混凝土结构设计原理Word下载.docx

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3．我国《规范》采用（A．立方体抗压）强度作为混凝土各种力学指标的代表值。

4．当楼面均布活荷载大于或等于4kN/m2时，取γQ＝（C．1.3）。

5．钢筋混凝土梁的截面尺寸和材料品种确定后（A．梁裂缝出现前瞬间受拉钢筋应力与配筋率无关；

D．当满足条件ρmin≤ρ≤ρmax时，配筋率越大，正截面抗弯强度也越大）。

6．有两根条件相同的受弯构件，正截面受拉区受拉钢筋的配筋率ρ一根大，另一根小，

Mcr是正截面开裂弯矩，Mu是正截面极限抗弯弯矩，则（B．ρ小的Mcr／Mu大）。

7．当V>

O.25fcbh0时，应采取的措施是（D．增大截面尺寸）。

8．均布荷载作用下的一般受弯构件，当0.1≥V/fcbh0／>

0．07时，（A.可直接按最小配箍率配箍）。

9．矩形截面偏心受压构件中，属于受拉破坏的形态是（D．偏心矩较大，配筋率不高）。

10．钢筋混凝土塑性铰与普通铰的区别是（D．塑性铰只能单向转动，且能承受定值的弯矩）。

1．我国规范采用（A．立方体抗压）强度作为混凝土各种力学指标的代表值。

2．结构的（D．可靠性）是：

结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。

3．梁的破坏形式为受拉钢筋先屈服，然后混凝土受压破坏，则称为（B．适筋梁）。

5．双筋矩形截面梁，正截面承载力计算公式的第二个适用条件x≥2a’的物理意义是（C.保证受压钢筋压力达到规定的抗压设计强度）

6．根据试验资料，《规范》取混凝土开裂扭矩的计算公式为（C．

）。

7．混凝土的弹性系数反映了混凝土的弹塑性性质，定义（A．弹性应变与总应变的比值）为弹性系数。

8．均布荷载作用下的一般受弯构件，当0.1≥V/fcbh0>

0.07时，（A.可直接按最小配箍率配箍）。

二．填空题（每小题2分，共20分）

1．当把20cm和10cm的立方体强度换算成15cm的立方体强度时，换算系数分别为1.05和0.95。

2．冷拉Ⅰ级钢筋由于强度偏低，故只用作普通钢筋。

冷拉Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ级钢筋则主要用作预应力钢筋。

3．受弯构件是指以承受弯矩和剪力作用为主的构件。

4．在单筋矩形截面梁中，受拉钢筋的屈服与受压混凝土达到极限压应变而被压碎同时发生，这种破坏通常称为界限破坏或平衡破坏。

5．在承受以集中荷载为主的梁中，集中荷载与支座之间、或相邻的两个集中荷载之间的箍筋直径与间距应保持不变。

6．轴心受压构件中纵向受压钢筋的设计强度取值原则：

当钢筋的抗拉设计强度小于400N／mm2时，取抗压设计强度绝对值等于其抗拉设计强度；

当抗拉设计强度等于或大于400N／mm2时，取抗压设计强度为400N／mm2。

7．大偏心受压构件的破坏特征是受拉钢筋首先达到屈服，然后受压钢筋屈服最后由于受压区混凝土压碎而导致构件破坏。

8．当纵向拉力N作用在靠近偏心拉力一侧的纵向钢筋截面形心以内时，即为小偏心受拉；

而当纵向拉力N作用在靠近偏心拉力一侧的纵向钢筋截面形心以外时，即为大偏心受拉。

9．先张法构件第二批预应力损失包括

10．工程中将的四边支承的板称为单向板，将的四边支承的板称为双向板。

1．混凝土在荷载的长期作用下，随时间而增长的变形称为徐变。

2．结构的极限状态分为两种，它们是承载能力极限状态与正常使用极限状态。

3．适量配筋的钢筋混凝土梁，从加荷至破坏，其受力存在着三个阶段，开裂弯矩和屈服弯距是三个受力阶段的界限状态。

4．在有腹筋梁的受剪承载力计算中，截面限制条件是为了防止配箍率过高，而发生梁腹的斜压破坏。

5．螺旋箍筋的作用是使截面中间核心部分的混凝土形成约束混凝土，可提高构

件承载能力和延性。

