钢筋混凝土结构设计原理试题库及其参考答案完美版

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1、问答题参考答案1钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？答：混凝土和钢筋协同工作的条件是：（1）钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体；（2）钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同，两者之间不会发生相对 的温度变形使粘结力遭到破坏；（3）设置一定厚度混凝土保护层；（4）钢筋在混凝土中有可靠的锚固。2什么叫混凝土徐变？混凝土徐变对结构有什么影响？ 答：在不变的应力长期持续作用下， 混凝土的变形随时间而缓慢增长的现象 称为混凝土的徐变。徐变对钢筋混凝土结构的影响既有有利方面又有不利方面。 有利影响， 在某 种情况下，徐变有利于防止结构物裂缝形成；有利于结构或构件的内力重分布， 减少应力集

2、中现象及减少温度应力等。 不利影响， 由于混凝土的徐变使构件变形 增大；在预应力混凝土构件中， 徐变会导致预应力损失； 徐变使受弯和偏心受压 构件的受压区变形加大， 故而使受弯构件挠度增加， 使偏压构件的附加偏心距增 大而导致构件承载力的降低。3钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的？ 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

3、）摩擦力：混凝土收缩后，将钢筋紧紧地握裹住而产生的力，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、

4、短角钢等机械作用来维持锚固力。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。4. 轴心受压构件设计时，纵向受力钢筋和箍筋的作用分别是什么？ 答：纵筋的作用：与混凝土共同承受压力，提高构件与截面受压承载力； 提高构件的变形能力， 改善受压破坏的脆性； 承受可能产生的偏心弯矩、 混 凝土收缩及温度变化引起的拉应力； 减少混凝土的徐变变形。 横向箍筋的作用： 防止纵向钢筋受力后压屈和固定纵向钢筋位置； 改善构件破坏的脆性； 当 采用密排箍筋时还能约束核芯内混凝土，提高其极限变形值。5. 对受压构件中纵向钢筋的直径和根数有何构造要求？对箍筋的直径和间 距又有何构

5、造要求？答：纵向受力钢筋直径d不宜小于12mn,通常在12mm32m范围内选用。 矩形截面的钢筋根数不应小于 4 根，圆形截面的钢筋根数不宜少于 8根，不应小 于 6 根。纵向受力钢筋的净距不应小于50mn，最大净距不宜大于300mm其对水平浇 筑的预制柱，其纵向钢筋的最小净距为上部纵向受力钢筋水平方向不应小于 30mn和1.5d（d为钢筋的最大直径），下部纵向钢筋水平方向不应小于 25mm和d。 上下接头处，对纵向钢筋和箍筋各有哪些构造要求？6. 进行螺旋筋柱正截面受压承载力计算时， 有哪些限制条件？为什么要作出 这些限制条件？答：凡属下列条件的，不能按螺旋筋柱正截面受压承载力计算： 当10

6、/b 12时，此时因长细比较大，有可能因纵向弯曲引起螺旋箍筋不 起作用； 如果因混凝土保护层退出工作引起构件承载力降低的幅度大于因核芯混 凝土强度提高而使构件承载力增加的幅度， 当间接钢筋换算截面面积 As。小于纵筋全部截面面积的25%寸，可以认为 间接钢筋配置得过少，套箍作用的效果不明显。7. 简述轴心受拉构件的受力过程和破坏过程？答：第I阶段一一加载到开裂前此阶段钢筋和混凝土共同工作， 应力与应变大致成正比。 在这一阶段末， 混 凝土拉应变达到极限拉应变，裂缝即将产生。第U阶段一一混凝土开裂后至钢筋屈服前 裂缝产生后，混凝土不再承受拉力，所有的拉力均由钢筋来承担，这种应力 间的调整称为截面

7、上的应力重分布。 第U阶段是构件的正常使用阶段，此时构件 受到的使用荷载大约为构件破坏时荷载的50%70%，构件的裂缝宽度和变形的验算是以此阶段为依据的。第川阶段一一钢筋屈服到构件破坏 当加载达到某点时，某一截面处的个别钢筋首先达到屈服，裂缝迅速发展， 这时荷载稍稍增加， 甚至不增加都会导致截面上的钢筋全部达到屈服 （即荷载达 到屈服荷载Ny时）。评判轴心受拉破坏的标准并不是构件拉断，而是钢筋屈服。 正截面强度计算是以此阶段为依据的。8受弯构件适筋梁从开始加荷至破坏，经历了哪几个阶段？各阶段的主要 特征是什么？各个阶段是哪种极限状态的计算依据？答：适筋受弯构件正截面工作分为三个阶段。第I阶段荷

