混凝土结构设计思考题及习题集2 第一章小结 (1)楼面、屋盖、楼梯等梁板结构设计的步骤是:①结枃选型和布置:②结构计算(包括确定简图、计 算荷载、内力分析、组合及截面配筋计算等):③绘制结构施工图(包括结构布置、构件模板及配筋图)。上 述步骤,不仅适用于粱板结构,也适用于其它结构设计。 (2)结构的选型和布置对其可靠性和经济性有重要意义。因此,应熟悉各种结构,如现浇单向板肋形楼 盖、双向板肋形楼盖、无梁楼盖、装配式楼盖、叠合式楼盖、无粘结预应力楼盖等结构的受力特点及其结 构适用范围,以便根据不同的建筑要求和使用条件选择合适的结构类型 (3)在现浇单向板肋形楼盖中,板和次梁均可按连续梁并采用折算荷载进行计算。对于主梁,在梁柱线 刚度比≥3的条件下,也可按连续梁计算,并忽略柱对梁的约束作用。 (4)在考虑塑性内力重分布计算钢筋混凝土连续梁、板时,为保证塑性铰具有足够的转动能力和结构的 内力重分布,应采用塑性好的HPB235、HRB335级钢筋,截面受压区高度x≤0.35h,斜截面应具有足够 的抗剪能力,为保证结构在使用阶段裂缝不至出现过早和开展过宽,设计中应对弯矩调幅予以控制 5)在现浇肋形楼盖中,单向板实际上四边支承在主梁和次梁或墙上,故将在板的双向同时发生弯曲变 形和内力,只是当长边与短边之比大于2时,弹性弯曲变形和内力才主要发生在短跨方向;而长跨方向的 内力很小,故不必另行计算,只按构造要求配置钢筋 (6)现浇肋形楼盖的区格板,当长边与短边之比不大于2时,均应按双向板计算,双向板的内力也有按 弹性理论与按塑性理论两种计算方法,相应地配筋构造有所不同。 (⑦)无粘结预应力混凝土楼盖设计方法采用等代框架法并可结合有限元计算。并介绍了预应力筋的布置 方式,冲切设计计算和构造要求 (8)在装配式楼盖设计中,重点介绍了预制梁板的形式,铺板式楼盖的结构布置和连接以及其计算要点 等内容。 (9)在叠合式楼盖中,叠合梁的设计具有工程意义,同时对其计算方法、配筋计算、钢筋应力验算、裂 缝宽度和变形进行了重点讲述 思考题与习题 1.1钢筋混凝土梁板结构设计的一般步骤是怎样的 12钢筋混凝土楼盖结构有哪几种类型?说明它们各自的受力特点和适用范围 1.3现浇单向板肋形楼盖结构布置可从哪几方面来体现结构的合理性 1.4现浇单向板肋形楼盖中的板、次梁和主梁,当其内力按弹性理论计算时,如何确定其计算简图?
混凝土结构设计思考题及习题集 2 第一章小结 (1)楼面、屋盖、楼梯等梁板结构设计的步骤是：①结构选型和布置；②结构计算(包括确定简图、计 算荷载、内力分析、组合及截面配筋计算等)；③绘制结构施工图(包括结构布置、构件模板及配筋图)。上 述步骤，不仅适用于粱板结构，也适用于其它结构设计。 (2)结构的选型和布置对其可靠性和经济性有重要意义。因此，应熟悉各种结构，如现浇单向板肋形楼 盖、双向板肋形楼盖、无梁楼盖、装配式楼盖、叠合式楼盖、无粘结预应力楼盖等结构的受力特点及其结 构适用范围，以便根据不同的建筑要求和使用条件选择合适的结构类型。 (3)在现浇单向板肋形楼盖中，板和次梁均可按连续梁并采用折算荷载进行计算。对于主梁，在梁柱线 刚度比≥3 的条件下，也可按连续梁计算，并忽略柱对梁的约束作用。 (4)在考虑塑性内力重分布计算钢筋混凝土连续梁、板时，为保证塑性铰具有足够的转动能力和结构的 内力重分布，应采用塑性好的 HPB235、HRB335 级钢筋，截面受压区高度 x≤0.35h0，斜截面应具有足够 的抗剪能力，为保证结构在使用阶段裂缝不至出现过早和开展过宽，设计中应对弯矩调幅予以控制。 (5)在现浇肋形楼盖中，单向板实际上四边支承在主梁和次梁或墙上，故将在板的双向同时发生弯曲变 形和内力，只是当长边与短边之比大于 2 时，弹性弯曲变形和内力才主要发生在短跨方向；而长跨方向的 内力很小，故不必另行计算，只按构造要求配置钢筋。 (6)现浇肋形楼盖的区格板，当长边与短边之比不大于 2 时，均应按双向板计算，双向板的内力也有按 弹性理论与按塑性理论两种计算方法，相应地配筋构造有所不同。 (7)无粘结预应力混凝土楼盖设计方法采用等代框架法并可结合有限元计算。并介绍了预应力筋的布置 方式，冲切设计计算和构造要求。 (8)在装配式楼盖设计中，重点介绍了预制梁板的形式，铺板式楼盖的结构布置和连接以及其计算要点 等内容。 (9)在叠合式楼盖中，叠合梁的设计具有工程意义，同时对其计算方法、配筋计算、钢筋应力验算、裂 缝宽度和变形进行了重点讲述。 思考题与习题 1.1 钢筋混凝土梁板结构设计的一般步骤是怎样的? 1.2 钢筋混凝土楼盖结构有哪几种类型?说明它们各自的受力特点和适用范围。 1.3 现浇单向板肋形楼盖结构布置可从哪几方面来体现结构的合理性? 1.4 现浇单向板肋形楼盖中的板、次梁和主梁，当其内力按弹性理论计算时，如何确定其计算简图?
当按塑性理论计算时,其计算简图又如何确定?如何绘制主梁的弯矩包络图? 1.5什么叫“塑性铰”?钢筋混凝土中的“塑性铰”与结构力学中的“理想铰”有何异同? 1.6什么叫“内力重分布”?“塑性铰”与“内力重分布”有何关系? 1.7什么叫“弯矩调幅”?考虑塑性内力重分布计算钢筋混凝土连续梁的内力时,为什么要控制“弯 矩调幅”? 1.8考虑塑性内力重分布计算钢筋混凝土连续梁时,为什么要限制截面受压区高度? 1.9什么叫“单向板”、“双向板”?肋形楼盖中的区格板,实际上是属于哪一类受力特征的板? 1.10试绘出周边简支矩形板裂缝出现和开展的过程及破坏时板底裂缝示意图。 1.11利用单跨双向板弹性弯矩系数计算连续双向板跨中最大弯矩和支座最小负弯矩时,采用了一些 什么假定? 1.12现浇单向板肋形楼盖板、次梁和主梁的配筋计算和构造有哪些要点? 第二章小结 、单层厂房结构设计内容及步骤如下 (一)方案设计:(1)布置柱网:(2)确定结构形式;(3)选择结构构件类型。 (二)技术设计:(1)选定结构构件;(2)分析排架内力;(3)设计柱与基础 (三)施工图绘制:(1)结构与基础平面布置图;(2)构件布置图与配筋图:(3)节点大样图 单层厂房结构布置包括屋面结构、柱及柱间支撑、吊车梁、过梁、圈梁、基础及基础梁等结构构 件的布置。其中,屋盖支撑系统及柱间支撑系统的布置尤其重要。因为它们不仅影响个别构件的承载力 (如屋架上弦杆),而且与厂房的整体性和空间工作有关。 、单层厂房结构计算的基本单元主要是横向平面排架结构。当横向排架少于7榀或需考虑地震作用 时,也应对纵向排架进行计算。在计算中,根据屋盖的刚度、有无山墙(或横墙)、厂房的跨数和跨度等以 及考虑受荷特点对横向平面排架取两种计算简图:(1)当厂房空间作用很小可以忽略不计时,采用柱顶铰支 排架结构:(2)当考虑厂房空间作用时,采用柱顶为弹性铰支排架结构。 四、单层厂房排架结构上的荷载
