结构工程专业大纲及答案

一、 专业基础理论：1、 静定结构受力分析方法，内力计算，及内力图的绘制（1）静定结构受力分析方法：应用截面法，区段叠加法，结点法，联合法（2）内力计算及内力图绘制：1，所有外力与反力之和等于零。即Fx=0;Fy=0;Fz=0.2, 所有外力与反力对于某一静的结构的支承点的力矩之和等于零。即 M=0.3，割取含有某一静的结构的支承点的部分结构作为脱离体，则应将割取部分的外力与反力加上被截割的杆件的内力，组成一个平衡体系。仍可按上述 Fx=0;Fy=0;Fz=0.及 M=01、轴力图 一般来讲，我们可以把基线上方的轴力图图形部分规定为正的轴力，把基线下方的轴力图图形部分规定为负的轴力。针对于水平杆件，轴力图可以按照下面的规则来绘制：从左向右画，力向左则向上画；力向右则向下画。没有力的区段为平直线。例：绘制下图的轴力图 图一 图二从点开始，有一个向左的力，根据规则则从基线向上画代表的竖线，从到点没有其他的力则从到点为一条平直线；到了点有一个向右的力，根据规则则向下画代表的竖线，因为基线上的数值为零，因此，从正的向下就变成了负的，从点到点没有其他的力则从点到点为一条平直线；同理，点处有一个向左的力，则向上，从负的向上就变成了正的，点到点没有其他的力则为一条平直线；点处有一个向右的力则向下，就从变成了，点到点还是一条平直线，在点处有一个向右的力则向下画，正好回到基线，形成封闭的图形，实现从基线出发在回到基线。2、剪力图对于剪力图，我们可以把基线上方的轴力图图形部分规定为正的剪力，把基线下方的轴力图图形部分规定为负的剪力。针对于水平杆件，剪力图可以按照下面的规则来绘制：从左向右画，力向上则向上画；力向下则向下画。没有力的区段为平直线，有均布荷载的区段为一条斜直线，倾斜方向同样遵循力向上则向上画；力向下则向下画的原则。例：绘制下图的剪力图 图三图四首先计算出梁的支座反力，开始绘制剪力图：从点开始，没有集中力则点为零，从到点区段上是一个均布荷载，则根据规则，力向下则向下画，此时为一条斜直线，斜多少呢？从到点共走了，所以到达点时为负的，在点处的支座反力为向上，根据规则则向上画，从负向上画就变成了正的，从点到点没有其他的荷载，则为一条平直线；到了点处有一个向下的力，根据规则则应向下画代表的竖线，就从正的变成了负的，从点到点，同样没有其他的荷载，所以还是一条平直线；到了点处有一个向上支座反力为，则应向上画代表的竖线，正好回到基线，形成封闭的图形。3、弯矩图弯矩图的绘制中，没有正负号的划分，按照规定，弯矩画在受拉的一侧，因此在对弯矩计算中，常表示为上方受拉或下方受拉。一般情况下，弯矩图的绘制都是利用杆件的线形关系采用区段叠加来完成。所谓的区段就是把杆件分成若干小段来完成绘制，区段划分的原则是：满跨、单一。满跨是指在一个区段内均布荷载的长度就是这个区段的长度；单一是指在一个区段内只有一种荷载。段划分按照下面几种方式来划分：1）外伸梁的悬臂段要划开如图五； 图五2）均布荷载的起末端要划开如图六；图六3）集中力偶的左右两侧要划开如图七； 图七4）当集中力和均布荷载同时作用时，要从集中力处划开如图八。 图八在进行弯矩图的绘制时，首先要计算出各个端点的内力，然后才开始叠加，叠加的时候只有三种情况：1、区段上是均布荷载时，用虚线连接该区段端点的弯矩值，再在跨中向荷载的指向方向叠加。（如图九） 图九2、区段上是集中荷载时，用虚线连接该区段端点的弯矩值，再在集中力的地方向荷载的指向方向叠加，若集中力在区段的中间则叠加。（如图十） 图十3、区段上没有荷载时，直接用实线连接该区段端点的弯矩值。（如图十一） 图十一 例：绘制下图的弯矩图 图十二1、 计算该梁的支座反力2、区段端点弯矩计算该梁可以分成四个区段，就有个点，利用简捷法计算出各个端点的弯矩（上方受拉）（下方受拉）（下方受拉）（上方受拉）3、利用区段叠加绘制弯矩图、段上没有荷载，直接连接、段上有一个均布荷载，用虚线连接、，再在、连线跨中向下叠加、段上有一个集中荷载，用虚线连接、，再在、连线跨中向下叠加、段上同理这样就完成了对弯矩图的绘制。2、 超静定结构的受力特征及超静定次数的确定，力法和位移法的基本概念：（1） 超静定结构的受力特征：1撤去一个活动铰支座(即一根支杆)，或切断一根链杆各相当于解除一个约束。 2撤去一个固定铰支座(即两根支杆)，或拆开一个单铰结点，各相当于解除两个约束。 3撤去一个固定支座，或切断一根受弯杆件各相当于解除三个约束。 4将固定支座改为固定铰支座，或将受弯杆件切断改成铰接各相当于解除一个(承受弯矩的)约束。 5边框周边安置一个单铰则其内部减少一个弯矩约束。 6一个外形封闭和周边无铰的闭合框或刚架其内部具有三个多余约束，是三次超静定的。k个周边无铰的闭合框的超静定次数等于3k（2） 力法和位移法基本概念：解除超静定结构的多余联系而得到静定的基本结构，以多余未知力作为基本未知量，根据基本体系应与原结构变形相同而建立的位移条件，首先，多余未知力，然后由平衡条件即可计算其余反力、内力的方法称为力法。先设法求出内力，然后即可计算相应的位移，这便是力法；也可以反过来，先确定某些位移，再据此推求内力，这便是位移法。