2018年电大《混凝土结构设计原理》专业期末考试复习试题及答案

4.钢筋混凝土结构设计中选用钢筋的原则是什么?

答:1)较高的强度和合适的屈强比;2)足够的塑性;3)良好的可焊性;4)耐久性和耐火性5)与混凝土具有良好的黏结力。

5.什么是结构的极限状态?结构的极限状态分为几类,其含义是什么?

6.答:整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求,这个特定状态称为该功能的极限状态。

结构的极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。

结构或构件达到最大承载能力、疲劳破坏或者达到不适于继续承载的变形时的状态,称为承载能力极限状态。

结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态,称为正常使用极限状态。 6.什么是结构上的作用?结构上的作用分为哪两种?荷载属于哪种作用?

答:结构上的作用是指施加在结构或构件上的力,以及引起结构变形和产生内力的原因。 结构上的作用又分为直接作用和间接作用。荷载属于直接作用。 7.什么叫做作用效应?什么叫做结构抗力?

答:直接作用和间接作用施加在结构构件上,由此在结构内产生内力和变形(如轴力、剪力、弯矩、扭矩以及挠度、

转角和裂缝等),称为作用效应。

结构抗力是指整个结构或结构构件承受作用效应(即内力和变形)的能力,如构件的承载能力、刚度等。

8.建筑结构应满足哪几项功能要求?答:应满足安全性、适用性、耐久性。

9.试回答承载能力极限状态设计表达式YOS≤R中,YO、S、R的含义,并说明两种极限状态表达式的主要区别?

答:YO:结构重要性系数;S:荷载效应设计值;R:结构抗力设计值;

两种极限状态表达式的主要区别:正常使用极限状态下不考虑YO及分项系数。 10.如何得到材料的强度设计值与荷载设计值?

答:材料强度标准值除以材料的分项系数,即可得到材料的强度设计值班;荷载标准值乘以荷载分项系数得到荷载设计值。

11.单筋梁截面的有效高度hc=h-a式中a是指哪一段距离?答:是指受拉钢筋合力点至梁受拉边缘的距离

12.混凝土一般会产生哪两种变形?混凝土的变形模量有哪些表示方法?答:混凝土的变形一般有两种:一种是受力受形;另一种是体积变形。

混凝土的变形模量有三种表示方法:混凝土的弹性模量、混凝土的割线模量;混凝土的切线模量。 1.钢筋混凝土受弯构件正截面的有效高度是指什么?

答:计算梁、板承载力时,因为混凝土开裂后,拉力完全由钢筋承担,力偶力臂的形成只与受压混凝土边缘至受拉钢筋截面重心的距离有关,

这一距离称为截面有效高度。

2.梁沿斜裂缝破坏的主要形态有哪几种?其破坏特征?

答:(1)斜压破坏:破坏时,混凝土被腹剪斜裂缝分割成若干个斜向短柱而压坏,破坏是突然发生的。

(2)剪压破坏:临界裂缝出现后迅速延伸,使斜截面剪压区高度缩小,最后导致剪压区混凝土破坏,使斜截面丧失承载力。

(3)斜拉破坏:当垂直裂缝一出现,就迅速向受压区斜向伸展,斜截面承载力随之丧失,属脆性破坏。 3.何谓钢筋混凝土梁的配筋率?随着配筋率不同,钢筋混凝土梁可能出现哪三种不同的破坏形态?

答:配筋率ρ是指受拉钢筋截面面积A,与梁截面有效面积bh0 之比。随着配筋率不同,钢筋混凝土梁可能出现的破坏形态:

适筋破坏,超筋破坏,少筋破坏。

4.根据配筋率不同,简述钢筋混凝土梁(受弯破坏)的三种破坏形式及其破坏特点?