当按塑性理论计算时，其计算简图又如何确定?如何绘制主梁的弯矩包络图? 1.5 什么叫“塑性铰”?钢筋混凝土中的“塑性铰”与结构力学中的“理想铰”有何异同? 1.6 什么叫“内力重分布”?“塑性铰”与“内力重分布”有何关系? 1.7 什么叫“弯矩调幅”?考虑塑性内力重分布计算钢筋混凝土连续梁的内力时，为什么要控制“弯 矩调幅”? 1.8 考虑塑性内力重分布计算钢筋混凝土连续梁时，为什么要限制截面受压区高度?’ 1.9 什么叫“单向板”、“双向板”?肋形楼盖中的区格板，实际上是属于哪一类受力特征的板? 1.10 试绘出周边简支矩形板裂缝出现和开展的过程及破坏时板底裂缝示意图。 1.11 利用单跨双向板弹性弯矩系数计算连续双向板跨中最大弯矩和支座最小负弯矩时，采用了一些 什么假定? 1.12 现浇单向板肋形楼盖板、次梁和主梁的配筋计算和构造有哪些要点? 第二章小结 一、单层厂房结构设计内容及步骤如下： (一)方案设计：(1)布置柱网；(2)确定结构形式；(3)选择结构构件类型。 (二)技术设计：(1)选定结构构件；(2)分析排架内力；(3)设计柱与基础。 (三)施工图绘制：(1)结构与基础平面布置图；(2)构件布置图与配筋图；(3)节点大样图。 二、单层厂房结构布置包括屋面结构、柱及柱间支撑、吊车梁、过梁、圈梁、基础及基础梁等结构构 件的布置。其中，屋盖支撑系统及柱间支撑系统的布置尤其重要。 因为它们不仅影响个别构件的承载力 (如屋架上弦杆)，而且与厂房的整体性和空间工作有关。 三、单层厂房结构计算的基本单元主要是横向平面排架结构。当横向排架少于 7 榀或需考虑地震作用 时，也应对纵向排架进行计算。在计算中，根据屋盖的刚度、有无山墙(或横墙)、厂房的跨数和跨度等以 及考虑受荷特点对横向平面排架取两种计算简图：(1)当厂房空间作用很小可以忽略不计时，采用柱顶铰支 排架结构；(2)当考虑厂房空间作用时，采用柱顶为弹性铰支排架结构。 四、单层厂房排架结构上的荷载
屋盖自重G建筑构造层、屋面板、天窗架、屋架和支撑) 恒荷载柱自重:上柱自重G,下柱自重G 吊车梁及轨等重G4 连系梁及墙体自重G 屋面均布活荷载Q 屋面活荷载雪荷载 荷载 积灰荷两者取较大值 活荷载吊车荷载水平荷载 纵向水平荷载T 纵向水平荷载r 风荷我/柱上均布荷载小q2 柱顶集中荷载F 五、排架内力分析步骤 (一)确定计算单元和计算简图,根据厂房平、剖面图选取一榀中间横向排架,初选柱的型式和尺寸, 画出计算简图。 二)计算荷载:确定计算单元范围内的屋面恒荷载、活荷载(雪、积灰等)、风荷载:根据吊车规格及台 数计算吊车荷载。注意竖向力在排架柱上的传力位置,不能忽视力的偏心影响 (三)在各种荷载作用下,分别进行排架内力分析。等高排架用剪力分配法;不等高排架可用力法。 (四)进行柱控制截面的最不利内力组合:根据偏心受压构件(大、小偏心)特点和荷载效应组合原则列表 六、柱下独立基础设计的主要内容 (一)根据地基承载力要求,确定基础底面尺寸 (二)根据受冲切承载力要求,确定基础高度; 三)根据受弯承载力要求,计算基础底板配筋 (四)注意满足有关尺寸、配筋等构造要求。 思考题与习题 2.1与民用建筑相比,单层厂房具有哪些特点? 2.2单层厂房横向平面排架和纵向平面排架分别由哪些构件组成?其荷载传递途径分别如何? 23单层厂房中有哪些支撑?它们的作用是什么?布置原则如何? 24单层厂房按承重结构的材料分为哪几种?它们各自的适用范围如何? 2.5在确定排架结构的计算简图时做了哪些假定? 2.6单层厂房整体空间作用的涵义是什么?整体空间作用的程度与哪些因素有关?哪些荷载作用下厂 房整体空间作用最明显? 在排架结构内力分析中进行荷载组合的原则是什么?有哪几种荷载组合?在荷载组合中为什么要
