范文一:结构力学大跨建筑
大跨度建筑结构形式与建筑造
摘要:大跨度建筑通常是指跨度在30米以上的建筑,主要用于民用建筑的影剧院、体育场、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑。在工业建筑中则主要用于飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房。
关键词 : 应力蒙皮 蒙皮 鸟巢型索穹顶结构
概 述: 人类活动对建筑空间提出了新的要求。人类在满足基本功能需要的同时,也在展示自己
聪明才智和改造自然的伟大力量。在空间上对大跨的追求一直是人类的梦想。
建筑物的跨度和规模越来越大,目前,尺度达150m以上的
超大规模建筑已非个别;结构形式丰富多彩,采用了许多新材
料和新技术,发展了许多新的空间结构形式。例如 1975年建
成的美国新奥尔良“超级穹顶”(Superdome),直径207m,长
期被认为是世界上最大的球面网壳;现在这一地位已被1993
年建成直径为222m的日本福冈体育馆所取代,但后者更著名的
特点是它的可开合性:它的球形屋盖由三块可旋转的扇形网壳组成,扇形沿圆周
导轨移动,体育馆即可呈全封闭、开启1/3或开启2/3等不同状态。1983年建
成的加拿大卡尔加里体育馆采用双曲抛物面索网屋盖,其圆形平面直径135m,它是为1988年冬季奥运会修建的,外形极为美观,迄今仍是世界上最大的索网结构。70年代以来,由于结构使用织物材料的改进,膜结构或索-膜结构(用索加强的膜结构)获得了发展,美国建造了许多规模很大的气承式索-膜结构;1988年东京建成的“后乐园”棒球馆,也采用这种结构技术尤为先进,其近似圆形平面的直径为204m;美国亚特兰大为1996年奥运会修建的“佐治亚穹顶”(Geogia Dome,1992年建成)采用新颖的整体张拉式索一膜结构,其准椭圆形平面的轮廓尺寸达192mX241m。下面我们来分析大跨度结构形式与造型分析
1.拱结构
拱是古代大跨度建筑的主要结构形式。由于拱成曲面形状,在外力作用下,拱内的弯矩可以降到最小限度,主要内力变为轴向压力,且应力分布均匀,能充分利用材料的强度,比同样跨度的梁结构断面小,故拱能跨越较大的空间。
但是拱结构在承受荷载后将产生横向推力,为了保持结构的稳定性,必须设置宽厚坚固的拱脚支座抵抗横推力。常见方式是在拱的两侧作两道厚墙来支承拱,墙厚随拱跨增大而加厚。很明显,这会使建筑的平面空间组合受到约束。拱的内力主要是轴向压力,结构材料应选用抗压性能好的材料。古代建筑的拱主要采用砖石材料,近代建筑中,多采用钢筋混凝土拱,有的采用钢衍架拱,跨度可达百米以上。拱结构所形成的巨大空间常常用来建造商场、展览馆、体育馆、散装货仓等建筑。
沈阳奥体中心体育场:可容纳6万人,其南北看台顶部设置了一对平行投影为梭形的360m 跨的钢拱结构,在东西两端采用平行弦桁架将南北网壳进行局部连接,屋顶钢结构总重量约11000t, 总建筑面积140000m2。其外形宛如希腊神话胜利女神手中的水晶皇冠。
2.刚架结构
刚架是横梁和柱以整体连接方式构成的一种门形结构。由于梁和柱是刚性结点,在竖向荷载作用下柱对梁有
约束作用,因而能减少梁的跨中弯矩。同样,在水平荷载作用下,梁对柱也有约束作用,能减少柱内的弯矩。刚架
结构比屋架和柱组成的排架结构轻巧,可以节省钢材和水泥。由于大多数刚架的横梁是向上倾斜的,不但受力合理,且结构下部的空间增大,对某些要求高大空间的建筑特别有利。同时,倾斜的横梁使建筑的屋顶形成折线形,建筑外轮廓富于变化。
由于刚架结构受力合理,轻巧美观,能跨越较大的跨度,制作又很方便,因而应用非常广泛。一般用于体育馆、礼堂、食堂、菜场等大空间的民用建筑,也可用于工业建筑,但刚架结构的刚度较差,当吊车起重量超过100KN时不宜采用。
实例1:新北京南站
3.椼架结构
椼架是由杆件组成的一种格构式结构体系。杆件与杆件的结合假定为铰结,所以在外力作用下杆件内力为轴向力(拉力或压力),而且分布均匀,故椼架结构比梁结构受力合理。椼架的杆件内力是轴向力,而梁的内力主要是弯矩,且分布不均匀,梁的断面大小常以最大弯矩处的断面尺寸为整个梁的断面大小,因此梁的材料强度未得到充分利用。椼架内力分布均匀,材料强度能充分利用,减少材料耗量和结构自重,使结构跨度增大。所以椼架结构式大跨度建筑常用的一种结构形式,主要用于体育馆、影剧院、展览馆、食堂、菜场、商场等公共建筑。 为了使椼架的规格统一,有利于工业化施工,建筑的平面形式宜采用矩形或方形。
实例1:国家体育场(鸟巢)
主体钢结构形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构,钢结构总用钢量为4.2万吨,混凝土看台分为上、中、下三层,看台混凝土结构为地下1层,地上7层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。作为屋盖结构的主要承重构件,桁架柱最大断面达25m×20m,高度达67m,单榀最重达500吨。而主桁架高度12m,双榀贯通最大跨度145.577+112.788m,不贯通桁架最大跨度102.391m,桁架柱与主桁架体型大、单体重量重。
4.网架结构
网架是一种由很多杆件以一定规律组成的网状结构。它具有下列优点:
