2013混凝土结构设计(计算题).ppt

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1、混凝土结构设计计算题,题型 1-1：排架分析（弯矩）,题型 1-2：排架分析（剪力）,题型 2-1：牛腿设计（截面）,题型 2-2：牛腿设计（配筋）,题型 3-1：基础设计（地基）,题型 3-2：基础设计（冲切）,题型 3-3：基础设计（配筋）,题型10-1：排架荷载（风）,题型10-2：排架荷载（吊车）,题型4：分层法（弯矩）,题型5-1：反弯点法（弯矩）,题型5-2：反弯点法（轴力）,题型6-1：D值法（弯矩）,题型6-2：D值法（剪力）,题型7：D值法（侧移）,题型8-1：底部剪力法（单层）,题型8-2：底部剪力法（多层）,题型9-1：自振周期（经验）,题型9-2：自振周期（能量）,题型

2、8-3：底部剪力法（多层）,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型1-1：排架分析（弯矩）,（2010年10月全国自学考试混凝土结构设计试题 39）,两跨等高排架结构计算简图如题39图所示。排架总高13.1m，上柱高3.9m，q1=1.5kNm，q2=0.75kNm，A、B、C三柱抗侧刚度之比为11.71。试用剪力分配法求A柱的上柱下端截面的弯矩值。(提示：柱顶不动铰支座反力 R=C11qH，C11=0.34),混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型1-1：排架分析（弯矩）,解：,分配系数：,柱顶剪力：,A柱的上柱下端弯矩：,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型

3、1-2：排架分析（剪力）,（2003年10月全国自学考试混凝土结构设计试题 37）,用剪力分配法计算题37图a所示单层厂房排架结构各柱的柱顶剪力。已知：W11.0kN，q1=1.0kN/m,q2=0.5kN/m。(提示：支反力系数C110.4，见题37图b(1)；u1=2u2，见题37图b(2)、(3)。,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型1-2：排架分析（剪力）,解：,分配系数：,柱顶剪力(以向右为正)：,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型2-1：牛腿设计（截面）,（2009年10月全国自学考试混凝土结构设计试题 38）,钢筋混凝土牛腿如题38图所示，牛腿宽度为4

4、00mm，采用C30混凝土（抗拉强度标准值为2.01N/mm2），作用于牛腿顶部的竖向荷载标准值为150kN，水平荷载标准值为70kN，裂缝控制系数取0.65。试验算牛腿截面是否满足斜裂缝控制条件。(提示：),混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型2-1：牛腿设计（截面）,解：,截面满足斜裂缝控制条件。,注：解得 h0396mm。,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型2-2：牛腿设计（配筋）,（2007年10月全国自学考试混凝土结构设计试题 40）,柱子牛腿如图所示。已知竖向力设计值Fv=300kN，水平拉力设计值Fh=60kN，采用钢筋为HRB335（fy=300N/m

5、m2）。试计算牛腿的纵向受力钢筋面积。（提示：当a0.3h0时，取a=0.3h0）,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型2-2：牛腿设计（配筋）,解：,根据图示，a=2000.3h0=0.3740=222，故取a=0.3h0=222mm,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型3-1：基础设计（地基承载力）,（2006年10月全国自学考试混凝土结构设计试题 38）,某单层厂房柱下独立基础如图示，作用在基础顶面的轴向压力标准值Nk=870kN，弯矩标准值Mk=310kNm，剪力标准值Vk=21kN；地基承载力特征值(已修正)fa=200kNm2；基础埋置深度d=1.5m；设基

6、础及其上土的重力密度的平均值为m=20kNm3；基础底面尺寸为bl=3.02.0m。试校核地基承载力是否足够?,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型3-1：基础设计（地基承载力）,解：,地基承载力不满足要求。,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型3-2：基础设计（冲切承载力）,（2010年10月全国自学考试混凝土结构设计试题 36）,偏心受压柱扩展基础如题36图所示，基础边缘处最大地基净反力pj=150kNm2，基础混凝土抗拉强度设计值ft=1.1Nmm2。试验算柱与基础交接处的混凝土受冲切承载力是否满足要求。（提示：）,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,解：

