工程建筑结构设计实践试题集

工程建筑结构设计实践试题集姓名_________________________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、填空题1.工程建筑结构设计中，结构的安全性、适用性和耐久性三大基本要求应遵循的原则是结构可靠性原则。

2.结构荷载按其作用时间的长短可分为持久荷载和短暂荷载。

3.钢筋混凝土结构按施工方法不同可分为现浇结构、预制结构和装配整体式结构。

4.在工程设计中，建筑结构的计算简图主要分为几何简图、力学简图和运动简图。

5.材料力学中，梁的内力包括弯矩和剪力。

答案及解题思路：

1.答案：结构可靠性原则

解题思路：结构可靠性原则是工程建筑结构设计中的基本指导原则，它要求结构在预期的使用年限内，在各种可能的不利因素作用下，保持其安全性、适用性和耐久性。

2.答案：持久荷载、短暂荷载

解题思路：结构荷载根据作用时间的长短分为持久荷载和短暂荷载，持久荷载是指长时间作用在结构上的荷载，如自重；短暂荷载是指短时间内作用在结构上的荷载，如地震作用。

3.答案：现浇结构、预制结构、装配整体式结构

解题思路：钢筋混凝土结构根据施工方法的不同，可以分为现浇结构、预制结构和装配整体式结构。现浇结构是指现场浇筑而成的结构；预制结构是指预先在工厂中制作好的构件，现场组装；装配整体式结构是指预制构件与现场浇筑相结合的结构。

4.答案：几何简图、力学简图、运动简图

解题思路：在工程设计中，为了简化计算和分析，通常将复杂的结构简化为计算简图。几何简图主要反映结构的几何形状；力学简图主要反映结构的受力情况；运动简图主要反映结构的运动规律。

5.答案：弯矩、剪力

解题思路：材料力学中，梁的内力主要包括弯矩和剪力。弯矩是梁在受到弯曲作用时产生的内力，剪力是梁在受到剪切作用时产生的内力。这两个内力是梁结构设计中需要重点考虑的因素。二、选择题1.下列不属于结构设计中的静力荷载的是：

A.重力荷载

B.水荷载

C.温度荷载

D.地震荷载

2.关于结构设计中结构的受力状态，以下说法正确的是：

A.单向受力状态是结构的受力状态

B.复合受力状态是结构的受力状态

C.两种受力状态均为结构的受力状态

D.两种受力状态都不是结构的受力状态

3.钢筋混凝土结构的抗裂性取决于：

A.材料功能

B.施工工艺

C.受力状态

D.以上都是

4.混凝土的抗压强度随骨料粒径增大而：

A.增加

B.减少

C.保持不变

D.先增加后减少

5.结构设计中，关于轴心受压构件的稳定性，以下说法正确的是：

A.构件的截面惯性矩越大，其稳定性越好

B.构件的长细比越大，其稳定性越好

C.构件的材料强度越高，其稳定性越好

D.以上说法都不正确

答案及解题思路：

1.答案：D

解题思路：静力荷载是指作用在结构上的静态荷载，不会引起结构的加速度。重力荷载、水荷载和温度荷载都属于静力荷载，而地震荷载属于动力荷载，会引起结构的加速度，因此不属于静力荷载。

2.答案：C

解题思路：结构的受力状态包括单向受力状态和复合受力状态，单向受力状态指的是结构只受到一个方向上的力，复合受力状态指的是结构受到两个或两个以上方向上的力。因此，两种受力状态都是结构的受力状态。

3.答案：D

解题思路：钢筋混凝土结构的抗裂性受到材料功能、施工工艺和受力状态的影响。材料功能包括水泥、砂、石等原材料的质量；施工工艺包括混凝土的搅拌、浇筑、养护等过程；受力状态则包括结构的应力分布和变形情况。因此，以上都是影响抗裂性的因素。

