水利工程结构复习思考题201611

水利工程结构复习思考题一、判断题判断题答案采用调幅法计算截面力时，为保证调幅截面能形成塑性铰并有足够的转动能 力，应要求调幅截面的受压区高度x2时，可按悬臂梁计算。（）X牛腿的水平箍筋的配置，按斜截面强度计算确定。（）X排架柱的牛腿要求配置足够的纵向受力钢筋，目的是为了防止发生弯曲破坏 （）丁排架柱牛腿顶面设置的加载板尺寸，必须满足混凝土的局部抗压强度（）丁排架柱下独立基础的基底尺寸，要求满足地基的抗剪强度要求。（）X认为牛腿已经满足了斜截面抗裂要求，所以不必进行斜截面强度验算，只需 要按照构造要求配置水平箍筋（）丁双向板传给支承梁的荷载形式均为均布线荷载。（）X下板11111111111列图形（虚线为简支边，.（）七3tT斜线为固定边，没有表示的为自由边），属于单向L丁下 板列图形（虚线为简支3.（）/3L，Z斜线为固定边，没有表示的为自由边），属于单向LZX下列图形（虚线为简支边，斜线为固定边，没有表示的为自由边），属于双向 板（）X1匚 L 1L要使塑性铰有足够的转动能力，要求截面的相对受压区高度&w七（） bX要使塑性铰有足够的转动能力，要求截面的相对受压区高度0.1W& W0.3（）丁用调幅法计算连续板梁力，可使弯矩包络图的面积减小，节约钢筋（）丁用调幅法计算连续板梁力，可以提高梁的极限承载力（）X用调幅法计算连续板梁力，可以提高梁的抗剪能力。（）X有一四跨连续梁，为使支座出现最大弯矩，在支座两边布置活荷载，然后隔 跨布置（）丁有一五跨连续梁，为使第二跨跨中出现最小弯矩，活荷载布置在第二跨，然 后隔跨布置（）X有一五跨连续梁，为使第三跨跨中出现最大弯矩，活荷载布置在第三跨，然 后隔跨布置（）丁与梁整体浇筑的单向板，其中间区格的跨中和支座弯矩可折减20%，主要考 虑板存在拱作用（）丁与梁整体浇筑的单向板，其中间区格的跨中和支座弯矩可折减20%，主要考 虑板上荷载，实际上也向长跨方向传递一部分（）X预制钢筋混凝土排架柱在吊装验算时，采用简化方法，由控制截面纵向受力 钢筋的应力来控制裂缝宽度（）丁在排架力计算时，单层厂房的整体空间作用，只有风荷载作用才考虑。（）X整体浇筑的单向板肋形结构，主梁的力计算不宜采用塑性理论计算，而按弹 性理论计算，这是考虑到主梁是结构的主要构件，要求有较高的承载力储备 （）丁整体浇筑的单向板肋形结构，主梁的力计算不宜采用塑性理论计算，而按弹 性理论计算，这是考虑到主梁在使用阶段不允许出现裂缝（）X整体浇筑的连续板，次梁计算时，可采用折算荷载来计算，这是调整因支座 对板、次梁弯曲转动的约束而带来的误差（ ）丁整体浇筑的连续板 重分布的有利影响，次梁计算时，可采用折算荷载来计算，这是考虑整体力 （）丁柱下独立基础的高度，除了满足构造要求外，还应满足受冲击承载力的要求（）丁柱下独立基础基底配筋，是按基础的弯曲强度而确定的（）丁二、填空题按调幅法计算力时，要求纵向受力筋宜采用混凝土等级，截面 相对受压区高度应满足。低强度钢筋；不宜过低； 0.1冬侦冬0.35 。扳与梁整体浇筑的连续梁，在进行正截面承载力计算时，跨中 按裁面考虑，支座处按裁面进彳亍计算。矩形截面；T形截面厂房排架力分析的目的是求出，排架柱各控制截面，依此作排 架柱的设计依据。在各种荷载作用；的最 不利力单层厂房吊车竖向轮压由传递到，到地基。吊车梁、排架柱、基础单层厂房各个排架或山墙均不能单独变形，而是互相制约成为 一个整体，这种与，与之间相互关联的整体作用称为厂房的整 体空间作用。排架、排架、排架、山 墙单层厂房横向排架柱是主要承重结构，排架柱上承受永久荷 载，有、;可变荷载包含吊车的和、。屋盖系统自重；排架上、 下柱自重；吊车梁及轨 道自重；竖向荷载；横 向荷载；屋面活荷载； 风荷载单层厂房排架力分析的目的是求出，排架柱各控制截面，依此作排架柱的设计依据。