杆件之间互相起支撑作用,形成多向受力的空间结构,故其整体性强、稳定性好、空间刚度大,有利于抗震; 当荷载作用于网架各节点上时,杆件主要承受轴向力,故能充分发挥材料的强度,节省材料;网架结构高度小,可以有效的利用空间;结构的杆件规格统一,有利于工厂化生产;网架形式多样,可创造丰富多彩的建筑形式。网架
结构主要用来建造大跨度公共建筑的屋顶,适用于多种平面形状,如圆形、方形、三角形、多边形等各种平面建筑。 实例1:上海体育馆通称万人体育馆
在徐汇区中山南二路漕溪北路。1975年建成。占地10.6万平方米,建筑面积4. 78 万平方米。正门内大道两旁,耸立着30米高的两个高住照明塔,顶端为直径5米的圆形灯盘,内装1000瓦金属卤素放电灯18只。主体是圆形的比赛馆,直径114米,高33米,顶盖采用钢管网架结构,用9000多根无缝钢管和938只钢球拼焊而成,重达660吨。
5.折板结构
折板结构是以一定倾斜角度整体相连的一种薄板体系。折板结构通常用钢筋混凝土建造,也可用钢丝网水泥建造。经济跨度9-4M。
折板结构由折板和横隔构件组成,在波长方向,折板犹如一块折叠起伏的钢筋混凝土连续板,折板如同一钢筋混凝土梁,其强度随折板的矢高(f)而增加。横隔构件的作用是将折板在支座处牢固地结合在一起,如果没有它,折板会坍塌而破坏。横隔构件可根据建筑造型需要来设计,如钢筋混凝土横隔板、横隔梁等。折板的波长不宜太大,否则板太厚,不经济,一般不应大于12M。
跨度与波长之比大于等于1时成为长折板,小于1时成为短折板。为了获得良好的力学性能,长折板的矢高不宜小于跨度的1∕15-1∕10,短折板的矢高则不宜小于波长的1∕8.
折板结构呈空间受力状态,具有良好的力学性能,结构厚度薄,省材料,可预置装配,省模板,构造简单。折板结构可用来建造大跨度屋顶,也可用作外墙。
实例1:衡阳火车站折板仓库
6.薄壳结构
薄壳结构是用混凝土等刚性材料以各种曲面形式构成的薄板结构,呈空间受力状态,主要承受曲向内的轴内力,而弯矩和扭矩很小,所以混凝土强度能得到充分利用。由于是空间结构,强度和刚度都非常好。薄壳厚度仅为其跨度的几百分之一。而一般的平板结构厚度至少是跨度的几十分之一。所以薄壳结构具有自重轻、省材料、跨度大、外形多样的优点,可用来覆盖各种平面形状的建筑物屋顶。但大多数薄壳结构的形体较复杂,多采用现浇施工,费工、费时、费模板,且结构计算较复杂,不宜承受集中荷载,这些缺点在一定程度上影响了它的推广作用。 实例1:都灵展览馆
1947—1949年意大利结构工程师奈尔维和建筑师巴托利(Nervi and Bartoli)设计的意大利都灵展览馆的巨形拱顶就是仿叶脉肌理而建造起来的,混凝土骨架和玻璃格组成的拱顶宽93.6m,长75m。都灵展览馆是波形装配式薄壳屋顶建筑
8.悬索结构
悬索结构由索网、边缘构件和下部支撑结构三部分组成,因索网非常柔软,只承受轴向拉力,既无弯矩也无剪力。索网的边缘构件是索网的支座,索网通过锚固件固定在边缘构件上。根据不同的建筑形式要求,边缘构件可以采用梁、椼架、拱等结构形式,它们必须具有足够的刚度,以承受索网的拉力。悬索的下部支撑结构一般是受压构件,常采用柱结构。
悬索结构的主要优点是:充分发挥材料的力学性能,利用钢索来受拉、钢筋混凝边缘构件来受压受弯,因而节省大量材料,减轻结构自重,比普通钢结构节省钢材50%;
由于主要构件承受拉力,其外形于一般传统建筑迥异,因而其建筑造型给人以新鲜感,且形式多样,可适合于方形、矩形、椭圆形等不同的平面形式;
由于它受力合理,自重轻,故能跨越巨大的空间而不需要在中间加支点,为建筑功能的灵活安排提供了非常有利的条件;悬索结构的施工比起其他大跨度建筑更方便更快速,因钢索自重轻,不需要大型 施工设备便可进行安装。 悬索结构的主要缺点是在强风吸引力的所用下容易丧失稳定而破坏,故在设计中应加以周密考虑。
但是跨度在60-150M范围内与其他结构比较,具有明显的优越性。它主要用来覆盖体育馆、大会堂、展览馆等类建筑的屋顶。
实例1:美国华盛顿杜勒斯国际机场候机楼
1958~1962年E.沙里宁设计建造。候机楼宽45.6米,长182.5米,上下两层,屋顶每隔3米有一对直径 2.5厘米的钢索悬挂在前后两排的柱顶上。在悬索结构上部铺设预制钢筋混凝土板构成屋面,建筑造型轻盈明快。
2.柱支承
用框架柱或独立柱为主要承重构件,如香港汇丰银行大厦(47层)以 8组钢柱为主要承重构件(每组4根直径
1.4米的圆管柱),每5~7层楼面悬挂在一组(8榀)水平悬吊桁架上。编辑本段
筒体悬吊结构可以按独立悬臂对井筒进行近似计算。能充分利用钢材和预应力混凝土的受拉工作性能;但井筒受力较大,通用的较精确的计算方法是杆系-薄杆系空间分析方法;这时桁架、梁、吊杆、柱可作为三维空间杆件计算,井筒作为空间薄壁杆件,用空间结构矩阵位移法由计算机进行内力、位移计算。
10.张拉薄膜结构及其建筑造型
薄膜结构也称为织物结构,是20世纪中叶发展起来的一种新型大跨度空间结构形式。它以性能优良的柔软织物为材料,由膜内空气压力支承膜面,或利用柔性钢索或刚性支承结构使膜产生一定的预张力,从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。
主要有空气支承膜结构;张拉式膜结构;骨架支承膜结构等形式。
自重轻、跨度大;建筑造型自由丰富;施工方便;具有良好的经济性和较高的安
全性;透光性和自结性好;耐久性较差。
实例1:佐治亚穹顶
1996年在美国亚特兰大举行的奥运会主馆--佐治亚穹顶,这个240mX192m的椭圆
形索膜结构成为世界上最大的室内体育馆。
11.
