发布时间 : 星期一 文章混凝土结构设计原理复习题及参考答案更新完毕开始阅读a68104fd941ea76e58fa0478
混凝土的收缩是一种非受力变形，它与徐变的本质区别是收缩时混凝土不受力，而徐变是受力变形。 5.答：可以通过限制水灰比和水泥浆用量，加强捣振和养护，配置适量的构造钢筋和设置变形缝等来避免混凝土构件产生收缩裂缝。对于细长构件和薄壁构件，要尤其注意其收缩。
6.答：结构在规定的设计基准使用期内和规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维修），完成预定功能的能力，称为结构可靠性。
结构在规定时间内与规定条件下完成预定功能的概率，称为结构可靠度。
7.答：整个结构或构件超过某一特定状态时（如达极限承载能力、失稳、变形过大、裂缝过宽等）就不能满足设计规定的某一功能要求，这种特定状态就称为该功能的极限状态。
按功能要求，结构极限状态可分为：承载能力极限状态和正常使用极限状态。
8.答：⑴承载能力极限状态标志结构已达到最大承载能力或达到不能继续承载的变形。若超过这一极限状态后，结构或构件就不能满足预定的安全功能要求。承载能力极限状态时每一个结构或构件必须进行设计和计算，必要时还应作倾覆和滑移验算。
⑵正常使用极限状态标志结构或构件已达到影响正常使用和耐久性的某项规定的限值，若超过这一限值，就认为不能满足适用性和耐久性的功能要求。构件的正常使用极限状态时在构件承载能力极限状态进行设计后，再来对有使用限值要求的构件进行验算的，以使所设计的结构和构件满足所预定功能的要求。
9.答：结构的作用是指结构在施工期间和使用期间要承受的各种作用（即使结构产生内利和变形的所有的原因）。
结构的作用按形式分为两类：直接作用、间接作用。
结构的作用按其随时间的变异性和出现的可能性不同，可分为三类：永久作用、可变作用、偶然作用。 10.答：⑴荷载标准设计值是指结构在其使用期间正常情况下可能出现的最大荷载。按随机变量95%保证率的统计特征值确定，详见《建筑结构荷载规范（GB50009-2001）》。
⑵荷载准永久值是指可变荷载在结构设计基准使用期内经常遇到或超过的荷载值。取可变荷载标准值乘以荷载准永久系数，详见《建筑结构荷载规范（GB50009-2001）》。
⑶荷载设计值是指荷载标准值与荷载分项系数的乘积。
11.答：结构抗力是指整个结构或构件所能承受内力和变形的能力。包括材料的强度、构件的几何特性等因素。
12.答：材料强度标准值按不小于95%的保证率来确定其标准值。即：fcu,k=?cu-1.645?cu。
材料强度标准值除以材料分项系数，即为材料强度设计值。钢筋材料强度的分项系数?s取1.1～1.2，混凝土材料强度的分项系数?c为1.4。
13.答：配筋率是指纵向受力钢筋截面面积与截面有效面积的百分比，即??As。 bh0式中 b，梁的截面宽度；
h0，梁截面的有效高度，取受力钢筋截面重心至受压边缘的距离； As，纵向受力钢筋截面面积； ?，梁的截面配筋率。
当材料强度及截面形式选定以后，根据?的大小，梁正截面的破坏形式可以分为下面三种类型：适筋破坏、超筋破坏和少筋破坏。
14.答：为了防止将构件设计成少筋构件，要求构件的配筋面积As。不得小于按最小配筋率所确定的钢筋面积As,min。即要求：As≥As,min。
《规范》规定，受弯构件受拉钢筋的最小配筋率?min。按构件全截面面积扣除位于受压边的翼缘面积后的截面面积计算。对受弯构件，?min取0.2％和0.45ft／fy中的较大值。
最小配筋率?min的数值是根据钢筋混凝土受弯构件的破坏弯矩等于同样截面的素混凝土受弯构件的破坏弯矩确定的。
15.答：单筋矩形截面梁正截面承载力的计算应力图形以Ⅲa应力状态为依据，基本假定确定。 受压区混凝土等效应力图形的等效原则是：等效后受压区合力大小相等、合力作用点位置不变。 16.答：双筋截面主要应用于下面几种情况：①截面承受的弯矩设计值很大，超过了单筋矩形截面适筋梁所能承担的最大弯矩，而构件的截面尺寸及混凝土强度等级大都受到限制而不能增大和提高；②结构或构件承受某种交变作用，使构件同一截面上的弯矩可能变号；③因某种原因在构件截面的受压区已经布置了一定数量的受力钢筋。
