同济大学建筑学结构选型题库

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1、试述建筑平立面尺寸对结构性能的影响。

答：1. 建筑平面的对称性
建筑平面形状最好是双轴对称的，这是最理想的，但有时也可能只能对一个轴对称，有时可能是根本找不到对称轴。

不对称的建筑平面对结构来说有三个问题:一是会引起外荷载作用的不均匀，从而产生扭矩;二是会在凹角处产生应力集中;三是不对称的建筑平面很难使三心重合。

因此，对于单轴对称或无轴对称的建筑平面，在结构布置时必须十分小心，应该对结构从各个方向反复进行计算，并考虑结构的空间作用。

2. 质量布置的对称性
仅仅由于建筑平面布置的对称并不能保证结构不发生扭转。

在建筑平面对称和结构刚度均匀分布的情况下，若建筑物质量分布有较大偏心，当遇到地震作用时，地震惯性力的合力将会对结构抗侧刚度中心产生扭矩，这时也会引起建筑物的扭转及破坏。

3. 结构抗侧刚度的对称性
抗侧力构件的布置对结构受力有十分重要的影响。

常常会遇到这样的情况，即在对称的建筑外形中进行了不对称的建筑平面布置，从而导致了结构刚度的不对称布置。

在建筑物的一侧布置墙体，而在其他部位则为框架结构。

由于墙体的抗侧刚度要比框架大得多，这样当建筑物受到均匀的侧向荷载作用时，楼盖平面显然将发生图中虚线所示的扭转变位。

4、需要抗震设防的建筑，结构抗震设计规范对建筑体型有较多的限制条件，其主要原则是:建筑的平、立面布置宜规则、对称，建筑的质量分布宜均匀，避免有过大的外挑和内收，结构抗侧刚度沿竖向应均匀变化，楼层不宜错层，构件的截面由下至上逐渐减小，不突变。

当建筑物顶层或底部由于大空间的要求取消部分墙柱时，结构设计应采取有效构造措施，防止由于刚度突变击产生的不利影响。

对于矩形平面，其长边与短边之比不宜过大。

对非矩形平面，则还应限彻其翼肢的长度，
在结构布置中应通过调整平面形状和尺寸，采取构造和措施，尽量使整个建筑物形成一个整体结构，以提高结构的抗震，不然的话，则应设置抗震缝，将建筑物划分为若干个独立的结构单元。

2、试述高层建筑结构分析相对于多层建筑的特殊性。

答：从结构分析的基本原理来说，高层建筑结构的分析与多层建筑结构的分析是一样的。

但是由于以下两个方面的原因，使得高层建筑结构的分析又具有其特殊性。

一方面是由于墙柱内轴力的增加，和墙柱总高度的增加，构件轴向变形所引起的对结构内力与位移的影响已不可忽略;同时由于高层建筑结构中各构件截面高度往往较大，构件截面剪切变形对结构内力和位移的影响也已不可忽略。

另一方面是由于建筑物高度的增加，侧向风荷载或地震作用所产生的结构内力与位移常常成为结构设计的控制因素。

随着建筑物层数的增加，楼面结构所耗用的材料几乎不变，而柱或墙体为承受竖向荷载所消耗的材料与层数呈近乎线性的关系增长。

值得注意的是，为承受侧向力所需要的材料的增长与层数成抛物线关系。

在超高层范围内，层数的增加会引起土建造价的大幅度上升。

当结构设计较为合理时，例如选用合理的结构型式，进行合理的结构布置，采用合理的建筑物高宽比，则为抵抗水平荷载所需增加的材料用量或土建造价尚可接受，而如果结构设计不合理，例如对于高宽比很大的建筑物，则为保证建筑物在侧向荷载作用下的强度和刚度，材料用量或土建造价的增长将使得该建筑物难以建成。

高层建筑结构从整体上说可以看成是底端固定的悬臂柱，承受竖向荷载和侧向水平力的作用，建筑物的侧向位移，常会成为结构设计的控制因素。

侧向位移过大，会导致建筑装修与隔墙的损坏，造
成电梯运行困难，使居住者感觉不良。

另一方面，侧向位移过大，竖向荷载将会产生显著的附加弯矩(即P-Δ效应)。

使结构内力增大，甚至会引起主体结构的开裂或破坏。

因此，必须对建筑物的侧向位移进行控制。

3、试述梁的型式。

答：一、梁按材料分类
梁按材料分类有石梁、木梁、钢梁、钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁及钢-钢筋混凝土组合梁等等。

