建筑力学课后答案解析Part 2

第一部分：关于结构体系的问题

问题： 性能一致的混凝土与砖石墙体支撑相同以及墙顶均为重力作用的房屋，该房屋的结构体系属于什么类型？

答案： 该结构体系属于墙式结构体系。墙式结构体系是指房屋主要受墙体垂直于平面方向的重力和侧向荷载作用，其承载体系由竖向结构单元(墙体)组成，墙体又由柱、墙、板等单元构成。墙式结构体系是最古老、最为常见的结构体系之一。

问题： “纵跨大、采光好”的建筑适合选择哪种结构体系？为什么？

答案： “纵跨大、采光好”的建筑适合选择桁架结构体系。桁架结构体系是由单层或多层平行于平面方向的杆件和钢筋构成的承载体系，适用于大跨度和大空间的建筑。由于桁架结构体系中的杆件和钢筋可以采用中空或细长的形式，因而建筑中可以得到较好的采光效果。

第二部分：关于结构计算的问题

问题： 如何计算钢筋混凝土梁的截面受弯承载力？

答案： 钢筋混凝土梁在受弯破坏之前，截面受弯承载力可以用以下公式计算：

其中，为抵抗底部混凝土压应力的系数，如果不考虑裂缝，取为0.85；为钢筋的屈服强度；为钢筋的截面面积；为受拉钢筋到受拉区边缘的距离；为混凝土截面面积；为受压钢筋的深度。

问题： 一个跨度为6m，自重为20kN/m，荷载为60kN/m，弹性模量为210GPa的梁，在荷载作用下的最大挠度不超过多少？

答案:先计算出该梁在荷载作用下的最大弯矩：

梁的截面惯性矩为：

其截面的抗弯矩为：

由于最大挠度的计算需要分段，这里选取了较为简单和精确的两段分法：

当0≤x≤3m时，根据叠加原理，梁的弯矩可以表示为：

由此计算出该段内的最大挠度：

当3≤x≤6m时，梁的弯矩为常数，即：

由此计算出该段内的最大挠度：

由此可见，当选取符合实际情况的合理分段方法计算最大挠度时，结果更为准确、目标更为明确。

第三部分：关于结构材料的问题

问题：对于受拉构件，混凝土和钢材哪一种的强度更高？

答案：钢材的强度更高。钢材的屈服强度可以达到300MPa、400MPa或以上，而混凝土的抗压强度一般小于80MPa，抗拉强度也不及钢材，一般在5-10MPa左右。因此，钢材更适用于进行受拉构件的设计。

问题：钢筋的热处理有哪些种类？都有什么作用？

答案：钢筋的热处理主要包括正火和回火两种。正火是指将钢筋加热到一定温度，再在空气中冷却，使其获得较高的硬度和强度；回火是指将正火后的钢筋再加热到一定温度，保温一段时间后再冷却，使其获得一定的延展性和韧性。

正火和回火的作用是使钢筋具有更好的力学性能，提高其抗拉强度、硬度和弹性，同时保留一定的韧性和延展性。这种处理方式一般适用于钢筋的制造和加工过程中。

建筑力学是建筑学的基础学科，是研究建筑结构的力学性能和设计的科学，它对建筑的安全和经济性起着至关重要的作用。通过认真学习建筑力学知识，可以帮助我们较好地理解建筑物所受的外力作用及内部力学反应，从而提高建筑的设计、施工和运行维护等方面的技能水平和能力素质。