混凝土结构设计第五版试题及答案

混凝土结构设计第五版试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1.我国《混凝土结构设计规范》规定，混凝土强度等级依据（）确定。A.圆柱体抗压强度标准值B.棱柱体抗压强度标准值C.立方体抗压强度标准值D.立方体抗压强度设计值答案：C。我国规范采用立方体抗压强度标准值来确定混凝土强度等级，立方体抗压强度标准值是按标准方法制作养护的边长为150mm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。2.钢筋混凝土梁在正常使用荷载作用下，（）。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.不允许有裂缝出现答案：A。在正常使用荷载作用下，钢筋混凝土梁通常是带裂缝工作的。由于混凝土的抗拉强度较低，在较小的拉应力作用下就会出现裂缝，但这些裂缝一般是在允许范围内的，不会导致结构的破坏。3.适筋梁正截面受弯破坏时，最大压应力发生在（）。A.受压区边缘混凝土纤维处B.受压钢筋处C.中和轴处D.受拉钢筋处答案：A。适筋梁正截面受弯破坏时，受压区边缘混凝土达到极限压应变而破坏，此时最大压应力发生在受压区边缘混凝土纤维处。4.受弯构件斜截面承载力计算公式的建立是依据（）破坏形态建立的。A.斜压破坏B.剪压破坏C.斜拉破坏D.弯曲破坏答案：B。受弯构件斜截面承载力计算公式是依据剪压破坏形态建立的。剪压破坏具有一定的延性，破坏时箍筋先屈服，然后剪压区混凝土破坏，这种破坏形态可以通过计算来防止。5.偏心受压构件界限破坏时，（）。A.远离轴向力一侧的钢筋屈服比受压区混凝土压碎早发生B.远离轴向力一侧的钢筋屈服比受压区混凝土压碎晚发生C.远离轴向力一侧的钢筋屈服与受压区混凝土压碎同时发生D.远离轴向力一侧的钢筋不屈服答案：C。偏心受压构件界限破坏时，远离轴向力一侧的钢筋屈服与受压区混凝土压碎同时发生，此时为大、小偏心受压的界限状态。6.轴心受拉构件破坏时，拉力全部由（）承担。A.混凝土B.钢筋C.混凝土和钢筋共同D.箍筋答案：B。轴心受拉构件破坏时，混凝土的抗拉强度很低，一旦开裂，拉力全部由钢筋承担。7.混凝土结构耐久性设计的环境类别分为（）类。A.三B.四C.五D.六答案：C。混凝土结构耐久性设计的环境类别分为五类，不同的环境类别对混凝土结构的耐久性要求不同。8.结构的可靠性是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力，包括（）。A.安全性、适用性和耐久性B.安全性、适用性和经济性C.安全性、经济性和耐久性D.适用性、经济性和耐久性答案：A。结构的可靠性包括安全性、适用性和耐久性。安全性是指结构应能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用；适用性是指结构应具有良好的工作性能；耐久性是指结构应能在正常维护下在规定的时间内满足各项功能要求。9.双筋矩形截面梁，正截面承载力计算公式的第二个适用条件x≥A.防止出现超筋破坏B.保证受压钢筋达到规定的抗压设计强度C.防止出现少筋破坏D.保证受拉钢筋达到规定的抗拉设计强度答案：B。双筋矩形截面梁正截面承载力计算公式的第二个适用条件x≥2的物理意义是保证受压钢筋达到规定的抗压设计强度。当10.在进行受弯构件斜截面受剪承载力计算时，对一般梁，当/bA.VB.VC.VD.V答案：A。在进行受弯构件斜截面受剪承载力计算时，对一般梁，当/b≤4二、填空题（每题2分，共20分）1.混凝土的变形可分为两类：一类是在荷载作用下的受力变形，如（）、（）等；另一类与受力无关，称为体积变形，如（）、（）等。答案：短期荷载作用下的变形；长期荷载作用下的变形；收缩；膨胀。混凝土在短期荷载作用下会产生弹性变形和塑性变形，长期荷载作用下会产生徐变。收缩和膨胀是混凝土的体积变形，与受力无关。2.钢筋和混凝土能够共同工作的主要原因是（）、（）和（）。答案：钢筋与混凝土之间存在良好的粘结力；钢筋与混凝土的温度线膨胀系数接近；混凝土对钢筋起到保护作用。粘结力使钢筋和混凝土能够协同受力，相近的温度线膨胀系数保证在温度变化时两者不会产生过大的相对变形，混凝土的保护作用可以防止钢筋锈蚀。3.受弯构件正截面破坏形态有（）、（）和（）三种。答案：适筋破坏；超筋破坏；少筋破坏。适筋破坏具有较好的延性，超筋破坏和少筋破坏属于脆性破坏。4.影响斜截面受剪承载力的主要因素有（）、（）、（）和（）等。答案：剪跨比；混凝土强度；箍筋配筋率；纵筋配筋率。剪跨比反映了荷载作用方式对斜截面受剪承载力的影响，混凝土强度提供了基本的抗剪能力，箍筋和纵筋的配筋率对斜截面受剪承载力也有重要影响。5.偏心受压构件按破坏特征可分为（）和（）两类。答案：大偏心受压破坏；小偏心受压破坏。大偏心受压破坏时，远离轴向力一侧的钢筋先屈服，然后受压区混凝土压碎；小偏心受压破坏时，受压区混凝土先压碎，远离轴向力一侧的钢筋可能屈服也可能不屈服。6.轴心受压构件的稳定系数φ是（）与（）的比值。答案：长柱的承载力；相同截面、相同材料和相同配筋的短柱承载力。稳定系数φ反映了长柱由于纵向弯曲影响而使承载力降低的程度。7.结构的功能函数Z=RS，当Z>0答案：可靠；处于极限状态；失效。功能函数Z中，R表示结构的抗力，S表示作用效应，通过Z的值可以判断结构的工作状态。8.混凝土结构设计的基本方法是（）设计方法。答案：以概率理论为基础的极限状态。这种设计方法考虑了荷载和材料性能的变异性，以结构的可靠度为指标进行设计。9.双筋矩形截面梁中，受压钢筋的作用是（）和（）。答案：协助混凝土承受压力；减少构件在荷载作用下的变形。受压钢筋可以提高梁的受压能力，同时减少梁在荷载作用下的挠度。10.在受扭构件中，抗扭钢筋由（）和（）组成。答案：抗扭箍筋；抗扭纵筋。抗扭箍筋和抗扭纵筋共同抵抗扭矩作用，保证受扭构件的承载力。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述适筋梁从加荷到破坏的三个受力阶段，并说明各阶段的主要特征以及与正截面承载力计算和裂缝、挠度验算的关系。答：适筋梁从加荷到破坏的三个受力阶段如下：（1）第Ⅰ阶段——弹性工作阶段主要特征：在加载初期，梁的受力处于弹性阶段，混凝土和钢筋都处于弹性工作状态。受压区和受拉区的应力分布都近似为三角形，拉区混凝土未开裂，整个截面参与工作。与计算和验算的关系：此阶段是抗裂验算的依据。在进行抗裂验算时，假定混凝土处于弹性工作状态，通过计算拉区边缘混凝土的拉应力来判断是否会开裂。（2）第Ⅱ阶段——带裂缝工作阶段主要特征：随着荷载的增加，拉区混凝土的拉应力超过其抗拉强度，出现裂缝。裂缝出现后，拉区混凝土退出工作，拉力由钢筋承担，钢筋应力增大。受压区混凝土仍处于弹性工作状态，但应力分布不再是三角形，而是曲线形。与计算和验算的关系：此阶段是裂缝宽度和挠度验算的依据。在进行裂缝宽度和挠度验算时，考虑了裂缝的存在和钢筋与混凝土之间的粘结滑移，以保证结构的适用性。（3）第Ⅲ阶段——破坏阶段主要特征：当荷载继续增加，受拉钢筋的应力达到屈服强度，钢筋开始塑性变形，裂缝迅速开展并向上延伸，受压区高度不断减小。最后，受压区混凝土达到极限压应变而破坏。与计算和验算的关系：此阶段是正截面承载力计算的依据。在进行正截面承载力计算时，假定受拉钢筋屈服，受压区混凝土达到极限压应变，根据力的平衡和变形协调条件来计算梁的承载力。2.简述偏心受压构件大、小偏心受压破坏的特征及判别方法。答：（1）大偏心受压破坏特征破坏始于远离轴向力一侧的钢筋屈服。当荷载作用下，远离轴向力一侧的钢筋首先达到屈服强度，然后随着荷载的增加，受压区混凝土的压应变不断增大，最终受压区混凝土压碎，构件破坏。破坏时具有明显的预兆，属于延性破坏。（2）小偏心受压破坏特征破坏始于受压区混凝土的压碎。受压区混凝土先达到极限压应变而破坏，远离轴向力一侧的钢筋可能屈服也可能不屈服。破坏时没有明显的预兆，属于脆性破坏。（3）判别方法可根据相对受压区高度ξ来判别。当ξ≤时，为大偏心受压破坏；当ξ>时，为小偏心受压破坏。其中，也可以根据偏心距来初步判别。当较大且受拉钢筋配筋率合适时，一般为大偏心受压；当较小或虽然较大但受拉钢筋配筋率过高时，可能为小偏心受压。3.简述混凝土结构耐久性的影响因素及提高耐久性的措施。答：（1）影响因素环境因素：如大气环境中的湿度、温度、二氧化碳含量等，会影响混凝土的碳化速度；土壤和地下水的酸碱度、侵蚀性离子含量等，会对混凝土和钢筋产生侵蚀作用。混凝土材料因素：混凝土的强度等级、水胶比、水泥品种和用量等都会影响混凝土的耐久性。水胶比越大，混凝土的孔隙率越大，抗渗性和抗侵蚀性越差。施工因素：施工过程中的振捣密实程度、养护条件等对混凝土的耐久性有重要影响。振捣不密实会导致混凝土内部存在孔洞和蜂窝，养护不足会影响混凝土的强度发展和抗渗性能。设计因素：结构的选型、截面尺寸、保护层厚度等设计参数不合理，会降低混凝土结构的耐久性。例如，保护层厚度过小，钢筋容易受到外界环境的侵蚀。（2）提高耐久性的措施合理选择混凝土材料：采用高强度等级的混凝土，降低水胶比，选用抗侵蚀性好的水泥品种，适当增加水泥用量和矿物掺合料的用量，以提高混凝土的密实性和抗渗性。保证施工质量：在施工过程中，要确保混凝土的振捣密实，避免出现孔洞和蜂窝。同时，要加强混凝土的养护，保证混凝土在适宜的温度和湿度条件下硬化。增加钢筋保护层厚度：根据环境类别和设计使用年限，合理确定钢筋的保护层厚度，以保护钢筋不受外界环境的侵蚀。采取防护措施：对于处于恶劣环境中的混凝土结构，可以采用表面涂层、防腐涂料等防护措施，阻止外界侵蚀性介质进入混凝土内部。加强结构的维护和检测：定期对混凝土结构进行检查和维护，及时发现和处理结构出现的问题，如裂缝、剥落等，以延长结构的使用寿命。四、计算题（每题15分，共30分）1.已知一矩形截面简支梁，截面尺寸b×h=200mm×500mm，计算跨度=6m，承受均布荷载设计值q=25k解：（1）计算梁的跨中最大弯矩设计值M（2）计算截面有效高度=（3）计算系数=，对于C30混凝土，==（4）计算相对受压区高度ξξ=（5）