青岛理工大学混凝土结构设计原理期末复习题及答案

青岛理工大学混凝土结构设计原理期末复习题及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、单项选择题（每题2分，共10分。请将正确选项的代表字母填在题后的括号内）1.混凝土的强度等级主要由其（）决定。A.硬化程度B.密实度C.水灰比D.骨料种类2.在钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算中，超筋破坏属于（）。A.粘结破坏B.超筋破坏C.少筋破坏D.塑性破坏3.下列哪种情况下，钢筋混凝土受弯构件需要配置弯起钢筋？（）A.梁高较大B.剪力较大C.挠度要求高D.混凝土强度低4.钢筋混凝土柱根据偏心距和纵筋配筋率不同，可能发生（）。A.超筋破坏B.少筋破坏C.大偏心受压破坏D.粘结破坏5.影响钢筋混凝土受拉构件正常使用阶段裂缝宽度的主要因素是（）。A.混凝土强度B.钢筋强度C.配筋率D.保护层厚度二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填写在横线上）1.钢筋混凝土结构中，混凝土主要承受______，钢筋主要承受______。2.在进行受弯构件正截面承载力计算时，假定受压区混凝土应力图形为______。3.为防止受弯构件发生剪切破坏，通常需要配置______和______。4.影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素有剪跨比、______、______和腹筋配置。5.当轴向力偏心距很小，或即使偏心距较大但远离纵向钢筋时，钢筋混凝土柱属于______受压。6.钢筋的锚固长度是为了保证钢筋与混凝土之间有可靠的______。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述影响混凝土强度的主要因素。2.什么是钢筋混凝土构件的适筋破坏？其破坏特征是什么？3.简述钢筋混凝土受弯构件斜截面受剪破坏的三种主要形态及其特点。4.简述大偏心受压构件和小偏心受压构件的主要区别。四、计算题（共35分）1.（8分）某简支梁跨中截面尺寸为b×h=200mm×500mm，采用C25混凝土，纵向受拉钢筋为4Φ20HRB400钢筋，计算该截面能承受的最大弯矩设计值。（取αs=0.35，γs=0.87，fc=11.9N/mm²，fy=360N/mm²）2.（10分）某简支梁剪力设计值V=180kN，梁高h=500mm，采用C30混凝土，箍筋采用HPB300级钢筋，配置双肢箍φ8@150。验算该箍筋配置是否满足受剪承载力要求。（取αsvb=0.7，βh=0.8，fc=14.3N/mm²，fyv=270N/mm²，Vcs=0.7αsvbfcbh0+1.25fyvλsvAsv）3.（10分）某轴心受压方形短柱，边长b=300mm，柱高H=3.5m，承受轴向力设计值N=1500kN，采用C35混凝土，纵向钢筋采用4Φ25HRB500钢筋。验算该柱承载力是否满足要求。（取φ=1.0，fc=16.7N/mm²，fy=435N/mm²）4.（7分）某矩形截面偏心受压构件，b=200mm，h=400mm，N=400kN，M=120kN·m，采用C40混凝土，纵向钢筋4Φ22HRB400（As=1520mm²），a=35mm。判别该构件属于大偏心受压还是小偏心受压，并计算其受压承载力设计值。（取αs=0.405，γs=0.88，fc=19.1N/mm²，fy=360N/mm²，εcu=0.0033）---试卷答案一、单项选择题1.B2.B3.B4.C5.D二、填空题1.压力；拉力2.矩形3.箍筋；弯起钢筋4.混凝土强度；腹筋配置5.轴心6.粘结力三、简答题1.解析思路：分析影响混凝土强度的主要物理因素。包括原材料质量（水泥强度、品种、安定性；骨料质量、粒度、级配；水质量）和施工工艺（水灰比、搅拌、振捣、养护温湿度、龄期）。2.解析思路：定义适筋破坏，强调其是塑性破坏。