混凝土结构设计原理试题库答案.pdf
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1、判断题参考答案第1章 钢筋和混凝土的力学性能1.错;对;对;错;对;2.错;对;对;错;对;对;对;对;第3章 轴心受力构件承载力1.错;对;对;错;错;错;第4章 受弯构件正截面承载力1.错;错;错;对;错;2.错;对;错;对;第5章 受弯构件斜截面承载力1.对;错;错;错;错;第6章受扭构件承载力1.错;错;错;第7章偏心受力构件承载力1.对;对;对;对;对;2.对;错;错;错;对;对;对;第8章 钢筋混凝土构件的变形和裂缝1.错;错;对;错;错;对;对;错;第9章预应力混凝土构件1.对;对;错;错;错;对;错;单选题参考答案 绪论B A B A C第1章 钢筋和混凝土的力学性能 DABC
2、ABDAA.CB第3章 轴心受力构件承载力DAABDCBDCCADC;第4章 受弯构件正截面承载力 CADBCACDCAB C(A?);第5章 受弯构件斜截面承载力BACBCDACAB;第6章受扭构件承载力A A D D C;第7章 偏心受压构件承载力 DCBAADD.D A;第8章 钢筋混凝土构件的变形和裂缝 DBBDBAADCC;第9章预应力混凝土构件BCCCCADBABAA;问答题参考答案绪论1.什么是混凝土结构?根据混凝土中添加材料的不同 通常分哪些类型?答:混凝土结构是以混凝土材料为主,并根据需要配置 和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维,形成的 结构,有素混凝土结构、钢筋混
3、凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。混 凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高 的优点。2.钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么?答:混凝土和钢筋协同工作的条件是:(1)钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力,使两者结 合为整体;(2)钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同,两 者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏;(3)设置一定厚度混凝土保护层;(4)钢筋在混凝土中有可靠的锚固。3.混凝土结构有哪些优缺点?答:优点:(1)可模性好;(2)强价比合理;(3)耐火 性能好;(4)耐久性能好;(5)适应灾害环境能力强,整体 浇筑的钢筋混凝土结构
4、整体性好,对抵抗地震、风载和爆炸 冲击作用有良好性能;(6)可以就地取材。钢筋混凝土结构的缺点:如自重大,不利于建造大跨结 构;抗裂性差,过早开裂虽不影响承载力,但对要求防渗漏 的结构,如容器、管道等,使用受到一定限制;现场浇筑施 工工序多,需养护,工期长,并受施工环境和气候条件限制 等。4.简述混凝土结构设计方法的主要阶段。答:混凝土结构设计方法大体可分为四个阶段:(1)在20世纪初以前,钢筋混凝土本身计算理论尚未 形成,设计沿用材料力学的容许应力方法。(2)1938年左右已开始采用按破损阶段计算构件破坏 承载力,50年代,出现了按极限状态设计方法,奠定了现代 钢筋混凝土结构的设计计算理论。
5、(3)二战以后,设计计算理论已过渡到以概率论为基 础的极限状态设计方法。(4)20世纪90年代以后,开始采用或积极发展性能 化设计方法和理论。第2章 钢筋和混凝土的力学性能1.软钢和硬钢的区别是什么?设计时分别采用什么值作 为依据?答:有物理屈服点的钢筋,称为软钢,如热轧钢筋和冷 拉钢筋;无物理屈服点的钢筋,称为硬钢,如钢丝、钢绞线 及热处理钢筋。软钢有两个强度指标:一是屈服强度,这是钢筋混凝土 构件设计时钢筋强度取值的依据,因为钢筋屈服后产生了较 大的塑性变形,这将使构件变形和裂缝宽度大大增加以致无 法使用 所以在设计中采用屈服强度人作为钢筋的强度极限。另一个强度指标是钢筋极限强度九,一般用
