4.2 例题精解
4.2.1 填空题
1.建筑工程中习惯把梁与柱之间为铰接的单层结构称为（ ）。
2.单层刚架一般是由直线形杆件（梁和柱）组成的具有（ ）节点的结构。
3.与拱结构相比，刚架结构仍然属于以（ ）为主的结构，材料强度不能充分发挥作用。
4.门式刚架按其结构组成和构造的不同，可以分为无铰刚架、（ ）和三铰刚架三种形式。
5.无铰门式刚架的柱脚与基础固接，是（ ）超静定结构。
6.刚架结构在竖向荷载或水平荷载作用下的内力分布不仅与约束条件有关，而且还与（ ）有关。
7.结构的约束越多，内力越分散，内力值越小，变形越小，则结构的刚度（ ）。
8.温度变化时将在超静定结构中产生附加内力。内力的大小与结构的刚度有关，刚度越大，内力（ ）。
9.在超静定结构中产生结构内力的温差主要有室内外温差和（ ）。
10.钢刚架结构可分为（ ）和（ ）两种形式。
11.刚架杆件一般采用变截面形式，（ ）梁柱相交处的截面，（ ）铰节点附近的截面，以达到节约材料的目的。
12.在预应力刚架中预应力筋布置在构件的（ ）部位，而且一般采用曲线形钢筋（ ）施工。
13.刚架横梁的坡度主要由（ ）和（ ）确定。
14.格构式钢刚架的梁高可取跨度的（ ）。
15.常见中小跨度的双坡门式刚架，屋面材料一般多用石棉水泥波形瓦、瓦楞体及其他轻型瓦材，通常用的屋面坡度为（ ）。
16.在结构总体布置时，平面刚架的（ ）是值得重视的问题，应加强结构的整体性，保证结构纵横两个方向的刚度。
17.门式刚架横梁外伸悬挑有利于减小刚架梁的（ ）。
18.格构式刚架应把铰接点附近部分的截面做成（ ），并设置适当的加劲肋，以便可靠地传递较大的集中作用力。
19.钢刚架结构支座铰的形式有三种，即板式铰、臼式铰和平衡式铰。当支座反力不大时，宜设计成（ ），当支座反力较大时，应设计成（ ）。
20.现浇钢筋混凝土柱和基础的铰接通常是用（ ）实现。
21.当横梁刚度为无穷大时，柱的反弯点位置在（ ）。
4.2.1参考答案
1.排架结构 2.刚性 3.受弯 4.两铰刚架 5.三次 6.梁柱线刚度比 7.越大 8.越大 9.季节温差 10.实腹式；格构式 11.加大；减小 12.受拉；后张法 13.屋面材料；排水要求 14. 1/20～1/15 15.1/3 16.侧向稳定 17.跨中正弯矩 18.实腹式 19.板式铰；臼式铰或平衡式铰 20.交叉钢筋或垂直插筋 21.柱高的中点
4.2.2 单项选择题
1.当地基条件较差时宜采用的门式刚架是（ ）。
A.无铰刚架
B.两铰刚架
C.三铰刚架
D.一铰刚架
2.如图4-11所示，该刚架的计算简图正确的是（ ）。
A.
B.
C.
D.
3.门式刚架的纵向柱距一般为（ ）。
A. 6m
B. 9m
C. 12m
D. 15m
图4-11 刚架
4.如图4-12所示的排架结构，在水平力P作用下，柱顶水平侧移最小的是（ ）。
图4-12 排架结构
A.
B.
C.
D.
5.如图4-13所示的刚架结构，在均布荷载作用下，弯矩图正确的是（ ）。
A.
B.
C.
D.
6.如图4-14所示的刚架结构，在均布荷载作用下，图中A点的弯矩最接近（ ）。
A. 
B. 
C. 
D. 
图4-13 刚架结构（一）
图4-14 刚架结构（二）
7.如图4-15所示的刚架结构，两个刚架除支座外其余条件均相同，则在均布荷载作用下，两者跨中弯矩的关系正确的是（ ）。
A. MA=MB
B. MA>MB
C. MA<MB
D.无法判断
图4-15 刚架结构（三）
8.如图4-16所示的刚架结构，在均布荷载作用下，弯矩图正确的是（ ）。
A. Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
B. Ⅱ、Ⅲ
C. Ⅰ、Ⅱ
D. Ⅲ、Ⅳ
图4-16 刚架结构（四）
9.如图4-17所示的刚架结构，在均布荷载作用下，刚架横梁跨中弯矩最大的是（ ）。
图4-17 刚架结构（五）
10.如图4-18所示的刚架结构，在柱顶水平力集中力作用下，柱顶位移相同的是（ ）。
A. Ⅰ、Ⅲ
B. Ⅰ、Ⅳ
C. Ⅱ、Ⅳ
D.Ⅲ、Ⅳ
图4-18 刚架结构（六）
11.如图4-19所示的结构，在均布荷载作用下，柱子2的轴力是（ ）。
A. 0
B. 
C. qa
D. 2qa
12.如图4-20所示的结构，在柱顶水平力集中力作用下，支座A处的弯矩是（ ）。
A. 
B. 