4.答案：A

解题思路：混凝土的抗压强度骨料粒径的增大而增加。这是因为较大的骨料能够提供更好的支撑，从而提高混凝土的整体强度。

5.答案：A

解题思路：轴心受压构件的稳定性与其截面惯性矩有关。截面惯性矩越大，构件的抵抗弯曲变形的能力越强，因此其稳定性越好。长细比和材料强度虽然也会影响稳定性，但不是决定性因素。三、判断题1.在工程建筑结构设计中，结构的安全性、适用性和耐久性是相互独立的三大要求。（×）

解题思路：安全性、适用性和耐久性是工程建筑结构设计中三大基本要求，它们是相互关联和影响的，而非独立存在。安全性要求结构在承受预期荷载时保持稳定；适用性要求结构在使用中满足功能要求；耐久性则要求结构能在预期的使用年限内保持良好的状态。因此，它们不是相互独立的。

2.在进行结构设计时，荷载的计算只需考虑活荷载，不需考虑恒荷载。（×）

解题思路：结构设计时需同时考虑恒荷载和活荷载。恒荷载（如自重、固定设备等）和活荷载（如风荷载、雪荷载等）都会对结构产生作用力，两者共同决定结构的设计参数和尺寸。忽视任何一种荷载都可能造成设计缺陷。

3.钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，只要满足规范要求即可。（√）

解题思路：由于材料性质和施工过程中的各种因素，钢筋混凝土结构确实会存在裂缝。但是只要按照规范要求进行设计、施工和维护，裂缝的大小、位置和宽度均能得到有效控制，不会影响结构的安全性和使用功能。

4.材料力学中的剪力是指梁上的剪力，而结构力学中的剪力是指结构的剪力。（√）

解题思路：在材料力学中，剪力是指作用在梁上的剪切力；而在结构力学中，剪力是指作用在结构上的剪切力。两者在定义和作用上有所区别。

5.在工程设计中，结构的计算简图应尽可能地简化，以提高计算的准确性。（√）

解题思路：结构计算简图是对实际结构的一种简化表达，目的是便于进行力学分析和计算。虽然简化过程中可能忽略一些次要因素，但通过适当的方法和计算手段，可以保证计算结果的准确性。因此，在保证计算结果的前提下，尽量简化计算简图是有益的。

目录四、计算题1.已知一根钢梁，长度为6m，截面惯性矩为10cm^4，截面面积A=300cm^2。求此钢梁的柔度λ。

2.某悬臂梁，一端固定，另一端受集中力P作用。梁长L=6m，弹性模量E=2×10^5MPa，惯性矩I=5×10^6cm^4。求梁在力作用点的弯矩M。

3.一根混凝土柱，高h=4m，截面为圆形，直径d=400mm。求柱子的轴心抗压强度f_c。

4.一根混凝土梁，跨度L=4m，截面为矩形，宽b=300mm，高h=500mm。求梁在跨中截面处的挠度y。

5.某钢柱，高h=5m，截面惯性矩I=1.2×10^8cm^4，弹性模量E=2×10^5MPa。求此钢柱的稳定性系数λ。四、计算题1.钢梁柔度λ

公式：λ=L/(R_min)

求解过程：

1.首先计算钢梁的回转半径（R_min）。

R_min=I/A=10cm^4/300cm^2=0.0333cm

2.将长度L转换为厘米（cm）。

L=6m=600cm

3.代入公式计算柔度λ。

λ=L/R_min=600cm/0.0333cm=18000

答案：λ=18000

2.悬臂梁力作用点弯矩M

公式：M=PL/2

求解过程：

1.直接代入已知数据进行计算。

M=P6m/2=3Pm

答案：M=3Pm

3.混凝土柱轴心抗压强度f_c

公式：f_c=(f'cA)/d^2

求解过程：

1.计算截面面积A。

A=π(d/2)^2=π(400mm/2)^2=π200mm^2=1256.64cm^2

2.假设混凝土抗拉强度f'c=20MPa=2010^6N/m^2

3.代入公式计算轴心抗压强度f_c。

f_c=(2010^6N/m^21256.64cm^2)/(400mm/2)^2=10.1N/mm^2

答案：f_c=10.1N/mm^2

4.混凝土梁跨中挠度y

公式：y=(PL^3)/(48EI)

