建筑学专业建筑结构习题答案

1、建筑结构习题解答第二章习题1 试述恒载和活荷载的区别，为什么它们的荷载分项系数有所不同？答：恒载是一种永久性的作用力，它主要是指建筑物结构构件的自重和建筑物构造层的自重。活荷载则是一种可变性的作用力，它主要是指施加于结构构件上的、随时间和使用情况而有较大变化的荷载。恒载和活荷载的区别主要在它们与时间的关系上：恒载不随时间变化或其变化值与平均值相比可以忽略不计；而活荷载其值随时间变化、且其变化值与平均值相比不可忽略。由于横载相对来说比较稳定，随时间没有太大的变化，所以荷载分项系数比较小即可满足可靠度的要求；活荷载随时间相对来说变化比较大，则其分项系数要比较大才能满足可靠度的要求。4试说明影响下列

2、几种荷载取值的因素：(1)构件自重；(2)构造层做法；(3)风荷载；(4)雪荷载；(5)地震作用；(6)楼面活荷载。答：(1)构件自重取值的影响荷载因素为：构件组成材料的单位重和尺寸的大小。(2)构造层做法取值的影响荷载因素为：构造层组成材料的单位重和尺寸(厚 度)的大小。(3)风荷载取值的影响荷载因素为：风速(或建筑物所在的地区和具体位置)、 建筑物外形、建筑物外围面积大小和高度、建筑物的高宽比、地面的粗糙 程度。(4)雪荷载取值的影响荷载因素为：建筑物所在的地区、屋面外形和坡度、 屋面水平投影面积的大小。(5)地震作用取值的影响荷载因素为：建筑物的总重力荷载代表值、建筑物 所在地区的基本设

3、防烈度、建筑物的动力特性、建筑物所在地区的场地土 类别。(6)楼面活荷载取值的影响荷载因素为：楼面的使用用途。36.试求下列楼盖的重力荷载：解：(1)每平方米楼面中80mm厚钢筋混凝土楼板自重标准值：25 0.08 2.0kN/m2(2)每平方米楼面中80mm厚钢筋混凝土楼板加水磨石地面构造层 (10mm水 磨石棉层；20mm水泥砂浆打底)和木丝板吊顶(0.26kN/m2)的重力荷载 标准值：钢筋混凝土楼板自重标准值：25 0.08 2.0kN/m2水磨石地面构造层自重标准值 (根据荷载规范)：0.65kN/m2木丝板吊顶自重标准值：0.26kN / m2楼面重力荷载标准值：2 0.65 0.

4、26 2.91kN/m2题图2-13所示钢筋混凝土交叉梁楼盖（板厚80mm,梁截面250mm 600mm,地面和顶棚做法同上）每平方米楼面的重力荷载标准值：4.54kNm26 12 0.25 0.6 0.08 2512 122.91 （4）若上述楼盖用于办公楼，每平方米楼面包括恒载和活载在内的重力荷载标准值（根据荷载规范）：4.54 2 6.54kN/m2（5）若上述楼盖用于商店，每平方米楼面包括恒载和活载在内的重力荷载设 计值（根据荷载规范）：4.54 1.2 3.5 1.4 10.35kN.m241.某四层轻工业厂房，钢筋混凝土框架结构，平、剖面和计算简图如题图2-16（b所示。抗震设防烈

5、度为7度。II类场地，Tq 0.3 s。算得集中于 g屋盖和各层楼盖标高处的重力荷载为：仃4=屋盖层重+1/2 （第四层内、外墙和隔断墙重=9060kN仃3=第四层楼盖层重+1/2 （第四层内、外墙，隔断墙重+第三层内、外墙，隔断墙重=11100kN仃2=第三层楼盖层重+1/2 （第三层内、外墙，隔断墙重+第二层内、外墙，隔断墙重=11100kN6户第二层楼盖层重+1/2 （第二层内、外墙，隔断墙重+第一层内、外墙，隔断墙重=11440kN问题:(1)估算本厂房的基本自震周期 Ti (横向)；(2)用Fek1 0.85Geq估算总的横向水平地震作用标准值；(3»古算作用于各层标高处的

