大作业(2015-2016学年第二学期)2016.3.25

1、房屋建筑学、钢筋混凝土结构、基础工程大作业（2015-2016学年第二学期）姓名 陈春莲 教学点 学号 成绩 一、填空题（1*10=10分）1.建筑按民用建筑的使用功能可分为 居住建筑 和 公共建筑 。2. 伸缩缝 要求将建筑物从基础以上沿全高全部分开； 沉降缝 要求建筑物从屋顶到基础分开。3.楼梯的净高在平台部位应大于 2.0米；在梯段部位应大于 2.2米 。4.建筑工程设计包括 建筑设计 、 结构设计 、 设备设计 等三方面。8.基本模数的符号为 M 。 二、 作图与识图题（45分）1.画出屋面变形缝处的两种泛水构造。（10分）答：2. 识读下列建筑施工图并填空。（12分）建筑平面图是用平

2、行于地面且略高于（1）窗台的位置 的假想面剖切建筑形成；该首层建筑面积为（2）136.8 ，室内外高差为（3） 0.45m，若二层的标高为3.600且楼板厚度为100mm，则首层的层高为（4）3500mm ，散水的宽度为（5） 600mm ，房间的标高为（6） ±0.00mm，若卫生间地面要求低于房间50mm，则卫生间的标高应为（7）-50mm ；若在A、B轴线间增加一轴线，则该轴线称为（8） 分轴线 ，且该轴号应命名为（9） ；图中卫生间的开间为（10）1500mm ；该建筑的朝向为（11） 东 ；图中索引符号表示（12）详图所在图纸的编号 。 。3.楼梯建筑方案设计如建筑物底层中

3、间休息平台下设有对外出入口，在底层楼梯处通常的处理方式有哪几种？绘图说明。（13分）答：当楼梯间的平台下要作为主要入口时，为了增加入口的高度，有以下几 种处理方法： 一、增加室内外高差； 二、底层采用不等跑； 三、既增加室内外高差又采用不等跑； 四、底层采用单跑最好的处理方法是第一种，因为增加室内外高差可以提高底层的防潮能力，增加 底层住户的安全感，对于梯段的尺度只有一种，便于设计与施工。4. 请以简图的形式，画出单层单跨排架结构与单层单跨刚架，并指出两种结构节点的约束形式及受力特点。（10分）答：（1）单层单跨排架结构：一般称屋架与柱顶铰接连接，柱子下端嵌固于基础中的单层厂房的结构形式为排架

4、结构。沿排架方向称为厂房横向，垂直于排架方向称为厂房的纵向。是在自身的平面内承载力和刚度都较大，而排架间的承载能力则较弱，通常在两个支架之间应该加上相应的支撑，避免风荷载的一个推动，发生侧向的移动。由于排架体系的房屋刚度小，重心高，需承受动荷载，因此需要安装柱间斜支撑和屋盖部分的水平平斜支撑，还要在两侧山墙设置抗风柱。（2）单层单跨刚架：单层刚架一般是由直线形杆件，梁与柱刚性连接而成的结构。其受力特点是：在竖向荷载作用下柱对梁的约束减少了梁的跨中弯矩；在水平力的作用下，梁对柱约束减少了柱内弯矩，见图五十四。梁与柱由于刚性连接，因而刚度提高。门式刚架可分为无铰刚架、两铰刚架和三铰刚架三种。无铰刚

5、架，柱底弯矩大，由于它由一个杆件，六个约束组成，是三次超静定结构见图五十四(a)，结构刚度大。当地基发生不均匀沉降时，结构会产生附加内力。三铰刚架是静定结构, 见图中(b)。当基础有不均匀沉降时，结构不会产生附加内力。两铰刚架是一次超静定结构。三、 名词解释题（3*5=15分）1. 摩擦端承桩答：桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但桩端阻力分担荷载大的桩。2. 沉降缝答：是为了预防建筑物各部分由于地基承载力不同或各部分荷载差异较大等原因引起建筑物不均匀沉降、导致建筑物破坏而设置的变形缝。3. 地基承载力修正值答：由载荷试验确定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其

