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2015—2016第2学期离线作业科目：房屋工程姓名：罗菲学号：14927317专业：土木工程（工程造价）2014-48班（专本）西南交通大学远程与继续教育学院直属学习中心《房屋工程》第一次离线作业一、主观题(共11道小题)1.谈谈屋架结构的布置如何确定。答：屋架结构的布置，包括屋架结构的跨度、间距、标高等，主要考虑建筑外观造型及建筑使用功能方面的要求来决定。对于矩形的建筑平面，一般采用等跨度、等间距、等标高布置的同一种类的屋架，以简化结构构造、方便结构施工。为了构造简单，制作方便，屋架的弦杆通常设计成等截面的。所以确定屋架的形式时应尽量使弦杆沿全长的内力分布基本相同。如果各节间的内力相差太大，容易造成材料的浪费。屋架的腹杆布置要合理，尽量避免非结点荷载。并尽量使长腹杆受拉，短腹杆受压，腹杆数目宜少，使结点汇集的杆件少，构造简单。结点构造要简单合理。杆件的交角不宜太小，一般在250～750之间。2.建筑结构体系是如何分类的？各部分作用如何?答：建筑结构是由水平结构体系、竖向结构体系以及基础结构体系三部分组成（图1-3）。水平结构体系一般由板、梁、桁（网）架组成，如板一梁结构体系和桁（网）架体系。水平结构体系也称楼（屋）盖体系，其作用为：①在竖直方向，它通过构件的弯曲变形承受楼面或屋面的竖向荷载，并把它传递给竖向承重体系；②在水平方向，它起隔板作用，并保持竖向结构的稳定。竖向结构体系一般由柱、墙、筒体组成，如框架体系、墙体系和井筒体系等。其作用为：①在竖直方向，承受水平结构体系传来的全部荷载，并把它们传给基础体系；②在水平方向，抵抗水平作用力，如风荷载、地震作用等，也把它们传给基础体系。基础结构体系一般由独立基础、条形基础、交叉基础、片筏基础、箱形基础（一般为浅埋）以及桩、沉井（一般为深埋）组成。其作用为：（1）把上述两类结构体系传来的重力荷载全部传给地基；（2）承受地面以上的上部结构传来的水平作用力，并把它们传给地基；（3）限制整个结构的沉降，避免不允许的不均匀沉降和结构的滑移。3.优秀的建筑结构应具有哪些特点?答：优秀的建筑结构应具有以下特点：（1）在应用上，要满足空间和功能的需求；（2）在安全上，要符合承载和耐久的需要；（3）在技术上，要体现科技和工程的新发展；（4）在造型上，要与建筑艺术融为一体；（5）在建造上，要合理用材并与施工实际相结合。4.建筑结构选型涉及到的问题有哪些？答：结构选型是一个综合性的科学问题，不仅要考虑建筑上的使用功能，也要考虑结构上的安全合理，施工上的可能条件，还应注意结构效益和艺术上的造型美观。选择一个最佳的结构形式，往往需要进行多方面的调查研究，结合具体建设条件作出多种方案进行综合分析，才能作出最终的选定。5.结构水平体系和竖向体系之间的基本矛盾什么?应如何处理?答：结构水平体系和竖向体系之间的基本矛盾是，竖向结构构件之间的距离愈大，水平结构构件所需要的材料用量愈多。好的结构概念设计应该寻求到一个最开阔、最灵活的可利用空间，满足人们使用的功能和美观的需求，而为此所付出的材料和施工消耗最少，而且能适合本地区的自然条件（气候、地质、水文、地形等）。6.什么是混合结构墙体横墙承重布置方案?有何特点？适应何种建筑？答：横墙承重方案由横墙直接承受屋盖、楼盖传来的竖向荷载的结构布置方案称横墙承重方案，外纵墙主要起围护作用。横墙承重方案特点：横墙是主要承重墙，纵墙主要起围护、隔断和将横墙连成整体的作用。与纵墙承重方案相比，横墙承重方案房屋的横向刚度大、整体性好，对抵抗风荷载、地震作用和调整地基不均匀沉降均更为有利。横墙承重体系适用于房间开间尺寸较规则的住宅、宿舍、旅馆等。7.什么是混合结构墙体纵墙承重布置方案?有何特点？适应何种建筑？答：纵墙承重方案由纵墙直接承受屋盖和楼盖竖向荷载的结构布置方案称纵墙承重方案。