结构选型课后题.docx
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结构选型课后题
平板结构
受力
构件
平板结构
弯矩和剪力
梁、板（受弯构件）
桁架
上弦受压，下弦受拉，腹杆承受剪力
杆件
刚架、排架
弯矩、剪力
梁、板
网架
轴力
杆件
高层结构
以水平推力为主
拱式
轴心受压
悬索
轴心受拉
绪论
结构选型的原则：
选择能够充分发挥其力学性能的结构形式
轴心受力能够充分发挥其力学性能，受弯构件不能够充分发挥其力学性能。
合理的选用结构材料混凝土和砖石砌体抗压性能较好，而抗拉性能很差，抗拉强度只有抗压强度的1/10左右；钢的抗拉和抗压性能都很好；木材的两种力学性能差距不大。
提倡结构形式的优选组合。
平板结构与曲面结构的区别
从受力上来说：
平板结构这种结构类型，建筑结构水平分系统和竖直分系统中的所
有构件都是典型的受弯为主的结构构件。
对于曲面结构来说，包括拱结构、薄壳结构、悬索结构等，都是典型的轴向受力为主的结构类型。
从外形上来说：
平板结构的外部形式以横平竖直的矩形体量居多。
曲面结构的外形是曲线或曲面。
从施工方面来说：
平板结构
0-4建筑结构选型的原则是什么？
选择能够充分发挥其力学性能的结构形式
合理的选用结构材料
提倡结构形式的优选组合。
第一章一般平板结构
板式结构
单向板
/
>3，双向板
/
《3（板的长边尺寸
和短边尺寸
）
支承方式：
四边支承、三边支承、多点支承和圆形及环形支承等。
结构板的厚度：
板（包括梁）等受弯构件的截面厚度主要取决于它自身的跨度。
板的类型
高跨比（h/l）
最小厚度要求（mm）
简支板
1/35~1/30
60
多跨连续板
1/40~1/35
60
悬臂板
1/12~1/10
60
无梁楼板
1/30~1/25
150
梁板式
按支承条件分：
简支梁、多跨连续梁、静定多跨梁
按梁外形分：
折线形梁、曲线梁
结构悬挑的抗倾覆措施：
采取必要的措施以形成抗倾覆力矩与悬挑结构的倾覆力矩产生平衡。
用拉力平衡
用压力平衡
用压力（支撑）平衡
用支撑和拉力相结合的复合平衡
用自重平衡
用基础形成整体平衡
复习思考题：
1-2单向板与双向板的区别是什么？
板的长边尺寸
和短边尺寸
，
/
>3是单向板，
/
《3是双向板。
板承受和传递荷载的过程中，单向板荷载主要沿短跨方向传递，双向板在两个方向上都传递荷载。
单向板在结构上属于（二维）平面受力和传力，双向板在结构上属于（三维）空间面受力和传力，因此双向板比单向板更为经济合理。
1-4对于楼板来说，设置梁的作用是什么？
答：
为了减少板的跨度。
1-9结构悬挑的抗倾覆措施有哪些？
参照4
第二章桁架与屋架
屋架形式的选择原则：
跨度、屋顶造型、屋面排水。
三角形屋架：
三角形屋架一般适用于跨度在18m以下的建筑。
三角形木屋架的跨度一般为
6~15m，大于15m时下弦宜采用钢拉杆。
木屋架的间距一般不宜大于4m。
梯形屋架：
梯形屋架上弦杆的坡度相对于三角形屋架要平缓一些，为了满足排水要求，一般
取1/12左右，常用的跨度范围为18~36m
抛物线形屋架：
抛物线形屋架和折线形屋架矢高与跨度的比一般取1/8~1/6左右。
平行弦屋架：
平行弦屋架的上弦杆常用作厂房的吊车梁和托架梁。
无斜腹杆屋架：
无斜腹杆屋架的特点是没有斜腹杆，结构造型简单，便于制作。
平面桁架空间支撑的作用：
保证屋架平面外的空间刚度与整体稳定
通过减少上弦杆和下弦杆平面外长细比来保证屋架上弦平面外的压曲稳定和防止
屋架下弦平面外的受迫振动。
承受并传递屋盖纵向水平荷载。
屋架支撑的具体布置方式：
上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、上弦横向水平支撑或下弦横向水平支撑、纵向垂直支撑、纵向系杆
复习思考题：
2-2屋架的受力特点是什么？
