砌体结构课后习题答案Word文档下载推荐.docx
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3)采用新技术、新的结构体系和新的设计理论
第二章砌体结构的设计原则
1.极限状态设计法与破坏阶段设计法、容许应力设计法的主要区别是什么?
将概率论引入结构的设计,
极限状态设计法考虑荷载的不确定性以及材料强度的变异性,
可以定量估计所设计结构的可靠水平。
2.砌体结构的功能要求是什么?
试述极限状态的种类和意义?
砌体结构在规定的设计使用年限内应满足以下功能要求:
安全性、适用性、耐久性;
《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)将结构的极限状态分为两大类:
承载
能力极限状态和正常使用极限状态。
前者对应于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。
后者对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项限
值。
3.现行砌体结构设计规范的承载力设计公式中如何体现房屋安全等级不同或房屋的设计
使用期不同的影响?
在计算公式中引入了结构重要性系数丫0,对安全等级为一级或设计使用年限为50年以
上的结构构件,不应小于1.1;
对安全等级为二级或设计使用年限为50年的结构构件,
不应小于1.0;
对安全等级为三级或设计使用年限为1~5年的结构构件,不应小于0.9。
4.
施工管理水平等对结构
现行砌体结构设计规范的承载力设计公式中如何体现施工技术、
可靠度的影响?
在计算公式中引入了砌体结构材料性能分项系数,
在确定该项系数时,引入了施工质量
控制等级的概念。
一般情况下,宜按施工控制等级为B级考虑,取用1.6;
当为C级时,
取为1.8。
5.结构功能函数的含义是什么?
结构的状态方程可描述为Z=g(X1,
X2,X3,…,Xn),当Z>
0时,结构处于可靠状
6.
答:
态;
当Z<
0时,结构处于失效状态;
当
极限状态的种类有哪些?
其意义如何?
承载能力极限状态和正常使用极限状态。
Z=0时,结构处于极限状态。
前者对应于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。
后者对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某
项限值。
7.
失效概率、
可靠指标的意义是什么?
两者的关系如何?
可靠指标
失效概率
Pf=P(Z<
0}=P
=1-C>
(P)
p越大,
Pf越小;
反之,Pf越大。
8.
砌体承载能力极限状态设计公式中分项系数是按什么原则确定的?
为确定各分项系数,对给定的荷载和材料强度,以及相应的任何一组分项系数,按照前
节介绍的理论,可以计算出以该分项系数表示的极限状态设计公式所反映的可靠度。
定义一测度函数,以此来衡量不同分项系数的设计公式所反映的可靠度和结构构件承载
力极限状态的目标可靠指标的接近度。
其中,最接近的一组分项系数就是所要求的规范
设计公式中的分项系数。
9.荷载的标准值、设计值是什么?
标准值:
荷载的基本代表值,为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值
设计值:
荷载代表值与荷载分项系数的乘积
10.砌体材料的标准值、设计值是什么?
砌体的强度标准值:
fk=fm-1.64crf;
砌体材料的设计值:
f
'
f
11.何为设计使用期?
设计规定的结构或结构构件不需要进行大修即可按预定目的使用的年限
12.在确定砌体材料强度的设计值时,如果构件的截面尺寸过小,如何取值?
对无筋砌体构件,其截面面积小于0.3m2时,Ya为其截面面积加0.7.对配筋砌体构件,
m2
当其中砌体截面面积小于0.2m2时,Ya为其截面面积加0.8.这是考虑截面较小的砌体
构件,局部碰损或缺陷对强度影响较大而采取的调整系数,此时,构件截面面积以
计。
第三章砌体材料及其力学性能
1.
砌体有哪些种类?
对块体与砂浆有何基本要求?
无筋砌体,配筋砌体,预应力砌体;
为了保证砌体的受力性能和整体性,块体应相互搭接,砌体中的竖向灰缝应上、下错开;
为保证配筋砌块砌体的工程质量、整体受力性能,应采用高粘结、工作性能好和强度高
的专用砂浆及高流态、低收缩和高强度的专用灌孔混凝土。
轴心受压砌体破坏的特征如何?
影响砌体抗压强度的因素有哪些?