求解过程：

1.计算截面惯性矩I。

I=(bh^3)/12=(300mm(500mm)^3)/12=62510^9mm^4

2.代入已知数据计算挠度y。

y=(P(4000mm)^3)/(48210^5N/mm^262510^9mm^4)

y=P/(1.510^9N/mm)

答案：y=P/(1.510^9N/mm)

5.钢柱稳定性系数λ

公式：λ=π^2EI/(h(k^2(k^21)^2))

求解过程：

1.代入已知数据进行计算。

λ=π^2210^5MPa1.210^8cm^4/(500cm((12/10)^2((12/10)^21)^2))

λ=0.9

答案：λ=0.9五、简答题1.简述结构设计中荷载的分类。

荷载的分类包括：

a)持续荷载：如结构自重、土压力等，其作用时间较长，变化较小。

b)偶然荷载：如地震作用、风荷载等，其出现概率较低，作用时间短暂。

c)变荷栽：如活荷载、施工荷载等，其大小和作用时间随时间变化。

d)荷载组合：由多种不同类型的荷载共同作用在结构上。

2.简述结构设计中材料力学的基本原理。

材料力学的基本原理包括：

a)应力与应变关系：描述材料在外力作用下内部产生的应力与应变之间的关系。

b)极限状态分析：研究材料在达到某一极限状态前的力学行为，如屈服、破坏等。

c)弹性理论：研究材料在弹性范围内的力学行为，如胡克定律等。

d)材料功能：研究不同材料的力学功能，如强度、刚度、韧性等。

3.简述钢筋混凝土结构的受力特点。

钢筋混凝土结构的受力特点包括：

a)混凝土的抗压功能良好，钢筋主要承受拉力。

b)结构整体性好，具有良好的抗震功能。

c)可调节钢筋和混凝土的配比，以满足不同的受力要求。

d)施工方便，易于形成各种复杂的结构形式。

4.简述钢结构的受力特点。

钢结构的受力特点包括：

a)钢材具有良好的弹性、塑性和韧性，可以承受较大的载荷。

b)结构自重轻，便于运输和安装。

c)设计灵活性高，可以形成各种空间结构。

d)耐腐蚀性较好，但需要适当的防护措施。

5.简述结构设计中的计算简图。

结构设计中的计算简图包括：

a)线性简图：将结构简化为直线或曲线模型，适用于简单结构。

b)杆件模型：将结构简化为由杆件组成的模型，适用于杆件结构。

c)平面模型：将三维结构简化为二维平面结构，适用于平面受力分析。

d)空间模型：保持结构的三维几何形状，适用于复杂空间结构分析。

答案及解题思路：

1.答案：如上所述，荷载分为持续荷载、偶然荷载、变荷载和荷载组合。解题思路：根据荷载作用时间的长短、变化特性以及作用性质进行分类。

2.答案：材料力学的基本原理包括应力与应变关系、极限状态分析、弹性理论和材料功能。解题思路：结合材料在不同力学状态下的表现，分析其基本原理。

3.答案：钢筋混凝土结构的受力特点包括抗压功能良好、整体性好、可调节配比和施工方便。解题思路：从材料特性和结构特性两个方面分析。

4.答案：钢结构的受力特点包括弹性好、自重轻、设计灵活和耐腐蚀性好。解题思路：结合钢材功能和结构设计特点进行分析。

5.答案：结构设计中的计算简图包括线性简图、杆件模型、平面模型和空间模型。解题思路：根据结构分析的需要和实际情况选择合适的简图模型。六、论述题1.论述结构设计中的荷载计算方法。

