建築學專業建築結構習題答案

2022-09-10 06:06:03 字數 4806 閱讀 4363

建築結構習題解答

第二章習題

1.試述恆載和活荷載的區別,為什麼它們的荷載分項係數有所不同?

答:恆載是一種永久性的作用力,它主要是指建築物結構構件的自重和建築物構造層的自重。

活荷載則是一種可變性的作用力,它主要是指施加於結構構件上的、隨時間和使用情況而有較大變化的荷載。

恆載和活荷載的區別主要在它們與時間的關係上:恆載不隨時間變化或其變化值與平均值相比可以忽略不計;而活荷載其值隨時間變化、且其變化值與平均值相比不可忽略。

由於橫載相對來說比較穩定,隨時間沒有太大的變化,所以荷載分項係數比較小即可滿足可靠度的要求;活荷載隨時間相對來說變化比較大,則其分項係數要比較大才能滿足可靠度的要求。

4.試說明影響下列幾種荷載取值的因素:

(1)構件自重;

(2)構造層做法;

(3)風荷載;

(4)雪荷載;

(5)**作用;

(6)樓面活荷載。

答:(1)構件自重取值的影響荷載因素為:構件組成材料的單位重和尺寸的大小。

(2)構造層做法取值的影響荷載因素為:構造層組成材料的單位重和尺寸(厚度)的大小。

(3)風荷載取值的影響荷載因素為:風速(或建築物所在的地區和具體位置)、建築物外形、建築物外圍面積大小和高度、建築物的高寬比、地面的粗糙程度。

(4)雪荷載取值的影響荷載因素為:建築物所在的地區、屋面外形和坡度、屋面水平投影面積的大小。

(5)**作用取值的影響荷載因素為:建築物的總重力荷載代表值、建築物所在地區的基本設防烈度、建築物的動力特性、建築物所在地區的場地土類別。

(6)樓面活荷載取值的影響荷載因素為:樓面的使用用途。

36.試求下列樓蓋的重力荷載:

解:(1)每平方公尺樓面中80mm厚鋼筋混凝土樓板自重標準值:

(2)每平方公尺樓面中80mm厚鋼筋混凝土樓板加水磨石地面構造層(10mm水磨石棉層;20mm水泥砂漿打底)和木絲板吊頂(0.26kn/m2)的重力荷載標準值:

鋼筋混凝土樓板自重標準值

水磨石地面構造層自重標準值(根據荷載規範):

木絲板吊頂自重標準值

樓面重力荷載標準值

(3)題圖2-13所示鋼筋混凝土交叉梁樓蓋(板厚80mm,梁截面250mm600mm,地面和頂棚做法同上)每平方公尺樓面的重力荷載標準值:

(4)若上述樓蓋用於辦公樓,每平方公尺樓面包括恆載和活載在內的重力荷載標準值(根據荷載規範):

(5)若上述樓蓋用於商店,每平方公尺樓面包括恆載和活載在內的重力荷載設計值(根據荷載規範):

41.某四層輕工業廠房,鋼筋混凝土框架結構,平、剖面和計算簡圖如題圖2-16(b)所示。抗震設防烈度為7度。ⅱ類場地,。算得集中於屋蓋和各層樓蓋標高處的重力荷載為:

g4=屋蓋層重+1/2(第四層內、外牆和隔斷牆重=9060kn

g3=第四層樓蓋層重+1/2(第四層內、外牆,隔斷牆重+第三層內、外牆,隔斷牆重=11100kn

g2=第三層樓蓋層重+1/2(第三層內、外牆,隔斷牆重+第二層內、外牆,隔斷牆重=11100kn

g1=第二層樓蓋層重+1/2(第二層內、外牆,隔斷牆重+第一層內、外牆,隔斷牆重=11440kn

問題:(1) 估算本廠房的基本自震週期t1(橫向);

(2) 用估算總的橫向水平**作用標準值;

(3)估算作用於各層標高處的橫向水平**作用標準值,以及由這些水平**作用產生的基底傾覆力矩標準值。

解:(1)廠房的基本自震週期t1:

(2)根據題意可知: (ⅱ類場地)

7度設防)

(3)查表2-7得:

由可知:

基底傾覆力矩標準值:

43.某住宅開間3.6m,要求設定從240mm橫牆挑出的屋面挑樑作為室外走廊的頂篷。挑樑每開間一根,截面240mm240mm,挑出1.

20m,上鋪加氣混凝土板及防水隔熱層如題圖2-18。若加氣混凝土板所承受的恆載標準值為2kn/m2,挑樑自重標準值為1.6kn/m,試問挑樑至少伸入橫牆內l=?

才能防止傾覆。

解:傾覆荷載:

傾覆力矩:

抗傾覆力矩:

要防止傾覆則要求:

解得:所以挑樑至少伸入橫牆內1.613m。

45.題圖2-20示一兩端簡支鋼梁(非主梁),跨度4.0m,承受均布荷載(標準值以25kn/m計,設計值以32kn/m計,均包括梁自重),採用ⅰ級工字鋼做成(e=2.1105n/mm2,fy=210 n/mm2,fyk=210 n/mm2),可選用的型號為:

ⅰ20b a=3955mm2, i=2.502107mm4, y=100mm

ⅰ22b a=4650mm2, i=3.583107mm4, y=110mm

ⅰ25b a=5351mm2, i=5.278107mm4, y=125mm

試就承載力設計和變形設計兩種方法估計它應選用什麼型號的工字鋼?