砌体轴心受压从加荷开始到破坏,大致经历三个阶段:
1)当砌体加载达极限荷载的
50%~70%时,单块砖内产生细小裂缝。
此时若停止加载,裂缝亦停止扩展。
2)当加
载达极限荷载的80%~90%时,砖内的有些裂缝连通起来,沿竖向贯通若干皮砖。
此
时,即使不再加载,裂缝仍会继续扩展,砌体实际上已接近破坏。
3)当压力接近极限
荷载时,砌体中裂缝迅速扩展和贯通,将砌体分成若干个小柱体,砌体最终因被压碎或
丧失稳定而破坏;
影响砌体抗压强度的因素:
1)块体的物理力学性能2)砂浆的物理力学性能3)砌筑
质量4)试件的尺寸和形状、试件的龄期、加载方式、块体的搭砌方式等
如何解释砌体抗压强度远小于块体的强度等级而又大于砂浆强度等级较小时的砂浆强
度等级?
1)砌体中的砖处于复合受力状态。
由于砖的表面本身不平整,再加之铺设砂浆的厚度
很不均匀,水平灰缝也不很饱满,造成单块砖在砌体内并不是均匀受压,而是处于同时
受压、受弯、受剪甚至受扭的复合受力状态。
由于砖的抗拉强度很低,一旦拉应力超过
砖的抗拉强度,就会引起砖的开裂。
2)砌体中的砖受有附加水平拉应力。
由于砖和砂浆的弹性模量及横向变形系数的不同,
砌体受压时要产生横向变形,当砂浆强度较低时,装的横向变形比砂浆小,在砂浆粘着
力与摩擦力的影响下,砖将阻止砂浆的横向变形,从而使砂浆受到横向压力,砖就受到
横向拉力。
由于砖内出现了附加拉应力,便加快了砖裂缝的出现。
3)竖向灰缝处存在应力集中。
由于竖向灰缝往往不饱满以及砂浆收缩等原因,竖向灰
缝内砂浆和砖的粘结力减弱,使砌体的整体性受到影响。
因此,在位于竖向灰缝上、下
端的砖内产生横向拉应力和剪应力的集中,加快砖的开裂。
砌体受压、受拉、受弯和受剪时,破坏形态如何?
受压破坏:
砌体分成若干个小柱体,最终因被压碎或丧失稳定而破坏
受拉破坏:
1)沿竖向及水平灰缝的齿缝截面破坏2)沿块体和竖向灰缝截面破坏
沿通缝截面破坏
受弯破坏:
1)沿齿缝截面破坏2)沿块体和竖向灰缝截面破坏3)沿通缝截面破坏
受剪破坏:
1)沿通缝截面破坏2)沿阶梯形截面破坏
5.
水平灰缝和竖向灰缝对砌体的设计强度影响如何?
由于竖向灰缝往往不饱和以及砂浆收缩等原因,
竖向灰缝内砂浆和砖的粘结力减弱,
砌体的整体性受到影响;
当水平灰缝的砂浆饱满度为73%时,砌体强度即可达到规定的强度指标;
水平灰缝的
厚度愈高,砌体强度愈低。
在哪些情况下,需对砌体强度设计值进行调整?
为什么?
GB50003规范规定,对下列情况的各类砌体,其砌体强度设计值应乘以调整系数
有吊车房屋砌体,跨度不小于9m的梁下烧结普通砖砌体及跨度不小于7.5m的梁下
烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体和混凝土砌块砌体,其
Ya为0.9。
这
是考虑厂房受吊车动力影响而且柱的受力情况较为复杂而采取的降低抗力、保证安
全的措施。
对无筋砌体构件,其截面面积小于0.3m2时,Ya为其截面面积加0.7.对配筋砌体构
件,当其中砌体截面面积小于0.2m2时,为其截面面积加0.8.这是考虑截面较小
的砌体构件,局部碰损或缺陷对强度影响较大而采取的调整系数,此时,构件截面
面积以m2计。
当砌体用水泥砂浆砌筑时,对烧结普通砖和烧结多孔砖砌体的抗压强度设计值,
0.9;
对蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖砌体的抗压强度设计值,
Ya为0.8;
对配筋砌体
构件,当其中的砌体采用水泥砂浆砌筑时,仅对砌体的强度设计值乘以调整系数
4)当施工质量控制等级为C级时,Ya为0.89。
0.89为B级和C级Yf的比值。
施工阶
段砂浆尚未硬化的新砌砌体的强度和稳定性,可按砂浆强度为零进行验算。
对于冬
期施工采用掺盐砂浆法施工的砌体,砂浆强度等级按常温施工的强度等级提高一级
时,砌体强度和稳定性可不验算。
配筋砌体不得用掺盐砂浆法施工。
砌体的受压弹性模量是如何确定的?
它有哪些影响因素?