6、作钢筋的实际破 坏强度。设计中硬钢极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依 据,一般取残余应变为0.2%所对应的应力。0.2作为无明显流 幅钢筋的强度限值,通常称为条件屈服强度。对于高强钢丝,条件屈服强度相当于极限抗拉强度0.85倍。对于热处理钢 筋,则为0.9倍。为了简化运算,混凝土结构设计规范统 一取。0.2=0.85(J b,其中(J b为无明显流幅钢筋的极限抗拉强 度。2.我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种?我国热轧 钢筋的强度分为几个等级?答:目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构 的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线。根据轧制和加工工 艺,钢筋可分为热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋
7、。热轧钢筋分为热轧光面钢筋HPB23 5.热轧带肋钢筋 HR B3 3 5、HR B4 00、余热处理钢筋 R R B4 00(K 20MnS i,符号如,III级卜热轧钢筋主要用于钢筋混凝土结构中的钢筋 和预应力混凝土结构中的非预应力普通钢筋。3.在钢筋混凝土结构中,宜采用哪些钢筋?答:钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋,应 按下列规定采用:(1)普通钢筋宜采用HR B4 00级和 HR B3 3 5级钢筋,也可采用HPB23 5级和R R B4 00级钢筋;(2)预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝,也可采用 热处理钢筋。4.简述混凝土立方体抗压强度。答:混凝土标准立方体的抗压强度,我国
8、普通混凝土 力学性能试验方法标准(GB/T5 0081-2002)规定:边长为 15 0mm的标准立方体试件在标准条件(温度203七,相对 温度290%)下养护28天后,以标准试验方法(中心加载,加载速度为0.31.0N/mm2/s),试件上、下表面不涂润滑剂J,连续加载直至试件破坏,测得混凝土抗压强度为混凝土标准 立方体的抗压强度fck,单位N/mm2oF 几=了fcK一混凝土立方体试件抗压强度;F-试件破坏荷载;试件承压面积。5.简述混凝土轴心抗压强度。答:我国普通混凝土力学性能试验方法标准(GB/T5 0081-2002)采用 15 0mmx 15 0mmx3 00mm 棱柱体 作为混凝
9、土轴心抗压强度试验的标准试件,混凝土试件轴心 抗压强度F几=7fcp混凝土轴心抗压强度;F-试件破坏荷载;A试件承压面积。6.混凝土的强度等级是如何确定的。答:混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定,混凝土立方体抗压强度标准值feu,k,我国混凝土结构设计 规范规定,立方体抗压强度标准值系指按上述标准方法测 得的具有95%保证率的立方体抗压强度,根据立方体抗压强 度标准值划分为 C15、C20、C25、C3 0、C3 5、C4 0、C4 5、C5 0、C5 5、C60、C65、C70、C75、C80 十四个等 级。7.简述混凝土三轴受压强度的概念。答:三轴受压试验是侧向等压。2=6=5的三
