混凝土结构设计原理习题.docx

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混凝土结构设计原理习题

混凝土结构设计原理习题集之一

1绪论

一、填空题

1．混凝土结构是____________、______________和____________的总称。

2.钢筋和混凝土的物理、力学性能不同，它们能够结合在一起共同工作的主要原因是_____________和______________。

二、简答题

1．什么是混凝土结构？

2．钢筋混凝土结构有哪些主要优点？

有哪些主要缺点？

如何克服这些缺点？

3．学习混凝土结构课程时应注意那些特点？

2混凝土结构的材料

一、填空题：

1．我国热轧钢筋的常用种类有、和。

2．混凝土结构设计规范取具有以上的保证率的强度值作为钢筋的强度标准值。

钢筋强度的设计值等于标准值材料分项系数。

3．对无明显屈服点的钢筋取对应于作为强度设计指标。

4．混凝土结构对钢筋性能的要求为、、和。

5．混凝土结构设计规范是以作为混凝土各种力学指标的代表值。

6．钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度，钢筋的强度越、直径越，混凝土的强度越，则钢筋的锚固长度要求的就越长。

7．钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于；当采用HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于；当采用HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于。

8．棱柱体试件一次短期加载受压试验的应力——应变全过程曲线上升段达到的最大应力称为混凝土_______

，对应的应变

一般为_______。

下降段曲线末端的应变称为混凝土的__________

。

9．钢筋和混凝土是两种不同的材料，钢筋和混凝土能够很好的共同工作是因为

、、。

10．试验表明混凝土处于三向受压状态时，不仅可以混凝土的强度，而且可以大大提高混凝土的；故在实际工程中，通常在钢筋混凝土构件设置、

和等约束混凝土。

二、选择题：

1．热轧钢筋经过冷拉后（）。

A．屈服强度提高但塑性降低B．屈服强度提高但塑性不变

C．屈服强度提高但塑性提高D．屈服强度和抗压强度均提高但塑性降低

2．混凝土极限压应变值随着混凝土强度等级的提高而（）。

A．提高B．减小C．不变

3．《规范》中，混凝土各种力学指标的基本代表值是（）。

A．立方体抗压标准强度B．立方体抗压设计强度

C．轴心抗压标准强度D．轴心抗压设计强度

4．钢筋混凝土梁的受拉区边缘达到下述哪一种情况时，受拉区开始出现裂缝？

（）

A．达到混凝土实际的抗拉强度B．达到混凝土的抗拉标准强度

C．达到混凝土的抗拉设计强度D．达到混凝土的极限拉应变

5．对与有明显屈服点钢筋，是以（）作为钢筋强度的设计依据。

A．极限强度B．屈服强度C．比例极限

6．混凝土的弹性模量是指（）。

A．割线模量B．切线模量C．原点切线模量

7．地面上预制一块钢筋混凝土板，在养护过程中发现表面出现微细裂缝，原因是（）。

A．混凝土徐变变形的影响B．混凝土收缩变形的结果

C．混凝土与钢筋产生热胀冷缩差异变形的结果

8．混凝土的变形模量是指（）。

A．应力与塑性应变的比值B．应力应变曲线切线的斜率

C．应力应变曲线原点切线的斜率D．应力与总应变的比值

9．只配螺旋筋的混凝土柱体受压试件，其抗压强度高于

是因为（）。

A．螺旋筋参与受压B．螺旋筋使混凝土密实