答:1)适筋破坏;适筋梁的破坏特点是:受拉钢筋首先达到屈服强度,经过一定的塑性变形,受压区混凝土被压碎,属延性破坏。

2)超筋破坏;超筋梁的破坏特点是:受拉钢筋屈服前,受压区混凝土已先被压碎,致使

结构破坏,属脆性破坏。

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3)少筋破坏;少筋梁的破坏特点是:一裂即坏,即混凝土一旦开裂受拉钢筋马上屈服,

形成临界斜裂缝,属脆性破坏。

5.正截面承载力计算有哪些基本假定? 答:有:(1)平截面假定:是指梁的变形规律符合“平均应变平截面假定”。 (2)不考虑混凝土的抗拉强度。(

(3)混凝土的压应力与压应变之间的关系曲线按抛物线上升段和水平段取用,对于正截面处于非均匀受压时的混凝土,

(4)极限压应变的取值最大不超过0.0033.(4)钢筋应力取钢筋应变与其弹性模量的乘积,但不大于其强度设计值,受拉钢筋的极限应变取0.01.

6.斜截面受剪承载力计算公式为什么要设置上限和下限(适用范围)?

7.答:斜截面受剪承载力计算公式的上限值,即截面限制条件,它是为了防止斜压破坏和限制使用阶段的斜裂缝宽度,

8.使得构件的截面尺寸不应过小,配置的腹筋也不应过多.斜截面受剪承载力计算公式的下限值,即最小箍筋配筋率.它是为了防止斜拉破坏.

7.在受弯构件正截面承载力计算中,?b的含义及其在计算中的作用是什么?

答:是超筋梁和适筋梁的界限,表示当发生界限破坏即受拉区钢筋屈服与受压区砼外边缘达到极限压应变同时发生时,

受压区高度与梁截面的有效高度之比。 其作用是,在计算中,用来判定梁是否为超筋梁。 8.什么情况下采用双筋截面梁?

答:对于给定截面弯矩当按单筋截面梁设计时,若给定弯矩设计值过大,截面设计不能满足适筋梁的适用条件(X≦?bh00), 且由于使用要求截面高度受到限制又不能增大,同时混凝土强度等级因条件限制不能再提高时,可采用双筋截面。

即在截面的受压区配置纵向钢筋以补充混凝土受压能力的不足。或者答案可为:当构件承担的弯矩过大,而截面尺寸受建筑净空限制不能增大,

混凝土强度等级也不宜再提高,采用单筋截面无法满足X≦?bh0的条件时,则可考虑采用双筋梁,此外,

当梁截面由于不同荷载组合而承受正负弯矩时,也可采用双筋截面。 9.有腹筋梁斜截面剪切破坏形态有哪几种?各在什么情况下产生?

答:受弯构件斜截面剪切破坏的主要形态有斜压、剪压和斜拉三种。

当剪力相比弯矩较大时,主压应力起主导作用易发生斜压破坏,其特点是混凝土被斜向压坏,箍筋应力达不到屈服强度。

当弯剪区弯矩相比剪力较大时,主拉应力起主导作用易发生斜拉破坏,破坏时箍筋应力在混凝土开裂后急剧增加并被拉断,

梁被斜向拉裂成两部分,破坏过程快速突然。

剪压破坏时箍筋在混凝土开裂后首先达到屈服,然后剪压区混凝土被压坏,破坏时钢筋和混凝土的强度均有较充分利用。

10.影响有腹筋梁斜截面受剪承载力的主要因素有哪些?

答:配有腹筋的混凝土梁,其斜截面受剪承载力的影响因素有剪跨比、混凝土强度、纵向钢筋的销栓作用、箍筋的配筋率及其强度、

弯起钢筋的配置数量等。

11.影响无腹筋简支梁斜截面受剪承载力的主要因素有哪些?答:主要有剪跨比、混凝土强度和纵筋配筋率。

12.受压构件的一般构造要求包括哪几项?答:截面形式及尺寸,材料强度要求,纵筋和箍筋.

13.作用在结构上的荷载,按作用时间的长短和性质分类,可分为哪三类?答:永久荷载、可变荷载和偶然荷载。

1.钢筋混凝土柱中箍筋应当采用封闭式,其原因在于?

