《结构设计原理》试卷和答案.doc

结构设计原理试题1一、单项选择题1配螺旋箍筋的钢筋混凝土柱，其其核心混凝土抗压强度高于单轴混凝土抗压强度是因为【 C 】A. 螺旋箍筋参与混凝土受压B. 螺旋箍筋使混凝土密实C. 螺旋箍筋横向约束了混凝土D. 螺旋箍筋使纵向钢筋参与受压更强 2钢筋混凝土轴心受拉构件极限承载力Nu有哪项提供【 B 】A. 混凝土B. 纵筋C. 混凝土和纵筋D. 混凝土、纵筋和箍筋 3混凝土在空气中结硬时其体积【 B 】A. 膨胀B. 收缩C. 不变D. 先膨胀后收缩 4两根适筋梁，其受拉钢筋的配筋率不同，其余条件相同，正截面抗弯承载力Mu【 A 】A. 配筋率大的，Mu大B. 配筋率小的，Mu大C. 两者Mu相等D. 两者Mu接近 5钢筋混凝土结构中要求钢筋有足够的保护层厚度是因为【 D 】A. 粘结力方面得考虑B. 耐久性方面得考虑C. 抗火方面得考虑D. 以上3者 6其他条件相同时，钢筋的保护层厚度与平均裂缝间距、裂缝宽度（指构件表面处）的关系是【 A 】A. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈大，裂缝宽度也愈大B. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈小，裂缝宽度也愈小C. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈小，但裂缝宽度愈大D. 保护层厚度对平均裂缝间距没有影响，但保护层愈厚，裂缝宽度愈大 7钢筋混凝土梁截面抗弯刚度随荷载的增加以及持续时间增加而【 B 】A. 逐渐增加B. 逐渐减少C. 保持不变D. 先增加后减少 8减小预应力钢筋与孔壁之间的摩擦引起的损失s2的措施是【 B 】A. 加强端部锚固B. 超张拉C. 采用高强钢丝D. 升温养护混凝土 9预应力混凝土在结构使用中【 C 】A. 不允许开裂 B. 根据粘结情况而定C. 有时允许开裂，有时不允许开裂 D. 允许开裂 10 混凝土结构设计中钢筋强度按下列哪项取值【 D 】A. 比例极限B. 强度极限C. 弹性极限D. 屈服强度或条件屈服强度 四、简答题31. 预应力混凝土结构中的预应力损失主要有那些？ 主要有：锚具变形损失，摩擦损失，温差损失，钢筋应力松弛损失，混凝土徐变损失，挤压损失32. 简述混凝土结构中裂缝的种类（裂缝产生的原因）。作用效应产生的裂缝；外加变形和约束变形产生的裂缝；钢筋锈蚀产生的裂缝。33. 简述我国国内对配筋混凝土的分类方法。分为：全预应力混凝土；部分预应力混凝土；非预应力混凝土。34. 简述结构可靠度的概念及采用可靠度设计的理由。结构可靠度：在规定时间内，在正常设计、施工、使用及维护条件下，结构完成预定功能的概率。理由：结构设计中遇到的结构效应、结构抗力都具有随机性，因此采用可靠度设计方法更为合理。五、计算题35. 矩形截面单筋梁截面尺寸bh200500mm,混凝土C25，纵向受拉钢筋级，承受弯矩设计值Md=130kNm，进行配筋计算。 解：x=0.320.56（可）（5分）mm（5分）0.2%（可）（5分）36. 普通箍筋轴压短柱（j1），截面尺寸350350mm，混凝土C25，已配纵向钢筋4f18（级），所受轴压力Nd1500kN，问构件是否安全。 