1、混凝土结构与砌体结构设计绪论1.结构分类：多高层结构、大跨、空间结构、特种结构。2.砌体结构的特点、发展历程及趋势。答：优点：可就地取材，因地制宜、具有良好的耐火、保温、隔声、抗腐蚀性能和较好的大气稳定性、具有承重和围护的双重功能，施工简便。缺点：强度较低，作为承重构件尺寸较大，重量大，对抗震不利、块体和砂浆间的粘结力较小，反映在砌体抗拉，抗弯和抗剪强度比较低。1 混凝土楼盖结构的类型？受力特点、优缺点及适应范围有何异同？答：按施工方法分：（1）现浇整体式楼盖：具有整体刚性好、抗震性能强、防水性能好、对房屋不规则平面适应性强。缺点是费工费模板，施工周期长。 （2）装配式楼盖：由 梁、板组成，优
2、点：节省模板、工期短、受施工季节影响小，但整体性、抗震性和防水性均较差，楼盖开孔困难。 （3）装配整体式楼盖：集现浇与装配式楼盖优点于一体，与现浇式楼盖相比，可减少支模及混凝土湿作业量；与装配式楼盖相比，其整体刚性及抗震性能均大大提高，但是，这种楼盖要进行混凝土两次浇灌，且往往增加焊接工作量，影响施工进度。按结构类型分：有梁楼盖和无梁楼盖。有梁楼盖分为单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼盖、井式楼盖、密肋楼盖。2 弹性理论计算单向板肋梁楼盖时，如何确定其计算简图？答： 支座条件的简化：板：支承在次梁或墙体上，将次梁或墙体作为板的不动铰支；次梁：支承在主梁（柱）或墙体上，将主梁（柱）或墙体作为次梁的不动
3、铰支；主梁：支承在墙体上：视墙体为主梁的不动铰支； 支承在柱上： 梁柱线刚度比 3 铰接梁柱线刚度比3 刚接。 杆件的简化： 包括梁、板的计算跨度与跨数的简化。五跨和五跨以内的连续梁，按实际跨数考虑。五跨以上的等跨连续梁仍按五跨计算。连续梁各跨计算跨度不等，相差不超过 10%的，仍按等跨连续梁计算。 荷载的简化：板的荷载：取 1m 宽板带作为计算单元，所受荷载为板带自重及板带上的均布可变荷载。次梁：承受板传来的均布荷载及均布自重。主梁：承受主梁自重及次梁传来的集中力。3 如何进行单向板肋梁楼盖最不利活载的布置？答：(a)求某跨跨中最大正弯矩：本跨布置，再隔跨布置；(b)求某跨跨中最大负弯矩：该
4、跨不布置，两相邻跨布置，再隔跨布置；(c) 求某支座最大负弯矩：该支座相邻两跨布置，再隔跨布置；（d) 求某支座截面最大剪力：与(c)相同，即该支座相邻两跨布置，再隔跨布置。4 何谓混凝土受弯构件塑性铰？其与结构力学中的理想铰有何区别？答：受弯构件从钢筋屈服至截面破坏，转角剧增，即在混凝土梁内拉、压塑性变形集中的跨中区域形成一个性能特殊的“铰” ，称为塑性铰。与理想铰的区别：（1）塑性铰集中于某一区域，只能在有限范围内转动。而不像理想铰集中于一点，且可无限制的转动。（2）只能绕弯矩作用方向单向转动，而不能像理想铰那样可绕任意方向转动。 （3）塑性铰不但可传递剪力还可传递弯矩。理想铰只能传递剪力
5、不能传递弯矩。5 何谓内力重分布？引起超静定结构内力重分布的主要因素有哪些？答：从构件截面开裂到破坏，跨中和支座截面弯矩的比值不断发生改变，这种现象叫内力重分布。第一个过程发生在裂缝出现至塑性铰形成以前，引起内力重分布的原因是由于裂缝形成和开展，构件刚度发生变化；第二个过程发生在塑性铰形成以后，引起内力重分布的原因是塑性铰的形成，结构计算简图发生改变。设计原则：满足力的平衡条件；塑性铰应有足够的转动能力；满足正常使用要求；防止发生其他局部脆性破坏。计算方法：塑性铰法；极限平衡法；弯矩- 曲率法；弯矩调幅法。6.现浇板分布钢筋的作用及其布置原则作用：固定受力钢筋位置；抵抗温度收缩应力；均匀分布板