3、 荷载代表值的定义及荷载代表值的组成，工业与民用建筑楼面活载取值方法（1） 荷载代表值的定义及荷载代表值的组成设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值，例如标准值、组合值准永久值。在设计时除了采用能便于设计者使用的设计表达式外，对荷载仍应赋予一个规定的量值，即荷载代表值，荷载可根据不同的设计要求规定不同的代表值，以使之能更确切地反映它在设计中的特点。荷载规范中给出4种代表值：标准值、组合值、频遇值和准永久值。对永久荷载应该用标准值作为代表值，对可变荷载应根据设计要求用标准值、组合值、频遇值、准永久值作为代表值。荷载标准值是荷载的基本代表值，其他代表值都可以在标准值的基础上乘以相应的系数后得出。 （2） 工业与民用建筑楼面活载取值方法（1）民用建筑楼面活荷载取值 楼面活荷载取值 楼面活荷载取值与建筑物房间的使用性质、使用功能有关。 楼面梁设计时活荷载的折减系数 荷载规范4.1.2明确，在设计楼面梁时，表3.1.5中的楼面活荷载在下列情况下应乘以规定的折减系数： 第1项中第项：当楼面梁从属面积超过25m2时，折减系数为0.9； 第1项中第项第7项：当楼面梁从属面积超过50m2时，折减系数为0.9； 第8项，对单向板楼盖的次梁和槽型板的纵肋，折减系数为0.8；对单向板楼盖的主梁，折减系数为0.8；对双向板楼盖的梁，折减系数为0.8； 第9项第12项：采用与所属房屋类别相同的折减系数。 注：楼面梁从属面积，为梁两侧各延伸二分之一梁间距范围内的实际面积。 墙、柱及基础设计时活荷载的折减系数 荷载规范4.1.2明确，在设计墙、柱及基础时，表3.1.5中的楼面活荷载在下列情况下应乘以规定的折减系数： 第1项中第项：按照表3.1.6规定采用； 第1项中第项第7项：采用与其楼面梁相同的折减系数； 第8项，对单向板楼盖：折减系数为0.5；对双向板楼盖和无梁楼盖，折减系数为0.8； 第9项第12项：采用与所属房屋类别相同的折减系数。2、工业建筑楼面活荷载（包括吊车荷载等）取值 根据设备使用的要求，工业建筑楼面活荷载由工艺专业（或设备产生厂家）提出，如缺乏资料，对于一般的金工车间、仪器仪表生产车间、半导体器件生产车间、棉纺织造生产车间、轮胎厂准备车间和粮食加工车间等，可按照荷载规范附录C查用，工程设计中工业建筑楼面活荷载取值通常4.0 kN/m2。 工业建筑楼面（包括工作平台）上无设备区域的操作荷载，包括操作人员、一般工具、零星原料和成品的自重，可按照均布活荷载考虑，采用2.0 kN/m2。 生产车间的楼梯活荷载，可按实际情况采用，但不宜小于3.5 kN/m24、 风荷载的取值方法，基本风压的定义和取值方法，风压高度变化系数、风载体形系数的确定方法（1） 风荷载的取值方法风荷载标准值计算 垂直于建筑物主体结构表面上的风荷载标准值WK，按照公式（3.1-2）计算： z高度Z处的风振系数，主要是考虑风作用的不规则性，按照荷载规范7.4要求取值。多层建筑，建筑物高度30m，风振系数近似取。（2）基本风压的定义和取值方法，风压高度变化系数、风载体形系数的确定方法基本风压是以当地比较空旷平坦的地面上离地10m高统计所得的50年一遇10min平均最大风速为标准，按基本风压最大风速的平方/1600确定的风压值1、对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按表7.2.1 确定。 地面粗糙度可分为A、B、C、D 四类: A 类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B 类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C 类指有密集建筑群的城市市区； D 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。2、 对于山区的建筑物，风压高度变化系数可按平坦地面的粗糙度类别，由表7.2.1确定外，还应考虑地形条件的修正，修正系数分别按下述规定采用: 1 对于山峰和山坡，其顶部B 处的修正系数可按下述公式采用: _B=1+ktga(1-z/(2.5H)2 (7.2.2)式中 tg山峰或山坡在迎风面一侧的坡度；当tg0.3 时，取tg=0.3； k系数，对山峰取3.2，对山坡取1.4； H山顶或山坡全高(m)； z建筑物计算位置离建筑物地面的高度，m；当z2.5H 时，取z=2.5H。对于山峰和山坡的其他部位，可按图7.2.2 所示，取A、C 处的修正系数A、C 为1，AB 间和BC 间的修正系数按的线性插值确定。 2 山间盆地、谷地等闭塞地形 =0.750.85；对于与风向一致的谷口、山口 =1.201.50。7.2.3 对于远海海面和海岛的建筑物或构筑物，风压高度变化系数可按A 类粗糙度类别，由表7.2.1确定外，还应考虑表7.2.3 中给出的修正系数。（3）、风载体形系数的确定方法基本风压换算系数是由各地面粗糙度类别梯度风高度换算来的，因与梯度风高度有关，所以放在风压高度变化系数中，风洞试验不可能得出基本风压换算系数。用GB50009式（7.1.1-2）计算时用风压高度变化系数，已对基本风压按不同地面粗糙度类别进行了换算。