解：r=As/A=1018/(350350)=0.83%0.5%(可) （5分）Nu=0.9j(fcdA+fsdAs)=0.91(11.53503502801018)=1524.4kNNd(安全) （10分）设计资料：结构重要性系数：g0=1.0；纵筋最小配筋率：rmin=0.2（受弯）；rmin =0.5（受压）；纵筋合力至构件边缘距离：as=40mmC25混凝土：fcd=11.5MPa；ftd=1.23MPa；级钢筋：fsd=280 MPa；fsd=280 MPa；相对界限受压区高度：xb=0.56结构设计原理试题2一、单项选择题1当压应力0.5fc时，徐变大致与 成正比，各条徐变曲线的间距差不多是相等的，称为线性徐变。 【 B 】A 时间 B 压应力 C 拉应力 D弹性变形2混凝土的抗压强度相比较，强度中等的是 【 B 】A三轴受压 B 单轴受压 C一轴受压，一轴受拉 D 一轴受压，一轴受剪3下例荷载中属于永久荷载的有 【 B 】（A）风力 （B）水浮力 人群 汽车4长细比小于等于 时的轴心受压构件称为短柱。 【 D 】（A）5 （B）6 （C）7 （D）85偏心受压构件中弯矩和轴力对构件的作用效应存在叠加和制约，在小偏心受压情况下，随轴向压力的增大，截面能承受的弯矩 【 C 】（A）提高 （B）不变 （C）降低 6下例属于钢筋混凝土受弯构件斜截面破坏形态的是 【 C 】（A）塑性破坏 （B）适筋破坏 （C）剪压破坏 （D）超筋破坏7公路桥规规定处于类和类环境下的钢筋混凝土构件，容许裂缝宽度不应超过 mm，处于类和类环境下的钢筋混凝土构件，容许裂缝宽度不应超过 mm。 【 A 】（A）0.2 0.15 （B）0.2 0.2 （C）0.15 0.2 （D）0.3 0.38预应力钢筋布置时其束界的确定是依据以下原则确定的：在预加应力阶段保证梁的上缘混凝土不出现 确定束界上限值，在荷载短期效应组合计算弯矩值作用下保证构件混凝土下缘不出现 确定束界下限值。 【 D 】（A）拉应力 压应力 （B）压应力 压应力 （C）压应力 拉应力 （D）拉应力 拉应力9热轧钢筋经冷拉后其抗拉强度 抗压强度 ，热轧钢筋经冷拔后其抗压强度 抗拉强度 。 【 C 】（A）提高 提高 提高 提高 （B）提高 提高 不变 提高（C）提高 不变 提高 提高 （D） 提高 提高 提高 不变 10预应力钢筋强度有一定要求，不能作为预应力筋的是 【 D 】（A）高强度钢丝 （B）钢绞线 （C）精轧螺纹钢筋 （D）HRB335钢筋四、简答题28试绘出有明显屈服点钢筋的应力应变曲线并简述其特点?（5分）答： （1分）弹性阶段OA：时，接近直线变化，混凝土弹性工作。（1分）弹塑性阶段AB：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，应变达到（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(1分)29预应力损失有哪几种?（6分）答：预应力筋与管道壁间摩擦引起的应力损失 (1分)锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 (1分)钢筋与台座之间的温差引起的应力损失 (1分)混凝土弹性压缩引起的应力损失 (1分)钢筋松弛引起的应力损失 (1分)混凝土收缩和徐变引起的应力损失 (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 (2分)3)混凝土包裹钢筋，使钢筋免遭锈蚀 (2分)五、计算题32矩形截面梁bh=250mm500mm,截面处弯矩组合设计值Md=190KN.m,采用C25混凝土和HRB335级钢筋。