2025年土木工程《结构设计》练习

2025年土木工程《结构设计》练习考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内）1.混凝土强度等级C30表示其（）。A.立方体抗压强度标准值为30MPaB.轴心抗压强度设计值为30MPaC.立方体抗压强度设计值为30MPaD.轴心抗压强度标准值为30MPa2.钢筋经冷拉处理后，其（）。A.强度提高，塑性提高B.强度提高，塑性降低C.强度降低，塑性提高D.强度降低，塑性降低3.受弯构件正截面出现塑性铰时，其截面（）。A.承载力突然丧失B.出现裂缝并迅速开展C.受力形态转变为铰接D.受压区高度保持不变4.混凝土保护层的主要作用是（）。A.提高构件正截面承载力B.提高构件斜截面承载力C.保护钢筋免受锈蚀和保证钢筋与混凝土的粘结力D.增大构件刚度5.钢结构连接中，焊缝连接与螺栓连接相比，其主要优点是（）。A.施工速度快，成本较低B.连接刚度大，变形小C.适用于动荷载作用D.可拆卸6.在进行受压构件稳定验算时，当长细比λ小于某个临界值λp时，构件（）。A.只发生强度破坏B.只发生整体失稳C.不会发生强度破坏D.强度破坏和整体失稳都可能发生7.T形截面受弯构件进行正截面承载力计算时，判别属于第一类T形截面的条件是（）。A.αx≤1B.αx>1C.β1x≤1D.β1x>18.影响受弯构件斜截面承载力的主要因素是（）。A.混凝土强度等级B.受拉钢筋配筋率C.截面尺寸D.以上都是9.钢结构中，Q235-B·F表示（）。A.钢材牌号为Q235，质量等级为B，沸腾钢B.钢材牌号为Q235，质量等级为B，镇静钢C.钢材牌号为Q235，质量等级为F，沸腾钢D.钢材牌号为Q235，质量等级为F，镇静钢10.对于钢筋混凝土轴心受压构件，配置螺旋式箍筋的主要目的是（）。A.提高构件正截面承载力B.增强构件的延性C.防止纵向钢筋压屈，并约束核心混凝土D.减少构件的计算长度二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上）1.钢筋混凝土结构中，常用的钢筋级别有HPB300、_______、HRB400、RRB400等。2.结构设计的基本原则是安全可靠、适用耐久和_______。3.在进行荷载组合时，永久荷载应_______，可变荷载应根据其可能同时出现的_______进行组合。4.受弯构件斜截面破坏的主要形态有剪压破坏、_______和斜拉破坏。5.钢结构中，保证梁与柱连接强度的最基本要求是_______。6.受压构件按长细比不同，可分为短柱、长柱和_______。7.预应力混凝土构件中，预应力损失主要包括_______、_______和钢筋应力松弛等。8.进行混凝土结构抗震设计时，应根据建筑所在地的_______确定抗震设防烈度和设计地震分组。三、简答题（每题5分，共15分）1.简述影响混凝土强度的主要因素。2.简述钢结构与钢筋混凝土结构相比的主要优缺点。3.简述什么是延性破坏？简述什么是脆性破坏？两者有何主要区别？四、计算题（每题15分，共30分）1.某简支梁截面尺寸b×h=200mm×500mm，采用C25混凝土，承受均布荷载设计值q=50kN/m（含自重）。环境类别为一类。试计算该梁跨中截面所需配置的受拉钢筋面积As，并选用合适的钢筋型号及直径（要求：按单筋矩形截面进行计算，不必考虑配筋率限制）。（注：可查用C25混凝土轴心抗压强度设计值fc=11.9N/mm²，HRB400钢筋抗压强度设计值fy=360N/mm²，取αs=0.35，γs=1.1）2.某轴心受压柱，截面尺寸b×h=300mm×400mm，计算长度l0=4.0m。采用C30混凝土，HRB400钢筋，纵筋配置4Φ20（As=1256mm²），箍筋采用HPB300级，直径φ8，间距s=200mm。环境类别为二a类。试对该柱进行承载力验算（轴心压力设计值N=1200kN）。（注：可查用C30混凝土轴心抗压强度设计值fc=14.3N/mm²，HRB400钢筋抗压强度设计值fy=360N/mm²，柱端箍筋约束效应系数ξc=1.0，纵筋强度利用系数φ=0.9）---试卷答案一、选择题1.A解析思路：混凝土强度等级C30表示其立方体抗压强度标准值达到30MPa。2.B解析思路：冷拉处理会使钢筋屈服强度提高，但塑性（延性）降低。3.C解析思路：塑性铰出现意味着截面转动能力足够大，可承受弯矩但变形大，受力形态接近铰接。4.C解析思路：保护层主要作用是隔离钢筋免受锈蚀环境侵蚀，并保证钢筋与混凝土之间的粘结力。5.A解析思路：焊缝连接通常比螺栓连接施工更快，材料利用率更高，成本相对较低。6.C解析思路：当长细比λ小于临界值λp时，构件在达到材料强度之前就会发生整体失稳。7.A解析思路：αx=Mux/(α1fcbxh0²)≤1是第一类T形截面判别式，即受压区宽度x不超出翼缘宽度。8.D解析思路：斜截面承载力与混凝土强度、钢筋配筋（抗剪钢筋）、截面尺寸及形状等都有关系。9.A解析思路：Q235表示屈服强度标准值235MPa，B表示质量等级为B级，F表示沸腾钢。10.C解析思路：螺旋箍筋主要作用是约束核心混凝土，防止纵筋压屈，提高构件的承载力和延性。二、填空题1.HRB400解析思路：常用钢筋级别包括HPB300（光圆）、HRB400/500（带肋）和RRB400（余热处理）。2.