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2025年结构工程师题库检测试题带答案详解(综合题)

一、试题部分

背景资料：某地区拟建一栋6层钢筋混凝土框架结构办公楼（无地下室），首层层高4.2m，2~6层层高3.6m，总高度22.2m。结构平面尺寸为30m×18m（横向6跨，跨度5m；纵向3跨，跨度6m），柱网规则对称。设计使用年限50年，安全等级二级，抗震设防烈度8度（0.2g），设计地震分组第一组，场地类别II类，建筑场地为对建筑抗震有利地段。框架梁、柱混凝土强度等级均为C35（fc=16.7N/mm2，ft=1.57N/mm2），梁纵向钢筋采用HRB400级（fy=360N/mm2），柱纵向钢筋采用HRB500级（fy=435N/mm2），箍筋采用HRB400级（fyv=360N/mm2）。框架梁截面尺寸均为300mm×600mm（b×h），中柱截面尺寸600mm×600mm，边柱截面尺寸500mm×600mm，柱计算长度l0=1.2H（H为层高）。

设计要求：根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010，2015年版）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010，2016年版）完成以下计算。

问题1：计算第二层中框架梁（横向，跨度5m）的恒荷载标准值与活荷载标准值（梁自重、楼面恒载、楼面活载均需计算，忽略梁侧抹灰及吊顶荷载）。已知楼面做法：20mm厚水泥砂浆面层（20kN/m3），100mm厚钢筋混凝土楼板（25kN/m3），50mm厚泡沫混凝土找坡层（6kN/m3）。楼面活荷载标准值取2.0kN/m2（办公室）。

问题2：采用振型分解反应谱法计算结构横向基本自振周期T1（仅考虑第一振型，质点集中于各层楼板处）。已知各楼层重力荷载代表值：G1=4500kN（首层），G2=G3=G4=G5=4200kN（2~5层），G6=3800kN（顶层）。结构横向抗侧移刚度：底层D1=12000kN/m，2~6层D2=D3=D4=D5=D6=15000kN/m。

问题3：计算第二层中柱（600mm×600mm）在横向地震作用下的弯矩设计值（考虑重力二阶效应，但不考虑扭转影响）。已知该柱上、下端由水平地震作用产生的弯矩标准值分别为M上=80kN·m、M下=120kN·m（已考虑楼层剪力分配），重力荷载代表值产生的轴力标准值NGE=1800kN，结构楼层屈服强度系数ξy=0.85（大于0.5），楼层位移角θ=1/550（小于弹性层间位移角限值1/500）。

问题4：验算第二层中框架梁跨中截面的正截面受弯承载力（梁截面尺寸300mm×600mm，混凝土保护层厚度c=20mm，跨中截面纵向受拉钢筋配置为6Φ25，As=2945mm2，跨中弯矩设计值M=280kN·m）。

问题5：验算第二层中柱柱端截面的“强柱弱梁”调整（该层柱端截面组合的弯矩设计值：上柱M上c=180kN·m，下柱M下c=220kN·m；该层框架梁左、右端截面组合的弯矩设计值：M左b=160kN·m，M右b=140kN·m，均为顺时针方向；梁跨中重力荷载代表值产生的弯矩标准值Mgb=30kN·m）。

问题6：验算第二层中柱节点核心区的抗剪承载力（节点核心区截面有效验算宽度bj=600mm，截面有效高度h0=560mm，节点上柱组合的轴向压力设计值N=2200kN，节点核心区剪力设计值Vj=450kN，箍筋配置为Φ10@100（Asv=157mm2，肢数n=4））。

二、答案详解

问题1答案：

（1）梁自重标准值：梁截面尺寸b×h=300mm×600mm，混凝土容重25kN/m3，

梁自重g1k=25×0.3×0.6=4.5kN/m。

（2）楼面恒载传递至梁的线荷载：

楼面恒载由板传递至梁，框架梁为横向，承担两侧各半跨板的荷载（纵向跨度6m）。

①20mm厚水泥砂浆面层：0.02×20×6=2.4kN/m（每米梁长）；

②100mm厚钢筋混凝土楼板：0.1×25×6=15kN/m；

③50mm厚泡沫混凝土找坡层：0.05×6×6=1.8kN/m；

楼面恒载总面荷载：2.4+15+1.8=19.2kN/m2；

单根梁承担的楼面恒载线荷载g2k=19.2×(5/2)=48kN/m（两侧各2.5m板宽）。

（3）楼面活荷载传递至梁的线荷载：

楼面活荷载标准值2.0kN/m2，传递方式同恒载，

活荷载线荷载qk=2.0×(5/2)×6=30kN/m（注意：活荷载按等效均布荷载计算，梁承担的活荷载为两侧各2.5m板宽×纵向跨度6m）。

综上，梁总恒荷载标准值gk=g1k+g2k=4.5+48=52.5kN/m；

梁活荷载标准值qk=30kN/m。

问题2答案：

（1）计算结构横向总抗侧移刚度ΣD：

底