2025年建筑師《結構設計》階段卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______第一題（滿分25分）某辦公樓底層為框架結構商業(yè)空間，層高5.0m，柱網(wǎng)尺寸8.0mx8.0m，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構。樓面恒載標準值5.0kN/m2，活載標準值3.5kN/m2。屋面恒載標準值8.0kN/m2，活載標準值0.5kN/m2（不計雪荷載）。結構安全等級二級，抗震設防類別為丙類，抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度0.1g，場地類別II類?？蚣苤捎肅30混凝土，縱筋采用HRB400鋼筋，箍筋采用HPB300鋼筋。邊跨框架梁截面bh=300mmx600mm，中跨框架梁截面bh=300mmx500mm，柱截面邊長為400mm。風荷載基本值w?=0.5kN/m2，地面粗糙度類別B。試計算：1.某中跨框架梁在考慮重力荷載代表值及地震作用組合下的支座最大彎矩設計值（單位：kN·m）及跨中最大彎矩設計值（單位：kN·m）。請列出荷載組合依據(jù)及內(nèi)力計算過程。2.假定該中跨框架梁支座最大彎矩設計值為180kN·m，跨中最大彎矩設計值為120kN·m，試確定該梁支座和跨中縱向受拉鋼筋面積（單位：mm2）。請說明鋼筋選型、直徑、根數(shù)及布置方式的基本原則。3.假定該梁端部支座最大剪力設計值為150kN，試計算該支座箍筋的配置（箍筋類型、直徑、間距及肢數(shù)）。請說明箍筋配置需要滿足的構造要求。第二題（滿分25分）某單層工業(yè)廠房，跨度24m，柱距6m，檐高8m，采用預制鋼筋混凝土工字形截面柱（混凝土強度等級C30），柱頂標高8.0m，基礎頂標高-1.5m。屋蓋采用預應力混凝土折線型屋架，屋面恒載標準值8.0kN/m2（含屋架自重），活載標準值0.5kN/m2，屋面坡度i=1/10?；狙?.3kN/m2，基本風壓0.3kN/m2，地面粗糙度類別A。廠房抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度0.2g，場地類別II類。基礎采用鋼筋混凝土獨立基礎，基礎埋深1.5m，地基承載力特征值fak=180kPa，基礎及其上覆土的平均重度γ?=20kN/m3。試計算：1.假定該廠房屋面水平投影面積F=720m2，請計算作用在排架柱頂?shù)暮爿d標準值（單位：kN）及活載標準值（單位：kN）的總和。2.計算排架柱頂在風荷載標準值作用下的水平力（單位：kN），并簡述水平力傳遞至基礎的途徑。3.假定地震作用下，基礎頂面處柱底產(chǎn)生的豎向力標準值Nk=1200kN，水平剪力標準值Vvk=180kN，彎矩標準值Mvk=150kN·m。請計算基礎底面尺寸（長a和寬b，單位：m），并判斷地基是否滿足承載力要求（不考慮深度修正）。請列出計算過程。第三題（滿分25分）某高層住宅樓，地上12層，地下2層，總建筑面積約15000m2。結構形式為鋼筋混凝土框架-剪力墻結構。樓層高度3.0m。地基土層自上而下依次為：①層雜填土，厚1.0m；②層粘土，厚8.0m，fak=180kPa，飽和重度γ飽和=20kN/m3；③層砂質粘土，厚15.0m，fak=350kPa，飽和重度γ飽和=20.5kN/m3；④層中風化巖。地下水位在地面以下2.0m。結構安全等級二級，抗震設防類別為丙類，抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度0.2g，場地類別II類?；A采用筏板基礎。試計算：1.假定地下室頂板標高為-2.0m，基礎底面標高為-8.0m，請計算基礎底面處由上部結構傳來的豎向荷載標準值總重力Gk（單位：kN），并說明Gk的構成。2.計算作用在基礎底面處的附加應力系數(shù)α（假定基礎為矩形均勻荷載作用）。3.請簡述在確定筏板基礎厚度時，需要考慮哪些主要因素（至少列舉四點）。第四題（滿分25分）某公共建筑，地上5層，層高4.0m，總建筑面積約3000m2。建筑平面近似矩形，長40m，寬15m。采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構。結構安全等級二級，抗震設防類別為乙類，抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度0.1g，場地類別I類。樓面恒載標準值5.0kN/m2，活載標準值3.0kN/m2。屋面恒載標準值8.0kN/m2，活載標準值0.5kN/m2?？蚣苤孛婢鶠?00mmx400mm，混凝土強度等級C30，縱筋采用HRB400鋼筋，箍筋采用HPB300鋼筋。試計算：1.確定該建筑結構抗震等級。2.