充气薄膜结构及其建筑造型
这种结构是利用薄膜材料制成气囊,充气后形成建筑空间,并承受外力,故称为充气薄膜结构。它在任何情况下都必须处于受拉状态才能保持结构的稳定,所以它总是以曲线和曲面来构成直接的独特外形。
充气薄膜结构兼有承重和围护双重功能,故大大简化了建筑的构造。薄膜充气后均匀受拉,能充分发挥材料的力学性能,省材料,加之薄膜本身很轻,因而可以覆盖巨大的空间。这种结果的造型美观,且能适用于各种形状的平面。薄膜材料的透明度高,即使跨度很大的建筑不设天窗都能满足采光要求。
适合建造充气结构的体育馆、展览馆、餐厅、医院等多种类型的建筑,特别是防震救灾等临时性建筑和永久性建筑。 实例1:国家游泳中心水立方
“水立方”是世界上最大的膜结构工程,除了地面之外,外表都采用了膜结构———ETFE材料,蓝色的表面出乎意料的柔软但又很充实。
实例2:德国安联球场
安联体育场由瑞士设计师雅克·赫尔佐格和皮埃尔·缪隆设计。交通非常方便,并有欧洲最大的地下停车场——可提供10000个车位。它不同寻常的表面由2874个菱形膜结构构成,膜结构具有自我清洁、防火、防水以及隔热性能。每个膜结构都可以在夜间被照成红蓝白三色,分别对应于拜仁、墨尼黑1860以及德国国家队的队服颜色。慕尼黑人非常喜欢这个体育场,并亲切地将其称为“安全带”。 当体育场中比赛的球队发生变化时,墙体的颜色就可以随之改变。膜结构具有自清洁、防火、防水以及隔热性能,内部永远保持350Pa单位的大气压。
12.悬挑结构及其建筑造型
将梁,板,桁架等构件从支座处向外作远距离延伸,构成一种无视线阻隔的空间,为建筑空间的灵活组合带来方便,使建筑造型轻盈活泼。用悬挑结构所覆盖的空间,可使其周边不出现承重墙柱,视野辽阔开敞,故常用来作体育场的看台挑篷、火车站和航空港的月台雨篷、影剧院和体育馆的楼座跳台等。
悬挑结构会产生倾覆力矩,在荷载相同的请看下,它比简支梁的允许跨度小很多,在一定程度上限制了它的悬挑长度。因此,选用悬挑结构时,应从跨度大小、结构形式、抗倾覆措施等方面进行综合考虑,使建筑造型和结构形式协调统一。
实例1:中央电视台新楼
央视新楼由两座高234米、52层和高194米、44层的塔楼组成,由悬臂钢结构连接。在连接点162米高空的瑟瑟寒风里,“钢桥” 1.8万吨重。
13应力蒙皮结构
应力蒙皮结构一般是用金属薄壳板做成的很多块 各种板片单元焊接而成的空结构。对于应力蒙皮效应的研究可以追溯到 20 世纪 50 年代 ,当时由于在门式刚架的试验研究中发现 ,实测的变形和应力比平常设计计算的值要小。这些试验的研究对象是一部分工业厂房和仓库 ,其中不存在楼梯和隔墙。实测应力偏小的唯一解释只能是这些建筑结构本身的屋面钢板分担了结构的一部分荷载。这个试验结果促使 E. R. Bryan 等人进行了轻钢结构中屋面板应力蒙皮效应的深入研究。铝质应力蒙皮穹顶是美国Temcor公司的里克特在20世纪60年代开发的。应力蒙皮设计研究中的一个里程碑事件是 Bryan(1973年)出版了《钢结构蒙皮设计》(The Stressed Skin Design of Steel Buildings)。在欧洲钢结构协会《欧洲钢结构应力蒙皮设计推荐》(European Recommendations for the Stressed Skin Design of Steel Structures)一书出版前 ,该书一直被认为是应力蒙皮结构设计方面的主要参考。
历史上 ,应力蒙皮效应最早引起大家的注意是从山形门式刚架开始的。山形门架承受竖向荷载时 ,使屋顶有向下移动、屋檐有向外移动的趋势 ,而这势必使屋面板产生平面内的剪切变形。由于压型钢板有一定的平面内刚度 ,
有抵抗这种剪切变形的趋势。从而 ,在一定程度上 ,屋面板参与了结构的内力重分配 ,承担了一部分的外荷载。另外 ,对于典型的屋面板 ,剪力和剪切变形比弯矩和弯曲变形都来得要大 ,因此 ,应力蒙皮效应中一般只考虑板的剪切影响。此后随着实际经验的积累 ,人们更多地把注意力放在了普通平顶门架的蒙皮效应研究上。当门架承受风荷载时 ,屋面板的蒙皮效应使得结构能够有效地抵抗门架的侧向位移。在一定程度上 ,蒙皮效应使得屋面的压型钢板充当了门架侧向支撑的角色。从而 ,蒙皮效应能够很好地改善门架的有侧移失稳。但是 ,很明显地 ,蒙皮效应对于门架的无侧移失稳问题无能为力。
