建築結構丨超強總結一級註冊結構工程師考試全攻略(三)

一級註冊結構工程師執業資格考試2015年停考了,但是2016年的考試時間已經確定,為2016年9月3-4日。本文作者於2014年第一次參加一注考試,利用半年時間在工作之餘備考,並最終以【31+32=63】分的成績通過考試。如果你還沒開始複習,看了他的考試經歷,瞬間信心倍增,有木有???

五、各科考點及注意事項之木結構和地基基礎篇

木結構

木結構的題目通常是兩道計算題,有時是一道計算題和一道概念題,計算題難度不大,幾種受力狀態(軸心受拉、軸心受壓、受彎、拉彎和壓彎)的計算,公式都很簡單,力學模型也是最基本的,與其他結構不同之處主要有——結構重要性係數γ0的確定(與安全等級和使用年限有關)、材料強度的確定(原木、矩形截面、溼材、使用條件、使用年限、斜紋承壓的調整)、木材的連接。木結構的2分,在複習階段一定不能放棄,考試時要好好把握住。需要注意的事項如下:

(1)對於木結構壓彎構件穩定計算,分平面內穩定和平面外穩定,平面內穩定的軸心受壓穩定係數是彎矩作用平面內的穩定係數,平面外穩定的軸心受壓穩定係數是彎矩作用平面外的軸心受壓穩定係數,這一點跟鋼結構同理,但是《木規》交代不清。對於木結構軸心受壓構件穩定計算,穩定係數還是同鋼結構軸心受壓穩定係數。

(2)木結構強度和彈模的調整有如下幾種情況:恆載條件(超過80%,就應以總荷載(恆荷載和可變荷載分別佔控制作用的最大值)和僅按恆載兩種工況分別驗算,同時注意恆載對強度和彈模的折減)、使用年限、原木(對強度和彈模都提高)、矩形截面短邊尺寸(提高10%)、溼材(降低10%),注意對於設計使用年限的調整,不僅對強度部分即承載力計算進行調整,還得考慮對荷載設計值進行調整。注意對於穩定計算不應考慮缺口的影響,應採用全截面。

(3)《木規》4.2.3條的各種調整要重點掌握,調整係數和調整項目(順紋抗壓、橫紋抗壓、抗彎、抗剪或彈性模量)的確定,不同的情況,調整項目是不一樣的。

(4)軸心受拉計算,淨截面面積應扣除分佈在150mm長度上的缺孔投影面積;軸心受壓計算,構件計算長度、構件長細比,穩定計算和強度計算對應的計算面積,以及螺栓孔不作為缺口。

(5)注意原木的計算,直徑變化率一般取9mm/m或實際情況,驗算撓度和穩定時,可取構件的中央截面,驗算抗彎強度時,可取最大彎矩處對應的截面,標註原木直徑時,應以小頭為準;強度驗算應以最小頭和有缺陷孔進行計算。

(6)圓、半圓和矩形的慣性矩要寫在規範上;

(7)注意木結構偏心受拉計算與混凝土結構、鋼結構的不同(類似於鋼結構的螺栓連接計算)。

(8)木結構的連接計算:單齒和雙齒構造要求,截面要求;齒計算包括木材承壓和受剪計算,剪面長度單齒計算值不應超過8hc齒深;雙齒承壓面計算取兩個承壓面的面積,受剪計算取第二個齒對應的剪面長度,且不應超過10hc齒深;對於採用溼材製作時,剪面長度取值應比計算值加長50mm,即在驗算時應扣除50mm作為剪面長度進行計算;採用齒連接,在節點部位應採用保險螺栓作為安全儲備,對於單齒,保險螺栓計算時強度設計值乘以1.25調整係數,而對雙齒,採用兩個保險螺栓,但不考慮強度調整係數,注意齒連接承壓面面積的計算(通過幾何圖形求解)和抗剪力的計算。

(9)螺栓和釘連接:構造佈置要求(構件厚度和排列最小間距),承載計算注意單剪和雙剪,規範公式中承載力為單個剪面,鋼夾板承載力計算係數取對應螺栓和釘的最大值,採用溼材連接時,螺栓連接的計算係數不應大於6.7;在連接計算中應注意溼材的修正,在單剪連接計算中,如果厚板厚度不滿足最低要求時,應對單剪螺栓承載力給予限制。

(10)木結構鋼構件的計算應按鋼結構設計規範,其強度設計值應乘以0.85調整係數,其他按鋼結構設計規範進行,墊板的計算包括截面(承壓計算,尤其注意斜紋承壓計算)和厚度(鋼板的抗彎)。

