2025年大学建筑工程（结构设计）试题及答案

2025年大学建筑工程（结构设计）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本卷共6题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。1.结构设计时，对直接承受动力荷载的结构构件，下列哪种材料的选用是正确的？（）A.优先采用Q235沸腾钢B.优先采用Q345钢C.钢材应有明显的屈服台阶，伸长率不应小于20%D.钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性2.对于承受均布荷载的热轧型钢简支梁，其抗弯强度计算采用公式σ=Mx/γxWnx，下面说法正确的是（）A.Mx是对梁跨中截面的弯矩设计值B.γx是截面塑性发展系数C.Wnx是梁对x轴的净截面抵抗矩D.以上说法都正确3.轴心受压构件的整体稳定系数φ与下列哪个因素无关？（）A.构件的截面类别B.构件的长细比C.钢材的强度等级D.构件的支座约束情况4.对于焊接工字形截面梁，当腹板的局部稳定不满足要求时，可采取的措施是（）A.增加腹板厚度B.设置横向加劲肋C.设置纵向加劲肋D.以上措施都可以5.钢筋混凝土梁在正常使用情况下，下列哪种说法是正确的？（）A.一般是带裂缝工作的B.一旦出现裂缝，裂缝贯通全截面C.不允许出现裂缝D.只允许在梁的受拉区出现裂缝6.预应力混凝土构件中，预应力钢筋的张拉控制应力σcon应符合的规定是（）A.先张法构件，σcon不宜超过0.75fptk；后张法构件，σcon不宜超过0.7fptkB.先张法构件，σcon不宜超过0.7fptk；后张法构件，σcon不宜超过0.75fptkC.先张法构件，σcon不宜超过0.8fptk；后张法构件，σcon不宜超过0.75fptkD.先张法构件，σcon不宜超过0.75fptk；后张法构件，σcon不宜超过0.8fptk第II卷（非选择题共7分）（一）简答题（共15分）答题要求：简要回答问题，条理清晰，语言简洁。1.简述结构设计的基本原则。（5分）答：结构设计的基本原则包括安全性、适用性和耐久性。安全性要求结构在规定的设计使用年限内，能承受可能出现的各种作用；适用性要求结构在正常使用时具有良好的工作性能；耐久性要求结构在正常维护条件下，随时间变化而仍能满足预定功能要求。2.简述梁的斜截面受剪破坏的主要形态及其影响因素。（5分）答：梁的斜截面受剪破坏主要有斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种形态。影响因素主要有剪跨比、混凝土强度等级、箍筋配筋率和纵筋配筋率等。剪跨比λ较小时易发生斜压破坏；剪跨比适中时易发生剪压破坏；剪跨比λ较大时易发生斜拉破坏。3.简述轴心受压构件中纵筋和箍筋的作用。（5分）答：纵筋的作用是提高构件的承载能力，减小构件的截面尺寸，防止构件突然脆性破坏；箍筋的作用是与纵筋形成骨架，防止纵筋受力后向外压屈，保证构件的延性，约束混凝土，提高混凝土的抗压强度和变形能力。（二）计算题（共25分）答题要求：写出详细的计算过程，步骤清晰，答案准确。1.已知一简支梁，计算跨度l0=6m，承受均布荷载标准值gk=15kN/m，可变荷载标准值qk=20kN/m，结构重要性系数γ0=1.0，混凝土强度等级为C30，钢筋采用HRB400级。试求梁的跨中截面弯矩设计值。（10分）解：1.首先计算荷载设计值：根据可变荷载效应控制的组合：q=1.2gk+1.4qk=1.2×15+1.4×20=18+28=46kN/m2.然后计算梁跨中截面弯矩设计值：M=1/8ql0²=1/8×46×6²=1/8×46×36=207kN·m2.一轴心受压柱，截面尺寸b×h=400mm×400mm，采用C30混凝土，纵筋采用HRB400级钢筋，柱的计算长度l0=4m。已知轴向压力设计值N=1200kN，试求纵筋的面积As。（15分）解：1.查规范得：C30混凝土fc=14.3N/mm²，HRB400级钢筋fy=360N/mm²2.