建筑结构选型_复习资料(有简答题).doc

《建筑结构选型》复习
1. 大跨度结构的分类?多高层建筑结构的分类?
（1）大跨度：刚架结构，桁架结构，薄壳结构，平面网架结构，悬索结构和网壳结构，拱式结构等
（2）①多层：多层砌体混合结构，多层框架结构，无梁楼盖结构，井格梁楼盖结构，密肋楼盖结构
②高层：框架结构体系，剪力墙结构体系，框架剪力墙结构体系，筒体结构体系

2. 梁式结构
（1）受力特点：梁主要承受垂直于梁轴线方向的荷载的作用，其内力主要为弯矩和剪力，有时也伴有扭矩或轴力
（2）变形特点：梁的变形主要是挠曲变形

3. 桁架结构
(1) 计算假定：
①组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心线（轴线）都在同一平面内，这一平面称为桁架中心平面
②桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点
③所有外力（包括荷载及支座反力）都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上。
（2）弦杆内力分布特点：
①矩形桁架，上下弦各节间的内力随外荷载产生的总弯矩而变化，跨中节间轴力大，靠近支座处轴力较小或为零，上下弦内力变化较大
②三角形桁架上下弦杆内力在跨中节间最小,在靠近支座处最大.
③高度呈抛物线型的桁架,上下各节间轴力基本相等.
腹杆内力分布特点：
①矩形桁架跨中小而支座处大,其值变化大.
②三角形桁架跨中大,支座处小
③抛物线型桁架或折线形桁架的腹杆内力全为零
(3)屋架结构的支撑作用：
①加强屋架之间的联系 ②加强房屋的空间刚度 ③提高构件的稳定性
(4)种类：
①设置在屋架之间的垂直支撑水平系杆 ②设置在上、下弦还有平面内的横向支撑 ③通常设置在下弦平面内的纵向水平支撑

4. 刚架结构的受力特点：
在竖向荷载作用下，柱对梁的约束减少了梁的跨中弯矩。
在水平荷载作用下，梁对柱的约束减少了柱弯矩，梁和柱由于整体刚性连接，因而刚度得到了提高。

5. 拱式结构
（1）拱结构的拱身内力与简支梁截面内力比较：在相同跨度，相同荷载作用下，
①拱身内的弯矩小于简支梁内的弯矩
②拱身截面内的剪力小于简支梁内的剪力
③拱身截面内存在有较大的轴力，而简支梁中是没有轴力
（2）最合理拱轴线：只要共轴线的竖向坐标与相同跨度相同荷载作用下的简支梁弯矩值成比例，即可使拱截面内仅有轴力没有弯矩的情况
（3）拱脚杆推力的平衡：
①水平推力直接由拉杆承担
②水平推力通过刚性水平结构传递给总拉杆
③水平推力有竖向承重结构承担
④水平推力直接作用在基础上
（4）拱式结构的支撑系统：
拱为平面受压或压弯结构，因此，必须设置横向支撑并通过檩条或大型层面板体系来保证拱在轴线平面外的受压稳定性。为了增强结构的纵向刚度，传递作用于山墙上的风荷载，还应设置纵向支撑与横向支撑形成整体。

6.薄壳
（1）薄壳结构的概念：由上下两个几何曲面构成的空间薄壁结构，且两个曲面之间的距离t远小于壳体的最小曲率半径R（t《R）时，称为薄壳。
（2）薄壳结构的曲面形式：（按形成的特点）旋转曲面、平移曲面、直纹曲面
（3）薄膜内力：理想的薄膜没有抵抗弯曲和扭曲的能力，在荷载作用下只能产生正向力Nx、Ny和顺剪力Sxy=Syx这对薄膜内力。
（4）满足（3）的条件：
①壳体具有均匀连续的变化曲面； ②壳体上的荷载是就均匀连续分布的；
③壳体的各边界能够沿曲面法线方向自由移动，支座只产生阻止曲面切线方向位移的反力。