(11)木結構題目所給的內力設計值,是否包含γ0,一直是比較有爭議的地方,應看題目提示確定,若題目不明確,建議按照包含和不包含試算,看哪種情況離備選答案選項更近,一般來說往後的考試不太會出這種有爭議的題目。

地基基礎

地基基礎的題目以計算為主,計算量並不大,需要概念特別清晰,荷載是取標準組合還是基本組合,應力是取土的自重應力、基地反力、淨反力還是附加應力。地基承載力特徵值的修正,基底最大應力的計算,基底最小尺寸的計算,擋土牆的相關知識,不同形式基礎的受剪、受彎和衝切計算,單樁承載力特徵值估算,樁基承臺的構造及受剪、受彎和受衝切計算,複合地基承載力特徵值這些都是必考的內容,另外不同基礎形式的構造要求,山區地基、軟弱地基和地基處理的概念,樁基施工和檢測也常考。地基變形計算也是考試的重點,只要是地基基礎就離不開變形,要熟練掌握。需要注意的事項如下:

(1)注意題幹中的已知條件,如“可按永久荷載效應控制”,求設計值時就要進行荷載組合,分項係數取1.35,《地規》8.2.11條柱下矩形獨立基礎任意截面的底板彎矩和《地規》8.2.14條牆下條形基礎的彎矩經常容易忘記乘分項係數。

(2)擋土牆及其基礎,求基底最大壓應力,應對基底形心求矩,而不是擋土牆重心。

(3)基礎及其上圖的自重計算,若是求重力,則應乘以基礎底面積,若是求應力,則不用乘面積,總而言之,是要注意單位。

(4)若題幹或圖形中有地下水時,應注意由於地下水引起的變化:1)pk=(Fk+Gk)/A中的Gk應扣除水浮力,即pk=Fk/A+gd- gwdw。2)若是不透水巖(土)層,附加應力p0=p-pc中的應扣除水自重,即p0=p-(gmd+gwdw),有地下室時,gmd中d的和gwdw中dw的不一樣,應按場地自然地面確定。3)《樁規》5.4.4條樁側負摩阻力及其引起的下拉荷載計算時,由土自重引起的樁周第i層土平均豎向有效應力sri’中的gi和ge應取浮重度。4)《樁規》5.4.5條抗拔樁基承載力驗算中的Ggp和Gp取浮重度。5)地基承載力特徵值修正,g和gm都取浮重度(有效重度)。6)地下水不用乘主動土壓力系數,就可以成為側向力。

(5)計算基底最大壓應力時,一定要注意判斷e=M/(Fk+Gk)<b/6,即pk,min>0,若不滿足則用pk,max=2(Fk+Gk)/3la計算。

(6)驗算地基承載力或計算基底最小尺寸時,應特別注意軟弱下臥層的驗算,特別是題幹有相關條件時,比如“地基壓力擴散角q”和“土層彈性模量Es”,若沒有進行軟弱下臥層的驗算,題幹一直條件就沒有用上,應留意此類情況。

(7)衝切計算,衝切臨界截面是距離柱邊h0/2,用來計算周長,um=4×(c+2×h0/2);衝切破壞錐體是距離柱邊h0,用來計算面積,A=4×(c+2×h0)2。

(8)附加應力p0=p-gmd,基底平均應力減去土的自重應力,標準組合用來計算軟弱下臥層,準永久組合用來計算沉降。

(9)淨反力pj=p-gGd,基底平均應力減去基礎及其上部土重,用來計算基礎的受剪、受彎和受衝切。

(10)樁基驗算衝切和剪切時,基樁和上部結構的柱子都是按照方形考慮的,若為圓形,應轉化為方形,《地規》8.5.18條(c=0.866d)《樁規》5.9.7條(b=0.8d),與此相反,當驗算減沉複合數樁基礎中點沉降時,需將方樁轉化為圓樁,此時,d=1.27b。

