8    ③求出总支反力R        ④求解（c）排架的柱顶剪力     图中(c)排架为一柱顶作用水平集中力的等高排架，可应用剪力分配法求解其内力，即按各柱的抗侧刚度将R分配到各柱，得到各柱顶剪力。    ⑤迭加图中(b)与(c)各柱顶的剪力，得柱顶总剪力      ⑥根据柱顶剪力及柱上所受均布荷载计算各柱的弯矩。12．3Dmax、Dmin和Tmax是怎样求得的?答：Dmax=Dmin=Tmax=Dmax指吊车在满载运行时，,吊车梁作用在厂房横向排架柱上的最大压力。Dmin：与相对应的排架另一侧柱上的压力。Tmax：指载有额定最大起重量的小车在行驶中突然刹车在排架柱上产生的水平制动力。  、可根据吊车型号、规格查产品目录得到。12.4排架柱“抗剪刚度”或“侧向刚度”的物理意义是什么?任意荷载作用下，等高铰接排架的剪力分配法是怎样的?答：排架柱“抗剪刚度”或“侧向刚度”的物理意义是：要使柱顶产生单位水平位移，在柱顶施加的水平力，材料相同时，柱越粗壮，需在柱顶施加水平力越大，反映柱抵抗侧移的能力指标称为柱“抗剪刚度”或“侧向刚度”。任意荷载作用下，等高铰接排架的剪力分配法是：i）解决思路由已求出在顶点水平力作用时排架柱顶剪力计算，设法将任意荷载化成顶点水平力，由位移法启发，在柱顶加水平链杆，使各柱为一次超静定结构，然后求出超静定结构柱子的内力和附加水平链杆反力R。因为链杆是假设的，故应在排架上加一大小相等、方向相反水平力R来抵消，最后内力由两种情况叠加得到。 ii）解题步骤①附加水平链杆，并求各柱内力和柱顶反力R；②将R反向作用，但剪力分配法求各柱顶弯力；③由①+②得最后内力。12.5什么是不同种类内力的组合?什么是同一种内力的组合?内力组合时应注意哪些事项?对内力组合值是怎样评判的?答：不同种类内力的组合是：同一个控制截面的三种内力（轴向压力N、弯矩M、水平剪力V）使其截面的承载力是最不利的有效组合，一般有以下四种，（1）及相应的N、V（2）及相应的N、V（3）及相应的M、V（4）及相应的M、V同一种内力的组合是：对某个控制截面的同一种内力的各种荷载效应进行组合能得到最不利值的内力组合，有以下两类，（1）由可变荷载效应控制的组合①恒载+任一活载；②恒载+0.85（任两个或以上活载之和）（2）由永久荷载效应控制的组合内力组合时应注意的事项：（1）每次组合，只能以一种内力、、或为目标,决定活荷载的取舍，并按这些荷载求得相应的其余两种内力。（2）恒载产生的内力在任一种组合中，都必须考虑。（3）风荷载有左风与右风两种情况，但对一种组合只能取二者之一。（4）吊车竖向荷载有和，组合时也只能取二者之一。（5）吊车水平荷载有左右两个方向，组合时取二者之一。 （6）在同一跨内，和与不一定同时发生，故在组合中有或时，不一定要有。但在组合中有时，则必有或，因为吊车水平荷载不可能脱离其竖向荷载而单独存在。（7）在每一种组合中，M、N、V都是相对应的，即是在相同荷载作用下产生的。此外，在组合或时，对于N=0的内力，虽然将其组合并不改变N 值，但只要增大了M，也是截面的不利组合。（8）对于有多台吊车的厂房,《荷载规范》规定：吊车竖向荷载，对单跨厂房，最多只考虑2台吊车；多跨厂房最多考虑4台。吊车水平荷载，无论单跨或多跨厂房，最多只考虑2台。同时又规定：多台吊车引起的内力参与组合时，对其内力要按表2-4-2的规定进行折减。吊车数（台）工作制（级）折减系数2中、轻0.9重0.954中、轻0.8重0.85对内力组合值是的评判：1)、N相差不多时，M大的不利；2）、M相差不多时，凡M/N>0.3的，N小的不利；M/N≤0.3的，N大的不利。