经济合理解析思路：结构设计需同时满足安全适用、经济合理和耐久性三大基本原则。3.必须参与组合，最大值解析思路：永久荷载对结构作用是必然的，组合时必须考虑，且其效应对承载能力不利时取其设计值。4.剪切破坏解析思路：受弯构件斜截面主要破坏形态包括剪压破坏、剪切破坏和斜拉破坏。5.强度连接解析思路：梁柱节点设计的基本要求是保证连接具有足够的强度，能安全传递内力。6.细长柱解析思路：受压构件按长细比可分为短柱（λ≤27）、长柱（λ>λp）和细长柱（λ>λu，通常λ>50）。7.混凝土收缩和徐变，预应力钢筋松弛解析思路：预应力损失主要包括混凝土收缩徐变引起预应力损失、张拉设备误差、温度变化及钢筋松弛等。8.抗震设防烈度解析思路：抗震设计参数（如抗震等级、地震作用计算）是根据建筑所在地的抗震设防烈度和设计地震分组确定的。三、简答题1.影响混凝土强度的主要因素包括：①水泥品种和强度等级；②水灰比；③骨料质量（种类、级配、含泥量）；④养护条件（温度、湿度、时间）；⑤掺合料与外加剂；⑥振捣密实程度；⑦施工质量等。2.钢结构优点：①材料强度高，自重轻；②施工速度快；③可塑性好，易于做成复杂形状；④适用于大跨度、高层建筑和重型结构；⑤便于工厂化生产，质量易于保证；⑥易于拆卸和重建。钢结构缺点：①材料成本较高；②易受钢性影响（温度、疲劳）；③耐火性较差；④维护成本相对较高；⑤噪音较大。3.延性破坏是指构件在破坏前有明显的变形或位移增长，破坏过程缓慢，能耗较大，能给出预兆。脆性破坏是指构件在破坏前几乎没有变形或位移增长，破坏突然发生，能耗很小，无预兆，危害性大。主要区别在于变形能力、破坏过程和预兆性。四、计算题1.解：计算跨度：l=1.05l0=1.05×4.0m=4.2m跨中弯矩设计值：M=ql²/8=50×(4.2)²/8=110.25kN·m=110.25×10³N·mm按单筋矩形截面计算：α1=1.0(C30混凝土)fc=11.9N/mm²fy=360N/mm²h0=h-a=500-35=465mm(取a=35mm)x=h0-√(h0²-4α1fcM/(α1fcb+fyAs))=465-√(465²-4×1.0×11.9×110.25×10³/(1.0×11.9×200+360As))需要解关于As的方程，为简化计算，先估算As：As'=α1fcbxh0/fy=1.0×11.9×200×465/360≈3061mm²取As=As'=3061mm²选配4Φ22，As=4×509=2036mm²(略小于3061，需按实际配筋反算)反算x=h0-√(h0²-4α1fcM/(α1fcb+fyAs))=465-√(465²-4×1.0×11.9×110.25×10³/(1.0×11.9×200+360×2036))x=465-√(216225-4×11.9×110.25×10³/(2380+732960))=465-√(216225-4×11.9×110.25×10³/736340)x=465-√(216225-5309.6)=465-√210913.4≈465-459.2=5.8mmx<2α1=2×11.9=23.8mm(满足第一类T形截面条件)Mux=α1fcbxh0(1-x/h0)/2=1.0×11.9×200×5.8/(2×465)=11.9×580/930≈7.43kN·m<110.25kN·m(不满足承载力要求)说明初步配筋As=2036mm²不足，应增大配筋或采用双筋截面。此处按规范要求，最小配筋率ρmin=0.45ft/fy=0.45×1.39/360≈0.17%。Asmin=0.17%×200×465=158.9mm²<2036mm²(满足最小配筋率要求)综上，需增大配筋。若选4Φ25，As=4×491=1964mm²(仍不足)。若选4Φ22+2Φ20，As=4×509+2×314=2036+628=2664mm²。再反算x'=h0-√(h0²-4α1fcM/(α1fcb+fyAs'))=465-√(465²-4×11.9×110.25×10³/(1.0×11.9×200+360×2664))x'=465-√(216225-4×11.9×110.25×10³/(2380+958640))=465-√(216225-4×11.9×110.25×10³/961020)x'=465-√(216225-5.31)=465-√216219.69≈465-465.0=0mmx'≈0<2α1=23.8mm(满足第一类T形截面条件)Mux'=α1fcbh0²(1-x'/h0)/2=1.0×11.9×200×465²/(2×465)=11.9×200×465/2=11.9×93,000=1103.7kN·m>110.25kN·m(满足承载力要求)同时满足承载力要求且大于最小配筋率。可选用4Φ25+2Φ20。选用钢筋：4Φ25+2Φ20。（实际选用需考虑构造要求，如间距、锚固长度等）2.解：计算截面面积：A=b×h=300×400=120,000mm²查表得纵筋抗压强度设计值：fy=360N/mm²箍筋抗压强度设计值：fyv=270N/mm²(HPB300)纵筋配筋率：ρ=As/A=1256/120,000=0.01047查表得纵筋强度利用系数：φ=0.9计算轴心压力设计值：N=1200kN=1,200,000N计算长细比：l0/i=l0/(b/√12)=4000/(300/√12)=400