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 b=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） 求受压高度基本公式为 （2分）代入数值可得解得 （4分）(2)求所需钢筋数量基本公式为 （2分）代入数值可得 （2分）（3）验算最小配筋率计算： 而配筋率应不小于0.2%，取 （2分）实际配筋率 （2分）33钢筋混凝土偏心受压构件，截面尺寸为bh=400mm500mm,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级钢筋，采用对称配筋，取，试确定纵向钢筋的数量。(r0=1.0,fcd=9.2Mpa,fsd=fsd=280Mpa,b=0.56,min=0.02%) （12分） 解：由N=400Kn，M=240kN，可以得到偏心距为 （1分）在弯距作用方向，构件长细比l0/h=400/500=85。设as=as=50mm，h0=h-as=450mm。 (1分) 取 取 (1分) （1分） （1分）（1）判别大、小偏心受压： 故可按大偏心受压构件设计。（2分）（2）求纵向钢筋面积由，得到受压区高度=0.242450=109mm2as=100mm。而 （1分）基本公式为解得所需纵向钢筋面积为： （3分）（3） （1分） 结构设计原理试题3一、单项选择题1下例钢筋不属于有明显流幅的钢筋的是 【 C 】AR235钢筋 BHRB335钢筋 C冷拔热轧钢筋 D冷拉热轧钢筋2对于没有明显流幅的钢筋，结构设计时常取作为其条件屈服强度。 【 B 】A屈服上限 B0.2 C屈服下限 D 极限强度3钢筋混凝土全梁承载能力校核一般采用图解法，要使全梁的正截面抗弯承载能力得到保证必须使图全部覆盖图，且两者差距越小说明设计越经济。 【 A 】A抵抗弯矩图 弯矩包络图 B弯矩包络图 抵抗弯矩图C弯矩包络图 弯矩包络图 D抵抗弯矩图 抵抗弯矩图4公路桥规中对T形截面梁受压翼板有效宽度取值的规定中，下例不正确的是： 【 A 】A简支梁计算跨径的1/4 B相邻两梁的平均间距 C D对连续梁各中间跨正弯矩区段取该跨计算跨径的0.2倍5矩形截面抗扭纵筋布置首先是考虑角隅处，然后考虑 【 A 】A截面长边中点 B截面短边中点 C截面下边 D除前述的其余地方6下列哪项不是提高梁刚度的主要措施是 【 C 】A加大截面宽度 B加大受拉钢筋配筋率C加大保护层厚度D加大截面有效高度7一根已设计好的预应力混凝土轴心受拉构件，现将张拉控制应力提高10（仍未超过张拉控制应力的上限值），下面哪个结论正确 【 A 】A构件承载力不变，但抗裂度提高 B承载力和抗裂度都有提高C承载力有提高，抗裂度不变 D承载力降低，抗裂度不变8受弯构件正截面承载力根据下列哪项提出 【 B 】A少筋梁B适筋梁C超筋梁D综合三种破坏形态9冷拉钢筋的目的是 【 B 】A提高抗压强度 B提高抗拉强度C增加塑性 D提高抗拉强度和增加塑性10钢筋混凝土矩形截面简支梁，原设计受拉钢筋用410（级），现根据等强代换原则（fsd1As1=fsd2As2）改为314（级），原设计均满足承载力、挠度、裂缝要求，那么钢筋代换后 【 B 】A仅需验算承载力，而不需验算挠度、裂缝宽度B仅需验算裂缝宽度，而不需验算挠度、承载力C仅需验算挠度，不必验算裂缝宽度、承载力D三者都不必验算四、简答题28减小裂缝宽度的措施有哪些？裂缝宽度的影响因素有哪些? （5分）答：减小裂缝宽度的措施：（2分）1）选择较细直径的钢筋及变形钢筋；2）增大钢筋截面面积，从而增大截面配筋率；3）采用改变截面形式及尺寸或提高混凝土强度等级。影响因素：（3分）1)土强度等级 2)保护层厚度 3)钢筋应力 4)直径d 5)钢筋配筋率 6)的外形 7)作用的性质 8)的受力性质29预应力混凝土构件张拉时先张法、后张法各将会产生哪几种预应力损失?