:
砌体的弹性模量E,是根据砌体受压时的应力-应变图确定的。
0-43fm——=0.765Efm
[in(1—0.43)
根据对砌体变形的测量结果,砌体弹性特征值匕随砌块强度的增高和灰缝厚度的加大而
降低,随料石厚度的增大和砂浆强度的提高而增大。
在确定砌体材料强度的设计值时,如果构件的截面尺寸过小将如何取值?
第四章砌体房屋结构的形式和内力分析
1.混合结构房屋有哪几种承载体系?
各有何优缺点?
横墙承重体系,纵墙承重体系,纵、横墙承重体系,底层框架或内框架承重体系
横墙承重体系:
1)纵墙的作用主要是维护、隔断以及与横墙拉结在一起,保证横墙的
侧向稳定;
对纵墙上设置门窗洞口的限制较少,外纵墙的立面处理比较灵活。
2)横墙
间距较小,一般为3~4.5m,纵、横墙及楼屋盖一起形成刚度很大的空间受力体系,整
体性好。
对抵抗沿横墙方向的水平作用(风、地震)较为有利,也有利于调整地基的不
均匀沉降3)结构简单,施工方便,楼盖的材料用量较少,但墙体的用料较多。
纵墙承重体系:
1)横墙的设置主要是满足房间的使用要求,保证纵墙的侧向稳定和房
屋的整体刚度。
这使得房屋的划分比较灵活。
由于纵墙承受的荷载较大,在纵墙上
设置的门窗洞口的大小和位置都受到一定的限制。
3)纵墙间距一般较大,横墙数量相
对较小,房屋的空间刚度比横墙承重体系小。
与横墙承重体系相比,楼盖的材料用
量较多,墙体的材料用量较小。
纵横墙承重体系:
纵、横墙承重体系的平面布置比较灵活,既可使房间有较大的空间,
也可有较好的空间刚度,适用于教学楼、办公楼及医院等建筑。
内框架承重体系:
1)可以有大的空间,且梁的跨度并不相应增大。
2)由于横墙少,房
屋的空间刚度和整体性较差。
3)由于钢筋混凝土柱和砖墙的压缩性能不同,且柱基础
和墙基础的沉降量也不易一致,故结构易产生不均匀的竖向变形。
4)框架和墙的变形
性能相差较大,在地震时易由于变形不协调而产生破坏。
底层框架承重体系:
底层刚度很小,往往是薄弱处,设计中需特别注意。
2.冈『性、刚弹性、弹性三种静力计算方案有哪些不同点?
刚性方案:
相邻单元对计算单元的约束为无线刚性,刚性方案的楼、屋盖在水平方向可
视为刚度很大的深梁,横墙的尺寸和构造可视为一刚度很大的悬臂深梁,
则纵墙与楼屋
盖相交处的水平位移是小到可以忽略不计的。
在这种情况下,可认为楼、屋盖是此单元
中纵墙的水平不动铰支承。
弹性方案:
相邻单元对计算单元的约束为零。
在计算简图中,其中的水平轴力杆件为屋
架或屋面大梁,其刚度可取为无穷大。
刚弹性方案:
整个房屋通过相邻单元对计算单元施加了一个弹性约束反力,计算简图如
3.房屋空间性能影响系数的物理意义是什么?
空间性能影响系数J虽,其中也re为计算单元顶部的水平位移,亠为该单元在无弹
氐e
簧时的水平位移。
4.刚性方案单层和多层房屋墙、柱的计算简图有何异同?
单层刚性房屋墙体计算简图
刚性方案单层房屋结构墙和柱的计算简图如上所示:
1)竖向荷载:
对等截面的墙和柱,其自重只产生轴力。
但对变截面阶形的墙和柱,上
阶墙自重Gi对下阶各截面产生弯矩M=Giei。
由于墙体自重在上部铰支撑的形成以
前就已存在,故应按上端自由、底端固定的悬臂构件进行承载力验算;
2)风荷载:
它包括作用于屋面上和墙面上的风荷载。
刚性方案多层房屋墙体:
计算单元的选取与单层房屋相似,对于纵墙,在平面图上取有代
表性的一段;
对有门窗洞口的纵墙,其计算截面取窗间墙截面,即取最小截面处按等
截面杆件计算。
对于横墙,通常在平面图上取单位宽的一段。
1)在竖向荷载作用下:
纵墙的计算简图还可以进一步简化,可近似认为,某一楼(屋)
盖的偏心荷载传至下层时,都已成为均匀分布。
另一方面,由于楼盖的梁或板搁置在
墙内,使墙体的连续性和承受弯矩的能力受到削弱。
因此,墙体在每层高度范围内,
可近似地视作两端铰支的竖向构件。
横墙的计算与纵墙相似。
2)当必须考虑风荷载时,可按图4-20所示的计算简图计算相应的内力。
在房屋沿高度
故在均匀分
较均匀的情况下,每层纵墙还可以进一步简化为两端固定的单跨竖向梁。
布的设计风荷载q的作用下,第i层纵墙中的最大弯矩为M=_qHL。
12
4
多层刚性方案在竖向荷载作用下计算简图
风荷载作用下的计算简
5.什么情况下不考虑风荷载的影响?
