混凝土结构基本设计原理
思考题与习题集
第1章 绪论
思考题
1．1钢筋混凝土结构有哪些优点和缺点？
1．2混凝土梁破坏时有哪些特点？钢筋和混凝土是如何共同工作的？ 1．3本课程主要包括哪些内容？学习本课程要注意哪些问题？
第2章 混凝土结构材料的物理力学性能
思考题
2．l 混凝土的立方抗压强度fcuk、轴心抗压强度fck和抗拉强度ftk是如何确定的？为什么
fck低于fcuk？ftk与fcuk有何关系？fck与fcuk有何关系？
2．2混凝土强度等级是根据什么确定的？我国《混凝土结构设计规范》（GB50010- 2001）规定的混凝土强度等级有哪些？
2．3方形截面钢筋混凝土短柱浇筑后发现混凝土强度不足，根据约束混凝土原理如何加固该柱？
2．4单向受力状态下，混凝土的抗压强度与哪些因素有关？混凝土轴心受压应力一应变曲线有何特点？常用的表示应力一应变关系的数学模型有哪几种？ 2．5混凝土的变形模量和弹性模量是怎样确定的？
2．6什么是混凝土的疲劳破坏？疲劳破坏时应力一应变曲线有何特点？
2．7什么是混凝土的徐变？徐变对混凝土构件有何影响？通常认为影响徐变的主要因素有哪些？如何减少徐变？
2．8混凝土收缩对钢筋混凝土构件有何影响？收缩与哪些因素有关？如何减少收缩？ 2．9软钢和硬钢的应力一应变曲线有何不同？二者的强度取值有何不同？我国《混凝土结构设计规范》（GB50010- 2001）中钢筋有哪几种类型？了解钢筋的应力一应变曲线的数学模型。
2．10钢筋有哪些形式？钢筋冷加工的方法有哪几种？冷拉和冷拔后钢筋的力学性能有何变化？
2．11钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求？
1． 12什么是钢筋和混凝土之间的粘结力？影响钢筋和混凝土粘结强度的主要因素有哪些？为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力要采取哪些措施？
第3章 按近似概率理论的极限状态设计法
3．1 结构可靠性的含义是什么？它包含哪些功能要求？结构超过极限状态会产生 什么后果？建筑结构安全等级是按什么原则划分的？
3．2为什么说“作用”是随机变量？“作用”和“荷载”有什么区别？ “抗力”与哪些因素有关？为什么说“抗力”是随机变量？影响结构可靠性的因素有哪些？ 3．3什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类，其含义各是什么？
3．4建筑结构应该满足哪些功能要求？结构的设计使用年限如何确定？结构超过 其
设计设计使用年限是否意味着不能再使用？
2． 5正态分布概率密度曲线有哪些数字特征？这些数字特征各表示什么意义？
3．6材料强度是服从正态分布的随机变量x，其概率密度为f(x)，怎样计算材料强度大于某一取值x0的概率P(x＞x0)？
3．7什么是保证率？什么是结构的可靠度和可靠性指标？我国《建筑结构设计统一标准》对结构可靠度是如何定义的？
Z＜0和 Z=03．8什么是结构的功能函数？什么是结构的极限状态？功能函数Z＞0、
时，分别表示结构处于什么样的状态？
3．9什么是结构可靠概率ps和失效概率pf？什么是目标可靠性指标？可靠性指标与结构失效概率有何定性关系？怎样确定可靠性指标？为什么说我国《混凝土结构设计规范》（GB50010- 2001）采用的极限状态设计法是近似概率设计方法？其主要特点是什么？ 3．10我国《混凝土结构设计规范》（GB50010- 2001）承载力极限状态设计表达式采用何种形式？说明式中各符号的物理意义及荷载效应基本组合的取值原则。式中可靠指标体现在何处？
3．11什么是荷载标准值？什么是可变荷载的频遇值和准永久值？什么是可变荷载的组合值？对正常使用极限状态验算，为什么要区分荷载的标准组合和荷载的准永久组合？如何考虑荷载的标准组合和荷载的准永久组合？