事实上 ,不管是对于山形门架还是平顶门架 ,应力蒙皮结构对于抵抗风荷载、雪荷载特别有效。对于一般的轻钢结构 ,采用蒙皮结构能够大大节省材料成本。因为按照一般的钢结构设计手册规范 ,应力计算时不考虑屋面板的影响。而实际上 ,由于压型钢板作为一种应力蒙皮结构 ,存在着一定的抗剪承载力 ,可以给框架提供一定的横向约束 ,提高框架的抗侧移刚度 ,从而可以从根本上提高框架的稳定性能。
国家体育场相关分析
国家体育场[2]工程为特级体育建筑,大型体育场馆。主体结构设计使用年限100年,耐火等级为一级,抗震设防裂度8度,地下工程防水等级1级。工程主体建筑呈空间马鞍椭圆形,南北长333米、体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构,钢结构总用钢量为4.2万吨,混凝土看台分为上、中、下三层,看台混凝土结构为地下1层,地上7层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。钢结构与混凝土看台上部完全脱开,互不相连,形式上呈相互围合,基础则坐在一个相连的基础底板上。国家体育场屋顶钢结构上覆盖了双层膜结构,即固定于钢结构上弦之间的透明的上层ETFE膜和固定于钢结构下弦之下及内环侧壁的半透明的下层PTFE声学吊顶。
平,树立环保典范。
采用ANSYS软件进行分析计算,用Link10模拟结构中的索单元,Link 8模拟结构中的压杆单 元,按求解非线性方程组的方法选用弧长法,通过ANSYS提供的生死单元功能模拟结构中索杆的破
断。所分析的结构为单圈16个节点、直径80m的鸟巢型索穹顶,索的弹性模量为1.7×10^11 Pa,杆的弹性模量为2.1×10^11 Pa。采用分级加载的方法,分析拉索松弛后的 受 力性能时 每 级 均 布 荷 载 为1.0kN/m^2,分析索杆破断后的受力性能时每级均布荷载为0.5kN/m^2。鸟巢型索穹顶结构布置如图1所示,根据力密度法求出结构构件的初始预应力,并同截面积一起列于表1。各类杆件和节点的编号由外向内依次
拉索松弛退出工作
1 满跨荷载作用下 图2给出了结构在满跨均布荷载作用下杆件内力和节点位移随荷载变化的情况。从图2发现:1)在内圈脊索5松弛前,随着荷载的增加,各脊索内力明显减小,减小幅度较均匀一致;斜索3、斜索4、环 索3、环索4的内力缓慢减小;其余索杆的内力均增加,且索杆位置越靠外,增加幅度越明显。2)在脊索5松弛前,随着荷载的增加,节点位移逐渐增加。3)随着荷载的增加,最内圈脊索5发生松弛,此时结构4)脊索5松弛后,斜索3、斜索4、环索3、环索4内力仍然缓慢减小,其他斜索、环索和全部压杆的内力迅速增大,且索杆位置越靠外,增大幅度越明显。5)脊索5松弛后,结构的刚度突然变小,节点的位移大幅增加。当荷载为7kN/m^2时,节点4的位移甚至达到2.2m。
2 半跨荷载作用下 设结构作用半跨均布荷载,结构杆件的内力和节点的竖向位移变化见图3。图中的max代表同圈杆件(节点)的最大内力(位移)值,min代表最小值。随着荷载的增加,最值出现的位置可能会有所改变。由图3可知,鸟巢型索穹顶结构在半跨荷载作用下,索松弛前后有以下特点:1)索杆的最大最小内力差随着荷载的增加逐渐增大,外圈索杆的内力差较大,内圈索杆内力差较小。2)随着荷载的增加,索杆的最大内力逐渐增加,最小内力逐渐减小。3)结构的向下最大位移出现在荷载作用半跨的中部,向上的最大位移出现在没有荷载作用半跨的中部,向上的位移值与向下的位移值相比很小。4)脊索的松弛不同于满跨时的整圈松弛,而是以部分松弛的形式出现。脊索4和脊索5两个位置的部分索同时松弛,松弛荷载与满跨时相同。5)脊索4和脊索5松弛 后,部分杆件的最大内力增速变大,节点位移突然加大,结构刚度突然变小。发生内力重分配,其他脊索内力由减小变为增加。
a-脊索内力;b-斜索内力;c-环索内力;d-压杆内力;e-节点位移
1-脊索1;2-脊索2;3-脊索3;4-脊索4;5-脊索5;6-斜索1;7-斜索2;8-斜索3;9-斜索4;10-环索1;11-环索