二、梁按截面形式分类
钢梁的截面形式一般为焊接工字形截面。

钢筋混凝土梁常见的截面形式如图所示。

最简单的是矩形截面，梁截面高度应大于梁截面宽度，这样可充分发挥材料的强度作用，并使梁具有较大的刚度。

但当建筑上对梁高有限制时，也可采用宽度大于高度的扁梁。

三、梁按支座约束条件分类
梁按支座约束条件分类，可分为静定梁和超静定梁。

根据梁跨数的不同，有单跨静定梁或单跨超静定梁、多跨静定梁或多跨连续梁。

单跨静定梁有简支梁和悬臂梁。

单跨超静定梁常见的有两端固定梁，和一端固定一端简支梁。

对于悬臂端设支柱或拉索的悬挑结构，根据梁的刚度(El)与柱或拉索的刚度(EA)之比的不同，可简化为一端固定、一端简支梁，也可简化为一端固定、一端弹性支承的结构。

4、试述桁架的计算假定。

答：1.组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心线(轴线)都在同一平面内，这一平面称为桁架的中心平面。

2.荷架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点。

3.所有外力(包括荷载及支座反力)都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上。

5、试述屋架结构选型的主要因素。

答：屋架结构的选型应考虑房屋的用途、建筑造型、屋面防水构造、屋架的跨度、结构材料的供应、施工技术条件等因素，做到受力合理、技术先进、经济适用。

1.屋架结构的受力
从结构受力来看，抛物线状的拱式结构受力最为合理。

但拱式结构上弦为曲线，施工复杂。

折线型屋架，与抛物线弯矩图最为接近，故力学性能良好。

梯形屋架，因其既具有较好的力学性能，上下弦均为直线施工方便，故在大中跨建筑中被广泛应用。

三角形屋架与矩形屋架力学性能较差。

三角形屋架一般仅适用于中小跨度，矩形屋架常用作托架或荷载较特殊情况下使用。

2. 屋面防水构造
屋面防水构造决定了屋面排水坡度，进而决定屋盖的建筑造型。

一般来说，当屋面防水材料采用粘士瓦、机制平瓦或水泥瓦时，应选用三角形屋架、陡坡梯形屋架。

当屋面防水采用卷材防水、金属薄板防水时，应选用拱形屋架、折线形屋架和缓坡梯形屋架。

3. 材料的耐久性及使用环境
木材及钢材均易腐蚀，维修费用较高。

因此，对于相对湿度较大而又通风不良的建筑，或有侵蚀性介质的工业厂房，不宜选用木屋架和钢屋架，宜选用预应力混凝土屋架，可提高屋架下弦的抗裂性，防止钢筋腐蚀。

4. 屋架结构的跨度
跨度在18m 以下时，可选用钢筋混凝土-铜组合屋架;这种屋架构造简单、施工吊装方便，技术经济指标较好。

跨度在36m 以下时，宜选用预应力混凝土屋架，既可节省钢材，又可有效地控制裂缝宽度和挠度。

对于跨度在36m 以上的大跨度建筑或受到较大振动荷载作用的屋架，宜选用钢屋架，以减轻结构自重，提高结构的耐久性与可靠性。

6、试述单层刚架结构的型式。

答：单层刚架的建筑造型可以轻松活泼，型式丰富多变。

单层刚架结构的型式从结构受力条件看，可分为无绞刚架、两绞刚架、三绞刚架;从结构材料看，有胶合木结构、钢结构、混凝土结构;从构件截面看，可分成实腹式刚架、空腹式刚架、格构式刚架、等截面与变截面;从建筑型体看，有平顶、坡顶、拱顶、单跨与多跨;从施工技术看，有预应力刚架和非预应力刚架。

7、试述单层刚架结构的受力特点。

答：一、约束条件对结构内力的影响
二、梁柱线刚度比对结构内力的影响
三、门式刚架的高跨比对结构内力的影响
四、结构构造对结构内力影响
五、温度变化对结构内力的影响
六、支座移动对结构内力影响
8、简述拱的受力特点
答：支座反力特点：
(1)在竖向荷载作用下，拱脚支座内将产生水平推力。

(2) 在竖荷载作用下，拱脚水平推力的大小等于相同跨度简支梁在相同竖向荷载作用下所产生的在相应于顶铰C截面上的弯矩除以拱的矢高。

(3)当结构跨度与荷载条件一定时(为定值) ，拱脚水平推力() 与拱的矢高成反比。

拱省截面的内力特点：
(1)拱身内的弯矩小于跨度相同荷载作用下简支梁内的弯矩。

(2) 拱身截面内的剪力小于相同跨度相同荷载作用下简支梁内的剪力。

(3) 拱身截面内存在有较大的轴力，而简支梁中是没有轴力的。

9、简述拱的水平推力的平衡方式。

答复：
一、水平推力直接由拉杆承担
二、水平推力通过刚性水平结构传递给总拉杆
三、水平推力由竖向承重结构承担
四、水平推力直接作用在基础上
二、作图题：（每小题 30 分，共 60 分）
某六层砖混结构建筑平面图如图所示，已知抗震设防烈度为7度，在满足抗震构造要求的前提下，试画出：
1、构造柱及圈梁平面布置图（标明：在平面图上注明构造柱和圈梁位置）
2、圈梁和构造柱的截面配筋图（截面寸，纵筋配置，箍筋配置等）
某六层框架结构宿舍，试画出标准层结构布置图（柱网尺寸、框架梁、次梁位置、框架梁及框架柱预估截面尺寸）。