双筋截面计算应力图形与单筋截面相比，只是在受压区多了受压钢筋项。
17.答：小偏心受拉构件的破坏特征与轴心受拉构件相似，破坏时拉力全部由钢筋承担。
大偏心受拉构件的破坏特征与受弯构件相似。按受拉钢筋配筋率? 的多少，也将出现少筋、适筋、超筋三种破坏状态。
18.答：由于轴心拉力N的存在削弱了偏心受拉构件斜截面的抗剪承载力，故在偏拉(或拉弯)构件斜截面抗剪承载力计算式中有减去0.2 N项。
19.答：钢筋混凝土构件在纯扭作用下可能出现四种形式的破坏：少筋破坏、适筋破坏、超筋破坏和部分超筋破坏。适筋破坏和部分超筋破坏为塑性破坏，少筋破坏和超筋破坏为脆性破坏。
20.答：钢筋对构件的抗裂性能作用不大，即钢筋混凝土纯扭构件的开裂扭矩与素混凝土构件的基本相同。但开裂后由于钢筋承受扭矩，在正常配筋条件下，构件的抗扭承载力大大提高，而开裂后构件的抗扭刚度明显下降。
21.答：T形和I形截面在弯剪扭组合作用下，《规范》建议剪力由腹板承担，弯矩由整个截面承担，扭矩按截面腹板、受压翼缘和受拉翼缘的相对抗扭塑性抵抗矩分配。然后按矩形截面弯剪扭构件计算原则进行。
22.答：产生裂缝的原因一般分为两类：荷载原因与非荷载原因。对于非荷载原因，如施工养护不善、温度变化、基础不均匀沉降以及钢筋的锈蚀等，一般采取加强施工养护、设置伸缩缝、避免不均匀沉降等措施。
23.答：影响裂缝宽度的因素主要有：(1)钢筋应力；(2)钢筋直径；(3)钢筋表面特征；(4)混凝土抗拉强度及黏结强度；(5)混凝土保护层厚度；(6)混凝土有效受拉面积；(7)构件的受力形式等。
24.答：裂缝宽度与钢筋应力成正比，为了控制裂缝宽度，在普通钢筋混凝土构件中，不宜采用高强钢筋。
带肋钢筋的黏结应力比光面钢筋大得多，为减小裂缝宽度应尽可能采用带肋钢筋。
在相同截面面积时，直径细的钢筋有更多的外表面，这有利于提高与混凝土的黏结，减小裂缝宽度。因此，在施工允许的条件下，可采用直径较细的钢筋作为受拉钢筋。
保护层越厚，钢筋对外边缘混凝土收缩变形的约束越小，裂缝宽度就越大，故不宜采用过厚的保护层。一般按《规范》规定取用。
25.答：?l 3代表预应力钢筋与台座间温差引起的预应力损失。
?l 5代表混凝土收缩和徐变引起的预应力损失。
?l 7代表由于混凝土弹性压缩引起预应力钢筋初始张拉应力降低的预应力损失。
26.答：?l 2代表预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失。
?l 4代表钢筋的应力松弛引起的预应力损失。
?l 6代表环形构件用螺旋式预应力钢筋作配筋时，由于混凝土的局部挤压引起预应力损失。
27.答：在混凝土受弯构件挠度计算中仍可利用材料力学所得到的弹性受弯构件挠度计算公式，但在计算中构件刚度不再是常量，需要考虑刚度随荷载的变化，即确定短期刚度的计算；还要考虑刚度随时间的变化，即确定长期刚度的计算。在此基础上来进行钢筋混凝土受弯构件的挠度计算。
28.答：钢筋混凝土梁是由不同材料构成的非均质梁。在构件即将出现裂缝时，受拉区混凝土已进入塑性状态，并且在长期荷载作用下，由于构件上裂缝的开展以及混凝土徐变等原因，构件刚度不仅随荷载增加而下降，亦随作用时间的延长而下降。
四、计算题： 1.解：
as=25+20/2=35mm，as'=25+18/2=34mm h0=h-as=500-35=465mm
As= 1256mm2，A's= 509mm2，fy=fy'= 300N/mm2 fc=14.3N/ mm2，?1=1.0，??b=0.55
x=(fy As-fy'A's)/??1fcb=62.7mm＜??bh0=256mm
但x＜2as'=2×34=68mm 则Mn= fy As (h-as')=300×1256×(465-34)=162.4 kN·m＜M 所以正截面承载力不够。 2.解：
