混凝土结构设计期末考试习题集

混凝土结构设计期末考试习题集前言本习题集旨在帮助同学们巩固混凝土结构设计课程所学的核心知识，熟悉各类典型构件的设计方法与计算流程，提升分析和解决实际工程问题的能力，为期末考试做好充分准备。习题内容紧密围绕课程教学大纲，注重基本概念、设计原理与工程应用的结合。建议同学们在独立思考完成习题后，再对照参考答案进行梳理和总结，查漏补缺，深化理解。第一章混凝土结构材料的基本性能一、概念题1.简述混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度以及轴心抗拉强度的定义，并说明它们之间的大致关系。2.试述钢筋与混凝土之间粘结力的组成及其影响因素。为何强调保证足够的粘结长度？3.什么是混凝土的徐变？徐变对混凝土结构有哪些有利和不利的影响？4.简述钢筋的屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯性能在工程应用中的意义。二、计算题1.已知某C30混凝土，其立方体抗压强度标准值fcu,k为30MPa，试估算其轴心抗压强度标准值fck和轴心抗拉强度标准值ftk（按规范推荐公式）。2.某HRB400级钢筋，直径为20mm，其屈服强度标准值fy为360MPa。若此钢筋在某构件中承受拉力，试计算其屈服力Ny和极限拉力Nu（需查阅该级别钢筋的极限强度标准值fu）。第二章混凝土结构设计基本原理一、概念题1.什么是结构的功能要求？结构的极限状态分为哪几类？试举例说明。2.解释“极限状态设计法”的含义，并说明其主要设计表达式中各符号的物理意义。3.荷载效应与结构抗力的基本概念是什么？它们为何具有随机性？4.什么是结构重要性系数、荷载分项系数和材料分项系数？其取值原则是什么？二、计算题1.某办公楼楼面梁，永久荷载标准值产生的弯矩MGk=80kN·m，可变荷载标准值产生的弯矩MQk=45kN·m。可变荷载组合值系数ψc=0.7，结构安全等级为二级。试按基本组合计算该梁的弯矩设计值M。第三章受弯构件正截面承载力计算一、概念题1.画出单筋矩形截面梁正截面受弯破坏的三种形态（适筋、超筋、少筋）的截面应力分布图，并简述其破坏特征、破坏性质及防止超筋破坏和少筋破坏的措施。2.什么是“界限破坏”？它在受弯构件正截面承载力计算中有何意义？3.双筋截面梁适用于哪些情况？在受压区配置纵向钢筋的主要作用是什么？计算中为何要考虑受压钢筋的屈服？4.T形截面梁如何划分类型？两类T形截面的判别条件是什么？其正截面受弯承载力计算简图有何不同？二、计算题1.某简支矩形截面梁，截面尺寸b×h=250mm×500mm，计算跨度l0=6.0m，承受弯矩设计值M=180kN·m。混凝土强度等级为C30，纵向受力钢筋采用HRB400级，环境类别为一类，安全等级为二级。试确定该梁所需的纵向受拉钢筋截面面积As，并选择钢筋直径和根数（需进行配筋率验算）。2.已知某矩形截面梁，b×h=200mm×450mm，承受弯矩设计值M=220kN·m。混凝土强度等级C25，钢筋HRB400级。由于受拉钢筋配置空间限制，拟采用双筋截面，若已配置受压钢筋As'=628mm²（2Φ20），试计算所需的受拉钢筋截面面积As。第四章受弯构件斜截面承载力计算一、概念题1.梁的斜截面破坏主要有哪几种形态？其破坏特征和影响因素是什么？工程设计中如何防止这些破坏？2.试述影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素。3.弯起钢筋的作用是什么？其弯起点、弯终点的位置有何构造要求？4.什么是箍筋的“配箍率”？它对梁的斜截面受剪性能有何影响？二、计算题1.某矩形截面简支梁，b×h=250mm×500mm，计算跨度l0=5.0m，承受均布荷载设计值q=40kN/m（包括自重）。混凝土强度等级C30，纵向钢筋为HRB400级（梁底已配4Φ20，As=1256mm²），箍筋采用HPB300级。环境类别为一类。试根据斜截面受剪承载力要求确定所需箍筋的直径和间距。2.已知条件同上题，若该梁在支座边缘处还承受一集中荷载设计值F=50kN（作用于离支座1.0m处），试重新计算所需箍筋。第五章受压构件承载力计算一、概念题1.轴心受压构件中，长柱与短柱的破坏特征有何不同？什么是“稳定系数”？其影响因素是什么？2.偏心受压构件如何分类？简述大偏心受压和小偏心受压构件的破坏特征及判别方法。