3．12混凝土强度标准值是按什么原则确定的？混凝土材料分项系数和强度设计值是如何确定的？
3．13钢筋的强度设计值和标准值是如何确定的？分别说明钢筋和混凝土的强度标准值、平均值及设计值之间的关系。
第4章 受弯构件的正截面受弯承载力
思考题
4．1混凝土弯曲受压时的极限压应变。?cu取为多少？
4．2什么叫“界限”破坏？“界限”破坏时的?cu和?s分别等于多少？
4．3为什么要掌握在荷载作用下钢筋混凝土受弯构件正截面各阶段的应力状态？它与建立正截面受弯承载力计算公式有何关系？
4．4什么叫少筋梁、适筋梁和超筋梁？在实际工程中为什么应避免采用少筋梁和超筋梁？ 4．5什么叫配筋率，它对梁的正截面受弯承载力有何影响？
4．6单筋矩形截面梁的正截面受弯承载力的最大值Mu,max与哪些因素有关？ 4．7在双筋矩形截面受弯构件中，受压钢筋的抗压强度设计值是如何确定的？
4．8在什么情况下可使用双筋截面梁？适用条件x≥2a'的意义是什么？双筋梁在什么条件下出现x＜2a'，这时应当如何计算？
4．T形截面梁的受弯承载力计算公式与单筋矩形截面及双筋矩形截面梁的受弯承载力计算公式有何异同点？
4．10在正截面受弯承载力计算中，对于混凝土强度等级小于C50的构件和混凝土强度等级等于及大于C50的构件，其计算有什么区别？
习题
3． 1已知梁的截面尺寸b?h=250mm?500mm，承受弯矩设计值M=90kNm，采用混凝土
强度等级C30， HRB335级钢筋，结构安全等级为二级，环境类别为一级。求所需纵向钢
筋截面面积，选筋并绘出配筋草图。
4．2已知矩形截面简支梁，梁的截面尺寸b?h=250mm?450mm，梁的计算跨度l0=5.2m，承受均布线荷载：可变荷载标准值8kN/m，永久荷裁标准值 9.5kN/m（不包括梁的自重），混凝土强度等级为C30，HRB400级钢筋，结构安全等级为二级，环境类别为二a级。求所需纵向钢筋截面面积，选筋并绘出配筋草图。
4．3试设计图4-27所示钢筋混凝土雨篷。已知雨篷板根部厚度为80mm，端部厚度为60mm，跨度为1000mm，各层作法如图4-27所示。板除承受恒载以外，尚在板的自由端每米宽度作用有1kN的施工活荷载标准值，板采用C25的混凝土，HRB335级钢筋，结构安全等级为二级，环境类别为二b级，求所需纵向钢筋截面面积，选筋并绘出配筋草图。
4．4已知梁的截面尺寸b?h=200mm?450mm，混凝土强度等级为C30，配有4根直径16mm的HRB335级钢筋（As=804mm2），环境类别为一级。若承受弯矩设计值M=70kNm，试验算此梁正截面承载力是否安全。
a=60mm，4．5 矩形截面梁，承受弯矩设计值M=260kNm，a/=35mm，h=500mm，b=200mm，
选用混凝土强度等级为 C25，HRB335级钢筋。结构安全等级为二级，环境类别为一级。试求纵向受力钢筋截面面积As和As'，选筋并绘出配筋草图。
4．6 T形截面梁，b=250mm，h=750mm，b/f=550mm，h/f=100mm，a=60mm，承受弯矩设计值M=500kNm，选用混凝土强度等级为 C40，HRB400级钢筋，结构安全等级为二级，环境类别为一级。(1)试求纵向受拉钢筋截面面积As，选筋并绘出配筋草图。(2)若选用混凝土强度等级为 C60，钢筋级别同上，试求纵向受拉钢筋截面面积As，选筋并绘出配筋草图，并将两种情况进行对比。(3)若承受弯矩设计值M=1000kNm，选用混凝土强度等级为 C40，钢筋级别同上，试求纵向受拉钢筋截面面积As，选筋并绘出配筋草图。
4．7 T形截面梁，b=200mm，h=500mm，b/f=400mm，h/f=80mm，a=60mm，承受弯矩设计值M=250kNm，选用混凝土强度等级为 C30，HRB335级钢筋，结构安全等级为二级，环境类别为一级。试求纵向受拉钢筋截面面积As，选筋并绘出配筋草图。