说明其特点是：受拉钢筋先达到屈服强度，随后受压区混凝土被压碎，构件有明显的变形和裂缝扩展预兆，破坏过程相对缓慢，具有一定的延性，能较好地发挥材料的强度潜力。3.解析思路：分别描述三种破坏形态：斜拉破坏（V<临界剪力，主要靠混凝土和钢筋粘结抗剪，破坏突然，沿主拉应力方向出现竖向裂缝）；剪压破坏（V在临界剪力左右，主裂缝出现在剪弯区，端部受压区混凝土被压碎，破坏有一定预兆，是正常设计下的主要破坏形态）；剪滑破坏（V远大于临界剪力，箍筋配置过少，腹筋应力很高，主裂缝处骨料被压碎、搓出，沿剪力方向出现滑移现象，破坏突然）。4.解析思路：区分大、小偏心依据：破坏时截面受压区高度x。大偏心（x≤ξbh0，ξ≤ξb，ξb为界限破坏时相对受压区高度）先屈服，属受拉破坏类型；小偏心（x>ξbh0，ξ>ξb）混凝土先压碎，属受压破坏类型。特点上，大偏心构件有明显的受拉区，破坏与适筋梁类似；小偏心构件可能全截面受压或大部分受压，破坏与超筋梁类似，属脆性破坏。四、计算题1.解析思路：计算题1考察单筋矩形截面受弯承载力。步骤：1.计算截面有效高度h0=h-保护层厚度-钢筋直径（假设一排钢筋）。2.判断是否需要计算配筋率，若ρmin≤ρ≤ρmax，则按公式计算。3.利用αs公式求ξ=αs/β1f'c，判断ξ≤ξb（适筋梁）。4.若ξ≤h0/f'y'，则M=α1f'cbx(h0-x)/2+fy'As'(h0-x')/2。若ξ>h0/f'y'，则M=f'y'As(h0-x')/2。5.若ξ>ξb，则按超筋梁处理，取M=α1f'cξb(bh0^2)/2。6.代入数据计算。本题假设一排筋，结果为M=150.9kN·m。2.解析思路：计算题2考察箍筋抗剪承载力复核。步骤：1.计算受剪承载力设计值Vcs=0.7αsvbfcbh0+1.25fyvλsvAsv。2.确定剪力传递系数λ=1.5（简支梁）。3.计算箍筋肢数n=2，单肢箍面积Asv=π/4*d^2=50.3mm^2，总箍筋面积Asv=n*Asv=100.6mm^2。4.计算配箍率ρsv=Asv/(b*s)=100.6/(200*150)=0.335%。5.计算λsv=1.5*1.0=1.5（按构造要求取值）。6.代入数据计算Vcs=241.3kN。7.比较V与Vcs，V=180kN<Vcs=241.3kN，故满足要求。3.解析思路：计算题3考察轴心受压承载力复核。步骤：1.计算构件截面面积A=b^2=300^2=90000mm^2。2.计算配筋率ρ=As/A=1520/90000=0.0169。3.判断是否属于小偏心（ρ<ρb，ρb=0.514fc/fy=0.514*16.7/435=0.0199）。由于ρ=0.0169<ρb=0.0199，属于小偏心受压。4.计算轴心受压承载力N=φAf'c+fy'As。由于是短柱，φ=1.0。N=1.0*90000*16.7+435*1520=2737kN。5.比较N与N允许值，N=2737kN>N允许=1500kN，故承载力满足要求。4.解析思路：计算题4考察偏心受压构件承载力判别与计算。步骤：1.计算初始偏心距ea=M/N=120*10^6/400*10^3=300mm。计算偏心距增大系数ηh0：由于h=400mm，l0/h=3500/400=8.75<15，取ηh0=1.0。计算ηea=ηh0*ea=300mm。2.计算相对偏心距ηea/h0=300/(400-35)=0.863。3.判断偏心类型：若ηea/h0>0.3，且ρ=(As-A's)/(bh0)>0，为大偏心；若ηea/h0≤0.3或ρ=0，为小偏心。本题ρ=(1520-0)/(200*365)=0.0414>0，ηea/h0=0.863>0.3，故属于大偏心受压。4.计算受压区高度x：x=N/(α1f'c*b)+e0=N/[(α1f'c*b)+N/(α1f'c*b)*h0]=400*10^3/[19.1*200*(400-35)]=271.9mm。5.判断x是否在合理范围内：x=271.9mm<h0=365mm，且x>h0/f'y'=365/360=1.