在各种荷载作用；的最 不利力单层厂房柱下单独基础设计时，采用地基反力；确定基础高度和基础配筋时，采用。基础底面积；地基净反 力单向板肋形结构，当梁与板整体浇筑时 在活荷载不利布置下， 次梁对板转动受到约束，引起板力的减小，所以采 用来减小由此引起的误差。折算荷载当连续板、梁与支座整体浇筑时，支座配筋计算的弯矩取自 截面。当连续板、梁直接搁置在墩墙上时，支座配筋计 算的弯矩取自截面。支座边缘；支座中心非地震区，水平风压力在刚架式支墩计算中简化为荷载，竖向 荷载也简化为。节点、节点钢筋混凝土梁的塑性铰的转动能力主要取决于 、和三个要素。纵向钢筋配筋率；钢筋 品种；混凝土极限压应 变钢筋混凝土梁塑性铰与结构力学中的理想铰不同 理想铰不能 承受弯矩，而塑性铰能承受弯矩，并只在下才发生转动，理想 铰能够自由转动，而塑性铰只在方向作有限转动，理想铰只是 一点，而塑性铰。极限弯矩作用、弯矩作 用、有一定长度基础底板配筋计算，应满足要求，其受力状态为。地基受弯承载力、固定 在柱边变截面的四面挑 出的悬臂扳基础底板配筋时，地基土反力以来计算，不应计入。地基净土反力；基础自 身重量及其上方土的重 量架式支墩结构设计时，现浇钢筋混凝土刚架结构，梁与柱的节刚结点；铰结点点简化为；装配式刚架结构简化为。连续板梁按弹性理论计算时，取作为梁的计算跨度，而按塑性 理论计算力时，连续板梁的计算跨度由确定。支座反力的合力作用线 之间的距离、塑性铰之 间的距离连续次梁按弹性理论计算力时，要得到某跨跨中最大弯矩时， 活荷裁布置应，；要得到某跨跨中最小弯矩时，活荷载布置应，。该跨布置活荷载、然后 隔跨布置、该跨不布置 活荷载、邻跨布置、然 后隔跨布置连续单向板的受力钢筋布置形式有和两种。分离式；弯起式牛腿的高度主要根据条件确定。抗裂排架柱的牛腿要求配置足够的纵向受力钢筋，目的是为了防止。发生弯曲破坏排架柱牛腿的高度要求满足，。构造要求；斜截面抗裂 要求排架柱牛腿破坏阶段的破坏形态有：、。弯压破坏；剪切破坏； 斜压破坏排架柱牛腿外边缘高度不宜过小，要求不小于h/3，且不应小 于200mm。目的是。为防止发生剪切破坏排架柱牛腿为防止发生剪切破坏，要求不能过小，应不小于 h/3，且不应小于200mm。牛腿外边缘的高度、排架柱下独立基础的高度应满足柱与基础交接处 要求。混凝土的受冲切承载力排架柱下独立基础的基底尺寸，要求满足。地基承载力设计基础时，确定基底面积时采用地基反力；确定和时采用地基净反力。基础高度；基础配筋为了保证连续梁力重分布能充分发展，在结构破坏机构形成 前，不能发生因为能力不足而引起破坏。斜截面承载屋盖支撑包括，。横向水平支撑、纵向水 平支撑、垂直支撑有一七跨连续梁，按弹性方法计算力时，采用跨为计算 简图。为求得第二跨跨中最大正弯矩时，活荷载的布置，应在 布置活荷载，然后向左右二边布置活荷载。五；该跨；隔跨整体刚架式支墩结构，在水平风荷载作用下的力计算时将荷 载分解成，两组荷载分别计算力，然后叠加。反对称；对称整体刚架式支墩结构，在水平荷载作用下的力计算将水平节点 风载分解成荷载，使刚架产生、和。分解成荷载，使刚架只产 生。反对称、弯矩、剪力、 轴力对称、轴力整体式单向扳肋形结构一般由、和组成。板；次梁；主梁整体式肋形结构中，当扳的两个跨度之比时，称为结构；当两个跨度之比时，称为结l1/l22 ；单向扳肋形； l/L 2 ；双向板肋形问答题有一七跨连续板，计算跨度10受恒载设计值g和活 载设计值q作用，按弹性设计理论求第一跨跨中最 大弯矩，第二支座最大负弯矩，恒载、活荷载应如 何布置，并用计算简图说明力计算过程。构。整体式双向板传给其支承梁的荷载形式为或分布。