(11)《地規》8.2.8條獨基受衝切驗算時,應特別注意衝切破壞錐體是否在基底範圍內,不在時應畫圖計算面積Al。

(12)變形計算總結(應弄清楚附加應力系數和平均附加應力系數):1)《地規》5.3.5條,地基變形,地基內的應力分佈,可採用各向同性的均質線性變形體理論,考點——沉降計算經驗係數的計算,計算深度zn的確定(變形比法、應力比法和簡化公式),相鄰荷載影響,Esi的取值。2)《地規》5.3.10,地基土的回彈變形,相當於一個反向的應力,使用土的回彈模量,考點——條文說明中的例題(可結合輔導書學習),Eci的取值。3)《地規》5.3.11,回彈再壓縮。4)《地規》附錄R.0.1~R.0.3,實體深基礎模型計算樁基礎最終沉降,單向壓縮分層總和法,考點——樁底平面處的附加應力。5)《地規》R.0.4~R.0.5,明德林應力公式方法計算樁基礎沉降。6)《樁規》5.5.6條,樁中心距不大於6倍樁徑的樁基,等效作用分層總和法,考點——樁基等效沉降係數,樁基沉降計算經驗係數(折減和放大),簡化公式,沉降計算深度zn的確定,Esi的取值。7)《樁規》5.5.14條,承臺底地基土不分擔荷載的樁基(單樁、單排樁、疏樁基礎),單向壓縮分層總和法,考點——附加應力的計算方法(考慮樁徑影響的明德林解),樁身壓縮se,szi的取值,最終沉降計算深度zn的確定,Esi的取值。8)《樁規》5.5.14條,承臺底地基土分擔荷載的複合樁基(單樁、單排樁、疏樁基礎),單向壓縮分層總和法,考點——附加應力的計算方法(按Boussinesq解),樁身壓縮se,szi和szci的取值,最終沉降計算深度zn的確定,Esi的取值。9)《樁規》5.6.2,減沉複合疏樁基礎中點沉降,考點——ss,ssp,p0的計算方法,Esi的取值。10)《樁規》3.1.8條,概念設計,變剛度調平設計(減小差異沉降和承臺內力),實施細則。11)《地規》3.0.2~3.0.3條,應按地基變形設計,應作變形驗算,可不作變形驗算的規定。12)《地規》5.3.1~5.3.4條和《樁規》5.5.1~5.5.5條,地基變形特徵指標——沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜及不同結構指標的規定,地基變形允許值,樁基沉降變形允許值。13)《地規》7.2.10~7.2.12條和《地處規》7.1.7~7.1.8條,複合地基的最終變形量,考點——壓縮模量的當量值計算、複合地基沉降計算經驗係數的取值、土層壓縮模量的變化、地基變形計算深度zn的確定。14)《地規》7.5.5條和《地規》附錄N,大面積地面荷載,考點——[s’g]的取值,qeq的計算。

(13)題目所給的土壓力,自重應力都是標準值,如果要計算地下室外牆彎矩設計值要乘以1.35的分項係數。

(14)關於擋土牆土壓力問題,我們一般做的情況都不是朗肯土壓力,但是都是c=0的情況。如果c不等於0,黏性土,那麼一般都是以朗肯土壓力為背景出題,這個時候要注意頂部有負壓力段,但是實際土壓力不能為負。還要結合地面活荷載,地下水壓力,以及結合主動土壓力增大系數一起出題。特別強調,地下水部分,土取浮重度,地下水不用乘以主動土壓力系數就可以成為側向壓力。

(15)關於負摩阻力,一定要先確定中性點,一般題目會給持力層為基岩的情況。然後才能定出中性點以上部分要考慮負摩阻力也就是作為荷載輸入。而單樁承載力特徵值只能從中性點以下摩阻力和端阻力計算。

(16)關於液化土,題目的液化土一般都是在20m以內,因為20m以下的液化土目前規範沒法判別。這裡面要特別注意兩點,不是說一個沙土範圍內只要一個測點就能解決問題的,因為在10m以上一個折減,10m以下一個折減係數,而且可能10m以上不液化,10m以下液化。所測點所能代表的土層厚度是有限的,具體代表的厚度在《抗規》中有說明。考題往往會將液化土層分佈在10m範圍左右,8~12m之間。

(17)對於擋土牆土壓力計算,從規範的角度值得作出如下總結:首先計算方法分三種,規範法、朗肯土壓力計算法、庫倫土壓力計算法。對於朗肯土壓力,土壓力對牆背的摩擦角為0是個特點,黏性土和非黏性土都可以計算,而且在有地面活載,地下水的時候,通常是用朗肯土壓力計算。對於庫倫土壓力,只適用於非黏性土,這是最重要的一個特點,但是他不需要限制牆背光滑,也就是說主動土壓力可以對牆背有摩擦角。如果不滿足以上兩種條件,那就要採用規範法計算主動土壓力,這時候要特別注意,土壓力對牆背有摩擦角,也就是主動土壓力的合力並不是垂直於牆背,但是卻不影響主動土壓力的合力作用點的位置仍然是1/3土坡高度,另外黏性土的主動土壓力也不用像朗肯土壓力那樣考慮負壓力段扣除,直接還是頂部為0的三角形分佈。