2;12-环索3;13-环索4;14-压杆1;15-压杆2;16-压杆3;17-压杆4;18-节点1;19-节点2;20-节点3;21-节点4
图2 满跨荷载下索杆内力及节点位移变化
a-脊索内力;b-斜索内力;c-环索内力;d-压杆内力;e-节点位移
1-脊索1(max);2-脊索1(min);3-脊索2(max);4-脊索2(min);5-脊索3(max);6-脊索3(min);7-脊索4(max);8-脊索4(min);
9-脊索5(max);10-脊索5(min);11-斜索1(max);12-斜索1(min);13-斜索2(max);14-斜索2(min);15-斜索3(max);16-斜索3
(min);17-斜索4(max);18-斜索4(min);19-环索1(max);20-环索1(min);21-环索2(max);22-环索2(min);23-环索3(max);
24-环索3(min);25-环索4(max);26-环索4(min);27-压杆1(max);28-压杆1(min);29-压杆2(max);30-压杆2(min);31-压杆
3(max);32-压杆3(min);33-压杆4(max);34-压杆4(min);35-节点1(max);36-节点1(min);37-节点2(max);38-节点2(min);
39-节点3(max);40-节点3(min);41-节点4(max);42-节点4(min)
图3 半跨荷载下索杆内力及节点位移变化
在半跨均布荷载作用下,随着荷载的增加,内力最值出现的位置往往不是半跨荷载的中心。内两圈的部分脊索松弛退出工作,导致结构刚度发生突变,个别索松弛后会继续受力。鸟巢型索穹顶结构单根脊索、斜索、内圈环索和
压杆的破断不会导致结构整体破坏,具有很好的防止意外破坏的能力。环索和压杆破断后会对结构 产生较大的影响甚至整体破坏,所以要尽量避免环索和压杆的破断。
范文二:《建筑结构力学》A卷
四川理工学院成人高等教育
《建筑结构力学》试卷(A卷)
年级 专业 层次专/本科
注意事项:
1.满分100分,考试时间120分钟。要求卷面整洁、字迹工整、无错别字。
2.考生必须将“学生姓名”和“学号”完整、准确、清楚地填写在试卷规定的地方,否则视为废卷。 3.考生必须在签到表上签到,否则若出现遗漏,后果自负。
1-10题,每题2分,共20分。
一、填空题
1、热轧钢筋是将钢材在 ( ) 下轧制而成的。根据其( ),分为I,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ四个级别。随着级别的提高,强度 ( )塑性 ( )。 2、梁的单筋截面是指仅在( )配置纵向受力钢筋的截面,双筋截面是指 ( ) 和( )都配置纵向受力钢筋的截面。T形截面梁一般都是单筋截面,其原因是T形梁
( ) 很大,混凝土足够承担 ( ) ,不必再加受压钢筋。
3、双筋矩形截面中,配置受压钢筋的作( )。
4.在弯起纵向钢筋时,为了保证斜截面有足够的受弯承载力,必须把弯起钢筋伸过其充分利用
点至少( )后方可弯
《建筑结构力学》试卷(A)卷 第1页 (共6页) 起。
5.适筋梁破坏主要特点是:
( )。
6.在次梁的集中力作用下,在主梁与次梁交接处设置附加的横向钢筋,包括(_
_)_( )两种
_
7 柱中箍筋应做成( )式,当采用热轧钢筋时,其直径不应小于( ),且不应小于
( )。
8.当截面短边大于400mm且纵筋多于 ( ) 根时,或短边不大于400mm但纵筋多于( )
根时应设置复合箍筋。
9受压构件纵向受力钢筋的净距不应小于( )mm,中距不应大于( )_mm。
10.在确定梁的截面最不利活荷载位置时,欲求某支座截面最大负弯矩,除该支座
( ) 布置活荷载外,然后向两边( )布置活荷载。
1-15题,每题2分,共30分。
二、选择题 1、配置直径为20的钢筋作为纵向钢筋时,钢筋的净距要求应符合( )。
A:梁顶≥30mm,梁底≥20mm B:梁顶≥30mm,梁底≥25mm
C:梁顶≥20mm,梁底≥25mm D:梁顶≥25mm,梁底≥20mm
2、受弯构件中,受拉钢筋达到屈服的同时受压砼达到极限压应变的这种破坏状态称为( )
