某五层钢筋混凝土框架结构办公楼,房屋高度25.45m。抗震设防烈度8度,设防类别为丙类,设计基本地震加速度0.2g,设计地震分组为第二组,场地类别Ⅱ类,混凝土强度等级C30。该结构平面和竖向均规则。4. 假定,各楼层的地震剪力和楼层的侧向刚度如上题题表所示,试问,当仅考虑剪切变形影响时,本建筑物在水平地震作用下的楼顶总位移Δ(mm),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
C
[考点] 本题是考查楼层剪力、楼层刚度和层间位移之间的关系。
[解析] 根据《抗规》第3.4.3条及其条文说明图4,各楼层的层间位移δ
i=V
i/K
i =21.8mm
1.对于框架结构,楼层的侧向刚度一般采用楼层剪力标准值与层间位移的比值计算,据此也可根据楼层刚度和楼层剪力计算出楼层的层间位移。
2.需要说明的是,在计算楼层位移时,楼层剪力应取各振型CQC组合的计算结果,不应采用“规定水平力”作用下的计算值;也可以不考虑偶然偏心的影响。同时,对于多层框架结构而言,结构的变形主要是剪切变形,整体弯曲变形占比很小,可以忽略不计。
某民用建筑普通房屋中的钢筋混凝土T形截面独立梁,安全等级为二级,荷载简图及截面尺寸如下图(Z)所示。梁上作用有均布永久荷载标准值gk、均布可变荷载标准值qk、集中永久荷载标准值Gk、集中可变荷载标准值Qk。混凝土强度等级为C30,梁纵向钢筋采用HRB400,箍筋采用HPB300。纵向受力钢筋的保护层厚度cs=30mm,as=70mm,,ξb=0.518。
6. 假定,该梁跨中顶部受压纵筋为
,底部受拉纵筋为
(双排)。试问,当考虑受压钢筋的作用时,该梁跨中截面能承受的最大弯矩设计值M(kN·m),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
C
[考点] 本题是关于双筋矩形截面梁受弯承载力计算的问题。实际工程中,大量的框架梁都属于双筋截面梁,在满足构造要求的前提下,宜考虑受压钢筋的影响,否则,会造成不必要的浪费,在抗震设计时,还有可能导致一定的安全隐患。
[解析] 根据《混规》第6.2.11条1款,f
yA
s-360×10×491=1767600N
应按《混规》第6.2.11条第2款进行计算,根据公式(6.2.11-3)
1.0×14.3×(350x+300×120)=360×(10×491-4×314)
求解得:
根据《混规》公式(6.2.11-2),
=823.9×10
6N·mm=823.9kN·m
1.翼缘位于受压区的工字形截面和T形截面受弯承载力计算时,首先应判断属于第一类截面还是属于第二类截面,当受压区高度大于翼缘高度时,应按第二类截面进行计算。
2.根据截面平衡条件,计算截面的受弯承载力设计值。
3.计算受压区高度和截面受弯承载力时,均应计入受压钢筋的作用。对于适筋梁来说,受压钢筋的应力应取受压钢筋抗压强度设计值。
7. 假定,g
k=q
k=7kN/m,G
k=Q
k=70kN。当采用四肢箍且箍筋间距为150mm时,试问,该梁支座截面斜截面抗剪所需箍筋的单肢截面面积(mm
2),与下列何项数值最为接近?______
提示:按可变荷载效应控制的组合计算,可变荷载的组合值系数取1.0。
A B C D
B
[考点] 本题是考查考生对受弯构件斜截面受剪承载力计算的掌握。
[解析] 支座截面剪力设计值:
对支座截面,集中荷载产生的剪力与总剪力之比为:
按《混规》公式(6.3.4-2)计算,
代入公式(6.3.4-2)
1.在进行受弯构件的斜截面受剪承载力计算时,现行规范沿用了混凝土项与箍筋项相加的计算方法。在混凝土项计算时,一般受弯构件与集中荷载作用下(包括作用有多个荷载,其中集中荷载对支座截面和节点边缘产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况),其受剪承载力系数的取值不同。本题属于集中荷载作用下的独立梁,解答时应根据《混凝土结构设计规范》GB 50010—2010第6.3.4条文的规定,根据剪跨比计算混凝土受剪承载力系数。
2.梁的箍筋配置有最小配筋率的要求,考生在作答时,可根据工程经验判断,若计算结果明显大于箍筋最小配筋率的要求,可以不再进行最小配筋率的验算,若计算的配筋结果不能直接判断出是否满足最小配筋率,则尚需进行最小配筋率的验算,并给出验算过程和验算结果。
8. 假定,该梁支座截面按荷载效应组合的最大弯矩设计值M=490kN·m。试问,在不考虑受压钢筋作用的情况下,按承载能力极限状态设计时,该梁支座截面纵向受拉钢筋的截面面积A
s(mm
2),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
C
[考点] 本题是考查矩形截面梁受弯承载力的计算。
[解析] 翼缘受拉,按b×h=350mm×600mm的矩形截面计算配筋,
h
0=600-70=530mm
由《混规》公式(6.2.10-1),
M=α
1f
cbx(h
0-x/2)
490×10
6=1.0×14.3×350x(530-x/2)=2652650x-2502.5x
2 x
2-1060x+195804=0
x=238.3mm<ξ
bh