1)洞口水平截面积不超过全截面面积的2/3;
2)层高和总高不超过表4-3规定时;
3)
屋面自重不小于0.8kN/m2。
6.如何选取墙和柱的承载力验算控制截面?
每层墙取I—I和n—n两个控制截面,1—1截面位于该层墙体顶部大梁(或板)
底面;
n—n截面位于该层墙体下部大梁(或板)底面稍上的截面,对于底层墙n—
即在控
n截面取基础顶面处的截面。
构件的截面一般取窗间墙的截面并按等截面考虑,
制界面处均取窗间墙的截面。
7.弹性方案和刚弹性性方案单层房屋在水平风荷载的作用下的内力计算步骤各是怎样的?
有何异同?
在水平荷载作用下,运用叠加原理。
首先,在顶部加一水平连杆约束,算出
R反向作用在顶部,算出
其约束反力R及相应的结构内力。
然后,去除约束并把反力
相应的内力。
最终的内力为上述两步内力的叠加。
与弹性方案类似,只是引入空间影响系数
n。
8.在水平风荷载作用下,刚弹性方案多层房屋墙、柱内力计算步骤是怎样的?
1)在各横梁处加水平连杆约束,求出相应的内力和各层的约束反力
其中n为层数;
2)把第i层的约束反力Ri反向后再乘以该层的空间性能影响系数F后
作用于结构(i=1,…,n),求出相应的内力;
3)把上两步所求出的内力哦相叠加,就
得到原结构的内力。
习题
[4-1]
WA
A
某三层教学试验楼平面及外纵墙剖面见图
4-49,采用装配式梁、板,梁
L1截面尺寸
xh=200mmX5OOmm。
顶层及二层墙厚为
240mm,二层梁伸入墙内
370mm。
试
计算顶层外纵墙控制截面处的最不利内力。
已知荷载资料:
1.屋面荷载
屋面恒载标准值(防水层、找平层、隔热层、空心板、
抹灰等):
3.54kN/m
屋面活载标准值:
0.7kN/m2
2.楼面荷载
楼面恒载标准值:
2.94kN/m2
楼面活载标准值:
2.0kN/m2
钢筋混凝土的容重取25kN/m2,双面粉刷的240
厚砖墙重为5.24kN/m2,双面粉刷的370
厚砖墙重为7.56kN/m〈木窗自重为0.3kN/m
2,基本风压值co0=0.40kN/m2。
采用块体
强度为MU10,砂浆强度为M5。
解:
(1)确定静力计算方案
Ho=1.OH,
s=3200X4=12800mm>
2H=8000mm,
根据表4-2可知该房屋属于刚性方案
(2)计算简图
取两个控制截面,1-1截面为墙上部梁下截面,
11-11截面为墙下部梁底上截面,取窗间墙截
面进行承载力验算。
A=1400X240=336000
图略
(3)荷载设计值计算
180092
=<
—
3200163
风荷载可忽略不计屋面传来集中荷载:
1.2X(3.54X3.2X3.0+0.2X0.5X25X3)+1.4X0.7X3.2X3.0=59.19kN
1.35X(3.54X3.2X3.0+0.2X0.5X25X3)+1.4X0.7X0.7X3.2X3.0=62.59kN
屋面传来集中荷载=62.59kN楼面传来集中荷载:
1.2X(2.94X3.2X3.0+0.2X0.5X25X3)+1.4X2X3.2X3.0=69.75kN
1.35X(2.94X3.2X3.0+0.2X0.5X25X3)+1.4X0.7X2X3.2X3.0=67.04kN
楼面传来集中荷载=69.75kN顶层砖墙自重=1.35X[(4X3.2-1.8X2.1)X5.24+1.8X2.1X0.3]=65.34kN
女儿墙自重=1.35X1.0X3.2X5.24=22.64kN
楼板面至梁底砖墙自重可算可不算
(4)内力计算
a。
=1=183mm
顶层e=y2A-0.4a)=59.61mm
M1=(62.59+22.64)X59.61=5.08kN?
m
Ni=62.59+22.64=85.23kN
Mn=0
Nn=62.59+65.34+22.64=150.57kN
第五章无筋砌体结构构件的承载力和构造
1.为什么要控制墙柱的高厚比B?