假定某中柱（承受豎向荷載較大）在地震作用下，考慮偶然偏心影響計算得到的柱端彎矩設計值M?=250kN·m，M?=150kN·m（M?作用方向與M?相反，不考慮P-Δ效應）。請驗算該柱端彎矩是否滿足強柱弱梁的設計要求（提示：可根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010相關規(guī)定進行驗算）。3.假定該柱的軸力設計值N=1200kN，剪力設計值V=200kN，柱凈高h?=3.6m。請根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010相關規(guī)定，確定該柱箍筋的配置（箍筋類型、直徑、間距及肢數(shù)）需要滿足哪些構造要求，并簡述理由。第五題（滿分25分）某鋼結構廠房，單跨18m，柱距6m，有吊車，吊車起重量Q=20/50t，工作級別A5。屋蓋采用單坡屋蓋，屋面坡度i=1/12。鋼柱采用Q345B鋼材，梁采用Q345B鋼材。柱底與基礎采用剛接，梁與柱連接采用高強度螺栓摩擦型連接。試計算：1.假定屋面恒載（含屋架、防水層等）0.6kN/m2，活載（不上人屋面）0.3kN/m2，請計算作用在18m跨跨中鋼梁上的均布荷載設計值（單位：kN/m），并說明荷載組合依據(jù)。2.假定該鋼梁截面為工字型，梁端與柱連接處，梁上翼緣承受的彎矩設計值M=300kN·m，剪力設計值V=150kN。采用M12高強度螺栓，摩擦面抗滑移系數(shù)μ=0.35。請計算該連接所需的高強度螺栓數(shù)量（螺栓直徑及數(shù)量），并簡述計算過程及需要滿足的構造要求。3.簡述鋼結構梁與柱剛性連接時，需要考慮的主要構造措施有哪些（至少列舉三點）。試卷答案第一題1.荷載組合依據(jù)：根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009，重力荷載代表值組合（η?=1.0，η?=0.5）及水平地震作用組合（η?=1.0，η?=0.5）。考慮地震作用時，活荷載折減系數(shù)ψf=0.5。內(nèi)力計算過程：支座最大彎矩（按簡支梁考慮，跨中彎矩即為支座彎矩）：M_Gk=(5.0+8.0)*8.0*8.0/2+5.0*8.0*8.0/2=384+160=544kN·mM_Qk=0.5*3.5*8.0*8.0/2=56kN·mM_Ek=0.5*0.5*5.0*8.0*8.0*0.5=40kN·mM_max設計值=1.0*544+0.5*56+1.0*40=624kN·m跨中最大彎矩：M_Gk=544kN·mM_Qk=ψf*0.5*3.5*8.0*(8.0/2)2=0.5*56*16=448kN·mM_Ek=40kN·mM_max設計值=1.0*544+0.5*448+1.0*40=736kN·m2.支座：As=M_max/(0.9*f_y*h?(0.5h-a'))取a'=35mm,h?=565mm,f_y=360N/mm2As=624*10^6/(0.9*360*565*(0.5*600-35))=624*10^6/(0.9*360*565*292.5)≈3165mm2選4Φ22(As=1520mm2),As<min_as跨中：As=M_max/(0.9*f_y*h?(0.5h-a'))As=736*10^6/(0.9*360*565*(0.5*600-35))=736*10^6/(0.9*360*565*292.5)≈3735mm2選4Φ25(As=4909mm2)鋼筋選型：縱筋選用HRB400，直徑不小于12mm。支座處鋼筋配置靠近梁底，跨中靠近梁頂。根數(shù)根據(jù)計算選擇，布置需滿足規(guī)范要求，如間距、錨固長度等?；驹瓌t是滿足承載力要求，并保證延性。3.V=150kN,f_yv=270N/mm2,α_v=1.0(箍筋)η_v=1.0(一般框架梁)s=V/(η_v*α_v*f_yv*n*A_sh)n=2(箍筋肢數(shù)),A_sh=π*122/4=113.1mm2s=150*10^3/(1.0*1.0*270*2*113.1)≈244mm取s=200mm(小于最大間距400mm，且大于最小間距100mm，滿足構造要求)箍筋類型：封閉箍筋，四肢箍(n=2)，直徑≥8mm，取箍筋直徑8mm。配置：Φ8@200(雙肢箍)第二題1.恒載：屋面=8.0*720+(8.0+1.5)*20*(24*6)/2=5760+3075=8835kN活載：屋面=0.5*720=360kN總豎向荷載標準值=8835+360=9195kN2.風荷載標準值=w?*μz*μs*μz'假定檐口高度處μz'≈1.0，屋面坡度i=1/10,μs=1.0（矩形平面）μz=φz*[1+(λz*h)/(7*sqrt(H))]，其中H≈8m，λz=5.12*sqrt(0.3/0.02)≈17.1φz=1.0(地面粗糙度A類)μz=1*[1+(17.1*8)/(7*sqrt(18))]≈1.88w_k=0.5*1.88*1.0*1.0=0.94kN/m2作用在排架柱頂?shù)乃搅?w_k*F=0.94*720=676.8kN(方向平行于廠房長邊)傳遞途徑：風荷載作用在屋蓋，通過屋架傳遞給柱頂，再由柱傳遞給基礎。