A 界限破坏 B 适筋破坏
C 超筋破坏 D 少筋破坏
《建筑结构力学》试卷(A)卷 第2页 (共6页)
3、应用基本公式计算钢筋混凝土双筋矩形截面梁正截面受弯承载力时,要求满足x≥2as′的目的8、结构的功能包括( )
A 强度,变形,稳定 B 实用,经济,美观 是( )。
A.防止发生超筋破坏B.保证受拉钢筋的应力达到抗拉强度设计值 C.防止发生少筋破坏D.保证受压钢筋的应力达到抗压强度设计值
4、计算钢筋混凝土受弯构件斜截面受剪承载力的,以下不作为计算截面的是(A.弯起钢筋弯起点处的斜截面 B.距支座边缘0.5h0处的斜截面 C.腹板宽度改变处的斜截面 D.箍筋直径或间距改变处的斜截面
5、关于钢筋混凝土偏心受压构件的破坏,下列说法中正确的是( ) A.大、小偏心受压均为脆性破坏 B.大、小偏心受压均为延性破坏
C.大偏心受压为延性破坏,小偏心受压为脆性破坏 D.大偏心受压为脆性破坏,小偏心受压为延性破坏
6、混凝土在双向应力下 ( ) A 双向受压的强度基本等于单向受压
B 双向受压下,一向的抗压强度随另一向拉应力的增加而提高 C 双向受压下,一向的抗压强度随另一向拉应力的增加而下降 D 双向受压下,一向的抗压强度随另一向压应力的增加而提高
7、影响有腹筋梁斜截面破坏形态的主要因素是( ) A、剪跨比和砼强度等级,B配箍率和箍筋强度
C纵向钢筋配筋率和截面尺寸效应 D剪跨比和配箍率,
《财务会计》试卷(A)卷 第3页 (共6页) ) C 安全性,适用性和耐久性 D 承载能力,正常使用
9、偏心受压构件中,构件的破坏首先为受压区混凝土压碎的是( ) A 小偏心受压破坏 B 大偏心受压破坏 C 受压破坏 D 界限破坏
10.五等跨连续梁,为使第三跨跨中出现最大弯矩,活荷载应布置在( )。
A 1、2、5跨 B 1、2、4跨 C 1、3、5跨
D 2、4跨
11.五等跨连续梁,为使第二支座出现最大剪力,活荷载应布置在( )。
A 1、2、5跨 B 1、2、4跨 C 1、3、5跨
D 2、4跨
12.板式楼梯和梁式楼梯踏步板配筋应满足( )。
A 每级踏步不少于1ф6 B 每级踏步不少于2ф8
C 板式楼梯每级踏步不少于1ф6;梁式每级不少于2ф8 D 板式楼梯每级踏步不少于2ф6;梁式每级不少于1ф8
13、单向板肋梁楼盖设计,在连续梁内力计算中,由于( ),对次梁考虑折算荷载。A.次梁的塑性变形 B.主梁对次梁的转动影响 C.次梁上荷载太大 D.板上荷载直接传给主梁
14、钢筋混凝土受弯构件纵向受拉钢筋弯起需满足( )要求。
《财务会计》试卷(A)卷 第4页 (共6页)
A.保证正截面受弯承载力 B.保证斜截面受弯承载力
四、简答题: C.保证斜截面受剪承载力 D.以上三项
15、斜截面受剪承载力计算公式规定上限值(截面
最小尺寸)是为了( )
A.节省抗剪钢筋用量 B.减少构件的混凝土用量 C.避免出现斜压破坏 D.避免出现斜拉破坏
三、判断题
1-10题 每题2分 共20分
1 、结构构件的挠度值超过规范限值问题,属于承截能力极限状态。( )
2、在整体现浇式单向板肋梁楼盖计算时,对主梁和次梁按正截面确定纵向受拉钢筋时,通常跨中按T形截面计算,支座按矩形截面计算。( )
3.HPB235级圆钢受压时可不做弯钩,对月牙肋钢筋,当受压时不应采用机械锚固措施。( )
4.钢筋搭接长度可以在锚固长度基础上适当延长。( )
5.钢筋可以在理论断点处切断。
( )
6、梁的纵向受拉钢筋若排列为双排时则称为双筋梁( )
7、多层砌体房屋的结构体系,应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重,有利于结构抗震( )
8、承重的独立砖柱截面尺寸不应小于240mm×240mm( )
9、钢筋混凝土剪力墙的厚度不应小于160mm同时不应小于楼层高度的1/20
( )
10、梁式楼梯踏步板受力筋应按计算确定,且每一级踏步受力筋不级少于2 Φ8( )
《建筑结构力学》试卷(A)卷 第5页 (共6页)
每题10分 共20分
1、什么是“三水准、两阶段”设计?
,
2.高层建筑混凝土结构的结构体系有哪几种?其优缺点及适用范围是什么?
