试卷1答案-混凝土结构设计原理

班级学号姓名装订线共NUM页装订线混凝土结构基本原理试题答案（学年第1学期）一二三四五总分一、选择题（本大题共6小题，共18分）ACBBAC二、简答题（共14分）7.光圆钢筋与混凝土粘结作用主要由哪几部分构成(写出三种)？并写出影响钢筋和混凝土粘结强度的因素(至少写四种）。(8分)答：(1)光圆钢筋与混凝土的粘结作用主要有三部分组成：①混凝土中水泥胶体与钢筋表面的化学胶着力；②钢筋与混凝土接触面上的摩擦力；③钢筋表面粗糙凹凸不平和混凝土之间产生的机械咬合。(2)影响钢筋和混凝土粘结强度的因素有：①混凝土强度，粘结强度随混凝土的强度等级的提高而提高；②钢筋的表面状况，如变形钢筋的粘结强度远大于光面钢筋；③保护层厚度和钢筋之间的净距，构造规定，混凝土中的钢筋必需有一个最小的净距；④混凝土浇筑时钢筋的位置：对于梁高超过一定高度时，施工规范要求分层浇筑及采用二次振捣。8.影响斜截面受剪性能的主要因素有哪些？(6分)答：影响斜截面受剪性能的主要因素有：(1)剪跨比；(2)混凝土强度；(3)箍筋配箍率；(4)纵筋配筋率；(5)斜截面上的骨料咬合力；(6)截面尺寸和形状。三、分析题（共16分）9.什么叫少筋梁、适筋梁和超筋梁？在建筑工程中为什么应避免采用少筋梁和超筋梁？(8分)答：(1)适筋梁是指与当纵向受拉钢筋配筋率ρ满足ρmin≤ρ≤ρ(2)由于少筋梁在满足承载力需要时的截面尺寸过大，造成不经济，且它的承载力取决于混凝土的抗拉强度，属于脆性破坏类型，故在实际工程中不允许采用。由于超筋梁破坏时受拉钢筋应力低于屈服强度，使得配置过多的受拉钢筋不能充分发挥作用，造成钢材的浪费，且它是在没有明显预兆的情况下由于受压区混凝土被压碎而突然破坏，属于脆性破坏类型，故在实际工程中不允许采用。10.在什么情况下要考虑P-δ效应？(8分)答：《混凝土结构设计规范》规定，当只要满足下述三个条件中的一个条件时，就要考虑P-δ二阶效应：M1/M2>0.9或轴压比N/fcA>0.9或lci式中，M1、M2分别为已考虑侧移影响的偏心受压构件两端截面按结构弹性分析确定的同一主轴的组合弯矩设计值，绝对值较大端为M2，绝对值较小端为M1，当构件按单曲率弯曲时，M1/M2取正值l0为构件的计算长度，可近似取偏心受压构件相应主轴方向上下支撑点之间的距离；i为偏心方向的截面回转半径，对于矩形截面bh四、计算题（37分）11.（15分）简支矩形截面梁的截面尺寸b×h=300mm×600mm，设计使用年限为50年，环境类别一类，混凝土强度等级为C30，配置3根直径为20mm的HRB335级钢筋，箍筋直径8mm，混凝土保护层厚度c=20mm，按荷载准永久组合计算的跨中弯矩Mq=90kN•m，最大裂缝宽度限值wlim=0.3mm。试验算其最大裂缝宽度是否符合要求。（ftk=2.01N/mm2，Es=200×103N/mm2，αcr=1.9）【解】h0=600-20-8-20/2=562mm（2分）vi=v=1.0，As=3×3.14×102=942mm2（1分）deq=d/v=20mm（1分）cs=20+8=28mm（1分）ρte=As/0.5bh=942/(0.5×300×600)=0.0105（2分）σsq=Mq/0.87h0As=90×106/(0.87×562×942)=195.4N/mm2（2分）ψ=1.1-0.65ftk/(ρteσsq)=0.637>0.2且ψ<1.0（2分）Wmax=αcrψσsq/Es(1.9cs+0.08deq/ρte)=1.9*0.637*195.4200*1000(1.9*28+0.08*20/0.0105)=满足要求（1分）12.（22分）某矩形截面偏心受压柱，截面尺寸b×h=400mm×500mm，柱的计算长度l0=lc=4.5m，选用C30混凝土(fc=14.3N/mm2)，HRB400级钢筋(求：当采用非对称配筋时所需钢筋截面面积As及A【解】（1）判断是否考虑附加弯矩效应长细比判定条件i=112h=144.34lci=4500144.34=31.18>34-12M（2）计算弯矩设计值h0=h-as=500-40=460mmea=20,h/30maxζc=0.5fcCm=0.7+0.3M1M2=0.7+0.3×0.5=0.85>ηns=1+11300(M2N+M=CmηnsM2，Cmηns=0.96<1.0，则取M（3）计算eie0=MN=300×10ei=e0+e因此，可先按大偏心受压构件计算。（4）计算As'为使配筋（As'+As）最小，令x=e=ei+h2-则由基本公式可得：可判别该受压侧不少筋。（3分）由基本公式得:A可判别该受拉侧不少筋。（3分）五、设计题（15分）12.（15分）试根据以下参数设计一个计算跨度为6m的简支梁，使其能够承受M=150kN•m的弯矩值，请给出截面的配筋图。混凝土等级：C20（fc=9.6N/mm2，ft=1.1N/mm2）钢筋等级和初拟直径：纵筋采用HRB335级钢筋（fy=300N/mm2），初拟直径20mm；箍筋采用HPB300级钢筋，初拟直径8mm。保护层厚度：25mm其他设计参数：ρmin=0.2%，ξb=0.550，αsb=0.399（1）试设计该梁的截面尺寸。（2）试画出截面计算简图。（3）计算所需钢筋截面面积。（4）画出截面配筋图。【解】取梁高h=l/10=6000/10=600mm（1分）梁宽b=h/2=300mm（1分）as=25+8+20/2=43mmh0=h-as=600-43=557mm（1分）αs=M/(α1fcbh02)=150000000/(9.6×300×5572)=0.168<αsb=0.399（2分）不超筋γs=(1+sqrt(1-2αs))/2=0.907（1分）As=M/(fyγsh0)=150000000/(300×0.907×557)=989.7