建筑结构设计与工程计算题

建筑结构设计与工程计算题姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、选择题1.建筑结构类型及特点

1.1框架结构的主要优点是（）

A.抗震功能好

B.适应性强

C.施工方便

D.节约材料

1.2钢筋混凝土结构在建筑中的应用广泛，其主要优点是（）

A.抗震功能好

B.适应性强

C.施工方便

D.节约材料

2.结构基本假设与计算简图

2.1结构分析中，常用的基本假设是（）

A.杆件为理想弹性体

B.杆件为理想塑性体

C.杆件为刚体

D.杆件为弹性体

2.2在绘制结构计算简图时，应忽略（）

A.杆件的长度

B.杆件的截面尺寸

C.杆件的形状

D.杆件的弹性模量

3.结构基本受力功能

3.1杆件受拉时，其应力与（）

A.杆件长度成正比

B.杆件截面面积成正比

C.杆件弹性模量成正比

D.杆件泊松比成正比

3.2杆件受压时，其应力与（）

A.杆件长度成正比

B.杆件截面面积成正比

C.杆件弹性模量成正比

D.杆件泊松比成正比

4.材料力学功能

4.1钢筋混凝土结构中，混凝土的强度等级通常用（）

A.C15

B.C20

C.C25

D.C30

4.2钢筋的强度等级通常用（）

A.HRB335

B.HRB400

C.HRB500

D.HRB600

5.结构设计基本规定

5.1结构设计时，应满足（）

A.安全、适用、经济、美观

B.安全、适用、经济、耐久

C.安全、适用、耐久、美观

D.适用、经济、耐久、美观

5.2结构设计时，应遵循（）

A.国家标准、行业标准、地方标准

B.国际标准、行业标准、地方标准

C.国际标准、国家标准、地方标准

D.国家标准、国际标准、地方标准

6.结构荷载分类及计算

6.1结构荷载分为（）

A.恒载、活载、偶然荷载

B.恒载、活载、地震荷载

C.恒载、活载、风荷载

D.恒载、活载、温度荷载

6.2活载的计算方法通常采用（）

A.均布荷载法

B.集中荷载法

C.分布荷载法

D.静力荷载法

7.结构构件设计

7.1柱的设计主要考虑（）

A.抗压强度、稳定性

B.抗拉强度、稳定性

C.抗弯强度、稳定性

D.抗剪强度、稳定性

7.2梁的设计主要考虑（）

A.抗压强度、稳定性

B.抗拉强度、稳定性

C.抗弯强度、稳定性

D.抗剪强度、稳定性

8.结构计算方法

8.1结构计算方法中，常用的方法有（）

A.手工计算、电算

B.手工计算、有限元分析

C.电算、有限元分析

D.手工计算、电算、有限元分析

答案及解题思路：

1.1B；1.2B；2.1A；2.2B；3.1B；3.2C；4.1D；4.2B；5.1A；5.2A；6.1A；6.2A；7.1A；7.2C；8.1D

解题思路：

1.1框架结构的主要优点是适应性强；

1.2钢筋混凝土结构在建筑中的应用广泛，其主要优点是适应性强；

2.1结构分析中，常用的基本假设是杆件为理想弹性体；

2.2在绘制结构计算简图时，应忽略杆件的截面尺寸；

3.1杆件受拉时，其应力与杆件截面面积成正比；

3.2杆件受压时，其应力与杆件弹性模量成正比；

4.1钢筋混凝土结构中，混凝土的强度等级通常用C30；

4.2钢筋的强度等级通常用HRB400；

5.1结构设计时，应满足安全、适用、经济、美观；

5.2结构设计时，应遵循国家标准、行业标准、地方标准；

6.1结构荷载分为恒载、活载、偶然荷载；

6.2活载的计算方法通常采用均布荷载法；

7.1柱的设计主要考虑抗压强度、稳定性；

7.2梁的设计主要考虑抗弯强度、稳定性；

8.1结构计算方法中，常用的方法有手工计算、电算、有限元分析。二、填空题1.建筑结构设计的基本步骤包括：________、结构设计、结构施工图设计、施工组织设计。