0=0.518×530=274.5mm
由《混规》公式(6.2.10-2)得:
1.本题比较简单,属于结构工程师必须掌握的最基本的内容。
2.对于支座截面来说,翼缘位于受拉边,因此应按矩形截面梁计算。考生可以按《混凝土结构设计规范》GB 50010—2010的公式,通过截面的平衡公式求解一元二次方程,也可以借助一些参考书、计算手册中的图表,简化计算过程(参加注册考试时,可以携带规范和有关的参考书)。
3.与上题一样,考生可以根据工作经验,判断是否要进行纵向钢筋最小配筋率的校核。
9. 假定,该梁支座截面纵向受拉钢筋配置为8
25,按荷载准永久组合计算的梁纵向受拉钢筋的应力σ
s=220N/mm
2。试问,该梁支座处按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度w
max(mm),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
B
[考点] 本题考查普通钢筋混凝土T形截面裂缝宽度的计算。
[解析] 根据《混规》第7.1.2条,
A
te=0.5bh+(b
f-b)/h
f=0.5×350×600+(650-350)×120=141000mm
2 1.在矩形、T形、倒T形和工字形普通钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件中,计算最大裂缝宽度时,应按荷载的准永久组合并考虑长期作用影响。
2.对于翼缘位于受拉边的T形截面,有效受拉混凝土截面面积应取翼缘面积和0.5倍矩形截面面积之和。
3.应根据《混凝土结构设计规范》GB 50010—2010正确选用和计算算α
cr、c
s、ρ
te、
等参数。
某二层地下车库,安全等级为二级,抗震设防烈度为8度(0.20g),建筑场地类别为Ⅱ类,抗震设防类别为丙类,采用现浇钢筋混凝土板柱一抗震墙结构。某中柱顶板节点如下图(Z)所示,柱网8.4m×8.4m,柱截面600mm×600mm,板厚250mm,设1.6m×1.6m×0.15m的托板,
(Z) 11. 假定,该板柱节点混凝土强度等级为C35,板中未配置抗冲切钢筋。试问,当仅考虑竖向荷载作用时,该板柱节点柱边缘处的受冲切承载力设计值[F
l](kN),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
C
[考点] 本题考查的是板柱节点受冲切承载力的计算。
[解析] 根据《混规》第6.5.1条,
h
0=250+150-45=355mm
冲切面计算截面的周长:u
m=4×(600+355)=3820mm
β
s=1<2,取β
s=2,
[F
l]=0.7β
hf
tu
mh
0=0.7×1.0×1.57×1.0×3820×355=1490×10
3N=1490kN
影响板柱节点受冲切承载力的因素比较多,例如柱的形状、截面高度、临界截面相对周长、柱的位置、是否施加预应力、是否配置了箍筋和弯起钢筋等,本题只考虑了矩形中柱这一比较简单的情况,考生在作答时,应正确选取和计算β
h、η、u
m、β
s、α
s等参数。
某钢筋混凝土框架结构办公楼,抗震等级为二级,框架梁的混凝土强度等级为C35,梁纵向钢筋及箍筋均采用HRB400。取某边榀框架(C点处为框架角柱)的一段框架梁,梁截面:b×h=400mm×900mm,受力钢筋的保护层厚度cs=30mm,梁上线荷载标准值分布图、简化的弯矩标准值见下图(Z),其中框架梁净跨ln=8.4m。假定,永久荷载标准值gk=83kN/m,等效均布可变荷载标准值qk=55kN/m。
梁上线荷载分布图
(Z) 14. 试问,考虑地震作用组合时,BC段框架梁端截面组合的剪力设计值V(kN),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
B
[考点] 本题是考查考生对有地震作用组合时框架梁剪力设计值计算方法的掌握情况,强剪弱弯是抗震概念设计的基本要求,现行规范是通过引入梁端剪力增大系数来保证强剪弱弯这一要求的实现,同时,本题还考查考生对正、反方向地震作用时梁端弯矩组合值计算的把握。
[解析] 根据《抗规》第5.1.3条及第5.4.1条,
V
Gb=1.2×(83+0.5×55)×8.4/2=556.9kN
根据《抗规》第6.2.4条,二级框架,η
vb=1.2
地震作用由左至右:
梁端剪力设计值:
地震作用由右至左:
梁端剪力设计值:
V=max{V
1,V
2}=742.6kN
1.抗震设计时,梁端截面剪力设计值由梁在重力荷载代表值作用下的剪力和按梁两端弯矩计算所得的剪力两部分构成;梁端剪力放大系数仅对按梁端弯矩计算的剪力值放大,由重力荷载代表值计算的剪力不放大。
2.梁在重力荷载代表值作用下的剪力,可按简支梁计算。
3.应分别按梁左、右端反时针或顺时针方向组合的弯矩计算并取较大值。抗震等级二级时,弯矩的组合应取代数和。
15. 考虑地震作用组合时,假定BC段框架梁B端截面组合的剪力设计值为320kN,纵向钢筋直径d=25mm,梁端纵向受拉钢筋配筋率ρ=1.80%,a
s=70mm,试问,该截面抗剪箍筋采用下列何项配置最为合理?______
A.
B.
C.
D.