6．在偏心受压构件中，影响截面曲率的主要因素是初始偏心距及长细比。

7．在小偏心受拉截面的计算中，如果构件受到几种不同组合内力设计值，应按最大拉力与最大弯矩的内力组合计算A：

，按最大拉力与最小弯矩的内力组合计算As’。

8．确定截面最不利活载位置时，当欲求某支座截面最大负弯矩时，除该在该支座两侧两跨布置活荷载外，还应在两边每隔一跨布置活荷载。

9，确定截面最不利活荷载位置时，欲求某跨跨中最大正弯矩时，除将活荷载布置在该跨以外，两边应每隔一跨布置活荷载。

10．混凝土施加预压完成以前出现的损失，称为第一批损失。

混凝土施加预压完成后的损失，称为第二批损失。

1．由混凝土应力应变的下降段可知：

混凝土强度越高，残余应力相对的越低。

这说明高强度混凝土耐受变形的能力较差。

2．采用约束混凝土不仅可以提高混凝土的抗压强度，而且可以提高构件的耐受变形的能力．

3．结构的极限状态分为两种，它们是承载能力极限状态与正常使用极限状态。

4．在正常使用极限状态计算中，要考虑荷载作用持续时间的不同区分为两种荷载效应组合：

荷载的短期效应组合和长期效应组合。

5．混凝土强度等级的选用，需注意与钢筋强度的匹配。

当采用Ⅱ级钢筋时，混凝土强度等级不应低于C20，当采用新Ⅲ级钢筋时，不应低于C25。

6．当配筋率达到使钢筋的屈服与压区混凝土破坏同时发生时，这种梁称为平衡配筋梁，其相应的配筋率是保证受拉钢筋达到屈服的最大配筋率。

7．在有腹筋梁的承载力计算中，箍筋截面面积与对应的混凝土面积的比值，称为配箍率。

8．为了满足梁斜截面受弯承载力的要求，弯起点点必须距该钢筋的充分利用

点至少有0.5h0的距离。

9．在轴心受压构件的承载力计算公式中，当fy<

400N/mm2时，取钢筋抗压强度设计值

fy＝fyN／mm2；

当fy≥400N／mm2时，取钢筋抗压强度设计值fy’＝400N／mm2。

10．在实际设计中，划分肋梁楼盖单向板与双向板的条件是：

当n＝

时，按单向板板设计；

当时

，按双向板设计。

1．在正常使用极限状态计算中，要考虑荷载作用持续时间的不同区分为两种荷载效应组合：

荷载的短期效应组合和长期效应组合。

2．当配筋率达到使钢筋的屈服与压区混凝土破坏同时发生时，这种梁称为平衡配筋梁，其相应的配筋率是保证受拉钢筋达到屈服的最大配筋率。

3．为了满足梁斜截面受弯承载力的要求，弯起点点必须距该钢筋的充分利用点至少有0.5h0的距离。

4．在实际设计中，划分肋梁楼盖单向板与双向板的条件是：

5．采用约束混凝土不仅可以提高混凝土的抗压强度，而且可以提高构件的耐受变形的能力．

6．混凝土在荷载的长期作用下，随时间而增长的变形称为徐变。

7．结构的极限状态分为两种，它们是承载能力极限状态与正常使用极限状态。

8．适量配筋的钢筋混凝土梁，从加荷至破坏，其受力存在着三个阶段,开裂弯矩和屈服弯距是三个受力阶段的界限状态。

9．正常使用极限状态中的验算采用标准荷载，因而计算时不考虑荷载分项系数。

10．轴心拉力N作用在A’s和As间距以内的受拉构件，为小偏心受拉情况，作用在A’s和As间距以外的受拉构件，为大偏心受拉情况。

三，筒答题（每小题5分，共20分）

1．为什么混凝土试块的抗压强度随其高宽比增大而降低?

答：

在压力作用下，承压钢板将通过界面上的摩擦力对混凝土试块的横向变形形成约束，使其内部微裂缝不能自由发展，在一定程度上提高混凝土试块的抗压强度。

混凝土试块随其高宽比增大，这种水平约束的影响越小，混凝土强度则降低。

2．什么是承载能力极限状态?

承载能力极限状态是指结构或构件达到了最大承载能力或者产生了使结构或构件不能继续承载的过大变形，从而丧失了完成安全性功能的能力的一种状态。

3．在实际工程中的受弯构件为什么都应设计成适筋梁?

因为适筋梁在破坏阶段通常都具有一定的延性性质，且钢筋的强度和受压区混凝土的强度都能得到充分利用，不论从安全性和经济性的角度均能满足设计要求。

4．在预应力损失中，σl1指的是哪项损失?

