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1、混凝土结构与砌体结构设计中册(第四版)十一章思考题答案12.1单层厂房排架结构中，哪些构件是主要承重构件?单层厂房中的支撑分几类?支撑的主要作用是什么？答：主要承重构件有：屋盖结构、吊车梁、排架柱、抗风柱、基础梁、基础单层厂房中的支撑：屋架间垂直支撑、横向、纵向水平支撑以及天窗架支撑和柱间支撑支撑的主要作用是：增强空间刚度及稳定性，传递风荷载和水平吊车荷载。2.2排架内力分析的目的是什么?排架内力分析的步骤是怎样的？排架内力分析的目的是：为了获得排架柱在各种荷载作用下，控制截面的最不利内力，作为设计柱的依据；同时，柱底截面的最不利内力，也是设计基础的依据，并绘制出排架柱的弯矩图、轴力图及剪力图
2、(M图、N图及V图)。排架内力分析的步骤是：等高排架在水平荷载作用下的内力分析方法采用剪力分配法，步骤如下：(1)在柱顶水平集中力厂作用下等高排架在柱顶作用一水平集中力F,在尸作用下，柱顶产生水平位移A。沿柱顶将横梁与柱切开，在切口处代之一对剪力%,如图2-4T6(b)所示。取横梁为脱离体，由平衡条件z*= 有:M尸二为+6+匕+%=2%/=1又知，在单位水平力R=I作用下，柱顶水平侧移为以。反之要使柱顶产生单位水平位移即=1,则需在柱顶施加/次的水平集中力。如图2-4-17所示。对于相同材料的柱，柱越粗，所需的越大,即所需施加的水平力越大。1/反映了柱子抵抗侧移的能力，故称/4为柱子的抗侧刚
3、度。切开后的排架拄顶作用有水平力%,在%作用下产生柱顶位移为2,根据上面分析可得等高排架，当各跨横梁EA=S时，有：%=辽2=.4二辽月将(2)、(3)式代入式，得：LI,Il11F-K-西的+靖+石/“LO附图1由此可得：=2将式代回式得:与整个排架柱总的杭侧刚度的比值,且O包值可按附图1计算，由皿可求出分配系数7,从而求出各柱顶剪力%,最后按静定悬臂柱求出在已知作用下的柱截面内力。由此可见，剪力分配法就是将作用在顶部的水平集中力F按抗侧刚度分配给各柱,再按静定悬臂柱求解柱子内力的方法。(2)在任意荷载作用下均布风荷载作用下，如图2-4T8(a)所示。=HrphM1rX=E：十S4)夕”图2
4、7-18对于上述结构，不能直接应用剪力分配法求解其内力，但可通过间接的方法利用其原理解决问题，其分析步骤如下：将原结构如图2-4-18(a)分解为(b)和(C)两个部分，在(b)排架柱顶附加一个不动较支座，以阻止排架侧移。在风荷载的作用下，在附加支座内将产生支反力凡为保证组合结构与原结构(a)受力相同，故在结构(c)中柱顶施加一个反方向力R。求解排架的柱顶剪力片由于横梁刚度EA=8,故中各柱顶位移二,从而可以将排架结构转化为如图中(Cl)所示的两个一次超静定柱，其反力分别为曷和为0DD应用力法或查附图8即可求出在均布水平荷载作用下各柱顶的反力丹,其为也就是该柱顶的剪力O附图8求出总支反力RnR
5、=ZRiz=l求解(c)排架的柱顶剪力国?图中(C)排架为一柱顶作用水平集中力的等高排架，可应用剪力分配法求解其内力，即按各柱的抗侧刚度将R分配到各柱，得到各柱顶剪力42。迭加图中(b)与(C)各柱顶的剪力，得柱顶总剪力”%=%+%2根据柱顶剪力4及柱上所受均布荷载计算各柱的弯矩。12. 3DnaDmin和TmaX是怎样求得的？答：DmaX=QDmaxjc=7Q阳IaKJlZDmM=%2而人=Pmm上Eyi=DmaXrmax*TJa&jt+GQTmaX=DmaX-=OmaXmaxjtmax4DmHX指吊车在满载运行时，吊车梁作用在厂房横向排架柱上的最大压力。Dmi,1:与DmaX相对应的排架另