但很大一部分风洞试验单位不熟悉GB50009规范，在计算（平均风压 Wk=C/ W0 ；峰值风压 Wk=Cmax（min）/ W0）时未考虑基本风压换算系数，计算结果（B类除外）就有很大误差。5、混凝土结构中钢筋和混凝土材料的性能，钢筋和混凝土共同工作的原理钢筋承受拉力，混凝土承受压力。钢筋与混凝土两种不同性质的材料能有效地共同工作，是由于混凝土硬化后混凝土与钢筋之间产生了粘结力。它由分子力（胶合力）、摩阻力和机械咬合力三部分组成。其中起决定性作用的是机械咬合力，约占总粘结力的一半以上。将光面钢筋的端部作成弯钩，及将钢筋焊接成钢筋骨架和网片，均可增强钢筋与混凝土之间的粘结力。为保证钢筋与混凝土之间的可靠粘结和防止钢筋被锈蚀，钢筋周围须具有1530毫米厚的混凝土保护层。若结构处于有侵蚀性介质的环境，保护层厚度还要加大。6、 钢筋混凝土梁正截面受弯曲性能和设计计算方法、斜截面受剪力性能和设计计算方法7、 钢筋混凝土受压构件两种破坏形态，钢筋混凝土受压构件承载力计算的方法受压构件的分类：1、当轴心压力的相对偏心矩较大，且受拉钢筋又配置不很多时，为大偏心受压破坏；2、当轴心压力的相对偏心矩较大，但受拉钢筋配置很多时，或当轴心压力的相对偏心矩较小时，为小偏心受压破坏。在进行轴心受压柱正截面承载力计算时，计算简图如图5-7所示。 （二）基本公式 轴心受压构件正截面承载力计算公式 NNa/a=1/a【（cA+yA）】 （5-1） 式中 N 轴向力设计值 (包括0和值在内)； d 钢筋混凝土结构的结构系数，见附录3表3； Nu 截面极限轴向力； 钢筋混凝土构件的稳定系 A 构件截面面积（当配筋率%3/=AAs时，需扣除纵向钢筋截面面积）； cf 混凝土的轴心抗压强度设计值（计算现浇混凝土柱时，如截面长边或直径小于300mm时，则式（5-1）中混凝土强度设计值应乘以系数0.8）； yf 纵向钢筋的抗压强度设计值； sA 全部纵向钢筋的截面面积。）普通箍筋柱正截面承载力计算方法 1截面设计 （1）根据构造要求确定构件截面的形状和尺寸，选定材料的强度等级； （2）确定稳定系数：利用表5-2 ； 稳定系数值主要与柱的长细比l0/b有关，此处b为矩形截面柱短边尺寸，0l为柱子的计算长度（与柱两端的约束情况有关，可自表5-1查得，其中l为构件支点间长度，（s为拱轴线的长度）8、 钢筋混凝土构件受扭破坏、冲切破坏、局部承压的概念9、 钢筋混凝土结构抗裂度、裂缝宽度和扰度验算的方法10、 预应力构件的基本概念和受力特点，先张法和后张法的施工工法概念：在普通钢筋混凝土的结构中，由于混凝土极限拉应变低，在使用荷载作用下，构件中钢筋的应变大大超过了混凝土的极限拉应变。特点：钢筋混凝土构件中的钢筋强度得不到充分利用。所以普通钢筋混凝土结构，采用高强度钢筋是不合理的。1。先张法施工工艺流程见附图：2。后张法施工工艺流程 有粘结预应力混凝土 先浇混凝土,待混凝土达到设计强度75%以上,再张拉钢筋(钢筋束).其主要张拉程序为:埋管制孔浇混凝土抽管养护穿筋张拉锚固灌浆(防止钢筋生锈).其传力途径是依靠锚具阻止钢筋的弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力,这种做法使钢筋与混凝土结为整体,称为有粘结预应力混凝土. 无粘结预应力混凝土 其主要张拉程序为预应力钢筋沿全长外表涂刷沥青等润滑防腐材料包上塑料纸或套管(预应力钢筋与混凝土不建立粘结力)浇混凝土养护张拉钢筋锚固.11、 建筑制图基本原理，建筑施工图国家标准和结构施工图国家标准建筑制图基本知识,阐述了制图基本知识，包括纸张，笔，尺等，绘声绘色图工具与仪器使用方法，平面图形的画法，绘图方法与步骤，以及建立在AUTOCAD上的绘图关系。 J11-1常用建筑构造（一）国家建筑标准设计图集(以下简称“国标图集”)2012年合订本，共收录了12J003室外工程、12J201平屋面建筑构造、09J202-1坡屋面建筑构造（一）及10J301地下建筑防水构造四本现行国标图集，适用于一般民用与工业建筑。合订本的内容均以国家现行标准规范为设计依据，编入先进成熟技术，为建筑设计、施工、监理等人员提供详实的技术资料，方便工程技术人员使用。12、 房屋建筑楼地面的基本组成、一般做法和适用范围编号类别地面做法名称面层做法燃烧性能房间名称做法总厚度附注地2混凝土地面100厚C20耐磨混凝土A车库（地下一层）1.100厚C20细石混凝土随打随抹，上撒1：1水泥砂子压实赶光.掺耐磨剂。2150厚5-32卵石灌M2.5混合砂浆，平板振捣器振捣密实（或100厚3：7灰土）3.素土夯实，压实系数0.904001.面积过大时应分仓跳格浇筑，每仓不超过60006000为宜地3A水泥地面20厚1:2.5水泥砂浆压实赶光A配电室接室电缆间工具间（地下一层）管道井（一层）1.20厚1:2.5水泥砂浆压实赶光2素水泥砂浆一道（内掺建筑胶）3.70厚C10混凝土4.150厚5-32卵石灌M2.5混合砂浆，平板振捣器振捣密实（或100厚3：7灰土）5.素土夯实，压实系数0.904001.设计时分格时应在施工平面图中绘制分格线2.在管沟与垫层交接处增铺钢筋网一道，每边宽3003.