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第9章 习题与模拟考试题参考答案(1)

(第一章)

一、单项选择题

1.D2.B3.C4.A5.D6.B7.A8.D9.A10.D11.B12.C13.A14.C15.C16.B

二、简答题

1.答:单层厂房的特点:①结构跨度大、高度高、承受的荷载大;②承受移动荷载(吊车荷载);③柱是主要受力构件;④基础受力大。

2.答:单层厂房横向平面排架由屋架或屋面梁、横向柱列和基础组成。纵向平面排架有连系梁、吊车梁、纵向柱列和基础组成。其荷载传递途径为荷载-屋架-柱-基础。

3.答:单层厂房中的支撑有屋盖支撑、柱间支撑两部分。屋盖支撑有上、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑及纵向水系杆。上弦横向水平支撑的作用是增强屋盖的整体刚度,保证屋架上弦或屋面梁上翼缘的侧向稳定,将山墙抗风柱传来的纵向水平力传到两侧柱列上。下弦横向水平支撑的作用是将屋架下弦水平荷载传给纵向排架柱顶,防止下弦杆产生震动。

下弦纵向水平的支撑作用是增强厂房的空间刚度,保证横向水平力的纵向分布。

屋架垂直支撑及纵向水平系杆作用是保证屋架的整体稳定,纵向水平系杆则可保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定。

柱间支撑的主要作用是增强厂房的纵向刚度和稳定,并传递山墙风荷载、吊车纵向水平荷载至基础。

4.答:单层厂房按承重结构的材料分为砌体结构、混凝土结构和钢结构。

它们各自的适用范围:砌体结构适用于无吊车或吊车吨位不超过5t、跨度在15m以内、柱顶标高在8m以下、无特殊要求工艺要求的小型厂房。钢结构适用于吊车吨位在250t以上、跨度大于36m的大型厂房或有特殊要求工艺要求的厂房。其他均可采用混凝土结构。

5.答:假定:①屋架(屋面梁)与柱铰接;②柱与基础固结;③排架横梁刚度无限大,排架横梁无轴向变形。

6.答:厂房排架与排架、排架与山墙之间相互影响、相互制约的整体作用称为单层厂房整体空间作用。

整体空间作用的程度与下列因素有关:①屋盖的刚度;②厂房两端的山墙;③厂房的长度;④直接受力排架的刚度;厂房在局部荷载(吊车荷载)作用下厂房整体空间作用最明显。

7.答:荷载组合原则

(1)由可变荷载效应控制的组合

S=γGSG+γQ1SQ1k

S=γGSGk+0.9Σnt=1γQiSQik

(2)由永久荷载效应控制的组合

S=γGSGk+Σnt=1γQiφciSQik

荷载组合(略)。

8.答:在牛腿上部,主拉应力迹线基本与牛腿上边缘平行;柱压应力迹线大致与从加载点到牛腿下部转角的连线ab相平行。

牛腿的破坏性态:

(1)弯剪(弯压)破坏条件:

ah0>0.75和纵向受力钢筋配筋率较低;破坏特征:受压钢筋屈服,压区砼压碎。

(2)剪切(纯剪)破坏条件:

ah0<0.1

(3)斜压破坏条件:

ah0=0.1~0.75

(4)局部受压破坏:加载板下砼被局部压碎和构造设计。牛腿计算的主要内容:确定牛腿的截面尺寸、承载力计算。

9.答:单层厂房柱下独立基础设计的主要内容是:

(1)根据地基承载力确定基础地面尺寸;

(2)根据受冲切承载力确定基础的高度;

(3)根据受弯承载力确定底板配筋。

三、计算题

1.解:(1)计算参数

牛腿截面尺寸满足要求。

(2)牛腿局部受压承载验算。取吊车梁垫板尺寸为500mm×400mm

故基础底面尺寸满足要求。

4.解:基础底面积

(第二章)

一、单项选择题

1.A2.C3.B4.C5.D6.B7.A8.D

二、简答题

1.答:梁高按梁的跨度确定,梁高h=

18~112l,梁宽b=12~13h,柱截面高度h=115~120h,l为梁的跨度,H为层高。对于有地震设防要求框架结构,应按轴压比确定其截面面积。

A≥Nλfc式中:N为柱的轴力;λ为柱的轴压比限值。

柱的截面高度≥400mm,截面宽度≥350mm。

框架结构房屋的计算简图:将空间框架结构简化为平面框架结构,框架的计算跨度取框架柱轴线间的距离;框架柱的计算高度可取各层层高,底层柱取至基础顶面。

2.答:(1)基本假定:①不考虑框架结构的侧移;

②每层梁上的荷载对其他各层梁、柱内力的影响忽略不计。

(2)计算步骤:①将多层框架沿高度分成若干单层敞口框架,除底层柱外的其他各层柱的线刚度乘以0.9的折减系数;

②采用弯矩分配法计算各敞口框架的杆端弯矩,除底层柱外的其他各层柱的弯矩传递系数取为1/3;

③逐层叠加各敞口框架的弯矩(将上、下两层柱的弯矩叠加),即可得到框架的弯矩。

3.答:两种方法在计算框架结构在水平荷载作用下内力的思路基本一致,即:①确定反弯点的位置,②求各柱间的剪力(各柱的抗侧移刚度)。

D值法与反弯点法的区别:

①D值法考虑了节点转角来确定D值;而反弯点法未考虑节点转角来确定d值。

②确定反弯点高度时,D值法考虑了上下节点转角的差别;而反弯点法认为上下转角相等,反弯点在柱高的1/2处。

4.答:框架结构在水平荷载作用下的变形由两部分组成。即框架总体剪切变形及总体弯曲变形。

总体剪切变形:由梁柱弯曲变形引起,变形愈到底层,相邻两节点间的相对变形愈大;