6、一侧柱上的压力。Tmax:指载有额定最大起重量的小车在行驶中突然刹车在排架柱上产生的水平制动力。CnaxQqi办可根据吊车型号、规格查产品目录得到。“抗剪刚度”或“侧向刚度”的物理意义是什么?任意荷载作用下，等高较接排架的剪力分配法是怎样的？答：排架柱“抗剪刚度”或“侧向刚度”的物理意义是：要使柱顶产生单位水平位移，在柱顶施加一的水平力，材料相同时，柱越粗壮，需在柱顶施加水平力越大，反映柱抵抗侧移的能力指标称为柱“抗剪刚度”或“侧向刚度”。13-36任*荷网作用时的势力分配任意荷教作用下，等高较接排架的剪力分配法是：i)解决思路由已求出在顶点水平力作用时排架柱顶剪力计算，设法将任意荷载化成顶点
7、水平力，由位移法启发，在柱顶加水平链杆，使各柱为一次超静定结构，然后求出超静定结构柱子的内力和附加水平链杆反力Ro因为链杆是假设的，故应在排架上加一大小相等、方向相反水平力R来抵消，最后内力由两种情况叠加得到。ii)解题步骤附加水平链杆，并求各柱内力和柱顶反力R;将R反向作用，但剪力分配法求各柱顶弯力；由+得最后内力。什么是不同种类内力的组合?什么是同一种内力的组合?内力组合时应注意哪些事项?对内力组合值是怎样评判的？答：不同种类内力的组合是：同一个控制截面的三种内力(轴向压力N、弯矩M、水平剪力V)使其截面的承载力是最不利的有效组合，一般有以下四种，(1) +M及相应的n、V-M(2) 及相
8、应的n、VN(3) max及相应的M、VN(4) mm及相应的m、V同一种内力的组合是:对某个控制截面的同一种内力的各种荷载效应进行组合能得到最不利值的内力组合，有以下两类，(1)由可变荷载效应控制的组合恒载+任一活载；恒载+0.85(任两个或以上活载之和)(2)由永久荷载效应控制的组合内力组合时应注意的事项：(1)每次组合，只能以一种内力+Mg、一M曲、或Wmn为目标,决定活荷载的取舍,并按这些荷载求得相应的其余两种内力。(2)恒载产生的内力在任一种组合中，都必须考虑。(3)风荷载有左风与右风两种情况，但对一种组合只能取二者之一。DD(4)吊车竖向荷载有和“min,组合时也只能取二者之一。(
9、5)吊车水平荷载qax有左右两个方向，组合时取二者之一。(6)在同一跨内，“max和min与，max不一定同时发生，故在组合中有“max或DTTDDZnIn时，不一定要有max。但在组合中有max时，则必有max或mm,因为吊车水平荷载不可能脱离其竖向荷载而单独存在。(7)在每一种组合中，M、N、V都是相对应的，即是在相同荷载作用下产生的。此外，在NN组合VmaX或/mm时，对于N=O的内力，虽然将其组合并不改变N值，但只要增大了M,也是截面的不利组合。(8)对于有多台吊车的厂房，荷载标准规定：吊车竖向荷载，对单跨厂房，最多只考虑2台吊车；多跨厂房最多考虑4台。吊车水平荷载，无论单跨或多跨厂房
10、，最多只考虑2台。同时又规定：多台吊车引起的内力参与组合时，对其内力要按表2-4-2的规定进行折减。吊车数(台)工作制(级)折减系数2中、轻重4中、轻0.8重对内力组合值是的评判：1)、N相差不多时，M大的不利；%的，N小的不利；MNW%的，N大的不利。12.6 什么是厂房的整体空间作用？答：厂房的各个排架与排架或排架与山墙之间不能单独变化，而是互相制约的成一整体的作用。12.7 设计矩形截面单层厂房柱时，应着重考虑哪些问题？答：12.8 柱下扩展基础的设计步骤和要点是什么？答：确定基础底面尺寸；基础高度确定；基础底板配筋；构造要求：(i)底面形状：轴压为正方形，偏压为矩形，ab3(ii)材料
