2025年混凝土结构设计原理试复习题库及答案

2025年混凝土结构设计原理试复习题库及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.混凝土立方体抗压强度标准值f_cu,k是指按标准方法制作养护的边长为（）的立方体试件，在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度值。A.100mmB.150mmC.200mmD.250mm答案：B2.下列钢筋中，属于有明显屈服点钢筋的是（）。A.热处理钢筋B.钢绞线C.冷拔低碳钢丝D.HRB400级钢筋答案：D3.适筋梁正截面受弯破坏时，受拉钢筋的应力（）。A.达到屈服强度B.超过屈服强度C.未达到屈服强度D.与混凝土压应力成正比答案：A4.当梁的剪跨比λ=3时，其斜截面破坏形态最可能为（）。A.斜压破坏B.剪压破坏C.斜拉破坏D.弯曲破坏答案：C5.轴心受压构件中，配置螺旋箍筋的柱与普通箍筋柱相比，其承载力提高的主要原因是（）。A.螺旋箍筋参与受压B.螺旋箍筋约束了混凝土的横向变形C.螺旋箍筋使纵筋不易压屈D.混凝土抗压强度提高答案：B6.大偏心受压构件的破坏特征是（）。A.受拉钢筋先屈服，然后受压区混凝土压碎B.受压区混凝土先压碎，受拉钢筋未屈服C.受拉钢筋和受压钢筋同时屈服D.受压钢筋先屈服，受拉钢筋后屈服答案：A7.预应力混凝土构件中，预应力钢筋的张拉控制应力σ_con不宜过高，主要是为了（）。A.避免构件反拱过大B.防止预应力钢筋松弛损失过大C.避免混凝土出现拉应力D.防止预应力钢筋在施工中被拉断答案：B8.混凝土收缩会导致（）。A.构件长度增加B.预应力构件中预应力增大C.钢筋与混凝土之间的粘结力降低D.受弯构件跨中挠度减小答案：C9.当受弯构件的配筋率ρ满足ρ_min≤ρ≤ρ_max时，其破坏形态为（）。A.超筋破坏B.少筋破坏C.适筋破坏D.界限破坏答案：C10.对无明显屈服点的钢筋，设计中通常取（）作为其强度设计值。A.极限抗拉强度B.条件屈服强度（σ_0.2）C.弹性极限D.比例极限答案：B二、简答题（每题6分，共30分）1.简述混凝土轴心抗压强度f_c与立方体抗压强度f_cu的关系及原因。答案：混凝土轴心抗压强度f_c小于立方体抗压强度f_cu。原因：立方体试件在受压时，上下表面与压力机垫板间的摩擦力约束了试件的横向变形（“套箍效应”），导致立方体抗压强度偏高；而轴心抗压试件的高宽比（h/b）较大（通常为3:1），试件中部的横向变形不受约束，破坏时呈柱状，因此测得的轴心抗压强度更接近混凝土在实际构件中的受压性能，一般f_c≈0.76f_cu（C30~C80范围内）。2.说明适筋梁从加载到破坏经历的三个阶段及其在设计中的应用。答案：（1）第Ⅰ阶段（弹性阶段）：混凝土未开裂，应力与应变基本呈线性关系，此阶段末（Ⅰa）对应混凝土的抗拉强度，用于抗裂验算；（2）第Ⅱ阶段（带裂缝工作阶段）：受拉区混凝土开裂，钢筋应力随荷载增加而增大，此阶段是正常使用极限状态验算的依据（如挠度、裂缝宽度计算）；（3）第Ⅲ阶段（破坏阶段）：受拉钢筋屈服，裂缝迅速开展，受压区混凝土压碎，此阶段末（Ⅲa）对应正截面受弯承载力的计算依据。3.为什么要限制梁的最小截面尺寸和最大箍筋间距？答案：限制最小截面尺寸（如h≥200mm，b≥100mm）是为了保证梁的刚度和施工可行性，避免因截面过小导致钢筋布置困难或过早出现斜裂缝；限制最大箍筋间距是为了确保箍筋在斜裂缝出现后能有效约束混凝土，防止斜裂缝间的混凝土因箍筋间距过大而发生劈裂破坏，同时保证箍筋与混凝土的协同工作。4.比较大、小偏心受压构件的破坏特征及判别条件。答案：大偏心受压破坏特征：受拉钢筋先屈服，随后受压区混凝土压碎，破坏有明显预兆（延性破坏）；小偏心受压破坏特征：受压区混凝土先压碎，受拉钢筋未屈服（或受压钢筋先屈服），破坏突然（脆性破坏）。判别条件：当ξ≤ξ_b（ξ为相对受压区高度，ξ_b为界限相对受压区高度）时为大偏心；ξ>ξ_b时为小偏心。5.简述预应力混凝土的主要优点及适用范围。答案：优点：（1）提高构件的抗裂性和刚度；（2）节省材料（减少钢筋和混凝土用量）；（3）增大构件的跨度；（4）改善结构的耐久性。适用范围：对裂缝控制要求高的结构（如水池、吊车梁）、大跨度或重荷载结构（如桥梁、屋架）、需提高刚度的结构（如楼板）。三、计算题（共50分）1.（15分）某单筋矩形截面梁，截面尺寸b×h=250mm×500mm，混凝土强度等级C30（f_c=14.3N/mm²，α_1=1.0），钢筋采用HRB400级（f_y=360N/mm²，ξ_b=0.518），梁承受的弯矩设计值M=200kN·m，环境类别为一类（保护层厚度c=20mm，a_s=40mm，h_0=h-a_s=460mm）。求所需受拉钢筋截面面积A_s。