w max max min F q 、q T T D 、D Q G G ： G ， G G（ 、 、 、 ） 柱顶集中荷载 柱上均布荷载 风荷载 纵向水平荷载 纵向水平荷载 水平荷载 竖向荷载 吊车荷载 两者取较大值 积灰荷载 雪荷载 屋面均布活荷载 屋面活荷载 活荷载 连系梁及墙体自重 吊车梁及轨等重 柱自重 上柱自重 下柱自重 屋盖自重 建筑构造层 屋面板 天窗架 屋架和支撑 恒荷载 荷载 1 2 1 5 4 2 3 1 五、排架内力分析步骤 (一)确定计算单元和计算简图，根据厂房平、剖面图选取一榀中间横向排架，初选柱的型式和尺寸， 画出计算简图。 (二)计算荷载：确定计算单元范围内的屋面恒荷载、活荷载(雪、积灰等)、风荷载；根据吊车规格及台 数计算吊车荷载。注意竖向力在排架柱上的传力位置，不能忽视力的偏心影响。 (三)在各种荷载作用下，分别进行排架内力分析。等高排架用剪力分配法；不等高排架可用力法。 (四)进行柱控制截面的最不利内力组合：根据偏心受压构件(大、小偏心)特点和荷载效应组合原则列表 进行。 六、柱下独立基础设计的主要内容： (一)根据地基承载力要求，确定基础底面尺寸； (二)根据受冲切承载力要求，确定基础高度； (三)根据受弯承载力要求，计算基础底板配筋； (四)注意满足有关尺寸、配筋等构造要求。 思考题与习题 2.1 与民用建筑相比，单层厂房具有哪些特点? 2.2 单层厂房横向平面排架和纵向平面排架分别由哪些构件组成?其荷载传递途径分别如何? 2.3 单层厂房中有哪些支撑?它们的作用是什么?布置原则如何? 2.4 单层厂房按承重结构的材料分为哪几种?它们各自的适用范围如何? 2.5 在确定排架结构的计算简图时做了哪些假定？ 2.6 单层厂房整体空间作用的涵义是什么？整体空间作用的程度与哪些因素有关？哪些荷载作用下厂 房整体空间作用最明显？ 2.7 在排架结构内力分析中进行荷载组合的原则是什么？有哪几种荷载组合？在荷载组合中为什么要
引入荷载组合系数? 2.8简述牛腿的受力特点、破坏形态和计算内容 29抗风柱的设计要点是什么? 2.10简述柱间支撑和预埋件的设计要点 单层厂房排架柱下独立基础设计的主要内容是什么?如何进行设计? 2.12试述吊车梁设计要点 2.13屋架荷载组合有哪几种?其内力计算特点是什么? 2.14试述建筑物基本自振周期的概念。单层厂房的横、纵向基本自振周期大致在什么范围内? 215已知如图2.126所示的两跨等高排架,基本风压O0=0.45kN/m215m高度处 2=1.1410m高处42=1.0),体型系数,示于图中;柱截面惯性矩:1=2.13×10mm 12=14.38×10°mm,l3=72×10°mm4,l4=19.5×10°mm2。试用剪力分配法求此两跨排架在风荷载作 用下各柱的内力 图2.126思考题2.15图 216如图2.127所示的两跨排架,在A柱牛腿顶面处作用的力矩设计值Mmx=21N·m,在B 柱牛腿顶面处作用的力矩设计值M灬=134.5N·m:柱截面惯性矩 1=2.13×10°mm2,l2=1452×10°mm2,l3=52l×10°mm2,l4=17.76×10°mm,上柱高H=3.8m 全柱高H=12.9m,试求此排架的内力
引入荷载组合系数？ 2.8 简述牛腿的受力特点、破坏形态和计算内容。 2.9 抗风柱的设计要点是什么？ 2.10 简述柱间支撑和预埋件的设计要点。 2.11 单层厂房排架柱下独立基础设计的主要内容是什么？如何进行设计？ 2.12 试述吊车梁设计要点。 2.13 屋架荷载组合有哪几种？其内力计算特点是什么？ 2.14 试述建筑物基本自振周期的概念。单层厂房的横、纵向基本自振周期大致在什么范围内？ 