A B C D
C
[考点] 本题是考查考生对框架梁在地震作用时斜截面抗剪设计有关规定的把握。
[解析] γ
RE=0.85,f
t=1.57N/mm
2,f
c=16.7N/mm
2 梁跨高比:
,根据《混规》第11.3.3条,
,受剪截面满足要求
根据《混规》第11.3.4条,
按构造要求配筋即可,根据《混规》第11.3.6条及11.3.8条,
二级框架,且配筋率小于2%,箍筋最小直径取8mm,
箍筋间距取s=min{900/4,8×25,100}=100mm,
箍筋肢距不宜大于250mm,取四肢箍,选用
1.地震作用时,梁端下部剪压区混凝土可能剥落从而导致抗剪承载力的降低,同时,交叉斜裂缝的开展也会导致混凝土胶合力及纵向钢筋暗销力的降低,因此,抗剪设计时,受剪承载力的混凝土项取非抗震情况下的60%,即乘以0.6的系数。
2.对于有地震作用时框架梁的抗震设计,除应满足计算要求外,为了保证梁端塑性铰区延性能力,尚需满足一定的构造要求,如箍筋的最大间距、肢距、最小直径等。
3.粱受剪承载力计算时,应除以承载力抗震调整系数。
某商厦增建钢结构人口大堂,其屋面结构布置如下图(Z)所示,新增钢结构依附于商厦的主体结构。钢材采用Q235B钢,钢柱GZ-1和钢梁GL-1均采用热轧H型钢H446×199×8×12制作,其截面特性为:A=8297mm2,Ix=28100×104mm4,Iy=1580×104mm4,ix=184mm,iy=43.6mm,Wx=1260×103mm3,Wy=159×103mm3。钢柱高15m,上、下端均为铰接,弱轴方向5m和10m处各设一道系杆XG。
(Z) 17. 假定,钢梁GL-1按简支梁计算,计算简图如下图所示,永久荷载设计值G=55kN,可变荷载设计值Q=15kN。试问,对钢梁GL-1进行抗弯强度验算时,最大弯曲应力设计值(N/mm
2),与下列何项数值最为接近?______
提示:不计钢梁的自重。
A B C D
C
[考点] 1.本题的主要考点为钢结构受弯构件的强度计算。在受弯构件的计算中,一般需要考虑双向受弯的情况;但本考题考点仅涉及一个方向即主轴平面内受弯。此外,本题需要考虑截面塑性发展系数以及截面的惯性模量的取值等。
2.本题的另一个考点是简支梁结构在多个集中荷载作用下的跨中弯矩计算,也是作为结构工程师需要掌握的最基本的结构力学计算方法之一。
[解析] R
A=(55+15)×2=140kN
M
max=140×3-(55+15)×(1.8+0.6)=252kN·m或M
max=140×2.4-(55+15)×1.2=252kN·m
根据《钢规》式(4.1.1)γ
x=1.05
1.首先,根据题意可以清楚地看出本题的考点为钢结构受弯构件的强度计算问题。因此,根据《钢结构设计规范》GB 50017—2003第4.1.1条可以直接引用相应的计算公式,将已知条件代入公式(4.1.1)即可得到本题的正确答案。
2.计算时需要注意以下两点。其一,在受弯构件的计算中,需要考虑截面塑性发展系数,对工字型截面而言,在X和Y两个方向的系数是不同的。虽然本题中仅需考虑一个方向,但考生须通过对规范条文的理解,完整掌握两个方向的意义,以便在今后的注册考试和设计工作中正确应用。其二,截面的惯性模量取值须按净截面模量取值。在本题的考点设置中,没有专门要求考虑截面削弱,这就意味着题中所给出的截面模量就是净截面模量,因此可以直接应用该截面模量进行计算。
3.在进行抗弯强度计算前,必须根据已知的荷载条件和给出的计算简图,按照结构力学的方法求出梁截面的最大跨中弯矩设计值。
18. 假定,钢柱GZ-1轴心压力设计值N=330kN。试问,对该钢柱进行稳定性验算,由N产生的最大应力设计值(N/mm
2),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
C
[考点] 1.本题的考点为轴心受压构件的稳定性计算,并且需考虑构件截面主轴平面内和平面外两个方向。
2.在进行轴心受压构件的稳定性计算时,需要考虑受压构件在两个方向的截面分类,再根据截面分类确定两个方向相应的稳定系数,因此稳定系数的正确选取是本题的关键。
3.不能仅考虑一个方向,因为在稳定系数未知的情况下,有些截面的危险方向是难以确定的。
[解析] 根据《钢规》第5.1.2条计算
主轴平面内:
(查附录C表C-1,a类截面)
主轴平面外:
(查附录C表C-2,b类截面)
σ
max=σ
y=85.7N/mm
2 1.从题可知,本题的考点为轴心受力构件的计算,再从轴心受力构件的计算中,很容易判断出是实腹式轴心受压构件的稳定性计算。
2.判断构件的截面分类,根据轴心受压构件的截面分类表,查出构件截面两个方向的截面分类分别为a类和b类。
3.根据已知条件查表求得两个方向轴心受压构件的稳定系数。
4.将两个稳定系数分别带入《钢结构设计规范》GB 50017—2003公式(5.1.2-1)就可以得到两个方向的计算结果。
5.最终计算值取两者之中的较大值即为正确答案。
19. 假定,钢柱GZ-1主平面内的弯矩设计值M
x=88.0kN·m。试问,对该钢柱进行平面内稳定性验算,仅由M
x产生的应力设计值(N/mm
2),与下列何项数值最为接近?______
提示:
,β
mx=1.0。
A B C D
A
[考点] 本题的主要考点为钢结构压弯构件平面内的稳定性计算。
1.弯矩作用在对称轴平面内的实腹式压弯构件,其稳定性应计算两个方向:
1)弯矩作用平面内的稳定性,按《钢结构设计规范》GB 50017—2003公式(5.2.2-1)进行计算;
