长安大学研究生入学结构设计原理试题科目及答案.doc

一、 钢筋混凝土结构对其组成材料（混凝土和钢筋）的性能有哪些要求？为什么？(10分)答：钢筋混凝土对混凝土的要求：早期强度高，混凝土低收缩，低徐变，和易性好，强度适中。早期强度高为了提高施工进度，低收缩避免混凝土产生拉应力而开裂。和易性好便于施工，与钢筋共同作用。徐变会使构件变性增加，引起应力重分布。对钢筋的要求：强度高，有良好的塑性和可焊性，以适应变形，避免突然破坏，保证焊接接头性能，不产生裂纹及过大变形。良好的粘结性，为了与混凝土共同工作。二、 何谓钢筋混凝土梁的“界限破坏”，为什么要引入混凝土相对界限受压区高度系数jg？（10分）答：钢筋混凝土梁的受拉区钢筋达到屈服应变而开始屈服时，受压区混凝土边缘也同时达到其极限压应变而破坏，此时成为界限破坏。引入jg，可以更好的为适筋截面和超筋截面划清界限，当截面实际受压高度Xcjgho时，为超筋截面，当Xc1m时设置，主要作用是在梁侧面发生裂缝后减少混凝土裂缝宽度。四、 为什么预应力混凝土梁需要进行正常使用阶段应力验算？而钢筋混凝土梁却不需要进行使用阶段应力验算？(10分)答：预应力混凝土梁在各个受力阶段有其不同受力特点，正常使用阶段预应力损失全部完成，有效预应力最小，既为永存预应力，显然，永存预应力要小于施工阶段的有效预应力值。为保证结构安全可靠，须进行应力验算。而钢筋混凝土梁的不利受力阶段在施工阶段，特别是梁的安装、运输过程中的，梁的支承条件、受力图式会发生变化，故只需进行施工阶段的应力验算。五、 某预应力筋的线型为圆曲线，圆曲线长度为L，半径为R，采用一端固定，一端张拉，假定已知管道摩阻系数，偏差系数k，预应力筋截面积为Ay，弹性模量为Ey，试确定仅考虑摩阻影响时张拉控制应力Nk与预应力筋张拉伸长量L之间的关系(10分)答：结构设计原理P234或参照重点笔记中03试题答案第六题六、 钢筋混凝土轴心受压普通箍筋柱和螺旋箍筋柱在承载能力计算方面有何不同？考虑纵向弯曲影响时，轴心受压与偏心受压计算中的和有何区别？(10分)答：前者计算式为：Nu=b（RaA/c+RgAg/s）；后者为：Nu=b（RaAhe/c+2RgAjg/s +RgAg/s）。可见钢筋混凝土轴心受压普通箍筋柱计算承载力时需考虑纵向弯曲系数，后者不用。而螺旋箍筋柱中螺旋箍筋需换算成体积相等的纵向钢筋面积来进行承载力计算。轴心受压计算中的为长柱失稳破坏时的临界压力Pc与短柱压坏时的轴心压力Nu的比值，称为纵向弯曲系数。主要受柱长细比的影响，对矩形截面为=Lo/b。8时为短柱，可不考虑纵向弯曲系数，1。而偏心受压计算中的=（eo+f）/eo，考虑的是构件由于侧向挠度而引起的二阶弯矩的影响，称为偏心受压构件考虑纵向挠曲影响的轴向力偏心距增大系数。也受柱长细比的影响，对矩形截面为=Lo/h8，对圆形截面为=Lo/d7时构件为短柱，=1。其他情况下，=1/（1-cNjLo/10eEhIhb），其中e为考虑偏心距对值的影响系数，即e=0.1/（0.3+eo/h）+0.143，eo/h1时，取e=0.22。七、 简述我国常用锚具的种类、工作原理、适用场合及相应的优缺点(10分)答：（1）锥形锚。依靠摩阻力锚固的锚具。主要用于钢丝束的锚固。优点是锚固面积小，便于在梁体上分散布置，缺点是锚固时钢丝的回缩量大，应力损失较其他锚具大，不能重复张拉和接长。（2）墩头锚。依靠钢丝的镦粗头承压进行锚固。主要用于直线式钢丝束的锚固，也可锚固直径14mm以下的直线式钢筋束。优点是锚固可靠，不滑丝，应力损失小。缺点是筋束张拉吨位大，钢丝数多，施工麻烦。（3）钢筋螺纹锚具。依靠钢筋螺纹承压进行锚固。主要用于预应力筋束为高强粗钢筋时。优点是锚固可靠，施工方便，预应力损失小，能重复张拉。（4）夹片锚具。主要用于锚固钢绞线筋束。其中钢绞线夹片锚和扁型夹片锚具主要是靠摩阻力进行锚固，一端张拉时固定端采用的压花锚具主要靠粘结力锚固，挤压锚具主要靠摩阻力。10结构可靠性的含义是什么？它包括哪些方面的功能要求？建筑结构安全等级是按什么原则划分的？ 11.“作用”和“荷载”有什么区别？结构上的作用按时间的变异、按空间的变异、以及按结构的反应各分为哪几类？ 