结构设计原理试卷和答案

12．根据抗扭配筋率得钢筋混凝土矩形截面纯扭构件破坏形态有少筋破坏、 筋破坏 、超筋破坏、适筋破坏。

13．施加预应力的方法有先张法和

后张法

。

部分超

14．张拉预应力筋时，张拉设备的测力仪表所指示的总张拉力除以预应力筋截面面积得 出的拉应力称为 张拉控制应力 。 15．双筋矩形截面梁中，为了充分发挥受压钢筋的作用并确保其达到屈服强度必须满足

x ? 2as' 。 16．影响有腹筋梁斜截面抗剪能力的主要因素有 、混凝土强度、和箍筋强度及数量。

17．混凝土的立方体抗压强度所规定的标准试件是以 应乘以

1.05

的换算系数。

剪跨比 、纵向受拉钢筋配筋率 150mm

边长的试块进

行的，在实际工程中也有采用边长为 200mm 的混凝土立方体试件，则所测得的立方体强度

三、判断题

18．混凝土立方体抗压强度受到多种因素影响，试件的尺寸越小，其抗压强度越小。 【× 】 【 × 19．钢筋混凝土受弯构件正截面计算中受压高度界限系数 ξb 只与钢筋等级有关。】

20．抗扭的箍筋必须做成闭口形式，且具有足够的锚固长度。 】

21．预应力混凝土梁的极限承载力比同截面同种材料的普通钢筋混凝土极限承载力大。

【

22．混凝土骨料弹性模量越大，其收缩值就越小。

23．混凝土受三向应力作用时，强度和延性相应降低。 】

24．钢筋混凝土受弯构件正截面的工作可分为整体工作阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶 段三个阶段。 【 √ 】

25．大偏心受压破坏始于远离作用力一侧钢筋屈服。 】

27．《公路桥规》规定结构构件的承载能力极限状态设计原则是：荷载效应不利组合的 设计值，必须小于等于结构抗力效应的设计值。 【 √ 】

四、简答题

28．试绘出有明显屈服点钢筋的应力——应变 σ－ε 曲线并简述其特点?（5 分） 答：

【

√

】 ×

26．钢筋混凝土受弯构件在长期荷载作用下，随着裂缝的发展，刚度变化不大。【

×

】

【√ 】 【 × 【

√

BC

E

（1 分）

?0.3f（1 分） 弹性阶段 OA： ? c 时，? ? ? 接近直线变化，混凝土弹性工作。

弹塑性阶段 AB： 0.3 fc ? ? ? 0.8 fc 出现塑性变形，? ? ? 为曲线变化。内部微裂缝发展。 （1 分 0

裂缝扩展阶段 BC：裂缝发展，试件表面出现不连续可见裂缝：构件中开始破坏，此时应力

达到 fc ，应变达到 ?c0 （峰值应变） (1 分)

破坏阶段 CD：缓慢卸载，应变继续增长，直至压碎。此时应变达极限压应变 ?cu (1 分) 29．预应力损失有哪几种?（6 分）

钢筋与台座之间的温差引起的应力损失 ? l3

混凝土弹性压缩引起的应力损失 ? l4

钢筋松弛引起的应力损失 ? l5

混凝土收缩和徐变引起的应力损失 ? l6

(1 分)

(1 分)

(1 分)

(1 分)

答：预应力筋与管道壁间摩擦引起的应力损失 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 ? l2

(1 分)

(1 分)

30．轴心受压构件中纵筋的作用是什么?箍筋的作用是什么? （6 分） 答：纵筋：（3 分）

1）协助混凝土抗压；2）承受可能存在的弯矩；3）防止突然脆性破坏。 箍筋：（3 分）

1）缩短自由长度，防止纵筋压屈； 2）为纵筋定位，并形成钢筋骨架；

3）螺旋箍筋使中间混凝土成为约束混凝土，提高构件延性承载力。

31．钢筋和混凝土两种物理力学性能不一致的材料能够相互结合共同工作的主要原因是 什么？（6 分）

答：1)二者有可靠的粘结力 (2 分)