6、最大值为比例界限值。4. 相对密实度答：相对密实度 是无粘性土（如砂类土）最大孔隙比（）与天然孔隙比（e）之差和最大孔隙比与最小隙比（）之差的比值5. 相对标高答：相对标高表示建筑物各部分的高度。标高分相对标高和绝对标高。相对标高是把室内地坪面定为相对标高的零点，用于建筑物施工图的标高标注。四、 设计题（20分）1.设计框架柱下独立基础，已知柱的截面尺寸为300mm×400mm，基础底面尺寸为1.6m×2.4m，距室外地面及柱底面分别为1.0m和0.6m。作用在柱底的荷载效应基本组合设计值为：F=900kN（轴力），M=108kN·m（弯矩），V=18kN（剪力）

7、。材料选用：HRB335钢筋，C30混凝土，请根据设计结果绘制基础配筋示意图（用直尺、铅笔手工绘图）。（参考资料：混凝土结构或基础工程教材中柱下独立基础设计部分的内容）解题思路和提示：1）计算基底净反力（即最大、最小净反力）；2）确定基础高度，进行柱边基础截面抗冲切验算和变阶处抗冲切验算；3）进行基础配筋计算。答：一、设计依据建筑地基基础设计规范（GB50007-2002） 混凝土结构设计规范 （GB50010-2010） 二、示意图 三、计算信息构件编号: JC-1 计算类型: 验算截面尺寸1. 几何参数：台阶数 n=2；矩形柱宽： bc=400mm； 矩形柱高 ：hc=300mm 基础高度

8、 ：h1=350mm 基础高度 ：h2=250mm 一阶长度 ：b1=600mm b2=400mm 一阶宽度： a1=400mm a2=250mm 二阶长度: b3=600mm b4=400mm 二阶宽度 : a3=400mm a4=250mm 2. 材料信息 基础混凝土等级: C30 ft_b=1.43N/mm2 fc_b=14.3N/mm2 柱混凝土等级: C30 ft_c=1.43N/mm2 fc_c=14.3N/mm2 钢筋级别: HRB335 fy=300N/mm2 3、计算信息结构重要性系数: o=1.0 ；基础埋深: dh=1.300m；纵筋合力点至近边距离:as=50mm；基础

9、及其上覆土的平均容重:=20.000kN/m3 最小配筋率:min=0.100%4. 作用在基础顶部荷载标准组合值 F=900.000kN； Mx=0.000kN*m； My=108.000kN*m Vx=18.000kN； Vy=0.000kN； ks=1.35； Fk=F/ks=900.000/1.35=666.667kN； Mxk=Mx/ks=0.000/1.35=0.000kN*m； Myk=My/ks=108.000/1.35=80.000kN*m； Vxk=Vx/ks=18.000/1.35=13.333kN Vyk=Vy/ks=0.000/1.35=0.000kN 5. 修正后的

10、地基承载力特征值四、计算参数1. 基础总长 Bx=b1+b2+b3+b4+bc=0.600+0.400+0.600+0.400+0.400=2.400m 2. 基础总宽 By=a1+a2+a3+a4+hc=0.400+0.250+0.400+0.250+0.300=1.600m A1=a1+a2+hc/2=0.400+0.250+0.300/2=0.800m A2=a3+a4+hc/2=0.400+0.250+0.300/2=0.800m B1=b1+b2+bc/2=0.600+0.400+0.400/2=1.200m B2=b3+b4+bc/2=0.600+0.400+0.400/2=1.2

11、00m 3. 基础总高 H=h1+h2=0.350+0.250=0.600m 4. 底板配筋计算高度 ho=h1+h2-as=0.350+0.250-0.050=0.550m 5. 基础底面积 A=Bx*By=2.400*1.600=3.840m2 6.Gk*Bx*By*dh=20.000*2.400*1.600*1.300=99.840kN G=1.35*Gk=1.35*99.840=134.784kN 五、计算作用在基础底部弯矩值 Mdxk=Mxk-Vyk*H=0.000-0.000*0.600=0.000kN*m Mdyk=Myk+Vxk*H=80.000+13.333*0.600=88