建筑胶品种由选用人员定地3F水泥地面（有防水）20厚1:2.5水泥砂浆压实赶光A设备间空调机房报警阀室风机房（地下一层）1.20厚1:2.5水泥砂浆压实赶光2素水泥砂浆一道（内掺建筑胶）3.35厚C15细石混凝土随打随抹4.3厚高聚物改性沥青涂膜防水层（材料或按工程设计）5最薄处30厚C15细石混凝土，从门口处向地漏找1%坡6. 150厚5-32卵石灌M2.5混合砂浆，平板振捣器振捣密实（或100厚3：7灰土）7.素土夯实，压实系数0.904001.防水层先做管根防水，用建筑密闭封膏封严，再做地面防水层，与管根密封膏搭接一体，防水层至立墙与地面转角处卷起150，并做好平立面防水交接处理。2.建筑胶品种由选用人员定地7现浇水磨石地面20厚 白1：2.5水泥磨石楼面A 阶梯教室（地下一层）阶梯教室语音教室普通教室 走廊大厅（一层）1.20厚1:2.5水泥彩色石子地面磨光打蜡。2素水泥砂浆一道（内掺建筑胶）3.20厚1：3水泥砂浆找平层，干后卧铜条分格（铜条打眼穿22号镀锌钢丝卧牢，每米4根） 4 50厚C10细石混凝土，5. 150厚5-32卵石灌M2.5混合砂浆，平板振捣器振捣密实（或100厚3：7灰土）6.素土夯实，压实系数0.902303301.设计时分格时应在施工平面图中绘制分格线2水泥，石子颜色及粒径由设计人员定3.在管沟与垫层交接处增铺钢筋网一道，每边宽3004.建筑胶品种由选用人员定5.当地下没有结构板时,增设100厚混凝土板,双向钢筋网 6250地9铺地砖地面8-10厚地砖300300A控制室值班室会议室走道楼梯间（地下一层）1.8-10厚地砖300300，稀水泥浆（或彩色水泥浆）擦缝2.6厚建筑胶水泥砂浆粘接层320厚1：3水泥砂浆找平4.素水泥结合层一道5.50厚C10混凝土6.50厚5-32卵石灌M2.5混合砂浆，平板振捣器振捣密实（或100厚3：7灰土）7.素土夯实，压实系数0.904001.铺地砖品种、规格、颜色及铺装缝宽由设计人员定。2.缝宽 2MM ,用彩色防霉勾缝剂勾缝3.建筑胶品种由选用人员定地9F铺地砖地面（有防水）8-10厚地砖300300A卫生间（地下一层）卫生间（一层）1.8-10厚地砖300300，稀水泥浆（或彩色水泥浆）擦缝2.6厚建筑胶水泥砂浆粘接层3.35厚C15细石混凝土随打随抹4.3厚高聚物改性沥青涂膜防水层（材料或按工程设计）5最薄处30厚C15细石混凝土，从门口处向地漏找1%坡6. 150厚5-32卵石灌M2.5混合砂浆，平板振捣器振捣密实（或100厚3：7灰土）7.素土夯实，压实系数0.902344001.铺地砖品种、规格、颜色及铺装缝宽由设计人员定。2.缝宽 2MM ,用彩色防霉勾缝剂勾缝3.防水层先做管根防水，用建筑密闭封膏封严，再做地面防水层，与管根密封膏搭接一体，防水层至立墙与地面转角处卷起250，并做好平立面防水交接处理。4.建筑胶品种由选用人员定地19花岗岩地面 20厚磨光花岗岩A门厅电梯厅（地下一层）门厅楼梯间（一层）1.20厚磨光花岗岩石板（正、背面及四周边满涂防污剂），灌稀水泥砂浆(或掺色)擦缝2.撒素水泥面（洒适量清水）3.30厚1：3干硬性水泥砂浆粘结层4.素水泥浆一道（内掺建筑胶）5.50厚C10混凝土6.150厚5-32卵石灌M2.5混合砂浆，平板振捣器振捣密实（或100厚3：7灰土）7.素土夯实，压实系数0.902501.花岗岩石板规格、品种、颜色由设计人员定，并在施工图中注明。2.分格拼法由设计人定，并绘出施工图。3.防污剂需厂家产品使用说明书施工4.建筑胶品种由选用人员定地31B防静电活动地板地面180高架空活动金属地板A消防控制室安防控制室（地下一层）1. 180高架空活动地板,要求材料燃烧性能达到A2.20厚1:2.5水泥砂浆抹面3.素水泥浆一道（内掺建筑胶）4.50厚C10混凝土5.150厚5-32卵石灌M2.5混合砂浆，平板振捣器振捣密实（或100厚3：7灰土）6.素土夯实，压实系数0.90400或16001.活动地板品种、材质由设计人员定，并在施工图中说明2.地板与墙边接缝处如缝小可用泡沫塑料条镶嵌，缝隙大用木条镶嵌。3.机柜安装如为框架支撑，可随意码放，如为四点支撑，应尽量靠近板框，如机柜重量超过地板规定荷载时应在板块下部增设一个地板支撑架。4.建筑胶品种由选用人员定注：1地面做法中的基础地面构造采用150厚5-32卵石灌M2.5混合砂浆，平板振捣器振捣实2. 地面做法中总厚度与88J-1不同时，用素土夯实找平。3. 5.彩色水磨石为白色（中加白色红色黑色彩色石子）、蓝色（中加白色黑色彩色石子）、黑色（中加白色红色彩色石子）,分隔原则阶梯教室为台阶宽X3300，其余部分小于20平方米, 以现场做地样板为准。13、 房屋建筑卷材防水屋面和刚性防水屋面构造层做法、各层的作用卷材防水做法：1屋面找平，便于后期施工2冷底子油一道沥青两道3铺设保温材料4做结合层4铺设卷材5做保护层。首先是找平层是用来粗略调平屋面平整度的；其次是卷材层（即防水层）；现在工程上常用的就是满粘法（即刷了油膏连接层后用液化气碰头将卷材烤到适当程度就贴上去），施工一定要符合国家现行规范，再到保护层；其次南方是隔热层，不知北方做法，上人屋面还有刚性屋面（具体还有倒置式屋面做法，但比较少见）14、 楼梯的组成和各部分的作用，钢筋混凝土楼梯常见的结构形式及受力特点现代楼梯有3部分组成：龙骨、踏板、护栏及扶手。龙骨就是支撑件，整体承重。