混凝土结构设计原理试卷答案.pdf

中国民航学院 2005 2006 学年第一学期 砼结构设计原理 期末考试试卷 A 标准答案 一 填空题一 填空题 每空 1 分 共 25 分 1 检验钢筋塑性性能的指标有 冷弯性能 和 伸长率 2 应用双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算公式时 必须 满足适用条件2 s x a 是为了 使受压钢筋位置不低于矩形受压 应力图形的重心 3 结构的极限状态包括 承载能力极限状态 和 正常使用极 限状态 两种极限状态 4 混凝土强度等级为C20 即 立方体抗压强度标准值 为 20N mm 2 它具有 95 的保证率 5 在应用双筋矩形截面梁的基本计算公式时 应满足下列适用 条件 1 b 22 s x a 其中第 1 条是为了防止 发生超筋 破坏 而第 2 条是为了保证 受压钢筋在破坏时能屈服 6 混凝土构件裂缝开展宽度及变形验算属于 正常使用 极限 状态的设计要求 验算时材料强度采用 标准 值 荷载采用 标准 值和 准永久 值 7 混凝土结构设计应根据 使用环境类别和设计使用年限进行 耐久性设计 8 增大构件截面高度是提高钢筋混凝土受弯构件抗弯刚度的最 有效措施 9 结构构件正常使用极限状态的要求 主要是指在各种作用下 的 裂缝宽度 和 变形 不应超过规定的限值 10 施加预应力的方法有 先张法 和 后张法 11 受弯构件斜截面破坏的主要形态有斜拉破坏 剪压破坏和斜 压破坏 二 名词解释二 名词解释 每题 3 分 共 15 分 1 结构的设计使用年限 答 指设计规定的结构或构件不需进行大修即可按其预定目的 使用的时期 2 结构的可靠度 答 结构的可靠度是结构可靠性的概率度量 即结构在设计使 用年限内 在正常使用条件下 完成预定功能的概率 3 间接配筋 答 在柱的横向采用螺旋箍筋或焊接环式箍筋也能像直接配置 纵向钢筋那样起到提高承载力和变形能力的作用 这种配筋方式 称为 间接配筋 4 张拉控制应力 答 是指预应力钢筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值 5 最小刚度原则 答 最小刚度原则 就是受弯构件的挠度计算中 采用相同 符号弯矩范围内 按最大弯矩处截面的最小弯曲刚度进行计算 三 简答题三 简答题 每题 5 分 共 25 分 1 简述钢筋混凝土结构的优缺点 答 优点 1 可模性好 2 用材合理 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 2 钢筋与混凝土共同工作的条件是什么 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 画出混凝土在一次短期加载下的应力 应变全曲线 并简要说 明各特征点的意义 答 轴心受压混凝土典型的应力应变曲线如下图 混凝土轴心受压时的应力应变曲线 各个特征阶段的特点如下 1 应力 0 3 fc 0 当荷载较小时 即 0 3 fc 0 曲线近似是直线 图中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 fc 0 0 8 f c 0 随着荷载的增加 当应力约为 0 3 0 8 fc 0 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 fc 0 1 0 f c 0 随着荷载进一步增加 当应力约为 0 8 1 0 fc 0 曲线进 一步弯曲 应变增长速度进一步加快 表明混凝土的应力增量不 大 而塑性变形却相当大 此阶段中混凝土内部微裂缝虽有所发 展 但处于稳定状态 故b点称为临界应力点 相应的应力相当 于混凝土的条件屈服强度 曲线上的峰值应力C点 极限强度fc 0 相应的峰值应变为 0 4 超过峰值应力后 超过 C 点以后 曲线进入下降段 试件的承载力随应变增长 逐渐减小 越过拐点 D 曲线开始凸向应变轴 这时只靠骨料间 的咬合力及摩擦力与残余承压面来承受荷载 之后曲线逐渐凸向 应变轴发展 比段曲线中曲率最大的一点 E 称为 收敛点 过 了 E 点之后 裂缝已经很宽 内聚力耗尽 4 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 各个阶段分别是计算什么的依据 答 适筋受弯构件正截面工作分为三个阶段 第 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 阶段弯矩超过开裂弯矩Mcr sh 梁出现裂缝 裂缝截面的 混凝土退出工作 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 阶段末 a时 受拉钢筋开始屈服 第 