三角形；梯形主梁与次梁交接处，次梁将集中力传给主梁梁腹，将在梁腹引 起斜裂缝。为了防止斜裂缝引起的局部破坏，应在主梁承受次 梁荷载处设置或。附加箍筋；附加弯筋三、问答题答案按弹性理论计算，将七跨连续简化为 五跨连续梁计算（1）荷载布置方式：（2）求第一跨跨中最大变矩，在该跨 布置活截，然后隔跨布置，再与恒截 力叠加Mj+（3）求第二支座最大负考矩：在该支 座二边布置活荷载然后隔跨布置，再 与恒截力叠加。M顶+力计算步骤：（1）排架支座，阻止水 平位移，支出支座反力R。（2）撤消不动铰支座， 在排架柱顶将R反（3）将以上二者受力状 态叠加，求出力。有一单跨厂房，设有二台桥式吊车，排架入和B柱的形状，截 面尺寸均相同，如图示。求在吊车竖向荷载Mmax，Mmin作用下的 力计算步骤，并用计算简图说明 四见教材98 9页图13-24、 13-25 ；教材101页图13-28 ；103 页图 13-29 (a)有一排架柱如图，上柱截：bxh=400mmx400mm ；下柱截面： 400mmx800mm，请在图（2）画上屋盖系统自重F/，和吊车横向 水平荷载Tm ax作用位置，求e1、e2、的大小，并画出各自的 计算简图。有一四跨连续板，计算跨度,受恒载设计值g和活载设计值q作用，按弹性设计理论求第 二跨跨中最大弯矩，第二支座最大剪力，恒载、活荷载应如何布置，并用计算简图说明。 装配式钢筋混凝土柱吊装验算的主要容是什么？吊装验算时应注意什么问题？如不满足验 算条件，应采取什么措施？答案：主要容是验算计算截面的承载力和裂缝宽度的验算；吊装验算时应注意的问题：柱的自重应乘以动力系数1.5 ；因吊装验算属临时性的， 构件安全等级可较使用阶段的安全等级降低一级；柱的混凝土强度一般按设计强度的70% 考虑，并应在施工图上注明，当吊装验算要求高于设计强度的70%时方可吊装；吊装验算如果不满足载面承载力要求，可在截面处加设短钢筋，满足承载力要求。如载面的裂缝宽度超过允许限值，可在受力钢筋配筋率不变条件下，采用细直径钢筋， 还可适当增加钢筋用量，以减小钢筋应力。单层厂房排架柱的牛腿有哪些设计容，各自应满足哪些条件？答案：牛腿设计的主要容：确定牛腿截面尺寸；承载力计算和配筋构造。牛腿截面尺寸：宽度x高度，牛腿截面宽度同柱宽：牛腿截面尺寸的确定主要是高度的确定， 应满足斜截面的抗裂条件和构造要求；承载力计算:进行正截面受弯承载力计算，配置纵向受拉钢筋并满足配筋构造要求；一般不 进行斜截面受剪承载力计算，按构造要求设置水平箍筋；为防止牛腿顶部发生局部受压破坏：加载板尺寸要求满足局部受压承载力。钢筋混凝土梁塑性铰的转动能力主要取决于哪些因素？按调幅法计算力时，对纵向钢筋、 混凝土和截面相对受压区高度侦有何要求？答案：钢筋混凝土梁的塑性铰的转动能力主要取决纵向钢筋配筋率、钢筋品种和混凝土极限压应 变三个要素。对纵向受力钢筋要求采用低强度钢筋：宜采用HPB335、HRB400等热轧钢筋；对混凝土 ：要求不宜过低 宜在C 20C45围 截面相对受压区高度侦应满足0.1里-0.35。答案：对于多于五跨的连续板、梁，可近似地按五跨用力系数表进行计算，小于五跨按实 际跨查附录7表的力系数。例：下列表中是一五跨连续梁，按恒载应满布的原则求出计算 截面的力系数。按活荷载的最不利位置布置原则(见下表)求出计算截面的力系数。活荷载的最不利位置布置的原则如下：(1) 欲求某跨跨中最大弯矩时，除在该跨布置活载外，再隔跨布置活荷载(2) 欲求某跨跨中最小弯矩时，则该跨不布置活荷载，而在邻跨布置，然后隔跨布置(3) 欲求某支座截面最大负弯矩时，除在支座左右两跨布置活载外，向两边再隔跨布置活载(4) 欲求某支座截面最大剪力时，活载布置方式与该支座最大负弯矩时相同。