踏板增加承重面积的作用。护栏及扶手起到拦荷的作用，以免发生意外。楼梯按梯段可分为单跑楼梯、双跑楼梯和多跑楼梯。梯段的平面形状有直线的、折线的和曲线的。 单跑楼梯最为简单，适合于层高较低的建筑；双跑楼梯最为常见，有双跑直上、双跑曲折、双跑对折（平行）等，适用于一般民用建筑和工业建筑；三跑楼梯有三折式、丁字式、分合式等，多用于公共建筑；剪刀楼梯系由一对方向相反的双跑平行梯组成，或由一对互相 重叠而又不连通的单跑直上梯构成，剖面呈交叉的剪刀形，能同时通过较多的人流并节省空间；螺旋转梯是以扇形踏步支承在中立柱上，虽行走欠舒适，但节省空间，适用于人流较少，使用不频繁的场所；圆形、半圆形、弧形楼梯，由曲梁或曲板支承，踏步略呈扇形，花式多样，造型活泼，富于装饰性，适用于公共建筑。15、 混合结构房屋结构布置的一般原则在进行结构布置时，一般应考虑以下原则：1应满足建筑使用要求，在布置结构时，应考虑施工上技术先进，提高工业化程度、便于施工、经济合理等因素。2应使房屋平面尽可能规则整齐、均匀对称，体型力求简单，以尽可能减小房屋的扭转效应。3提高结构的总体刚度减小侧移。除选择合理的结构体系外，还应从平面形状和立面变化等方面考虑减小结构的侧移。4考虑沉降、温度收缩及房屋体型复杂等因素对建筑的影响，合理布置和处理沉降缝、伸缩缝。16、 砌体结构过梁、挑梁、墙梁设计的基本概念圈梁设计：砖砌体房屋，檐口标高为58m时，应在檐口标高处设置圈梁一道，檐口标高大于8m时，应适当增加圈梁的数量；砌块以及料石砌体，檐口标高为45m时，应在檐口标高处设置圈梁一道，檐口标高大于5时，应适当增加圈梁的数量圈梁设计：宿舍、办公楼等多层砌体民用房屋，且层数为34层时，应在檐口标高处设置圈梁一道，当层数超过4层时，应在所有纵横墙上隔层设置；多层砌体工业房屋，应每层设置现浇钢筋混凝土圈梁；设置圈梁的多层砌体房屋应在托梁、墙梁顶面和檐口标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁，其他楼层处应在所有纵横墙上每层设置。过梁的形式：设置在墙体门窗洞口上的构件，用来承受门窗洞口上部的墙体重量以及梁、板传来的荷载。钢筋砖过梁、砖砌平拱、砖砌弧拱和钢筋混凝土过梁等。17、 砌体结构抗震构造措施，构造柱和圈梁的功能与作用砌体结构的主要构造要求及多层砌体房屋的抗震构造措施 砌体结构的主要构造要求 砌体结构的构造是确保房屋结构整体性和结构安全的可靠措施。墙体的构造措施主要包括三个方面，即伸缩缝、沉降缝和圈梁。 多层砖房抗震构造措施 1.设置钢筋混凝土构造柱，最小截面尺寸可采用240mm*180mm。 2.构造柱必须与钢筋混凝土圈梁连接。 3.墙与构造柱连接处应砌成马牙槎。 4.斜交抗震墙交接处应增设构造柱，且构造柱有效截面面积不小于240mm*180mm。 混凝土小型空心砌块房屋抗震构造措施 1.构造柱应最小截面可采用190mm*190mm； 2.墙与构造柱连接处应砌成马牙槎。 3.墙体的芯柱应符合相关要求； 4.小砌块房屋各楼层均应设置现浇钢筋混凝土圈梁，不得采用槽形小砌埠作模，并应按规范的有关要求设置。 5.小砌块房屋墙体交接处或芯柱、构造柱与墙体连接处，应设置拉结钢筋网片。 6.楼梯间应符合相关要求。 结构抗震的相关知识（新增）1. 我国规范抗震设防的三个水准：小震不倒，中震可修，大震不倒。2. 我国建筑物的抗震设计根据其使用功能的重要性分为甲、乙、丙、丁四个抗震设防类。构造柱的主要作用 1）为提高多层建筑砌体结构的抗震性能,规范要求应在房屋的砌体内适宜部位设置钢筋混凝土柱并与圈梁连接,共同加强建筑物的稳定性。这种钢筋混凝土柱通常就被称为构造柱。 （2）在多层砌体房屋,底层框架及内框架砖砌体中,它的作用一般为:加强纵墙间的连接,是由于构造柱与其相邻的纵横墙以及牙搓相连接并沿墙高每隔500mm 设置2 (6 拉结筋,钢筋每边伸入墙内大于100mm。一般施工时先砌砖墙后浇筑混凝土柱,这样能增加横墙的结合,可以提高砌体的抗剪承载能力10 % 30 % ,提高的比例幅度虽然不高但能明显约束墙体开裂,限制出现裂缝。构造柱与圈梁的共同工作,可以把砖砌体分割包围,当砌体开裂时能迫使裂缝在所包围的范围之内,而不至于进一步扩展。砌体虽然出现裂缝,但能限制它的错位,使其维持承载能力并能抵消振动能量而不易较早倒塌。砌体结构作为垂直承载构件,地震时最怕出现四散错落倒地,从而使水平楼板和屋盖坠落,而构造柱则可以阻止或延缓倒塌时间、以减少损失。构造柱与圈梁连接又可以起到类似框架结构的作用,其作用效果非常明显。圈梁主要作用 1加强砌体结构的整体刚度，对砌体有约束作用，防止由于地基的不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋的影响。 2增强纵、横墙的连结，提高房屋整体性；作为楼盖的边缘构件，提高楼盖的水平刚度；减小墙的自由长度，提高墙体的稳定性；限制墙体斜裂缝的开展和延伸，提高墙体的抗剪强度；减轻地震时地基不均匀沉降对房屋的影响。 3承重和抗弯功能，减少不均匀沉降和承受墙体的重量的作用。 18、 梁桥和拱桥的桥墩与桥台受力特点和构造要求桥墩为跨桥梁的中间支撑结构物，除承受上部结构产生竖向力、水平力和弯矩外，还受风力，流水压力及可能发生的地震力、冰压力还受船只和漂流物的撞击力。