2)弯矩作用平面外的稳定性,按《钢结构设计规范》GB 50017—2003公式(5.2.2-3)进行计算。
2.如果题目的条件略加改变,即将考点改为计算压弯构件平面外的稳定性也是完全可以的。这就提醒考生要学会举一反三,通过一个考点掌握其他相关内容和考点。
3.上述公式中的参数很多,计算起来也很复杂。因此,在设计考题时,一般会将复杂的计算参数作为已知条件给出,但考生在复习准备时必须理解这些参数的物理意义,比如弯矩等效系数和截面塑性发展系数以及轴心受压构件稳定系数等。
[解析] 根据《钢规》第5.2.2条第1款计算
β
mx=1.0
γ
x=1.05(根据表5.2.1)
根据《钢规》式(5.2.2-1)第2项计算即可
1.本题的考点非常明确,就是对钢柱进行平面内稳定性计算。只要知道了考点,就可以很快从《钢结构设计规范》GB 50017—2003中找到相应的条款第5.2.2条。
2.结合题目中所给出的提示,明确答题所采用的计算公式(5.2.2-1)。
3.注意本题计算时与截面模量相应的截面塑性发展系数γ
x取1.05。
4.公式(5.2.2-1)中,左端有2项,第1项是由轴力引起的截面应力设计值,第2项是由弯矩引起的截面应力设计值。为简化计算,题目中仅需按要求进行第2项由弯矩引起的截面应力设计值的计算。
20. 设计条件同上题。试问,对钢柱GZ-1进行弯矩作用平面外稳定性验算,仅由M
x产生的应力设计值(N/mm
2),与下列何项数值最为接近?______
提示:等效弯矩系数β
tx=1.0,截面影响系数η=1.0。
A B C D
B
[考点] 1.本题的主要考点为钢结构压弯构件平面外的稳定性计算,压弯构件平面外的稳定性计算也是钢结构考题中的必考内容之一。
2.弯矩作用在对称轴平面内的实腹式压弯构件,其稳定性应计算两个方向:
1)弯矩作用平面内的稳定性,按《钢结构设计规范》GB 50017—2003公式(5.2.2-1)进行计算;
2)弯矩作用平面外的稳定性,按《钢结构设计规范》GB 50017—2003公式(5.2.2-3)进行计算。
3)本题的考点是计算压弯构件平面外的稳定性,即《钢结构设计规范》GB 50017—2003公式(5.2.2-3)。这就提醒考生要学会举一反三,通过一个考点掌握其他相关内容和考点。
3.关于稳定系数,有下列三个稳定系数需要要理解透彻:
1)弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数;
2)弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数;
3)均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数。
本题的考点为第三点,即梁的整体稳定系数。
[解析]
可按附录式(B.5-1)计算整体稳定系数φ
b 不需按式(B.1-2)换算成
值
根据《钢规》式(5.2.2-3)第2项计算
η=1.0,β
tx=1.0(已知条件)
1.本题的考点非常明确,就是对钢柱进行平面外稳定性计算。只要知道了考点,就可以很快从《钢结构设计规范》GB 50017—2003中找到相应的条款第5.2.2条。
2.结合题目中所给出的提示,明确答题所采用的计算公式(5.2.2-3)。
3.注意本题计算时需计算整体稳定系数φ
b。
4.公式(5.2.2-3)中,左端有2项,第1项是由轴力引起的截面应力设计值,第2项是由弯矩引起的截面应力设计值。为简化计算,题目中仅需按要求进行第2项由弯矩引起的截面应力设计值的计算。
22. 假定,次梁和主梁连接采用8.8级M16高强度螺栓摩擦型连接,接触面喷砂后涂无机富锌漆,连接节点如下图所示,考虑连接偏心的影响后,次梁剪力设计值V=38.6kN。试问,连接所需的高强度螺栓个数应为下列何项数值?______
提示:按《钢结构设计规范》GB 50017—2003作答。
A B C D
A
[考点] 本题的考点为高强度螺栓摩擦型连接的计算,计算类型为抗剪计算。影响摩擦型连接强度计算的重要因素,是摩擦面的抗滑移系数和单个高强度螺栓的预拉力。
[解析] 根据《钢规》表7.2.2-1,μ=0.35
根据《钢规》表7.2.2-2,P=80kN
根据《钢规》式(7.2.2-1)
根据考点很容易找出规范中的相应条款和计算公式。
1.由题中条件,根据《钢结构设计规范》GB 50017-2003表7.2.2-1,查得摩擦系数μ=0.35;
2.由题中条件,根据《钢结构设计规范》GB 50017—2003表7.2.2-2,查得单个高强度螺栓的预拉力P=80kN;
3.根据《钢结构设计规范》GB 50017—2003式(7.2.2-1)求得单个高强度螺栓的抗剪承载力
4.根据题中的剪力设计值求出连接所需的高强度螺栓个数。
23. 假定,构造不能保证钢梁GL-1上翼缘平面外稳定。试问,在计算钢梁GL-1整体稳定时,其允许的最大弯矩设计值M
x(kN·m),与下列何项数值最为接近?______
提示:梁整体稳定的等效临界弯矩系数β
b=0.83。
A B C D
A
[考点] 1.本题的主要考点为钢结构受弯构件(梁)的整体稳定性计算。梁的整体稳定在受弯构件的计算中是非常重要的内容。
2.同强度计算一样,稳定计算一般也需要考虑双向受弯的情况(本考题的考点只涉及一个方向),在实际工程的整体稳定计算中,根据《钢结构设计规范》GB 50017—2003的规定,需要考虑梁的整体稳定系数,还需要注意截面的惯性模量须取毛截面模量等。
[解析]
按附录式(B.1-1)计算
=0.83×0.227×2.937×1.308=0.72>0.6
根据《钢规》式(4.2.2.)