10、轴受压,即 所谓常规三轴。试验时先通过液体静压力对混凝土圆柱体施 加径向等压应力,然后对试件施加纵向压应力直到破坏。在 这种受力状态下,试件由于侧压限制,其内部裂缝的产生和 发展受到阻碍,因此当侧向压力增大时,破坏时的轴向抗压 强度相应地增大。根据试验结果分析,三轴受力时混凝土纵 向抗压强度为fee-fc+B(Jr式中:fee-混凝土三轴受压时沿圆柱体纵轴的轴心抗压强 度;fcf混凝土的单轴圆柱体轴心抗压强度;B系数,一般普通混凝土取4;Or-侧向压应力。8.简述混凝土在单轴短期加载下的应力应变关系特点。答:一般用标准棱柱体或圆柱体试件测定混凝土受压时 的应力应变曲线。轴心受压混凝土典型的应力
11、应变曲线如图,各个特征阶段的特点如下。混凝土轴心受压时的应力应变曲线1)应力OK0.3 2sh当荷载较小时,即。0.3 2sh,曲线近似是直线(图2-3 中OA段),A点相当于混凝土的弹性极限。此阶段中混凝土 的变形主要取决于骨料和水泥石的弹性变形。2)应力 0.3 2sh ao.8 启sh随着荷载的增加,当应力约为(0.30.8)%sh,曲线明显 偏离直线,应变增长比应力快,混凝土表现出越来越明显的 弹塑性。3)应力0.8公卜a12时,此时因长细比较大,有可能因纵向弯 曲引起螺旋箍筋不起作用;如果因混凝土保护层退出工作引起构件承载力降低的 幅度大于因核芯混凝土强度提高而使构件承载力增加 的幅
12、度,当间接钢筋换算截面面积/ssO小于纵筋全部截面面积 的25%时,可以认为间接钢筋配置得过少,套箍作用 的效果不明显。6.简述轴心受拉构件的受力过程和破坏过程?答:第I阶段加载到开裂前此阶段钢筋和混凝土共同工作,应力与应变大致成正 比。在这一阶段末,混凝土拉应变达到极限拉应变,裂缝即 将产生。第II阶段混凝土开裂后至钢筋屈服前裂缝产生后,混凝土不再承受拉力,所有的拉力均由钢筋 来承担,这种应力间的调整称为截面上的应力重分布。第II 阶段是构件的正常使用阶段,此时构件受到的使用荷载大约 为构件破坏时荷载的50%70%,构件的裂缝宽度和变形的 验算是以此阶段为依据的。第III阶段钢筋屈服到构件破
13、坏当加载达到某点时,某一截面处的个别钢筋首先达到屈 服,裂缝迅速发展,这时荷载稍稍增加,甚至不增加都会导 致截面上的钢筋全部达到屈服 即荷载达到屈服荷载的时卜 评判轴心受拉破坏的标准并不是构件拉断,而是钢筋屈服。正截面强度计算是以此阶段为依据的。第4章 受弯构件正截面承载力1.受弯构件适筋梁从开始加荷至破坏,经历了哪几个阶 段?各阶段的主要特征是什么?各个阶段是哪种极限状态 的计算依据?答:适筋受弯构件正截面工作分为三个阶段。第I阶段荷载较小,梁基本上处于弹性工作阶段,随着荷 载增加,弯矩加大,拉区边缘纤维混凝土表现出一定塑性性 质。第II阶段弯矩超过开裂弯矩 欣产,梁出现裂缝,裂缝截 面的混
14、凝土退出工作,拉力由纵向受拉钢筋承担,随着弯矩 的增加,受压区混凝土也表现出塑性性质,当梁处于第II阶 段末卜时,受拉钢筋开始屈服。第III阶段钢筋屈服后,梁的刚度迅速下降,挠度急剧增 大,中和轴不断上升,受压区高度不断减小。受拉钢筋应力 不再增加,经过一个塑性转动构成,压区混凝土被压碎,构 件丧失承载力。第I阶段末的极限状态可作为其抗裂度计算的依据。第II阶段可作为构件在使用阶段裂缝宽度和挠度计算的 依据。第III阶段末的极限状态可作为受弯构件正截面承载能力 计算的依据。2.钢筋混凝土受弯构件正截面有哪几种破坏形式?其破 坏特征有何不同?答:钢筋混凝土受弯构件正截面有适筋破坏、超筋破坏、少筋
15、破坏。梁配筋适中会发生适筋破坏。受拉钢筋首先屈服,钢筋 应力保持不变而产生显著的塑性伸长,受压区边缘混凝土的 应变达到极限压应变,混凝土压碎,构件破坏。梁破坏前,挠度较大,产生较大的塑性变形,有明显的破坏预兆,属于 塑性破坏。梁配筋过多会发生超筋破坏。破坏时压区混凝土被压 坏,而拉区钢筋应力尚未达到屈服强度。破坏前梁的挠度及 截面曲率曲线没有明显的转折点,拉区的裂缝宽度较小,破 坏是突然的,没有明显预兆,属于脆性破坏,称为超筋破坏。梁配筋过少会发生少筋破坏。拉区混凝土一旦开裂,受 拉钢筋即达到屈服,并迅速经历整个流幅而进入强化阶段,梁即断裂,破坏很突然,无明显预兆,故属于脆性破坏。2.什么叫最
