工程设计及施工基本知识1

中国《民用建筑设计通则》（GB 50352—2005）将住宅建筑依层数划分为：
一层至三层为低层住宅，四层至六层为多层住宅，七层至九层为中高层住宅，十层及十层以上为高层住宅。 除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于24m者为单层和多层建筑，大于24m者为高层建筑(不包括建筑高度大于24m的单层公共建筑)；建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。
建筑高度的计算：当为坡屋面时，应为建筑物室外设计地面到其檐口的高度；当为平屋面(包括有女儿墙的平屋面)时，应为建筑物室外设计地面到其屋面面层的高度；当同一座建筑物有多种屋面形式时，建筑高度应按上述方法分别计算后取其中最大值。局部突出屋顶的嘹望塔、冷却塔、水箱间、微波天线间或设施、电梯机房、排风和排烟机房以及楼梯出口小间等，可不计入建筑高度内。
腰筋又称“腹筋” 分二种：一种为抗扭筋，在图纸上以N开头，一种为构造配筋以G开头。梁的抗扭 它在设计上属构造配筋，即力学上不用设计计算具体力的大小，按国家设计规范的构造要求查得此数据。当梁高达到一定要求时，就得加设腰筋，按多少、加多大规格按构造要求规范查得。抗扭腰筋的锚固长度按规范或图集受力钢筋要求设置，构造配筋的锚固长度按12d且≥150mm要求设置。
　　当梁高超过700mm时，为防止由于温度变形及砼收缩等的原因在梁中部产生竖向裂缝，在梁的两侧沿高度每隔300~400mm，应设置一根直径不小于10mm的纵向构造钢筋。
　　当梁的腹板高度hw≥450mm时，在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋(不包括梁上、下部受力钢筋及架立钢筋)的截面面积不应小于腹板截面面积bhw的0.1%，且其间距不宜大于200mm
注：1、当为梁侧面构造钢筋时，其塔接与锚固长度可取为15d。
　　2、当为梁侧面受扭纵向钢筋时，其塔接长度为Ll 或L lE (抗震)；其锚固长度与方式同框架梁下部纵筋。
第10.2.16条 当梁的腹板高度hw≥450mm时，在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋(不包括梁上、下部受力钢筋及架立钢筋)的截面面积不应小于腹板截面面积bhw的0.1%，且其间距不宜大于200mm。
此处，腹板高度 hw--截面的腹板高度：对矩形截面，取有效高度；对T形截面，取有效高度减去翼缘高度；对I形截面，取腹板净高。
第9.4.5条 在纵向受力钢筋搭接长度范围内应配置箍筋，其直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.25倍。当钢筋受拉时，箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的5倍，且不应大于100mm；当钢筋受压时，箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的10倍，且不应大于200mm。当受压钢筋直径d>25mm时，尚应在搭接接头两个端面外100mm范围内各设置两个箍筋。
第10.1.2条 混凝土板应按下列原则进行计算：
1两对边支承的板应按单向板计算；
2四边支承的板应按下列规定计算：
1)当长边与短边长度之比小于或等于2.0时，应按双向板计算；
2)当长边与短边长度之比大于2.0，但小于3.0时，宜按双向板计算；当按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋；
