建筑学专业建筑结构习题答案.docx

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建筑学专业建筑结构习题答案

枯藤老树昏鸦，小桥流水人家，古道西风瘦马。

夕阳西下，断肠人在天涯。

建筑结构习题解答

第二章习题

1．试述恒载和活荷载的区别，为什么它们的荷载分项系数有所不同？

答：

恒载是一种永久性的作用力，它主要是指建筑物结构构件的自重和建筑物构造层的自重。

活荷载则是一种可变性的作用力，它主要是指施加于结构构件上的、随时间和使用情况而有较大变化的荷载。

恒载和活荷载的区别主要在它们与时间的关系上：

恒载不随时间变化或其变化值与平均值相比可以忽略不计；而活荷载其值随时间变化、且其变化值与平均值相比不可忽略。

由于横载相对来说比较稳定，随时间没有太大的变化，所以荷载分项系数比较小即可满足可靠度的要求；活荷载随时间相对来说变化比较大，则其分项系数要比较大才能满足可靠度的要求。

4．试说明影响下列几种荷载取值的因素：

（1）构件自重；

（2）构造层做法；

（3）风荷载；

（4）雪荷载；

（5）地震作用；

（6）楼面活荷载。

答：

（1）构件自重取值的影响荷载因素为：

构件组成材料的单位重和尺寸的大小。

（2）构造层做法取值的影响荷载因素为：

构造层组成材料的单位重和尺寸（厚度）的大小。

（3）风荷载取值的影响荷载因素为：

风速（或建筑物所在的地区和具体位置）、建筑物外形、建筑物外围面积大小和高度、建筑物的高宽比、地面的粗糙程度。

（4）雪荷载取值的影响荷载因素为：

建筑物所在的地区、屋面外形和坡度、屋面水平投影面积的大小。

（5）地震作用取值的影响荷载因素为：

建筑物的总重力荷载代表值、建筑物所在地区的基本设防烈度、建筑物的动力特性、建筑物所在地区的场地土类别。

（6）楼面活荷载取值的影响荷载因素为：

楼面的使用用途。

36．试求下列楼盖的重力荷载：

解：

（1）每平方米楼面中80mm厚钢筋混凝土楼板自重标准值：

（2）每平方米楼面中80mm厚钢筋混凝土楼板加水磨石地面构造层（10mm水磨石棉层；20mm水泥砂浆打底）和木丝板吊顶（0.26kN/m2）的重力荷载标准值：

钢筋混凝土楼板自重标准值：

水磨石地面构造层自重标准值（根据荷载规范）：

木丝板吊顶自重标准值：

楼面重力荷载标准值：

（3）题图2-13所示钢筋混凝土交叉梁楼盖（板厚80mm，梁截面250mm600mm，地面和顶棚做法同上）每平方米楼面的重力荷载标准值：

（4）若上述楼盖用于办公楼，每平方米楼面包括恒载和活载在内的重力荷载标准值（根据荷载规范）：

（5）若上述楼盖用于商店，每平方米楼面包括恒载和活载在内的重力荷载设计值（根据荷载规范）：

41．某四层轻工业厂房，钢筋混凝土框架结构，平、剖面和计算简图如题图2-16（b）所示。

抗震设防烈度为7度。

Ⅱ类场地，。

算得集中于屋盖和各层楼盖标高处的重力荷载为：

G4=屋盖层重+1/2（第四层内、外墙和隔断墙重=9060kN

G3=第四层楼盖层重+1/2（第四层内、外墙，隔断墙重+第三层内、外墙，隔断墙重=11100kN

G2=第三层楼盖层重+1/2（第三层内、外墙，隔断墙重+第二层内、外墙，隔断墙重=11100kN

G1=第二层楼盖层重+1/2（第二层内、外墙，隔断墙重+第一层内、外墙，隔断墙重=11440kN

问题：

（1）估算本厂房的基本自震周期T1（横向）；

（2）用估算总的横向水平地震作用标准值；

（3）估算作用于各层标高处的横向水平地震作用标准值，以及由这些水平地震作用产生的基底倾覆力矩标准值。

解：

（1）厂房的基本自震周期T1：

（2）根据题意可知：

（Ⅱ类场地）

；；；（7度设防）

（3）查表2-7得：

由可知：

基底倾覆力矩标准值：

43．某住宅开间3.6m，要求设置从240mm横墙挑出的屋面挑梁作为室外走廊的顶篷。

挑梁每开间一根，截面240mm240mm，挑出1.20m，上铺加气混凝土板及防水隔热层如题图2-18。

若加气混凝土板所承受的恒载标准值为2kN/m2，挑梁自重标准值为1.6kN/m，试问挑梁至少伸入横墙内L=？

才能防止倾覆。

解：

倾覆荷载：

倾覆力矩：

抗倾覆力矩：

要防止倾覆则要求：

解得：

所以挑梁至少伸入横墙内1.613m。

45．题图2-20示一两端简支钢梁（非主梁），跨度4.0m，承受均布荷载（标准值以25kN/m计，设计值以32kN/m计，均包括梁自重），采用Ⅰ级工字钢做成（E=2.1105N/mm2，fy=210N/mm2，fyk=210N/mm2），可选用的型号为：