（6分）答：先张法产生的损失有：（3分）锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 、钢筋与台座之间的温差引起的应力损失、混凝土弹性压缩引起的应力损失、钢筋松弛引起的应力损失、混凝土收缩和徐变引起的应力损失后张法产生的损失有：（3分）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、混凝土弹性压缩引起的应力损失、钢筋松弛引起的应力损失、钢筋松弛引起的应力损失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梁斜截面破环的主要形态有哪几种?它们分别在什么情况下发生?破环性质如何? （6分）答：斜压破坏 当剪跨比m1或腹筋配置过多 脆性破坏（2分）剪压破坏 当剪跨比1m3或腹筋配置适中 脆性破坏（2分）斜拉破坏 当剪跨比m3或腹筋配置太少 脆性破坏（2分）五、计算题32钢筋混凝土矩形截面梁，截面处计算弯矩，采用C30混凝土，HRB335级钢筋，试进行配筋计算 (r0=1.0,fcd=14.5Mpa,fsd=280Mpa,b=0.56, ftd=1.39Mpa) （15分）解：按一层钢筋布筋，假设as=40mm,则有效高度 h0=500-40=460mm.。(1分)（1） 求受压高度基本公式为 （2分）代入数值可得解得 （大于梁高，舍去） （4分）(2)求所需钢筋数量基本公式为 （2分）代入数值可得 （2分）（3）验算最小配筋率计算： 即配筋率应不小于0.22%，即 （2分）实际配筋率 （2分）33钢筋混凝土偏心受压构件，截面尺寸为bh=400mm500mm,构件的计算长度l0=4m。计算轴向力Nd=420KN，计算弯矩Md=255KN.m。构件采用C20级混凝土，HRB335级钢筋，采用对称配筋，取，试确定纵向钢筋的数量。(g0=1.0,fcd=9.2Mpa,fsd=fsd=280Mpa,b=0.56,min=0.02%) （12分） 解：由N=420Kn，M=255kN，可以得到偏心距为 （1分）构件长细比l0/h=400/500=85。设as=as=50mm，h0=h-as=450mm。 (1分) 取 （1分） 取 (1分) （1分） （1分）（1）判别大、小偏心受压： 故可按大偏心受压构件设计。 （2分）（2）求纵向钢筋面积由，得到受压区高度=0.254450=114.1mm2as=100mm。而 （2分）基本公式为解得所需纵向钢筋面积为： （3分）（3） （2分） 我国钢材按化学成分可分为： a、光圆钢筋和变形钢筋； b、碳素钢和普通低合金钢； c、和5号钢； d、螺纹钢筋和人字形钢筋。 答案：b 对混凝土梁，如果实际配筋率 小于最大配筋率 ，则： a、梁的破坏始于受拉钢筋的屈服； b、梁的破坏始于受压钢筋的屈服； c、梁的破坏始于受拉混凝土的屈服； d、梁的破坏始于受压混凝土的屈服。 答案：a 梁沿斜截面破坏时，当裂缝一出现，很快形成一条主要斜裂缝，并迅速延伸至荷载作用点，使梁斜向被拉断，这种破坏称为： a、斜压破坏； b、剪压破坏； c、斜拉破坏； d、剪切破坏。 答案：c 我国公路桥规采用的纯扭构件强度计算理论为： a、斜弯曲破坏理论； b、变角度空间桁架模型； c、换算截面法； d、薄壁扭转模型。 答案：a 对偏心受压构件，下述那种情况必须考虑构件在弯矩作用平面内的挠曲对纵向力偏心矩的影响？ a、矩形截面 ； b、矩形截面 ； c、矩形截面 ； d、矩形截面 。 答案：c 下列那种受力构件属于轴心受拉构件？ a、混凝土桁架桥的弦杆； b、抗拔桩； c、预应力混凝土梁； d、摩擦桩。 