3.基礎底面尺寸：假定基礎為矩形，埋深d=1.5m?？傌Q向力=Gk=9195kN(已算出)+2*1.5*20*(24*6)=9195+4320=13515kN地基附加應力系數(shù)α：假定基礎寬度b=4m，長度a=12m，長寬比l/b=12/4=3。查表得，當l/b=3，z/d=1.0時，α≈0.233附加應力q_a=α*(Gk-Gc)/(b*a)Gc=γ?*d*A=20*1.5*4*12=1440kNq_a=0.233*(13515-1440)/(4*12)=0.233*12075/48≈593.8kPa地基承載力特征值f_ak'=f_ak*γ_m*γ_b*γ_sγ_m=(1.0*1.0+8.0*1.0+15.0*1.0)/24≈1.08γ_b=1.0(基礎寬度影響，b≥3m)γ_s=1.0(基礎埋深影響，d=1.5m)f_ak'=180*1.08*1.0*1.0=194.4kPa地基承載力設計值f_a=f_ak'*γ_g=194.4*1.3=253.9kPa要求地基承載力設計值f_a≥q_a=593.8kPa。計算結果地基承載力不滿足要求（需增大基礎尺寸或采取其他措施）。第三題1.Gk=9195kN(第一題已算出)+2*1.5*20*(24*6)*3=13515kN(地上結構)+4320*3=13515+12960=26475kNGk還需計入地下室外墻、底板、基礎自重，以及設備荷載等，此處簡化為僅計算上部結構重力。實際計算應更全面。2.假定基礎為矩形，長a=24m，寬b=15m，附加應力系數(shù)α查表（l/b=24/15≈1.6，z/d=8.0/8.0=1.0）。α≈0.175q_a=α*(Gk-Gc)/(b*a)=0.175*(26475-1440)/(15*24)=0.175*25035/360≈121.0kPa(此處Gc計算同第二題，為簡化假設)筏板基礎厚度設計主要考慮：地基承載力（需驗算持力層承載力）；地基變形（整體沉降量及差異沉降）；基礎內(nèi)力（彎矩、剪力）；防水要求；人防等特殊要求。3.筏板基礎厚度需要考慮：地基承載力滿足要求；控制地基變形在允許范圍內(nèi)；基礎本身的抗沖切、抗剪切承載力；滿足基礎內(nèi)力（整體彎矩、板厚方向的彎矩）設計要求；滿足防水構造要求；滿足施工要求。第四題1.抗震等級確定依據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011：建筑結構類型：框架結構建筑高度：H=5*4.0=20m設防烈度：7度設計基本地震加速度：0.1g場地類別：I類查表確定抗震等級：H=20m的框架結構，7度（0.1g），I類場地，抗震等級為三級。2.強柱弱梁要求：框架柱端彎矩設計值應符合M?≤η_c*(Ml2+Ml1)/2其中Ml2為柱端較大彎矩設計值（此處為250kN·m），Ml1為柱端較小彎矩設計值（此處為-150kN·m）。η_c=1.5(非抗震設計時η_c=1.0，此處為抗震設計，按規(guī)范查表或取值，此處假定框架抗震等級三級，η_c=1.5）η_c*(Ml2+Ml1)/2=1.5*(250+150)/2=1.5*400/2=300kN·m柱端彎矩設計值：250kN·m≤300kN·m。滿足強柱弱梁的設計要求。3.箍筋構造要求（依據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010）：抗震設計框架柱箍筋配置需滿足：加密區(qū)箍筋最大間距、最小直徑、肢數(shù)以及體積配箍率等要求。最大間距：加密區(qū)箍筋間距不宜大于min(6d,h?/4,100mm)。此處d=400mm,h?=3600mm。min(6*400,3600/4,100)=min(2400,900,100)=100mm。最小直徑：箍筋直徑不宜小于max(10mm,0.25f_yv)=max(10,0.25*270)=max(10,67.5)=12mm?？拐鹪O計時箍筋直徑通常不小于10mm，且柱縱筋直徑不小于14mm時箍筋直徑不小于14mm。假定縱筋為12mm，箍筋最小12mm。肢數(shù)：通常采用四肢箍（n=2），以保證核心區(qū)約束?？拐鹪O計柱箍筋應做成封閉式。體積配箍率：V_v,lim=(f_yv/f_y)*ρ_v*β_c抗震設計時，需滿足最小體積配箍率要求，且需驗算是否滿足抗剪計算要求。構造上需確保箍筋能有效約束核心混凝土。綜上，抗震設計柱箍筋需滿足最大間距≤100mm，直徑≥12mm（或按縱筋直徑確定），四肢箍，體積配箍率滿足最小值及計算要求。第五題1.均布荷載設計值：恒載設計值q_Gk=(0.6+8.0*0