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长江大学混凝土结构设计原理简答题题库及参考答案

2024-03-14 来源:我们爱旅游
长江⼤学混凝⼟结构设计原理简答题题库及参考答案

1.钢筋冷加⼯的⽬的是什么?冷加⼯的⽅法有哪⼏种?简述冷拉⽅法。(P13)2.什么是刚筋的屈强⽐?它反映了什么问题?(P14)

3.什么是混凝⼟的徐变?影响徐变的主要因素是什么?(P30)4.什么是混凝⼟的收缩?收缩与哪些因素有关?(P32)5.简述变形钢筋与混凝⼟的粘结机理?(P35)6.什么是结构上的作⽤?什么是结构抗⼒?(P44)7.建筑结构的功能要求有哪些?(P45)8.什么是结构的可靠性和可靠度?(P45)9.如何划分结构的安全等级?(P45)

10.什么是结构的极限状态?极限状态可分为哪两类?(P51)11.板中分布钢筋的作⽤是什么?(P68)

12.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?(P74)13.受弯构件的破坏形态有哪⼏种?(P74)

14.受弯构件计算中,受压区应⼒图形⽤矩形代替的原则。(P80)

15.应⽤“平均应变符合平截⾯假定”推导受弯构件适筋梁与超筋梁的界限相对受压⾼度计算公式ξb =β11+f yεcu E s。(P82)

16.简述单筋矩形截⾯梁截⾯设计步骤。(P87)

17.在什么情况下可采⽤双筋梁?受压钢筋起何作⽤?(P91)

18.为什么T形截⾯受弯构件翼缘的宽度应变在计算中有所限制?(P99)19.设计双筋梁,若不满⾜下列条件会出现什么问题?(P114)(1)ξ≤ξb

(2)x≥2a s′

20.钢筋混凝⼟轴⼼受压构件中箍筋的作⽤是什么?(120)21.为什么随偏⼼距的增加构件承载能⼒降低?

22.判别⼤、⼩偏⼼受压构件的条件及破坏特征。(P129)23.如何保证受弯构件斜截⾯承载⼒?(P192)24.影响线斜截⾯受剪承载⼒的主要因素有哪些?(P198)25.试说明在抗剪能⼒计算时下列条件的作⽤是什么?(P204)

26.《规范》中是如何考虑弯矩、剪⼒、扭矩共同作⽤的?βt

的意义是什么?起什么作⽤?上下限是什么?(P254)

27.为什么说裂缝条数不会⽆限增加,最终将趋于稳定?(P274)28.在变形和裂缝验算中,简述参数φ的物理意义和影响因素。(P280)29.请简述《规范》确定最⼤裂缝宽度的⽅法。(P282)30.最⼤裂缝宽度公式ωmax =2.1ψσskE s

(1.9c+0.08d eqρte

)中各符号意义。(P283)

31.裂缝宽度与哪些因素有关?如不满⾜裂缝宽度限值,应采取什么措施?(P283)32.混凝⼟挠度计算时,梁沿轴线的抗弯刚度是变化的,计算时如何考虑?(P292)33.塑性铰的特点是什么?(下册)

34.在什么情况下现浇楼盖应采⽤弹性理论计算⽅法?(下册)35.单向板胁形楼盖的⼀般设计步骤是什么?(下册)

36.什么是结构的构件截⾯延性?影响截⾯延性的主要因素?(下册)(答案仅供参考,请⼤家对照课本⾃⾏归纳)

1.钢筋冷加⼯的⽬的是什么?冷加⼯的⽅法有哪⼏种?简述冷拉⽅法。(P13)答:为了节约钢材和扩⼤钢筋的应⽤范围,常常对热轧钢筋进⾏冷加⼯。冷加⼯的⽅法有钢筋的冷拉和钢筋的冷拔。

冷拉是在常温下⽤机械⽅法将有明显流幅的钢筋拉到超过屈服强度即强化阶段中的某⼀应⼒值,然后卸载⾄零。2.什么是刚筋的屈强⽐?它反映了什么问题?(P14)