M
x=φ
bW
xf=0.68×1260×10
3×215×10
-6=184kN·m
1.根据题意可以清楚地看出本题的考点为钢结构受弯构件的整体稳定性计算。因此,根据《钢结构设计规范》GB 50017—2003第4.2.2条可以直接找到相应的计算公式,将已知条件代入公式(4.2.2),并将公式稍作变形,即可得到本题的正确答案。
2.计算时需要注意以下两点:
1)在受弯构件的整体稳定计算中,需要考虑整体稳定系数,而整体稳定系数的计算需按照《钢结构设计规范》GB 50017—2003要求,依据附录B确定。根据题目条件可知,梁是等截面轧制H型钢简支梁,因此,需按照附录B.1条采用,并按公式(B.1-1)φb=
计算,式中所有条件均为已知。
2)根据规范要求,当按公式(B.1-1)算得的φ
b值大于0.6时,应该对φ
b值进行修正,修正值的计算公式为《钢结构设计规范》GB 50017—2003式(B.1-2)。
24. 假定,钢梁按内力需求拼接,翼缘承受全部弯矩,钢梁截面采用焊接H形钢H450×200×8×12,连接接头处弯矩设计值M=210kN•m,采用摩擦型高强度螺栓连接,如下图所示。试问,该连接处翼缘板的最大应力设计值σ(N/mm
2),与下列何项数值最为接近?______
提示:翼缘板根据弯矩按轴心受力构件计算。
A B C D
D
[考点] 本题的考点为高强度螺栓摩擦型连接处的强度计算。根据《钢结构设计规范》GB50017—2003的要求,高强度螺栓摩擦型连接处的强度,需按照两种情况进行计算:
1.计算螺栓孔处净截面的强度;
2.计算无螺栓孔处毛截面的强度。
本题将上述两种计算作为考点。
[解析]
按《钢规》式(5.1.1-2),
其中:n
1=2,n=6
A
n=(200-2×21.5)×12=1884mm
2 按《钢规》式(5.1.1-3)
1.由提示可知:翼缘板按轴心受力构件计算,根据已知弯矩可以求出轴力
注意:截面的高度应取两个翼缘板厚度中心线之间的距离。
2.计算螺栓孔处净截面面积
A
n=(200-2×21.5)×12=1884mm
2 3.按《钢结构设计规范》GB 50017—2003式(5.1.1-2)
按《钢结构设计规范》GB 50017—2003式(5.1.1-3)
计算结果取较大值为正确答案。
某桁架结构,如下图所示。桁架上弦杆、腹杆及下弦杆均采用热轧无缝钢管,桁架腹杆与桁架上、下弦杆直接焊接连接;钢材均采用Q235B钢,手工焊接使用E43型焊条。
(Z) 26. 桁架腹杆与上弦杆在节点C处的连接如下图所示。上弦杆主管贯通,腹杆支管搭接,主管规格为d140×6,支管规格为d89×4.5,杆CD与上弦主管轴线的交角为θ
t=42.51°。假定,节点C处受压支管CB的承载力设计值N
ck=125kN。试问,受拉支管CD的承载力设计值N
tk(kN),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
D
[考点] 1.本题的考点为钢管结构的杆件计算。为保证钢管结构连接节点处主管的强度,支管的轴心力根据主管与支管的节点连接形式不同,分别采取不同的计算公式。
2.节点的连接形式有:X形节点、T形(或Y形)节点、K形节点、TT形节点、KK形节点,其中TT形节点和KK形节点均为空间节点。主管与支管的连接采用直接焊接节点,其节点承载力和支管的轴心力根据上述节点连接的形式不同而分别采用相应的方法进行计算。
[解析] 根据《钢规》第10.3.3条式(10.3.3-8)计算:
θ
c=90°,θ
t=42.51°,N
ck=125kN
根据《钢规》第10.3.3条5款,KK形节点,取K形节点支管承载力的0.9倍,N
tkk=0.9N
tk=0.9×185=166.5kN
1.本题设计的主管与支管的连接,在两个方向均为K形节点连接,相当于空间节点,实际是由两个方向的K形节点形成的KK形节点。
2.根据《钢结构设计规范》GB 50017—2003式(10.3.3-8)计算:
θ
c=90°,θ
t=42.51°,N
ck=125kN
3.根据《钢结构设计规范》GB 50017—2003第10.3.3条5款,KK形节点,须取K形节点支管承载力的0.9倍,即N
tkk=0.9N
tk=0.9×185=166.5kN,以此考虑钢管结构的空间作用。
27. 设计条件及节点构造同上题。假定,支管CB与上弦主管间用角焊缝连接,焊缝全周连续焊接并平滑过渡,焊脚尺寸h
f=6mm。试问,该焊缝的承载力设计值(kN),与下列何项数值最为接近?______
提示:正面角焊缝的强度设计值增大系数β
f=1.0。
A B C D
A
[考点] 1.本题的考点为钢管结构支管与主管连接节点处焊缝承载力的计算。支管与主管的连接焊缝可视为全周角焊缝,该角焊缝的计算厚度和计算长度都是变化的,需根据不同的要求和公式进行相应的计算。
2.当支管轴心受力时,角焊缝的厚度取平均计算厚度,角焊缝的计算长度根据支管与主管的管径比和支管与主管之间的夹角,由专门的计算公式计算。
[解析] d
i/d=89/140=0.64≤0.65,θ
i=90°
根据《钢规》第10.3.2条式(10.3.2-1)计算:
根据《钢规》式(7.1.3-1)计算:
β
f=1.0,h
e=0.7h
f 1.管径比判别:d
i/d=89/140=0.64≤0.65
2.焊缝长度计算:
根据《钢结构设计规范》GB 50017—2003式(10.3.2-1)计算:
其中:支管与主管之间的夹角θ
i=90°
3.根据《钢结构设计规范》GB 50017—2003式(7.1.3-1)计算:
β
f=1.0,h
e=0.7h
f 其中,焊缝的计算厚度取平均计算厚度,即h
e=0.7h
f
某综合楼标准层楼面采用钢与混凝土组合结构。钢梁AB与混凝土楼板通过抗剪连接件(栓钉)形成钢与混凝土组合梁,栓钉在钢梁上按双列布置,其有效截面形式如下图(Z)所示。楼板的混凝土强度等级为C30,板厚h=150mm,钢材采用Q235B钢。