2.15 已知如图 2.126 所示的两跨等高排架，基本风压 0.45kN / m ,15m 2 0 = 高度处 . ( m . ) z =1 14 10 高处 z =1 0 ， 体 型 系 数 s 示 于 图 中 ； 柱 截 面 惯 性 矩 ： I . mm , 9 4 1 = 2 1310 I . mm , 9 4 2 =14 3810 I . mm , 9 4 3 = 7 2 10 9 4 I 4 =19.510 mm 。试用剪力分配法求此两跨排架在风荷载作 用下各柱的内力。 2.16 如图 2.127 所示的两跨排架，在 A 柱牛腿顶面处作用的力矩设计值 Mmax = 211.1kN m ，在 B 柱 牛 腿 顶 面 处 作 用 的 力 矩 设 计 值 Mmin =134.5kNm ； 柱 截 面 惯 性 矩 I . mm , 9 4 1 = 2 1310 I . mm , 9 4 2 =14 5210 I . mm , 9 4 3 = 5 2110 9 4 I 4 =17.7610 mm ，上柱高 Hu = 3.8m ， 全柱高 H =12.9m ，试求此排架的内力
图2.127思考题2.16图 图2.128思考题2.17图 217如图2128所示的柱牛腿。已知竖向设计值F,=324kN,水平拉力设计值F=78N,采用C20 混凝土和HRB335级受力钢筋。试计算该牛腿的纵向受力钢筋,并绘配筋图。 2.18某单跨厂房跨度24m,长度72m,采用大型屋面板屋盖体系,两端有山墙,内设两台Q=5~20t 的双钩桥式吊车,已算出Dm=603.5kN,Dmn=1793kN,对下柱的偏心距 e=0.35m,7max=19.85N,Tm距柱顶的距离y=26m,H2=38m,H=13.2m(如图示)。试求考虑厂 房整体空间作用时的排架柱内力 2.19在截面尺寸为400mm×800mm的单层厂房排架柱 下设置钢筋混凝土独立杯形基础。设计地面标高为 士0.000,传至-1.40m标高处的柱竖向荷载设计值 F=870kN,力矩设计值M=280kN·m,水平力设 计值V=40kN(其对基底的力矩与M同方向)。如地 基承载力设计值∫=200kN/m2,基础埋深 d=2.2m,基础底面长宽比为1.5:1,试设计此基础 并绘出施工图(根据构造要求选择基础的混凝土强度等 图2.129思考题2.18图 级与钢筋级别)
2.17 如图 2.128 所示的柱牛腿。已知竖向设计值 Fv = 324kN ，水平拉力设计值 Fh = 78kN ，采用 C20 混凝土和 HRB335 级受力钢筋。试计算该牛腿的纵向受力钢筋，并绘配筋图。 2.18 某单跨厂房跨度 24m，长度 72m，采用大型屋面板屋盖体系，两端有山墙，内设两台 Q=5~20t 的 双 钩 桥 式 吊 车 ， 已 算 出 Dmax = 603.5kN,Dmin =179.3kN ， 对 下 柱 的 偏 心 距 max Tmax e = 0.35m,T =19.85kN, 距柱顶的距离 y = 2.6m,Hu = 3.8m,H =13.2m （如图示）。试求考虑厂 房整体空间作用时的排架柱内力。 2.19 在截面尺寸为 400mm800mm 的单层厂房排架柱 下设置钢筋混凝土独立杯形基础。设计地面标高为 ±0.000，传至-1.40m 标高处的柱竖 向荷载设 计值 F = 870kN ，力矩设计值 M = 280kNm ，水平力设 计值 V = 40kN （其对基底的力矩与 M 同方向）。如地 基 承 载 力 设 计 值 2 f = 200kN / m ， 基 础 埋 深 d = 2.2m ，基础底面长宽比为 1.5:1，试设计此基础， 并绘出施工图（根据构造要求选择基础的混凝土强度等 级与钢筋级别）