混凝土结构设计原理-马芹永-试卷C及答案.doc

试卷C一名词解释 (本大题分5小题，每小题4分，共20分)1、准永久组合：准永久组合：正常使用极限状态验算时，对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合。2、安全等级： 安全等级：根据破坏后果的严重程度划分的结构或结构构件的等级。3、先张法预应力混凝土结构： 先张法预应力混凝土结构：在台座上张拉预应力钢筋后浇筑混凝土，并通过粘结力传递而建立预加应力的混凝土结构。4、分项系数： 分项系数：为保证所设计的结构或构件具有规定的可靠度，在结构极限状态表达式中采的系数，分为作用分项系数和材料分项系数。5、受扭纵向钢筋与箍筋的配筋强度比：受扭纵向钢筋与箍筋的配筋强度比：沿截面核心周长单位长度内的抗扭纵筋强度与沿构件长度方向单位长度内的抗扭箍筋强度之间的比值，或纵筋与箍筋的体积比与强度比的积。二简答题 (本大题分6小题，共50分)1、钢筋混凝土结构对钢筋性能有哪些要求？（10分）1).钢筋的强度所谓钢筋强度是指钢筋的屈服强度及极限强度。钢筋的屈服强度是设计计算时的主要依据。采用高强度钢筋可以节约钢材，取得较好的经济效果。改变钢材的化学成分，生产新的钢种可以提高钢筋的强度。 （2分）2).钢筋的塑性要求钢材有一定的塑性是为了使钢筋在断裂前有足够的变形，在钢筋混凝土结构中，能给出构件将要破坏的预告信号，同时要保证钢筋冷弯的要求，钢筋的伸长率和冷弯性能是施工单位验收钢筋是否合格的主要指标。 （2分）3).钢筋的可焊性可焊性是评定钢筋焊接后的接头性能的指标。可焊性好，即要求在一定的工艺条件下钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形。（2分）4).钢筋的耐火性热轧钢筋的耐火性能最好，冷轧钢筋其次，预应力钢筋最差。结构设计时应注意混凝土保护层厚度满足对构件耐火极限的要求。 （2分）5).钢筋与混凝土的粘结力为了保证钢筋与混凝土共同工作，要求钢筋与混凝土之间必须有足够的粘结力。钢筋表面的形状是影响粘结力的重要因素。（2分）2、什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为哪几类？其含义各是什么？（8分）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。（2分）极限状态可分为二类。（1）承载能力极限状态结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形，称为承载能力极限状态。当结构或构件由于材料强度不够而破坏，或因疲劳而破坏，或产生过度的变形而不能继续承载，结构或结构构件丧失稳定如压屈等；结构转变为机动体系时，结构或构件就超过了承载能力极限状态。超过承载能力极限状态后，结构或构件就不能满足安全性的要求。 （3分）（2）正常使用极限状态结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限度的状态称为正常使用极限状态。例如，当结构或结构构件出现影响正常使用或外观的变形、过宽裂缝、局部损坏和振动时，可认为结构或构件超过了正常使用极限状态。超过了正常使用极限状态，结构或构件就不能保证适用性和耐久性的功能要求。 （3分）3、少筋梁为什么会突然破坏？从梁的受弯而言，最小配筋率是根据什么原则确定？ （8分）当minh/h0时发生少筋破坏形态，构件不但承载能力很低，而且只要其一开裂，裂缝就急速开展，裂缝截面处的拉力全部由钢筋承受，钢筋由于突然增大的应力而屈服，构件立即发生破坏，这种破坏称为少筋破坏。从单纯满足承载力需要出发，少筋梁的截面尺寸过大，故不经济；同时它的承载力取决于混凝土的抗拉强度，属于脆性破坏类型。 （2分）少筋破坏的特点是一裂就坏，所以从理论上讲，纵向受拉钢筋的最小配筋率应是这样确定的：按a阶段计算钢筋混凝土受弯构件正截面受弯承载力与按Ia阶段计算的素混凝土受弯构件正截面受弯承载力两者相等。（4分）为了防止梁“一裂即坏”，适筋梁的配筋率应大于。我国混凝土结构设计规范对最小配筋率有具体规定，如受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件，其一侧纵向受拉钢筋的配筋百分率不应小于0.2和45中的较大值。 （2分）4、配箍率如何计算？它对斜截面受剪承载力有何影响？规定最小配箍率的目的是什么？（8分）配箍率用sv表示， 式中 竖向箍筋配筋率； n在同一截面内箍筋的肢数；Asv1单肢箍筋的截面面积；b截面宽度；s沿构件长度方向上箍筋的间距。 （2分）有腹筋梁出现斜裂缝后，箍筋不仅直接承受相当部分的剪力，而且有效地抑制斜裂缝的开展和延伸，对提高剪压区混凝土的抗剪能力和纵向钢筋的销栓作用有着积极的影响。试验表明，在配箍最适当的范围内，梁的受剪承载力随配箍量的增多、箍筋强度的提高而有较大幅度的增长。 （4分）为了避免因箍筋少筋的破坏，要求在梁内配置一定数量的箍筋，且箍筋的间距又不能过大，以保证每一道斜裂缝均能与箍筋相交，就可避免发生斜拉破坏。规范规定，箍筋最小配筋率为 （2分）5、如何区分大小偏心受压构件？大小偏心受压构件的破坏特征有什么不同？ （8分）判别大、小偏心受压构件的条件：当时，为大偏心受压；当时，为小偏心受压。 （2分）大偏心受压构件破坏特征为受拉破坏，主要特征是破坏始于受拉区，受拉钢筋先达到屈服强度，而后受压区混凝土被压碎。这种破坏形态与适筋梁破坏形态相似，属于延性破坏。 （2分）小偏心受压构件破坏特征为受压破坏，特点是混凝土先压碎，压应力较大一侧的钢筋能达到抗压屈服强度，另一侧的钢筋不管受拉或受压，都不会屈服。这种破坏属于脆性破坏类型。 （2分）受拉破坏形态与受压破坏形态都属于材料发生了破坏，他们的相同之处是截面的最终破坏都是受压区边缘混凝土达到其极限应变值而被压碎；不同之处在于破坏的起因，前者是受拉钢筋先屈服而后受压混凝土被压碎；后者是截面的受压部分先发生破坏。所以，二者的根本区别在于破坏时受拉钢筋是否达到屈服强度。 （2分）6、什么是混凝土结构耐久性？混凝土耐久性的影响因素是什么？ （8分）混凝土结构的耐久性是指在设计使用年限内，结构和结构构件在正常维护条件下应能保持其使用功能，而不需要进行大修加固。 （2分）影响材料耐久性的因素钢筋混凝土结构长期暴露在使用环境中，使材料的耐久性降低，其影响因素较多。内部因素主要有混凝土的强度、密实性、水泥用量、氯离子及碱含量、外加剂用量、混凝土保护层厚度 （3分）外部因素主要是环境条件，包括温度、CO2的含量、侵蚀性介质等。出现耐久性能下降的问题，往往是内、外部因素综合作用的结果。此外，设计不周、施工质量差或在使用中维修不当等也会影响混凝土的耐久性能。 （3分）三计算题 (本大题分2小题，共30分)1、已知一矩形截面梁，梁的截面尺寸为，弯矩设计值M，并已知混凝土强度等级和钢筋的级别，环境类别为一类，在受压区已经配置了钢筋 (As),求所需的受拉钢筋截面面积As。（20分）解：1)根据材料强度等级查出其强度设计值fy、fc及系数。2)计算截面有效高度h0=h-as，通常假定布置二排钢筋计算h0。3) MMl+M2 其中 4）计算， （6分）5) 若，； （2分）若，； （2分）若时，则说明给定的受压钢筋面积太少，按情况1进行设计计算。（2分）双筋矩形截面设计，令， （4分） ， （2分） （2分）按As，值选用钢筋直径及根数，并在梁截面内布置，以检验实配钢筋排数是否与原假设相符。2、布恒载标准值为4