计算稳定系数φ：长细比λ=l0/i，i=√(bh³/12)/√(b×h)=√(400×400³/12)/400=115.5mmλ=4000/115.5=34.6查φ-λ曲线得φ=0.883.计算纵筋面积As：由N≤φ(fcA+fyAs)，可得：As=(N/φ-fcA)/fy=(1200000/0.88-14.3×400×400)/(360)=(1363636.4-2288000)/360=2549mm²（三）分析题（共20分）答题要求：结合所学知识，对给定的问题进行分析，观点明确，并阐述理由。1.某多层框架结构，在使用过程中发现部分梁出现了较宽的裂缝，试分析可能的原因，并提出相应的处理措施。（10分）答：可能原因：-设计方面：梁的截面尺寸过小，配筋不足，导致梁的抗弯能力不够。-施工方面：混凝土施工质量差，如配合比不当、振捣不密实等，影响梁的强度；钢筋的实际用量不足或钢筋布置不符合设计要求。-使用方面：使用荷载超过设计值。处理措施：-对于裂缝宽度较小且不影响结构安全的梁，可采用表面修补法，如涂抹水泥砂浆等。-对于裂缝较宽且影响结构安全的梁，应进行结构加固，可采用增大截面法、粘贴钢板法或粘贴碳纤维布法等。同时，应重新评估结构的安全性，调整使用荷载。2.简述框架结构在水平荷载作用下的内力计算方法，并说明各自的适用范围。（10分）答：框架结构在水平荷载作用下的内力计算方法主要有分层法和反弯点法。分层法适用于梁柱线刚度比大于3的多层框架，将各层框架梁、柱分开按单跨框架进行计算，忽略竖向荷载作用下框架的侧移，计算结果偏于安全。反弯点法适用于梁柱线刚度比小于3的多层框架，假定同层各柱的反弯点在柱高中点，根据节点平衡条件计算梁端弯矩和柱端剪力，计算较为简便，但精度相对分层法稍低。（四）案例分析题（共20分）答题要求：阅读案例材料，结合所学知识，回答问题。某教学楼为五层钢筋混凝土框架结构，建筑面积为5000m²。在施工过程中，发现部分框架柱混凝土强度达不到设计要求。经检测，部分柱混凝土强度等级仅为C20，而设计要求为C30。1.分析造成柱混凝土强度达不到设计要求的可能原因。（10分）答：可能原因有：混凝土原材料质量不符合要求，如水泥强度等级不足、骨料含泥量过大等；混凝土配合比设计不合理，水灰比过大或水泥用量不足；混凝土搅拌过程中，搅拌时间不够，导致混凝土不均匀；混凝土运输过程中，时间过长或振捣不实，造成混凝土离析；混凝土浇筑时，模板拼接不严密，出现漏浆现象，影响混凝土质量；养护措施不到位，如养护时间不足、养护温度不够等，影响混凝土强度增长。2.针对上述问题，提出相应的处理措施。（10分）答：处理措施如下：对于强度相差不大的柱，可采取表面修补法，如涂抹高强度水泥砂浆等进行表面处理，提高柱的耐久性。对于强度相差较大且影响结构安全的柱，应进行结构加固。可采用增大截面法，在柱四周外包钢筋混凝土，增大柱的截面尺寸和承载能力；也可采用粘贴碳纤维布法，在柱表面粘贴碳纤维布，提高柱的抗剪和抗弯能力。同时，对后续施工加强质量控制，严格把控原材料质量，优化混凝土配合比，确保混凝土搅拌、运输、浇筑和养护等环节的质量。（五）设计题（共20分）答题要求：根据题目要求，进行结构设计，包括结构选型、构件布置、计算分析等，并绘制简单的结构示意图。某单层工业厂房，跨度为24m，柱距为6m，吊车起重量为20t，工作级别为A5级。厂房内设有中级工作制的软钩吊车。厂房所在地区的基本风压为0.5kN/m²，地面粗糙度为B类。试设计该厂房的排架结构。1.结构选型及构件布置（10分）答：结构选型：采用钢筋混凝土排架结构。构件布置：-屋架：选用预应力混凝土折线形屋架，跨度24m，放置在柱顶。-柱子：采用钢筋混凝土柱，柱距6m，根据吊车荷载和厂房高度等因素确定柱的截面尺寸。-基础：采用钢筋混凝土独立基础，根据柱子传来的荷载和地基承载力确定基础尺寸。-支撑系统：设置屋架支撑和柱间支撑，保证厂房结构的空间稳定性。屋架支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑等；柱间支撑包括上柱柱间支撑和下柱柱间支撑。2.计算分析（10分）答：计算分析内容包括：-荷载计算：计算屋架自重、屋面活荷载、吊车荷载、风荷载等。-内力分析：采用弯矩分配法或剪力分配法计算排架在各种荷载作用下的内力，如柱的弯矩、剪力和轴力。