荷载分类与计算方法：详细阐述永久荷载、可变荷载、偶然荷载和地震作用等荷载类型的分类及其计算方法，如均布荷载、集中荷载、点荷载的计算公式。

荷载组合与效应分析：说明荷载组合的原则和效应分析方法，包括荷载效应组合系数和荷载组合值的确定。

实例分析：结合实际工程案例，展示如何进行荷载计算和分析。

2.论述结构设计中材料的选择与使用。

材料特性比较：对比分析钢筋、混凝土、木材等常用结构材料的力学功能、耐久性和适用范围。

材料选择原则：阐述结构设计中选择材料时应遵循的原则，如安全性、耐久性、经济性和可施工性。

材料使用限制：讨论在结构设计中材料使用的限制条件，如材料的最小和最大厚度、最小配筋率等。

3.论述结构设计中计算简图的绘制原则。

简图绘制要求：介绍绘制结构计算简图的基本要求，包括结构的几何形状、尺寸、连接方式等。

荷载简化和分布：说明如何对实际结构的荷载进行简化和分布，以保证计算简图的准确性和实用性。

实例说明：通过实际结构案例，展示如何正确绘制计算简图。

4.论述结构设计中结构稳定性的分析方法。

稳定性理论：介绍结构稳定性的基本理论和分析方法，如欧拉临界载荷、失稳形态等。

稳定性计算方法：阐述常用的稳定性计算方法，如线性稳定分析、非线性稳定分析等。

实际案例分析：通过实际工程案例，分析结构稳定性问题及其解决方法。

5.论述结构设计中结构裂缝的防治措施。

裂缝成因分析：分析结构裂缝产生的原因，如温度变化、材料收缩、荷载作用等。

裂缝防治措施：提出具体的裂缝防治措施，如采用低收缩混凝土、合理设计构造、控制施工质量等。

实例探讨：结合实际工程案例，探讨裂缝的防治效果和实施步骤。

答案及解题思路：

1.答案：

荷载计算方法包括永久荷载、可变荷载、偶然荷载和地震作用等。计算时需根据荷载类型选用合适的计算公式，进行荷载组合和效应分析，保证结构安全可靠。

解题思路：首先分类荷载类型，然后根据荷载类型确定计算方法，最后进行组合和效应分析。

2.答案：

材料选择时应考虑材料的力学功能、耐久性、适用范围等因素。选择原则包括安全性、耐久性、经济性和可施工性。

解题思路：对比分析不同材料的特性，结合设计要求和条件，选择合适的材料。

3.答案：

计算简图应准确反映结构的几何形状、尺寸和连接方式。绘制时应注意荷载的简化和分布，保证计算简图的准确性。

解题思路：分析结构的几何特征和连接方式，进行简化和分布，然后绘制简图。

4.答案：

结构稳定性分析包括理论分析和计算方法。计算方法包括线性稳定分析、非线性稳定分析等。

解题思路：理解稳定性理论，选用合适的计算方法，分析结构的稳定性问题。

5.答案：

裂缝防治措施包括采用低收缩混凝土、合理设计构造、控制施工质量等。

解题思路：分析裂缝成因，针对原因提出防治措施，并结合实际工程进行实施。七、案例分析题1.框架梁的配筋率

框架梁的配筋率是指钢筋截面面积与混凝土截面面积的比值，它反映了梁的受力功能。计算公式

配筋率=(钢筋面积/混凝土面积)×100%

由于题目中未给出具体配筋数据，因此无法直接计算配筋率。需要根据工程具体情况和设计规范来确定配筋率。

2.基础底面积

基础底面积是指建筑物基础底面的面积，计算公式

基础底面积=土层厚度×土层重度

根据题目给出的数据，可得：

基础底面积=2m×19kN/m^3=38m^2

3.悬臂梁的最大挠度

悬臂梁的最大挠度是指梁在荷载作用下，端部产生的最大位移。计算公式

最大挠度=(P×L^3)/(3×E×I)

根据题目给出的数据，可得：

最大挠度=(P×L^3)/(3×E×I)=(P×5^3)/(3×