求计算截面力，将满布恒载的力计算简图与活荷载的最不利位置布置的计算简图叠加。此 情况下求出的二者力之和为该截面的最不利力。此题只须用计算简图表示，将某截面恒载 满布和活荷载的最不利位置布置的计算简图画出用加号连接即可。活荷载布置图最不利内力最大弯距最M胞最大即力4BA 1 心 2 3CHN 1T 4TTT4M广虬Af?匕H歪A4ar-睥虬Ad占球nTTETTi：Ms匕A S3ZlaIP iTaiiTTT一 nriLMc咋，V；A凸芯石。柱下独立基础设计的主要容？各自设计的依据条件是什么？答案：柱下独立基础设计的主要容：基础底面尺寸的确定；基础高度的确定；基础底面配筋。按地基承载力确定基础底面尺寸；按受冲切承载力确定基础的高度；按基础受弯承载力计算确定基础底板的钢筋。有一单跨厂房，设有二台桥式吊车，排架入和B柱的形状，截面尺寸均相同，如下图示， 厂房整体空间分配系数为m，求排架在吊车竖向荷载Mmax，Mmi”作用下，考虑排架整体空间作用下力计算步骤，并用 MriQKq计算简图说明I.I。、答案：计算步骤 排架柱顶附加不动铰支座，求出支座反力R 将柱顶反力R乘以厂房空间作用系数m，并将它反向施加于撤除附加铰支座的排架 柱顶 将以上两种情况求得的排架力叠加起来，即为所求各柱力简述塑性铰的特点是什么？答案：（1）能沿着弯矩作用方向，绕中和轴单向转动。（2）只能从受拉钢筋开始屈服到受压区混凝土压坏的有限围转动。（3）在转动时能承受梁的极限弯矩。什么是单层厂房的整体空间作用？在排架力计算时，什么情况下才考虑厂房的整体空间作 用的影响？答案：单层厂房在排架柱顶的荷载作用下，各排架和山墙都不能单独变形，而互相制约成一整体。 这种排架与排架、排架与山墙之间相互关联的整体作用称为厂房的整体空间作用；单层厂 房横向排架的力计算时，只有在吊车荷载作用下才考虑厂房整体空间作用的影响。计算地基反力和地基净反力的区别是什么？各适用于哪些计算？答案：地基净反力比地基反力少一项荷载，不考虑基础及其上部土壤重。基底反力用于计算基础底面积，地基净反力用于确定基础的高度和基础配筋计算。钢筋混凝土连续梁、板按调幅法计算力时，对纵向钢筋、混凝土有何要求？答：要求纵向受力钢筋等级不宜过高，采用HRB335级和HRB400级热轧钢筋较合适；纵向 钢筋配筋率不宜过高；截面相对受压区高度侦应满足0.10冬侦冬0.35 ；混凝土等级不宜 过低，在C20C45围。单层厂房排架柱的牛腿其破坏形态主要有哪几种？在牛腿设计时各应采取什么措施来防止 构件的破坏。答：单层厂房排架柱牛腿的主要破坏形态：弯曲破坏；剪切破坏；局部受压破坏。为防止牛腿发生弯曲破坏：进行受弯承载力计算，配置足够的纵向受拉钢筋为防止牛腿发生剪切破坏：不进行斜截面受剪承载力计算，应按构造要求设置水平箍筋和 弯起钢筋，牛腿外边缘尺寸应满足构造要求。为防止牛腿发生局部受压破坏：加载板尺寸要求满足局部受压承载力。四、计算题计算题答案有一八跨连续板， 板跨2.0m，承受恒 荷载标准值 gk=1.0kN/m，系数 1.4，用塑性方法求 出板上各控制截面 的弯矩。(1) 均布荷载设计值g=gkrG=1.2x1.0kN/m=1.2kN/mq=qkrQ=1.4x2.0kN/m=2.8kN/m(2) 控制截面的弯矩设计值(g+q) l02 =(1.2+2.8)x22=16kN.m截面边跨中E支座中踌中C支座弯始系数口1111141161 ,lo最kNm1.4551.4311有一排架，柱A、B尺寸相同如右图，上柱截面：bxh=400mmx400mm；下柱截面：400mmx800mm，厂房柱距1为6m，跨度为24m，设两台中级工作制软钩桥式吊车，起重量Q=30/51若水平制动力按一台考虑。