纵墙承重方案特点：纵墙是主要承重墙，横墙主要是为了满足房屋使用功能以及空间刚度和整体性要求而布置的，横墙的间距可以较大，以使室内形成较大空间，有利于使用上的灵活布置。相对于横墙承重体系来说，纵向承重体系中屋盖、楼盖的用料较多，墙体用料较少，因横墙数量少，房屋的横向刚度较差。纵墙承重体系适用于使用上要求有较大开间的房屋,如学校,图书馆等。8.什么是混合结构墙体纵横墙承重布置方案?有何特点？适应何种建筑？答：纵横墙承重方案根据房间的开间和进深要求，有时需要纵横墙同时承重，即为纵横墙承重方案。这种方案的横墙布置随房间的开间需要而定，横墙间距比纵墙承重方案的小，所以房屋的横向刚度比纵墙承重方案有所提高。纵横墙承重方案特点：房屋的平面布置比横墙承重时灵活；房屋的整体性和空间刚度比纵墙承重时更好。承重体系适用于旅馆、商店等。9.什么是混合结构墙体内框架承重布置方案?有何特点？适应何种建筑？答：内框架承重方案内框架承重体系是在房屋内部设置钢筋混凝土柱，与楼面梁及承重墙（一般为房屋的外墙）组成。结构布置是楼板铺设在梁上，梁端支承在外墙，梁中间支承在柱上。内框架承重体系的特点为：（1）由于内纵墙由钢筋混凝土代替，仅设置横墙以保证建筑物的空间刚度；同时，由于增设柱后不增加梁的跨度，使得楼盖和屋盖的结构高度较小，因此在使用上可以取得较大的室内空间和净高，材料用量较少，结构也较经济。（2）由于竖向承重构件材料性质的不同，外墙和内柱容易产生不同的压缩变形，基础也容易产生不均匀沉降。因此，如果设计处理不当，墙、柱之间容易产生不均匀的竖向变形，使构件(主要是梁和柱）产生较大的附加内力。另外，由于墙和柱采用的材料不同，也会对施工增加一定的复杂性。（3）由于横墙较少，房屋的空间刚度较小，使得建筑物的抗震能力较差。内框架承重体系适用于旅馆、商店和多层工业建筑；在某些建筑物（例如底层商店住宅）的底层结构中也常加以采用。10.什么是混合结构墙体底部框架承重体系布置方案?有何特点？适应何种建筑？答：底部框架承重体系房屋有时由于底部需设置大空间，在底部则可用钢筋混凝土框架结构同时取代内外承重墙，成为底部框架承重方案。框架与上部结构之间的楼层为结构转换层，其竖向荷载的传递路线为:“上部几层梁板荷载→内外墙体→结构转化层钢筋混凝土梁→柱→基础→地基”底部框架体系的特点是：（1）墙和柱都是主要承重构件。以柱代替内外墙体，在使用上可以取得较大的使用空间。（2）由于底部结构形式的变化，房屋底层空旷。横墙间距较大，其抗侧刚度发生了明显的变化，成为上部刚度较大，底部刚度较小的上刚下柔多层房屋，房屋结构沿竖向抗侧刚度在底层和第二层之间发生突变，对抗震不利。因此《建筑结构抗震规范》对房屋上、下层抗侧移刚度的比值做了规定。11.请谈一谈混合结构的优点和应用范围。答：混合结构是我国有史以来使用时间最长、应用最普遍的结构体系。在多层建筑结构体系中，多层砖房约占85%，它广泛应用于住宅、学校、办公楼、医院等建筑，究其原因主要有以下几个优点：（1）主要承重结构（墙体）是用砖砌，取材方便；（2）造价低廉、施工简单，有很好的经济指标；（3）保温隔热效果较好。但混合结构也有它一定的缺点。由于砖砌体强度较低，故利用砖墙承重时，房屋层数受到限制；同时，由于抗震性能较差，它在地震区使用限制更加严格。另外，混合结构墙体主要靠手工砌筑，工程进度慢。砖材料取土可能破坏农田耕地，且消耗大量能源。因此，砖混结构在未来发展中将会逐步受到限制。《房屋工程》第二次离线作业一、主观题(共10道小题)1.谈一谈圆顶结构型式与特点。答：按壳面的构造不同，圆顶结构可以分为平滑圆顶、肋形圆顶和多面圆顶三种。在实际工程中，平滑圆顶应用较多。当建筑平面不完全是圆形，或由于采光要求需要将圆顶表面分成独立区格时，可采用肋形圆顶。肋形圆顶是由径向肋系、环向肋系与壳板组成，与壳板整体连接。多面圆顶结构是由数个拱形薄壳相交而成。有时为了建筑造型上的要求，也可将多面圆顶稍作修改。多面圆顶结构与圆形圆顶结构相比，其优点主要是支座距离可以较大，同时建筑外形活泼。多面圆顶结构比肋形圆顶结构经济，自重较轻。2.