第十二章钢筋混凝土设计原理课后习题(附答案)

第十二章单层厂房
1.单层工业厂房的结构组成有哪些？
单层工业厂房通常由屋盖结构，横向平面排架，纵向平面排架，吊车梁，支撑，基础，维护结构等组成。

2.单层结构厂房的传力路线是怎样的？
单层厂房的竖向荷载和水平荷载基本上都是传递给排架柱，再由柱传至基础及地基，因此屋架，柱，基础是单层厂房的主要承重构件。

传力图如详见课本P110页。

3.什么是变形缝？有哪些作用？
建筑物在外界因素作用下常会产生变形，导致开裂甚至破坏。

变形缝是针对这种情况而预留的构造缝。

变形缝可分为伸缩缝、沉降缝、防震缝三种。

伸缩缝: 建筑构件因温度和湿度等因素的变化会产生胀缩变形。

为此，通常在建筑物适当的部位设置竖缝，自基础以上将房屋的墙体、楼板层、屋顶等构件断开，将建筑物分离成几个独立的部分.
沉降缝：上部结构各部分之间，因层数差异较大，或使用荷重相差较大；或因地基压缩性差异较大，总之一句话，可能使地基发生不均匀沉降时，需要设缝将结构分为几部分，使其每一部分的沉降比较均匀，避免在结构中产生额外的应力，该缝即称之为“沉降缝”。

防震缝：它的设置目的是将大型建筑物分隔为较小的部分，形成相对独立的防震单元，避免因地震造成建筑物整体震动不协调，而产生破坏。

有很多建筑物对这三种接缝进行了综合考虑，即所谓的“三缝合一”。

4.支撑的主要作用是什么？
就整体而言，支撑的主要作用是：①保证结构构件的稳定与正常工作：②增强厂房的整体稳定性和空间刚度：③把纵向风荷载，吊车纵向水平荷载及水平地震作用等传递到主要承重构件：④保证在施工安装阶段结构构件风稳定。

5.如何确定排架的计算单元？基本计算假定是什么？
由相邻柱距的中心线截出的一个典型区段成为排架的计算单元。

柱的计算轴线取上部和下部柱截面重心连线，屋面梁或屋架用一根没有轴向变形的钢杆表示。

图示说明见课本P119. 假定：⑴柱下端固接于基础顶面，上端与屋面梁或屋架铰接。

⑵屋面梁或屋架没有轴向变形。

6 排架柱的总高度如何确定？
柱的总高度H=柱顶标高+基础底面标高的绝对值—初步拟定的基础标高；
7、排架上面包括哪些荷载作用？
作用在排架上的荷载分恒荷载和活荷载两类。

恒荷载一般包括屋盖自重F1，上柱自重F2，下柱自重F3，吊车梁和轨道零件自重F4，以及有时支承在牛腿上的围护结构等重力F5等。

活荷载一般包括屋面活荷载F6，吊车荷载Tmax、Dmax和Dmin，均布风载q1、q2，以及作用在屋盖支承处的集中风荷载等。

8、吊车荷载有哪些？最大轮压标准值如何让确定？吊车最大横向水平荷载如何确定？
吊车荷载有竖向荷载和横向水平荷载。

当小车吊有额定起吊质量开到大车某一迹象位置
时，在这一侧的每个大车的轮压值就是吊车的最大轮压标准值Pmax，k。

由于吊车是移动的，吊车最大水平荷载应根据影响线确定，考虑多台吊车的荷载折减系数后，有Tmax，k= Tk yi=1/4 （G2，k+G3，k）yi，如果两台吊车作用下的Dmax已求得，则两台吊车作用下的Tmax可直接由Dmax求得：Tmax=Dmax*Tk/Pmax，k。

9、什么是软钩？什么是硬钩？
软钩是吊重通过钢丝绳传给小车的吊钩。

硬钩是吊重通过刚性结构传给小车的吊钩。

10、屋盖部分的风荷载计算简图？
11.柱顶作用水平集中力时的剪力分配
对柱顶作用水平集中力F的排架结构
设共有n根柱，任一柱i的抗剪刚度为，则其分担的柱顶剪力V i可由平衡条件和变形条件求得。

按抗剪刚度的定义，有：
故：
由图可知，各柱柱顶水平侧移u相等，得：
由：
得：
所以，i柱分担的柱顶剪力V i为：
其中：
——称为柱i的剪力分配系数，它等于柱i自身的抗剪刚度与所有柱（包括柱i本身）总的抗剪刚度的比值。