3)当长边与短边长度之比大于或等于3.0时，可按沿短边方向受力的单向板计算。
第10.1.3条 当多跨单向板、多跨双向板采用分离式配筋时，跨中正弯矩钢筋宜全部伸入支座；支座负弯矩钢筋向跨内的延伸长度应覆盖负弯矩图并满足钢筋锚固的要求。
第10.1.4条 板中受力钢筋的间距，当板厚h≤150mm时，不宜大于200mm；
第10.1.5条 简支板或连续板下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度不应小于5d，d为下部纵向受力钢筋的直径。
第11.3.8条 梁箍筋加密区长度内的箍筋肢距：一级抗震等级、不宜大于200mm和20倍箍筋直径的较大值；二、三级抗震等级，不宜大于250mm和20倍箍筋直径的较大值；四级抗震等级，不宜大于300mm。（当截面宽度为350时应配置四肢箍，当截面为300时配置双肢箍）
剪跨比λ≤2的框架柱应在柱全高范围内加密箍筋，且箍筋间距不应大于100mm;
第11.4.13条 框架柱和框支柱中全部纵向受力钢筋配筋率不应大于5%。柱的纵向钢筋宜对称配置。截面尺寸大于400mm的柱，纵向钢筋的间距不宜大于200mm。
第11.4.14条 框架柱的箍筋加密区长度，应取柱截面长边尺寸(或圆形截面直径)、柱净高的1/6和500mm中的最大值。一、二级抗震等级的角柱应沿柱全高加密箍筋。
1. 框架结构按承重体系分为哪几类？说明优缺点。
1、答：（1） 横向框架承重方案；优点：横向框架数较少有利于增加房屋横向抗侧移刚度；纵向连系梁截面尺寸较小，有利于建筑的通风采光。缺点：主梁截面尺寸较大，使结构层高增加。
（2）纵向框架承重方案；优点：适用于大空间房屋，净空高度较大，房屋布置灵活。缺点：进深尺寸受到板长度的限制，同时房屋的横向刚度较小。
（3）纵横向框架混合承重方案。优点：各杆件受力较均匀，整体性能较好。
2. 框架体系的优点是什么？说明它的应用范围。
答：框架结构体系的优点是：整体性和抗震性均好于混合结构，平面布置灵活，可提供较大的使用空间，也可形成丰富多变的立面造型。适用范围：工业厂房及公共建筑中广泛使用。
3. 框架结构的设计步骤是什么？
答：（1）、结构平面布置；（2）、柱网和层高的确定；（3）、承重方案的确定（4）、荷载计算；（5）、内力、位移计算；（6）、配筋计算；（7）、钢筋选择；（8）、绘制结构施工图。
4. 怎样确定柱网尺寸？
答：框架结构柱网应满足房屋使用要求，同时构件的规格、类型要少，柱网间距一般不宜小于3.6m，也不宜大于6.0m，柱网跨度根据使用要求不同，有2.4m、2.7m、3.0m、5.8m、7.5m、8.0m、12.0m等。
5. 怎样确定框架梁、柱截面尺寸？
答：框架梁的截面尺寸，（1）应满足刚度要求；（2）满足构造要求；（3）满足承载力要求。
框架柱的截面尺寸，（1）应满足稳定性要求；（2）满足构造要求；（3）满足承载力要求。
6. 怎样计算水平荷载作用下框架的内力和侧移？
答：水平荷载作用下框架内力的计算方法用反弯点法和D值法。具体计算步骤是：反弯点位置的确定；柱的侧移刚度的确定；各柱剪力的分配；柱端弯矩的计算；梁端弯矩的计算；梁的剪力的计算。
水平荷载作用下的侧移的计算：可认为是由梁柱弯曲变形引起的侧移和柱轴向变形的叠加。
7. 修正反弯点法（D值法）计算要点是什么？
答：修正反弯点法（D值法）的计算要点是：1）修正柱的抗侧移刚度；2）修正反弯点刚度；3）柱的剪力分配；4）柱端弯矩计算；5）梁端弯矩的计算；6）梁的剪力的计算。
8. 怎样计算在重力荷载下的框架内力？