6、横向水平地震作用标准值，以及由这些水 平地震作用产生的基底倾覆力矩标准值。解：(1)厂房的基本自震周期Ti：T1 0.0906 H、B0.09065.4 5 5 5 1720.45(s)(2)根据题意可知：1.4Ta 1.4 g0.3 0.42( s)(II 类场地)0.45(s) 1.4T0.42(s)0.9；21； max0.08 (7度设防)FEK 10.85GeqTgT 2 max0.90.3,10.452015.83(kN)0.850.08G1G2 G3G40.8511440 1110011100 99060查表2-7得：n0.08T1 0.07 0.08 0.45 0.070.10

7、6F4n Fek 0.1062015.83 213.68(kN)t G H乙由FiZG_FEK 1 n可知:Gj Hjj 1FlnG1 H1 Fek 1 nGj Hj j 111440 5.4 2015.83 1 0.10611440 5.4 11100 10.4 11100 15.4 9060 20.4208.88(kN)F2nG2 H2 Fek 1 nGj Hj j 111000 10.4 2015.83 1 0.10611440 5.4 11100 10.4 11100 15.4 9060 20.4390.33(kN)G. HF3n 33 Fek 1 nGj Hj j 111440 15

8、.4 2015.83 1 0.10611440 5.4 11100 10.4 11100 15.4 9060 20.4578.00(kN)F4nG4 H4 Fek 1 nGj Hj j 19060 20.4 2015.83 1 0.10611440 5.4 11100 10.4 11100 15.4 9060 20.4838.62(kN)基底倾覆力矩标准值：Mov 208.88 5.4 390.33 10.4 578.00 15.4 838.62 20.431196.43(kN m)43.某住宅开间3.6m,要求设置从240mm横墙挑出的屋面挑梁作为室外走廊的顶篷。挑梁每开间一根，截面 240

9、mm 240mm,挑出1.20m,上铺加气混凝土板及防水隔热层如题图2-18。若加气混凝土板所承受的恒载标准值为2kN/m2,挑梁自重标准值为1.6kN/m,试问挑梁至少伸入横墙内 L= ?才能防止倾覆。解：倾覆荷载：P 1.6 1.2 2 3.6 1.2 0.5 3.6 1.2 12.72(kN)倾覆力矩：Mov抗倾覆力矩：Mr1.6 l 2 3.6 l 0.5l(kN m)要防止倾覆则要求:MrK (K 1.5)P 0.6 12.72 0.6 7.632(kN m)1.6 l 2 3.6 l 0.5l 1.5 7.632解得：l 1.613(m)所以挑梁至少伸入横墙内1.613mI45.题

10、图2-20示一两端简支钢梁(非主梁)，跨度4.0m,承受均布荷载(标 准值以25kN/m计，设计值以32kN/m计，均包括梁自重)，采用I级工字 钢做成(E=2.1 105N/mm 2, fy=210 N/mm2, fyk做10 N/mm 2),可选用的型 号为：120bA=3955mm2,I =2.502107mm4,y=100mm122bA=4650mm2,I =3.583107mm4,y=110mm125bA=5351mm2,I=5.278107mm4,y=125mm试就承载力设计和变形设计两种方法估计它应选用什么型号的工字 钢？编辑版word解：(1)按承载力设计估计:若选用IMmax

11、22b 则:fy IyR S,1 28ql32 42 64(kN m)fy=210 N/mm 2, I=3.583 107mm4, y=110mm210 3.587 10768.4(kN m)110选用I 22b符合要求。(2)按变形设计估计:若选用 122b则：E=2.1 105N/mm 2, I=3.583 107mm4fmax5qJ45 25 40004 _5_ _7384EI384 2.1 105 3.583 1 0711.08(mm)l 4000 16(mm) 250250fmax ，选用I 22b符合要求。48.一钢筋混凝土简支梁，跨度7.0m,采用C20混凝土(Ec=2.55 1