Ⅰ20bA=3955mm2，I=2.502107mm4，y=100mm

Ⅰ22bA=4650mm2，I=3.583107mm4，y=110mm

Ⅰ25bA=5351mm2，I=5.278107mm4，y=125mm

试就承载力设计和变形设计两种方法估计它应选用什么型号的工字钢？

解：

（1）按承载力设计估计：

若选用Ⅰ22b则：

fy=210N/mm2，I=3.583107mm4，y=110mm

，选用Ⅰ22b符合要求。

（2）按变形设计估计：

若选用Ⅰ22b则：

E=2.1105N/mm2，I=3.583107mm4

，选用Ⅰ22b符合要求。

48．一钢筋混凝土简支梁，跨度7.0m，采用C20混凝土（Ec=2.55104N/mm2），截面bh=250mm700mm，梁上承受均布荷载标准值q=30kN/m，若要求fmax，试验算能否满足上述要求？

（提示：

钢筋混凝土梁的截面抗弯刚度可取0.25EcI）

解：

按公式，

上述设计符合要求。

第四章习题

58．某钢筋混凝土梁，截面尺寸bh=250mm500mm，跨中承受弯矩设计值M=150kNm，混凝土等级C30，采用HRB335级钢筋，试确定该梁的纵向受拉钢筋的面积。

解：

设钢筋按一排布置，则

由混凝土及钢筋等级查附表得：

，不可能出现超筋。

故：

选用420，，

说明钢筋可以按一排布置。

验算是否会少筋：

所以，不可能少筋。

59．某钢筋混凝土简支板，板厚h=80mm，计算跨度l=2.34m，承受均布恒载标准值为gk=2.0kN/m2（已包括板自重），均布活载标准值为qk=3kN/m2，混凝土等级为C30，钢筋采用HPB235级钢筋，试求该板跨中截面纵向受拉钢筋。

解：

取单位板宽b=1000mm作为计算单元

板的保护层厚度=15mm，则，

查附表得：

，不可能出现超筋。

故：

选用8@140，（虽<376mm2，但不超过5%），分布钢筋采用6@250。

验算是否会少筋：

所以，不可能少筋。

63．已知T形截面梁，混凝土等级为C30，钢筋采用HPB335级，梁截面尺寸bh=300mm700mm，，，当作用在截面上的弯矩为M=650kNm时，试计算受拉钢筋截面面积。

解：

设受拉钢筋按两排布置，则

由混凝土及钢筋等级查附表得：

判断类型：

所以该截面属于第Ⅱ类T形截面梁。

，不可能出现超筋。

故：

选用825，（超过3.94%<5%，可以）

需要两排。

满足。

65．一钢筋混凝土矩形截面简支梁，两端搁置在厚度为240mm的砖墙上，梁的计算跨度为3.56m，截面尺寸bh=200mm500mm，梁上承受均布荷载标准值为90kN/m（已包括梁自重），混凝土等级为C20，箍筋采用HPB235级，梁的安全等级为二级。

试求箍筋的直径、间距和肢数。

解：

验算截面尺寸：

C20混凝土，

截面尺寸符合要求。

所以需要进行配箍计算。

由式：

得：

选用8@120

实际，满足。

，满足要求。

注：

此题还可以采用既有配箍，又有弯起钢筋的做法。

68．一钢筋混凝土柱，，bh=300mm400mm，，混凝土等级为C20，纵筋采用HRB335级，该柱承受的轴向压力设计值为N=300kN（已包括柱自重），设计弯矩为M=159kNm，采用对称配筋，试计算该柱所需配筋面积。

解：

（1）先按偏心方向计算配筋：

，取

求：

取

，取

（或由，可直接取）

所以为大偏心受压构件。

每边配置420，

（2）再按轴心方向验算：

（对于大偏心受压且b与h相差不大也可不验算）

，查表4-9得

满足要求。

第五章习题

16．某车间自承重外墙由MU10多孔砖和MU7.5混合砂浆砌筑而成，墙高4.8m，墙厚240mm，每隔4.2m设有2.1m宽的窗洞，横墙间距24m，试验算该墙体高厚比。

解：

（此题应加上该车间楼盖类别为Ⅰ类。

）

横墙间距为24m，查附表5-4可知该房屋应为刚性方案。

根据墙高H=4.8m，查附表5-3得：

是自承重墙，墙厚h=240mm，

MU10的砖、M7.5的砂浆，由表5-1得：

所以高厚比满足要求。

17．截面为490mm490mm的砖柱，用MU10烧结多孔砖和M5混合砂浆砌筑，柱的计算高度（截面两个方向的相同），该柱柱底截面承受内力设计值N=125kN，M=9.63kNm。

试验算砖柱极限承载力是否满足要求？

解：

由于是正方形截面，且两方向的计算高度相同，所以只算偏心发现即可。

MU10的砖、M5的砂浆，由附表5-1a得：

查附表5-2a得：

所以满足要求。

18．某住宅外廊砖柱，截面尺寸370mm490mm，设计高度，采用MU10烧结多孔砖和M2.5混合砂浆砌筑，承受轴向压力设计值N=130kN。

已知荷载沿长边方向产生的偏心距e=60mm。

试验算该柱承载力。

解：

（1）长边方向：

MU10的砖、M2.5的砂浆，由附表5-1a得：

查附表5-2b得：

（2）短边方向：

查附表5-2b得：

综合长、短边的计算可知，该柱的承载力基本满足要求。