各柱的柱顶剪力求出后，各柱即可按独立悬臂柱计算内力。

12.单厂排架柱的控制截面是什么？
控制截面是指构件某一区段中承载力可靠度指标相对最低，对构件在该区段的配筋设计有控制作用的某些截面。

排架计算中应致力于求出控制截面的内力，而非所有截面的内力。

对于图示的一般单阶排架柱，通常上柱各截面配筋是相同的，而在上柱中，牛腿顶面（即上柱底截面）Ⅰ-Ⅰ的内力最大，因此，截面Ⅰ-Ⅰ为上柱的控制截面。

在下柱中，通常各截面配筋也是相同的，而牛腿顶截面Ⅱ-Ⅱ和柱底截面Ⅲ-Ⅲ的内力最大，因此取截面Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ为下柱的控制截面。

因此，在工程设计中，通常取上柱底面（Ⅰ-Ⅰ截面）、下柱顶面（Ⅱ-Ⅱ截面）、下柱底面（Ⅲ-Ⅲ截面）这三个截面为设计控制截面，即以这三个截面的各种最不利内力组合来确定上、下柱的最终配筋。

13.排架计算中，不同种内力组合如何计算？
控制截面的内力种类有：轴向力N、弯矩M和剪力V。

对于同一控制截面，上述三种内力应该怎样搭配，其截面承载力才是最不利的？这是内力组合需要考虑的问题。

在轴向力N、弯矩M的作用下，偏心受压的排架柱可能发生小偏压破坏，也可能发生大偏压破坏。

为避免上述两种形式的破坏，一般需考虑以下四种内力组合：
1、＋M max及相应的N、V；
2、－M max及相应的N、V；
3、N max及相应的M、V；
4、N min及相应的M、V。

其中，第1、2、4组是针对可能出现大偏压破坏而进行组合的，第3组则是针对小偏压进行组合的。

通常，按上述四种内力组合已能满足设计要求，但在某些情况下，可能有其他（上述四种内力组合之外）的内力组合存在。

但要有意识地寻找和发现这种内力组合比较麻烦，也不易判断。

因而在工程中允许只按上述四种比较固定的模式确定柱的最不利内力组合。

实践表明，这样组合内力，结构的安全是可以得到保证的。

14为什么内力组合每次必须包括恒载？
恒荷载是长期作用在结构上的，在计算内力时必须满布.
15内力组合值的评判规则是什么？
取下列内力组合的最不利情况，
排架柱是偏心受压构件，力为N,M。

根据可能需要的最大配筋率，考虑下边的不利组合：（1）+ Mmax及相应的N和V
（2）- Mmax及相应的N和V
（3）Nmax及相应的M和V
（4）Nmin和相应的M和V
（5）对大偏心受压的柱截面，M/ N很大时
16牛腿的破坏形态有哪些?
牛腿破坏形态主要取决于a/h0值，有以下三种主要破坏形态：
1）弯曲破坏。

当a/h0>0.75和纵向受力钢筋配筋率较低时，一般发生弯曲破坏。

2）剪切破坏又分纯剪破坏,斜压破坏和斜拉破坏三种，其中纯剪破坏条件是当a/ho很小（<0.1）或值很大但边缘高度h1较小时。

当a/h0=0.1~0.75时可能发生斜压，斜拉破坏3）局部受压破坏当加载板过小或混凝土强度过低，由于较大的局部压应力而导致加载板下混凝土局部压碎破坏。

17牛腿截面高度的确定以那个破坏阶段为基准？
一般以控制器在使用阶段不出现或仅出现细微裂缝为准。

18牛腿顶面的水平纵向受拉钢筋有那些作用？
其中的抗弯钢筋承受竖向力，而抗拉锚筋承受水平拉力
19 牛腿斜截面承载能力如何确定？为什么？
根据试验结果，在荷载作用下，牛腿中纵向钢筋受拉，在斜裂缝外侧有一个不是很宽的压力带。

在整个压力带内，斜压力分布比较均匀，如同桁架中的压杆。

破坏时混凝土应力可达到其抗压强度。

有上述受力特点，计算时可将牛腿简化为一个以纵向钢筋为拉杆和混凝土斜撑为压杆的三角形桁架
a ——意义同前，当a<0.3h0时，取a=0.3h0；
fy ——为纵向受拉钢筋强度设计值。

20 单独柱下基础高度必须满足什么要求？
独立基础的高度除应满足构造要求外，还应根据柱与基础交接处以及基础变阶处混凝土的受冲切承载力计算确定。

21如何确定吊车梁的绝对最大弯矩？
绝对最大弯矩可按下述方法求得：设移动荷载的合力为R ，若梁的中心线平分合力R 与其相邻的一个集中荷载的间距a 时，则此集中荷载所在截面就可能产生绝对最大弯矩，因为与相邻的集中荷载有左右两个，故需作比较，其中弯矩大的就是绝对最大弯矩。

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γγ++≤F a F h a f A h 牛腿的计算简图。