在什么情况下B值还要乘以修正系数?
保证墙柱构件在施工阶段和使用期间的稳定性;
厚度h兰240mm的自承重墙允许高厚比修正系数气按下列规定采用:
h=240mm时,
片=1.2;
h<
90mm时,片=1.5;
240mmah>
90mm时,可按线性插入法取值。
上
端为自由端时,气值还可提高30%。
有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数巴应按下式计算:
当计算结果卩2值小于0.7时,应取卩2=0.7;
当洞口高度小于墙高的1/5时,可取卩2=1.0
在墙中设钢筋混凝土构造柱可以提高墙体在使用阶段的稳定性和刚度,因此,验算构造柱
墙的高厚比时,其允许高厚比可以乘以提高系数
2.带壁柱墙的高厚比验算应包括那些内容?
计算方法如何?
横墙之间整片墙的高厚比验算和壁柱间墙的高厚比验算;
H
整片墙的高厚比仍可按式P=—验算,但其中墙厚应采用折算高度hT,墙的长度Sh
应取相邻横墙间距离;
壁柱间墙的高厚比验算可按无壁柱墙验算。
墙的长度S取壁柱间距离。
由于此时的墙体
四周支承条件对墙体稳定较为有利,故规定无论此时房屋结构属于何种静力计算方案,
壁柱间墙计算高度H0一律按刚性方案取值。
3.无筋受压砌体的偏心影响系数
a、构件稳定系数化、单向偏心受压影响系数W分别与哪
些因素有关?
三者之间有何内在联系?
偏心影响系数:
轴力偏心距、截面形状
构件稳定系数:
砂浆强度等级、高厚比
单向偏心受压影响系数:
轴力偏心距、截面形状、砂浆强度等级
a综合反映单向偏心受压对短柱的不利影响;
构件稳定系数%反映偶然偏心导致的长柱
受压承载力降低;
单向偏心受压影响系数
申考虑长柱单向偏心受压时产生的附加弯矩。
<
p=
当e=0时,影响系数等于稳定系数,于是
=彳
-1
为什么要限制单向受压偏心距e?
如何限制?
试验表明,偏心距相当大时,承载能力值很离散且较低,可靠度难以保证。
因此计算时
要求控制偏心距;
《规范》规定e兰0.6y。
局部受压下砌体抗压强度为什么能提高?
砌体的受压只要存在为直接受压面积,就有力的扩散作用,就会引起双向应力或三向应
力,在不同程度上提高了直接受压部分的抗压强度。
6.为什么计算梁端支承处砌体局部受压时要计算有效支承长度?
从受力机理上讲它与梁
端的什么变形有关?
计算局部受压面积内的上部轴向力设计值;
由于梁的挠曲变形,梁的端部可能会翘起,故实际的梁端有效支承长度小于梁支承在砌
体墙上的长度。
7.在梁端支承处砌体局部受压计算中,为什么要对上部传来的荷载进行折减?
折减值与什
么因素有关?
在砌体受到均匀压应力的情况下,若增加梁端荷载,梁底砌体局部压应力以及局部应变
都应增大,但梁顶面附近的bo却有所下降。
这一结构的内力重分布现象,对局部受压
无疑是一种卸载作用,于砌体局压承载力是有利的;
内拱卸荷作用的程度与Ao/Ai比值有关,上部荷载的效应随
Ao/Ai值的增大而逐渐减弱,
AjA工2.0时已很小。
因而《规范》规定,A7A二3.0时,可以不考虑上部荷载的
作用。
8.在梁端下设有刚性垫块的局部受压承载力计算公式中,
为什么没有梁端底面受压应力图
形完整性系数n?
由于砌体的塑性性能,产生的压应力图形一般在矩形和三角形之间呈曲线分布,
为了可
按三角形分布的情况进行分析,采用了完整性系数
n,而当梁端下设有刚性垫块时,梁
F荷载几乎呈矩形分布。
9.砌体受剪承载力计算中,为什么应考虑系数卩?
由于灰缝粘结强度和摩擦力的共同
试验研究表明,当构件水平截面上作用有压应力时,
作用,砌体抗剪承载力有明显的提高,因此计算时应考虑剪、压的复合作用。
10.
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