12.6什么是厂房的整体空间作用?答：厂房的各个排架与排架或排架与山墙之间不能单独变化，而是互相制约的成一整体的作用。12.7设计矩形截面单层厂房柱时，应着重考虑哪些问题?答：12.8柱下扩展基础的设计步骤和要点是什么?答：①确定基础底面尺寸；②基础高度确定；③基础底板配筋；④构造要求：（i）底面形状：轴压为正方形，偏压为矩形，a/b≤3（ii）材料砼≮C15，钢筋I级或Ⅱ级，d≮8mm,δ≯200（iii）垫层C10，厚100mm，两边挑出100mm（iv）杯口形式和柱的插入长度,见课本P162表12-512.9吊车梁的受力特点是什么?答：吊车荷载具有移动性、吊车荷载具有重复性、吊车荷载具有动力性、吊车荷载是偏心荷载1)第十二章习题1 解：根据已知查课本附录12得,表12-1得；，吊车最不利轮压位置及吊车梁反力影响线如下图所示，根据比例关系，可得:=2.15竖向荷载Dmax==1.4×0.9×115×2.15=311.535Dmin==1.4×0.9×25×2.15=67.725Tmax==10.21)第十二章习题5解：1）初步确定基础高度和杯口尺寸 由课本表12-5，柱的插入深度600mm，所以杯口深度为600+50=650mm。杯口顶部尺寸，宽为400+2×75=550mm，长为600+2×75=750mm；杯口底部尺寸，宽为400+2×50=500mm，长为600+2×50=700mm。由课本表12-5，取杯壁厚度200mm，杯底厚度200mm，杯壁高度300mm，200mm。根据以上尺寸，初步确定基础总高度为600+50+200=850mm。2）确定基础底面尺寸先按轴心受压估算，设基础埋置深度1.3m，可得A≥5.29m2将其增大20%~40%，补步选用底面尺寸为：。=2.4×32/6=3.6m320×3×2.4×1.3=187.2236.3<1.2=24071.2(+=153.8<=200故该基础底面尺寸满足要求。3）验算基础高度==90.9==-27.0按比例可求得相应柱边缘、变阶处及冲切破坏锥体外边缘的地基净反力设计值。混凝土结构与砌体结构设计中册(第四版)十一章思考题答案13.1钢筋混凝土框架结构按施工方法的不同有哪些形式?各有何优缺点?答：钢筋混凝土框架结构按施工方法的不同有如下形式：1）现浇框架其做法为--每层柱与其上层的梁板同时支模、绑扎钢筋，然后一次浇 混凝土，是目前最常用的形式优点：整体性，抗震性好;缺点：施工周期长，费料、费力2）装配式框架其做法为--梁、柱、楼板均为预制，通过预埋件焊接形成整体的框架结构优点：工业化，速度化，成本低;缺点：整体性，抗震性差3）装配整体式其做法为--梁、柱、板均为预制，在构件吊装就位后，焊接或绑扎节点区钢筋，浇节点区混凝土，从而将梁、柱、楼板连成整体框架。其性能介于现浇和全装配框架之间。13.2试分析框架结构在水平荷载作用下，框架柱反弯点高度的影响因素有哪些?答：框架柱反弯点高度的影响因素有:结构总层数、该层所在位置、梁柱线刚度比、上下两层梁的线刚度比以及上下层层高的变化13.3D值法中D值的物理意义是什么?答：反弯点位置修正后的侧向刚度值。13.4试分析单层单跨框架结构承受水平荷载作用，当梁柱的线刚度比由零变到无穷大时，柱反弯点高度是如何变化的?答：当梁柱的线刚度比由零变到无穷大时，柱反弯点高度的变化：反弯点高度逐渐降低。