结构设计原理-2000答案

2000 年西安公路交通大学硕士学位研究生入学考试 结构设计原理试题答案 1 何谓结构构造 结构构造在结构设计中起什么作用 10 分 答 结构构造泛指结构的截面 配筋种类 配筋分布 保护层厚度等 结构设 计前 需要进行截面设计 良好的构造可以影响为后续计算带来极大的方便性 减少计算的反复性 另外也能为施工设计带来方便 2 钢筋混凝土适筋梁的最大 最小配筋率是根据什么原则确定的 在进行正截 面强度计算时 控制最大 最小配筋率有何意义 10 分 答 当受压区高度系数等于混凝土高度界限系数时 配筋率为最大配筋 率 当混凝土梁在破坏时正截面承载力等于同样截面尺寸 同样材料的素混凝 土梁正截面开裂弯矩的标准值时 此时的配筋率为最小配筋率 控制最大 最 小配筋率可防止构件出现超筋梁或少筋梁破坏 正截面强度设计时 通过控制 最大 小配筋率 可以防止钢筋混凝土结构发生少筋梁破坏和超筋梁破坏 达 到结构的延性设计 避免结构发生脆性破坏 3 在双筋截面梁中配置受压钢筋的主要作用是什么 通常适用于何种情况 有 何优缺点 10 分 2000 2003 年 A 答 双筋截面梁中受压钢筋的主要作用 协助混凝土受压 改变截面的塑 性变形能力 适用于 a Mj 较大而截面尺寸受使用条件或混凝土限制 按单筋计算出现 超筋 b 承受异号弯矩 连续梁内支点处截面 c 由于构造方面原因 支点 处往往有很大剪力 防止混凝土碎 d 装配式构件为减轻自重 优缺点 提高截面延性 并减小长期荷载下变形 但一般情况下采用受压 筋承受部分压力不经济 4 在进行钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯强度计算时 为何要验算抗剪强度的 上限值和下限值 如不满足上下限要求 应如何处理 10 分 答 斜截面破坏分为斜压破坏 斜拉破坏 剪压破坏 且都为脆性破坏 对于斜压和斜拉破坏 一般是采用截面限制条件和一定的构造措施予以避免 而常见的剪压破坏的斜截面抗剪能力变化幅度大 故必须进行斜截面的抗剪承 载能力验算 而进行斜截面的抗剪承载能力验算公式是以剪压破坏形式的受力 特征而建立的 所以验算抗剪强度必须设置上下限来防止出现斜压和斜拉破坏 如果不满足上限则要增大截面尺寸或提高混凝土强度等级 如果不满足下限 则需要通过计算来配置箍筋 5 试以公路桥梁结构为例 说明构件产生扭矩的原因 并指出由理想弹塑性材 料构成的矩形截面受扭构件在弹性阶段和塑性阶段截面的剪应力是如何分布的 10 分 6 设某钢筋混凝土偏心受压构件 截面尺寸为 b h 采用对称配筋 即 Ag A g ag a g 如记 Np N j Rabh0 Mp M j Rabh02 Mj Nje 试证明当为 大偏心受压试验时 Mp Np的相关曲线为二次抛物线 10 分 7 预应力混凝土简支梁中的预应力钢束趋向支点时为何逐步上弯 钢筋弯起时 应考虑那些要求 10 分 答 对于简支梁来说 通常在支座截面附近的剪力是很大的 而弯起预应 力筋的竖向分量将大大有助于提高梁的斜截面抗裂性和抗剪强度 也可以减小 反拱值 另一方面 在支座附近弯矩很小 因此 没有必要都把预应力筋配置 在梁的地下边缘 弯起后 还有利于解决局部承压问题 也有利于梁端锚具的 布置 所以预应力弯起钢筋的作用是多方面的 对于连续梁或框架梁来说 除 了在外支座截面附近的预应力弯起钢筋的作用与简支梁的相同以外 弯起钢筋 在中间内支座 还可充分利用来抵抗负弯矩 对提高正截面的抗裂性和抗弯强度的作用也会是 十分大的 8 简述预应力混凝土结构正常使用极限状态和承载能力极限状态的计算内容 和方法 10 分 9 什么称为束界 索界 束界与截面核心有何区别 简述预应力钢束的布 置原则 10 分 答 束界是借用了截面核心距的物理概念 当预加力作用在上核心时 截 面下缘就不出现拉应力 作用在下核心时 截面上缘不出现拉应力因而在支点 因无外载弯矩 束筋布置的界限可从上核心到下核心之间 但在跨中 因主梁 可能承受最大弯矩 MT 恒 活载弯矩 或最小弯矩 MG 恒载弯矩 则束筋的布 置的上限是必须保证预加力有足够的偏心距来抵消 MT 下限是预加力在 MG 作 用下具有最大偏心距 上 下限之间的部分即是预应力束筋的束界 若使中性轴恰与轮廓相切 既偏心力只作用在截面形心周围一定区域内时 截面上只引起拉或压应力 这个区域称为截面核心 布置原则 力筋的重心不超出束界范围 对简支梁 力筋在趋向支点时 须 逐步弯起 以保证上缘不出现拉应力 提供预剪力 分散锚固 改善局部承压 条件 力筋的弯起数量和角度 应与所承受的剪力变化规律相配合 符合构造 要求 10 试述钢结构的主要连接方式 相应的特点及计算方法 10 分 答 常用的连接方式有 焊接连接 铆钉连接 普通螺栓连接和高强螺栓 连接 焊接连接不削弱截面