(18)關於地基處理中,要特別注意求複合地基承載力以及複合土層壓縮模量的放大係數的時候,只與基礎底的土也就是所謂的基底天然地基承載力有關,與樁側和樁底地基承載力特徵值無關。一般如果題目較難的話,複合地基的樁長蔓延不是一個土層,可能穿越若干個土層。那麼與其他土層有關的變量就是壓縮模量。

(19)在進行軟弱下臥層承載力驗算時,對於偏心荷載可採用平均基底壓力求解下臥層頂面的壓力。

(20)注意不同驗算條件下荷載組合不同(驗算地基承載時和基礎裂縫寬度,採用正常使用標準組合,驗算地基變形,採用準永久組合(恆荷載+可變荷載*準永久係數),不考慮風荷載和地震荷載;驗算結構配筋,採用基本組合,驗算擋土牆穩定,採用基本組合,荷載效應係數為1.0。

(21)對於廠房大面積堆載沉降的計算:計算範圍為橫向取5倍的基礎寬度,縱向為實際堆載長度,當荷載範圍不屬於上述範圍時,應進行折算成等效均布荷載,折算時應注意廠房外側的荷載也應考慮。

(22)地基承載力特徵值的修正,深度(注意基礎埋置深度的取值,自室外地面標高算起)、寬度;對於偏心距小於0.033倍基礎寬度時,地基承載力可採用土的抗剪強度進行求解,此時不再需要進行深度和寬度的修正(因公式中已包含);但在運用公式時,應注意寬度和深度的限制;注意在軟弱下臥層驗算時,地基承載力僅經深度修正,而不進行寬度修正,與處理後地基承載力的修正一致。

(23)在季節性凍土下,凍土的判別中,表格中凍結期間的地下水位距離凍結面深度(一般可採用標準凍結深度,即從地表面到凍結面底部的距離)的最小距離求解;基礎埋置深度應分別根據不同土層的凍脹類別進行計算,取不同土層的埋置深度最大值。

(24)牆下條形基礎的計算,基礎底面寬度根據地基承載力確定,厚度根據抗剪設計值(採用淨反力)計算確定,配筋根據彎矩設計值(採用淨反力)計算確定,對於條形基礎梁的內力可按連續梁計算,邊跨及第一內支座彎矩值宜乘以1.2的係數;對於獨立基礎的抗衝切計算衝切面積和提供承載面積計算;注意柱在條形基礎樑上形成的衝切計算,尤其是柱在條形基礎邊緣上形成的衝切面計算。

(25)毛石基礎基礎高度計算根據臺階的寬高比確定,上部一般取牆厚(370mm或240mm);牆下條形基礎的厚度根據抗剪計算,而配筋根據彎矩計算,注意有無墊層對鋼筋保護層厚度的影響(有墊層40mm,無墊層70mm),即對截面有效高度的影響。

(26)注意在進行抗衝切計算和抗剪計算中,截面高度影響係數計算公式不同,前者為係數與高度h呈線性變化(800~2000mm),而抗剪計算中係數與有效高度h0呈指數變化(800~2000mm)。

(27)高層建築筏形基礎,準永久荷載作用下的偏心距應有限制,梁板式筏基底板的厚度按照抗衝切和抗衝剪的最大值計算,注意平板式筏基底板截面承載力計算(抗衝切部分,按不平衡彎矩產生的附加應力計算,而對於受剪部分可取單位寬度下的計算截面進行驗算。

(28)樁基承臺計算,包括柱對承臺的衝切,樁對承臺的衝切以及樁柱連線之間的剪切(發生在承臺的變階處,計算寬度即取變階處寬度)。

(29)樁的特徵值計算,樁尖部分不予記入樁身部分,樁的配筋計算採用設計值,而特徵值採用標準值(注意Gk計算)。

(30)地基處理部分,壓實填土最大幹密度和最優含水量,預壓固結度(考慮塗抹和井阻影響以及不考慮公式的區別)以及強度提高公式、最終變形量計算公式,砂石樁中的處理後孔隙比和砂石樁佈置間距關係,水泥粉煤灰(CFG)樁中的變形計算公式,在複合地基公式中,樁間土強度可取未修正的天然地基強度,灰土擠密樁計算公式(擠密係數與樁間距關係)。注意面積置換率公式指樁體橫截面面積與樁體所承擔的複合地基面積之比。樁的根數計算可直接由總的需處理面積除以單個樁的等效處理面積。