答:钢筋混凝土柱中箍筋应当采用封闭式箍筋是为了保证钢筋骨架的整体刚度,并保证构件在破坏阶段箍筋对混凝土和纵向钢筋的侧向约束作用。

2.钢筋混凝土偏心受压破坏通常分为哪两种情况?它们的发生条件和破坏特点是怎样的?

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答:钢筋混凝土柱偏心受压破坏通常分为大偏压破坏和小偏压破坏。

当偏心距较大,且受拉钢筋配置得不太多时,发生的破坏属大偏压破坏。这种破坏特点是受拉区、受压区的钢筋都能达到屈服,

受压区的混凝土也能达到极限压应变。

当偏心距较小或很小时,或者虽然相对偏心距较大,但此时配置了很多的受拉钢筋时,发生的破坏属小偏压破坏。这种破坏特点是,

靠近纵向力一端的钢筋能达到受压屈服,混凝土被压碎,而远离纵向力那一端的钢筋不管是受拉还是受压,一般情况下达不到屈服。

3.简述矩形截面大偏心受压构件正截面承载力计算公式的使用条件? 答:矩形截面大偏心受压构件正截面承载力计算公式的适用条件如下:

1)为了保证构件破坏时受拉区钢筋的应力先达到屈服强度,要求满足:x??bh0 2)为了保证构件破坏时,受压钢筋应力能达到抗压屈服强度设计值,与双筋受弯构件相同,要求满足:x?2a?s 4.实际工程中,哪些受拉构件可以按轴心受拉构件计算,哪些受拉构件可以按偏心受拉构件计算?

答:在钢筋混凝土结构中,真正的轴心受拉构件是罕见的。近似按轴心受拉构件计算的有承受节点荷载的屋架或托架受拉弦杆和腹杆,

刚架、拱的拉杆,承受内压力的环形管壁及圆形储液池的壁筒等;可按偏心受拉计算的构件有矩形水池的池壁、工业厂房双肢柱的受拉肢杆、

受地震作用的框架边柱和承受节间荷载的屋架下弦拉杆等。

5.轴心受拉构件从加载开始到破坏为止可分为哪三个受力阶段?其承载力计算以哪个阶段为依据?

答:轴心受拉构件从加载开始到破坏为止可分为三个受力阶段:第Ⅰ阶段为从加载到混凝土受拉开裂前,

第Ⅱ阶段为混凝土开裂至钢筋即将屈服,第Ⅲ阶段为受拉钢筋开始屈服到全部受拉钢筋达到屈服。在第Ⅲ阶段,

混凝土裂缝开展很大,可认为构件达到了破坏状态,即达到极限荷载,受拉构件的承载力计算以第Ⅲ阶段为依据。

6.大、小偏心受拉构件的破坏特征有什么不同?如何划分大、小偏心受拉构件? 答:大偏心受拉构件破坏时,混凝土虽开裂,但还有受压区,破坏特征与的数量有关,当数量适当时,受拉钢筋首先屈服,

然后受压钢筋应力达到屈服强度,混凝土受压边缘达到极限应变而破坏。

小偏心受拉构件破坏时,一般情况下,全截面均为拉应力,其中载增加,

一侧的混凝土首先开裂,

一侧的拉应力较大。随着荷

而且裂缝很快贯通整个截面,混凝土退出工作,拉力完全由钢筋承担,构件破坏时,及都达到屈服强度。

偏心受拉构件正截面承载力计算,按纵向拉力N的作用位置不同,可以分为大偏心受拉与小偏心受拉两种情况:

?合力点范围之外时,为大偏心受拉。当纵向拉力N作当纵向拉力N作用在钢筋As合力点和As?合力点范围之间时, 用在钢筋As合力点和As为小偏心受拉。

7.钢筋混凝土纯扭构件有哪几种破坏形式?各有何特点?