如何减小该项损失?

指的是张拉端锚具变形和钢筋松动引起的预应力损失。

减小该项损失的办法：

（1）选择锚具变形小或预应力筋回缩小的锚、夹具，尽量减少垫板的块数；

（2）增加台座长度。

1．什么是混凝土的弹性系数?

它与变形模量及弹性模量有何关系?

弹性系数是弹性应变与总应变的比值。

变形模量等于弹性系数乘以弹性模量。

2．箍筋对梁的受剪性能的影响有哪几方面?

箍筋直接负担了斜截面上的部分剪力，参与了斜截面的抗弯，延缓了斜裂缝的开展，加强了纵筋的销栓作用。

3．什么是轴心受压构件的稳定系数?

影响稳定系数的主要因素是什么?

长柱承载力与短柱承载力的比值，称为轴心受压构件的稳定系数。

稳定系数主要与

有关，

为柱的计算长度，b为矩形截面的短边边长。

4．如何判别大、小偏心受拉构件?

轴向拉力N作用在钢筋A’s和As间距以内为小偏心受拉情况，作用在钢筋A’s和As间距以外，为大偏心受拉情况。

1．试说明混凝土弹性系数的定义及其与弹性模量和变形模量的关系

弹性应变

与总应变

的比值为弹性系数

，变形模量为

，弹性模量为

，则

。

2．适筋梁从加荷开始直到破坏可划分为哪几个受力阶段?

第Ⅰ阶段：

弹性工作阶段；

第Ⅱ阶段：

带裂缝工作阶段；

第Ⅲ阶段：

屈服阶段。

3．简述影响无腹筋梁抗剪强度的因素。

（答出五个即可）

剪跨比、混凝土强度、纵筋配筋率、荷载形式、加载方式、结构类型及截面形状。

4．什么是钢筋混凝土连续梁塑性内力的充分重分布?

钢筋混凝土连续梁在荷载作用下能按预期的顺序出现塑性铰，并按照选定的调幅达到预计的极限荷载，则称为塑性内力的充分重分布。

1、什么是承载能力极限状态?

结构或其构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的不可恢复变形的状态称为承载能力极限状态。

2、在轴心受压构件中，普通箍筋与螺旋箍筋的作用如何?

普通箍筋的作用是防止纵筋压屈，并与纵筋形成钢筋骨架,便于施工。

螺旋箍筋的作用是使截面中间核心部分的混凝土形成约束混凝土,可提高构件的承载力和延性。

3、是轴心受压构件的稳定系数?

4、什么是钢筋混凝土连续梁塑性内力的充分重分布?

1.钢筋和混凝土这两种性质不同的材料为什么能有效地结合在一起共同工作？

试验表明，钢筋和混凝土这两种性质不同的材料能有效地结合在一起共同工作。

其原因主要是由于混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，使两者能可靠地结合成一个整体，在荷载作用下能共同变形；

其次，钢筋和混凝土具有相近的温度线膨胀系数（钢筋的温度线膨胀系数为1.2×

10-5/0C,混凝土的温度线膨胀系数为1.0×

10-5～1.5×

10-5/0C,），当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结。

2．钢筋混凝土结构除了能合理地利用钢筋和混凝土两种材料的特性外还有哪些优点？

钢筋混凝土结构的优点很多，除了能合理地利用钢筋和混凝土两种材料的特性外还有如下优点：

（1）可模性好：

新拌和的混凝土是可塑的，可根据需要设计制成各种形状和尺寸的结构或构件。

（2）整体性好：

现浇钢筋混凝土结构的整体性较好，设计合理时具有良好的抗震、抗爆和抗振动的性能。

（3）耐久性好：

钢筋混凝土结构具有很好的耐久性。

正常使用条件下不需要经常性的保养和维修。

（4）耐火性好：

钢筋混凝土结构与钢结构相比具有较好的耐火性。

（5）易于就地取材：

钢筋混凝土结构所用比重较大的砂、石材料易于就地取材，且可有效利用矿渣、粉煤灰等工业废渣有利于保护环境。

1.钢筋强度标准值是如何取值的？

为什么？

钢筋强度标准值应具有不小于95%的保证率。

对于热轧钢筋的强度标准值是根据屈服强度确定，用fyk表示。

因为构件中的钢筋应力达到屈服点后，将产生很大的塑性变形，使钢筋混凝土构件出现很大变形和不可闭合的裂缝，以至不能使用。

对预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋等没有明显屈服点的钢筋强度标准值是根据国家标准极限抗拉强度b确定的，采用钢筋应力为0.85b的点作为条件屈服点。