答:屈服强度与极限抗拉强度之⽐称为屈强⽐,它代表了钢筋的强度储备,也在⼀定程度上代表了结构的强度储备。屈强⽐⼩,则结构的强度储备⼤,但⽐值太⼩则钢筋强度的有效利⽤率低,所以钢筋应具有适当的屈强⽐。3.什么是混凝⼟的徐变?影响徐变的主要因素是什么?(P30)

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。影响徐变的主要因素有持续作⽤压⼒的⼤⼩、混凝⼟的材料组成和外部环境。4.什么是混凝⼟的收缩?收缩与哪些因素有关?(P32)

答:混凝⼟在空⽓中结硬时其体积会缩⼩,这种现象称为混凝⼟的收缩。收缩产⽣的原因,⼀般认为是凝胶体本⾝的体积收缩以及混凝⼟因失⽔产⽣的体积收缩共同造成的。影响混凝⼟收缩的主要因素有混凝⼟材料的成分、外部环境因素等。5.简述变形钢筋与混凝⼟的粘结机理?(P35)

答:变形钢筋与混凝⼟的粘结⼒由化学胶着⼒、摩擦⼒、机械咬合⼒和钢筋端部锚固⼒组成,以钢筋表⾯突出肋与混凝⼟间的机械咬合⼒为主。

在加载初期,由胶着⼒承担界⾯上的剪应⼒;随荷载增⼤,胶着⼒破坏,此时粘接⼒主要由钢筋表⾯突出肋对混凝⼟的挤压⼒和界⾯上的摩擦⼒组成。

6.什么是结构上的作⽤?什么是结构抗⼒?(P44)

答:结构上的作⽤是指施加在结构上的集中⼒或分布⼒,以及引起结构外加变形或约束变形的原因。结构抗⼒R是指整个结构或结构构件承受作⽤效应的能⼒,如构件的承载能⼒、刚度及抗裂能⼒等。7.建筑结构的功能要求有哪些?(P45)答:建筑结构有下列功能要求:

(1)在正常施⼯和正常使⽤时,能承受可能出现的各种作⽤;

(2)在正常使⽤时具有良好的⼯作性能,如不发⽣过⼤变形或过宽裂缝等;(3)在正常维护下具有⾜够的耐久性,如材料的风化和腐蚀作⽤不超过⼀定限度;(4)在设计规定的偶然事件发⽣时及发⽣后,仍能保持必需的整体稳定性。8.什么是结构的可靠性和可靠度?(P45)

答:安全性、适⽤性和耐久性总称为结构的可靠性。

结构可靠度是指结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。即结构可靠度是结构可靠性的概率度量。9.如何划分结构的安全等级?(P45)

答:结构的安全等级表⽰房屋的重要性程度。⼤量的房屋列⼊中间等级,重要的房屋提⾼⼀级,次要的房屋降低⼀级。重要房屋与次要房屋的划分,应根据结构破坏可能产⽣的后果,即危及⼈的⽣命、造成经济损失、产⽣社会影响等的严重程度。10.什么是结构的极限状态?极限状态可分为哪两类?(P51)

答: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,次特定状态称为该功能的极限状态。极限状态分为承载⼒极限状态和正常使⽤极限状态。11.板中分布钢筋的作⽤是什么?(P68)

答:板内分布钢筋是⼀种构造钢筋,其作⽤是将板⾯上的荷载更均匀地分布给受⼒钢筋;与受⼒钢筋绑扎在⼀起形成钢筋⽹⽚,保证施⼯时受⼒钢筋位臵正确;同时还能承受由于温度变化、混凝⼟收缩等在板内所引起的拉⼒效应。12.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?(P74)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。

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。13.受弯构件的破坏形态有哪⼏种?(P74)

答:受弯构件破坏形态有正截⾯破坏和斜截⾯破坏。正截⾯破坏包括适筋破坏、超筋破坏和少筋破坏;斜截⾯破坏包括斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏。