12、.000kN*m Mdx=Mx-Vy*H=0.000-0.000*0.600=0.000kN*m Mdy=My+Vx*H=108.000+18.000*0.600=118.800kN*m六、地基净反力 exk=Mdyk/(Fk+Gk)=88.000/(703.704+99.840)=0.110m 因 |exk| Bx/6=0.400m x方向小偏心, 由公式【5.2.2-2】和【5.2.2-3】推导 Pkmax_x=(Fk+Gk)/A+6*|Mdyk|/(Bx2*By) =(703.704+99.840)/3.840+6*|88.000|/(2.4002*1.600)=266.548kPa P

13、kmin_x=(Fk+Gk)/A-6*|Mdyk|/(Bx2*By) =(703.704+99.840)/3.840-6*|88.000|/(2.4002*1.600)=151.965kPa七、基础冲切验算 1. 计算基础底面反力设计值 1.1 计算x方向基础底面反力设计值 ex=Mdy/(F+G)=118.800/(950.000+134.784)=0.110m 因 ex Bx/6.0=0.400m x方向小偏心 Pmax_x=(F+G)/A+6*|Mdy|/(Bx2*By) =(950.000+134.784)/3.840+6*|118.800|/(2.4002*1.600)=359.8

14、40kPa Pmin_x=(F+G)/A-6*|Mdy|/(Bx2*By) =(950.000+134.784)/3.840-6*|118.800|/(2.4002*1.600)=205.1 52kPa 1.2 计算y方向基础底面反力设计值 ey=Mdx/(F+G)=0.000/(950.000+134.784)=0.000m 因 ey By/6=0.267 y方向小偏心 Pmax_y=(F+G)/A+6*|Mdx|/(By2*Bx) =(950.000+134.784)/3.840+6*|0.000|/(1.6002*2.400)=282.496kPa Pmin_y=(F+G)/A-6*|M

15、dx|/(By2*Bx) =(950.000+134.784)/3.840-6*|0.000|/(1.6002*2.400)=282.496kPa 1.3 因 Mdx=0 并且 Mdy0 Pmax=Pmax_x=359.840kPa Pmin=Pmin_x=205.152kPa 1.4 计算地基净反力极值 Pjmax=Pmax-G/A=359.840-134.784/3.840 =324.740kPa 2. 验算柱边冲切 YH=h1+h2=0.600m, YB=bc=0.400m, YL=hc =0.300m YB1=B1=1.200m, YB2=B2=1.200m, YL1=A1=0.800

16、m, YL2=A2 =0.800m YHo=YH-as=0.550m 2.1 因 (YH800) hp=1.0 2.2 x方向柱对基础的冲切验算 x冲切位置斜截面上边长 bt=YB =0.400m x冲切位置斜截面下边长 bb=YB+2*YHo =1.500m x冲切不利位置 bm=(bt+bb)/2=(0.400+1.500)/2 =0.950m x冲切面积 Alx=max(YL1-YL/2-ho)*(YB+2*ho)+(YL1-YL/2-ho)2,(YL2-YL/2-ho)*(YB+2*ho)+(YL2 -YL/2-ho)2 =max(0.800-0.300/2-0.550)*(0.400

17、+2*0.550)+(0.800-0.300/2-0.550)2 ,(0.800-0.300/2-0.550)*(0.400+2*0.550)+(0.800-0.300/2-0.550)2) =max(0.160,0.160) =0.160m2 x冲切截面上的地基净反力设计值 Flx=Alx*Pjmax=0.160*324.740=51.958kN o*Flx=1.0*51.958=51.96kN o*Flx0.7*hp*ft_b*bm*YHo (6.5.5-1) =0.7*1.000*1.10*950*550 =402.32kN x方向柱对基础的冲切满足规范要求 2.3 y方向柱对基础的冲切