桥台设置在桥梁两端，除了支撑桥跨结构外，又是衔接两岸接线路堤的构筑物，他既要能挡土护岸，又要承受台背填土及填土上车辆荷载所产生的附加侧压力。19、 斜拉桥和悬索桥的结构组成、受力特点斜拉桥是由塔、梁、索三种基本构件组成的组合桥梁结构体系，悬索桥主缆是结构体系中的主要承重构件，受拉为主；主塔是悬索桥抵抗竖向荷载的主要承重构件，受压为主；加劲梁是悬索桥保证车辆行驶、提供结构刚度的二次结构，主要承受弯曲内力；吊索是将加劲梁自重、外荷载传递到主缆的传力构件，是连系加劲梁和主缆的纽带，受拉锚碇是锚固主缆的结构，它将主缆中的拉力传递给地基。20、 钢结构受弯和受压构件的强度及整体和局部稳定计算的方法一、强度和刚度计算1强度计算强度包括抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度和折算应力。（1） 抗弯强度荷载不断增加时正应力的发展过程分为三个阶段，以双轴对称工字形截面为例说明如下：图1 梁正应力的分布1）弹性工作阶段 荷载较小时，截面上各点的弯曲应力均小于屈服点，荷载继续增加，直至边缘纤维应力达到 （图1b）。2）弹塑性工作阶段 荷载继续增加，截面上、下各有一个高度为a的区域，其应力为屈服应力。截面的中间部分区域仍保持弹性（图1c），此时梁处于弹塑性工作阶段。3）塑性工作阶段 当荷载再继续增加，梁截面的塑性区便不断向内发展，弹性核心不断变小。当弹性核心完全消失（图1d）时，荷载不再增加，而变形却继续发展，形成“塑性铰”，梁的承载能力达到极限。计算抗弯强度时，需要计算疲劳的梁，常采用弹性设计。若按截面形成塑性铰进行设计，可能使梁产生的挠度过大。因此规范规定有限制地利用塑性。梁的抗弯强度按下列公式计算：单向弯曲时（1）双向弯曲时（2）式中 Mx、My绕x轴和y轴的弯矩（对工字形和H形截面，x轴为强轴，y轴为弱轴）；Wnx、Wny梁对x轴和y轴的净截面模量；截面塑性发展系数，对工字形截面，；对箱形截面，；f 钢材的抗弯强度设计值。当梁受压翼缘的外伸宽度b与其厚度t之比大于 ，但不超过时，取。需要计算疲劳的梁，宜取。（2）抗剪强度主平面受弯的实腹梁，以截面上的最大剪应力达到钢材的抗剪屈服点为承载力极限状态。（3）式中 V计算截面沿腹板平面作用的剪力设计值；S中和轴以上毛截面对中和轴的面积矩；I毛截面惯性矩；tw腹板厚度；fv钢材的抗剪强度设计值。当抗剪强度不满足设计要求时，常采用加大腹板厚度的办法来增大梁的抗剪强度。型钢腹板较厚，一般均能满足上式要求，因此只在剪力最大截面处有较大削弱时，才需进行剪应力的计算。（3）局部承压强度图2局部压应力当梁的翼缘受有沿腹板平面作用的固定集中荷载且该荷载处又未设置支承加劲肋，或受有移动的集中荷载时，应验算腹板计算高度边缘的局部承压强度。假定集中荷载从作用处以12.5（在hy高度范围）和11（在hR高度范围）扩散，均匀分布于腹板计算高度边缘。梁的局部承压强度可按下式计算（4）式中 F集中荷载，对动力荷载应考虑动力系数；集中荷载增大系数：对重级工作制吊车轮压，1.35；对其他荷载，1.0；集中荷载在腹板计算高度边缘的假定分布长度，其计算方法如下 跨中集中荷载 a+5hy+2hR梁端支反力 a+2.5hy+a1a集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对吊车轮压可取为50mm；hy自梁承载的边缘到腹板计算高度边缘的距离；hR轨道的高度，计算处无轨道时hR0；a1梁端到支座板外边缘的距离，按实际取，但不得大于2.5hy。当计算不能满足式（4）时，在固定集中荷载处，应设置支承加劲肋予以加强，并对支承加劲肋进行计算。对移动集中荷载，则应加大腹板厚度。（4）折算应力在组合梁的腹板计算高度边缘处，当同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应力c时，或同时受有较大的正应力和剪应力时，应按下式验算该处的折算应力（5）式中 腹板计算高度边缘同一点上的弯曲正应力、剪应力和局部压应力。按式（3）计算，按式（4）计算， 按下式计算（6）净截面惯性矩；y计算点至中和轴的距离；均以拉应力为正值，压应力为负值；折算应力的强度设计值增大系数。当异号时，取1.2；当同号或0取1.1。2刚度刚度验算即为梁的挠度验算。按下式验算梁的刚度（7）式中 荷载标准值作用下梁的最大挠度； 梁的容许挠度值，规范规定的容许挠度值。二、整体稳定1. 整体失稳现象如图3所示的工字形截面梁，荷载作用在最大刚度平面内，当荷载较小时，仅在弯矩作用平面内弯曲，当荷载增大到某一数值后，梁在弯矩作用平面内弯曲的同时，将突然发生侧向弯曲和扭转，并丧失继续承载的能力，这种现象称为梁的弯扭屈曲或整体失稳。图3 梁的整体失稳2. 整体稳定系数梁的整体稳定临界应力为，梁的整体稳定应满足下式 式中 梁的整体稳定系数 （8）规范规定等截面焊接工字形和轧制H 型钢简支梁的整体稳定系数jb应按下式计算 jbbb （9）式中 bb梁整体稳定的等效弯矩系数； ly梁在侧向支承点间对截面弱轴y-y的长细比；A梁毛截面面积； h梁截面的全高；t1受压翼缘厚度。 