答：重力荷载作用下框架内力计算：重力荷载属于竖向荷载，将多层框架分层，以每层梁与上下柱组成的当成框架作为计算单元，按无侧移框架计算，一般采用弯矩分配法或迭代法。
9. 弯矩二次分配法的计算要点是什么？
弯矩二次分配法：1）求固端弯矩；2）求分配系数、传递系数；3）进行两次弯矩的分配与传递；4）求梁端弯矩。
10. 什么是梁、柱的控制截面，怎样确定控制截面的内力不利组合
梁的控制截面在跨中附近（正弯矩最大截面）和梁与柱相交处（负弯矩最大截面）。
柱的控制截面在梁底部（柱的上端）和梁顶部（柱的下端），即轴向压力最大截面。
控制截面内力不利组合：竖向荷载的布置方法有逐跨施荷组合法；最不利荷载位置法；满布荷载法。不同的布置会产生不同的内力，由最不利布置方式确定内力。水平荷载（风荷载和地震荷载）的布置方法：在矩形平面结构中，正负两方向作用荷载下内力大小相等，符号相反，所以只需作一次计算，将内力加上正、负号即可。
13. 板式楼梯与梁板式楼梯有何区别？你设计的建筑属于哪种类型的楼梯？
板式楼梯：是一块斜放的板，板的两端支撑在平台梁上。板式楼梯的梯段按斜梁进行配筋计算；斜板较厚，当跨度较大时，材料用量较多，板式楼梯外观完整，轻巧美观。
梁式楼梯：在楼梯斜板侧面设置斜梁，踏步板支撑在斜梁上，斜梁再支撑在平台梁上。梯段较长时，较为经济，但是施工复杂，外观显得笨重。
14. 板式楼梯与梁板式楼梯的踏步板的计算与构造有何不同？
板式楼梯的踏步板按简支斜板计算。其构造斜板上部应配置适量钢筋，为弯起式配筋，跨中钢筋应在距支座边缘四分之一净跨处弯起。也可为分离式配筋。踏步板中分布钢筋应在受力钢筋的内侧，一般应在每踏步下设置一根。
梁式楼梯踏步板计算为两端斜支在斜梁上的单向板，踏步的高度由构造确定。踏步板的计算为特殊的梯形截面，一般在竖向切除一个踏步，按竖向简支计算。踏步板的配筋按计算确定，且每一级踏步受力钢筋不少于2φ6，沿梯段宽度应布置间距不大于300mm的φ6分布钢筋。
15. 少筋梁、适筋梁和超筋梁的破坏特征是什么?在设计中如何防止少筋梁和超筋梁？
少筋梁的破坏特征：由于钢筋配置较少受拉区混凝土一裂即坏，钢筋屈服甚至被拉断。少筋破坏属于脆性破坏。
适筋梁的破坏特征：当钢筋用量适宜时，受拉区混凝土开裂，随着荷载的增加，钢筋屈服，荷载进一步增加，受压区混凝土压碎破坏。属于延性破坏。
超筋梁破坏的特征：由于钢筋用量较多，钢筋还没有屈服，受压区的混凝土已被压碎而破坏。属于脆性破坏。
设计中根据ξ≤ξb，防止超筋破坏；根据ρ≥ρmin，防止少筋破坏。
16. 在受弯构件中，斜截面有哪几种破坏形式？它们的特点是什么？
斜截面破坏形式有：1）斜压破坏，其特点是：当剪跨比较小，而腹筋用量较多时，随荷载增加时，在梁端附近，出现很多斜裂缝，破坏时象短柱一样被压碎，此时箍筋一般未屈服。；2）剪压破坏，其特点是：当剪跨比适中，腹筋用量适当时，在梁的剪弯区，首先出现主斜裂缝，随着荷载的增加，主斜裂缝延伸，受压区混凝土在正应力和剪应力共同作用下被压碎，此时箍筋也屈服。；3）斜拉破坏，破坏特点是：当剪跨比较大，箍筋用量较小时，斜裂缝一旦出现很快就向上下延伸，然后将梁劈裂成两部分而破坏。（以有腹筋梁为例）
18、为什么箍筋和弯起钢筋间距S要满足一定要求？
梁内箍筋和弯起钢筋间距不能过大，以防止在箍筋或弯起筋之间发生斜裂缝，从而降低梁的受剪承载力。所以最大间距S要满足规范要求。
19、构成建筑的基本要素是什么？
构成建筑物的基本要素是：（1）建筑功能：是三个要素中最重要的一个。建筑功能是人们建造房屋的具体目的和使用要求的综合体现。（2）建筑的物质技术条件，是构成建筑的重要因素。（3）建筑的艺术形象，是以其平面空间组合，建筑体型和立面，材料的色彩和质感，细部的处理及刻画来体现的。