3.什么是偏心受压构件的“二阶效应”？在什么情况下需要考虑二阶效应的影响？4.简述偏心受压构件对称配筋的适用条件及计算步骤。二、计算题1.某多层框架结构底层中柱，截面尺寸b×h=400mm×400mm，柱的计算长度l0=5.0m。该柱承受轴向压力设计值N=1800kN，混凝土强度等级C35，纵向钢筋采用HRB400级，对称配筋。试确定所需的纵向钢筋截面面积As=As'。2.某矩形截面偏心受压柱，b×h=300mm×500mm，计算长度l0=6.0m，承受轴向压力设计值N=800kN，弯矩设计值M=240kN·m。混凝土强度等级C30，纵向钢筋HRB400级，采用对称配筋。试计算所需的纵向钢筋截面面积As=As'。第六章受扭构件承载力计算一、概念题1.简述纯扭构件的破坏形态及其特征。钢筋混凝土纯扭构件中，箍筋和纵筋的作用是什么？2.什么是“协调扭转”和“平衡扭转”？它们对构件设计有何影响？3.试述弯剪扭共同作用下钢筋混凝土构件的破坏形态及其主要影响因素。4.《混凝土结构设计规范》对弯剪扭构件承载力计算采用了何种简化计算方法？其基本思路是什么？二、计算题1.某雨篷梁，截面尺寸b×h=200mm×500mm，承受扭矩设计值T=15kN·m，弯矩设计值M=8kN·m（上侧受拉），剪力设计值V=25kN。混凝土强度等级C25，箍筋采用HPB300级，纵向钢筋采用HRB400级。试进行该梁的抗扭和抗剪箍筋设计以及抗扭纵向钢筋设计（提示：可忽略弯矩对纵筋的影响，仅考虑扭矩所需纵筋）。第七章钢筋混凝土梁板结构一、概念题1.单向板与双向板如何划分？它们的受力特点和支承方式有何不同？2.简述现浇单向板肋梁楼盖的设计步骤。3.什么是“塑性铰”？在连续梁、板的内力计算中，考虑塑性内力重分布的意义是什么？其适用条件有哪些？4.板式楼梯与梁式楼梯的组成和受力特点有何区别？二、计算题1.某单向板肋梁楼盖中的次梁，截面尺寸b×h=200mm×400mm，计算跨度l0=6.0m，间距为2.4m。承受由楼板传来的均布活荷载标准值3.0kN/m²，恒荷载标准值（含自重）5.0kN/m²。混凝土强度等级C25，钢筋HRB400级，环境类别为一类。试按塑性内力重分布方法计算该次梁的跨中及支座弯矩设计值，并进行跨中截面受弯承载力计算（选配钢筋）。第八章预应力混凝土结构的基本概念一、概念题1.什么是预应力混凝土？与普通钢筋混凝土相比，预应力混凝土结构有哪些优点？2.简述预应力损失的种类及其产生原因。如何减少各项预应力损失？3.什么是张拉控制应力σcon？其取值过高或过低对构件有何影响？4.先张法和后张法预应力混凝土构件的施工工艺有何主要区别？其预应力传递方式有何不同？二、计算题1.某后张法预应力混凝土轴心受拉构件，截面尺寸为b×h=200mm×200mm，长20m。采用低松弛钢绞线，每束钢绞线截面面积Ap=140mm²，共2束。张拉控制应力σcon=0.75fptk，fptk=1860MPa。若考虑各项预应力损失：σl1（锚具变形和钢筋内缩损失）=30MPa，σl2（摩擦损失）=25MPa，σl4（钢筋松弛损失）=50MPa，σl5（混凝土收缩徐变损失）=100MPa。试计算该构件的有效预应力σpe和总预应力损失σl。第九章混凝土结构构件的构造要求一、概念题1.简述钢筋混凝土结构中各类钢筋（受力筋、箍筋、架立筋、分布筋、构造筋等）的主要作用和一般构造要求。2.梁、柱、板的保护层厚度是如何确定的？它对构件的耐久性和受力性能有何影响？3.钢筋的锚固长度和搭接长度的定义是什么？影响锚固长度的主要因素有哪些？4.简述框架结构中梁、柱节点的受力特点和主要构造要求。第十章综合应用题某多层办公楼采用钢筋混凝土框架结构，其中某中柱KZ1，截面尺寸为500mm×500mm，柱的计算高度Hn=3.6m，底层柱的计算长度l0=1.25Hn。该柱在基本组合下，承受的内力设计值为：N=1600kN，M=280kN·m，V=150kN。混凝土强度等级为C40，纵向钢筋采用HRB400E级，箍筋采用HRB400级。环境类别为一类，安全等级为二级。要求：1.判断该柱的偏心受压类型。2.进行该柱的正截面受压承载力计算（对称配筋）。3.进行该柱的斜截面受剪承载力计算（确定箍筋配置）。4.简述该柱的主要构造要求（如纵向钢筋的根数、直径、间距，箍筋的直径、间距、肢数等）。参考答案与要点解析（另附）说明：1.