6、上荷载。7 砼受弯构件纵向钢筋弯起和截断应满足哪些条件和相应的要求？答：（1）保证正截面抗弯承载力：材料图包在设计弯矩图外面；（2）保证斜截面抗剪承载力：斜截面抗剪承载力设计要求；纵筋弯起位置的构造要求。（3）保证斜截面抗弯承载力：斜截面抗弯承载力不低于正截面抗弯承载力。 8 现浇单向板肋梁楼盖板、次梁、主梁的配筋计算和构造有哪些要点？答：（1）板的计算要点：一般多跨连续板按考虑塑性内力重分布计算内力；连续板弯矩的折减：对于四周与梁整体连接的板，中间跨的跨中截面及中间支座截面的计算弯矩可减少 20%，边跨跨中及第一内支座截面弯矩不折减 (拱作用 )；一般不需进行抗剪承载力计算。（2） 次梁计算
7、要点：按塑性内力重分布方法计算内力。正截面计算：跨中截面按 T形截面计算；支座截面按矩形截面计算。斜截面计算：按斜截面抗剪承载力确定横向钢筋。当截面尺寸满足高跨比(l/8-l/12)和宽高比(1/3-1/2)时，不必作使用阶段的挠度和裂缝宽度验算。 （3） 主梁计算要点：按弹性理论计算内力。正截面计算：跨中截面按 T形截面计算；支座截面按矩形截面计算。有效高度的计算：单排布筋：h0=h-(60-70)mm；双排布筋：h0=h-(80-90)mm 。不必作使用阶段挠度验算的高跨比(l/14-l/8)、宽高比(l/3-l/2)。9 双向板计算基本假定：支承梁的抗弯刚度很大，其垂直位移可忽略不计；支
8、承梁的抗扭刚度很小，可自由转动。双向板的破坏特征：荷载较小时，符合弹性理论 荷载增大 出现平行于长边的首批裂缝 裂缝向四角延伸 钢筋屈服，形成塑性铰 塑性铰线 形成破坏机构，顶部混凝土压坏。按塑性理论计算双向板时的方法：机动法，极限平衡法。10 按直接设计方法计算无梁楼盖的适用条件是什么？答：（1）每个方向至少有三个连续跨并设有抗侧力体系（n3） ；（2）同一方向各跨跨度相近，最大与最小跨度比1.2，两端跨跨度不大于其相邻内跨（lmax/lmin 1.2） ；（3）区格必须为矩形，任一区格长、短跨的比值1.5（ll/ls 1.5） ；（4）活载与恒载之比 3（q/g 3） 。计算假定：不考虑活
9、载的最不利布置，恒载与活载均匀满布整个楼面；每一区格沿任一柱列方向的跨中弯矩和支座弯矩总和等于等跨等荷的单向简支受弯构件的跨中最大弯矩。2 单层工业厂房1 单层厂房由哪些主要承重构件组成？各有什么作用？答： 屋盖结构：有檩体系：小型屋面板、檩条、屋架、屋盖支撑。无檩体系：大型屋面板、屋面梁/屋架、屋盖支撑。 横向排架：屋架/ 屋面梁、横向柱列、基础。主要承受：屋盖荷载、吊车荷载、纵墙风荷载、纵墙自重。 纵向排架：吊车梁 、纵向柱列、柱间支撑、柱基础、连系梁。作用：保证厂房结构的纵向稳定性和刚度；承受纵向水平吊车荷载、地震作用及风荷载等。 围护结构：纵墙、山墙、墙梁、抗风柱、基础梁。作用：承受墙
10、体和构件的自重；承受作用在墙面上的风荷载等。结构特点：跨度大，高度大，荷载大；结构空旷；基础受力大。分类：排架结构，刚架结构。2 如何进行单层厂房的变形缝设置？答：（1）伸缩缝：减少温度应力，保证厂房正常使用。从基础顶面开始，将上部结构完全断开设缝。 （2）沉降缝：作用：防止厂房发生不均匀沉降。设置：从基础至屋顶完全断开设缝。 （3）防震缝： 作用：减少厂房震害；设置：从基础顶面至上部结构完全断开设缝；3 单层厂房有哪些支撑？它们的作用如何？答：（1）支撑的分类：屋盖支撑：上弦横向水平支撑、 下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、 垂直支撑、 纵向水平系杆、 天窗架支撑等。柱间支撑：上柱柱间支撑、
11、下柱柱间支撑。 （2）支撑的作用：施工阶段和使用阶段保证厂房结构的几何稳定性；保证厂房结构的纵横向水平刚度及空间整体性； 提供侧向支撑，改善结构的侧向稳定性；传递水平荷载至主要承重构件或基础。4 如何确定单层厂房内力计算简图？各种荷载如何计算？答：跨度方向简化为横向平面排架计算，柱距方向按纵向平面排架计算。 。基本假定：屋架/ 屋面梁与柱顶铰接； 柱下端固接于基础顶面； 横梁为轴向变形可忽略的刚杆。计算简图5 排架内力组合原则有哪些？答：（1）恒载必须参与每一种组合。 （2）组合的单一内力目标应明确：如以+Mmax为组合目标来分析荷载组合，并计算出相应荷载组合下的 Mmax 及 N、V 。 （