答:受扭构件的破坏形态与受扭纵筋和受扭箍筋配筋率的大小有关,大致可分为适筋破坏、部分超筋破坏、完全超筋破坏和少筋破坏四类。

对于正常配筋条件下的钢筋混凝土构件,在扭矩作用下,纵筋和箍筋先到达屈服强度,然后混凝土被压碎而破坏。

这种破坏与受弯构件适筋梁类似,属延性破坏。此类受扭构件称为适筋受扭构件。

若纵筋和箍筋不匹配,两者配筋比率相差较大,例如纵筋的配筋率比箍筋的配筋率小很多,破坏时仅纵筋屈服,而箍筋不屈服;

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反之,则箍筋屈服,纵筋不屈服,此类构件称为部分超筋受扭构件。部分超筋受扭构件破坏时,亦具有一定的延性,

但较适筋受扭构件破坏时的截面延性小。

当纵筋和箍筋配筋率都过高,致使纵筋和箍筋都没有达到屈服强度,而混凝土先行压坏,这种破坏和受弯构件超筋梁类似,

属脆性破坏类型。此类受扭构件称为超筋受扭构件。

若纵筋和箍筋配置均过少,一旦裂缝出现,构件会立即发生破坏。此时,纵筋和箍筋不仅达到屈服强度而且可能进入强化阶段,

其破坏特性类似于受弯构件中的少筋梁,称为少筋受扭构件。这种破坏以及上述超筋受扭构件的破坏,均属脆性破坏,在设计中应予以避免。

8. 钢筋混凝土弯剪扭构件的钢筋配置有哪些构造要求?

答:1)纵筋的构造要求:对于弯剪扭构件,受扭纵向受力钢筋的间距不应大于200mm和梁的截面宽度;在截面四角必须设置受扭

纵向受力钢筋,其余纵向钢筋沿截面周边均匀对称布置。当支座边作用有较大扭矩时,受扭纵向钢筋应按受拉钢筋锚固在支座内。

当受扭纵筋按计算确定时,纵筋的接头及锚固均应按受拉钢筋的构造要求处理。在弯剪扭构件中,弯曲受拉边纵向受拉钢筋的最小

配筋量,不应小于按弯曲受拉钢筋最小配筋率计算出的钢筋截面面积,与按受扭纵向受力钢筋最小配筋率计算并分配到弯曲受拉边

钢筋截面面积之和。

2)箍筋的构造要求:箍筋的间距及直径应符合受剪的相关要求。箍筋应做成封闭式,且应沿截面周边布置;当采用复合箍筋时,位

于截面内部的箍筋不应计入受扭所需的箍筋面积;受扭所需箍筋的末端应做成135o 弯钩,弯钩端头平直段长度不应

小于10d(d为箍筋直径)。

9.钢筋混凝土裂缝控制的目的是什么?

答:钢筋混凝土结构裂缝控制的目的一方面是为了保证结构的耐久性。因为裂缝过宽时,气体和水分、化学介质侵入裂缝,会引起钢筋锈蚀,

不仅削弱了钢筋的面积,还会因钢筋体积的膨胀,引起保护层剥落,产生长期危害,影响结构的使用寿命。另一方面是考虑建筑物观瞻、

人的心理感受和使用者不安全程度的影响。配置数量等。 1.与普通混凝土相比,预应力混凝土具有哪些优势和劣势?

答:与普通混凝土相比,预应力混凝土的优势是:使构件的抗裂度和刚度提高、使构件的耐久性增加、减轻了构件自重、

节省材料。与普通混凝土相比,预应力混凝土的劣势是:施工需要专门的材料和设备、特殊的工艺,造价较高。

2.简述有粘结预应力与无粘结预应力的区别?

答:有粘结预应力,是指沿预应力筋全长其周围均与混凝土粘结、握裹在一起的预应力。先张预应力结构及预留孔道穿筋压浆的后张

预应力结构均属此类。无粘结预应力,是指预应力筋伸缩、滑动自由,不与周围混凝土粘结的预应力。这种结构的预应力筋表面涂有

防锈材料,外套防老化的塑料管,防止与混凝土粘结。无粘结预应力混凝土结构通常与后张预应力工艺相结合。

3.列举三种建筑工程中常用的预应力锚具?