(31)地基液化判別應注意上覆非液化土層厚度的計算,即判別液化地基土層的上部厚度,同時需要扣除淤泥土層厚度,注意與場地類別中覆蓋層厚度的區別。同時注意最上端和最下端標準貫入點所代表土層厚度(di)計算以及層位影響權函數值(Wi),標準貫入點土層的分界線有地下水位,液化土層的上下限,判別深度以及土層的分界線。

(32)《樁規》中鋼管樁,嵌巖樁,大直徑樁,負摩阻力計算,抗拔樁,豎向承載力計算要熟練掌握。

(33)樁水平承載力,壓屈計算等需熟練掌握。

(34)《地規》公式(5.2.4)中要特別注意基礎埋深的取值規定式中的b為基礎短邊尺寸或條基寬度(題目圖中表示的尺寸不一定是基礎的短邊)。

(35)壓縮模量當量值,把計算公式寫在規範空白處。

(36)《地規》圖8.2.7-1-b中h0標註有誤,打斜線的面積考前算好,寫在旁邊,考試就可省去不少時間。

(37)有地下水時墊層材料應選用排水較好的砂石墊層。

(38)地基抗震部分,場地類別劃分,地震液化判別(臨界標貫擊數、液化指數),樁的承載力調整(液化土層中的調整以及對以下兩種不利工況都應進行驗算),打入式預製樁及其他擠土樁,打樁引起樁間土擠密作用可用公式求解打樁後樁間土的標貫擊數。在抗震驗算時,天然地基承載力需按深度和寬度修正以抗震調整係數。

六、各科考點及注意事項之高層建築和橋樑篇

高層建築結構

高層的題目概念性強,計算量小,只要概念清楚,4分鐘之內做對一道題目不成問題,若概念模糊,需要在考場上臨時翻規範,查條文,要花6分鐘左右的時間才能完成一道題目,如果知識沒掌握,臨時查規範,則10分鐘都很難做出一道題目,所以在備考階段要把高層建築結構設計的基本規定,結構計算分析,各個結構體系的特點都弄明白。《高規》的每一章都很重要,包括附錄和條文說明,都有可能出題目,必須好好掌握,另外,《高規》與《抗規》在很多地方都有相同的,可以結合學習,相互對照,共同記憶,比較異同。需要注意的事項如下:

(1)計算框支柱的體積配箍特徵值的時候記住要比普通框架柱加0.02;並且體積配箍率不低於1.5%。框支柱箍筋全長加密。

(2)計算型鋼混凝土框架核心筒結構,求型鋼截面面積不要忘記驗算含鋼率。

(3)計算剪力牆“連梁”斜截面受剪承載力時,首先要根據《高規》7.1.3條判斷跨高比,若跨高比小於5,按照《高規》7.2.23條計算,否則要根據《混規》11.3.4~11.3.4條按照框架樑計算,這是固定的模式和步驟,要記住。

(4)計算剪力牆剪力設計值的時候,別忘記強剪弱彎調整,有的時候經常會因為腦子裡重點浮現的是比如偏心受拉調整這些特殊調整而忘記最基本的調整,還有分項係數,一個都不能少。

(5)只有框架結構的框架柱底彎矩要放大,其他結構類型的框架柱底彎矩不放大(轉換柱除外)。

(6)框架柱的軸壓比和最小配筋率的時候很容易出錯,因為框剪結構中的框架柱和框架結構的框架柱有不同之處。主要區別如下:對於框架結構的內力調整底層柱底彎矩設計值需要放大,框剪結構的框架柱底層柱底彎矩設計值不需要放大。對於框架結構的柱和框剪結構的柱軸壓比和最小配筋率會弄混淆。尤其對於框剪結構,當框架柱底部傾覆力矩佔有率超越50%的時候,按框剪設計,框架部分柱軸壓比和抗震等級按框架結構確定,框架部分最小配筋率按框剪結構的框架柱確定,熟練掌握《高規》8.1.3條。

(7)短肢剪力牆結構是指短肢剪力牆較多的剪力牆結構,判別短肢剪力牆後,短肢剪力牆不僅要滿足剪力牆約束邊緣構件的配筋的要求,還要同時滿足全截面牆肢的配筋率要求。對於剪力牆邊緣構件,縱筋如果要求的是面積,往往很多時候會只記得最小配筋率要求,忽略了根數和直徑的要求。此時,根數、直徑、最小配筋率必須同時滿足。