8、载较小，梁基本上处于弹性工作阶段，随着荷载增加，弯矩加大， 拉区边缘纤维混凝土表现出一定塑性性质。第U阶段弯矩超过开裂弯矩 MCrSh，梁出现裂缝，裂缝截面的混凝土退出工作， 拉力由纵向受拉钢筋承担，随着弯矩的增加，受压区混凝土也表现出塑性性质， 当梁处于第U阶段末U a时，受拉钢筋开始屈服。第川阶段钢筋屈服后，梁的刚度迅速下降，挠度急剧增大，中和轴不断上升， 受压区高度不断减小。 受拉钢筋应力不再增加， 经过一个塑性转动构成， 压区混 凝土被压碎，构件丧失承载力。第I阶段末的极限状态可作为其抗裂度计算的依据。第U阶段可作为构件在使用阶段裂缝宽度和挠度计算的依据。第川阶段末的极限状态可作为受弯

9、构件正截面承载能力计算的依据。9钢筋混凝土受弯构件正截面有哪几种破坏形式？其破坏特征有何不同？ 答：钢筋混凝土受弯构件正截面有适筋破坏、超筋破坏、少筋破坏。梁配筋适中会发生适筋破坏。 受拉钢筋首先屈服， 钢筋应力保持不变而产生 显著的塑性伸长， 受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变， 混凝土压碎， 构件 破坏。梁破坏前，挠度较大，产生较大的塑性变形，有明显的破坏预兆，属于塑 性破坏。梁配筋过多会发生超筋破坏。 破坏时压区混凝土被压坏， 而拉区钢筋应力尚 未达到屈服强度。 破坏前梁的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点， 拉区的裂 缝宽度较小，破坏是突然的，没有明显预兆，属于脆性破坏，称为超筋破坏

10、。梁配筋过少会发生少筋破坏。拉区混凝土一旦开裂，受拉钢筋即达到屈服， 并迅速经历整个流幅而进入强化阶段，梁即断裂，破坏很突然，无明显预兆，故 属于脆性破坏。10什么叫最小配筋率？它是如何确定的？在计算中作用是什么？答：最小配筋率是指，当梁的配筋率P很小，梁拉区开裂后，钢筋应力趋近 于屈服强度，这时的配筋率称为最小配筋率 p min。是根据M=My时确定最小配筋 率。控制最小配筋率是防止构件发生少筋破坏， 少筋破坏是脆性破坏， 设计时应 当避免。11单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是什么？ 答：单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是（ 1）平截面假定； （2）混凝土应力应变关系曲

11、线的规定； （3）钢筋应力应变关系的规定； （4） 不考虑混凝土抗拉强度 , 钢筋拉伸应变值不超过 0.01。以上规定的作用是确定钢 筋、混凝土在承载力极限状态下的受力状态， 并作适当简化， 从而可以确定承载 力的平衡方程或表达式。12计算 T 形截面的最小配筋率时， 为什么是用梁肋宽度 b 而不用受压翼缘 宽度 bf ？答：最小配筋率从理论上是由 M=My确定的，主要取决于受拉区的形状，所 以计算T形截面的最小配筋率时，用梁肋宽度 b而不用受压翼缘宽度bf。13. 单筋截面、双筋截面、T形截面在受弯承载力方面，哪种更合理？，为什 么?答：T形截面优于单筋截面、单筋截面优于双筋截面。14. 斜

12、截面破坏形态有几类？分别采用什么方法加以控制？ 答：（1）斜截面破坏形态有三类：斜压破坏，剪压破坏，斜拉破坏（2）斜压破坏通过限制最小截面尺寸来控制； 剪压破坏通过抗剪承载力 计算来控制；斜拉破坏通过限制最小配箍率来控制；15. 斜截面抗剪承载力为什么要规定上、下限？具体包含哪些条件？答：斜截面抗剪承载力基本公式的建立是以剪压破坏为依据的，所以规 定上、下限来避免斜压破坏和斜拉破坏。16. 判别大、小偏心受压破坏的条件是什么？大、小偏心受压的破坏特征分 别是什么？答：（1），大偏心受压破坏；-:b，小偏心受压破坏；（2）破坏特征：大偏心受压破坏：破坏始自于远端钢筋的受拉屈服，然后近端混凝土受压

13、破坏；小偏心受压破坏：构件破坏时，混凝土受压破坏，但远端的钢筋并未屈服；17. 偏心受压短柱和长柱有何本质的区别？偏心距增大系数的物理意义是什 么？答：（1）偏心受压短柱和长柱有何本质的区别在于，长柱偏心受压后产生不可忽略的纵向弯曲，引起二阶弯矩。（2）偏心距增大系数的物理意义是，考虑长柱偏心受压后产生的二阶弯矩 对受压承载力的影响。18附加偏心距ea的物理意义是什么？如何取值？答：附加偏心距ea的物理意义在于，考虑由于荷载偏差、施工误差等因素的 影响，eo会增大或减小，另外，混凝土材料本身的不均匀性，也难保证几何中心 和物理中心的重合。其值取20mn和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大者