《建筑结构力学》试卷(A)卷 第6页 (共6页)
范文三:结构力学试卷(建筑力学II)
2012 —2013 学年第 1 学期 建筑力学II 课程考试卷
北华航天工业学院2012 —2013 学年第 1 学期
建筑力学II 课程考试卷(A 、
一、判断题(将正确的答案写在括号内,每小题2分,共20分)
( )1、除荷载外,其他因素例如温度变化、支座位移等也会使结构产生位移,因而也就可能使静定结
构产生内力。
( )2、多余约束只存在于几何不变体系中,瞬变体系和可变体系不存在多余约束。 ( )3、计算自由度W ≤0是体系几何不变的必要条件。
( )4
、在超静定结构中,外荷载、支座移动、温度改变以及制造误差均可以产生内力。
(
)5( )6( )7( )8( )9、图示体系是几何瞬变体系。
( )10、图示结构的超静定次数为5
( )1、下面的结构中:正确的的结果为 。
(A )ABC 段内有内力; (B )CDE 段内无内力; (C )ABC 段内无内力; (D )全梁无内力。
二、单项选择题(将正确的答案写在括号内,每小题2分,共20分)
( )2、图示所示体系几何组成为 。
(A ) 可变体系。 (B ) 瞬变体系;
(C ) 几何不变有多余约束; (D )几何不变无多余约束;
( )3、下面说法正确的是 。
(A )梁在承受荷载时主要产生弯曲内力而钢架主要产生弯曲内力和轴力; (B )梁和刚架在承受荷载时,截面上的应力分布是均匀的; (C )平面桁架主要承受轴力和剪力;
(D )平面静定桁架的内力计算方法通常有结点法和截面法。
( )4、对静定结构进行内力分析时,只需考虑 。
(A )平衡条件; (B )变形条件; (C )变形条件和平衡条件; (D )其它
( )5、常变体系和瞬变体系都不能用作结构,其中瞬变体系不能用作结构的原因是 。
(A )体系有初始速度;
(B )瞬变体系在很小外力作用下会产生很大的内力; (C )瞬变体系给人一种不安全感; (D )结构设计中容易满足强度和刚度条件。
( )6、在任何条件下,在几何不变体系上增加或减少一个二元体后构成的体系是 。
(A )几何常变体系; (B )几何瞬变体系; (C )不变且有多余约束的体系; (D )几何不变体系。
( )7、如图所示一桁架结构,结构的零杆数是 根。
(A )4; (B )5; (C )6; (D )7。
( )8、力法方程的实质是 条件。
(A )平衡; (B )物理; (C )变形协调; (D )位移互等。
( )9、静定结构当支座发生移动时 。
(A )产生内力,不产生位移; (B )产生内力,也产生位移; (C )不产生内力,产生位移; (D )既不产生内力,也不产生位移。
( )10、图示体系多余约束的数目为 。
(A )5; (B )6; (C )7; (D )8。
三、计算下图所示静定结构,并绘制出弯矩、剪力图。(12分)
10KN
A
四、求图示桁架中指定杆件内力。(12分)
五、用图乘法求出图示梁C 点的竖向位移,EI 为常数。(15分)
10KN
10KN/m
六、写出三次超静定结构力法的典型方程。(6分)
七.试用力法计算下图所示超静定结构,并绘制出弯矩图,EI 为常数。(15分)
范文四:建筑结构力学复习题
结构力学复习题(西南大学函授)
一、填空题。
1、在梁、刚架、拱、桁架四种常见结构中,主要受弯的是 和 ,主要承受轴力的是 和 。 2、选取结构计算简图时,一般要进行杆件简化、 简化、 简化和 简化。 3、分析平面杆件体系的几何组成常用的规律是两刚片法则、 和二元体法则。
4、建筑物中用以支承荷载的骨架部分称为 ,分为 、 和 三大类。
5、一个简单铰相当于 个约束。
6、静定多跨梁包括 部分和 部分,内力计算从 部分开始。
7、刚结点的特点是,各杆件在连接处既无相对 也无相对 ,可以传递 和 。 8、平面内一根链杆自由运动时的自由度等于 。
9、在一个体系上增加或去掉____,不改变体系的几何不变性或可变性。
10、具有基本部分和附属部分的结构,进行受力分析的次序是:先计算____部分,后计算____部分。 11、图示桁架中杆a、b的轴力分别为F Na=____,F Nb=____。
12、工程结构从几何角度可分为____结构、板壳结构和实体结构三类,结构力学是以____结构为主要研究对象。
13、用位移法计算有侧移刚架时,基本未知量包括结点____位移和____位移。 14、位移法方程实质上是____方程。
15、对称结构在反对称荷载作用下,如果所取的基本未知量都是对称或反对称力,则____未知力必等于零。
二、判断题。
1、三刚片用三个铰两两相联必成为几何不变体系。( ) 2、对静定结构,支座移动或温度改变会产生内力。( ) 3、力法的基本体系必须是静定的。( ) 4、任何三铰拱的合理拱轴都是二次抛物线。( ) 5、图乘法可以用来计算曲杆。( ) 6、静定结构的影响线全部都由直线段组成。( )
7、多跨静定梁若附属部分受力,则只有附属部分产生内力。( ) 8、功的互等定理成立的条件是小变形和线弹性。( ) 9、力法方程中,主系数恒为正,副系数可为正、负或零。( )
10、当梁和刚架的铰支端和自由端上无外力偶作用时,该端弯矩等于零。( ) 11、桁架中的零杆是不需要的、可以撤除的杆件。 ( ) 12、在一组移动荷载作用下,简支梁的绝对最大弯矩发生在跨中截面上。( ) 13、作用在对称结构上的任何荷载都可分解为对称荷载和反对称荷载两部分。( ) 14、超静定结构的内力分布随杆件相对刚度比变化而改变。 ( ) 15、超静定结构的位移与其力法基本体系的相应位移相同。 ( )
三、选择题。
1、右图示结构中当改变B
A、全部内力没有变化 B、弯矩有变化 C、剪力有变化
D、轴力有变化
2、右图示桁架中的零杆为( ) A、DC, EC, DE, DF, EF B、DE, DF, EF
C、AF, BF, DE, DF, EF D、DC, EC, AF, BF
3、右图所示刚架中A支座的反力HA为( ) A、P
PB、?
2C、?P
PD、
2
4、右图所示桁架中的零杆为(A、DG,BI,CH B、DE,DG,C、BG,BI,AJ D、CF,BG,5、静定结构因支座移动,( )A、会产生内力,但无位移 B、会产生位移,但无内力 C、内力和位移均不会产生 D、内力和位移均会产生
6、对右图所示的单跨超静定梁,支座A产生逆时针转角?,支座B产生竖直沉降c,若取简支梁为其基本结构,则力法方程为( )
A、?X?
ca?? B、?X?
c
a?? C、?X?
c
a???
D、?X?
c
a
???