(8)框架樑箍筋,不能只想著最小直徑、最大間距,還要想著面積配箍率和縱筋配筋率超2%之後對梁箍筋加密區的直徑的要求。

(9)框架柱箍筋,不能只想著體積配箍率、最小直徑、最大間距,還要想著配箍特徵值和箍筋肢距的要求,甚至還有和軸壓比的關係,如果軸壓比超了,箍筋還有特殊要求。

(10)框架樑、柱箍筋,不能只想著加密區箍筋,還要想著非加密區箍筋的要求。

(11)有地震作用組合,甚至包括豎向地震,也未必是地震作用組合起控制作用,如果求內力設計值最大值,腦子裡一定要記得,持久短暫情況下非抗震組合和地震作用下的抗震組合去比較,取大值。

(12)房屋高度指室外地面到主要屋面的高度(不包含突出部分),對於甲類建築應提高一度判別房屋的級別(A級或B級);注意對於帶有裙房的高層建築,當裙房的面積和剛度相對於其上部結構的面積和剛度較大時,計算高寬比的房屋高度和寬度可按裙房以上部分考慮,高寬比可按最小投影寬度計算。

(13)高層的結構佈置(平面佈置、豎向佈置),注意在平面規則性判別中,對於超過樑高的錯層,需按樓板開洞對待。注意本部分的較高高層建築是指大於40m的框架結構或大於60m的其他結構體系混凝土房屋建築。

(14)樓蓋結構,要注意厚度和配筋(該部分的配筋率為每層每向);尤其注意地下室頂板作為嵌固的要求以及抗震等級確定要求。

(15)抗震設計時,樓層位移計算不需要考慮偶然偏心的影響。

(16)構件抗震承載力調整,當僅考慮豎向地震作用時,抗震調整係數取1.0。

(17)梁內力重分佈僅在豎向荷載(注意重力荷載代表值下的調整,即先求出重力荷載代表值下的彎矩再進行調整)作用下考慮,故計算順序為先對豎向荷載作用下的梁進行內力重分佈調整,再進行與水平荷載作用下的疊加;

但調整後的跨中彎矩設計值不應小於簡支梁在荷載作用下的跨中彎矩設計值的50%,進而再進行地震作用組合值的調整。

(18)在抗震荷載計算時,應注意地震作用荷載的調整,同時應注意風荷載應考慮組合值係數(0.2);位移計算時,荷載分項係數取1.0。

(19)地震作用,組合前的調整(框架樑豎向荷載作用下的彎矩調幅,框架-剪力牆結構、筒體結構、混合結構中的框架柱、框支結構中的框支柱剪力;框支柱地震軸力;帶轉換層結構轉換構件的地震內力增大,結構薄弱層樓層剪力放大,地震作用下的最小地震剪力修正,未考慮扭轉藕聯計算的短榀和長榀的修正),組合後的調整(強剪弱彎、強柱弱梁,框支柱軸力的增大)。

(20)只有薄弱層調整是在剪重比調整之前的,其他一切調整都是在剪重比調整之後進行。

(21)框架結構設計應注意:框架樑的水平加腋寬度和厚度計算以及框架節點有效寬度的計算,扁梁(梁寬大於柱寬)的要求,框架樑的梁端彎矩調整,注意彎矩正負號的規定;框架樑的構造要求(截面有效受壓高度限制,縱向受拉鋼筋最小配筋率,最大配筋率,梁端頂面和底面的配筋比值,箍筋受梁端縱向受拉鋼筋配筋率的影響,大於2%,箍筋最小直徑增加2mm,通長鋼筋的最低要求,鋼筋直徑的要求)。

(22)注意框架柱的地震作用調整(樑柱節點彎矩調整,底層柱底面截面的彎矩調整,剪力調整是建立在彎矩調整後進行的),框架角柱應採用雙向偏心受力構件進行正截面承載力計算。注意四類場地上的較高建築,柱縱向鋼筋配筋率應增加0.1;對於偏心受拉邊柱、角柱、剪力牆端柱應比計算值增加25%,框架柱斜截面受剪計算,剪跨比計算公式中的彎矩和剪力均為未調整的。相應的剪力牆剪跨比也不做調整。

(23)注意剪力牆厚度不滿足時,應進行穩定性計算,此時應進行翼緣的判斷;連梁的計算應注意跨高比的限制,同時注意當跨高比小於2.5時,梁兩側縱向鋼筋面積配筋率不應小於0.3%。