C．螺旋筋约束了混凝土的横向变形D．螺旋筋使混凝土中不出现内裂缝

10．对称配筋的钢筋混凝土构件，两端固定，由于混凝土收缩（未受外荷载）（）。

A．混凝土产生拉应力，钢筋产生压应力B．混凝土和钢筋均不产生应力

C．混凝土产生拉应力，钢筋无应力D．混凝土中应力为零，钢筋产生拉应力

11．有三种混凝土受压状态：

a为一向受压，一向受拉，b为单向受压，c为双向受压，则a、b、c三种受力状态下的混凝土抗压强度之间的关系是（）。

A．a>b>cB．b>a>cC．c>b>a

12．软钢经冷拔后，其性能变化为（）。

A．抗压强度降低B．抗压强度提高

C．抗拉、抗压强度均有提高D．抗拉强度降低

13．轴向压力和剪力的共同作用下，混凝土的抗剪强度（）。

A．随压应力的增大而增大B．随压应力的增大而减小

C．随压应力的增大而增大但压应力过大，抗剪强度反而减小

三、判断题：

1．混凝土的强度越高，钢筋与混凝土之间的黏结力也越高。

（）

2．《规范》中只有混凝土立方体的标准强度，而没有混凝土立方体的设计强度。

（）

3．只配螺旋筋的混凝土柱受压试件，其抗压强度高于

是因为螺旋筋参与受压。

（）

4．混凝土的与峰值应力对应的应变

随着混凝土强度等级的提高而减小。

（）

5．钢材的拉、压性能基本是相同的。

但是，考虑到受压时容易压曲，所以钢筋的抗压设计强度最多取为400N/mm2。

（）

6．混凝土达到极限压应变时应力最大。

（）

四、简答题：

1．建筑结构对建筑用钢筋的基本要求是什么？

为什么？

2．什么是混凝土的徐变？

影响混凝土徐变的主要因素有哪些？

徐变会对结构造成哪些影响？

3．混凝土的强度等级是怎样确定的？

3混凝土结构设计计算原则

一、填空题：

1．确定目标可靠指标

时应考虑的因素是____________、____________和。

2．荷载按时间的变异和出现的可能性的不同可分____________荷载，____________荷载和____________荷载。

3．结构可靠度是指结构在____________内，在____________下，完成预定____________的概率。

4．对于荷载取值，一般荷载有___________、__________和__________三种代表值。

二．选择题：

1．结构或构件极限状态设计时，承载能力极限状态计算与正常使用极限状态验算的目标可靠指标

的关系为（）。

（A）两者相等

（B）正常使用极限状态验算时目标可靠指标大于承载能力极限状态计算时目标可靠指标

（C）正常使用极限状态验算时目标可靠指标小于承载能力极限状态计算时目标可靠指标

2．失效概率pf与可靠指标β的关系为（）。

（多项选择）

（A）可靠指标β愈小，失效概率pf愈大（B）可靠指标β愈小，失效概率pf愈小

（C）可靠指标β愈大，失效概率pf愈小（D）可靠指标β愈大，失效概率pf愈大

3．结构设计的安全级别愈高，其失效概率就应（）。

（A）愈大；（B）愈小；（C）二者无关。

4．荷载效应S、结构抗力R作为两个独立的基本随机变量，其功能函数为Z=R-S（）。

（A）Z＞0，结构安全（B）Z＝0，结构安全（C）Z＜0，结构安全。

5．结构或构件承载能力极限状态设计时，在安全级别相同时，延性破坏和脆性破坏的目标可靠指标

的关系为（）。

（A）两者相等

（B）延性破坏时目标可靠指标大于脆性破坏时目标可靠指标

（C）延性破坏时目标可靠指标小于脆性破坏时目标可靠指标

6．结构或构件承载能力极限状态设计时，在安全级别相同时，延性破坏和脆性破坏的目标可靠指标的关系为（）。

（A）两者相等