7、下图所示平面杆件体系为( )
A、几何不变,无多余联系 B、几何不变,有多余联系 C、瞬变体系 D、常变体系
8、右图示梁中的轴力( ) A、全部为拉力 B、为零 C、全部为压力
D、部分为拉力,部分为压力
9、用图乘法求位移的必要条件之一是(A、单位荷载下的弯矩图为一直线 B、结构可分为等截面直杆段 C、所有杆件EI为常数且相同 D、结构必须是静定的
10、下图示多跨静定梁截面C的弯矩M
C=____ 。(
)
(A)
FPaFa3FaFa
(下拉) (B) P(下拉) (C) P(下拉) (D) P
(上拉) 4244
11、下图示结构用力法计算时,不能选作基本结构的是______。( )
(A) (B) (C) (D)
12、下图示对称结构在对称荷载作用下取半边结构计算时,其等代结构为图____。 ( )
四、对下图所示平面杆件体系作几何组成分析。
五、用位移法计算图示超静定结构,并 画出M图。
六、
M图,EI为常数。 10 kN/m
结构力学复习题参考答案
一、填空题
1.梁 刚架 拱 桁架 2.支座 结点 荷载 3.三刚片法则
4.结构 杆件结构 板壳结构 实体结构 5. 2
6.基本 附属 附属 7.移动 转动 力 力矩 8. 3
9.二元体 2、附属部分,基本部分
10.FNa=FP,FNb=-
4
FP 11.杆件,杆件
12.角位移,独立结点线位移 13.平衡 14.对称
二、判断改错题。
1.(×)。在“三个铰”前加“不共线的”;或改“必”为“不一定” 2.(×)。“会”改为“不会”。 3.(×)。“必须”改为“不一定”。 4.(×)。“都”改为“不一定”;或改“任何”为“坚向均布载作用下”,去掉“都”。5.(×)。“可以”改为“不能” 6.(√)。 7.(×)。“只有附属部分”改为“基本部分和附属部分”; 8.(√)。 9.(√)。 10.(∨)。 11.(×)。 12.(×)。 13.(∨)。
14.(∨)。 15.(∨)。 三、选择题。
1.(D) 2.(B) 3.(B) 4.(B) 5.(B) 6.(C) 7.(B) 8.(C) 9.(B) 10.(A) 11.(C) 12.(A)
四、分析如下:
几何不变有
地基
个余联系,
作为刚片Ⅲ
刚片Ⅳ铰F、C处Ⅰ
原体几何不变,有4个多余联系。
菌根链杆
五、
解:位移法基本未知量为横梁CD向右侧移△,(1分)
M2EICA??6?4??20?43
4?8??4EI??10 MAC
??6?2EI4??4?20?48??3
4EI??10 MBD
??3?EI?3
4?4??16
EI? AC的受力如左图:
MCA?MAC?20?2?0
?10 3?64
EI?
将横梁CD作为隔离体取出,受力如下图,
?X?0:SDF?QCA?QDB?0
∴??
320
13EI
MCA
??34EI?32013EI?10??110
13KN.M MAC
??3320370
4EI?13EI?10??13KN.M M3BD??16EI?32013EI??1613
KN.M 结构的M图如下:
六 解:
①选取力法基本结构如图 ②力法方程 ?
11X1??1P?0
③求系数和自由项 δ11=
9360360
,?1P??
EIEI
基本结构 M1图(m) MP 图(kN.m) M图(kN.m) ④求X1 ⑤作M图
X1= 26kN
范文五:建筑美学与结构力学
建筑美学与结构力学
过去并没有建筑师和结构师之分。随着科学的进步、建筑文化发展,分工细化, 逐渐产生了建筑师、结构师。
历史上一些优秀的建
筑体系,列如我国古代木构
架建筑、欧洲文艺复兴前的
哥特建筑、古罗马石拱券穹
隆建筑等。都在建筑空间造
型中突出地反映出了结构
形式的特征。同样近、当代建筑中也有许多优秀建筑展现了建筑中的结构美。
著名建筑师、结构工程师古斯塔夫·埃菲
尔设计的埃菲尔铁塔,它成为法国的一个重要
景点,是巴黎的标志。埃菲尔铁塔高总高324
米,铁塔是由很多分散的钢铁构件组成的。钢
铁构件有18038个,重达10000吨。基座建造
花了一年半时间,铁塔安装花了8个月,于1889
年3月31日全部结束。共有50名建筑师和设
计师画了5300张蓝图。埃菲尔的计算极为精确,位于勒瓦卢瓦-佩雷的工厂生产了12000件规格不一的部件,安装中没有一件需要修
改。大师作品背后包含无数建筑师和结构师的汗水,也表明了成功不是偶然的。
昆明长水机场航站楼的代表性建筑结构为航站楼中央大厅里的7条形似彩带的钢箱梁,它支撑着航站楼的屋面系统。这七条彩带状的钢箱梁连同188根锥形钢管柱、738根幕墙柱及12根T 型柱组成了昆明长水国际机场航站楼主体钢结构工程,用钢量约2.9万吨。7根彩带寓意象征“七彩云南”。
弯扭箱形钢彩带不仅是航站楼重要的装饰构件,而且是屋面网架的结构。
值得深思的是,这些优秀建筑兴起过程,揭示了一条客观规律:只有当建筑师和结构工程师配合默契、通力合作,共同致力于美的创造时,建筑的美才能更灵活、更动人。