14、。19. 偏心受拉构件划分大、小偏心的条件是什么？大、小偏心破坏的受力特 点和破坏特征各有何不同？答：（1）当N作用在纵向钢筋As合力点和As合力点范围以外时，为大偏心 受拉；当N作用在纵向钢筋As合力点和As合力点范围之间时，为小偏心受拉；（2）大偏心受拉有混凝土受压区，钢筋先达到屈服强度，然后混凝土受压 破坏；小偏心受拉破坏时，混凝土完全退出工作，由纵筋来承担所有的外力。20. 裂缝宽度与哪些因素有关，如不满足裂缝宽度限值，应如何处理 ？ 答：与构件类型、保护层厚度、配筋率、钢筋直径和钢筋应力等因素有关。如不满足，可以采取减小钢筋应力（即增加钢筋用量）或减小钢筋直径等措施。21 .何为预应

15、力？预应力混凝土结构的优缺点是什么？答：预应力：在结构构件使用前，通过先张法或后张法预先对构件混凝土 施加的压应力。 优点：提高构件的抗裂性、刚度及抗渗性，能够充分发挥材料的性能，节 约钢材。 缺点：构件的施工、计算及构造较复杂，且延性较差。3.什么是张拉控制应力？为何先张法的张拉控制应力略高于后张法？答：张拉控制应力：是指预应力钢筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值。因为先张法是在浇灌混凝土之前在台座上张拉钢筋，预应力钢筋中建立的 拉应力就是控制应力。放张预应力钢筋后构件产生回缩而引起预应力损失；而后张法是在混凝土构件上张拉钢筋，张拉时构件被压缩，张拉设备千斤顶所示的张 拉控制应力为已扣除混

16、凝土弹性压缩后的钢筋应力，所以先张法的张拉控制应力 略高于后张法。第4章受弯构件正截面承载力1 .已知梁的截面尺寸为 b x h=200mrH 500mm混凝土强度等级为 C25,fc =11.9N/mm, =1.27N/mm2,钢筋采用 HRB335 fy =300N/mm2 截面弯矩设计 值M=165KN.m环境类别为一类。求：受拉钢筋截面面积解：采用单排布筋 h0二500 一 35二465mm将已知数值代入公式:-1 fcbx = fy乓 及M = ：fcbx（h0 - x/2）得1.011.9 200 x=300 As165106=1.0 11.9 200 x (465-x/2)两式联

17、立得：x=186mm2As=1475.6mm验算 x=186mm18, A 1017mm2As = 1044 rmin bh 二 0.2% 200 500 二 200mm2(2)As =300 1044/360 = 870mm2。3.已知梁的截面尺寸为 bx h=250mrH450mm受拉钢筋为4根直径为16mm 的HRB335钢筋，即U级钢筋，fy =300N/mm2, A=804mm混凝土强度等级为C40, ft =1.71N/mm2,仁=19.1N / mm2;承受的弯矩 M=89KN.m 环境类别为一 类。验算此梁截面是否安全。解：fc=19.1N/mm, ft=1.7 N/mr2，,

18、 fy=300 N/mrf。由表知，环境类别为一类的 混凝土保护层最小厚度为 25mm故设a=35mm ho=450-35=415mm乓=804 Snbh =0.26% 250 450 = 293mm2则0.00773000.121 嗨=0.55,满足适用条件。1 fc1.09.1Mu =十 fcbh。2 1-05：=1.0 19.1 250 4152 0.121 1 -0.5 0.121= 93.49KN.m M =89KN.m，安全。4 .已知梁的截面尺寸为b x h=200mx 500mm混凝土强度等级为C40,ft =1.71N/mm2,fc =19.1N/mm2，钢 筋采用 HRB3

19、35,即 U 级钢 筋，fy =3 0W/mm2，截面弯矩设计值M=330KN.m环境类别为一类。受压区已配置3立20mn!冈筋，A =941m求受拉钢筋 A解：M = fyAsho -a =300 941440 -35 =114.3 106KN m则皿=皿-皿产330 106 -114.3 106 = 215.7 106 KN m已知后，就按单筋矩形截面求 A。设a=60mm ho=500-60=440mmM：1 fcbh。2215.7 061.0 19.1 200 4402二 0.292=1 一 . 1 _2：.s =1 -、1 -2 0.292 二 0.355 ： 0.55,满足适用条件

20、。= 0.51.1-2： s =0.51 J - 2 0.292 =0.823卫2157 1061986mm2最后得fy sh0300 0.823 440A = A51 As2 =1986 941 =2927.0mm2选用 6血25mm的钢筋，A=2945.9mm5已知梁截面尺寸为200mM400mm混凝土等级C30, fc=14.3N/mm2，钢筋采用HRB335 fy=300N/mm2，环境类别为二类，受拉钢筋为 3直25的钢 筋，A=1473mm受压钢筋为2丄6的钢筋，A s = 402mm2;承受的弯矩设计值 M=90 KN.m试验算此截面是否安全。解：fc=14.3N/mm，f y=