上弦受轴向压力，下弦受轴向拉力，腹杆承受剪力
2-3屋架的形式与受力有什么关系？
（1）物价外形与内力分布图形越接近的，其各个杆件之间的内力值大小越接近。
（2）屋架外形大于内力分布图形的，其杆件的内力值就小。
（3）屋架外形小于分布图形的，其杆件的内力值就大。
2—5桁架设置支撑的作用？
（1）保证屋架平面外的空间刚度与整体稳定。
（2）通过减少上弦杆和下弦杆平面外长细比来保证屋架上弦平面外的压曲稳定和防止屋架下弦平面外的受迫振动。
（3）承受并传递屋盖纵向水平荷载，如山墙风荷载，纵向地震荷载、吊挂在桁架下弦上的吊车的纵向制动荷载等
第三章刚架和排架结构
1，什么是刚架结构？
什么是排架结构？
（课后题）
刚架结构是指由直线形杆件（梁和柱）组成的具有刚性节点的单层结构。
排架结构是指由直线型杆件（梁和柱）组成的具有铰节点的单层结构。
2，刚架结构和排架结构的共同点和不同点？
共同点：
两者都是单层建筑适用的结构类型，都是直线形的杆件（梁和柱）组成的结构。
不同点：
刚架结构的梁和柱的节点是刚性连接，排架结构的梁和柱的节点连接是铰连接。
3，刚架结构和排架结构各自有什么优势和劣势？
（课后题）
当跨度较小且相同时，刚架结构轻巧，可节省材料。
当跨度较大（此时荷载也最大）时，刚架结构由于其柱与梁刚接成一个整体，单个构件长度相对增大，杆件自身的刚度较差，特别是当有较重的悬挂物（例如有吊车的厂房）时，更适合选用排架结构。
刚架结构采用将横梁做成折线的形式，使其受力性能良好，施工方便，造价较低和建筑造型美观。
室内空间加大，适用于双坡屋面的单层中，小型建筑，在工业厂房和体育馆，礼堂，食堂等民用建筑中应用。
排架结构，更适合荷载较大，跨度较大的重型结构建筑，大型单层工业厂房，大型库房。
4，刚架结构有哪些结构类型？
各自的特点是什么？
（课后题）
刚架按结构的组成和构造的不同，可分为无铰刚架，两铰刚架和三铰刚架。
无铰刚架柱底弯矩大，因此基础材料用量较多。
无铰刚架是超静定结构，结构刚度较大，地基发生不均匀沉降时，对结构产生附加应力，所以地基条件差时，必须考虑影响。
两铰刚架和三铰刚架的材料用量相差不多，它们的特点是，三铰刚架是为静定结构，基础有不均匀沉降时，对结构不引起附加应力。
三铰刚架的刚度也较差，适用于小跨度（一般不宜超过12m）的建筑以及地基较差的情况，对于较大跨度的结构，则宜采用两铰刚架。
两铰刚架是超静定结构，因此地基不均匀沉降对结构应力的影响也必须考虑。
5、刚架结构中为了减少或避免应力集中现象，转角处常做成圆弧或加腋的形式。
第四章网架结构
1，节点荷载作用下，网架杆件主要承受轴向压力或者轴向拉力。
2，平板网架的优点：
（1）平板网架为三维空间受力结构，其结构自重轻，较平面桁架结构节省钢材。
（2）平板网架整体刚度大，稳定性好，对承受集中荷载，非对称荷载，局部荷载和抵抗地基不均匀沉降等不利情况都比较有利。
（3）平板网架是非曲面无推力空间结构，一般简支在下部支承结构上，连接构造比较简单。
（4）平板网架的应用范围广泛，不仅适用于中小跨度的工业与民用建筑，如工业厂房，俱乐部，食堂，会议室，而且更宜于建造大跨度建筑的屋盖结构，如展览馆，体育馆，飞机库。
3，平板网架都有哪些结构形式？
其各自适用的跨度和适用的平面形状各有什么不同？
（课后题）
从网架结构的构成方式来看，平板网架可分为交叉桁架体系和角锥体系两类。
交叉桁架体系：
两向正交正放网架：
一般适用于两个方向的桁架跨度相等或接近的正方形或接近正方形的矩形建筑平面，适用于50m左右中等跨度的矩形建筑平面。
两向正交斜放网架：
不仅适用于正方型建筑平面，也适用于不同比例的矩形建筑平面。
斜放网架与正放网架相比，不仅空间刚度较大，而且能节省用钢量，特别在大跨度时，优越性更加明显。
两向斜交斜放网架：
它在平面两个边上的桁架交点间距是不一样的，它更适合在建筑相邻两个立面的柱距不相等的情况下采用。