a=60mm，4．8 矩形截面梁，承受弯矩设计值M=550kNm，a/=35mm，h=600mm，b=250mm，
选用混凝土强度等级为 C35，HRB335级钢筋。结构安全等级为二级，环境类别为一级。（1）试求纵向受力钢筋截面面积As和As'，选筋并绘出配筋草图；（2）若受压区已配置3根18的钢筋（HRB335），试求纵向受拉钢筋截面面积As，选筋并绘出配筋草图。 20厚防水砂浆 钢筋混凝土板，平均厚70 20厚水泥砂浆
图4-27
第5章 受弯构件的斜截面承载力
思考题
5．1试述剪跨比的概念及其对斜截面破坏的影响。 5．2梁上斜裂缝是怎样形成的？它发生在梁的什么区段内？ 5．3斜裂缝有几种类型？有何特点？
5．4试述梁斜截面受剪破坏的三种形态及其破坏特征。 5．5试述简支梁斜截面受剪机理的力学模型。 5．6影响斜截面受剪性能的主要因素有哪些？
5．7在设计中采用什么措施来防止梁的斜压和斜拉破坏？
5．8写出矩形、 T形、工字形梁在不同荷载情况下斜截面受剪承载力计算公式。 5．9连续梁的受剪性能与简支梁相比有何不同？为什么它们可以采用同一受剪承载力计算公式？
5．10计算梁斜截面受剪承载力时应取那些计算截面？
5．11什么是材料抵抗弯矩图？如何绘制？绘制材料抵抗弯矩图的目的是什么？
4． 12为了保证梁斜截面受弯承载力，对纵筋的弯起、锚固、截断以及箍筋的间距，有什么构造要求？ 习题
5．1钢筋混凝土简支梁，结构安全等级为二级，环境类别为一级，截面尺寸
b?h=200mm?500mm，a=35mm，混凝土为C30，承受剪力设计值V=1.4? 105N，箍筋
为HPB235级，求受剪承载力所需的箍筋。
5．2 梁截面尺寸同上题，当V=6.2? 104N及V=2.8? 105N时，斜截面设计应如何考虑？ 5．3 钢筋混凝土梁如图5－44所示，b?h=200mm?400mm，a=35mm，环境类别为一级。采用 C30混凝土，均布荷载设计值为q=60kN/m（包括自重），求截面A、Bl、Br 受剪承载力所需的箍筋。箍筋为HPB235级。 q=60kN/m 图5－44 5． 4 图5－42所示简支梁，承受均布荷载设计值q=70kN/m（包括自重），b?h=250mm?450mm，a=35mm，环境类别为一级。混凝土为C30，纵筋为HPB335级，箍筋为HRB235级。试求：（1）受剪承载力所需的箍筋；（2）利用现有纵筋为弯起钢筋，求所需箍筋；（3）当箍筋为?8@200时，求所需弯筋。
图5－42
5．5 一简支梁如图 5－43所示，b?h=200mm?400mm，a=60mm，环境类别为一级。混凝土为 C30，荷载设计值为两个集中力P=100kN （不计自重），纵筋为HRB335级，箍筋为HPB235级。试求：（1）所需纵向受拉钢筋；（2）不设弯起钢筋时所需受剪箍筋；（3）利用现有纵筋为弯起钢筋，求所需箍筋。 图 5－43 5．6图5－44所示简支梁，b?h=250mm?500mm，a=35mm，环境类别为一级。承受均布荷载设计值q=34kN/m（包括自重），集中荷载设计值P=70kN， 混凝土为C30，纵筋为HRB335级，箍筋为HPB235级。利用现有纵筋为弯起钢筋，试计算所需箍筋。 包括自重 图5－44 5．7 图 5－48所示一钢筋混凝土简支梁，b?h=220mm?650mm，a=60mm，环境类别为一级。采用 C20混凝土，纵筋为HRB335级，箍筋为HPB235级，如果忽略梁自重及架立钢筋的作用，试求此梁所能承受的最大荷载设计值P，此时该梁是正截面破坏还是斜截面破坏？ 图 5－48 5．8 图5--49所示简支梁，b?h=250mm?550mm，a=35mm，纵筋为HRB335级，箍筋为HPB235级，求其能承受的极限荷载设计值P。混凝土为C20，忽略梁的自重，并认为该梁受弯承载力足够大。