7. 圆顶
（1）受力特点：
①圆顶的破坏图形:在均布荷载作用下，上部承受环向压力，下部承受环向拉力（下部沿经向出现裂缝）
②圆顶的薄膜内力：在竖向荷载作用下，绝大部分范围只有薄膜内力N1（作用在单位环向弧长上的经向轴力）和N2（作用在单位环向弧长上的环向轴力）
③支座环的受力
（2）支座环的受力特点：支座环承受壳面边缘传来的推力，该推力使支座环在水平面内受拉，在竖向平面内受弯
（3）支承结构方式：圆顶结构
①通过支座环支承在房屋的竖向承重构件上（如砖墙、钢筋混凝土等）
②支承在斜柱或斜拱上
③支承在框架上
④直接落地并支承在基础上。

8. 筒壳结构
（1）组成：壳身、侧边构件、横隔
（2）壳身的受力特点：
①当L1/L2 ≥3时，称为长壳：可用材料力学中的梁的理论来计算。
②当L1/L2 ≤1/2时，称为短壳：主要受薄膜内力，可用薄膜理论来计算。
③当1/2﹤L1/L2 <3时，称为中长壳：用所谓的半弯矩理论来计算筒壳的内力。

9. 扁壳&双曲抛物面扭壳
（1）扁壳的概念：薄壳的矢高f与被其所覆盖的底面最短边a之间的比值f/a≤1/5壳体。
（2）扁壳的受力特点：以薄膜内力为主，但在壳体边缘附近要考虑曲面外弯矩的作用。
（3）双曲抛物面扭壳结构的组成：壳板和边缘构件
（4）双曲抛物面扭壳受力特点：
双曲抛物面扭壳的受力状态是很理想的。在竖向均布荷载作用下，曲面内不产生法向内力，仅存在顺剪力；扭壳的边缘构件为轴心受拉或轴心受压。（整个扭壳也可看成是由一系列受拉索与一系列受压拱所组成的曲面组合结构）

10. 平板网架的优点？平板网架的分类？平板网架的支承方式？网架结构的受力特点？网架结构的杆件与节点类型？
（1）平板网架的优点：
①是多向受力的空间结构，比单向受力的平面桁架适用跨度更大，节省钢材。
②整体刚度大，稳定性好（安全储备高，对象受非对称荷载、集中荷载、动荷载、局部超载，施工不同步提升和抵抗地基不均匀沉降等较有利）
③是一种无水平推力或拉力空间结构，简支在支座，使边梁简化，构造简单，节省材料
④应用范围广，平面布置灵活
⑤易于实现制作安装工厂化标准化
⑥占有空间小，更有效利用空间 ⑦造型新颖
（2）分类：按层数分：双层与三层，按结构分：交叉桁架体系和角锥体系
（3）支承方式：从力学角度分刚性支承和弹性支承
刚性支承分 a周边支承网架 b三边支承网架 c两边支承网架 d点支承网架 e周边支承与点支承相结合网架
（4）受力特点：
①周边支承网架 一交叉桁架体系为例，网架结构的传力路线犹如双向板结构或者交叉梁系结构。节点荷载看成有两个方向的桁架共同承担，同时，两个方向的桁架在各个节点上的竖向位移分别相等。对于正交斜放交叉桁架体系，四角处短桁架对与其垂直的长桁架起弹性支承作用。
②四点支承与多点支承 对于正交正放网架，位于住上的桁架起桁架作用，缩短了与其相垂直的次桁架的荷载传递路线
（5）杆件与节点类型：
(杆件)常用钢管和角钢。都分为普通型钢和薄壁型钢，截面可为十字形，箱型，方形钢管，槽型钢，工字型钢，圆形钢管等
(节点) ①焊接钢板节点②焊接空心球节点③螺栓球节点
（6）正交正放网架比正交斜放合理的原因：
正放网架中位于柱上的桁架起到了主桁架的作用，它缩短了与其相垂直的次桁架的荷载传递路线，而斜放网架的主桁架是柱上的悬臂桁架和边桁架，其刚度较差，对角线方向的各桁架成了次桁架，荷载传递线路较长，因此正交斜放桁架刚度较差，内力较大。