三相交叉网架：
它的空间刚度大，但节点构造较复杂。
特别适用于多边形和圆形，椭圆形等平面形状的建筑。
单向折线形网架：
对于较小跨度，特别是狭长的建筑平面较为适宜。
角锥体系网架：
由三角锥，四角锥，六角锥单元组成的空间网架结构。
四角锥网架：
四角锥网架上弦不易设置再分杆，因此，网格尺寸受到限制，总体尺度不宜太大，适用于中小跨度的建筑。
正放四角锥网架：
这种网架适用于平面接近正方形的中小跨度的周边支承的建筑，也适用于大柱网的点支承，有悬挂吊车的工业厂房和屋面荷载较大的建筑。
正放跳格四角锥网架
斜放四角锥网架：
适用于中小跨度和矩形平面的建筑。
棋盘形四角锥网架
（5）星形四角锥网架：
一般适用于中小跨度且为周边支承的屋盖。
六角锥网架：
网架单元是六角锥，锥顶向下时，上弦为正六边形网格，下弦为正三角网格。
六角锥网架杆件多，节点构造复杂，屋面板为六角形或三角形，施工比较复杂。
三角锥网架：
这种结构受力均匀，其刚度更好，在大跨度工程中应用广泛，适用于矩形，三边形，梯形，六边形和圆形建筑平面。
三角锥网架：
一般适用于大中跨度及重屋盖的建筑。
跳格三角锥网架：
适用于屋盖荷载较轻，跨度较小的情况。
蜂窝形三角锥网架：
适用于轻型的中小跨度的屋盖。
4，平板网架的受力特点？
（课后题）
平板网架实际上就是由平面桁架或立体桁架按一定角度交叉形成的空间结构。
平板网架的受力特点是空间工作：
现以简单的双向正交桁架体系为例，来说明网架的受力特点，
（1）网架中双向交叉的桁架分别用刚度相当的梁来代替。
桁架的上，下弦共同承担弯矩，腹杆承担剪力。
（2）两个方向的桁架在交点处位移相等（即两者之间没有相对位移）仅考虑其竖向位移。
由此，我们便把一个空间工作的网架简化为静定的平面桁架来计算弯矩，剪力和挠度，从而求出各个杆件的内力，其内力主要为轴力。
5，平板网架的主要尺寸
网架高度：
主要取决于网架平面短向的跨度。
网架的高度与短向跨度之比一般为：
当跨度小于30m时，约为1/13～1/10
当跨度介于30～60m之间时，约为1/15～1/12
当跨度大于60m时，约为1/18～1/14。
网架尺寸:
主要指网架的上弦网格尺寸。
在可能的条件下，网格尺寸宜大些，以减少节点数和更有效地发挥杆件的截面强度，简化构造，节约钢材。
当采用钢筋混凝土屋面板时，网格尺寸一般不超过3m×3m，否者杆件自重过大，吊装困难。
网格尺寸与网架短向跨度之比：
一般为：
当跨度小于30M时，约为1/12～1/8
当跨度介于30～60m之间时，约为1/14～1/11
当跨度大于60m时，约为1/18～1/13。
6，网架的支承方式有哪些？
各自的适用范围如何?
（课后题）
1）周边支承网架如图4-30所示，
（a）为网架支承在周边柱子上的支承方式，网架的支座节点位于柱顶，传力直接，受力均匀，适用于大跨度及中等跨度的网架；
（b）为网架支承在边梁上，边梁则支承在若干个边柱上的支承方式，这种支承方式可以使柱子间距较灵活，网架网格的划分不受柱距的限制，在建筑的平面和立面处理上具有较大的灵活性，网架的受力也比较均匀，对于中，小跨度的网架是比较合适的，
（c）为网架支承在圈梁上，圈梁支承在砖墙上的支承方式。
2）四点支撑或多点支承网架：
这种支承方式是整个网架支承在四角的四个支点上或者更多的支点上，由于柱子少，使用灵活，广泛适用于中，小型的体育馆，大柱距的厂房以及大仓库建筑。
三边支撑
三边支承网架：
三边支承，一边自由的网架支承方式，适用于飞机场的机库。
7，网架结构的施工安装方法有哪些？
各有什么优势与劣势？
、（课后习题）
高空拼装法：
就是利用设在网架设计高度处的施工作业平台，将单根构件或者在地面预先拼装好的安装单元在高空作业面进行整体拼装。
这种安装方法适用于周围有辅助用房，网架结构被围在
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