(Z) 28. 假定,组合楼盖施工时设置了可靠的临时支撑,梁AB按单跨简支组合梁计算,钢梁采用热轧H型钢H400×200×8×13,截面面积A=8337mm
2。试问,梁AB按考虑全截面塑性发展进行组合梁的强度计算时,完全抗剪连接的最大抗弯承载力设计值M(kN·m),与下列何项数值最为接近?______
提示:塑性中和轴在混凝土翼板内。
A B C D
D
[考点] 1.本题的考点为完全抗剪连接组合梁的最大抗弯承载力设计值计算。
2.完全抗剪连接的组合梁根据《钢结构设计规范》GB 50017—2003第11.2.1条的相关规定和公式计算。
3.部分抗剪连接的组合梁根据《钢结构设计规范》GB 50017—2003第11.2.2条的相关规定和公式计算。
4.本题的命题思路是通过一个考点的设置,使考生掌握相关章节的内容,便于融会贯通。
[解析] 根据《钢规》第11.1.2条及第11.2.1条
7800/6=1300mm>150×6=900mm,取b
2=900mm
b
e=b
0+2b
2=200+900×2=2000mm
根据提示,塑性中和轴在混凝土翼板内
M
u=A
y=8337×215×318.65×10
-6=571.2kN·m
或M
u=b
exf
cy=2000×62.7×14.3×318.65×10
-6=571.4kN·m
1.计算组合梁混凝土翼板的有效宽度,根据完全抗剪连接组合梁的计算第11.1.2条,
7800/6=1300mm>150×6=900mm,取b
2=900mm
b
e=b
0+2b
2=200+900×2=2000mm
2.根据提示,梁AB按单跨简支组合梁计算,组合梁为正弯矩作用区段,计算塑性中和轴的位置。
3.计算钢梁截面应力的合力点至混凝土受压区截面应力的合力点之间的距离y
4.计算组合梁的抗弯强度设计值
M
u=Afy=8337×215×318.65×10
-6=571.2kN·m
或M
u=b
exf
cy=2000×62.7×14.3×318.65×10
-6=571.4kN·m
29. 假定,栓钉材料的性能等级为4.6级,栓钉钉杆截面面积A
s=190mm
2,其余条件同上题。试问,梁AB按完全抗剪连接设计时,其全跨需要的最少栓钉总数n
f(个),与下列何项数值最为接近?______
提示:钢梁与混凝土翼板交界面的纵向剪力V
s按钢梁的截面面积和设计强度确定。
A B C D
C
[考点] 本题的考点为组合梁按完全抗剪连接设计时,其全跨需要的最少栓钉总数。该考点的命题思路中涵盖了以下三个方面的概念:
1.单个栓钉作为抗剪连接件的承载力设计值的计算;
2.每个剪跨区段内钢梁与混凝土翼板交界面之间纵向剪力的计算;
3.简支组合梁的剪跨数的确定。
[解析] 根据《钢规》第11.3.1条第1款规定
当栓钉材料性能等级为4.6级时,取f=215N/mm
2,γ=1.67
0.7A
sγf=0.7×190×1.67×215×10
-3=47.8kN
取一个抗剪连接件的承载力设计值
根据《钢规》第11.3.4条
V
s=Af=8337×215×10
-3=1792kN
个,取n
f=76个
1.单个栓钉作为抗剪连接件的承载力设计值的计算:
根据《钢结构设计规范》GB 50017—2003第11.3.1条第1款规定
当栓钉材料性能等级为4.6级时,取f=215N/mm
2,γ=1.67
0.7A
sγf=0.7×190×1.67×215×10
-3=47.8kN
因此,取一个抗剪连接件的承载力设计值
2.计算每个剪跨区段内钢梁与混凝土翼板交界面之间纵向剪力:
根据提示:钢梁与混凝土翼板交界面的纵向剪力V
s按钢梁的截面面积和设计强度确定。由《钢结构设计规范》GB 50017—2003第11.3.4条可知:
V
s=Af=8337×215×10
-3=1792kN
3.计算单个剪跨内按照完全抗剪连接时需要的连接件总数,由《钢结构设计规范》GB 50017—2003式(11.3.4-2)计算,并需要考虑每个简支梁有两个剪跨:
31. 关于砌体结构设计的以下论述:
Ⅰ.计算混凝土多孔砖砌体构件轴心受压承载力时,不考虑砌体孔洞率的影响;
Ⅱ.通过提高块体的强度等级可以提高墙、柱的允许高厚比;
Ⅲ.单排孔混凝土砌块对孔砌筑灌孔砌体抗压强度设计值,除与砌体及灌孔材料强度有关外,还与砌体灌孔率和砌块孔洞率指标密切相关;
Ⅳ.施工阶段砂浆尚未硬化砌体的强度和稳定性,可按设计砂浆强度0.2倍选取砌体强度进行验算。
试问,针对以上论述正确性的判断,下列何项正确?______
- A.Ⅰ、Ⅱ正确
- B.Ⅰ、Ⅲ正确
- B.Ⅱ、Ⅲ正确
- D.Ⅱ、Ⅳ正确
A B C D
B
[考点] 本题为概念题,主要考查考生对《砌体结构设计规范》GB 50003—2011相关规定的熟悉程度。
[解析] (Ⅰ)根据《砌规》第5.1-1条和第3.2.1条,正确;
(Ⅱ)根据《砌规》第6.1.1条,不正确;
(Ⅲ)根据《砌规》第3.2.1条第5款,正确;
(Ⅳ)根据《砌规》第3.2.4条,不正确。
1.由《砌体结构设计规范》GB 50003—2011式(5.1.1)可知,受压构件的承载力与砌体的抗压强度设计值有关。查表3.2.1-2时,可知混凝土多孔砖砌体的抗压强度设计值与砌体孔洞率无关联。
2.查《砌体结构设计规范》GB 50003—2011表6.1.1时,可知墙、柱的允许高厚比值与砂浆强度等级有关,与块体的强度等级无关。
3.由《砌体结构设计规范》GB 50003—2011式(3.2.1-1)及式(3.2.1-2)可知,灌孔混凝土砌块砌体的抗压强度设计值,除与砌体及灌孔材料强度有关外,还与砌块砌体的灌孔率和砌块的孔洞率相关。
4.《砌体结构设计规范》GB 50003—2011第3.2.4条规定,对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。
某多层无筋砌体结构房屋,结构平面布置如下图(Z)所示,首层层高3.6m,其他各层层高均为3.3m,内外墙均对轴线居中,窗洞口高度均为1800mm,窗台高度均为900mm。