（B）延性破坏时目标可靠指标大于脆性破坏时目标可靠指标

（C）延性破坏时目标可靠指标小于脆性破坏时目标可靠指标

7．结构的设计使用年限与结构使用寿命的关系为（）。

（A）两者等同（B）结构的设计使用年限大于结构使用寿命

（C）结构的设计使用年限小于结构使用寿命

8．结构的安全等级越高，其失效概率就（）。

（A）越大（B）越小（C）两者无关

三、判断题：

1．荷载标准值要小于荷载设计值。

（）

2．材料强度标准值要小于材料强度设计值。

（）

3．结构设计的安全级别愈高，其目标可靠指标就应愈大。

（）

四、简答题：

1．什么是极限状态？

结构的极限状态包括哪两方面内容？

2．何谓结构上的作用、作用效应及结构的抗力？

3．什么是混凝土结构的耐久性？

其主要影响因素有哪些？

《混凝土结构设计规范》规定了哪些措施来提高混凝土结构的耐久性。

答案

1绪论

一．填空题：

1-1.1素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构

1-1.2钢筋与混凝土之间存在有良好的粘结力、钢筋和混凝土两种材料的温度线膨胀系数接近。

二．简答题：

1-2.1答案：

混凝土结构是以混凝土为主要材料制成的结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。

1-2.2答案：

混凝土结构与其它结构相比，主要有如下优点：

（1）合理用材。

（2）耐久性好，维护费用低。

（3）耐火性好。

（4）可模性好。

（5）整体性好。

（6）易于就地取材。

混凝土结构也存在一些缺点，主要有：

（1）自重大。

需要开发和研究轻质混凝土、高强混凝土和预应力混凝土。

（2）抗裂性差。

采用预应力混凝土可较好地解决开裂问题，利用树脂涂层钢筋可防止因混凝土开裂而导致的钢筋锈蚀。

（3）施工比较复杂，工序多。

（4）新老混凝土不易形成整体。

混凝土结构一旦破坏，修补和加固比较困难。

1-2.3答案：

（1）本课程是研究钢筋混凝土材料的力学理论课程在学习时灵活运用《材料力学》课程中分析问题的基本原理和基本思路，即由材料的物理关系、变形的几何关系和受力的平衡关系建立的理论分析方法，对学好本课程是十分有益的。

（2）钢筋和混凝土两种材料的力学性能及两种材料间的相互作用结构构件的基本受力性能主要取决于钢筋和混凝土两种材料的力学性能及两种材料间的相互作用，因此掌握这两种材料的力学性能和它们之间的相互作用至关重要。

同时，两种材料在数量上和强度上的比例关系，会引起结构构件受力性能的改变，当两者的比例关系超过一定界限时，受力性能会有显著的差别，这也是钢筋混凝土结构的特点，几乎所有受力形态都有钢筋和混凝土的比例界限，在课程学习过程中应予以重视。

（3）配筋及其构造知识和构造规定具有重要地位构造是结构设计不可缺少的内容，与计算是同样重要的，有时甚至是计算方法是否成立的前提条件。

因此，要充分重视对构造知识的学习。

在学习过程中不必死记硬背构造的具体规定，但应注意弄懂其中的道理，通过平时的作业和课程设计逐步掌握。

（4）学会运用设计规范至关重要本课程注重于各规范相通的混凝土结构的基本理论，涉及到的具体设计方法以国家标准为主线。

由于设计工作是一项创造性工作，在遇到超出规范规定范围的工程技术问题时，不应被规范束缚，而需要充分发挥主动性和创造性，经过试验研究和理论分析等可靠2性论证后，积极采用先进的理论和技术。

（5）学习本课程的目的是能够进行混凝土结构的设计结构设计是一个综合性的问题，包含了结构方案、材料选择、截面形式选择、配筋计算和构造等，需要考虑安全、适用、经济和施工的可行性等各方面的因素。