由吊车产品目录查得：桥架宽度B=6.26m，轨距K=5.0m，小车自重标准值G2，k=107.6kN，大车自重标准值G1，k=370kN，吊车起重力标准值G3，k=300kN。已计算得吊车最大轮压标准值Pmax，k= 297kN，吊车最小轮压标准值P= 91.8kN。试求：min , k(1) 求排架柱承受的吊车最大竖向荷载设计值D、最max小竖向荷载设计值Dmin和横向水平荷载设计值Tmax(5分)(2) 求e2、e4的大小、及吊车竖向荷载在下柱顶面的弯矩设计值 Mmax、Mmin。(5 分)(3) 画出吊车竖向荷载、横向水平荷载的排架力计算简 图。(5分)答案：(1) 计算排架柱承受的吊车最大竖向荷载设计值Dmax、 最小竖向荷载设计值Dmin和横向水平荷载设计值Tmax设计 值：计算吊车梁的支座竖向反力影响座标值y.:顺P maxP max1.25mP max1m5mP max5m6m6my3yi l-lyy2L - K 6 - 5 1yjiL - (B - K) 6 - (6.25 - 5.0) 4.75y3L - B 6 - 6.250.25y4y4已超出影响线围不计入计算吊车最大竖向荷载设计值D:max吊车竖向荷载按二台组合，查得荷载折减系数6=0.9,YqT4D = P xy xPx (y + y + y )= 0.9x 1.4x 297 x 1 + +maxQ max 123=733.47KN计算最小竖向荷载设计值D .minD = pxy xPx(y + y + y )= 0.9x 1.4x91.8x 1 + 二 +minQ min 123=226.7KN计算横向水平荷载设计值T:maxa 一吊车横向水平荷载系数，本题为软钩吊车额定起吊质量15tQ350t，a=0.1水平制动力按一台考虑，爵1.0 ，Yq=1.4=4 a(G2k + G3k )= 4 x 0.1(107.4 + 300)= 10.2KNTmax=P xy xD-tQ max一 10.2=1.0 x 1.4 x 582.12 x = 28KNPmax,k297、D.min(2) 吊车竖向荷载Dmax和吊车横向水平荷载Tmax的作用位置见下图：(3) 计算e2、e4及吊车竖向荷载Mmax、Mmin：e2=下柱高度-上柱高度/2=800-400/2=200mm1 ； e4 = 750-下柱高度/2=750-800/2=350mm 计算吊车竖向荷载mmax、MminM = Dx e4 = 733.47 x 0.2 = 146.7KN - mM . = D . x e4 = 222.7 x 0.2 = 45.34KN - m(4)吊车竖向荷载、横向水平荷载的计算简图如下：Mmax=146. 7KN-mMm i n=45. .UKN-iuzzzr/z2.有一与梁整体浇筑的九跨连续板，板跨2.分项系数1.2 ；活荷载标准值qk=2.0 kN/m，(1)画出九跨连续板的计算简图；(2)确某单跨厂房柱距为 6m，跨度为24m， 设两台中级工作制 软钩桥式吊车，起 重量Q=30/5t若水 平制动力按一台考 虑。由吊车产品目 录查得桥架宽度 B=6.26m，轨距 K=5.0m，吊车最大 轮压标准值Pmax， =297kN，小车自重 k标准值 G2 ， 二107.6kN，大车自 k重标准值G1，k=370kN，吊车起重 力标准值G3 ，=300kN，求排架柱 k承受的吊车最大竖 向荷载和水平荷载 设计值。777T77Tmax=28KN m，承受恒荷载标准值gk=i.0kN/m，E 奈载分项系数1.4。