18、验算 y冲切位置斜截面上边长 at =YL =0.300m y冲切位置斜截面下边长 ab=YL+2*YHo =1.400m y冲切截面上的地基净反力设计值 Fly=Aly*Pjmax=0.000*324.740 =0.000kN o*Fly=1.0*0.000=0.00kN o*Fly0.7*hp*ft_b*am*YHo (6.5.5-1) =0.7*1.000*1.10*850*550 =359.97kN y方向柱对基础的冲切满足规范要求 3. 验算h2处冲切YH=h2=0.250m； YB=bc+b2+b4=1.200m； YL=hc+a2+a4=0.800m YB1=B1=1.200m,

19、 YB2=B2=1.200m, YL1=A1=0.800m, YL2=A2=0.800m YHo=YH-as=0.200m 3.1 因 (YH800) hp=1.0 3.2 x方向变阶处对基础的冲切验算 因 YL/2+ho>=YL1和YL/2+h0>=YL2 x方向基础底面外边缘位于冲切破坏锥体以内, 不用计算x方向的柱对基础的冲切验算 3.3 y方向变阶处对基础的冲切验算 y冲切位置斜截面上边长 at=YL=0.800m y冲切位置斜截面下边长 ab=YL+2*YHo=1.200m y冲切面积 Aly=max(YB1-YB/2-ho)*(YL1+YL2),(YB2-YB/2-ho

20、)*(YL1+YL2) =max(1.200-1.200/2-0.550)*(0.800+0.800000),(1.200 -1.200/2-0.550)*(0.800+0.800000) =max(0.080,0.080) =0.080m2 y冲切截面上的地基净反力设计值 Fly=Aly*Pjmax=0.080*324.740=25.979kNo*Fly=1.0*25.979=25.98kN o*Fly0.7*hp*ft_b*am*YHo (6.5.5-1) =0.7*1.000*1.10*1000*200 =154.00kN y方向变阶处对基础的冲切满足规范要求八、基础受弯计算 因Mdx0

21、 Mdy=0 并且 ey<By/6=0.267m y方向单向受压且小偏心 a=(By-bc)/2=(1.600-0.400)/2=0.600m P=(By-a)*(Pmax-Pmin)/By)+Pmin =(1.600-0.600)*(359.840-205.152)/1.600)+205.152 =301.832kPa MI_1=1/48*(Bx-bc)2*(2*By+hc)*(Pmax+Pmin-2*G/A) =1/48*(2.400-0.400)2*(2*1.600+0.300)*(359.840+205.152-2*134.784/3.840) =144.31kN*m MII_1

22、=1/12*a2*(2*Bx+bc)*(Pmax+P-2*G/A)+(Pmax-P)*Bx) =1/12*0.6002*(2*2.400+0.400)*(359.840+301.832-2*134.784/3.840)+(359.840-301.832)*2.400) =96.45kN*m a=(By-bc-a2-a4)/2=(1.600-0.400-0.250-0.250)/2 =0.350m 因Mdx0 Mdy=0 并且 ey<By/6=0.267m y方向单向受压且小偏心 P=(By-a)*(Pmax-Pmin)/By)+Pmin =(1.600-0.350)*(359.840-2

23、05.152)/1.600)+205.152 =326.002kPa MI_2=1/48*(Bx-bc-b2-b4)2*(2*By+hc+a2+a4)*(Pmax+Pmin-2*G/A) =1/48*(2.400-0.400-0.400-0.400)2*(2*1.600+0.300+0.250+0.250)*(359 .840+205.152-2*134.784/3.840) =59.38kN*m MII_2=1/12*a2*(2*Bx+bc+b2+b4)*(Pmax+P-2*G/A)+(Pmax-P)*Bx) =1/12*0.3502*(2*2.400+0.400+0.400+0.400)*(359.840+326.002-2*134.784/3.840)+(359.840-326.002)*2.400) =38.54kN*m 九、计算配筋 9.1 计算Asx Asx_1=o*MI_1/(0.9*(H-as)*fy) =1.0*144.31*106/(0.9*(600.000-50.000)*270) =1079.8mm2 Asx_2=o*MI_2/(0.9*(H-h2-as)*fy) =