C. Pa
D. 2Pa
图4-19 均布荷载作用下的结构
图4-20 柱顶水平力集中力作用下的结构
13.由预制构件（柱、屋架、屋面板）组成的单层单跨工业厂房，在柱顶水平力作用下，在图4-21所示的四种结构计算简图中，正确的是（ ）。
图4-21 单层单跨工业厂房的计算简图
14.如图4-22所示的结构，当结构被均匀加热t℃时，A、B支座内力说法正确的是（ ）。
A.水平力、竖向力均不为零
B.水平力为零、竖向力不为零
C.水平力不为零、竖向力为零
D.水平力、竖向力均为零
图4-22 被均匀加热的结构
15.门式刚架的跨度不宜超过下列（ ）数值。
A. 24m
B. 30m
C. 36m
D. 42m
4.2.2参考答案
1. C 2. C 3. A 4. C；柱子刚度越大，侧移越小。 5. A 6. A；由于梁的抗弯刚度比柱子的抗弯刚度大的多，所以梁近似为简支梁，跨中弯矩就接近
ql2。 7. C；无铰刚架的刚度大于两铰刚架的刚度，所以无铰刚架的跨中弯矩小于两铰刚架的跨中弯矩。 8. C 9. B；因为各图梁柱线刚度比依次是0.5、2、0.25、1，也就是说选项B中的梁受柱子的约束最小，因此，其跨中弯矩最大。 10. B；Ⅰ、Ⅳ图中力和刚度的比值是相同的，因此，位移也相同。 11. C；因为结构对称，支座反力对称，轴力也对称，即柱子1和柱子2的轴力均为qa。 12. B；因为梁的刚度为无穷大，两柱平均承担力P，则
。 13. D；由预制构件（柱、屋架、屋面板）组成的单层单跨工业厂房的计算简图是排架结构D图，不是刚架结构A图。 14. D；该结构是静定结构，静定结构在温度的变化时不产生附加的内力。 15. C；门式刚架的适用跨度为9～36m。
4.2.3 判断改错题
1.刚架结构的受力优于排架结构。（ ）
2.无铰门式刚架的柱脚与基础固接，刚度好，所以在地基条件较差时适用。（ ）
3.当梁两端支承柱刚度不等时，则梁两端负弯矩值亦不等，柱刚度大的一侧梁端负弯矩大。（ ）
4.在温度变化时，两铰刚架结构不会产生附加内力。（ ）
5.在竖向荷载作用下，当梁的线刚度比柱的线刚度大很多时，梁的内力分布与简支梁相差无几。（ ）
6.从改善基础受力的角度考虑，门式刚架的高度与跨度之比不宜取得过大。（ ）
7.在竖向均布荷载作用下，两铰刚架可看成是由两端固结的连续梁弯折而成。（ ）
8.从推力线来看，对三铰门架来说，最好的形式是跨度大于高度。（ ）
9.刚架结构的约束越多，内力越分散，内力值越大。（ ）
10.刚架结构是平面结构。（ ）
4.2.3 参考答案
1. √ 2. ×；“较差”应改为“较好”。 3. √ 4. ×；“两铰刚架结构”应改为“三铰刚架结构”；或者“不会”应改为“会”。 5. √ 6. ×；“过大”应改为“过小”。 7. ×；“两端固结的连续梁”应改为“两端简支的连续梁”。 8. ×；“跨度大于高度”应改为“高度大于跨度”。 9. ×；“越大”应改为“越小”。 10. √
4.2.4 简答题
1.什么是单层刚架结构？
2.单层刚架的受力特点是什么？
3.钢筋混凝土刚架结构在梁柱转角处为避免受力过大，可采取什么措施？
4.刚架结构为什么要布置支撑系统？应该如何布置？
5.请说明减少两铰刚架结构中横梁弯矩的方法。
4.2.4参考答案
1.答：单层刚架结构一般是由直线形杆件（梁和柱）组成的具有刚性结点的结构。
2.答：在竖向荷载作用下，柱对梁的约束减少了梁的跨中弯矩；在水平荷载作用下，梁对柱的约束减少了柱内弯矩，梁和柱由于整体刚性连接，因而刚度都得到提高。
3.答：钢筋混凝土刚架结构在立柱与横梁的转角处截面弯矩较大，同时，为了减少或避免应力集中现象，转角处常做成圆弧或加腋的形式。为了减少材料用量，减少杆件截面，减轻结构自重，也可采用空腹刚架。空腹式刚架有两种形式，一种是把杆件做成空心截面；另一种是在杆件上留洞。
4.答：在结构总体布置时，平面刚架的侧向稳定是值得重视的问题，应加强结构的整体性，保证结构纵横两个方向的刚度。一般情况下，矩形平面建筑都采用等间距、等跨度的平行刚架结构布置方案。刚架结构为平面受力体系，当多榀刚架平行布置时，在结构纵向实际上为几何可变的铰接四边形结构。因此，为保证结构的空间整体稳定性，应在纵向柱间布置连系梁及柱间支撑，同时在横梁的顶面设置上弦横向水平支撑，柱间支撑和横梁上弦横向水平支撑宜设置在同一开间内。
5.答：在两铰刚架结构中，为了减少横梁内部的弯矩，除可在支座铰处设置水平拉杆外，还可把纵向外墙挂在刚架柱的外肢处，利用墙身重量产生的力矩对刚架横梁起卸荷作用。也可把铰支座设在柱轴线内侧，利用支座反力对柱轴线的偏心矩对刚架横梁产生负弯矩以减小刚架横梁的跨中弯矩并从而减小横梁高度。