11.网壳结构的分类？筒网壳结构的受力特点？球网壳的分类及受力特点？扭网壳的分类及受力特点？
（1）网壳的优点：
①杆件主要承受轴力，内力分布均匀，应力峰值小，可充分发挥材料强度。
②可采用各种壳体结构的曲面形式，外观上造型丰富。
③可看成各项同性和各向异性连续体，利用钢筋混凝土薄壳结构的分析结果进行定性的分析
④可用直杆替曲杆，折面代曲面，与薄壳结构相似的良好受力性能，便于工厂制造和现场安装，构造和施工方法与平板网架一样优越
缺点：
①杆件和节点的几何偏差和曲面的偏离对网壳内力、整体稳定性和施工精度影响较大。
②当矢高很大时，增加了屋面面积和不必要的建筑空间，增加了材料和能量的消耗。
③跨度超过一定范围时存在稳定问题，不能充分利用材料强度。
（2）网壳结构的分类：
①按杆件布置方式：单层网壳和双层网壳。②按材料分：木网壳，钢筋硂网壳，钢网壳，铝合金网壳，塑料网壳，玻璃钢网壳。③按曲面形式分：单曲面，双曲面。
（3）筒网结构的受力特点：
(两对边支承)：荷载主要从两个斜向拱方向传出分解成拱脚水平推力和竖向荷载。
(四边支承或多点支承)
①短网壳的拱式受压作用比较明显
② 长网壳表现出更多的梁式受弯特性
③中长壳的受力特点界于两者之间
（4）球网壳
分类：单层球网壳、双层球网壳
受力特点：在均布竖向荷载作用下，在上部承受环向压力，而下部承受环向拉力，网壳的杆件为拉杆或压杆，节点构造也须承受拉力和压力。随网壳支座约束的增强。球网壳的内力逐渐均匀，且最大内力相应减少，整体稳定系数提高。
（5）扭网壳
分类:单层扭网壳：双层扭网壳
受力特点：本身稳定性好，但其出 面刚度较小，扭网壳的挠度大，对于四边简支的组合型扭网壳在十字脊线附近会出现负弯矩，而壳面上则以薄膜力为主，在十字脊线交叉点附近产生明显的负挠度。

12. 悬索结构
（1）悬索结构的优点：①通过索的轴向受拉来抵抗外荷载的作用，最充分利用钢材的强度，减少材料用量和结构自重。②便于建筑造型 ③施工比较方便 ④可以创造具有良好物理性能的建筑空间
悬索结构的缺点：①悬索屋盖结构稳定性差
②悬索结构的边缘构件和下部支承必须具有一定刚度和合理的形式，需要耗费较多材料
（2）悬索的受力特点：单根悬索，属于轴心受拉构件
变形特点：当承受单个集中荷载作用时，就形成三角形；当承受多个集中荷载时，就形成索多边形；当索仅承受自重作用时，处自然悬重状态，为悬索线；而当索承受均布竖向荷载时，形成抛物线；当竖向荷载自跨中向两侧增加时，则形成椭圆。
（3）结构形式：
①按屋面集合形式：单曲面，双曲面 ②按拉索布置方式：单程悬索体系，双层悬索体系，交叉索网体系
（4）拉索水平力传递方法：
①拉索水平力通过竖向承受结构传至基础
②通过锚传至基础
③通过刚性水平构件集中传至抗侧力墙
（5）交叉索网体系的形式：
①边缘构件为闭合曲线形环粱
②边缘构件为落地交叉拱
③边缘构件为不落地交叉拱
④边缘构件为一对不相交的落地拱
5边缘构件为拉索结构
（6）保证悬索结构的稳定措施：
①增加悬索构件上的荷载
②形成预应力索——壳组合结构
③形成索——粱或索——桁架组合机构
④增设相反曲率的稳定索。

13.什么叫混合空间结构?应用实例?
(1)为实现建筑上的独特造型或结构上的经济原理,由钢架、桁架、拱、壳体、网架、网壳、悬索等架构中的两种或三种架构单元组合成的一种新的结构叫混合空间结构。
（2）①钢架-索混合空间结构，丹东体育馆比赛大厅
②拱-悬索混合结构，美国耶鲁大学冰球馆
③拱-网架混合结构，江西省体育馆
④悬索-拱-交叉索网混合空间结构，朝阳体育馆屋盖
⑤悬索-交叉索网混合结构，代代木图与中心大体育馆

