建筑结构概念设计(第三章)
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第三章建筑结构荷载《建筑结构荷载规范》GB50009-2001一荷载分类1、永久荷载:结构自重、土压力、预应力2、可变荷载:楼面活荷载、屋面活荷载、积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、地震荷载3、偶然荷载:爆炸力、撞击力例:工业厂房屋盖自重荷载:防水层(八层作法)标准值0.35kN/m2(沿屋面坡向)找平层(2cm厚水泥砂浆)标准值0.40kN/m2(沿屋面坡向)保温层(10cm沥青珍珠岩)标准值0.30 kN/m2(沿屋面坡向)预应力钢筋混凝土大型屋面板标准值1.40 kN/m2(沿屋面坡向)屋架自重(包括支撑)标准值0.45 kN/m2(沿水平面)例:工业厂房屋盖活荷载:使用荷载标准值0.70 kN/m2(沿水平面)雪荷载标准值0.45 kN/m2(沿水平面)例:常用材料自重(kN/m3):钢-78.5;钢筋混凝土-25;普通砖-18;焦渣空心砖-10;瓷砖-19.8;木材-4~9;水泥-16;水泥砂浆-20二荷载代表值1、永久荷载采用标准值作为代表值;2、活荷载采用标准值、组合值、频遇值、准永久值作为代表值;3、偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定代表值三 荷载效应组合1、对于承载能力极限状态:包括基本组合、偶然组合;设计表达式:R S ≤0γ其中:0γ-结构重要性系数;1.1、1.0、0.9S -荷载效应组合的设计值; R -结构构件抗力的设计值;◎基本组合由可变荷载效应控制的组合∑=++=ni Qikci Qi k Q Q Gk G S S S S 211ϕγγγ式中:Gγ-永久荷载的分项系数;Qi γ-第i 个可变荷载的分项系数;S Gk -按永久荷载G k 计算的荷载效应值; S Qik -按可变荷载Q ik 计算的荷载效应值;ci ϕ-可变荷载Q i 的组合值系数由永久荷载效应控制的组合∑=+=ni Qikci Qi Gk G S S S 1ϕγγ注:1.基本组合中的设计值仅用于荷载与荷载效应为线性的情况;2.当对S Q1k 无法明显判断时,轮次以可变荷载效应为S Q1k ,取最不利荷载组合效应;3.当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时,参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载对一般的排架、框架结构,基本组合可采用简化规则:对可变荷载效应控制的组合:取下列两式的不利值kQ Q Gk G S S S 11γγ+= ∑=+=ni QikQi Gk G S S S 19.0γγ对永久荷载效应控制的组合不变 基本组合的荷载分项系数按下列规定采用永久荷载分项系数:当其效应对结构不利时:对由可变荷载效应控制的组合取1.2;对永久荷载效应控制的组合取1.35当其效应对结构有利时:一般情况下取1.0;对结构的倾覆、滑移或漂浮验算时取0.9 可变荷载的分项系数:一般情况下取1.4;对标准值大于4kN/m 2的工业房屋楼面结构的活荷载取1.3偶然组合偶然荷载的代表值不乘分项系数,按有关规定进行。
第一章的习题答案1.震级是衡量一次地震强弱程度(即所释放能量的大小)的指标。
地震烈度是衡量一次地震时某地区地面震动强弱程度的尺度。
震级大时,烈度就高;但某地区地震烈度同时还受震中距和地质条件的影响。
2.参见教材第10面。
3.大烈度地震是小概率事件,小烈度地震发生概率较高,可根据地震烈度的超越概率确定小、中、大烈度地震;由统计关系:小震烈度=基本烈度-1.55度;大震烈度=基本烈度+1.00度。
4.概念设计为结构抗震设计提出应注意的基本原则,具有指导性的意义;抗震计算为结构或构件达到抗震目的提供具体数据和要求;构造措施从结构的整体性、锚固连接等方面保证抗震计算结果的有效性以及弥补部分情况无法进行正确、简洁计算的缺陷。
5.结构延性好意味可容许结构产生一定的弹塑性变形,通过结构一定程度的弹塑性变形耗散地震能量,从而减小截面尺寸,降低造价;同时可避免产生结构的倒塌。
第二章的习题答案1.地震波中与土层固有周期相一致或相近的波传至地面时,其振幅被放大;与土层固有周期相差较大的波传至地面时,其振幅被衰减甚至完全过滤掉了。
因此土层固有周期与地震动的卓越周期相近,2.考虑材料的动力下的承载力大于静力下的承载力;材料在地震下地基承载力的安全储备可低于一般情况下的安全储备,因此地基的抗震承载力高于静力承载力。
3.土层的地质年代;土体中的粘粒含量;地下水位;上覆非液化土层厚度;地震的烈度和作用时间。
4.a 中软场地上的建筑物抗震性能比中硬场地上的建筑物抗震性能要差(建筑物条件均同)。