16、小配筋率?它是如何确定的?在计算中作 用是什么?答:最小配筋率是指,当梁的配筋率施小,梁拉区开 裂后,钢筋应力趋近于屈服强度,这时的配筋率称为最小配 筋率外in。是根据止恤/时确定最小配筋率。控制最小配筋率是防止构件发生少筋破坏,少筋破坏是 脆性破坏,设计时应当避免。3.单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是什 么?答:单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是(1)平截面假定;(2)混凝土应力一应变关系曲线的规定;(3)钢筋应力一应变关系的规定;(4)不考虑混凝土抗拉 强度,钢筋拉伸应变值不超过0.01。以上规定的作用是确定 钢筋、混凝土在承载力极限状态下的受力状态,并作适当简 化,
17、从而可以确定承载力的平衡方程或表达式。4.确定等效矩形应力图的原则是什么?混凝土结构设计规范规定,将实际应力图形换算为 等效矩形应力图形时必须满足以下两个条件:(1)受压区 混凝土压应力合力C值的大小不变,即两个应力图形的面积 应相等;(2)合力C作用点位置不变,即两个应力图形的 形心位置应相同。等效矩形应力图的采用使简化计算成为可 能。1.什么是双筋截面?在什么情况下才采用双筋截面?答:在单筋截面受压区配置受力钢筋后便构成双筋截面。在受压区配置钢筋,可协助混凝土承受压力,提高截面的受 弯承载力;由于受压钢筋的存在,增加了截面的延性,有利 于改善构件的抗震性能;此外,受压钢筋能减少受压区混凝
18、土在荷载长期作用下产生的徐变,对减少构件在荷载长期作 用下的挠度也是有利的。双筋截面一般不经济,但下列情况可以采用:(1)弯矩 较大,且截面高度受到限制,而采用单筋截面将引起超筋;(2)同一截面内受变号弯矩作用;(3)由于某种原因(延 性、构造),受压区已配置从;(4)为了提高构件抗震性能 或减少结构在长期荷载下的变形。7.双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式 及适用条件是什么?为什么要规定适用条件?答:双筋矩形截面受弯构件正截面承载力的两个基本公 式:aifcbX+fy 4=fyAsM&M“=aj.bxho+&仇-j)适用条件:(1),是为了保证受拉钢筋屈服,不发 生超筋梁脆性破坏
19、,且保证受压钢筋在构件破坏以前达到屈 服强度;(2)为了使受压钢筋能达到抗压强度设计值,应满 足-2a;,其含义为受压钢筋位置不低于受压应力矩形图形 的重心。当不满足条件时,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。8.双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算为什么要规 定x N 2a:?当X V 2a s应如何计算?答:为了使受压钢筋能达到抗压强度设计值,应满足 八2叭,其含义为受压钢筋位置不低于受压应力矩形图形的 重心。当不满足条件时,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。此时对受压钢筋取矩M
20、u=一 a;)+ajcbx(as-;)X2a;时,公式中的右边第二项相对很小,可忽略不计,近似取x=2a:,即近似认为受压混凝土合力点与受压钢筋合力 点重合,从而使受压区混凝土合力对受压钢筋合力点所产生 的力矩等于零,因此M4=-,八(3-%)9.第二类T形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公 式及适用条件是什么?为什么要规定适用条件?答:第二类型T形截面:(中和轴在腹板内)axfAhf-+axfhx=f,A、x,h.“=。I fcbx(%-)+a(h-h)h(/70-)2 2适用条件:”九规定适用条件是为了避免超筋破坏,而少筋破坏一般 不会发生。10.计算T形截面的最小配筋率时,为什么是用梁