7、,满足冲切承载力要求,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型3-2：基础设计（冲切承载力）,题型3-3：基础设计（配筋）,（2011年10月全国自学考试混凝土结构设计试题 40）,某轴心受压柱下扩展基础如题40图所示。地基净反力pj=l80kNm2，采用HPB235级钢筋，fy=210Nmm2，as=70mm。试计算底板受力钢筋面积积。(提示：),混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型3-3：基础设计（配筋）,解：,附：最小配筋As,min=0.15%1110000=1665（mm）满足要求。,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型4：分层法（弯矩）,（2004年

8、10月全国自学考试混凝土结构设计试题 36）,某四层两跨框架（见题36图（a），梁和柱的相对线刚度均为1，各层竖向均布荷载q=20kN/m，用分层法计算并画出顶层梁AB的弯矩图。（提示：梁固端弯矩见题36图（b）,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型4：分层法（弯矩）,解：（1）求梁端弯矩：,（2）求跨中弯矩：,（3）弯矩图：,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型5-1：反弯点法（弯矩）,（2011年10月全国自学考试混凝土结构设计试题 38）,某三层两跨框架的计算简图如题38图所示。括号内为各杆的相对线刚度。试用反弯点法计算梁AB的B端弯矩。,混凝土结构设计 杨卫忠

9、教授 土木工程学院,题型5-1：反弯点法（弯矩）,（2）求第二层中柱的剪力,（1）求第三层中柱的剪力,（3）求第三层中柱的柱底弯矩,（4）求第二层中柱的柱顶弯矩,（5）求梁AB的B端弯矩,解：,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型5-2：反弯点法（轴力）,（2006年10月全国自学考试混凝土结构设计试题 36）,如图所示框架结构，A、B柱截面尺寸相同，各层作用的水平力P=l0kN，各层层高h=4.5m，底层柱的反弯点在距柱底2h/3处。求底层A柱的柱底弯矩MA(以外侧受拉为正)及轴向力NA(以受拉为正)。,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型5-2：反弯点法（轴力）,解

10、:,(1)求底层剪力 V0=4P=410=40kN,(2)求底层柱A的柱底弯矩,A、B柱截面尺寸相同，则其刚度相同,(3)求底层柱A的轴向力,对底层柱B反弯点处取矩，得：,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型6-1：D值法（弯矩）,如图所示框架结构，底层各柱线刚度均为2.81010Nmm；底层各柱的侧移刚度修正系数的取值分别为：边柱=0.6，中柱=0.7；试用D值法求该框架底层柱AB的柱端弯矩。（提示：底层边柱修正后的反弯点高度比y=0.65）,（2005年10月全国自学考试混凝土结构设计试题 39）,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型6-1：D值法（弯矩）,解：,（

11、2）求AB柱剪力,（1）求层间剪力 V=3100=300kN,（3）求柱端弯矩,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型6-2：D值法（剪力）,（2009年10月全国自学考试混凝土结构设计试题 39）,某两层两跨框架的计算简图如题39图所示，图中括号内数值为该杆件的线刚度。试用D值法求该框架顶层柱AB的剪力VAB。（提示：）,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型6-2：D值法（剪力）,解：,（1）顶层梁柱线刚度比,（2）梁柱线刚度比对柱侧移刚度的影响系数,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型6-2：D值法（剪力）,（3）顶层柱D值,（4）柱AB的剪力,顶层剪力：

12、V顶=50kN,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型7：D值法（侧移）,（2010年10月全国自学考试混凝土结构设计试题 40）,三层两跨框架的计算简图如题40图所示。各柱线刚度均为1.0104kNm，边柱侧移刚度修正系数为0.6，中柱侧移刚度修正系数为0.7。试计算该框架由梁柱弯曲变形引起的顶点侧移值。,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型7：D值法（侧移）,解：,（1）各层侧移刚度,边柱：,中柱：,（2）各层剪力,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型7：D值法（侧移）,（3）各层层间侧移,（4）顶点侧移,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型8

13、-1：底部剪力法（单层）,（2010年10月全国自学考试混凝土结构设计试题 37）,三跨单层排架如题37图所示。总重力荷载代表值为4000kN，结构基本自振周期为0.4s，场地特征周期为0.25s，抗震设防烈度为8度，max=0.16；排架A柱、B柱、C柱和D柱的侧移刚度的比值为2：3：3：2。试用底部剪力法计算C柱的弯矩，并画出弯矩图。（提示：）,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型8-1：底部剪力法（单层）,解：,（1）,（2）,（3）,（4）,（5）弯矩图,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型8-2：底部剪力法（多层）,（2009年10月全国自学考试混凝土结构设计