as=30+25/2=42.5mm，as'=30+16/2=38mm h0=h-as=500-42.5=457.5mm
As=1964 mm2，A's=402 mm2，fy=fy'=300N/mm2 fc=14.3N/ mm2，?1=1.0，??b=0.55
x=(fy As-fy'A's)/??1fcb=131mm＜??bh0=252mm x＞2as'=2×38=76mm
Mn= fy As (h-as')+??1fcbx(h0-x/2) =300×402×(457.5-38)+1.0×14.3×250×131×(457.5-131/2) =234.2 kN·m 3.解：
(1) 验算截面尺寸 h/b=500/200=2.5＜4 属厚腹梁，应取?c=1.0 0.25?cfcbh0= 0.25×1.0×9.6×200×465=223.2kN＞V=120kN 截面符合条件 0.7ftbh0= 0.7×1.1×200×465=71.61kN＜V=120kN 需要进行计算配置箍筋。
(2) 计算箍筋间距，只配箍筋时，采用均布荷载的抗剪强度公式
nAsv1V=(0.7ftb+1.25fyv)h0N
S1.25fyvnAsv1h0 S= =142.77mmV0.7ftbh0(3) 取S= 150mm＜smax= 200mm 4.解：
C20：fc=9.6N/mm2，ft=1.1 N/mm2，?1=1.0 HRB335：fy=300 N/mm2，??b=0.55
由表知，C20梁环境一类时的保护层厚为30mm，考虑一排钢筋as=40mm， 则：h0=h-as=500-40=460mm （1）由向As取矩公式求x ??1-1-2M120?106＜??b=0.55 ?1-1-2?0.27422?1fcbh01?9.6?250?460满足要求。
x=??h0=0.274×460=126mm
（2）由合力公式求As
9.6×250×126/300=1008 mm2 As=?1fcbx/fy=1×
A'smin= max(0.002，0.45 ft/fy)bh=max(0.002，0.045×1.1/300) ×250×500
=250 mm2＜As
（3）查表，选用418钢筋。 5.解：
C30：fc=14.3N/mm2，?1=1.0
HRB335：fy=fy'=300 N/mm2，??b=0.55 h0=h-as=400-40=360mm （1）计算ei值 e0=M/N=150×103/300=500mm ea=max(20，h/30)=20mm ei= e0 +ea =500+20=520mm （2）计算偏心距增大系数η
0.5fcA0.5×14.3×300×500?1===2.86＞1.0，取??=1.0
N300×103l03000==7.5＜15，取??=1.0 h400?=1+l0130002()2?1?2=1+×()×1.0×1.0=1.028?eih5204001400×1400360h01(3)判别大小偏心受压
?ei=1.028×520=534.56mm＞0.3h0=108mm
N300×103x===69.93mm＜??bh0=0.55×360=198mm
?1fcb1×14.3×300属于大偏心受压。
（4）按大偏心受压，计算对称配筋As=A's 因为x=69.93mm＜2as'=80mm
故取x=80mm，由向A's取矩求As：
hN(?ei-+a′s)300×103×(534.56-200+40)22As===1170.5 mm
fy(h0-a′300×(360-40)s) ＞A's,min=0.002bh=0.002×300×400=240 mm2)
选用420(As=A's=1256 mm2) 6.解：
C30：fc=14.3N/mm2，ft=1.43 N/mm2，?1=1.0，??b=0.55 HRB335：fy=300 N/mm2 HPB235：fyv=210 N/mm2 as=25+22/2=36mm
h0=h-as=550-36=514mm 正截面承载力：