答案：方案设计

2.建筑结构设计的主要目的是：________、安全可靠、经济合理、施工方便。

答案：满足使用功能

3.结构基本受力功能包括：________、稳定性、耐久性。

答案：承载力

4.材料的强度分为：________、屈服强度、极限强度。

答案：抗拉强度

5.结构计算方法主要有：________、力学分析法、经验法、数值法。

答案：静力计算法

答案及解题思路：

1.建筑结构设计的基本步骤包括：方案设计、结构设计、结构施工图设计、施工组织设计。

解题思路：建筑结构设计的首要步骤是方案设计，这一步骤旨在确定建筑结构的基本布局和设计概念，为后续的详细设计提供基础。

2.建筑结构设计的主要目的是：满足使用功能、安全可靠、经济合理、施工方便。

解题思路：建筑结构设计的目的首先是为了满足建筑物的使用功能，其次保证结构安全可靠，经济合理，且施工过程中方便操作。

3.结构基本受力功能包括：承载力、稳定性、耐久性。

解题思路：结构的基本受力功能是指结构在受力时能够承受设计荷载的能力，包括其承载能力、抵抗变形的能力以及在长期使用中的耐久性。

4.材料的强度分为：抗拉强度、屈服强度、极限强度。

解题思路：材料的强度是衡量材料抵抗变形和断裂能力的重要指标，通常分为抗拉强度（材料抵抗拉伸断裂的能力）、屈服强度（材料开始发生塑性变形的应力）和极限强度（材料达到最大承载能力时的应力）。

5.结构计算方法主要有：静力计算法、力学分析法、经验法、数值法。

解题思路：结构计算方法是根据不同的设计需求和计算精度选择的，静力计算法是经典的方法，力学分析法是基于力学原理的直接计算，经验法是基于经验数据的近似计算，数值法则是利用计算机进行复杂的数值模拟。三、判断题1.建筑结构设计只考虑结构的受力功能即可。

答案：错误

解题思路：建筑结构设计不仅要考虑结构的受力功能，还需考虑结构的耐久性、安全性、经济性、美观性以及与环境的适应性等多方面因素。

2.结构荷载按作用时间分为静荷载和动荷载。

答案：正确

解题思路：结构荷载根据作用时间的长短可以分为静荷载和动荷载。静荷载是指作用时间较长，变化缓慢的荷载，如自重、土压力等；动荷载是指作用时间较短，变化迅速的荷载，如风荷载、地震作用等。

3.钢筋混凝土结构构件的设计主要是根据钢筋和混凝土的强度来确定的。

答案：正确

解题思路：钢筋混凝土结构构件的设计确实主要是基于钢筋和混凝土的强度来确定，包括钢筋的配置、混凝土的等级等，以保证结构在受力时的安全性和可靠性。

4.结构计算简图是一种理想化的模型，实际结构与之完全一致。

答案：错误

解题思路：结构计算简图是对实际结构的简化，它忽略了实际结构中的一些细节，如连接节点的复杂性、材料的非线性等，因此实际结构与计算简图并不完全一致。

5.结构的稳定性是指结构在荷载作用下不发生破坏的能力。

答案：正确

解题思路：结构的稳定性是指结构在受到各种荷载作用时，能够保持其几何形状和承载能力不发生破坏的能力。这是结构设计中的一个重要指标。四、简答题1.简述建筑结构设计的基本步骤。

（1）收集设计资料

（2）确定结构形式与布置

（3）进行结构布置与尺寸设计

（4）进行结构分析

（5）进行结构构件设计

（6）进行施工图设计

（7）进行施工技术交底

2.简述结构荷载的分类及计算方法。

（1）结构荷载分类：

a.恒载：如重力、支座反力等

b.活载：如楼面荷载、屋面荷载等

c.地震荷载：按地震烈度设计

d.风荷载：按风压值设计

（2）计算方法：

a.恒载：按实际质量计算

b.活载：根据规范取值

c.地震荷载：根据地震烈度计算

d.风荷载：根据风压值计算

3.简述结构构件设计的主要依据。

（1）材料力学功能：抗拉、抗压、抗弯、抗剪、抗扭功能

（2）结构规范：荷载、构件尺寸、构造要求等

（3）工程经验：根据实际情况，合理选择设计参数

4.简述结构计算简图的绘制原则。

（1）结构整体性：保持结构各部分间的几何关系

（2）几何相似：计算简图与实际结构的几何形状相同

（3）力学等效：计算简图与实际结构的受力状态相同

（4）简化原则：在保证结构安全的前提下，简化计算过程

5.简述材料力学功能对结构设计的影响。

（1）强度：材料力学功能直接影响结构构件的承载能力

（2）刚度：材料力学功能影响结构构件的变形和振动特性

（3）延性：材料力学功能影响结构在破坏前的变形程度

（4）耐久性：材料力学功能影响结构的耐久性

答案及解题思路：

1.解题思路：收集设计资料，包括场地条件、建筑功能、设计规范等；确定结构形式与布置；进行结构布置与尺寸设计；接着，进行结构分析，包括荷载计算、内力分析等；进行结构构件设计和施工图设计。