Pmax=297kN/m21 求得：y1=1y2= g =0.174.74y =0.79)26查得：6=0.9rQ=1.41 4.74、 Dmax=rQPmaxkyi=0.9x1.4x297x(1+- +)=0.9x1.4x297x1.96=737.2kN查出 a=0.1 已知G2k=107.6kNTk= 4 a(G2k+G3k)= 4 x0.1x(107.6+300)=10.19Tmax=Dmax k-=737.2x P max, k297，荷载G3k=300kN=25.3kN有一与梁整体浇筑的八跨连续板，板跨2.5m，承受恒荷载标准值gk=1.0kN/m，荷载分项系数1.2 ；活荷载标准值qk=2.0 kN/m，荷载分项系数1.4。(1)画出八跨连续板的计算简图；(2)确定求连续板上弯矩时的控制截面；（3）计算荷载的设计值；（4）用塑性方法计算出次梁上各控制截面的最大弯矩值。答案：（1）八垮连续板按五垮计算，其计算简图（10= 2.5m）:2312.5 J 2.5 J 2.5 J 2.5 J 2.5 J（2）连续板计算弯矩时的控制截面为第1、2、3跨的跨中截面；A、B、C支座截面（3）恒载设计值：g =yGgk =1.2x 1.0 = .2kN/m ；活载设计值：q =y qk =1.4x 2.0 = 2.8kN/m ；（4）用塑性方法计算连续板上各控制截面的最大弯矩值。M = a （q + g=a（2.8 + 1.2）x2.52 =a 25kN-m各截面弯矩计算表格如下，弯矩单位为kN - m控制截面A支座1跨跨 中B支座2跨跨 中C支座3跨跨 中系数a m116111111141弯矩M =a (q + g-1.561.79-2.271.56-1.791.56某单层，厂设二台 已知：k=4.4m B=5.6m Pmax=202kNl4 = 0.35m n=Iu/lL=0.144. A=Hu/H=0.26 Pmin=60kN解：（1）求Dmax、Dmin查及B =0.9（单跨中级二台吊车）Q=20/5t 跨度 16.5 的中级工作制吊 车：Pmax=202KN、 Pmin=60KN、B=5600mm、K=4400mm ；已知厂房排架尺 寸：柱高度 H=13.2m，Hu=3.48m，A=Hu / H =0.26，e4=0.35m， n=I /I =0.144。1.65.60.4，i=1 一 件一 w= 6661.6 5.6 0.4Zy=l +十一十一=2.27666*力9 X 202X 2.27212.69kNP.60-=412.69X =122.58kN(2)求 MM=M -e4=412.69X0.35=144.44kN - m、M 昭血 Y4=122.58XQ.3imZ.9kN m， min计算简图(3) 求 R aM甲CoH1-/.C3=1.5Xl+z2(-l)n0.931 + 0.0686.941-0.262=1. 5X1 + 0.26 七1)0.144144.44冗二一军二XI. 0=10. 9瑚H 13.2M .42.9吊乙=XI. 0=3. 25kN.R H 11bMiaxin(4) 将(RaRb)反向作用在排架柱顶，求各柱顶剪力入柱同B柱因此剪力分配系数na=nb=0.5Va= n a ( -R a-Rb)二0.5 x ( 10.9 - 3.25 ) =3.83kNVa=Vb=3.83kNCfe-Rb) 险-压如辟)Vb-CR.-Kb)(5) 叠加(3)和(4)恢复原有结构受力状况，柱顶总的剪VA=Ra+Va= 10.9 + 3.83 = 7.07kN()VB=R：+vb= (3.25 + 3.83)=7.08kN( 一 )(6) 求A柱力I- I 截面Hu=7.07 x 3.48II- II截面M2=M maxM = 144.44 24.6 = 119.84kNIII- III 截面M3=V AHMmax=7.07 x 13.2 144.44= +51.1kNm(7)作弯矩图