14.受弯构件计算中,受压区应⼒图形⽤矩形代替的原则。(P80)

答:将实际应⼒图形换算为等效矩形应⼒图形时必须满⾜以下两个条件:(1)受压区混凝⼟压应⼒合⼒C的⼤⼩不变,即两个应⼒图形的⾯积应相等;(2)合⼒C作⽤点位臵不变,即两个应⼒图形的形⼼位臵应相同。

15.应⽤“平均应变符合平截⾯假定”推导受弯构件适筋梁与超筋梁的界限相对受压⾼度计算公式 ξb =β11+f y εcu E s 。(P82)答:由“平截⾯假定”得出梁发⽣正截⾯破坏时

不同受压区⾼度的应变分布如左图。

∵ξ=x/h 0 , x=β1x c

∴ξ=β1x c /h 0 由左图可得:x cbh 0=

εcu εcu +εy 则ξb =x b h 0=β1x cb h 0=β1εcu εcu +εy =β11+εy /εcu 对有明显屈服点的钢筋取εy =f y /E s则相对受压区⾼度ξb =β11+f y εcu E s

16.简述单筋矩形截⾯梁截⾯设计步骤。(P87)答:主要设计步骤如下:

(1)查出材料强度设计值f y 、f c 、f t 及系数α1、ξb 、ρmin 等;(2)计算截⾯有效⾼度h 0;

(3)计算截⾯抵抗距系数αs 和截⾯相对受压⾼度ξ;

(4)如果ξ≤ξb ,则满⾜适筋条件,否则加⼤截⾯尺⼨或提⾼混凝⼟强度等级重新计算;(5)计算所需的钢筋截⾯⾯积A s ;

(6)按A s 选⽤钢筋直径及根数或间距,并在梁板内布臵;(7)验算是否满⾜最⼩配筋条件A s ≥A s ,min =ρmin bh 。17.在什么情况下可采⽤双筋梁?受压钢筋起何作⽤?(P91)答:下列情况可以采⽤双筋梁:

(1)弯矩较⼤,且截⾯⾼度受到限制,⽽采⽤单筋截⾯将引起超筋;(2)在不同荷载组合情况下,梁的同⼀截⾯受变号弯矩作⽤;(3)由于某种原因(延性、构造),受压区已配臵较⼤⾯积纵向钢筋;(4)为了提⾼构件抗震性能或减少结构在长期荷载下的变形。

受压钢筋主要作⽤是协助混凝⼟承受压⼒;它还可以提⾼构件截⾯延性,有利于抗震;它还有利于减⼩混凝⼟的徐变变形,减少受弯构件在荷载长期作⽤下的扰度。

18.为什么T 形截⾯受弯构件翼缘的宽度应变在计算中有所限制?(P99)

答:T 型截⾯随着翼缘宽度的增⼤,可使受压区⾼度减⼩,内⼒臂增⼤,⽽使所需要的受拉钢筋⾯积减⼩。但试验和理论分析表明,T 型截⾯受压翼缘上得纵向压应⼒分布是不均匀的,靠经梁肋处的翼缘中压应⼒较⾼,⽽离梁肋远则翼缘中得压应⼒越⼩,故实际上与梁肋共同⼯作的翼缘宽度是有限的。19.设计双筋梁,若不满⾜下列条件会出现什么问题?(P114)(1)ξ≤ξb (2)x ≥2a s ′

答:(1)若不满⾜ξ≤ξb ,构件可能会发⽣超筋破坏;

(2)若不满⾜x ≥2a s ′,构件破坏时受压钢筋不能达到屈服强度。20.钢筋混凝⼟轴⼼受压构件中箍筋的作⽤是什么?(120)

答:横向箍筋的作⽤:①固定纵向钢筋位臵,为纵向钢筋提供侧向⽀撑,防⽌纵向钢筋受⼒后压屈;②改善构件破坏的脆性;