谈一谈圆顶的受力特点。答：一股情况下壳面的径向和环向弯矩较小可以忽略，壳面内可按无弯矩理论计算。在轴向（旋转轴）对称荷载作用下，圆顶径向受压，环向上部受压，下部可能受压也可能受拉，这是圆顶壳面中的主内力,从此可以看出，圆顶结构可以充分利用材料的强度。支座对圆顶壳面起箍的作用，所以支座环承受壳面边缘传来的推力，其截面内力主要为拉力。由于支座对壳面边缘变形的约束作用，壳面的边缘附近产生径向的局部弯矩。为此，壳面在支座环附近可以适当增厚，并且配置双层钢筋，以承受局部弯矩。对于大跨度结构，支座环宜采用预应力钢筋混凝土。3.谈一谈圆顶壳板的主要尺寸及构造要求。答：古代厚实的砖石圆顶，跨度可达30～40m。现代球壳经济跨度可达100m，是壳体结构中跨度最大者。目前世界上最大球壳跨度为207m。球壳矢高一般取f=（1/5～1/2）L。球壳因内力不大，壳厚一般由构造要求与稳定确定。壳厚很薄，一般取曲率半径的1/600,但最薄50mm，通常为50～150mm。因壳底边缘与支座两者变形不协调而产生干扰，使壳边缘产生径向弯距，其值不大，且衰减很快。为此需要采取下列措施：（1）在壳体边缘(1/5～1/12)L范围内，局部加厚混凝土到120～150mm，厚度应连续增加不能突变，并在此范围内应配双层钢筋。（2）采用预应力混凝土支座环，能消减边缘干扰，节约钢材，对大跨球壳意义尤大。壳内应采用径向配筋与环向配筋。4.谈一谈折板结构的受力特点及分类。答：折板结构是具有折线形横截面的梁、刚架、拱或穹顶等组成，其受力特点有:1.双向受力与传力竖载由横向多跨连续板传给折缝，由折缝及其两侧斜板承担此荷载，并借纵横双向受力，就能材尽其用。其横向靠多跨连续板传力。因横向有弯矩，板仍不能太薄或太宽。波数（折数）越多，波宽越小，则横向弯矩也小。这是减薄板厚，减轻自重的关键。其纵向依靠折缝及两侧斜板传力，斜板的平面内刚度很大，故跨度可大，厚度可薄。折板的高跨比与板的斜度（它影响折缝的刚劲程度）直接影响其强度与刚度。2.折缝的保证作用与壳体的折缝作用一样，折板的折缝在横向作连续的支座，在纵向使各块斜板连成整体，保证其纵向刚度。3.横隔的保证作用横隔不仅是折板的支座和板端边框，其最主要的作用是保证薄而高的斜板不变位，使之具有足够横向跨度，从而使具有纵向刚度的折板发挥其强度。根据结构受力特点的不同，折板结构可分为长折板和短折板两类。当l1/l2≥1时，称为长折板；当l1/l21时，称为短折板。短折板结构的受力性能与短筒壳相似，双向受力作用明显，计算分析较为复杂。但在实际工程中，因为折板结构波长l2一般不宜太大，故短折板并不多见。一般折板结构跨度l1经常是波长l2的好几倍，即为长折板结构，其受力性能与长筒壳相似。对于边梁下无中间支承且l1/l2≥3的长折板，可沿纵横方向分别按梁理论计算。5.谈一谈双曲扁壳的受力特点。答：双曲扁壳主要通过薄膜内力传递壳面荷载。壳身中部区域双向受压，其中的钢筋是按构造设置的。壳身的边缘附近要考虑局部弯矩作用，其正弯矩影响宽度约为双曲扁壳跨度的0.12～0.15倍，为了承受弯矩应放置相应的钢筋。壳身的顺剪力在周边最大，在四角处达到其最大值，结果该区主应力很大，需配置450斜筋承受主拉应力。壳体的四边顺剪力很大，边缘构件上的主要荷载是由壳边传来的顺剪力，顺剪力沿周边分布类似筒壳壳身在横隔构件边缘的分布。以上各种内力均见图1-100a示意。6.谈一谈扭壳的受力特点。答：双曲抛物面壳体一般均按无矩理论计算。扭壳可以想象是由一系列下凹拉索和上凸压拱正交组成的曲面（见图1-105a），这些拉索和压拱都支承在直杆侧边构件上；还可以想象扭壳在满壳面均布荷载作用下，每一点的Nx、Ny都为零，顺剪力S平行于直纹方向。在顺剪力作用下，壳面的一个方面为主拉力，另一与之垂直的方向为主压力；壳面上的均布荷载就等于分配给相互正交的两组拉索和压拱族来共同承担，并通过扭壳周边的顺剪力S，把荷载传到侧边构件上。7.谈一谈网壳结构的优点。答：1.网壳结构的杆件主要承受轴力，结