21、fy =300N/mm、25由表知，混凝土保护层最小厚度为35mm故a = 35 +云=47.5 mmho=4OO-47.5=352.5mm由式fcbX fy A=fyAs，得300 你-300 402 =112.3mmh01.0 14.3 200fyAs -fyAsX 二0=1 .0, fcd:ifcb= 0.55 352.5 = 194mm 2a = 2 40 = 80mm代入式fcbx h0 -一 + fy 乓(h0 - a )112 3 1=1.0沢14.3 沃 200112.3 沃 352.5 i +300汇 402汇(352.5 40)R时，结构处于安全可靠状态；（错） p436.

22、 在混凝土抗压强度的试验中，在试件表面和压力机的压盘之间涂一层油脂，其抗压强度比不涂油脂的试件低很多（V） p67. 混凝土形状为 T型的梁一定是T型梁（X） p92混凝土受压区形状为 T型的梁一定是T型梁8建混规中规定在正截面纵向受拉钢筋的极限应变为0.01，表示钢筋的均匀伸长率不得2大于 0.01(X)105建混规中规定在正截面纵向受拉钢筋的极限应变为0.01，表示钢筋的均匀伸长率不得小于0.01(X)p1059、 预应力钢筋混凝土的有效预应力，其数值仅取决于张拉时控制应力(X) p276 预应力钢筋混凝土的有效预应力，其数值取决于张拉时控制应力和预应力损失。10、 预应力混凝土梁中，在预

23、应力相同的条件下，其抵抗外荷载弯矩是一定的。(X) p345预应力混凝土梁中，在预应力相同的条件下，其内力偶臂z的变化范围越大，其抵抗的 外荷载弯矩也越大。三简答题1. 简述钢筋混凝土梁各构造及作用(1)纵向受力筋梁的主要受力筋协助混凝土承担压力。(2 )弯起钢筋主要用以承担主拉应力，并增加钢筋骨架的稳定性。(3)箍筋除了承受主拉应力外，在构造上还起固定纵向钢筋位置的作用(4 )架立钢筋架立箍筋，固定箍筋位置，以防止因混凝土收缩及温度变化而产生的裂缝(5)水平纵向筋防止因混凝土收缩及温度变化而产生的裂缝2. 为什么说预加应力可以提高梁的抗剪能力？答.主要由于轴向压力能阻滞斜裂缝的出现和展开，增

24、加了混凝土剪压强度，从而提高了混凝土所承担的抗剪能力；预应力混凝土的斜裂缝长度比钢筋混凝土有所增 长，也提高了斜裂缝内箍筋的抗剪能力。3. 无腹筋斜截面破坏的破坏形式有哪些并简述各阶段的破坏特点？答：梁斜截面破坏时的三种形态为：(1)斜拉破坏：发生在剪跨比 入3时，或箍筋配置不足时。是由梁中主拉应力所致，特点是斜裂缝一出现梁就破坏，破坏有明显的脆 性，类似于少筋梁的破坏的形式。(2)斜压破坏：当剪跨比 入1时，或箍筋配置过多时易出现。是由梁中主压应力所致，类似于正截面承载力中的超筋破坏，特点是混泥土 压碎，有明显的脆性，但没有斜拉破坏明显。(3)剪压破坏：当剪跨比1乞空3时，配筋适中，破坏是由

25、于梁中压应力和剪应力联合作用所致。也属于脆性破坏，但脆性不如 前两者明显4. 黏结力产生的原因及组成只要有哪些？1) 混凝土中水泥凝胶与钢筋表面之间的胶结力。2) 混凝土收缩，将钢筋紧紧握裹而产生的摩擦力3) 钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力。机械咬合力较大，约占总黏 结力的50鳩上。四计算题1 .已知梁的截面尺寸为 bX h=200mnX 500mm混凝土强度等级为 C25, f c =11.9N/mm2,2 2ft =1.27N/mm，钢筋采用 HRB335 fy =300N/mm 截面弯矩设计值 M=165KN.m 环境类别为一类。求：受拉钢筋截面面积解：采用单排布筋h0 =500 - 35二465mmM - ：r fcbx(h - x/2)得1.011.9200 x=300 A165106=1.011.9200 x (465-X/2)两式联立得：x=186mm2As=1475.6mm验算 x=186mm bh0 =0.55465=255.8mmA =1475.6minbh = 0.2% 200 500 = 200mm22所以选用 3：:25 A s=1473mm将已知数值代入公式：1 fcbx = fyAs 及