11、碎4C15,钢筋I级或级，d48mm,3才200(Hi)垫层C10,厚100mm,两边挑出IOOmm(iv)杯口形式和柱的插入长度,见课本P162表12-512.9 吊车梁的受力特点是什么？答：吊车荷载具有移动性、吊车荷载具有重复性、吊车荷载具有动力性、吊车荷载是偏心荷载1)第十二章习题112.1某单层单跨厂房，跨度18m、柱距6m,内有两台Iot的A4级桥式吊车。试求该柱承受的吊车竖向荷载Da、Dmin和横向水平荷载TmaX。起重机有关资料如下：吊车跨度Lk=I6.5m,吊车宽B=5.55m,轮距K=44m,吊车总质量18.Ot,小车质量3.94t,额定起重量IOt,最大轮压标准值Pirax
12、tk=IlSkNo解：根据已知查课本附录12得%ig=25&N,表12-1得/=0.9;=1.4,a=02吊车最不利轮压位置及吊车梁反力影响线如下列图所示,根据比例关系，可得：y1=1,y2=(6-4.4)/6,%=(6-1.15)/6,y4=(6-5.55)/6=l(6-4.4)6+(6-l.15)/6+(6-5.55)/6竖向荷载Dmax=zDma,=%ax/yH5kNDmiTQ=%X25kN(G2Gm)Tmax=OmaX*1maxl0.120.9(3.94+10)10=311.5354-kN2)第十二章习题5125某单层厂房现浇柱下独立锥形扩展基础，已知由柱传来基础顶面的轴向压力标准值N
13、k=920kN、弯矩MC=276kNm、剪力Vk=25kN；设计值N=23OkN、M=I97kNm、V=18kN,剪力对基础底面产生的弯矩与作用在基础顶面的弯矩是同一方向的。柱截面尺寸6X=40OmmX600mm,地基承载力特征值=20OkN/m2,基础埋深L5m。基础采用C20混凝土,HRB335级钢筋。试设计此基础并绘出基础平面、剖面和配筋图。解：1)初步确定基础高度和杯口尺寸由课本表125,柱的插入深度=60Omm,所以杯口深度为600+50=65Ommo杯口顶部尺寸，宽为400275=550mm,长为6OO275=75Omm:杯口底部尺寸，宽为400+2X50=500mm,长为600+
14、250=70Omm。由课本表12-5,取杯壁厚度，=200mm,杯底厚度c=200mm,杯壁高度2=300mm,a2=200mmo根据以上尺寸，初步确定基础总高度为600+50+200=85Omm。2）确定基础底面尺寸先按轴心受压估算，设基础埋置深度d=1.3m,可得Ad9202A孑=/fa-YJ200-201.3将其增大20%40%,补步选用底面尺寸为：b=3.0z?,/=2AtnoW=/从/6X32/6=3Gk=mbld=20X3XXRN=M+Q匕力“ablW=kNm2fa =240 kN/m232.4920+187.2276+250.85、Nfi+GiiMk+Vkh920+187.2276+250.8532.4(Pk,m,min)2=(236.371.2)/2kNm2fa=200kNm2故该基础底面尺寸满足要求。3)验算基础高度N+M1VhblW32.4NM+Vh230197+18x0.85,2pvmin=kN/m,n,nblW32.43.6按比例可求得相应柱边缘、变阶处及冲切破坏锥体外边缘的地基净反力设计值。