32. 假定,该建筑采用190mm厚单排孔混凝土小型空心砌块砌体结构,砌块强度等级采用MU15级,砂浆采用Mb10级,墙A截面如下图所示,承受荷载的偏心距e=44.46mm。试问,第二层该墙垛非抗震受压承载力(kN),与下列何项数值最为接近?______
(提示I=3.16×109mm
4,A=3.06×105mm
2,H
0=3.3m)
A B C D
C
[考点] 本题主要考查无筋砌体结构偏心受压构件的承载力计算。
[解析] 根据《砌规》式(5.1.2-2),墙段A的折算厚度为:
墙体高厚比
其中
,查表D.0.1-1,知承载力的影响系数φ=5.595
查《砌规》表3.2.1-4,砌体的抗压强度设计值f=4.02×0.85=3.417MPa
根据《砌规》式(5.1.1),则受压构件的承载力φfA=0.595×3.417×3.06×10
5=622kN
1.受压构件的承载力计算公式,见《砌体结构设计规范》GB 50003—2011式(5.1.1)。
2.重点在于计算T形截面构件的高厚比,由高厚比和轴向力的偏心距查表得承载力的影响系数φ。
3.查《砌体结构设计规范》GB 50003—2011表3.2.1-4时,需注意注2:“对T形截面墙体、柱,应按表中数值乘以0.85”。
33. 假定,本工程建筑抗震设防类别为乙类,抗震设防烈度为7度(0.10g),各层墙体上下连续且洞口对齐,采用混凝土小型空心砌块砌筑。试问,按照该结构方案可以建设房屋的最多层数,与下列何项数值最为接近?______
A B C D
D
[考点] 本题为概念题,为多层砌体房屋的抗震措施方面内容。主要考查考生对多层砌体房屋的层数和总高度限值要求规定的理解。
[解析] 根据《抗规》表7.1.2,房屋的层数为7层,总高度限值为21+1=22m。
根据《抗规》表7.1.2注3,对乙类的多层砌体房屋,其层数应减少一层且总高度降低3m。
楼层建筑面积A=17.7×8=141.6m
2 开间大于4.2m的房间总面积为A
1=(6.6+4.5)×8=88.8m
2 则
,属于横墙较少的多层砌体房屋,
根据《抗规》第7.1.2条第2款,层数还应再减少一层,总高度还应再降低3m。
因此,本结构方案可以建设的房屋层数为:7-1-1=5层
房屋高度限值H=22-3-3=16m
当为5层时,其房屋高度最小值H=3.6+4×3.3+0.6=17.4m>16m
当为4层时,其房屋高度最小值H=3.6+3×3.3+0.6=14.1m<16m
1.本题属建筑抗震类别为乙类的多层砌体房屋,房屋总层数应减少一层且总高度降低3m。
2.需判断是否属于横墙较少或横墙很少的多层砌体房屋。对横墙较少的多层砌体房屋,层数应比《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010(2016年版)表7.1.2的规定减少一层且高度降低3m(注意:对于横墙很少的多层砌体房屋,其房屋总层数应比横墙较少时再减少一层,此时,不再需要验算房屋的总高度)。
3.根据《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010(2016年版)表7.1.2注2,可知房屋总高度限值为21+1-3-3=16m,房屋总层数限值为7-1-1=5层。本题虽未给出房屋的室内外高差值,但考生需依据给出的各层层高值再验算一下5层时是否成立。
34. 假定,该建筑总层数3层,抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度7度(0.10g),采用240mm厚普通砖砌筑。试问,该建筑按照抗震构造措施要求,最少需要设置的构造柱数量(根),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
B
[考点] 本题为概念题,为多层砌体房屋的抗震构造措施方面内容。构造柱是确保砌体结构抗震性能的重要措施之一,考生应予以重视。
[解析] 本工程为横墙较少,应根据房屋增加一层的层数,即四层房屋,按《抗规》第7.3.1条构造柱设置要求设置构造柱。
(1)楼梯间四角,楼梯斜梯段上下端对应的墙体处,共8根;
(2)外墙四角,共4根;
(3)楼梯间对应的另一侧内横墙与外纵墙交接处dh 2根;
(4)大房间内外墙交接处,2根。
最少应设16根构造柱。
1.根据《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010(2016年版)表7.3.1直接作答即可。
2.本题按规范规定最少需要设置的构造柱为16根,考虑实际工程设计时在大跨梁下设置构造柱也具有一定的合理性,所以将正确答案设计成18根,这样答案能包容16根和18根。
35. 假定,该建筑采用190mm厚混凝土小型空心砌块砌体结构,刚性方案,室内外高差0.3m,基础顶面埋置较深,一楼地面可以看作刚性地坪。试问,墙B首层的高厚比与下列何项数值最为接近?______
A B C D
C
[考点] 本题主要考查无筋砌体结构构件的高厚比计算。
[解析] 根据《砌规》第5.1.3条,H=3.6+0.3+0.5=4.4m
H=4.4m<s=8.0m<2H=8.8m
查《砌规》表5.1.3,H
0=0.4s+0.2H=0.4×8.0+0.2×4.4=4.08m
由公式(6.1.1):
1.确定墙的高度和墙的计算高度。
2.墙的高厚比计算公式见《砌体结构设计规范》GB 50003—2011式(6.1.1)。
38. 两端设构造柱的蒸压灰砂普通砖砌体墙,采用强度等级MU20砖和Ms10专用砂浆砌筑,墙体为3.6m×3.3m×240mm(长×高×厚),墙体对应于重力荷载代表值的平均压应力σ
0=0.84MPa,墙体灰缝内配置有双向间距为50mm×50mm钢筋网片,钢筋直径4mm,钢筋抗拉强度设计值270N/mm
2,钢筋网片竖向间距为300mm,竖向截面总水平钢筋面积为691mm