13.5某多层多跨框架结构，层高、跨度、各层的梁、柱截面尺寸都相同，试分析该框架底层、顶层柱的反弯点高度与中间层的柱反弯点高度分别有何区别?答：13.6试画出多层多跨框架在水平风荷载作用下的弹性变形曲线。答：13.7框架结构设计时一般可对梁端负弯矩进行调幅，现浇框架梁与装配整体式框架梁的负弯矩调幅系数取值是否一致?哪个大?为什么?答：现浇框架梁与装配整体式框架梁的负弯矩调幅系数取值是不一致的，整浇式框架弯矩调幅系数大。对于整浇式框架，弯矩调幅系数=0.8~0.9；对于装配式框架，弯矩调幅系数=0.7~0.8。13.8钢筋混凝土框架柱计算长度的取值与框架结构的整体侧向刚度有何联系?答：13.9框架梁、柱纵向钢筋在节点内的锚固有何要求? 答：1）、边柱节点处钢筋锚固，当截面高度较大时，采用直线式，当截面高度较小时，采用弯筋式。2）、框架柱的搭接宜在施工缝处，但接头应错开。3）、顶层端节点应将柱外侧纵向钢筋弯入梁内作为梁上部纵向受力钢筋使用或将梁钢筋弯入柱内十五章思考题15.1什么是砌体结构？砌体按所采用材料的不同可以分为哪几类？P314答：由块体和砂浆砌筑而成的受力结构，称为砌体结构，是砖砌体、砌块砌体和石砌体结构的统称。砌体按材料的不同分为：砖砌体；砌块砌体和石砌体三类。15.2砌体结构有哪些优缺点？P314答：1）砌体结构的主要优点：1.就地取材，造价低；2.运输和施工简便3.耐久性和耐火性好；4.保温、隔热、隔声性能好。2）砌体结构的主要缺点：1.强度低，特别是抗拉、抗剪和抗弯强度很低；2.自重大；3.整体性差；4.抗震性能差；5.手工操作；6.采用黏土砖会侵占大量农田3）砌体结构正在向轻质高强、约束砌体、利用工业废料和工业化生产等方向发展。15.3怎样确定块体材料和砂浆的等级？P317答：块体和砂浆的选择主要应满足强度和耐久性的要求，同时也要考虑因地制宜和就地取材，对建筑物的要求以及工作环境(是否处于水下或地下潮湿环境中，有无侵蚀性的液体或气体的作用)等因素：对强度《砌体规范》规定：5层或以上的房屋建筑的墙，以及受振动或高层大于6m的墙、柱所用的最低强度等级：1）砖采用MU10；2)砌体采用MU7.5；石材采用MU30；6）砂浆强度采用M5。15.4选用的材料应注意哪些问题？块体和砂浆的选择主要应满足强度和耐久性的要求15.5简述砌体受压过程及其破坏特征？P320答：1）砌体受压的过程：1.未裂阶段当荷载小于50%-70%破坏荷载时，压应力与压应变近似为线性关系，砌体没有裂缝；2.裂缝阶段当荷载达到了50%-70%破坏荷载时，在单个块体内出现竖向裂缝，试件就进入了裂缝阶段，这时停止加载，裂缝就停止发展。继续加载，单块的裂缝增多，并且开始贯穿。这时如果停止加载，裂缝仍将继续发展；3.破坏阶段当荷载增大到80%-90%破坏荷载时，砌体上已形成几条上下连续贯通的裂缝，试件就进入破坏阶段，这时的裂缝已把砌体分成1/2块体的小立柱，砌体外鼓，最后由于个别块体被压碎或小立柱失稳而破坏。15.6为什么砌体的抗压强度远小于单块块体的抗压强度？P321-P322 答：1）块体在砌体中处于压、弯、剪的复杂受力状态，由于块体表面不平整，加上砂浆铺的厚度不匀，密实性也不均匀，致使单个块体在砌体中不是均匀受压，且还无序地受到弯曲和剪切作用，由于块体的抗弯、抗剪强度远低于抗压强度，因而较早地使单个块体出现裂缝，导致块体的抗压能力不能充分发挥，这是块体抗压强度远低于块体抗压强度的主要原因2）砂浆使得块体在横向受拉，从而降低了块体的抗压强度；3）竖向灰缝中存在应力集中，因为竖向灰缝不可能饱满，使得块体受力不利。