答案：b 以下那种预应力筋的造价最高？ a、高强度钢筋； b、高强钢丝； c、钢铰线； d、复合材料预应力筋 答案：d 采用两端张拉可减小那种应力损失？ a、预应力松弛引起的应力损失； b、混凝土弹性压缩引起的盈利损失； c、预应力筋与孔道壁摩擦引起的应力损失； d、混凝土徐变引起的应力损失。 答案：c 普通钢筋混凝土受弯构件预拱度值为： a、恒载挠度； b、恒载活载挠度； c、活载挠度； d、恒载1/2活载挠度。 答案：d 部分预应力混凝土与全预应力混凝土相比，具有那种优点？ a、节省钢材； b、裂缝宽度小； c、承载力大； d、挠度小； 答案：a 临时结构广泛采用的钢结构连接方式为： a、焊接； b、铆钉连接； c、螺栓连接 d、各种连接均可。 答案：c 问答题举例（1）简述正常使用极限状态的理论基础和验算内容 答：正常使用极限状态的计算是以弹性理论或弹塑性理论为基础的，主要进行三个方面的验算，即限制应力；短期荷载下的变形计算（挠度）；混凝土的裂缝计算。 （2）简述梁内主要钢筋种类及各自作用 答：梁内主要钢筋包括主钢筋、弯起钢筋、箍筋等，其中主钢筋是主要的受力钢筋，对梁断面而言，它承受所有的因弯矩而产生的拉应力（若受压区布置主筋，也承担一定的压应力）；弯起钢筋是为满足斜截面抗剪而设置的，一般可由主钢筋弯起；箍筋除满足斜截面抗剪强度外，还起到连接受力主钢筋和受压区混凝土的作用，同时用来固定主钢筋的位置使梁内各种钢筋形成骨架。 （3）预应力混凝土结构的特点是什么？ 答：与钢筋混凝土结构相比预应力混凝土事先施加了预应力，在荷载作用下截面不出现拉应力，提高了截面的抗裂性，使得高强度材料得以应用，减轻了结构自重，提高了结构跨越能力。 （4）砌体结构的特点是什么？ 答：由块料和胶结材料组成的砌体结构其特点是抗压强度高，而抗拉、抗弯、抗剪强大低。因此，砌体结构适用于抗压为主的结构。 （5）筋混凝土结构共同工作的机理是什么？ 答：钢筋和混凝土这两种力学性质不同的材料之所以能共同工作是因为：混凝土与钢筋之间具有良好的粘结力，两者能成为共同受力的整体；钢筋与混凝土的温度线膨胀系数大致相同，钢筋=1.010-5；混凝土=（0.81.2）10-5，当温度改变时，不致于破坏粘结力；混凝土包裹钢筋使钢筋免于锈蚀。 （6）影响钢筋混凝土受弯构件斜截面抗剪强度的主要因素有哪些？ 答：影响钢筋混凝土受弯构件斜截面抗剪强度的主要因素有：剪跨比m；混凝土标号R；纵向钢筋的配筋率；箍筋的强度和箍筋的配箍率。 （7）轴心受压构件长柱的截面破坏特点是什么？ 答：长细比铰大的轴心受压构件，由于纵向弯曲影响，导致截面应力分布非均匀，内侧压应力较外侧压应力大，截面破坏始于应力较大的一侧。其承载力小于相同截面的短柱。 （8）预应力混凝土的基本原理是什么？ 答：所谓的压应力混凝土结构就是事先人为地加入预加力，使得预加力在截面上产生的应力有利于抵消使用荷载产生的应力，使得截面不产生拉应力或限制拉应力的数值或限制裂缝的大小。 （9）锚具按传力受力原理分哪几类？ 答：锚具按传力锚固原理可分为：依靠摩阻力锚固的摩阻型锚具；依靠预应力筋于锚具挤压锚固的承压型锚具；依靠混凝土和预应力筋粘结锚固的粘结型锚具。 （10）介绍轴向受力构件的类别 答：轴向受力构件根据外载荷是否通过截面形心分为轴心受力构件和偏心受力构件，而轴心受力构件又根据力的作用方向不同分为轴心受拉构件和轴心受压构件；偏心受力构件也包括偏心受拉构件和偏心受压构件，也就是通常所说的拉弯构件和压弯构件。 计算题举例钢筋混凝土单、双筋矩形梁承载力的计算；钢结构铆钉连接与焊接连接承载力的计算。结构设计原理试卷 第14页（共24页）