12什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类，其含义各是什么？或者说结构超过极限状态会产生什么后果？ 13什么是结构的可靠度和可靠指标？统一标准对可靠指标是如何定义的？ 14什么是失效概率？可靠指标和失效概率有何定性关系？为什么说我国“规范”采用的极限状态设计法是近似概率的极限状态设计法？分析其主要特点。 15什么是荷载标准值？什么是活荷载的频遇值和准永久值？什么是荷载的组合值？对正常使用极限状态验算，为什么要区分荷载的标准组合和准永久组合？如何考虑荷载的标准组合和荷载的准永久组合？对于承载能力极限状态，如何确定其荷载效应组合？永久荷载和可变荷载的分项系数一般情况下如何取值？ 16各种材料强度的标准值根据什么原则确定？材料性能分项系数和强度设计值是如何确定的？ 17.绘出有明显流幅的钢材（钢筋）的拉伸图，说明各阶段的特点，指出比例极限、屈服极限和强度极限（极限强度）的含义。 18软钢和硬钢的拉伸图有何不同，抗拉强度设计值fy各对应于图中何处的应力值？ 19钢材质量等级分A、B、C、D、E级的依据是什么？ 20钢材抗剪强度取抗拉强度的58%，依据何在？ 21高强度螺栓的预拉力起什么作用？预拉力的大小与承载能力有什么关系？高强度螺栓与普通螺栓计算有什么不同？摩擦型高强度螺栓与承压型高强度螺栓有何区别？ 22在交变受力过程中，钢材的疲劳计算是用最大应力、最小应力、平均应力、还是用应力幅？为什么不采用材料力学中的“疲劳极限”这一概念？ 23钢筋进行冷加工的目的是什么？冷加工的方法有哪几种？每种加工方法对强度有何影响？ 24何谓冷拉时效？ 25混凝土立方体抗压强度能不能代表实际构件中混凝土的强度？既然用立方体抗压强度fcu作为混凝土的强度等级，为什么还要有轴心抗压强度fc？ 26混凝土的基本强度指标有哪些？各用什么符号表示，它们之间有什么关系？ 27混凝土应力等于fc时的应变0和极限压应变cu有什么区别？它们各在什么受力情况下考虑，其应变值大致为多少？ 28为什么混凝土棱柱体试件在短期轴压作用下的应力应变曲线中有一个“下降段”。为什么会出现应变不断增加，而应力不断降低的现象？ 29什么叫约束混凝土？处于三向受压的混凝土，其变形特点如何？ 30混凝土的受压变形模量有几种表达方式？我国现行规范是怎样确定混凝土的受压弹性模量的？ 31混凝土在重复荷载作用下，其应力应变曲线有何特征，在实用上有何意义？ 32混凝土的收缩和徐变有什么不同？是由什么原因引起的？变形特点是什么？ 33混凝土的收缩和徐变对钢筋混凝土结构各有什么影响？减少收缩和徐变的措施有哪些？ 34为什么钢筋和混凝土能够共同工作？它们之间的粘结力是由哪几部分组成的？提高钢筋和混凝土之间的粘结力可采取哪些措施？ 35粘结力沿钢筋长度方向的分布图形如何？钢筋埋入混凝土中的长度无限增大时，粘结力图形的长度是否也随之无限增大？为什么？ 36为使钢筋在混凝土中有可靠的锚固，可采取哪些措施？ 37.什么叫配筋率？适筋梁，超筋梁和少筋梁的破坏特征有什么不同？ 38适筋梁从开始加载到破坏，经历了哪几个阶段，各阶段截面上应力应变分布，裂缝展开，中和轴位置，梁跨中挠度等变化的规律如何？每个阶段是哪种极限状态设计的依据？ 39矩形截面应力图中的高度x的含义是什么？它是否是截面实际的受压区高度？ 40什么叫“界限”破坏？“界限”破坏时cu及s各等于多少？何谓相对界限受压区高度b？它在受弯承载力计算中起什么作用？ 41适筋梁的适用条件是什么？其限制目的何在？ 42在适筋梁承载力计算公式M=sbh201fc或M=fyAssh0中，s、s的物理意义是什么？它与什么因素有关？ 43当钢筋混凝土受弯构件正截面承载力不足时，可采取哪几种措施来提高截面的抗弯承载力，其中哪个措施最为有效？ 44梁、板中应配置哪几种钢筋，各种钢筋起何作用？在构造上有什么要求？ 45混凝土保护层起什么作用？梁内纵向受拉钢筋的根数、直径及间距有何规定，与梁宽b之间的关系如何？ 46什么情况下可采用双筋截面？受压钢筋起什么作用，为什么说在一般情况下采用受压钢筋是不经济的？ 