2。试问,该墙体的截面抗震受剪承载力(kN),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
D
[考点] 对采用水平配筋的墙体,其截面抗震受剪承载力计算为本题主要考查内容。
[解析] 根据《砌规》表3.2.2中注2,砌体的抗剪强度设计值fv=0.17MPa
墙体水平钢筋配筋率
根据《抗规》表5.4.2,砌体受剪承载力抗震调节系数γ
RE=0.9
根据《抗规》第7.2.6条,σ
0/f
v=0.84/0.17=4.94
查表7.2.6,砌体强度的正应力影响系数
则砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值:
f
vE=ζ
Nf
v=1.46×0.17=0.248N/mm
2 墙体高宽比为3.3/3.6=0.92,根据《抗规》表7.2.7,则钢筋参与工作系数ζ=0.146
根据《抗规》式(7.2.7-2),则墙体的抗震受剪承载力
1.采用水平配筋的墙体,其截面抗震受剪承载力计算公式见《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010(2016年版)式(7.2.7-2)。本题重点在于求得砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值f
vE和钢筋参与工作系数ζ
s。
2.砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值f
vE计算见《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010(2016年版)式(7.2.6)。非抗震设计的砌体抗剪强度设计值f
v需查《砌体结构设计规范》GB 50003—2011表3.2.2,根据其注2规定,采用专用砂浆砌筑的蒸压灰砂普通砖砌体,其抗剪强度设计值按相应普通砂浆强度等级砌筑的烧结普通砖砌体采用。砌体强度的正应力影响系数ζ
N查《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010(2016年版)表7.2.6可得。
3.钢筋参与工作系数ζ
s与墙体高宽比有关,计算出墙体高宽比值后,查《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010(2016年版)表7.2.7即可。
4.本题若取f
v=0.12MPa也可以求得答案D,但计算过程错误不能得分。
5.在此需要提醒考生,考试答案设计时有部分考题的答案会适当增加容错率,考生作答时不能凑答案,有答案的也未必是正确的。
39. 某多层砌体结构房屋,在楼层设有梁式悬挑阳台,支承墙体厚度240mm,悬挑梁截面尺寸240mm×400mm(宽×高),梁端部集中荷载设计值P=12kN,梁上均布荷载设计值q
1=21kN/m,墙体面密度标准值为5.36kN/m
2,各层楼面在本层墙上产生的永久荷载标准值为q
2=11.2kN/m。试问,该挑梁的最大倾覆弯矩设计值(kN•m)和抗倾覆弯矩设计值(kN•m),与下列何项数值最为接近?______
提示:不考虑梁自重。
- A.80,160
- B.80,200
- C.90,160
- D.90,200
A B C D
A
[考点] 本题主要考查砌体墙中钢筋混凝土挑梁的抗倾覆验算。
[解析] 根据《砌规》第7.4.2条,l
1=4500>2.2h
b=2.2×400=880mm
计算倾覆点至墙外边缘的距离x
0=0.3h
b=0.3×400=120mm
x
0<0.13l
1=0.13×4500-585mm,取x
0=120mm
倾覆力矩设计值
根据《砌规》式(7.4.3),抗倾覆力矩设计值:
1.砌体墙中钢筋混凝土挑梁的抗倾覆验算见《砌体结构设计规范》GB 50003—2011式(7.4.3),关键是挑梁的抗倾覆荷载G
r计算和倾覆点位置的确定。
2.计算倾覆点至墙外边缘的距离x
0的确定较为简单,按《砌体结构设计规范》GB50003—2011第7.4.2条要求即可。
3.结合《砌体结构设计规范》GB 50003—2011图7.4.3中四种规定,判断并计算挑梁的抗倾覆荷载。
40. 关于砌体结构房屋设计的下列论述:
Ⅰ.混凝土实心砖砌体砌筑时,块体产品的龄期不应小于14d;
Ⅱ.南方地区某工程,层高5.1m采用装配整体式钢筋混凝土屋盖的烧结普通砖砌体结构单层房屋,屋盖有保温层时的伸缩缝间距可取为65m;
Ⅲ.配筋砌块砌体剪力墙沿竖向和水平方向的构造钢筋配筋率均不应少于0.10%;
Ⅳ.采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖是减轻墙体裂缝的有效措施之一。
试问,针对以上论述正确性的判断,下列何项正确?______
- A.Ⅰ、Ⅲ正确
- B.Ⅰ、Ⅳ正确
- C.Ⅱ、Ⅲ正确
- D.Ⅱ、Ⅳ正确
A B C D
D
[考点] 本题为概念题,主要考查考生对砌体结构相关规范条文的熟悉程度。
[解析] 依据《砌体结构工程施工质量验收规范》第5.1.3条,Ⅰ不正确;
依据《砌规》表6.5.1,Ⅱ正确;
依据《砌规》第9.4.8条第5款,Ⅲ不正确;
依据《砌规》第6.5.2条第3款,Ⅵ正确。
1.《砌体结构工程施工质量验收规范》GB 50203—2011第5.1.3条规定:“砌体砌筑时,混凝土实心砖等块体的产品龄期不应小于28d”。
2.《砌体结构设计规范》GB 50003—2011表6.5.1中注3规定,一定条件下单层砌体房屋伸缩缝间距可按表中数值乘以1.3。
3.《砌体结构设计规范》GB 50003—2011第9.4.8条第5款:“剪力墙沿竖向和水平方向的构造钢筋配筋率均不应少于0.07%”。
4.根据《砌体结构设计规范》GB 50003—2011第6.5.2条第3款,防止和减轻墙体裂缝的有效措施之一是采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖。