结构设计原理（5篇）

结构设计原理（精选5篇）

第一篇：结构设计原理

《结构设计原理》第一阶段离线作业

一、判断题

1.混凝土立方体试块的尺寸越大，强度越高。（x）（注：第二

Z早3±x第z/rAr一------北♦4\）

2.混凝土在三向压力作用下的强度可以提高。（V）（注：第二章

第二节）

3.普通热轧钢筋受压时的屈服强度与受拉时基本相同。（V）（注:

第二章第一节）

4.钢筋经冷拉后，强度和塑性均可提高。（x）（注：第二章第

一节）

5.冷拉钢筋不宜用作受压钢筋。（，）（注：第二章第一节）

6.C20表示fcu=20N/mm。（x）（注：第二章第二节）

7.混凝土受压破坏是由于内部微裂绛扩展的结果。（V）（注：第

二章第三节）

8.混凝土抗拉强度随着混凝土强度等级提高而增大。（。）（注：

第二章第二节）

9.混凝土在剪应力和法向应力双向作用下，抗剪强度随拉应力的

增大而增大。（V）（注：第二章第二节）

10.混凝土受拉时的弹性模量与受压时相同。（V）（注：第二章

第二节）

11.线性徐变是指压应力较小时，徐变与应力成正比，而非线性

徐变是指混凝土应力较大时，徐变增长与应力不成正比。（V）（注：

第二章第二节）

12.混凝土强度等级愈高,胶结力也愈大（V）（注：第二章第三

节）

13.混凝土收缩、徐变与时间有关,且互相影响。（V）（注：第

二章第二节）

二、单选题

1.与素混凝土梁相比，钢筋混凝上梁承载能力（B）。（注：第一

章第二节）

A.相同；

B,提高许多；

C.有所提高；

D.不确定。

2.与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁抵抗开裂的能力（A）。（注:

第一早第一刀）

A.提高不多;

B.提高许多；

C.完全相同；

D.不确定。

3.与素混凝土梁相比，适量配筋的钢混凝土梁的承载力和抵抗开

裂的能力（B）。（注：第一章第二节）

A.均提高很多；

B.承载力提高很多，抗裂提高不多；

C.抗裂提高很多，承载力提高不多；

D.均提高不多；

4.钢筋混凝土梁在正常使用情况下（A）。（注：第二章第三节）

A.通常是带裂缝工作的；

B.一旦出现裂缝，裂缝贯通全截面；

C.一旦出现裂缝，沿全长混凝土与钢筋间的粘结力丧尽；

D.通常是无裂缝的。

5.钢筋与混凝土能共同工作的主要原因是（C）。（注：第一章第

二节）

A.防火、防锈；

B.混凝土对钢筋的握裹及保护；

C.混凝土与钢筋有足够的粘结力,两者线膨胀系数接近；

D.钢筋抗拉而混凝土抗压。

6.混凝土若处于三向应力作用下，当（D）。（注：第二章第二节）

A.横向受拉，纵向受压，可提高抗压强度；

B.横向受压，纵向受拉，可提高抗压强度；

C.三向受压会降低抗压强度；

D.三向受压能提高抗压强度；

7.混凝土的弹性模量是指（A）。（注：第二章第二节）

A.原点弹性模量；B.切线模量;C.割线模量；D.变形模量;

8.混凝土强度等级由150mm立方体抗压试验，按（B）确定。

（注：第二章

第二节）

A.平均值ptfcu;B.pfcu-1.645o;C.pfcu-2c;D.pfcu-o;

9.规范规定的受拉钢筋锚固长度la为（C）。（注：第二章第一节）

A.随混凝土强度等级的提高而增大；

B.随钢筋等级提高而降低；

C.随混凝土等级提高而减少，随钢筋等级提高而增大；

D.随混凝土及钢筋等级提高而减小；

10.属于有明显屈服点的钢筋有（A）。（注：第二章第一节）

A.冷拉钢筋；B.钢丝；C.热处理钢筋;D.钢绞线。

11.钢材的含碳量越低，贝U（B）。（注：第二章第一节）

A.屈服台阶越短，伸长率也越短，塑性越差；

B.屈服台阶越长，伸长率越大，塑性越好；

C.强度越高，塑性越好；

D.强度越低，塑性越差。

12.钢筋的屈服强度是指（D）。（注：第二章第一节）

A.比例极限；B.弹性极限；C.屈服上限；D.屈服下限。

13.规范确定feu,k所用试块的边长是（A）。（注：第一章第四节）

A.150mm;B.200mm;C.100mm;D.250mmo

14.混凝土强度等级是由（A）确定的。（注：第二章第二节）

A.fcu,k;B.fek;C.fem;D.ftko

15.边长为100mm的非标准立方休试块的强度换算成标准试块

的强度，则需乘以换算系数（C）。（注：第二章第二节）

A.1.05;B.1.0;C.0.95;D.0.90o

三、问答题

1、什么是混凝土结构？根据混凝土中添加材料的不同通常分哪些

类型？（注：第一章第一节）

答：混凝土结构是以混凝土材料为主，并根据需要配置和添加钢

筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维，形成的结构，有素混凝土

结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力

混凝土结构及纤维混凝土结构。混凝土结构充分利用了混凝土抗压强

度高和钢筋抗拉强度高的优点。

2、混凝土结构有哪些优缺点？（注：第一章第二节）

答：优点：（1）可模性好；（2）强价比合理；（3）耐火性能好；

（4）耐久性能好；（5）适应灾害环境能力强，整体浇筑的钢筋混凝

土结构整体性好，对抵抗地震、风载和爆炸冲击作用有良好性能；（6）

可以就地取材。

钢筋混凝土结构的缺点：如自重大，不利于建造大跨结构；抗裂

性差，过早开裂虽不影响承载力，但对要求防渗漏的结构，如容器、

管道等，使用受到一定限制；现场浇筑施工工序多，需养护，工期长，

并受施工环境和气候条件限制等。

3、简述混凝土结构设计方法的主要阶段。（注：第一章第三节）

答：混凝土结构设计方法大体可分为四个阶段：

（1）在20世纪初以前，钢筋混凝土本身计算理论尚未形成，设

计沿用材料力学的容许应力方法。

（2）1938年左右已开始采用按破损阶段计算构件破坏承载力，

50年代,出现了按极限状态设计方法，奠定了现代钢筋混凝土结构的

设计计算理论。

（3）二战以后，设计计算理论已过渡到以概率论为基础的极限状

态设计方法。

（4）20世纪90年代以后,开始采用或积极发展性能化设计方法

和理论。

4、我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度

分为几个等级？(注：第二章第一节)

答：目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主

要品种有钢筋、钢丝和钢绞线。根据轧制和加工工艺，钢筋可分为热

轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋。

热轧钢筋分为热轧光面钢筋HPB235、热轧带肋钢筋HRB335、

HRB400、余热处理钢筋RRB400(K20MnSi，符号，m级)。热轧

钢筋主要用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预

应力普通钢筋。

5、钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的？(注：第二章第三

节)

答：试验表明，钢筋和混凝土之间的粘结力或者抗滑移力，由四

部分组成：

(1)化学胶结力：混凝土中的水泥凝胶体在钢筋表面产生的化学

粘着力或吸附力，来源于浇注时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和

养护过程中水泥晶体的生长和硬化，取决于水泥的性质和钢筋表面的

粗糙程度。当钢筋受力后变形，发生局部滑移后，粘着力就丧失了。

(2)摩擦力：混凝土收缩后，将钢筋紧紧地握惠住而产牛的力，

当钢筋和混凝土产生相对滑移时，在钢筋和混凝土界面上将产生摩擦

力。它取决于混凝土发生收缩、荷载和反力等对钢筋的径向压应力、

钢筋和混凝土之间的粗糙程度等。钢筋和混凝土之间的挤压力越大、

接触面越粗糙，则摩擦力越大。

(3)机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作

用而产生的力，即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力，取决于混

凝土的抗剪强度。变形钢筋的横肋会产生这种咬合力，它的咬合作用

往往很大，是变形钢筋粘结力的主要来源，是锚固作用的主要成份。

(4)钢筋端部的锚固力：一般是用在钢筋端部弯钩、弯折，在锚

固区焊接钢筋、短角钢等机械作用来维持链固力。

各种粘结力中,化学胶结力较小；光面钢筋以摩擦力为主；变形

钢筋以机械咬合力为主。

6、钢筋混凝土结构对钢筋有哪些要求？（注：第二章第三节）

答：钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构对钢筋性能的要求主要

有以下几点：

1）有较高的强度和适宜的屈强比。这里的强度是指屈服强度或条

件屈服强

度。屈强比是指屈服强度与极限强度之比，该值可反映结构的可

靠程度：

屈强比小，结构可靠，但刚才强度的利用率低，不经济；屈强比

太大，则结构不可靠。

2）有较好的塑性。这是保证构件破坏前有较明显的预兆（明显的

变形和裂

B），保证较好塑性的措施是钢筋拉伸率不小于规定值，并且冷

弯试验合格。

3）与混凝土之间有良好粘结力。这是钢筋与混凝土共同工作的基

础。

4）具有较好的可焊性。保证焊接后接头的受力性能良好，拉伸破

坏不发生

在接头处。

7、衡量钢筋塑性的指标有哪些？如何测量?（注：第二章第一节）

答：通常用（伸长率）和冷弯性能两个指标来衡量钢筋的塑性。

8、结构的极限状态分为哪两类？两类极限状态计算时，材料强度

分别如何取值？（注：第三章第一节）

答：极限状态是指整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就

不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状

态。

极限状态可分为两类：

1、承载能力极限状态。结构或结构构件达到最大承载能力或达到

不适于继续承载的变形的极限状态：（1）整个结构或结构的一部分作

为刚体失去平衡（如倾覆等）；

（2）结构构件或连接因材料强度被超过而破坏（包括疲劳破坏），

或因过度的塑性变形而不适于继续承载；（3）结构转变为机动体系；

（4）结构或结构构件丧失稳定（如压屈等）。

2、正常使用极限状态。结构或结构构件达到使用功能上允许的某

一限值的极限状态。出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极

限状态：（1）影响正常使用或外观的变形；（2）影响正常使用或耐

久性能的局部损坏（包括裂缝）；（3）影响正常使用的振动；（4）

影响正常使用的其它特定状态。

为了安全起见1用统计方法确定的材料强度值必须具有较高的保

证率。材料强度标准值的保证率一般取为95%。

第二篇：工程结构设计原理

荷载设计值和标准值有什么关系？

答案：荷载的设计值等于荷载的标准值乘荷载分项系数。这在荷

载规范中已有明确规定，永久荷载的分项系数为1.2或1.35;可变荷

载为1.4或1.3。所以设计值会比标准值要大

材料强度设计值与材料强度标准值有什么关系？

材料强度的设计值等于材料强度的标准值乘材料强度的分项系数。

在现行各结构设计规范中虽没有给出材料强度的分项系数，而是直接

给出了材料强度的设计值，但你如果仔细研究是不难发现标准值和设

计值之间的系数关系的。材料强度的分项系数一般都小于1。各种分项

系数在某种意义上可以理解为是一种安全系数。材料分项系数：是一

个大于L0的系数，考虑材料强度低于标准值的可能性。

例如，钢筋在受到外力作用下会产生变形，变形过程分为弹性阶

段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。在屈服阶段之前，如果卸去外

力，还可以恢复到以前状态（物理变化），标准值说的就是下屈服值

（例:钢筋屈服点为抗拉强度为最大力强度，即

HRB335335Mpao

为455Mpa.）一般设计时都采用屈服强度为设计值，所以设计值远远

小于抗拉强度，就是考虑到钢筋在收到外力作用下的变形，（即：在

达到屈服强度还可以回复原来状态）。

1、作用及作用效应

Q）作用：引起结构内力和变形的一切原因。

♦直接作用：直接以力的不同集结形式作用于结构，也称为荷载；

♦间接作用：不是直接以力出现，但是对结构产生内力。

(2)作用效应：作用在结构上产生的内力和变形等。

♦由直接作用(荷载)引起的效应称为荷载效应。

2、S—作用效应ActionEffect:结构上的作用是使结构产生内

力、变形和裂缝的原因的总称，分为直接作用和间接作用，作用效应

即为作用引起的构件内力。R一结构抗力Resistant:结构抵抗作用效

应的能力，如受弯承载力Mu、受剪承载力Vu、容许挠度［f］、容许裂

缝宽度［w］。

S<R可靠S=R极限状态S>R失效

2、作用的分类

⑴按照随时间的变异性分类

♦永久作用：不随时间变化，或变化幅度可以忽略；

♦可变作用：随时间变化，且变化幅度不可以忽略；

♦偶然作用：可能，但不一定出现，一旦出现效应很大。

(2)按照随位置的变异性分类

♦固定作用：在结构空间位置上具有固定的分布；

♦可动作用：在结构空间位置一定范围内可以仟意分布。

(3)按照结构的反应分类：

♦静态作用：对结构不产生动力效应，或小的可以忽略；

♦动态作用：对结构产生动力效应，且不可以忽略。荷载的代表值

Q)实质：以确定值(代表值)表达不确定的随机变量，便于设计

时，定量描述和运算。

(2)取值原则：根据荷载概率分布特征,控制保证率。

代表值取值

♦永久荷载的代表值

。标准值Gk:取设计基准期内最大荷载概率分布的平均值，保证

率50%;

♦可变荷载的代表值

0标准值Qk:基木代表值，保证率尚未统一，依据工程经验，可

查荷载规范；

0准永久值WqQk:对可变荷载稳定性的描述，在使用期内具有

较长的持续时间，类似于永久荷载，等于标准值乘准永久值系数”组

合值:两种或(以上)可变荷载作用时，都以标准值出现的概

ipcQk

率小，因此对标准值乘以组合系数进行折减。

2、材料强度的标准值

Q)实质：以确定值(标准值)表达不确定值，便于应用。

(2)标准值取值：根据材料强度概率分布的0.05分位值，即95%

保证率的要求确定。

3、抗力的概率分布模式

抗力由多个随机变量相乘而得，函数近似服从对数正态分布

结构的功能

(1)安全性：要求结构承担正常施工和正常使用条件下，可能出

现的各种作用，而不产生破坏。并且在偶然事件发生时以及发生后，

能保持必需的整体稳定性，不至于因局部损坏而产生连续破坏。

(2)适用性：要求结构在正常使用时满足正常的要求，具有良好

的工作性能。

(3)耐久性：要求结构在正常使用和维护下，在规定的使用期内，

能够满足安全和使用功能要求。如材料的老化、腐蚀等不能超过规定

的限制等。

2、极限状态

Q)定义：极限状态是判别结构是否能够满足其功能要求的标准，

指结构或结构一部分处于失效边缘的状态。

(2)分类:

♦承载能力极限状态：是判别结构是否满足安全性要求的标准，指

结构或结构，构件达到最大承载能力或不适于继续加载的变形。

♦正常使用极限状态：是判别结构是否满足正常使用和耐久性要求

的标准，指结构或构件达到正常使用或耐久性的某些规定限值。

1、功能函数与极限状态方程

功能函数

Q)Z=R-S=g(Xl,X2,X3....Xn)

(2)结果分析

♦Z=R-S>0:处于可靠状态；

♦Z=R-S<0:处于不可靠状态，即失效；

♦Z=R-S=O:处于极限状态，此方程称极限状态方程

2、结构的可靠性

(1)关于结构设计

♦本质:对比、控制R和S,即保证R-S>0

♦问题：R和S为随机变量，功能函数值Z是随机变量，绝对保证

R大于S不可能！♦解决方法：控制可靠度，绝大多数情况下：R>S允

许极少数情况下：R

(2)结构可靠度和失效概率

♦可靠度(可靠概率)：是结构在规定的时间内，在规定的条件下，

完成预定功能的概率，以♦失效概率：结构不能完成预定功能的概率，

以Pf表示。

对于结构设计而言，如何设计的安全呢？

荷载取值越大,内力值就越大，设计的构件截面尺寸也愈大，结

构愈安全；

材料强度取值越低，结构所需截面越大，结构愈安全。

结构的可靠概率与失效概率的关系

结构抗力R与作用效应S都是随机变量，因此功能函数Z=R-S也

是随机变量

Z>0结构可靠；Z=0结构处于极限状态；Z<0结构失效

荷载效应的表达

E采用荷载代表值来描述荷载的大小

E对于永久荷载，其代表值就是标准值，即结构自重；

E对于可变荷载，其代表值分别为标准值、组合值和准永久值

根据建筑结构的重要性将结构分为三个安全等级，采用结构重要

性系数来体现。

go——结构重要性系数一级-gO=l.l二级-g0=1.0三级・

gO=0.9

双向受拉：强度接近单向受拉强度

双向受压：抗压强度和极限压应变均有所提高

一拉一压：强度降低

Ps表示。

第三篇：《结构设计原理》辅导资料

结构设计原理辅导资料

砌体建筑的结构型式

砌体房屋结构的静力设计内容包括：选择承重结构型式并进行结

构布貉，确定结构计算简图，墙、柱高厚比验算，结构内力分析，承

载力验算，房屋整体及各部位的构造设计等。

砌体房屋的结构型式是指房屋的竖向荷载承重结构体系，通常分

为砌体墙柱承重结构体系、混合承重结构体系两大类。前者主要包括

纵墙承重结构、横墙承重结构和纵横墙承重结构，后者包括底部框架

砌体剪力墙承重结构和内框架砌体承重结构，两类结构体系的受力特

点是有显著区别的。

1、砌体墙柱承重结构体系

其特点是在结构整个高度上都由墙柱承重。平行于房屋短向布貉

的墙体称横墙，平行于房屋长向布辂的墙体称纵墙，房屋周边的墙体

称外墙(长方向端部外墙又称山墙，)其余则称内墙。

在墙体承重结构房屋的设计中，确定承重墙、柱的布辂方案十分

重要，因为它不仅影响房屋平面、空间的划分，更涉及荷载的传递途

径和房屋的空间刚度等结构设计的基本问题。

(1)纵墙承重体系

纵墙承重结构是指由纵墙直接承受楼、屋面荷载的结构。荷载分

为两种方式传递到纵墙上。一种是单向楼(屋)面板直接搁支在纵墙

上，一种是搁支于进深梁上，进深梁又搁支于纵墙上。

(2)横墙承重结构

横墙承重结构是单向楼(屋)面直接搁支于横墙上形成的结构布

辂方案。

(3)纵横墙承重结构

2、混合承重结构体系

(1)底部框架一一剪力墙砌体结构

(2)内框架砌体结构

防止或减轻墙体开裂的主要措施

1、裂缝的性质

引起砌体结构墙体裂缝的因素很多，既有地基、温度、干缩，也

有设计上的疏忽、施工质量、材料不合格及缺乏经验等。根据工程实

践和统计资料这类裂缝几乎占全部可遇裂缝的80%以上。而最为常见

的裂缝有两大类，一是温度裂缝，二是干燥收缩裂缝，简称干缩裂舞,

以及由温度和干缩共同产生的裂缝。

(1)温度裂缝

温度的变化会引起材料的热胀、冷缩，当约束条件下温度变形弓I

起的温度应力足够大时，墙体就会产生温度裂缝。最常见的裂筵是在

混凝土平屋盖房屋顶层两端的墙体上，如在门窗洞边的正八字斜裂缝,

平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖(块)灰缝的水平裂缝，以及水平包角裂缝

(包括女儿墙)。导致平屋顶温度裂缝的原因，是顶板的温度比其下的墙

体高得多，而混凝土顶板的线胀系数又比语砌体大得多，故顶板和墙

体间的变形差，在墙体中产牛很大的拉力和剪力。剪应力在墙体内的

分布为两端附近较大，中间渐小，顶层大，下部小。温度裂缝是造成

墙体早期裂缝的主要原因。这些裂缝一般经过一个冬夏之后才逐渐稳

定，不再继续发展，裂缝的宽度随着温度变化而略有变化。

(2)干缩裂缝

烧结粘土砖，包括其它材料的烧结制品，其干缩变形很小，且变

形完成比较快。只要不使用新出窑的砖，一般不要考虑砌体本身的干

缩变形引起的附加应力。但对这类砌体在潮湿情况下会产生较大的湿

胀，而且这种湿胀是不可逆的变形。对于砌块、灰砂砖、粉煤灰砖等

砌体，随着含水量的降低，材料会产生较大的干缩变形。如混凝土砌

块的干缩率为0.3〜0.45mm/m,它相当于25~40℃的温度变形，可

见干缩变形的影响很大。轻骨料块体砌体的干缩变形更大。干缩变形

的特征是早期发展比较快，如砌块出窑后放络28d能完成50%左右的

干缩变形，以后逐步变慢，几年后材料才能停止干缩。但是干缩后的

材料受湿后仍会发生膨胀，脱水后材料会再次发生干缩变形，但其干

缩率有所减小，约为第一次的80%左右。这类干缩变形引起的裂缝在

建筑上分布广、数量多、裂缝的程度也比较严重。如房屋内外纵墙中

间对称分布的倒八字裂缝；在建筑底部一至二层窗台边出现的斜裂缝

或竖向裂缝；在屋顶圈梁下出现的水平缝和水平包角裂缝；在大片墙

面上出现的底部重、上部较轻的竖向裂缝。另外不同材料和构件的差

异变形也会导致墙体开裂。如楼板错层处或高低层连接处常出现的裂

筵，框架填充墙或柱间墙因不同材料的差异变形出现的裂缝；空腔墙

内外叶墙用不同材料或温度、湿度变化引起的墙体裂缝，这种情况一

般外叶墙裂舞较内叶墙严重。

(3)温度、干缩及其它裂缝

对于烧结类块材的砌体最常见的为温度裂缝，面对非烧结类块体,

如砌块、灰砂砖、粉煤灰砖等砌体，也同时存在温度和干缩共同作用

下的裂缝，其在建筑物墙体上的分布一般可为这两种裂缝的组合，或

因具体条件不同而呈现出不同的裂缝现象，而其裂缝的后果往往较单

一因素更严重。另外设计上的疏忽、无针对性防裂措施、材料质量不

合格、施工质量差、违反设计施工规程、砌体强度达不到设计要求，

以及缺乏经验也是造成墙体裂缝的重要原因之一。如对混凝土砌块、

灰砂砖等新型墙体材料，没有针对材料的特殊性，采用适合的砌筑砂

浆、注芯材料和相应的构造措施，仍沿用粘土砖使用的砂浆和相应的

抗裂措施，必然造成墙体出现较严重的裂缝。

2、砌体裂缝的控制

(1)裂缝的危害和防裂的迫切性

砌体属于脆性材料，裂舞的存在降低了墙体的质量，如整体性、

耐久性和抗震性能，同时墙体的裂缝给居住者在感观上和心理上造成

不良影响。特别是随着我国墙改、住房商品化的进展，人们对居住环

境和建筑质量的要求不断提高，对建筑物墙体裂缝的控制的要求更为

严格。由于建筑物的质量低劣，如墙体裂缝、渗漏等涉及的纠纷或官

司也越来越多，建筑物的裂缝已成为住户评判建筑物安全的一个非常

直观、敏感和首要的质量标准。因此加强砌体结构，特别是新材料砌

体结构的抗裂措施，已成为工程量、国家行政主管部门，以及房屋开

发商共同关注的课题。因为这涉及到新型墙体材料的顺利推广问题。

（2）裂缝宽度的标准问题

实际上建筑物的裂缝是不可避免的。此处提到的墙体裂缝宽度的

标准（限值），是一个宏观的标准，即肉眼明显可见的裂缝，砌体结构尚

无这种标准。但对钢筋混凝土结构其最大裂缝宽度限值主要是考虑结

构的耐久性，如裂缝宽度对钢筋腐蚀，以及外部构件在湿度和抗冻融

方面的耐久性影响。我国到现在为止对外部构件（墙体）最危险的裂缝宽

度尚未作过调查和评定。但根据德国资料，当裂缝宽度40.2mm时，

对外部构件（墙体）的耐久性是不危险的。

对砌体结构来说，墙体的裂缝宽度多大是无害呢？这是个比较复

杂的问题。因为它还涉及到可接受的美学方面的问题。它直接取决于

观察人的目的和观察的距离。对钢筋混凝土结构，裂缝宽度＞0.3mm,

通常在美学上是不能接受的，这个概念也可用于配筋砌体。而对无筋

砌体似乎应比配筋砌体的裂缝宽度标准放宽些。但是对于客户来讲二

者是完全一样的。这实际上是直观判别裂缝宽度的安全标准。

3、现有控制裂绛的原则和措施

长期以来人们一直在寻求控制砌体结构裂缝的实用方法，并根据

裂缝的性质及影响因素有针对性的提出一些预防和控制裂缝的措施。

从防止裂缝的概念上，形象地引出〃防〃、〃放”、〃抗〃相结合的

构想，这些构想、措施有的已运用到工程实践中，一些措施也引入到

《砌体规范》中，也收到了一定的效果，但总的来说，我国砌体结构

裂缝仍较严重，纠其原因有以下几种。

（1）设计者重视强度设计而忽略抗裂构造措施

长期以来住房公有制，人们对砌体结构的各种裂缝习以为常，设

计者一般认为多层砌体房屋比较简单，在强度方面作必要的计算后，

针对构造措施，绝大部分引用国家标准或标准图集，很少单独提出有

关防裂要求和措施，更没有对这些措施的可行性进行调查或总结。因

为裂缝的危险仅为潜在的，尚无结构安问题，不涉及到责任问题。

(2)我国《砌体规范》抗裂措施的局限性

我认为这是最为重要的原因。《砌体规范》GBJ3-88的抗裂措施

主要有两条，一是第5.3.1条：对钢混凝土屋盖的温度变化和砌体的干

缩变形引起的墙体开裂，可采取设貉保温层或隔热层；采用有橡屋盖

或瓦材屋盖；控制硅酸盐砖和砌块出厂到砌筑的时间和防止雨淋。未

考虑我国幅原辽阔、不同地区的气候、温度、湿度的巨大差异和相同

措施的适应性。二是第5.3.2条：防止房屋在正常使用条件下，由温差

和墙体干缩引起的墙体竖向裂缝，应在墙体中设貉伸缩缝。从规范的

温度伸缩缝的最大间距可见，它主要取决于屋盖或楼盖的类别和有无

保温层，而与砌体的种类、材料和收缩性能等无直接关系。可见我国

的伸缩缝的作用主要是防止因建筑过长在结构中出现竖向裂缝，它一

般不能防止由于钢混凝土屋盖的温度变形和砌体的干缩变形引起的墙

体裂筵。

由此可见，《砌体规范》的抗裂措施，如温度区段限值，主要是

针对干缩小、块体小的粘土砖砌体结构的，而对干缩大、块体尺寸比

粘土砖大得多的混凝土砌块和硅酸盐砌体房屋，基本是不适用的。因

为如果按照混凝土砌块、硅酸盐块体砌体的干缩率0.2~0.4mm/m,

无筋砌体的温度区段不能越过10m;对配筋砌体也不能大于30m。在

这方面，国外已有比较成熟的预防和控制墙体开裂的经验，值得借鉴：

一是在较长的墙上设谿控制缝(变形缝)，这种控制缝和我国的双墙伸缩

筵不同，而是在单墙上设貉的缝。该缝的构造既能允许建筑物墙体的

伸缩变形，又能隔声和防风雨，当需要承受平面外水平力时，可通过

设貉附加钢筋达到。这种控制缝的间距要比我国规范的伸缩缝区段小

得多。如英国规范对粘土砖为10-15m,对混凝土砌块及硅酸盐砖一

般不应大于6m;美国佐协会(AQ)规定，无筋砌体的最大控制缝间距

为12-18m,配筋砌体控制缝间距不超过30mo二是在砌体中根据材

料的干缩性能，配貉一定数量的抗裂钢筋，其配筋率各国不尽相同，

从0.03%~0.2%,或将砌体设计成配筋砌体，如美国配筋砌体的最小

含钢率为0.07%,该配筋率又抗裂，又能保证砌体具有一定的延性。

关于在砌体内配络抗裂钢筋的数量(含钢率)和效果，是普遍比较关

注的问

题。因为它涉及到用钢量和造价的增幅问题。

4、防止墙体开裂的具体构造措施建议

本文在综合了国内外砌体结构抗裂研究成果的基础上，结合我国

当前的具体情况，提出的更具体的抗裂构造措施。它是对〃防〃、

〃放〃、〃抗〃的具体体现。笔者认为这些措施可根据具体条件选择

或综合应用。该措施已反映到我院为大庆油田砌块厂编制的《混凝土

砌块建筑构造图集》中。

(1)防止混凝土屋盖的温度变化与砌体的干缩变形引起的墙体开

裂，宜采取下列措施

a、屋盖上设貉保温层或隔热层；

b、在屋盖的适当部位设辂控制缝，控制舞的间距不大于30m;

c、当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时,宜设貉分隔缝，

分隔缝的宽度不应小于20mm,缝内用弹性油膏嵌缝；

d、建筑物温度伸缩缝的间距除应满足《砌体结构设计规范》

BGJ3-88第5.3.2条的规定外,宜在建筑物墙体的适当部位设谿控制

缝,控制缝的间距不宜大于30m。

(2)防止主要由墙体材料的干缩弓I起的裂缝可采用下列措施之一：

a、设辂控制缝

①控制缝的设辂位辂

在墙的高度突然变化处设辂竖向控制缝；

在墙的厚度突然变化处设谿竖向控制缝；

在不大于离相交墙或转角墙允许接缝距离之半设辂竖向控制缝；

在门、窗洞口的T则或两侧设貉竖向控制链；

竖向控制缝，对3层以下的房屋，应沿房屋墙体的全高设辂；对

大于3层的房屋,可仅在建筑物1-2层和顶层墙体的上述位貉设辂;

控制缝在楼、屋盖处可不贯通，但在该部位宜作成假缝，以控制

可预料的裂链；

控制缝作成隐式，与墙体的灰笑相一致，控制缝的宽度不大于

12mm,控制缝内应用弹性密封材料，如聚硫化物、聚氨脂或硅树脂

等填筵。

②控制筵的间距

对有规则洞口外墙不大于6mm;

对无洞墙体不大于8m及墙高的3倍；

在转角部位，控制舞至墙转角的距离不大于4.5m;

b、设貉灰缝钢筋

在墙洞口上、下的第一道和第二道灰缝，钢筋伸入洞口每侧长度

不应小于600mm;

在楼盖标高以上，屋盖标高以下的第二或第三道灰缝，和靠近墙

顶的部位；灰缝钢筋的间距不大于600mm;

灰舞钢筋距楼、屋盖混凝土圈梁或配筋带的距离不小于600mm;

灰缝钢筋宜采用小螺纹钢筋焊接网片，网片的纵向钢筋不小于25,

横筋间距不宜大于200mm;

对均匀配筋时含钢率不少于0.05%;局部截面配筋，如底、顶层

窗洞上下不小于38;

灰缝钢筋直通长设谿，当不便通长设辂时，允许搭接，搭接长度

不应小于300mm;

灰缝钢筋两端应锚入相交墙或转角墙中，锚固长度不应小于

300mm;

灰缝钢筋应埋入砂浆中，灰缝钢筋砂浆保护层，上下不小于3mm,

外侧小于15mm,灰缝钢筋宜进行防腐处理;

当利用灰缝钢筋作砌体抗剪钢筋时，其配筋量应按计算确定，其

搭接和锚固长度尚不应小于75d和300mm;

不配筋的外叶墙应设控制缝，控制链间距不宜大于6m;

设辂灰舞钢筋的房屋的控制链的间距不宜大于30m。

c、在建筑物墙体中设辂配筋带

在楼盖处和屋盖处；

墙体的顶部；

窗台的下部；

配筋带的间距不应大于2400mm,也不宜小于800mm;

配筋带的钢筋，对190mm厚墙，不应小于2(!)12,对250~

300mm厚墙不应小于2。16,当配筋带作为过梁时，其配筋应按计算

确定；

配筋带钢筋宜通长设貉，当不能通长设貉时，允许搭接，搭接长

度不应小于45d和600mm;

配筋带钢筋应弯入转角墙处锚固，锚固长度不应小于35d和

400mm;

当配筋带仅用于控制墙体裂缝时，宜在控制缝处断开，当设计考

虑需要通过控制链时，宜在该处的配筋带表面作成虚缝，以控制可预

料的裂缝位貉；

对地震设防裂度27度的地区，配筋带的截面不应小于

190mmx200mm，酉己筋不应小于410;

设貉配筋带的房屋的控制缝的间距不宜大于30m;

(3)也可根据建筑物的具体情况，如场地土及地震设防裂度、基

础结构布辂型式、建筑物平面、外形等，综合采用上述抗裂措施。

三、典型习题

简答题

L圈梁

答：砌体结构房屋墙体内沿水平方向设貉的封闭状按构造配筋的

现浇钢筋混凝土梁式构件称为圈梁，圈梁的作用是增强房屋的整体性

和整体刚度，有效改善由于地基不均匀沉降或较大振动荷载对砌体的

不利影响。

2、何谓砌体局压的〃套箍强化〃作用？

答：当在砌体局部面积上施加均匀压力时，局部受压的砌体在产

生纵向变形的同时还会发生横向变形，而周围未承受压力的砌体会对

受压区砌体有一定的约束，所以在荷载作用面至某一高度范围内的砌

体处于双向或三向受压状态，使砌体局部受压面积处的抗压强度得到

提高，这叫做〃套箍强化〃作用。

第四篇：结构设计原理・2007答案

试题名称：404结构设计原理(A)