14.斜拉混合结构斜拉索的布置方式？有何特点？
(1) 当塔柱柱位于建筑平面内部时，斜拉索可以沿塔柱周围按辐射式、竖琴式、扇形或星形等形式多向或单向布置
(2) 特点：
①在塔高度相同的情况下，采用辐射式布索课使斜拉索与结构水平面之间获得较大角，效果较好，工程中应用较多。但各索在柱顶汇交，常给施工与构造增加困难。
②采用分层平行步索的竖琴式方案可使用塔栓上的锚固点分散，但斜拉索的倾角较小。
③扇形步索既有辐射式步索的伏点，又兼有锚固点分散的有点，是一种比较合理的索型。
④星形步索则将在塔柱不同高度上的各索锚固定在悬挂主体的同一节点上，节点受力集中，锚固装置复杂。

15. 薄膜结构的概念？按材料分类？
(1)概念：以性能优良的柔软组织物为材料，可向膜内充气，有空气压力支撑膜面，也可是利用柔软性的拉索结构或刚性的支撑结构将薄膜绷紧或撑起，从而形成具有一定刚度，能够覆盖大跨度空间的结构体系。
（2）按材料分类：
①聚酯纤性织物基层加聚氯乙烯（PVC）涂层：(适用于中小跨度临时性或办临时性屋盖)
②无机材料织物加聚四氟乙烯涂层：即玻璃纤维（适用于大跨度永久性屋盖）
③改进PVC膜材：PVF（聚氟乙烯），PVDF（聚偏二氟乙烯） ④ETFE膜材

16. 建筑物结构布置有何要求？变形缝几种？做法？
(1) 建筑物结构布置要求
①对称性：a.建筑平面的对称性 b.质量布置对称性 c.结构抗侧刚度的对称性
②连续性：合理的结构布置应该是连续的,均匀的,不应使刚度发生突变.
③周边作用：在高层建筑平面布置时,应把具有较大抗侧刚度的剪力墙 核心筒布置在建筑物周边
④角部构件：采取加密箍筋等构造措施
⑤多道防御
(2)

设置原因
做法
伸缩缝
避免在设计计算结构内温差应力和收缩应力
伸缩缝应从基础顶面开始，基础可不分开，将两个温度区段的上部结构构件完全分开，并留出一定宽度的缝隙，使上部结构在气温有变化时，水平方向可以自由地发生变形。
沉降缝
为减少不均匀沉降引起构的内力
沉降缝应将建筑物从基础至屋顶全部断开，并有足够的宽度。
防震缝
为了抗震设置的构造缝
防震缝的宽度，应保证在考虑基础转动和上部结构变形的情况下，防震缝两侧的结构仍能发生碰撞，防震缝的最小宽度应满足一定的要求

17. 框架结构
（1）框架结构的布置方案：
A.柱网布置：
①应满足生产工艺流程的需求 ②应满足建筑平面的要求 ③要使结构受力合理 ④应使施工方便
B.承重框架的布置：
①横向框架承重方案 ②纵向框架承重方案 ③纵横向框架混合承重方案
（2）框架结构的受力特点：
①普通框架的受力特点——顶层柱子为大偏心受压，柱子上端为控制截面，底层柱子为小偏心受压，柱子下端为控制截面。
②底层大空间框架的受力特点——在竖向荷载作用下，中间部分柱子上的轴向力将通过转换大梁传给两侧的落地柱，且底层落地柱所承受的侧向荷载突然增大。
③带小塔楼框架的受力特点——地震时，由于鞭稍效应，小塔楼部分的结构很快进入弹性阶段而破坏，特别在根部，应力最为集中。
④错层框架结构的受力特点——在地震力作用下，两侧横梁的标高不一致而形成短柱，容易导致脆性的剪切破坏。

18.
（1）高层剪力墙结构按孔洞大小分类：整截面剪力墙，壁式框架，整体小开口剪力墙，双肢剪力墙
（2）筒体结构分类：框筒结构，筒中筒结构，框架核心筒结构，多重筒结构和束筒结构