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 阶段末的极限状态可作为其抗裂度计算的依据 第 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 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 5 预应力损失包括哪些 如何减少各项预应力损失值 答 预应力损失包括 锚具变形和钢筋内缩引起的预应 力损失 可通过选择变形小锚具或增加台座长度 少用垫板等措 施减小该项预应力损失 预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失 可通过两 端张拉或超张拉减小该项预应力损失 预应力钢筋与承受拉力设备之间的温度差引起的预应力损失 可通过二次升温措施减小该项预应力损失 预应力钢筋松弛引起的预应力损失 可通过超张拉减小该项预 应力损失 混凝土收缩 徐变引起的预应力损失 可通过减小水泥用量 降低水灰比 保证密实性 加强养互等措施减小该项预应力损失 螺旋式预应力钢筋构件 由于混凝土局部受挤压引起的预应力 损失 为减小该损失可适当增大构件直径 注 简答题答出要点即可给分 四 计算题 共 35 分 1 已知矩形梁的截面尺寸为 b h 250mm 500mm 环境类别为 一类 混凝土强度等级为 C30 fc 14 3N mm 2 钢筋采用 HRB335 级 弯矩设计值 M 150kN m 注 43 1 2 mmNft 2 300mmNfy c b 25 55 0 8 mm0 0 1 11 求 纵向受拉钢筋截面面积 12 分 s A 解 设mmas35 故 mmh46535500 0 1 分 求计算系数 194 0 465250 3 140 1 10150 2 6 2 01 bhf M c s 4 分 则 55 0 218 0 211 bs 满足 6 分 891 0 211 5 0 ss 8 分 故 2 6 0 1207 465891 0 300 10150 mm hf M A sy s 10 分 选用 4 20 11 分 2 1256mmAs 验算适用条件 1 适用条件 1 已满足 2 00 min 45 0 08 1 465250 1256 h h f f h h y t 231 0 465300 50043 1 45 0 同时 215 0 465 500 2 0 2 0 0 h h 可以 12 分 2 如图一钢筋混凝土矩形截面简支梁 两端搁置在厚为 240mm 的砖墙上 净跨度为 3 56m 承受均布荷载设计值 88 kN m 忽 略自重 混凝土强度等级用 C20 ft 1 1N mm 2 f c 9 6 N mm 2 1 0 c 箍筋用 HPB235 级钢筋 as 35mm 若仅配箍筋抗剪 采用直径为 8 的双肢箍筋 Asv1 50 3 mm 2 f yv 210 N mm 2 求 箍筋间距 s 11 分 2 题图 解 设计剪力 kNqlV64 15656 3 885 0 2 1 0max 验算截面尺寸 0 465 465 2 3254 200 w w h hhmm b ax 3 分 属厚腹梁 故 0m 0 250 25 1 0 9 6 200 465223200 cc f bhNV 由 0 0 71 25 sv tyv A 0 bhfh s Vf 7 分 得 25 1 7 0 00 hfbhfV s A yvt sv0 697 1 25 210 465 9 分 选用 100 6 144 0 6970 697 sv A sm m 选用8 120 419 0 bs Asv sv 10 分 最小配筋率 可以 126 024 0 min sv yv t sv f f 11 分 3 某钢筋混凝土柱 截面尺寸 b h 300mm 400mm 混凝土强度 等级为 C20 fc 9 6 N mm 2 钢筋采用 HRB335 级 N mm 2 弯矩设计值 M 130kN m 轴向力设计值 N 520kN 柱偏心 距增大系数 300 yy ff 0 1 0 2 4 1 0 35 ss lmaa mm 采用对称配 筋 求 12 分 S A S A 解 mm N M e250 10520 10130 3 6 0 0 20 25020270 a ia emm eeemm 先按大偏心受压计算求得 x 2 分 1 0 520000 180 56 1 0 9 6 300 0 55 365200 75 21 0 270400 235435 c b is N xm f b xhmm eehamm 由于 所以为大偏心受压构件 m 5 分 10 0 2 c ss ys x Nef bx h AA fha 180 56 520000 435 1 0 9 6 300 180 56 365 2 300 36535