12、3）当以 Nmax或 Nmin 为组合目标时，应使相应的 M 尽可能大；（4）当以Mmax为组合目标时，应使相应的N尽可能小。 （ 5）同一跨内的 Dmax 和 Tmax 不一定同时产生，但组合时“有 Tmax 必有 Dmax 或 Dmin ”；Tmax 不能脱离吊车竖向荷载而单独存在， “有 Dmax或 Dmin 也必有 Tmax”。 （6）风荷载及吊车横向水平荷载均有向左及向右两种情况，只能选择一种参与组合。（7）有多台吊车时，吊车荷载的计算时应按规范规定进行折减。6 牛腿的破坏形态有哪几种？如何进行牛腿设计？答：剪切破坏；斜压破坏；弯压破坏。牛腿的设计内容：确定牛腿截面尺寸；牛腿承载力计
13、算及配筋构造。7 柱下扩展基础设计有哪些主要内容？答：（1）按地基承载力确定基础底面尺寸。 （2）按混凝土冲切、剪切强度确定基础高度和边阶处的高度。 （3）按基础受弯承载力计算基础底板配筋。3 多层框架结构1 多层框架结构的平面布置原则是什么？答：平面组合应力求简单，为了减少构件类型宜采用等跨式柱网。主要承重框架的布置方案有：横向布置，纵向布置，纵、横双向布置。多层框架结构设计内容和步骤是：1.结构选型和结构平面布置 2 确定计算简图 3 荷载计算 4 内力计算与组合 5 截面配筋计算 6 柱下基础设计 7 侧移验算 8 绘制施工图。2 分层法计算竖向荷载作用下多层框架结构内力时的基本假定：在
14、竖向荷载作用下，框架的侧移忽略不计；每层梁上荷载对其它层构件内力的影响忽略不计。修正：除底层柱外的其余各层柱线刚度乘以 0.9 的折减系数并取其传递系数 C 为 1/3。2 伸缩缝、沉降缝及防震缝在设置要求和具体做法上有何异同？答：缝宽不同。除沉降缝必须将上部结构连同基础一起分开外，其余两缝主要从基础顶面开始，将上部结构完全断开设缝，但不必将其基础分开。结构布置时若需设置两缝或是三缝时，尽可能合并设置。使整个房屋缝数减少，这对减少建筑立面处理上的困难、提高房屋整体性是有利的。3 如何选取框架结构的计算单元？计算简图如何确定？答：计算简图：计算模型轴线以梁、柱截面几何轴线确定。 （2）框架柱在基
15、础顶面处为固接,框架各节点纵、横向均为刚接。 （3）截面几何轴线之间的距离作为框架跨度和柱高度,底层柱高取基础顶面至二层楼面梁几何轴线间的距离。 （4）柱高也可偏安全地取层高，底层则取基础顶面至二屋楼面梁顶面。4 框架结构中各层柱反弯点位置的影响因素？答：反弯点位置随柱两端的相对约束程度而变化。 （1）框架总层数 n 以及计算柱所在楼层数 m；（2）所受水平荷载的形式，均布 q 或集中荷载 P；（3）梁、柱线刚度比K；（4）计算柱上、下层梁线刚度比；（ 5）上、下层层高的变化。 5 为什么说分层法、反弯点法、D 值法是近似计算法？它们各在什么情况下采用？答：采取了各种假设。 （1）分层法：计算
16、假定：在竖向荷载作用下，框架的侧移忽略不计；每层梁上荷载对其它层构件内力的影响忽略不计。适用范围：用于结构和荷载沿高度分布比较均匀的多层框架在竖向荷载作用下的内力计算，对于侧位移较大或不规则的多层框架不宜采用。 （2）反弯点法：在确定各柱间剪力分配时，假定 ib/ic=，即各柱上、下两端无转角，只有侧移；在确定各柱的反弯点位置时，假定受力后除底层柱外的其它各柱上、下两端转角相同，即除底层柱外其它各柱的反弯点位置均在柱高度中央；忽略轴力引起的各杆件变形，即在同一横梁标高处各柱端产生相同的水平位移。适用范围：适用于规则的框架或近似规则框架（即各层层高、跨度、线刚度等变化不大） ；在同一框架节点处相