12、04N/mm2),截面bh=250mm 700mm,梁上承受均布荷载标准值 q=30kN/m ,若要求fmax l/250,试验算能否满足上述要求？(提示：钢筋混凝土梁的截面抗弯刚度可取0.25Ed)解：按公式f 5qJ4max384 EI13I 250 700312fmax5qJ4384 0.25EJc5 30 70004,1Q384 0.25 2.55 104250 70031220.59(mm)700025025028(mm)上述设计符合要求第四章习题58.某钢筋混凝土梁，截面尺寸 b h=250mm 500mm,跨中承受弯矩设计值M=150kN m,混凝土等级C30,采用HRB335级

13、钢筋，试确定该梁的纵向受拉钢筋的面积。解：设钢筋按一排布置，则as 35mmh0 500 35 465mm由混凝土及钢筋等级查附表得:fc14.3N/mm2, fy 300N/mm2, ft 1.43N/mm2,1.0, b M s1 fcbh00.55150 1061.0 14.3 250 46520.1942 $ 1 ，1 2 0.194. 0.218 sb，不可能出现超筋。故:选用0.5 1；12 二 0.5 1、1s2 0.1940.891150 106As sfv Sh0300 0.891y s o4651207(mm2)2、4 20, As 1256(mm2),4 205 25 2

14、05mm 250mm说明钢筋可以按一排布置。验算是否会少筋:12561.0%minbh 250 5000.2%f1.4345 45 0.214%fy300所以，不可能少筋59.某钢筋混凝土简支板，板厚h=80mm,计算跨度l=2.34m,承受均布恒载标准值为gk=2.0kN/m 2 （已包括板自重），均布活载标准值为qk=3kN/m 2,混凝土等级为C30,钢筋采用HPB235级钢筋，试求该板跨中截面纵向受拉 钢筋。解：取单位板宽b=1000mm作为计算单元1M - g9k81-1.2 282qQk l1.4 322.3424.52(kN m)板的保护层厚度=15mm,则 aq 20mmsh0

15、 80 20 60(mm)查附表得:筋。fc14.3N/mm2, fy210N/mm；ft 1.43N/mm2,故:选用1.0，bM1 fcbh00.6184.52 1061.0 14.3 1000 6021 v1 20.5AsMfy sh。0.08780.0878 0.092 b ,不可能出现超2 $0.5s4.521 、1 2 0.08780.954106210 0.954 60376(mm2)8140, As359(mm2)(虽376mm2,但不超过5%),分布钢筋采用625。验算是否会少筋:A 3590.449%bh 1000 80min0.2%所以，不可能少筋45f fy14345

16、0.306%21063.已知T形截面梁，混凝土等级为C30,钢筋采用HPB335级，梁截面尺寸 b h=300mm 700mm, bf 600mm, hf 120mm,当作用在截面上的弯矩为M=650kN m时，试计算受拉钢筋截面面积。解：设受拉钢筋按两排布置，则 a 60mm sh0 700 60 640mm由混凝土及钢筋等级查附表得：2fv 300N/mm2,1 1.0, b 0.55yfc 14.3N/mm , c判断类型:1 fcbf hfh。hf21201.0 14.3 600 1206402597.2 106M 650 106(N mm)所以该截面属于第II类T形截面梁hfM11f

17、c bf b hf h0 一c IIu1201.0 14.3 600 300 120640 2298.6 106(N mm)M2 M M1 650 1 06 298.6 1 06351.4 106(N mm)故:351.4 106s1 fcbh21.0 14.3 300 6402c1 1 2 s 1 ,1 2 0.2 0.2250.5 1M20.200b,不可能出现超筋。2 s 0.51 、1 2 0.20.887s351.4 106fy sh0300 0.887 6402062(mm2)1编辑版wordfy21716(mm2)£ bf b hf1.0 14.3 600 300 12