2007年硕士研究生入学考试试题

试题名称：404结构设计原理（A）

一、名词解释（每小题6分，共54分）

1.混凝土在荷载长期作用下产生随时间而增长的变形称为徐变，

当应力40.5R0a时,为线性徐变

2.结构的安全性，适用性，耐久性这三者总称为可靠性

3.将钢筋和受压区混凝土两种材料组成的实际截面换算成一种抗

压性能相同的假想材料组成的匀质截面为换算截面

4.超过这种极限状态而导致的破坏，是指允许结构物发生局部损

坏，而对已发生就不破坏结构的其余部分，应该具有适当的可靠度，

能继续承受降低了的设计荷载。

5.构件的受力表面上仅有部分面积承受压力时，称为局部承压。

6.砌体是由不同形状和尺寸的砖、石及混凝土块材通过砂浆等胶

结料按一定的砌筑规则砌筑而成的满足构件既定尺寸和形状的受力整

体。

7.当配筋率超过一定值，受压区混凝土压碎，受拉钢筋未屈服的

梁。

8.按正常使用极限状态设计时受弯构件预应力度入是由预加力大小

确定的消压弯矩M0与外荷载弯矩M的比值

9.梁高与跨径相差不大的梁；计算时除了考虑弯曲变形外，还须

考虑剪切变形的影响

10、钢筋与混凝土由于受变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土接

触面上产生的剪应力。

二、简答题（每小题10分共40分）

1、答：内部因素：混凝土强度，渗透性，混凝土强度标号，水泥

品种，等级，用量，外加剂用量。外部因素：温度，CO2含量，考虑

问题：冻融破坏，碱集料，侵蚀性介质腐蚀（SO+,H+,海水，盐类

结晶型腐蚀），机械磨损，混凝土炭化，钢筋锈蚀等。

2、答：应考虑的因素：大气侵蚀因素，其他环境因素作用，及保

证钢筋和混凝土有良好的粘结性。

3、答：不能再增加荷载，因为裂缝截面出的受拉钢筋已经屈服，

因此其拉力保持为常值；裂缝截面出受拉区大部分混凝土已经推出工

作，受压区混凝土压应力曲线图形比较丰满，有上升端曲线，也有下

江段曲线；由于裂缝开展使得截面内力臂略有增加，故截面弯矩也

略有增加；弯矩一曲率关系为接近与水平直线的曲线，截面承载

能力没有明显变化。

4、答：受拉区施加预应力对受力性能的影响：减小构件竖向剪应

力和主拉应力，提高结构的刚度，减小重复荷载的应力幅值。

受压区施加预应力对受力性能的影响：对跨度较大的构件，为满

足运输、安装过程中的受力要求，有时需在使用阶段的受压区设置预

应力钢筋。不利影响：抗裂性和承载能力均下降。

5、答:钢材破坏的两种形式：塑性破坏和脆性破坏。

对结构安全的影响：塑性破坏由于变形过大，超过了钢材可能的

应变能力而产生，由于有较大的塑性变形发生且变形持续时间较长，

容易即使发现而采取措施给予补救，对结构安全影响小；脆性破坏是

突然发生的没有明显的预兆，因而无法及时察觉和采取补救措施，一

旦发生则可能导致整个结构发生破坏，与塑性破坏相比较，其后果严

重，危险性较大。

6、全预应力混凝土简支受弯构件的主要设计步骤：

(1)根据设计要求，参照已有设计的图纸和资料，选定构件的截

面型式与相应尺

寸。

(2)根据结构可能出现的荷载组合，计算控制截面最大的设计弯

矩和剪力。

(3)根据正截面抗弯要求和已初定的混凝土截面尺寸，估算预应

力钢筋的数量并

进行合理布置

试题名称：404结构设计原理(A)

(4)计算主梁截面几何特性

(5)计算预应力筋的张拉控制应力，估算各项合理损失并计算各

阶段相应的有效

预应力

(6)进行施工和使用阶段的应力验算

(7)进行正截面、斜截面强度验算

(8)进行主梁的变形计算

(9)进行锚端局部承受计算与锚固区设计

7、。

8、。

三、叙述题

3、答：钢筋混凝土受弯构件纵向受拉钢筋的弯起位置的确定，应

考虑正截面抗弯强度、斜截面抗弯强度和斜截面抗剪强度三方面的问

题。其中正截面抗弯强度通过计算满足MjwMu保证安全；斜截面抗弯

强度通过构造保证其安全性，即弯起点距钢筋充分利用点的距离

>O.5hO;斜截面抗剪通过计算满足Qj<Qu，呆证其受力的安全性。

4、答：复合应力状态下的混凝土强度有二向应力状态、三向应力

状态、法向应力和剪应力复合后的强度。(5分)

在二向应力状态中双向受拉两应力相互影响不大，双向受压混凝

土强度要比单向受强度提高27%，拉压复合时混凝土的强度将会降低。

法向应力和剪应力复合状态下，由于剪应力的存在，混凝土的抗压强

度将低于单轴向抗压强度。三向应受压状态下，混凝土的抗压强度将

大为提高，比单向受强度提高