(24)各層框架所承擔的地震總剪力調整後,應按調整前後總剪力的比值調整每根框架柱和與之相連框架樑的剪力及端部彎矩標準值。框支柱的調整與此類似。

(25)板柱剪力牆結構中的各層板柱應能承擔不少於該層相應方向地震剪力的20%。

(26)帶加強層高層建築、錯層結構、連體結構結構應注意加強部位以及連接部位抗震等級的調整。

(27)軸壓比限值的選取一定要逐條核對小字(註釋)部分,否則很容易出錯。

(28)分層法計算時,柱剛度前乘以0.9,底層柱不要乘以0.9。

(29)在結構內力與位移計算中,現澆樓面和裝配整體式樓面中梁的剛度可考慮翼緣的作用予以增大。樓面梁剛度增大系數可根據翼緣情況取為1.3~2.0。如果是中間框架,剛度前應乘以2;邊框架乘以1.5。

(30)剪跨比高規中的抗震等級,要分清房屋是A還是B級高度。

(31)對部分框支剪力牆結構,當轉換層的位置設置在3層及3層以上時,其框支柱、剪力牆底部加強部位的抗震等級尚宜按規定提高一級採用,已經為特一級時可不再提高。

(32)一、二級框支柱由地震產生的軸力應分別乘以增大系數1.5、1.2。注意是地震產生的軸力調整,其他的不用。

(33)牆肢軸壓比計算時,組合後的重力荷載分項係數取1.2。

(34)抗震牆的約束邊緣構件的配箍特徵值,具體計算時取箍筋內表面範圍內的混凝土核心面積,箍筋長度計算取箍筋中心線計算。

(35)扭轉位移比:基本假定——剛性樓板、規定水平力、考慮偶然偏心的影響及扭轉耦聯地震效應,計算方法——豎向構件,max/ave,判別——分清楚1.2、1.35、1.4、1.5、1.6的意義。

(36)扭轉週期比,應Tt/T1≤0.9(0.85),超過就算特別不規則,Tt和T1的意義。

(37)層間位移角,基本假定——剛性樓板、CQC組合、不扣除整體彎曲變形,不考慮偶然偏心的影響,計算方法——標準組合下Du/h,判別——根據建築高度和結構體系,注意高度的影響,插值時要把分數轉化為小數,不能直接用分母插值。

(38)抗震性能設計,5個性能水準的計算方法及結構和構件所處的階段。

(39)風荷載計算的體型係數,在《荷規》中找不到時,要記得在《高規》4.2.3條和附錄B有很多類型。

(40)高層建築結構設計注重概念而輕精度,與概念設計有關的內容要重點掌握。

(41)計算主要受力結構的風荷載時,根據《荷規》3.2.5條,應取重現期為設計使用年限,通常設計使用年限為50年,則取重現期為50年的基本風壓(但不得小於0.3kN/m2),根據《高規》4.2.2條,對風荷載比較敏感的高層建築(條文說明房屋高度大於60m的高層建築),承載力設計時基本風壓應乘1.1(僅承載力設計時乘);計算圍護結構的風荷載時,就取重現期為設計使用年限,沒有其他任何調整和放大。

橋樑結構

橋樑結構的題目在往年的考試中,大部分都是“送分”的,相對來說較容易,只需要把歷年真題弄懂就行了,但是2013年和2014年的橋樑題目逐漸偏難了(對於做建築結構設計的人員)。應熟悉和掌握橋樑結構最基本的概念(橋樑分類、設計安全等級、作用效應組合及其對應的極限狀態、車道荷載和車輛荷載、荷載分佈寬度、衝擊係數、橡膠支座等),橋樑結構抗震設計方法及其抗震構造措施。需要注意的事項如下:

(1)翼緣板有效寬度的取值(外梁和內梁取值),裂縫寬度計算,撓度計算時荷載不應包含汽車的衝擊荷載。

(2)板式橡膠支座的幾個考點——支座形狀係數S、抗推剛度K、有效承壓面積Ae、總厚度te、平均壓縮變形、加勁鋼板厚度ts、抗滑移穩定。

(3)撓度計算:長期荷載;構件分為全預應力結構和部分預應力結構,彈性階段應力計算包括短暫狀況(預應力構件僅扣除預應力階段的損失,荷載僅考慮預應力和自重荷載)和持久狀況計算(預應力應扣除全部損失,荷載應考慮全部荷載但取標準值,且考慮汽車荷載的衝擊係數),主要對兩種工況下的壓應力和拉應力進行分別計算;梁的鋼筋數量按抗裂要求(全預應力結構和部分預應力結構)先進行估算預應力鋼筋數量和後進行按強度要求估算預應力鋼筋數量;在計算時應注意荷載的組合(短期組合、持久組合、標準組合(長期作用)、基本組合、頻遇組合)。