18、0300AsAs1As21716 2062 3778(mm2)选用8 25, As3927(mm2)(超过 3.94%<5%,可以）8 25 9 25425mm 300mm, 需要两排。4 25 5 25225mm 300mm 满足。240mm的石专墙上,65. 一钢筋混凝土矩形截面简支梁，两端搁置在厚度为 梁的计算跨度为3.56m,截面尺寸b h=200mm 500mm,梁上承受均布荷载标准值为90kN/m （已包括梁自重），混凝土等级为C20,箍筋采用HPB235 级，梁的安全等级为二级。试求箍筋的直径、间距和肢数。11解：Vmaxql 90 3.56 160.2kNmax22验算截

19、面尺寸:hw h0 500 35 465mm465200 2.325 4C20混凝土,0.25 cfcbh0 0.25 1 9.6 200 465 223200(N)> Vmax截面尺寸符合要求。Q 0.7ftbh0 0.7 1.1 200 465 71610(N) Vmax所以需要进行配箍计算。nA.由式：V 07 ftbh0 1.25 fyvsv1 h0snAsv1 V 0.7ftbh0160200 71610mm2得： 0.726(mm 's1.25fyvh01.25 210 465mm选用 8120nA , 实际nA"s2 50.31200.838 0.726(

20、mm2/m),满足。svsvnAsv12 50.3svbs 200 120min 0.24 0.241 yv0.419%1.1-0.126%210满足要求。注：此题还可以采用既有配箍，又有弯起钢筋的做法。68. 一钢筋混凝土柱，l0/h 6, b h=300mm 400mm, a a 35mm, 混凝土等级为C20,纵筋采用HRB335级，该柱承受的轴向压力设计值为 N=300kN （已包括柱自重），设计弯矩为 M=159kN m,采用对称配筋，试 计算该柱所需配筋面积。解：(1)先按偏心方向计算配筋：%159 1%0 104530gm)ea h30 4°%0 13.3 20(mm)

21、 ,取 ea 20(mm)编辑版wordeiea 53020 550(mm)l°/h(或由l0/hNa/cbh。0.5fcAcN6 15,0.5 9.6 300 40011400 曳 h01l0h55014003653001031.92 1621 1 1.0017 16 8,可直接取300 1031 9.6 300 3651)0.2854 b 0.55所以为大偏心受压构件。e eihas 1 5502 s400235 715(mm)AsAsN e 1fa0c(1 0.5 )fy(h。as)300 103 715 1 9.6 300 3652 0.2854 (1 0.5 0.2854)

22、300 (365 35)1218(mm2)每边配置4 20, AsA s 1256(mm2)(2)再按轴心方向验算:(对于大偏心受压且b与h相差不大也可不验算)Ql0/hl0/b4006 - 3008 ,查表4-9得 1Nu 0.9 ( fyAs+ fcA)0.9 1300 2 1256 9.6 300 4001715.4(kN) N 300(kN)满足要求。第五章习题16.某车间自承重外墙由MU10多孔石专和MU7.5混合砂浆砌筑而成，墙高4.8m,墙厚240mm,每隔4.2m设有2.1 m宽的窗洞，横墙间距24m,试验 算该墙体高厚比。解：（此题应加上该车间楼盖类别为I类。）横墙间距为24

23、m,查附表5-4可知该房屋应为刚性方案。根据墙高 H=4.8m , S 24m 2H 9.8m查附表5-3得：H0 1.0H4.8mQ是自承重墙，墙厚h=240mm,11.2bs2.12 1 0.4 1 0.40.8 0.72s4.2MU10的石专、M7.5的砂浆，由表5-1得： 264.8“20110.241 11.2 0.8 26 24.96所以高厚比满足要求17.截面为490mm 490mm的石专柱，用MU10烧结多孔石专和 M5混合砂浆砌筑，柱的计算高度Ho 6.0m （截面两个方向的H。相同），该柱柱底截面承受内力设计值 N=125kN, M=9.63kN m。试验算石专柱极限承载力是否满足要