③当采⽤密排箍筋时还能约束核⼼混凝⼟,提⾼抗压强度,增⼤纵向变形能⼒。21.为什么随偏⼼距的增加构件承载能⼒降低?答:(1)增⼤了弯矩作⽤,使受⼒越来越不均匀;(2)受拉破坏的可能性⼤于受压破坏;(3)混凝⼟的抗压强度⼤于抗拉强度。

22.判别⼤、⼩偏⼼受压构件的条件及破坏特征。(P129)答:(1)b ξξ≤,⼤偏⼼受压破坏;b ξξ>,⼩偏⼼受压破坏;(2)破坏特征:

⼤偏⼼受压破坏:破坏从受拉区开始,受拉钢筋先屈服,然后受压区混凝⼟被压坏; 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;

23.如何保证受弯构件斜截⾯承载⼒?(P192)

答:为了保证构件的斜截⾯受剪承载⼒,应使构件具有合适的截⾯尺⼨和适宜的混凝⼟强度等级,并配臵必要的箍筋。为了保证构件的斜截⾯受弯承载⼒,应使梁内的纵向受⼒钢筋沿梁长的布臵及伸⼊⽀座的锚固长度满⾜若⼲构造要求。24.影响线斜截⾯受剪承载⼒的主要因素有哪些?(P198)

答:(1)剪跨⽐的影响,随着剪跨⽐的增加,抗剪承载⼒逐渐降低;

(2)混凝⼟的抗压强度的影响,当剪跨⽐⼀定时,随着混凝⼟强度的提⾼,抗剪承载⼒增加;(3)纵筋配筋率的影响,随着纵筋配筋率的增加,抗剪承载⼒略有增加;

(4)箍筋的配箍率及箍筋强度的影响,随着箍筋的配箍率及箍筋强度的增加,抗剪承载⼒增加;(5)斜裂缝的⾻料咬合⼒和钢筋的销栓作⽤;(6)加载⽅式的影响;(7)截⾯尺⼨和形状的影响;

25.试说明在抗剪能⼒计算时下列条件的作⽤是什么?(P204)(1)V ≤0.25βc f c bh 0 (2)ρsv ,min =0.24f t /f yv

答:条件(1)的作⽤是为了防⽌发⽣斜压破坏,同时也为了限制梁在使⽤阶段的裂缝宽度;条件(2)的作⽤是为了防⽌梁内箍筋配臵过少导致突然发⽣的斜拉破坏。

26.《规范》中是如何考虑弯矩、剪⼒、扭矩共同作⽤的?βt的意义是什么?起什么作⽤?上下限是什么?(P254)

答:实际⼯程的受扭构件中,⼤都是弯矩、剪⼒、扭矩共同作⽤的。构件的受弯、受剪和受扭承载⼒是相互影响的,这种相互影响的性质称为复合受⼒的相关性。《混凝⼟结构设计规范》对弯剪扭构件的计算采⽤了对混凝⼟提供的抗⼒部分考虑相关性,⽽对钢筋提供的抗⼒部分采⽤叠加的⽅法。βt= 1.51+0.5VW t0,t

称为剪扭构件混凝⼟受扭承载⼒降低系数;通过βt可以算出混凝

⼟受剪承载⼒降低系数α,进⽽算出混凝⼟承载⼒降低后的受剪、受扭承载⼒;βt上限是1,下限是0.5,即0.5≤βt≤1。27.为什么说裂缝条数不会⽆限增加,最终将趋于稳定?(P274)

答:当裂缝间距减⼩⾄使⽆裂缝截⾯混凝⼟的拉应⼒不能再增⼤到混凝⼟抗拉强度时,混凝⼟不再产⽣新的裂缝。

假设混凝⼟的应⼒σc由零增⼤到f t需要经过l长度的粘结应⼒的积累,即直到距开裂截⾯为l处,钢筋应⼒由σs1降低到σs2,混凝⼟的应⼒σc由零增⼤到f t,才有可能出现新的裂缝。显然,在距第⼀条裂缝两侧l的范围内,即在间距⼩于2l的两条裂缝之间,将不可能再出现新裂缝。