21、肋宽 度b而不用受压翼缘宽度bf?答:最小配筋率从理论上是由例片做y确定的,主要取 决于受拉区的形状,所以计算T形截面的最小配筋率时,用 梁肋宽度b而不用受压翼缘宽度bf o11.单筋截面、双筋截面、T形截面在受弯承载力方面,哪种更合理?,为什么?答:T形截面优于单筋截面、单筋截面优于双筋截面。12.写出桥梁工程中单筋截面受弯构件正截面承载力计 算的基本公式及适用条件是什么?比较这些公式与建筑工 程中相应公式的异同。答:fed hX=fsd 4适用条件:”九 I As Pmm bh公路桥规和混凝土结构设计规范中,受弯构件 计算的基本假定和计算原理基本相同,但在公式表达形式上 有差异,材料强度取
22、值也不同。第5章 受弯构件斜截面承载力1.斜截面破坏形态有几类?分别采用什么方法加以控制?答:(1)斜截面破坏形态有三类:斜压破坏,剪压破坏,斜拉破坏(2)斜压破坏通过限制最小截面尺寸来控制;剪压 破坏通过抗剪承载力计算来控制;斜拉破坏通过限制最小 配箍率来控制;2.影响斜截面受剪承载力的主要因素有哪些?答:(1)剪跨比的影响,随着剪跨比的增加,抗剪承 载力逐渐降低;(2)混凝土的抗压强度的影响,当剪跨比一定时,随 着混凝土强度的提高,抗剪承载力增加;(3)纵筋配筋率的影响,随着纵筋配筋率的增加,抗剪承载力略有增加;(4)箍筋的配箍率及箍筋强度的影响,随着箍筋的配 箍率及箍筋强度的增加,抗剪承
23、载力增加;(5)斜裂缝的骨料咬合力和钢筋的销栓作用;(6)加载方式的影响;(7)截面尺寸和形状的影响;3,斜截面抗剪承载力为什么要规定上、下限?具体包含哪些条件?答:斜截面抗剪承载力基本公式的建立是以剪压破坏 为依据的,所以规定上、下限来避免斜压破坏和斜拉破坏。4.钢筋在支座的锚固有何要求?答:钢筋混凝土简支梁和连续梁简支端的下部纵向 受力钢筋,其伸入梁支座范围内的锚固长度j应符合下列规 定:当剪力较小(/0.7/9。)时,J 3;当剪力较大(K 0.7/90)时,勺2 12(带肋钢筋)-15(光圆钢筋),d为纵向受力钢筋的直径。如纵向受力钢筋伸入梁支座范围 内的锚固长度不符合上述要求时,应采
24、取在钢筋上加焊锚固 钢板或将钢筋端部焊接在梁端预埋件上等有效锚固措施。5.什么是鸭筋和浮筋?浮筋为什么不能作为受剪钢 筋?答:单独设置的弯起钢筋,两端有一定的锚固长度的 叫鸭筋,一端有锚固,另一端没有的叫浮筋。由于受剪钢筋 是受拉的,所以不能设置浮筋。第6章 受扭构件承载力1.钢筋混凝土纯扭构件中适筋纯扭构件的破坏有什么 特点?答:当纵向钢筋和箍筋的数量配置适当时,在外扭矩作 用下,混凝土开裂并退出工作,钢筋应力增加但没有达到屈 服点。随着扭矩荷载不断增加,与主斜裂缝相交的纵筋和箍 筋相继达到屈服强度,同时混凝土裂缝不断开展,最后形成 构件三面受拉开裂,一面受压的空间扭曲破坏面,进而受压 区混
25、凝土被压碎而破坏,这种破坏与受弯构件适筋梁类似,属延性破坏,以适筋构件受力状态作为设计的依据。2.钢筋混凝土纯扭构件中超筋纯扭构件的破坏有什么 特点?计算中如何避免发生完全超筋破坏?当纵向钢筋和箍筋配置过多或混凝土强度等级太低,会 发生纵筋和箍筋都没有达到屈服强度,而混凝土先被压碎的 现象,这种破坏与受弯构件超筋梁类似,没有明显的破坏预 兆,钢筋未充分发挥作用,属脆性破坏,设计中应避免。为 了避免此种破坏,混凝土结构设计规范对构件的截面尺 寸作了限制,间接限定抗扭钢筋最大用量。3.钢筋混凝土纯扭构件中少筋纯扭构件的破坏有什么特点?计算中如何避免发生少筋破坏?当纵向钢筋和箍筋配置过少(或其中之一
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