14、试题 37）,某两跨五层框架如题37图所示，各层重力荷载代表值分别为：G1=G2=G3=G4=l500kN，G5=1000kN；结构基本自振周期为0.4s，场地特征周期为0.25s，抗震设防烈度为8度，=0.16；框架底层A柱、B柱和C柱的侧移刚度的比值为343，底层A柱反弯点高度比yh=0.55。试用底部剪力法计算底层A柱的上端弯矩。(提示：),混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型8-2：底部剪力法（多层）,（1）,解：,（2）,（3）,（4）,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型9-1：自振周期（多层、经验法),（2010年10月全国自学考试混凝土结构设计试题38）

15、,某4层钢筋混凝土框架结构，各层重力荷载代表值分别为：Gl=1500kN，G2=G3=1200kN，G4=1000kN；各层的层间侧移刚度分别为K1=4.0104kNm，K2=K3=5.0104kNm，K4=3.2104kNm。试用顶点位移法计算其基本自振周期。(提示：，=0.7),混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,解：,（1）各层层间剪力,（2）各层层间侧移,（3）顶点侧移,题型9-1：自振周期（多层、经验法),（4）自振周期,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型9-2：自振周期（多层、能量法),（2009年10月全国自学考试混凝土结构设计试题40）,如题40图所示框架

16、结构，各层重力荷载代表值Gi=1440kN（i=1，2，6），各层边柱D值均为1.2104kNm，各层中柱D值均为2.4104kNm。试按能量法计算其自振周期。(提示：),混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型9-2：自振周期（多层、能量法),解：,（1）各层层间侧移刚度,（2）各层层间剪力,（3）各层层间侧移,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型9-2：自振周期（多层、能量法),（4）各层质点i处的侧移,（5）自振周期,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型10-1：排架荷载（风荷载),（2005年10月全国自学考试混凝土结构设计试题36）,某单层厂房排架结构

17、及风载体型系数如图所示。基本风压W0=0.4kN/m3，柱顶标高+11.8m，室外天然地坪标高为-0.3m，排架间距B=6m，求作用在排架柱顶处的风荷载设计值.（提示：距地面10m处，z=1.0；距地面15m处，z=1.14；其他高度z按内插法取值）,.,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型10-1：排架荷载（风荷载),解：（1）柱顶以上风荷载按作用在排架柱顶处的水平集中风荷载考虑，风压高度变化系数可按檐口离室外地坪的高度取值：11.8+0.3+2.1=14.2m,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型10-1：排架荷载（风荷载),附：（2）柱上风荷载按均布线荷载考虑，风

18、压高度变化系数可按柱顶离室外地坪的高度取值：11.8+0.3=12.1m,迎风面和背风面的荷载：,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型10-2：排架荷载（吊车荷载),（2011年1月全国自学考试混凝土结构设计试题38）,某单层单跨工业厂房排架结构，跨度18m，柱距6m，厂房内设有1台吊车，吊车的最大轮压标准值为 Pmax,k=110kN,最小轮压标准值为Pmin,k=30kN,大车轮距为4.5m。试画出吊车梁支座反力影响线，并计算作用在排架柱上的吊车竖向荷载设计值Dmax、Dmin。（提示：）,.,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型10-2：排架荷载（吊车荷载),解：

19、,（1）吊车梁支座反力影响线如右图所示,（2）,（3）,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,题型8-3：底部剪力法（多层）,（2011年1月全国自学考试混凝土结构设计试题 36）,某三层钢筋混凝土框架的计算简图如题36图所示。各层重力荷载代表值均为1000kN，水平地震影响系数为0.12，顶部附加地震作用系数为0.05。试用底部剪力法计算该框架第2层层间地震剪力的标准值。(提示：Fi=),题36图,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,（1）,解：,（2）,（3）,（4）,题型8-3：底部剪力法（多层）,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,预祝各位：在考试中取得优异成绩！,混凝土结构设计 杨卫忠 教授 土木工程学院,