要搞好工程结构设计，除了形式、尺寸、配筋数量等多种选择，往往需要结合具体情况进行适用性、材料用量、造价、施工等项指标的综合分析，以获得良好的技术经济效益。

2混凝土结构的材料

一．填空题：

2-1.1HPB235、HRB335、HRB400、RRB400

2-1.295%，除以

2-1.3残余应变为0.2%时所对应的应力2-1.4强度高，塑性好，良好的加工性能，与混凝土具有良好的黏结力

2-1.5立方体抗压强度标准值

2-1.6高，粗，低2-1.7C15，C20，C20

2-1.8棱柱体抗压强度，峰值应变，极限压应变

2-1.9它们之间有良好的黏结力，钢筋与混凝土的线膨胀系数较接近，有混凝土保护层作用

2-1.10提高，极限压应变，密排箍筋，螺旋箍筋，钢管

二．选择题：

2-2.1～2-2.5A，B，A，D，B

2-2.6～2-2.10C，B，D，C，C

2-2.11～2-2.13C，C，C

三．判断题：

2-3.1～2-3.6√，√，×，×，×，×

四．简答题：

2-4.1答案：

（1）强度高。

钢筋的强度愈高，钢材的用量于少。

（2）塑性好。

为了保证人们生命和财产的安全，要求混凝土结构在破坏前要有较为明显的破坏预兆，即构件要有较好的塑性性质。

（3）可焊性好。

用于工程中的钢筋有时要求采用焊接连接，因此，要求钢筋的可焊性好，以保证混凝土结构构件的质量。

（4）与混凝土的粘结锚固性能好。

混凝土在结硬时，牢固地与钢筋粘结在一起，相互传递内力，粘结力是它们共同工作的基础。

2-4.2答案：

混凝土构件或材料在不变荷载或应力长期作用下，其变形或应变随时间而不断增长，这种现象称为混凝土的徐变。

徐变主要与应力大小、内部组织和环境几个因素有关。

所施加的应力越大，徐变越大；水泥用量越多，水灰比越大，则徐变越大；骨料越坚硬，徐变越小；振捣条件好，养护及工作环境湿度大，养护时间长，则徐变小。

徐变具有两面性，一是引起混凝土结构变形增大，导致预应力混凝土发生预应力损失，严重时还会引起结构破坏；二是徐变的发生对结构内力重分布有利，可以减小各种外界因素对超静定结构的不利影响，降低附加应力。

2-4.3答案：

混凝土的强度等级的确定方法如下：

用边长为150mm的立方体标准试件，在标准条件下（温度200C?

30C，湿度在90%以上的标准养护室中）养护28天，并用标准试验方法（加载速度C30以下控制在0.3Mpa/s?

0.5Mpa/s范围，C30以上控制在0.5Mpa/s?

0.8Mpa/s范围，两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的立方体抗压强度。

4

3混凝土结构设计计算原则

一．填空题：

3-1.1结构安全级别、构件破坏性质、极限状态。

3-1.2永久、可变、偶然。

3-1.3规定的时间内；规定的条件下；功能。

3-1.4标准值；准永久值；组合值。

二．选择题：

3-2.1～3-2.5C，C，A，B，A

3-2.6～3-2.10C，C，C，B

三．判断题：

3-3.1～3-3.3√，×，√

四．简答题：

3-4.1答案：

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。

极限状态是区分结构工作状态可靠或失效的标志。

极限状态可分为两类：

承载能力极限状态和正常使用极限状态:

（1）承载能力极限状态这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。

结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载能力极限状态：

1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、过大的滑移等）；

2）结构构件或连接因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度变形而不适于继续承载；

3）结构转变为机动体系（如超静定结构由于某些截面的屈服，使结构成为几何可变体系）；

4）结构或结构构件丧失稳定（如细长柱达到临界荷载发生压屈失稳而破坏等）；

5）地基丧失承载力而破坏（如失稳等）；

（2）正常使用极限状态这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。

结构或结构构件出现下列状态之一时，应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（如过大的挠度）；

2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏（如不允许出现裂缝结构的开裂；对允许出现裂缝的构件，其裂缝宽度超过了允许限值）；

3）影响正常使用的振动；

4）影响正常使用的其他特定状态。

3-4.2答案：

结构上的作用是指施加在结构或构件上的力（直接作用，也称为荷载，如恒荷载、活荷载、风荷载和雪荷载等）、以及引起结构外加变形或约束变形的原因（间接作用，如地基不均匀沉降、温度变化、混凝土收缩、焊接变形等）。

作用效应是指由结构上的作用引起的结构或构件的内力（如轴力、剪力、弯5矩、扭矩等）和变形（如挠度、侧移、裂缝等）。

当作用为集中力或分布力时，其效应可称为荷载效应。

结构抗力是指结构或构件承受作用效应的能力，如构件的承载力、刚度、抗裂度等。

影响结构抗力的主要因素是材料性能（材料的强度、变形模量等物理力学性能）、几何参数（截面形状、面积、惯性矩等）以及计算模式的精确性等。

3-4.3答案：

结构的耐久性是指结构在使用环境下，对物理的、化学的以及其他使结构材料性能恶化的各种侵蚀的抵抗能力。

影响混凝土结构耐久性的因素主要有内部和外部两个方面。

内部因素主要有混凝土的强度、渗透性、保护层厚度、水泥品种和标号及用量，外加剂、集料的活性等，外部因素则主要有环境温度、湿度、CO2含量、侵蚀性介质等。

目前对混凝土结构耐久性的研究尚不够深入，关于耐久性的设计方法也不完善，因此，耐久性设计主要采取以下保证措施。

（1）划分混凝土结构的环境类别

（2）规定混凝土保护层厚度

（3）规定裂缝控制等级及其限值

（4）规定混凝土的基本要求

混凝土结构设计原理习题集之二

4钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算

一、填空题：

1．钢筋混凝土受弯构件正截面破坏有___、___和___三种破坏形态。

2．一配置HRB335级钢筋的单筋矩形截面梁，该梁所能承受的最大弯矩公式为_________。

若该梁所承受的弯矩设计值大于上述最大弯矩，则应___或____或____。

3．正截面受弯计算方法的基本假定是：

__、__、___、___。

4．在适筋梁破坏的三个阶段中，作为抗裂度计算的依据的是_________，作为变形和裂缝宽度验算的依据是_____，作为承载力极限状态计算的依据是_____。

5．双筋矩形截面梁可以提高截面的，越多，截面的越好。

6．双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算公式的适用条件是、。

7．提高受弯构件截面延性的方法，在单筋矩形截面梁受拉钢筋配筋率不宜，在双筋矩形截面梁受压钢筋配筋率不宜。

8．适筋梁的破坏始于，它的破坏属于。

超筋梁的破坏始于，它的破坏属于。

9．混凝土保护层的厚度主要与有关、和所处的等因素有关。

10．单向板中分布钢筋应板的受力钢筋方向，并在受力钢筋的按要求配置。

二、选择题：

1．混凝土保护层厚度是指（）。

A．箍筋的外皮至混凝土外边缘的距离B．受力钢筋的外皮至混凝土外边缘的距离

C．受力钢筋截面形心

2．适筋梁在逐渐加载过程中，当正截面受力钢筋达到屈服以后（）。

A．该梁即达到最大承载力而破坏

B．该梁达到最大承载力，一直维持到受压混凝土达到极限强度而破坏

C．该梁达到最大承载力，随后承载力缓慢下降直到破坏

D．该梁承载力略有提高，但很快受压区混凝土达到极限压应变，承载力急剧下降而破坏

3．图示中所示五种钢筋混凝土梁的正截面，采用混凝土强度等级为C20；受力钢筋为HRB335级，从截面尺寸和钢筋的布置方面分析，正确的应是（）。

4．双筋矩形截面正截面受弯承载力计算，受压钢筋设计强度规定不超过400N/mm2，因为（）。

A．受压混凝土强度不够B．结构延性

C．混凝土受压边缘此时已达到混凝土的极限压应变

5．有二根条件相同的受弯构件，但正截面受拉区受拉钢筋的配筋率ρ不同，一根ρ大，另一根ρ小，设Mcr是正截面开裂弯矩，Mu是正截面抗弯强度，则ρ与Mcr/Mu的关系是（）。