总体弯曲变形:由柱轴向变形引起,变形愈到顶层,相邻两节点间的相对变形愈大。

5.略。

(第三章)

一、单项选择题

1.B2.D3.C4.A5.D

二、简答题

1.答:砌体结构是指用砖、石或砌块为块材,用砂浆砌筑的结构。砌体按照所采用块材的不同可分为砖砌体、石砌体和砌块砌体三大类。

2.答:砌体结构的主要优点有:

①就地取材,造价低;②耐火性、耐久性好;③保温隔热性能好;④施工简单。缺点:①自重大;②抗拉、抗剪及抗震性差;③生产效率低,劳动强度大;④粘土砖生产占用农田。

砌体结构的应用范围:砌体主要用于受压构件。单、多层建筑(住宅、办公楼、单层厂房等)、房屋建筑中的填充墙、构筑物(烟囱、水池等)、挡土墙、桥梁等。

3.答:块体为砌体结构中的主要建筑材料。砂浆的主要作用是将砌体中的块体连成一个整体,并因抹平块体表面而促使应力的分布较为均匀。同时砂浆填满块体间的缝隙,减少了砌体的透气性,提高砌体的保温性能与抗冻性能。

对块体要求:具有较高的抗压强度、形状规则及表面平整。

对砂浆要求:强度、可塑性(流动性)和保水性。

4.答:轴心受压砌体的破坏特征有单砖先裂、裂缝贯穿若干皮砖、形成独立小柱体等三个特征阶段。

5.答:由于单块砖的表面不平整,砂浆铺设又不可能十分均匀,使单块砖处于压、弯、剪、拉状态。在压力作用下,强度等级较低的砂浆横向变形比砖大,砖阻止砂浆的横向变形,从而使砂浆处于三向受压状态。

所以,砌体抗压强度低于单块砖的强度。

6.答:影响砌体抗压强度的因素有块体与砂浆的强度等级、块体尺寸与形状、砂浆的性能、砌筑质量与灰缝的厚度。

块体与砂浆的强度等级越高,砌体抗压强度越高;

砂浆的保水性和流动性越好,砌体抗压强度越高;

块体外型规则、平整,砌体抗压强度越高;

砌筑质量好,灰缝厚度适中,砌体抗压强度越高。

7.答:这是由于在砌体中单块砖处于压、弯、剪、拉状态,所以,砌体抗压强度远小于块体的抗压强度。而砌体中砂浆处于三向受压状态,其抗压强度有所增加,因而用强度等级低的砂浆砌筑的砌体,其抗压强度高于砂浆强度。

(第四章)

一、单项选择题

1.D2.C3.A4.B5.C6.D7.B

二、简答题

1.答:我国《砌体结构设计规范》(GB50003-2001)采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,用可靠指标度量结构的可靠度,用分项系数设计表达式进行设计。

分项系数是在各标准值已给定的情况下,选取最优的荷载分项系数和材料强度分项系数,是按设计表达式计算的各种结构构件所具有的可靠指标与规范目标可靠度指标之间在总体上最小。

2.答:砌体结构在多数情况下是以承受自重为主的结构,工程实践表明,原设计规范中的设计表达式对以承受自重为主结构的可靠度偏低。故除考虑一般的荷载组合外,还应考虑以自重为主的荷载组合。

3.答:砌体强度的标准值取值的原则是在符合规定质量的砌体强度实测总体中,标准值具有不小于95%的保证率。砌体强度设计值为砌体强度的标准值除以材料分项系数。

4.答:施工质量控制等级是根据施工现场的质量管理、砂浆及砼的强度、砂浆拌合方式、砌筑工人等方面,分为A,B,C三级。设计通常以施工质量控制等级为B级来确定砌体强度。

5.答:考虑高厚比β和偏心距e综合影响的系数,根据β、e/h及砂浆强度等级查表得出。

6.答:偏心距e=MN按内力的设计值计算;并注意使e/y≤0.6,当不能满足时应采取措施。

7.答:hT=3.5i=3.5IA

8.答:原因是由于存在“套箍强化”和“应力扩散”的作用。在局部压应力的作用下,局部受压的砌体在产生纵向变形的同时还产生横向变形,当局部受压部分的砌体四周或对边有砌体包围时,未直接承受压力的部分像套箍一样约束其横向变形,使与加载板接触的砌体处于三向受压或双向受压的应力状态,抗压能力大大提高。

9.答:砌体局部受压强度提高系数

γ=1+0.35

A0

Al

-1

10.答:梁端支承在砌体上时,由于梁的挠曲变形和支承处砌体压缩变形的影响,梁的末端有脱开砌体的趋势,梁端的支承长度将由实际支承长度减小为有效支承长度。有效支承长度

a0=10

h

f。

三、计算题

1.解:该柱的承载能力

Nu=φfA=0.90×1.5×0.490=324.14×103N=324.14kN

2.解:砖柱截面面积A=0.49×0.62=0.304m2>0.3m2查表,得水泥砂浆砌筑的砖砌体的抗压强度设计值满足要求。

沿截面短边方向按轴心受压验算高厚比β=γβH0b=1.0×70.49=14.29查表,得φ=0.763

则φfA=0.763×1.521×0.304×106=352.8×103N=352.8kN>300kN承载力满足要求。

3.解:(1)施工质量控制等级为B级β=γβH0b=1.1×30.19=17.37φ=0.686f=1.93MPa

每米横墙所能承受的轴心压力设计值

N=φfA=0.686×1.93×0.19×103×1000=251.6×103N=251.6kN

(2)施工质量控制等级为A级

f=1.05×1.93=2.027MPa

N=φfA=0.686×2.027×0.19×103×1000=264.1×103N=264.1kN

(3)施工质量控制等级为C级

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