hb截面不对称影响系数： 对双轴对称截面 hb0 对单轴对称工字形截面加强受压翼缘 hb0.8（2ab1）加强受拉翼缘 hb2ab1 abI1和I2分别为受压翼缘和受拉翼缘对y轴的惯性矩。当大于0.6时，梁己进入非弹性工作阶段，必须对进行修正。当按式（9）确定的0.6时，用下式求得的代替进行梁的整体稳定计算 1.07 （10）但不得大于1.03整体稳定的计算整体稳定计算公式 （11）式中 Mx绕强轴作用的最大弯矩； Wx按受压纤维确定的梁毛截面模量； 梁的整体稳定系数。当梁的整体稳定承载力不足时，可采用加大梁的截面尺寸或增加侧向支撑的办法予以解决，前一种办法中以增大受压翼缘的宽度最有效。三、局部稳定和腹板加劲肋设计组合梁一般由翼缘和腹板焊接而成，如果采用的板件宽（高）而薄，板中压应力或剪应力达到某数值后，腹板或受压翼缘有可能偏离其平面位置，出现波形凸曲，这种现象称为梁局部失稳。热轧型钢板件宽厚比较小，能满足局部稳定要求，不需要计算。图4 梁局部失稳1受压翼缘的局部稳定一般采用限制宽厚比的办法保证梁受压翼缘板的稳定性。工字形截面梁，由腹板局部稳定临界应力得 （12）当按弹性设计，b/t值可放宽为（13）箱形梁翼缘板在两腹板之间的部分，由得（14）2腹板的局部稳定对于直接承受动力荷载的或其他不考虑屈曲后强度的组合梁，以腹板的屈曲为承载能力的极限状态。对于承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合梁，允许腹板在构件整体失稳之前屈曲，并利用其屈曲后强度。图5腹板加劲肋的配置（1） 腹板配置加劲肋的原则为了提高腹板的稳定性，可增加腹板的厚度，也可设置加劲肋，设置加劲肋更经济。对于由剪应力和局部压应力引起的受剪屈曲，应设置横向加劲肋，对于由弯曲应力引起的受弯屈曲，应设置纵向加劲肋，局部压应力很大的梁，必要时尚宜在受压区配置短加劲肋。组合梁腹板配置加劲肋的规定：1）当h0/tw80时，对有局部压应力（sc0）的梁，应按构造配置横向加劲肋；但对无局部压应力（sc0）的梁，可不配置加劲肋。2）当h0/tw 80时，应配置横向加劲肋。其中，当h0/tw170（受压翼缘扭转受到约束）或h0/tw150（受压翼缘扭转未受到约束时），或按计算需要时，应在弯曲应力较大区格的受压区增加配置纵向加劲肋。局部压应力很大的梁，必要时尚宜在受压区配置短加劲肋。 任何情况下，h0/tw均不应超过250。 此处h0为腹板的计算高度（对单轴对称梁，当确定是否要配置纵向加劲肋时，h0应取为腹板受压区高度hc的2倍），tw为腹板的厚度。3）梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜设置支承加劲肋。 （2）临界应力的计算1）弯曲临界应力 用于抗弯计算腹板的通用高厚比当梁受压翼缘扭转受到约束时 （15a）当梁受压翼缘扭转未受到约束时 （15b） 根据通用高厚比的范围不同，弯曲临界应力的计算公式如下：当时 （16a）当时 （16b）当时 （16c）式中 钢材的抗弯强度设计值。式（16）的三个公式分别属于塑性、弹塑性和弹性范围。2）剪切临界应力用于抗剪计算腹板的通用高厚比为 （17）根据通用高厚比的范围不同，剪切临界应力的计算公式如下：当时 （18a）当时 （18b）当时 （18c）式中 钢材的抗剪切强度设计值。 3）局部压力作用下的临界应力用于腹板抗局部压力作用时的通用高厚比为当时 （19a）当时 （19b） 根据通用高厚比的范围不同，计算临界应力的公式如下：当时 （20a）当时 （21b）当时 （21c）（3） 腹板局部稳定的计算配置横向加劲肋的腹板仅配置横向加劲肋的腹板，其各区格的局部稳定应按下式计算 1 （22）同时配置横向加劲肋和纵向加劲肋的腹板同时配置横向加劲肋和纵向加劲肋的腹板，一般纵向加劲肋设置在距离板上边缘1/41/5高度处，把腹板划分为上、下两个区格。 上区格 （23）下区格 （24）受压翼缘与纵向加劲肋之间配置短加劲肋的区格 （25）3加劲肋的构造和截面尺寸一般采用钢板制成的加劲肋，并在腹板两侧成对布置。对非吊车梁的中间加劲肋，为了省工省料，也可单侧布置。横向加劲肋的间距a不得小于0.5 h0，也不得大于2 h0（对0的梁，时，可采用2.5 h0）。 加劲肋的截面尺寸和截面惯性矩应有一定要求。双侧布置的钢板横向加劲肋的外伸宽度应满足下式（mm）（26）单侧布置时，外伸宽度应比上式增大20。加劲肋的厚度 （27）图6 加劲肋当腹板同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强时，应在其相交处切断纵向肋而使横向肋保持连续。此时，横向肋的断面尺寸除应符合上述规定外，其截面惯性矩（对zz轴），尚应满足下列要求：（28）纵向加劲肋的截面惯性矩（对yy轴），应满足下列公式的要求：当时（29）当时（30）计算加劲肋截面惯性矩的y轴和z轴，双侧加劲肋为腹板轴线；单侧加劲肋为与加劲肋相连的腹板边缘。大型梁可采用以肢尖焊于腹板的角钢加劲肋，其截面惯性矩不得小于相应钢板加劲肋的惯性矩。为了避免焊缝交叉，在加劲肋端部应切去宽约bs/3高约bs/2的斜角。对直接承受动力荷载的梁（如吊车梁），中间横向加劲肋下端不应与受拉翼缘焊接，一般在距受拉翼缘50100mm处断开。