解:(1)按承載力設計估計:

若選用ⅰ22b則:fy=210 n/mm2,i=3.583107mm4,y=110mm

,選用ⅰ22b符合要求。

(2)按變形設計估計:

若選用ⅰ22b則:e=2.1105n/mm2,i=3.583107mm4

,選用ⅰ22b符合要求。

48.一鋼筋混凝土簡支梁,跨度7.0m,採用c20混凝土(ec=2.55104n/mm2),截面bh=250mm700mm,梁上承受均布荷載標準值q=30kn/m,若要求fmax,試驗算能否滿足上述要求?

(提示:鋼筋混凝土梁的截面抗彎剛度可取0.25eci)

解:按公式,

上述設計符合要求。

第四章習題

58.某鋼筋混凝土梁,截面尺寸bh=250mm500mm,跨中承受彎矩設計值m=150knm,混凝土等級c30,採用hrb335級鋼筋,試確定該梁的縱向受拉鋼筋的面積。

解:設鋼筋按一排布置,則

由混凝土及鋼筋等級查附表得:

,不可能出現超筋。

故: 選用420,,

說明鋼筋可以按一排布置。

驗算是否會少筋:

所以,不可能少筋。

59.某鋼筋混凝土簡支板,板厚h=80mm,計算跨度l=2.34m,承受均布恆載標準值為gk=2.0kn/m2(已包括板自重),均布活載標準值為qk=3kn/m2,混凝土等級為c30,鋼筋採用hpb235級鋼筋,試求該板跨中截面縱向受拉鋼筋。

解:取單位板寬b=1000mm作為計算單元

板的保護層厚度=15mm,則,

查附表得:

,不可能出現超筋。

故: 選用8@140,(雖<376mm2,但不超過5%),分布鋼筋採用6@250。

驗算是否會少筋:

所以,不可能少筋。

63.已知t形截面梁,混凝土等級為c30,鋼筋採用hpb335級,梁截面尺寸bh=300mm700mm,,,當作用在截面上的彎矩為m=650knm時,試計算受拉鋼筋截面面積。

解:設受拉鋼筋按兩排布置,則

由混凝土及鋼筋等級查附表得:

判斷型別:

所以該截面屬於第ⅱ類t形截面梁。

,不可能出現超筋。

故:選用825,(超過3.94%<5%,可以)

需要兩排。

滿足。65.一鋼筋混凝土矩形截面簡支梁,兩端擱置在厚度為240mm的磚牆上,梁的計算跨度為3.56m,截面尺寸bh=200mm500mm,梁上承受均布荷載標準值為90kn/m(已包括梁自重),混凝土等級為c20,箍筋採用hpb235級,梁的安全等級為二級。

試求箍筋的直徑、間距和肢數。

解: 驗算截面尺寸:

c20混凝土,

截面尺寸符合要求。

所以需要進行配箍計算。

由式:得: 選用8@120

實際,滿足。

,滿足要求。

注:此題還可以採用既有配箍,又有彎起鋼筋的做法。

68.一鋼筋混凝土柱,,bh=300mm400mm,,混凝土等級為c20,縱筋採用hrb335級,該柱承受的軸向壓力設計值為n=300kn(已包括柱自重),設計彎矩為m=159knm,採用對稱配筋,試計算該柱所需配筋面積。

解:(1)先按偏心方向計算配筋:

,取求:

取,取(或由,可直接取)

所以為大偏心受壓構件。

每邊配置420,

(2)再按軸心方向驗算:(對於大偏心受壓且b與h相差不大也可不驗算)

,查表4-9得

滿足要求。

第五章習題

16.某車間自承重外牆由mu10多孔磚和mu7.5混合砂漿砌築而成,牆高4.8m,牆厚240mm,每隔4.2m設有2.1 m寬的窗洞,橫牆間距24m,試驗算該牆體高厚比。

解:(此題應加上該車間樓蓋類別為ⅰ類。)

橫牆間距為24m,查附表5-4可知該房屋應為剛性方案。

根據牆高h=4.8m,查附表5-3得:

是自承重牆,牆厚h=240mm,

mu10的磚、m7.5的砂漿,由表5-1得:

所以高厚比滿足要求。

17.截面為490mm490mm的磚柱,用mu10燒結多孔磚和m5混合砂漿砌築,柱的計算高度(截面兩個方向的相同),該柱柱底截面承受內力設計值n=125kn,m=9.63knm。試驗算磚柱極限承載力是否滿足要求?

解:由於是正方形截面,且兩方向的計算高度相同,所以只算偏心發現即可。

mu10的磚、m5的砂漿,由附表5-1a得:

查附表5-2a得:

所以滿足要求。

18.某住宅外廊磚柱,截面尺寸370mm490mm,設計高度,採用mu10燒結多孔磚和m2.5混合砂漿砌築,承受軸向壓力設計值n=130kn。已知荷載沿長邊方向產生的偏心距e=60mm。

試驗算該柱承載力。

解:(1)長邊方向:

mu10的磚、m2.5的砂漿,由附表5-1a得:

查附表5-2b得:

(2)短邊方向:

查附表5-2b得:

綜合長、短邊的計算可知,該柱的承載力基本滿足要求。

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