2．钢筋的塑性通常用哪两个指标来衡量？

它们对钢筋的塑性有和影响？

钢筋的塑性通常用伸长率和冷弯性能两个指标来衡量。

钢筋拉断后的伸长值与原长的比值称为伸长率，伸长率越大塑性越好；

冷弯是将直径为d的钢筋绕直径为D的弯芯弯曲到规定的角度而无裂纹及起层现象，则表示合格。

弯芯的直径D越小，弯转角越大，说明钢筋的塑性越好。

1.什么是结构的承载能力？

结构的承载能力是指结构抵抗荷载、变形、裂缝开展等的能力。

材料强度、结构构件的尺寸是影响结构的承载能力的主要因素。

2.何谓结构的极限状态？

结构的极限状态分为哪两类？

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。

例如，构件即将开裂、倾覆、滑移、压屈、失稳等。

从安全可靠的角度，结构能有效地、安全可靠地工作，完成预定的各项功能则结构处于有效状态。

反之，结构不能有效工作，失去完成预定功能的能力则结构处于失效状态。

在有效状态和失效状态之间，有个界限状态，即极限状态。

极限状态是结构在工作阶段从有效状态转变为失效状态的分界，是结构开始失效的标志。

结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。

1．钢筋混凝土梁正截面受力过程三个阶段的应力与设计有何关系？

Ⅰa阶段的截面应力分布图形是计算开裂弯矩Mcr的依据；

第Ⅱ阶段的截面应力分布图形是受弯构件在使用阶段的情况，是受弯构件计算挠度和裂缝宽度的依据；

Ⅲa阶段的截面应力分布图形则是受弯构件正截面受弯承载力计算的依据。

2.双筋矩形截面梁中如何保证受压钢筋的应力达到抗压强度设计值？

双筋矩形截面梁中，受压钢筋的压应力

达到抗压强度设计值

的先决条件应满足：

或

其含义为受压钢筋位置不低于受压应力矩形图形的重心。

当不满足上式规定时，则表明受压钢筋的位置离中和轴太近，受压钢筋的应变

太小，以致其应力达不到抗压强度设计值

。

以上a′为受压钢筋截面重心至混凝土受压边缘的距离。

此外，必须注意，在计算中若考虑受压钢筋作用时，应按规范规定，箍筋应做成封闭式，其间距不应大于15d（d为受压钢筋最小直径），且不宜大于400mm。

否则，纵向受压钢筋可能发生纵向弯曲（压屈）而向外凸出，引起保护层剥落甚至使受压混凝土过早发生脆性破坏。

四．计算题（共50分）

1．1．已知梁截面尺寸b×

h二200×

450mm，混凝土强度等级C20（fcm=l0.5N／mm2）,采用Ⅱ级钢筋（fy=fy’=310N／mm2），弯矩没计值M=174KN·

m，试计算截面配筋。

假定钢筋按两排布置。

（12分）

解：

（1）按单筋截面计算最大弯矩Mumax

故应按双筋截面计算。

（2）计算钢筋用量

．2．某钢筋混凝土矩形截面简支梁，b×

h=200×

500mm，净跨为3.56m，承受均布设计荷载88KN／m（包括自重），混凝土强度等级C20（fc=9.5N／mm2），箍筋采用Ⅰ级钢筋（fy=210N／mm2），按构造要求选用双肢φ6@200，Asv1=28.3mm2。

纵筋采用Ⅱ级钢筋（fy=310N／mm2），求弯起钢筋的数量。

受拉纵筋按一排布置，α=45°

（15分）

（1）求支座边缘处剪力设计值

（2）求弯起钢筋数量

ho=h-35=500-35=465mm

（3）验算受拉边弯起钢筋弯起点斜截面承载力

故承载力足够不必再配弯起钢筋。

3．一偏心受压矩形柱，截面尺寸b=250mm，h=400mm，as=as’=35mm，轴心压力设计值N=230kN，弯矩设计值M=132k·

Nm，柱的计算高度lo=3m，混凝土强度等级为C20（fcm=10.5N／mm2），钢筋采用Ⅱ级（fy’=310N／mm2），求对称配筋时所需要的As和As’。

（1）计算

先按大偏心受压计算

（2）判断大小偏心

4．一钢筋混凝土五跨连续梁如图所示。

按塑性理论进行计算，试画出计算简图。

g+q=15.19kN／m，板厚80mm。

（8分）

1．T形截面梁，b=250mm，h=800mm，b’f=600mm，h’f=100mm．混凝土为C20级（fcm=11N／mm2），纵筋采用Ⅱ级钢筋（fy＝310N／mm2），弯矩设计值M＝500kN·

m，求梁的纵向受拉钢筋面积。

（提示:

αsmax＝0.396，纵向受拉钢筋布置成两排）。

（1）判断属于哪一类T形梁，设h。

＝740mm

受压区进入腹板，属第二类T形梁。

（2）求M’f

（3）求

（4）求

及As

2．受均布荷载作用的矩形截面简支梁截面尺寸，支承情况如下图所示。

均布荷载的设计值q=50kN／m,（包括梁自重）混凝土为C20级（fc=10N／mm2）,箍筋采用I级钢（fyv=210N／mm2）直径6mm的双肢箍（Asv=56.6mm2）。

求箍筋的间距。

Smax=250mm，h0=440mm）

（1）求支座边缘截面的剪力设计值

（2）验算截面尺寸

此值小于0.25，截面可用；

大于0.10按计算配箍。

（3）求箍筋间距

取S=140mm

3．已知柱截面尺寸b

h＝300

600mm2，

4.8m，N=1000kN，M=300kN·

m，混凝土为C20级（fcm=11N／mm2），纵筋为Ⅱ级钢（fy=310N／mm2）。

采用对称配筋。

求As=A’s（提示：

（eib）min=0.3h0，

0.544，a＝a’＝40mm）

（1）判别大小偏心受压

可按大偏心受压情况计算．

（2）求As=A’s

1．矩形截面梁的尺寸

混凝土的强度等级为C20，纵筋采用Ⅱ级钢，梁承受的弯矩设计值M＝75kN·

m，求此梁所需配置的纵向受拉钢筋面积As。

fcm＝11N／mm2，fy＝310N／mm2，αs.max＝0.396）（15分）

（1）求

：

设纵向钢筋为单排钢筋h0＝500—35＝465mm

可按单筋截面计算

（2）求

（3）求As：

2．承受集中荷载作用的矩形截面简支梁，截面尺寸及荷载作用位置如下图，荷载设计值P＝360kN（梁自重可忽略不计）。

混凝土为C20（fc＝10N／mm2），b＝300mm，h0＝640mm．纵向受拉钢筋为Ⅱ级（fy＝310N／mm2）．如果用双肢φ6间距150mm（fyv＝210N／mm2）．求所需配置的弯起钢筋面积。

（10分）

（1）计算支座边剪力没计值

（3）计算Vcs

（4）计算弯起钢筋的截面积

3．某柱设计荷载N＝230kN，M＝132kN·

m．柱截面尺寸

mm，

＝35mm．混凝土强度等级C20（fcm＝11N／mm2），Ⅱ级钢筋（fy＝fy’＝310N／mm2），柱计算长度

＝2.625m．求对称配筋的截面面积。

（

＝0.544，（eib）min＝0.3h0）

（1）计算

7.5<

8取

故

（2）判别大小偏心受压

故属于大偏心受压。

（3）求对称配筋的截面面积

（4）验算最小截面面积

可以。

四、计算题（共40分）

1．矩形截面梁，b=250mm，h=500mm，混凝土为C20级（fcm＝11N／mm2），纵筋采用Ⅱ级钢（fy=f’y=310N／mm2）。

已知受压钢筋为2φ20（A’s=628mm2），a’=35mm，采用双肢φ6的封闭箍筋，间距250mm。

梁承受的弯矩设计值M=150kN·

（提示αsmax=0.396）（15分）

（1）求M’

箍筋直径φ6大于

箍筋间距不超过15

20=300mm。

满足要求。

h0＝500-35＝465mm

（3）求As

2．一独立的矩形截面简支梁，b×

h＝200×

500mm，h0=465mm，承受由均布荷载产生的剪力设计值V＝120kN，混凝土强度等级为C20（fc＝10N／mm2）不配置弯起钢筋，箍筋采用I级钢筋（fyv=210N／mm2，Asv1＝28.3mm2），直径6mm的双肢箍。

求箍筋间距S（提示：

由构造知Smax=200mm）（10分）。

（1）验算截面尺寸

（2）计算箍筋间距

（3）取S=150mm<

Smax=200mm

600mm，

0.544，a＝a’＝40mm）（15分）

按大偏心受压情况计算．