28.在变形和裂缝验算中,简述参数φ的物理意义和影响因素。(P280)

答:系数ψ的物理意义就是反映裂缝间受拉混凝⼟对纵向受拉钢筋应变的影响程度。ψ的⼤⼩还与以有效受拉混凝⼟截⾯⾯积计算的有效纵向受拉钢筋配筋率ρte有关。29.请简述《规范》确定最⼤裂缝宽度的⽅法。(P282)

答:最⼤裂缝宽度由平均裂缝宽度乘以扩⼤系数得到。综合考虑以下两个⽅⾯:(1)荷载效应标准组合作⽤下的最⼤裂缝宽度;(2)考虑荷载长期作⽤等因素影响的最⼤裂缝宽度。30.最⼤裂缝宽度公式ωmax=2.1ψσskE s (1.9c+0.08d eqρte

)中各符号意义。(P283)

答:ψ是纵向受拉钢筋应变不均匀系数;σsk

是裂缝截⾯处的钢筋应⼒;E s为受拉钢筋的弹性模量;d eq是纵向受拉钢筋的等效直径;ρte

是按有效受拉混凝⼟截⾯⾯积计算的纵向受拉钢筋配筋率。

31.裂缝宽度与哪些因素有关?如不满⾜裂缝宽度限值,应采取什么措施?(P283)

答:影响裂缝宽度的主要因素有纵向受拉钢筋的应⼒σsk、直径d、表⾯形状、配筋率,混凝⼟保护层厚度c,荷载性质及受⼒构件性质等。

如不满⾜,可以在钢筋截⾯⾯积不变的情况下采⽤直径较⼩的刚劲;可以采⽤变形钢筋;也可以增⼤钢筋截⾯⾯积或增⼤构件截⾯尺⼨;最有效的办法是采⽤预应⼒混凝⼟。

32.混凝⼟挠度计算时,梁沿轴线的抗弯刚度是变化的,计算时如何考虑?(P292)

答:在等截⾯构件中,可假定各同号弯矩区段内的刚度相等,并取⽤该区段内弯矩最⼤处的刚度。即采⽤各同号弯矩区段内最⼤弯矩处的最⼩截⾯刚度作为该区段的刚度,按等刚度梁来计算构件的扰度,这就是受弯构件扰度计算中的最⼩刚度原则。33.塑性铰的特点是什么?(下册)

答:a.只能沿弯矩作⽤⽅向,绕不断上升的中和轴发⽣单向转动;b.只能在受拉区钢筋开始屈服到受压区混凝⼟压坏的有限范围内转动;c.在转动的同时能传递⼀定弯矩,即截⾯的极限抵抗弯矩。d.塑性铰是在⼀⼩段局部变形很⼤的区域内形成

34.在什么情况下现浇楼盖应采⽤弹性理论计算⽅法?(下册)答:(1)直接承受动⼒荷载作⽤的结构;

(2)要求不出现裂缝或处于严重侵蚀环境下的结构;(3)处于重要部位⽽⼜要求有较⼤承载⼒储备的构件。

35.单向板胁形楼盖的⼀般设计步骤是什么?(下册)答:1、结构平⾯布臵,确定构件的截⾯尺⼨;2、确定各个构件的计算简图;3、荷载及内⼒确定;

4、截⾯承载⼒计算、配筋,裂缝及变形验算;5、绘制施⼯图。

36.什么是结构的构件截⾯延性?影响截⾯延性的主要因素?(下册)

答:构件截⾯延性是指截⾯从开始屈服⾄达到最⼤承载⼒或达到以后⽽承载⼒还没有显著下降期间得变形能⼒。影响截⾯延性的主要因素有纵向受拉钢筋配筋率ρ、纵向受压钢筋配筋率ρ′、混凝⼟的极限压应变等。

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