2.解题思路：了解结构荷载的分类，包括恒载、活载、地震荷载和风荷载；根据规范计算各类荷载；根据计算结果，进行结构设计。

3.解题思路：在结构构件设计时，主要依据材料力学功能、结构规范和工程经验。分析材料的力学功能，如抗拉、抗压、抗弯等；根据规范确定设计参数；结合工程经验进行合理设计。

4.解题思路：在绘制结构计算简图时，应遵循结构整体性、几何相似、力学等效和简化原则。保证结构各部分间的几何关系；保持计算简图与实际结构的几何形状相同；保证计算简图与实际结构的受力状态相同；在保证结构安全的前提下，简化计算过程。

5.解题思路：材料力学功能对结构设计的影响主要体现在强度、刚度、延性和耐久性方面。根据材料力学功能确定构件的承载能力；分析材料的变形和振动特性；考虑材料的耐久性；在结构设计中合理选择材料。五、计算题1.已知条件：

矩形截面梁截面尺寸：200mm×300mm

混凝土强度等级：C30

钢筋强度等级：HRB400

求解内容：

计算该梁的截面惯性矩。

2.已知条件：

单层厂房柱截面尺寸：400mm×600mm

混凝土强度等级：C30

柱的计算长度：6.0m

求解内容：

计算该柱的轴向受压承载力。

3.已知条件：

现浇钢筋混凝土梁截面尺寸：200mm×300mm

混凝土强度等级：C30

钢筋强度等级：HRB400

求解内容：

计算该梁的截面配筋率。

4.已知条件：

现浇钢筋混凝土板板厚：100mm

混凝土强度等级：C30

求解内容：

计算该板的荷载效应系数。

5.已知条件：

现浇钢筋混凝土梁截面尺寸：200mm×300mm

混凝土强度等级：C30

钢筋强度等级：HRB400

求解内容：

计算该梁的抗弯承载力。

答案及解题思路：

1.答案：

I=(1/12)×300^3(1/12)×200^3=1.833×10^6mm^4

解题思路：

按照矩形截面惯性矩的公式进行计算，分别计算宽和高轴方向的惯性矩，然后相加。

2.答案：

f_c=14.3MPa，A=400mm×600mm=240000mm^2，N_p=0.85×f_c×A=261.44kN

解题思路：

计算混凝土轴心抗压强度f_c，求出截面积A，使用承载力公式计算N_p。

3.答案：

配筋率ρ=(A_s/A)×100%=(600×200×0.85×f_y/1.1×f_c)/(200×300)=0.283%

解题思路：

计算钢筋截面积A_s，然后代入配筋率公式进行计算。

4.答案：

β=1.00.005×(h/d)=0.9975

解题思路：

使用板的荷载效应系数公式，代入板厚h和钢筋直径d（通常为8mm或10mm）计算β。

5.答案：

M=(0.9×f_cm×b×dA_s'×f_y')×x/2=(0.9×13.9MPa×200mm×300mm600×200×0.85×400MPa)×200mm/2=846.6kN·m