47双筋矩形截面受弯构件，当受压区混凝土压碎时，受压钢筋的抗压强度设计值如何确定？ 48双筋矩形截面受弯构件不满足适用条件x2a时，应按什么公式计算正截面受弯承载力？并解释理由。49T形梁受弯承载力计算公式与单筋及双筋矩形截面梁的受弯承载力计算公式有何异同？ 50钢筋混凝土梁在荷载作用下，为什么会出现斜裂缝？ 51无腹筋梁和有腹筋梁沿斜裂缝破坏的主要形态有哪几种？它们的破坏特征是怎样的？满足什么条件才能避免这些破坏发生？ 52影响有腹筋梁斜截面承载力的主要因素有哪些？剪跨比的定义是什么？ 53配箍率sv的表达式是怎样的？它与斜截面受剪承载力有何关系？ 54斜截面受剪承载力计算时，为什么要对梁的最小截面尺寸加以限制？所有梁都一样吗？ 55均匀分布荷载作用下的钢筋混凝土简支梁，沿梁长配置直径相同的等间距箍筋，单从受力角度来考虑，是否合理？如果综合地从受力、施工，构造等要求来考虑，则又怎样？如果按计算不需要配置箍筋和弯起钢筋，此时梁中是否还要配置腹筋？ 56在一般情况下，限制箍筋及弯起钢筋的最大间距的目的是什么？满足最大间距时，是不是必须满足最小配箍率svmin的规定？如果有矛盾，该怎样处理？ 57设计板时为何一般不进行斜截面承载力计算，不配置箍筋？ 58何谓抵抗弯矩图，它与设计弯矩图应有怎样的关系？ 59为什么会发生斜截面受弯破坏？应采取哪些措施来保证不发生这些破坏？ 60纵向受拉钢筋一般不宜在受拉区截断，如必需截断时，应从理论切断点外延伸一段长度，试解释其理由。 61.在实际工程中，哪些构件可按轴心受压构件或轴心受拉构件计算？哪些应按偏心受力构件进行计算？ 62.混凝土的抗压性能较好，为什么在轴心受压柱中还要配置一定数量的钢筋？ 63.轴心受压普通箍筋短柱和长柱的破坏形态有何不同？构件的长细比对其破坏形态有何影响？轴心受压长柱的稳定系数如何确定？ 64.轴心受压普通箍筋柱与螺旋箍筋柱的正截面受压承载力计算有何不同？ 65如何计算轴心受压构件和偏心受压构件的长细比？受压构件的计算长度如何确定？为何不直接采用其实际长度？ 67受压柱采用高强度钢筋是否合适？为什么？ 68按螺旋配箍柱计算时，规范规定了哪些限制条件？为什么？ 69偏心受压构件的破坏形态有哪些？根据其破坏特点偏心受压构件如何分类？大小偏受压构件的根本区别是什么？ 70偏心受压长柱正截面受压破坏与短柱的破坏有何不同？什么是偏心受压长柱的二阶弯矩？ 71偏心距增大系数的含义是什么，其计算公式如何建立？与轴心受压构件的稳定系数有何不同？ 78试分析偏心受压截面承载力MuNu关系曲线，对于大小偏心受压构件，随着截面所受弯矩的增加，其抗压承载力分别发生怎样的变化？ 79如何进行偏心受压构件的斜截面抗剪承载力计算？与受弯构件抗剪承载力计算有何异同？ 80.综合钢筋混凝土受弯构件，哪些构件的计算公式须满足适用条件2axxb？81何谓预应力结构？为什么要对构件施加预应力？ 82为什么普通钢筋混凝土中不能有效地利用高强度钢材和高等级混凝土？而在预应力结构中却必须采用高强度钢材和高等级混凝土？ 83试述钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的区别，它们各有何优缺点？ 84在预应力混凝土结构中，张拉钢筋的方法有哪几种？先张法和后张法的主要区别是什么？它们各有什么特点，其适用范围如何？ 85对构件施加预应力是否会提高构件的承载力？ 86何谓张拉控制应力？为什么要对钢筋的张拉应力进行控制？为什么先张法的con比后张法的con高？为什么钢丝的con值比热扎钢筋低一些？ 87何谓预应力损失？有哪些因素引起预应力损失？ 88先张法和后张法构件的预应力损失有何不同？ 89如何减小预应力损失？ 90为什么要分第一批预应力损失和第二批预应力损失？如何组合？ 91什么叫有效预应力值？先张法和后张法构件的有效预应力值是否相同？为什么？ 92如有一先张法和后张法轴心受拉构件，采用相同的控制应力con，并假定预应力损失1相同，问当加载至混凝土预压应力pc=0时，两种构件中钢筋应力p是否相同？哪个大？ 93预应力受弯构件承载力计算时，截面上混凝土与钢筋的应力情