答:螺丝端杆锚具、锥形锚具、镦头锚具、夹具式锚具。

4.预应力混凝土结构及构件所用的混凝土,需满足哪些要求?

答:预应力混凝土结构构件所用的混凝土,需满足下列要求:(1)强度高。与普通钢筋混凝土不同,预应力混凝土必须采用强度高的混凝土。

因为强度高的混凝土对采用先张法的构件可提高钢筋与混凝土之间的粘结力,对采用后张法的构件,可提高锚固端的局部承压承载力。

(2)收缩、徐变小。以减少因收缩、徐变引起的预应力损失。(3)快硬、早强。可尽早施加预应力,加快台座、锚具、夹具的周转率,

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以利加快施工进度。

5.引起预应力损失的因素有哪些?如何减少各项预应力损失?

答:引起预应力损失的因素主要有锚固回缩损失、摩擦损失、温差损失、应力松弛损失、收缩徐变损失等。(1)减少锚固回缩损失的措施:

选择锚具变形小或使预应力钢筋内缩小的锚具和夹具,并尽量少用垫板;增加台座长度。(2)减少摩擦损失的措施:对于较长的构件可在

两端进行张拉;采用超张拉工艺;在接触材料表面涂水溶性润滑剂,以减小摩擦系数;提高施工质量,减小钢筋的位置偏差。(3)减少温

差损失的措施:采用两次升温养护;在钢模上张拉预应力构件。(4)减少预应力损失的措施:可采用短时间内超张拉的方法。(5)减少收

缩和徐变应力损失,应采取减少混凝土收缩和徐变的各种措施,同时应控制混凝土的预压应力。 6.公路桥涵按承载力极限状态和正常使用极限状态进行结构设计,在设计中应考虑哪三种设计状况?分别需做哪种设计?

答:公路桥涵按承载力极限状态和正常使用极限状态进行结构设计,在设计中应考虑以下三种设计状况:(1)持久状况:桥涵建成后承受自重、

车辆荷载等持续时间很长的状况。该状况需要作承载力极限状态和正常使用极限状态设计。(2)短暂状况:桥涵施工过程中承受临时作用的状况。

该状况主要作承载力极限状态设计,必要时才做正常使用极限状态设计。(3)偶然状态:在桥涵使用过程中偶然出现的状况。

该状况仅作承载力极限状态设计。

1.已知钢筋混凝土矩形梁,一类环境,其截面尺寸b?h?250mm?600mm,承受弯矩设计值M?216kN?m,采用C30 混凝土和HRB335 级钢筋。试配置截面钢筋。

解: C30混凝土fc?14.3N/mm2,ft?1.43N/mm2,HRB335级钢筋

fy?fy'?300N/mm2,并取?b?0.550,一类环境,

取梁的保护层c?25mm,钢筋直径d可按20mm估计。当梁内只有一排受拉钢筋时,

h0?h?as?h?25?20?h?35mm, 2h0?600?35?565mm。

求受压区高度x及As

???2M?2?216?106x??h0?h0?1?1??565??1?1? 2?2??fbh1.0?14.3?250?565??1c0????x?119.78mm

?fbx1.0?14.3?250?119.78As?1c??1428mm2

fy300Af14281.43??s??1.01%?0.45t?0.45??0.21%

bh0250?565fy300选用325 (As?1473mm),单排布置,钢筋间距和保护层等均能满足构造要求。

2.已知矩形截面梁b?h?250mm?600mm,已配纵向受拉钢筋4根22mm 的HRB400级钢筋,

按下列条件计算此梁所能承受的弯矩设计值。

① 混凝土强度等级为C25;

② 若由于施工原因,混凝土强度等级仅达到C20级。 解:

① 查教材附录知:对于一类环境,可取梁的保护层厚度c?25mm,HRB400级钢筋

2fy?fy'?360N/mm2,C25级混凝土fc?11.9N/mm2,

As?1520mm2。

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