(4)汽車荷載分為車道荷載和車輛荷載,整體計算採用車道荷載,局部計算(含涵洞、橋臺和擋土牆土壓力等)採用車輛荷載,兩者不疊加,對於車道荷載由均布荷載(滿布)和集中荷載(僅作用於影響線最大處,且在計算剪力效應時,應乘以1.2係數)組成。公路二級取車道荷載的0.75倍;車道荷載的橫向分佈係數採用車輛荷載進行計算。同時注意設計車道數對荷載的橫向折減和計算跨徑對荷載的縱向折減。

(5)汽車荷載應考慮衝擊力,與結構的自振頻率有關,而對汽車局部加載及在T梁、箱梁懸臂板上的衝擊係數為1.3。在極限承載能力計算中考慮衝擊力,而在抗裂計算、裂縫寬度、變形計算中不需要考慮汽車的衝擊荷載。

(6)汽車離心力(車輛荷載標準值乘以離心力系數C),溫度影響力(計算圬工拱圈考慮徐變引起的溫差效應時,溫差效應應乘以0.7的折減係數)。

(7)汽車制動力,按設計車道進行計算,先求取一個車道的制動力(注意公路1級和2級的最小限值),同向行駛雙車道為單車道的2倍,三車道為2.34倍,四車道為2.68倍。

(8)偶然作用,地震作用、船隻或漂流物撞擊力、汽車撞擊力(車輛行駛方向1000kN,垂直方向500 kN)

(9)荷載組合,基本組合含汽車衝擊荷載,記得乘以結構重要性係數,注意當離心力與制動力同時考慮時,制動力標準值或設計值按70%採用。正常使用極限狀態效應組合(不計衝擊力),短期效應組合和長期效應組合,注意可變荷載的組合值係數不一樣,注意標準組合的不同之處。

(10)橋面板內跨中荷載的計算應注意恆荷載不得遺漏,支點彎矩和跨中彎矩的求解公式。同時注意車輪著地尺寸以及荷載分佈寬度、長度的計算。對於懸挑板,計算跨度可取汽車車輪著地尺寸外邊緣到梁根部的距離。當兩個車輪有重疊時,內力計算時應取兩個車輪的荷載。車輪中心離人行道邊緣最小距離為0.5m。

(11)鋼筋混凝土主樑荷載的計算,求解主樑的最不利荷載橫向分佈係數,應用主樑的內力影響線,將荷載乘以橫向分佈係數後,在縱向的內力影響線上按最不利荷載進行加載,對於跨中截面,可近似取橫向荷載分佈係數沿縱向不變,對於支座截面的剪力計算,需要考慮橫向荷載分佈係數沿縱向的變化。注意車道荷載的均布荷載單位為kN/m,即在進行荷載計算時,車道荷載是按照車道進行佈置的,採用車道數乘以車道荷載再與車道荷載折減係數相乘即可。對於箱形梁橋面,荷載的橫向分佈係數即為車道數。

(12)橋樑計算撓度值按荷載的短期效應組合,即汽車荷載應考慮頻遇係數為0.7,人群荷載頻遇係數為1.0;注意與標準組合的區別。

(13)汽車制動力的計算,僅考慮一個方向多個車道形成的荷載,並注意最小限值的要求。

(14)橋墩計算,偏心(基本組合、偶然組合);砌體與混凝土偏心受壓構件計算。

(15)蓋梁計算,蓋梁跨度(lc和1.15ln兩者較小值),單柱式墩臺蓋梁,汽車橫橋向非對稱佈置,橫向分配係數採用偏心壓力法,而雙柱式墩臺蓋梁,汽車橫橋向對稱佈置,橫向分配係數採用槓桿原理法。

(16)柔性墩計算,柱和墩的剛度計算,為串聯;汽車制動力引起各柱的荷載分配按照各墩柱串聯後剛度進行分配。

(17)梁的溫度變形引起的水平力計算,求各墩柱的串聯後剛度,再根據剛度求溫度中心,進而求出各墩臺頂部的水平位移,進而求出各墩臺的水平力。

(18)支座的計算,橡膠支座的強度、截面尺寸、厚度驗算;橡膠支座加勁鋼板的計算,驗算支座的抗滑穩定性。

(19)簡支梁梁端至墩臺、臺帽或蓋梁邊緣的距離要求。

更多內容詳見《建築結構·技術通訊》2015年第1期、第5期文章《註冊結構工程專業考試備考經驗》。

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關於《建築結構》

《建築結構》是國內結構設計專業影響力最大的雜誌,創刊於1971年,隸屬於中國建築設計研究院,歷屆核心期刊評比中均名列前茅。官網:www.buildingstructure.cn。


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