4支承加劲肋的计算支承加劲肋系指承受固定集中荷载或者支座反力的横向加劲肋。此种加劲肋应在腹板两侧成对设置，并应进行整体稳定和端面承压计算，其截面往往比中间横向加劲肋大。（1）按轴心压杆计算支承加劲肋在腹板平面外的稳定性。此压杆的截面包括加劲肋以及每侧各范围内的腹板面积（图7中阴影部分），其计算长度近似取为。（2）支承加劲肋一般刨平抵紧于梁的翼缘（图7a）或柱项（图7b），其端面承压强度按下式计算：（31）式中 F集中荷载或支座反力；Ace端面承压面积； fce钢材端面承压强度设计值。突缘支座（图7b）的伸出长度不应大于加劲肋厚度的2倍。（3）支承加劲肋与腹板的连接焊缝，应按承受全部集中力或支反力进行计算。度均匀分布。计算时假定应力沿焊缝长度均匀分布。图7 支承加劲肋21、 钢结构的防锈、隔热和防火措施钢结构的防锈主要采取喷漆和金属镀层，避免出现难以检查，清理和油漆之处；柱脚在地面以下的部分应采用强度等级较低的混凝土进行包裹；受高温作用的结构应采用砖或耐热材料做成的隔热层进行保护；结构应具备一定的耐火性，合理安排室内的排风排烟系统，保证火灾后室内的温度22、 钢结构的制作、焊接、运输和安装方面的要求 (1)制作：钢结构制作包括放样、号料、切割、校正等诸多环节。高强度螺栓处理后的摩擦面，抗滑移系数应符合设计要求。制作质量检验合格后进行除锈和涂装。一般安装焊缝处留出3050mm暂不涂装。(2)焊接：焊工必须经考试合格并取得合格证书，且必须在其考试合格项目及其认可范围内施焊。焊缝施焊后须在工艺规定的焊缝及部位打上焊工钢印。焊接材料与母材应匹配，全焊透的一、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷检验，超声波探伤不能对缺陷作出判断时，采用射线探伤。施工单位首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法等，进行焊接工艺评定。(3)运输：运输钢构件时，要根据钢构件的长度和重量选用车辆。钢构件在车辆上的支点、两端伸出的长度及绑扎方法均应保证构件不产生变形、不损伤涂层。(4)安装：钢结构安装要按施工组织设计进行，安装程序须保证结构的稳定性和不导致永久性变形。安装柱时，每节柱的定位轴线须从地面控制轴线直接引上。钢结构的柱、梁、屋架等主要构件安装就位后，须立即进行校正、固定。由工厂处理的构件摩擦面，安装前须复验抗滑移系数，合格后方可安装。23、 钢-混凝土组合结构组成、受力特点、构造要求钢混凝土组合结构的一般概念组合结构定义：组合结构的种类繁多，从广义上讲，组合结构是指两种或多种不同材料组成一个结构或构件而共同工作的结构。钢混凝土组合结构是继木结构、砌体结构、钢筋混凝土结构和钢结构之后发展兴起的第五大类结构。从广义概念上看，钢筋混凝土结构就是具有代表性的组合结构的一种。组合结构分类：组合结构通常是指钢混凝土组合结构，其中钢又分为钢筋和型钢，混凝土可以是素混凝土也可以是钢筋混凝土。国内外常用的钢混凝土组合结构主要包括以下五大类：（1）压型钢板混凝土组合板；（2）钢混凝土组合梁；（3）钢骨混凝土结构（也称为型钢混凝土结构或劲性混凝土结构）；（4）钢管混凝土结构；（5）外包钢混凝土结构。组合结构的特点 ：1组合板的特点：组合板又分为压型钢板组合板与混凝土组合板，压型钢板本身可作为屋面板以及墙板，与混凝土组合在一起有很多优点：(1)压型钢板可作为混凝土的受拉加强部分，用以抵抗板面荷载产生的板底拉力，与混凝土共同抵抗剪力，除了在适当部位要设置钢筋减轻混凝土收缩以及温度变化的影响外，不必再另设钢筋。(2)压型钢板相当平整，可直接作为混凝土楼层的顶棚，省工省料，增加了楼层的有效空间，可适当降低层高，节省投资。 (3)由压型钢板作为其永久性的模板，不再需要安装、拆模，方便施工。(4)由于压型钢板本身具有相当的承载力，允许本层浇灌的混凝土尚未达到设定强度值前就可以继续进行上层混凝土的浇筑使施工进度加快。 2组合梁的特点 ：组合梁首先从截面组成上充分发挥了型钢与混凝土材料各自的特长，与钢筋混凝土梁相比，还有以下优点：(1)节约钢材，由于截面材料受力合理，混凝土替代部分钢材工作，使其用钢量大幅度下降。如采用塑性理论进行设计，还可降低造价。(2)减小截面高度，由于相当宽的混凝土板参与抗压，组合梁的惯性矩比钢梁的大得多。可以达到降低梁高、增加层净高的效果。 (3)延性好，由于耗能能力强，整体稳定性又好，在实际地震中表现出良好的抗震性能。(4)刚度好，混凝土板与钢梁共同工作，抗弯模量增大，致使挠度减小，刚度增大。(5)抗冲击、抗疲劳性能好，实际工程表明用于梁桥、吊车梁的组合梁比钢梁具有更好的抗冲击、抗疲劳能力，引起的损伤较小，比起钢吊车梁使用寿命提高了。3组合楼盖的特点 ： 组合板与钢梁相结合而成的组合楼盖，不但满足了结构的功能要求技术经济指标，其主要优点如下：(1)钢混凝土组合楼盖合理地利用了材料，充分发挥了钢和混凝土各自的材料特性，与钢结构方案相比，通常可节约钢材2040。(2)在钢混凝土组合楼盖中，混凝土板成为组合梁截面的受压翼缘，与采用钢结构方案的钢梁相比，组合梁的承载力可提高2030。(3)由于混凝土板成为组合梁截面的一部分，使截面的高度增大，提高了梁的刚度。因此。对于同样刚度