17、连的梁、柱线刚度之比 ib/ic3；房屋高宽比 H/Bh） 、短牛腿（ ）之分。屋盖水平支撑：排架结构屋盖体系中，为了增加屋盖的整体刚度，减少弦杆出平面的计算长度，增加弦杆的侧向稳定性，承受和传递水平荷载，而在典型位置的屋架上、下弦平面内布置的横向及纵向支撑构件，称为屋盖水平支撑。分为：上弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑和纵向水平支撑。风荷载体型系数：指作用在建筑物表面实际压力（或吸力）与基本风压的比值，它表示建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力分布规律，主要与建筑物的体型、尺度，表面位置、表面状况等因素有关。基础的冲切荷载：作用在基础底板破坏锥体以外的净反力（仅由结构柱或墙传来的荷载产生，不
18、包括基础上回填土层的重力）的合力称为基础的冲切荷载。截面的最不利内力：在结构构件设计时，要找出构件的控制截面及控制截面上的最不利内力，作为配筋设计的依据。不同的荷载效应组合下截面的最不利内力，通常是是截面配筋的最大内力。对于框架横梁，其两端支座截面最大负弯矩、最大剪力，跨中截面最大正弯矩，框架柱的最大和最小轴力、最大弯矩、最大剪力是通常需要考虑的最不利内力。装配式框架结构：为了缩短工期、提高工效、降低物料消耗、减少环境污染，以预制构件（预制板、预制梁、预制桩等）为主要受力构件经现场装配连接而成的混凝土框架结构，称做装配式框架结构。其节点刚度、整体性及抗震性能比现浇混凝土框架结构有所降低。如在其
19、上整体现浇一层混凝土，则为装配整体式框架结构。墙、柱高后比：是指砌体受压构件的计算长度 H 与其截面短边尺寸 h 的比值，h 为墙体厚度或折算厚度，或矩形截面砖柱的短边尺寸。变形缝：在工业与民用建筑中，由于受气温变化、地基不均匀沉降以及地震等因素的影响，建筑结构内部将产生附加应力和变形，如处理不当，将会造成建筑物的破坏，产生裂缝甚至倒塌，影响使用和安全，预先在这些变形敏感部位将结构断开，留出一定缝隙，以保证各部分建筑物在这些缝隙中有足够的变形宽度而不造成建筑物的破损，这种预留缝隙被称做变形缝。分为：伸缩缝、沉降缝和防震缝。局部承压强度：承压构件受压时，有些情况所受荷载不易分散，作用在较小面积上
20、形成了局部挤压，这种构件表面上仅有部分面积承受压力的受力状态称为局部承压状态。构件局部承压面积部分的抗压强度称为局部承压强度。由于局部受压面积外围面积提供的侧压力和应力扩散，局部受压砌体处于三向受力状态，因而局部抗压强度比均匀受压有所提高。荷载效应组合：结构或构件在使用期间，除承受恒载外，还可能同时承受两种或两种以上的活荷载。按照概率统计和可靠度理论把各种荷载效应按一定规律加以组合，称做荷载效应组合。包括承载力极限状态的基本组合，以及正常使用极限状态的标准组合、频遇组合和准永久组合。构件长细比：是指受压构件的计算长度 H 与其截面回转半径 i 的比值。网状配筋砖砌体：为了提高砌体受压构件的承载
21、能力，在其水平灰缝内每隔 3-5 皮砖设置一层横向钢筋网（方格钢筋网或连弯钢筋网）的配筋砌体称为网状配筋砖砌体，主要用于轴心受压或偏心距较小的受压墙、柱。混合结构房屋静力计算方案：是指通过对混合结构房屋空间刚度的分析，确定墙、柱计算时的计算简图，根据房屋的不同空间刚度，规范把房屋分为刚性方案、弹性方案和刚弹性方案三种静力计算方案。挑梁：在混合结构房屋中常利用埋入墙体内一定长度的钢筋混凝土悬臂梁来承托外走廊、阳台或雨篷等构件，这种埋入砌体中的钢筋混凝土悬臂梁称为挑梁。墙梁：由支承墙体的钢筋混凝土托梁及其以上计算高度范围内墙体所组成的组合构件。广泛应用于工业建筑中的基础梁、连系梁以及民用建筑中的商店-住宅-饭店 -旅馆等混合结构。过梁：当墙体上开设门窗洞口且墙体洞口大于 300mm 时，为了支撑洞口上部砌体所传来的各种荷载，并将这些荷载传给门窗等洞口两边的墙，常在门窗洞口上设置横梁，该梁称为过梁。