2)二者的温度线膨胀系数较为接近

3)混凝土包裹钢筋，使钢筋免遭锈蚀

五、计算题

32．矩形截面梁 b×h=250mm×500mm,截面处弯矩组合设计值 Md=190KN.m,采用 C25 混凝 土和 HRB335 级钢筋。Ⅰ类环境条件，安全等级为二级。试进行配筋计算。（15 分） （r0=1.0 fcd=11.5Mpa ftd=1.23Mpa fsd=280Mpa ξb=0.56 ）

解：按一层钢筋布筋，假设 as=40mm,则有效高度 h0=500-40=460mm.。(1 分) （1） 求受压高度

2x

基本公式为 r0M d ? M u ? fcd bx(h0 ? ) ? fcd bh0 A0 （2 分）

2 代入数值可得

(2 分) (2 分)

x

1.0 ?190 ?106 ? 11.5? 250x(460 ? )

2

解得

x ? 179.4mm ? ?bh0 (? 0.56 ? 460mm ? 257.6) （4 分）

(2)求所需钢筋数量

fcd bx ? fsd As 基本公式为 （2 分）

代入数值可得

211.5? 250 ?179.4 As ? ? 1842.05mm （2 分）

280

（3）验算

1.23 最小配筋率计算： 45( ftd ) ? 45( ) ? 0.20 280 fsd

取 ?min ? 0.2?

（2 分）

而配筋率应不小于 0.2%，

1842.05 ?1.6???(?0.2?)实际配筋率 ? ? As ? min

250 ? 460 bh0

（2 分）

33．钢筋混凝土偏心受压构件，截面尺寸为 b×h=400mm×500mm,构件的计算长度 l0=4m。计算轴向力 Nd=400KN，计算弯矩 Md=240KN.m。构件采用 C20 级混凝土，HRB335

?50mm，试确定纵向钢筋的数量。级钢筋，采用对称配筋，取 as ? as'

(r0=1.0,fcd=9.2Mpa,fsd=f’sd=280Mpa,ξb=0.56,ρ

min=0.02%)

（12 分）

? ? 1?

1 l (0)2??

??

1400e0 / h0 h

?1 ? 0.2 ? 2.7e0 / h0 ? 1.0

l

?2 ? 1.15 ? 0.01 0 ? 1.0

h

（1 分）

解：由 N=400Kn，M=240kN，可以得到偏心距为

6

M 240 ?10 e0 ? ? ? 600mm 3N 400 ?10

在弯距作用方向，构件长细比 l0/h=400/500=8＞5。设 as=a’s=50mm，h0=h-as=450mm。 (1 分)

600 ?3.80?1.0取

?1 ? 0.2 ? 2.7 ? ? ? 1.0

450

?2 ? 1.15 ? 0.01 400 ? 1.07 ? 1.0 取 ?2 ? 1.0 (1 分)

500

1 4000 2

? ? 1? ? ( ) ? 1.034 （1 分）

600 500

1400 ?

450 ?e0 ? 1.034 ? 600 ? 620mm

（1）判别大、小偏心受压：

（1 分）

N 400 ?10 ?? ? ? 0.242 ? ?b (? 0.56)

fcdbh0 9.2 ? 400 ? 450

故可按大偏心受压构件设计。（2 分）

（2）求纵向钢筋面积

由 ? ? 0.242, h0 ? 450mm ，得到受压区高度 x ? ?h0 =0.242×450=109mm＞2a’s=100mm。而

（1 分） es ? ?e0 ? h ? as ? 620 ? 500? 50 ? 820mm 2 2

基本公式为

2''h

N (?e0 ? ? as ) ? M u ? fcdbh0?(1? 0.5?) ? fsd As (h0 ? as )

2

3

400 ?10 ? 820 ? M u ? 9.2 ? 400 ? 450 ? 0.242(1? 0.5? 0.242) ? 280 ? As' ? (450 ? 50) 解

3

2

得所需纵向钢筋面积为：