b. 粉土中粘粒含量百分率愈大,则愈容易液化.c.液化指数越小,地震时地面喷水冒砂现象越轻微。
d.地基的抗震承载力为承受竖向荷载的能力。
5. s m v m 5.2444208.32602.82008.51802.220=+++=因m v 小于s m 250,场地为中软场地。
6. 设计地震分组为第二组,烈度为7度,取80=N砂土的临界标贯值:[])(1.09.00w s cr d d N N -+=,其中m d w 5.1=土层厚度:第i 实测标贯点所代表的土层厚度的上界取上部非液化土层的底面或第1-i 实测标贯点所代表土层的底面;其下界取下部非液化土层的顶面或相邻实测标贯点的深度的均值。
第三章建筑结构设计⽅法课后习题详解第3章建筑结构设计⽅法3.1 思考题3-1 结构在规定的使⽤年限内应满⾜哪些功能要求?答:建筑结构在规定的设计使⽤年限内,应满⾜安全性、适⽤性和耐久性三项功能要求。
3-2 随机变量的平均值、标准差有何统计上的意义?答:A、随机变量的平均值表明随机变量取值的集中程度、整体⽔平或波动中⼼。
B、标准差和变异系数均表明随机变量取值的分散程度或波动⼤⼩。
当平均值相同时,可直接⽤标准差⽐较两个或多个随机变量取值的分散程度;当平均值不相同时,只能⽤变异系数(相对标准差)进⾏⽐较。
3-3 结构的功能函数如何表达?实际⼯程中结构功能可能会出现哪些情况?答:A、Z=g(R,S)=R—S,上式中R和S是随机变量,函数Z也是随机变量。
B、实际⼯程结构功能可能会出现以下三种情况: Z>0,结构处于可靠状态;Z<0,结构处于失效状态;Z=0,结构处于极限状态。
3-4 正态分布的随机变量,以µf(1-1.645δf)为基准,实际取值不低于该基准值的概率(也即保证率)为多少?答:实际取值不低于该基准值的概率P(X>u—1.645σ)=1—F(u-1.645σ)=1—Ф(—1.645)=1-(0.04947+0.05050)/2=0.95。
即不低于95%。
3-5 荷载效应和作⽤效应有什么区别?答:A、荷载效应是由直接作⽤(荷载)引起的内⼒、变形和裂缝等效应。
B、作⽤效应是由作⽤引起的结构或结构构件的反应,⽤S表⽰,例如内⼒(轴⼒、弯矩、剪⼒、扭矩等)变形和裂缝宽度等。
3-6 安全等级为⼆级的建筑结构构件,延性破坏的⽬标可靠指标应为多少?答:查表P29也可知为3.2.3-7 结构的可靠概率和失效概率之间有什么关系?答:A、可靠概率Ps即可靠度,它与失效概率P f之和为1,可靠概率上升,失效概率下降;可靠概率下降失效概率上升,知道其中任何⼀个,另⼀个也就确定了。
3-8 承载能⼒极限状态和正常使⽤极限状态的含义是什么?答:A、结构或结构构件达到最⼤承载能⼒或不适合于继续承载的变形时的状态。
土木建筑工程:建筑结构(三)1、问答题如何保证钢筋混凝土梁受弯破坏是适筋破坏?正确答案:用最小配筋率和最大配筋率来限制。
2、单选混凝土保护层是具有足够厚度的混凝土层,取()至构件截面边缘的净距。
A.钢筋中心(江南博哥)B.钢筋内表面C.钢筋外表面正确答案:C3、判断题次梁的间距即为板的跨度,主梁的间距即为次梁的跨度,柱或墙在梁方向的间距即为主梁的跨度。
正确答案:对4、问答题名词辨析题:板式楼梯和梁式楼梯。
正确答案:板式楼梯由踏步板、平台板和平台梁组成,一般用于跨度在3米以内的小跨度楼梯较为经济。
板式楼梯的下表面平整,施工支模方便,外观也较轻巧,但斜板较厚,当跨度较大时材料用量较多;梁式楼梯由在斜板两侧或中间设置的斜梁、踏步板、平台板和平台梁组成,用于梯段较长时较为经济,但其支模及施工均较板式楼梯复杂,外观也显得笨重。
5、判断题轴心受拉构件在混凝土开裂后,混凝土退出受拉工作,全部拉力由钢筋承担。
正确答案:对6、单选地震烈度为()时大多数房屋损坏、破坏,少数房屋倾倒。
A、6度B、7度C、8-9度D、10正确答案:C7、问答题提高钢筋混凝土梁抗剪承载力的措施有哪些?正确答案:1.箍筋和斜裂缝间混凝土块体一起共同作用抵抗由荷载产生的剪力。
2.箍筋均匀布置在梁表面,能有效控制斜裂缝宽度。
3.箍筋兜住纵向受力钢筋,箍筋和纵向受力钢筋形成钢筋骨架,有利于施工时固定钢筋,还能将骨架中的混凝土箍住,有利于发挥混凝土的作用力。
8、问答题如何判断钢筋混凝土受压弯构件是大偏心构件还是小偏心构件?正确答案:钢筋混凝土偏心受压构件的大小偏心主要是根据其破坏形态确定的,如果以受拉区钢筋屈服为基本破坏特征,则为大偏心构件,如果以受压区混凝土被压碎为破坏特征,则为小偏心构件。
9、单选()级以上称为破坏性地震,会对建筑造成不同程度的破坏。
A、4B、5C、6D、8正确答案:B10、单选施加预应力时,采用先张拉方法,可以减少()。
A.摩擦损失B.锚具变形损失C.收缩、徐变损失D.预应力与台座的温差损失正确答案:C11、问答题钢筋混凝土少筋梁的破坏过程是?正确答案:(1)受压区砼压坏,钢筋未屈服;(2)受拉区混凝土开裂,钢筋马上屈服;(3)钢筋先屈服,然后受压区砼压坏;(4)钢筋屈服时,受压区砼压坏。