解题思路：

计算截面弯矩M，首先计算混凝土抗弯矩部分和钢筋抗弯矩部分，然后代入公式计算。六、论述题1.论述建筑结构设计在工程中的应用。

建筑结构设计是工程建设项目中的核心环节，其主要应用体现在以下几个方面：

满足安全性要求：保证结构在自然力和人为作用下的安全稳定。

满足功能需求：适应建筑物的使用功能和空间布局。

优化结构功能：提高结构的耐久性、经济性和适应性。

符合规范标准：遵守国家相关建筑法规和行业标准。

2.论述结构荷载对结构设计的影响。

结构荷载是影响结构设计的重要因素，主要包括：

永久荷载：如结构自重、设备荷载等，对结构设计有基础性影响。

可变荷载：如活荷载、风荷载、地震荷载等，对结构设计有动态影响。

偶然荷载：如爆炸、火灾等，对结构设计有突发性影响。

荷载大小、分布和性质直接影响结构的设计选型和计算方法。

3.论述结构构件设计在建筑结构设计中的重要性。

结构构件是建筑结构的基本单元，其设计的重要性体现在：

承载能力：保证结构构件能够承受各种荷载。

连接功能：保证构件间连接的牢固和可靠。

耐久性：提高构件的使用寿命和耐久性。

经济性：在满足功能和安全的前提下，降低成本。

4.论述结构计算简图在建筑结构设计中的作用。

结构计算简图是结构设计的重要工具，其作用包括：

简化计算：通过简化模型，减少计算量，提高设计效率。

明确设计意图：使设计者对结构功能有更直观的认识。

指导施工：为施工人员提供明确的施工指导和依据。

评估安全性：通过计算简图，评估结构的整体功能和安全性。

5.论述材料力学功能对建筑结构设计的影响。

材料力学功能是影响结构设计的关键因素，包括：

弹性模量：影响结构的变形和刚度。

屈服强度：决定结构的承载能力。

抗拉强度：影响结构的抗裂功能。

抗剪强度：决定结构的剪切功能。

不同的材料力学功能会影响结构设计的选择和计算方法。

答案及解题思路：

1.答案：建筑结构设计在工程中的应用主要体现在满足安全性要求、功能需求、优化结构功能和符合规范标准等方面。

解题思路：首先明确建筑结构设计的定义，然后结合实际工程案例，阐述其在不同方面的应用。

2.答案：结构荷载对结构设计的影响主要体现在永久荷载、可变荷载和偶然荷载三个方面，这些荷载的大小、分布和性质直接影响结构的设计选型和计算方法。

解题思路：分析不同类型的荷载对结构设计的影响，结合工程实例进行说明。

3.答案：结构构件设计在建筑结构设计中的重要性体现在承载能力、连接功能、耐久性和经济性等方面。

解题思路：列举结构构件设计的重要性，并结合实际案例进行说明。

4.答案：结构计算简图在建筑结构设计中的作用主要体现在简化计算、明确设计意图、指导施工和评估安全性等方面。

解题思路：阐述结构计算简图的定义和作用，结合工程实例进行说明。

5.答案：材料力学功能对建筑结构设计的影响主要体现在弹性模量、屈服强度、抗拉强度和抗剪强度等方面。

解题思路：分析不同材料力学功能对结构设计的影响，结合工程实例进行说明。七、应用题1.设计一座单层厂房，柱截面尺寸为400mm×600mm，混凝土强度等级C30，柱的计算长度为6.0m。根据工程需求，确定柱的轴向受压承载力。

解题步骤：

a.计算柱的有效截面面积：\(A_{eff}=0.4\times0.60.4\times0.4\times20.6\times0.4\times2=0.224\,\text{m}^2\)

b.查找C30混凝土的轴心抗压强度设计值：\(f_{ck}=14.3\,\text{N/mm}^2\)

c.计算柱的轴向受压承载力：\(N=f_{ck}\timesA_{eff}=14.3\times0.224=3.19\,\text{kN}\)

2.设计一座现浇钢筋混凝土梁，截面尺寸为200mm×300mm，混凝土强度等级C30，钢筋强度等级HRB400。根据工程需求，确定梁的截面配筋率。

解题步骤：

a.查找HRB400钢筋的屈服强度设计值：\(f_{y}=360\,\text{N/mm}^2\)

b.计算梁的截面面积：\(A=0.2\times0.3=0.06\,\text{m}^2\)

c.设定最小配筋率：\(\phi_{min}=0.006\)

d.计算所需钢筋面积：\(A_{s}=\phi_{min}\timesA=0.006\times0.06=0.00036\,\text{m}^2\)

e.计算配筋率：\(\phi=\frac{A_{s}}{A}=\frac{0.00036}{0.06}=0.006\)或0.6%

3.设计一座现浇钢筋混凝土板，板厚100mm，混凝土强度等级C30。根据工程需求，确定板的荷载效应系数。

解题步骤：

a.根据板厚和混凝土等级，查找荷载效应系数表。

b.假设查得板厚100mm对应的荷载效应系数为：\(\gamma=1.2\)

4.设计一座现浇钢筋混凝土梁，截面尺寸为2