解：（1）计算截面抵抗矩系数α_s：α_s=M/(α_1f_cbh_0²)=200×10^6/(1.0×14.3×250×460²)≈200×10^6/(1.0×14.3×250×211600)≈200×10^6/761,330,000≈0.262（2）计算相对受压区高度ξ：ξ=1-√(1-2α_s)=1-√(1-2×0.262)=1-√(0.476)≈1-0.690≈0.310（ξ<ξ_b=0.518，属适筋梁）（3）计算受拉钢筋面积A_s：A_s=α_1f_cbh_0ξ/f_y=1.0×14.3×250×460×0.310/360≈(1.0×14.3×250×460×0.310)/360≈(14.3×250×142.6)/360≈(14.3×35,650)/360≈509,795/360≈1416mm²（4）验算最小配筋率：ρ_min=max(0.2%,0.45f_t/f_y)=max(0.2%,0.45×1.43/360)=max(0.2%,0.179%)=0.2%ρ=A_s/(bh_0)=1416/(250×460)=1416/115000≈1.23%>0.2%，满足要求。最终A_s=1416mm²（可选4Φ22，A_s=1520mm²，或3Φ25，A_s=1473mm²）2.（20分）某轴心受压柱，截面尺寸b×h=400mm×400mm，计算长度l_0=5.2m（l_0/b=13，查表得稳定系数φ=0.92），混凝土强度等级C35（f_c=16.7N/mm²），钢筋采用HRB400级（f'_y=360N/mm²），柱承受的轴向压力设计值N=3500kN，求所需纵向受压钢筋截面面积A'_s。解：（1）计算柱的截面面积A=b×h=400×400=160,000mm²（2）轴心受压构件承载力公式：N≤0.9φ(f_cA+f'_yA'_s)（3）代入已知数据求A'_s：3500×10^3≤0.9×0.92×(16.7×160000+360A'_s)3500×10^3≤0.828×(2,672,000+360A'_s)两边除以0.828：3500×10^3/0.828≈4,227,053≤2,672,000+360A'_s360A'_s≥4,227,053-2,672,000=1,555,053A'_s≥1,555,053/360≈4319.6mm²（4）验算最小配筋率：ρ'_min=0.6%（轴心受压柱），A'_s_min=0.6%×160000=960mm²<4319.6mm²，满足要求。（5）实际配筋：可选8Φ28（A'_s=8×615.8=4926mm²）或6Φ32（A'_s=6×804.2=4825mm²）3.（15分）某矩形截面简支梁，截面尺寸b×h=200mm×500mm（h_0=460mm），混凝土强度等级C25（f_c=11.9N/mm²，f_t=1.27N/mm²），箍筋采用HPB300级（f_yv=270N/mm²），梁承受的剪力设计值V=120kN，环境类别一类（c=20mm）。试计算所需箍筋的数量（采用双肢箍，箍筋直径d=8mm，单肢截面积A_sv1=50.3mm²）。解：（1）验算截面尺寸是否满足要求（防止斜压破坏）：0.25β_cf_cbh_0=0.25×1.0×11.9×200×460=0.25×11.9×92,000=0.25×1,094,800=273,700N=273.7kN>V=120kN，截面尺寸满足。（2）验算是否需要按计算配置箍筋：0.7f_tbh_0=0.7×1.27×200×460=0.7×1.27×92,000=0.7×116,840=81,788N=81.79kN<V=120kN，需按计算配置箍筋。（3）计算箍筋间距s：由V≤0.7f_tbh_0+f_yv(A_sv/s)h_0得s≤f_yvA_svh_0/(V-0.7f_tbh_0)双肢箍A_sv=2×50.3=100.6mm²代入数据：s≤270×100.6×460/(120×10^3-81,788)=270×100.6×460/38,212≈270×46,276/38,212≈12,494,520/38,212≈327mm（4）确定箍筋间距：根据规范，最大箍筋间距s_max=min(0.5h=250mm,400mm)=250mm（当梁高h=500mm时，s_max=250mm），因此取s=200mm（满足s≤250mm且s≤327mm）。（5）验算配箍率ρ_sv=A_sv/(bs)=100.6/(200×200)=0.002515=0.2515%ρ_sv_min=0.24f_t/f_yv=0.24×1.27/270≈0.00113=0.113%<0.2515%，满足要求。最终箍筋配置为Φ8@200（双肢箍）。四、综合分析题（共10分）某教学楼楼面梁（简支）因施工错误，实际配筋比设计值减少了30%，分析可能出现的问题及应对措施。答案：可能出现的问题：（1）正