15.7简述影响砌体抗压强度的主要因素。砌体抗压强度计算公式考虑了哪些主要参数？P322答：凡是影响块体在砌体中充分发挥作用的各种主要因素，也就是影响砌体抗压强度的主要因素。1)块体的种类、强度等级和形状。（砌体的抗压强度主要取决于块体的抗压强度）2)砂浆性能。砂浆强度等级高，砌体的抗压强度也高；砂浆的变形率小，流动性、保水性好都是对提高砌体的抗压强度有利3)灰缝厚度（10~12mm）；4)砌筑质量，主要保证灰缝的均匀性、密实性和饱满程度等砌体抗压强度平均值m=k1ƒ1a(1+0.07ƒ2)k2考虑的是块体的抗压强度平均值，砂浆抗压强度平均值；砌体种类的参数；同时各种情况下的各类砌体，其砌体强度的设计值应该乘以调整系数ra（复印书上P63）15.8怎么确定砌体的弹性模量？简述其主要的影响因素？在砌体的压应力—应变曲线上，取应力σA=0.43fu点的割线模量作为弹性模量。与砌体种类，砂浆强度等级有关。砌体抗压强度极限值fu为主要影响因素15.9为什么砂浆强度等级高的砌体抗压强度比砂浆的强度低？而对砂浆强度等级低的砌体，当块体强度高时，抗压强度有比砂浆强度高？P322答：砂浆强度等级高，砌体的抗压强度也高，低强度等级的砂浆将是块体横向手拉，反过来，块体就使砂浆在横向受压，使得砂浆处于三向受压状态，所以砌体的抗压强度可能高于砂浆强度；当砂浆强度等级较高时，块体与砂浆间的交互作用减弱，砌体的抗压强度就不再高于砂浆的强度。15.10混合结构的房屋的结构布置方案有哪几种？其特点是什么？P351答：房屋的主要承重结构式由不同的结构材料所组成的，称为混合结构房屋。学习的是混凝土-砌体混凝土结构房屋，其楼、屋盖采用混凝土结构，而竖向承重结构和基础则采用砌体结构，多用于多层。承重墙的结构布置方案有：1）横墙承重方案：是指横墙直接承受楼（屋）盖荷载的结构布置方案；特点：1.纵墙的处理比较灵活；2.侧向刚度大，整体性好；3.楼（屋）盖经济，施工方便。主要适用于：房屋大小固定、横墙间距较小的多层住宅、宿舍和旅馆等。2）纵墙承重方案：是指纵墙直接承受楼（屋）盖荷载的结构布置方案。特点：1.横墙布置比较灵活；2.纵墙上的门窗洞口受到限制；房屋的侧向刚度较差。主要适用于：有较大空间的房屋，如单层厂房的车间、仓库等3）纵横墙承重方案：是指有一部分纵墙和一部分横墙直接承受楼（屋）盖荷载的结构布置方案。特点：纵横墙承重方案兼有纵墙和横墙承重的优点，同时有利于建筑平面的灵活布置，其侧向刚度和抗震性能也比纵墙承重的好。4）内框架承重方案：是指设置在房屋内部的钢筋混凝土框架和外部的砌体墙、柱共同承受楼（屋）盖荷载的结构布置方案。 特点：1.内部空间大，平面布置灵活，但因横墙少，侧向刚度差；2.承重结构由钢筋混凝土和砌体两种性能不同的结构材料组成，在荷载作用下会产生不一致的变形，在结构中会引起较大的附加应力，基础底面的应力分布也不易一致，所以抵抗低级的不均匀沉降的能力和抗震能力都比较弱。15.11根据什么来区分房屋的静力计算方案？有哪几种静力计算方案？设计时怎么判断？P353-355答：《砌体结构设计规范》中，按屋（楼）盖刚度（屋盖类别）和横墙间距（包括横墙刚度）两个主要因素将混合结构房屋静力计算方案分为三类：刚性方案：近似认为房屋是没有侧移的；刚弹性方案：可以近似认为楼盖或屋盖是外纵墙的弹性支座；弹性方案：可近似认为不考虑房屋的空间受力性质，计算简图为铰接排架。①、刚性方案us≈0②、弹性方案us＝up③、刚性方案σ