A．ρ大的，Mcr/Mu大B．ρ小的，Mcr/Mu大C．两者的Mcr/Mu相同

6．梁的截面有效高度是指（）。

A．梁截面受压区的外边缘至受拉钢筋合力重心的距离

B．梁的截面高度减去受拉钢筋的混凝土保护层厚度

7．适筋梁裂缝宽度验算的依据是（）。

A．第一阶段末B．第二阶段C．第二阶段末

8．界限相对受压区高度是（）。

A．少筋与适筋的界限B．适筋与超筋的界限C．少筋与超筋的界限

9．少筋梁正截面抗弯破坏时，破坏弯矩是（）。

A．小于开裂弯矩B．等于开裂弯矩C．大于开裂弯矩

10．梁式简支板内，分布钢筋宜布置在受力钢筋的（）。

A．外侧B．内侧C．随意

11．提高受弯构件正截面抗弯能力最有效的方法是（）。

A．提高混凝土标号B．提高钢筋强度

C．增加截面高度D．增加截面宽度

三、判断题：

1．以热轧钢筋配筋的钢筋混凝土适筋梁，受拉钢筋屈服后，弯矩仍能有所增加。

（）

2．超筋梁的受弯承载力与钢筋强度无关。

（）

3．少筋梁正截面抗弯破坏时，破坏弯矩小于正常情况下的开裂弯矩。

（）

4．在受弯构件中，验算最小配筋率时，

。

（）

5．在适筋范围内的钢筋混凝土受弯构件中，提高混凝土标号对于提高正截面抗弯强度的作用是不明显的。

（）

6．

的T形截面梁，因为其正截面抗弯强度相当于宽度为b′f的矩形截面，所以配筋率ρ也

用b′f来表示，即ρ=As/b′fh0。

（）

7．双筋矩形截面梁，其它条件相同时，截面的延性随纵向受压钢筋的配筋率的增大而降低。

（）

四、简答题：

1．钢筋混凝土单筋矩形截面梁若配筋率不同，即ρmin<ρ，ρmin≤ρ<ρmax，ρ=ρmax，ρ>ρmax，

（1）它们破坏的原因和破坏的性质有何不同？

（2）破坏时的钢筋应力情况如何？

（3）破坏时混凝土的受压区高度是多少？

（4）破坏时截面的极限弯矩Mu多大？

2．在什么情况下受弯构件正截面承载力计算应设计成双筋？

3．钢筋混凝土适筋梁从加载到破坏经历了哪几个阶段？

如何划分受力阶段？

各阶段正截面上应力的变化规律？

每个阶段是哪种计算的依据？

4．如何理解在双筋矩形截面设计时取ξ=ξb？

5．在双筋矩形截面设计中，若受压钢筋截面面积A′′s已知，当x>ξbh0时，应如何计算?

当x<2a′s时，又如何计算?

6．在截面承载力复核时如何判别两类T形截面？

在截面设计时如何判别两类T形截面？

7．何为等效矩形应力图？

等效矩形应力图系数是如何确定的？

8．何为混凝土保护层？

它的作用是什么？

其大小与哪些因素有关?

9．钢筋混凝土梁正截面的破坏形式有哪几种？

哪些因素决定破坏形式？

每一种破坏形式对应于哪一种破坏性质？

画出三种破坏形式的M－f相关曲线.。

10．梁中一般配置哪几种钢筋？

每一种钢筋的位置及作用是什么？

画图示意。

11．什么是适筋梁的配筋率？

如何确定适筋梁的最大配筋率和最小配筋率？

五、计算题：

1．矩形截面梁，截面尺寸b×h=250mm×500mm，承受弯矩设计值M=160KN·m，纵向受拉钢筋HRB400级（fy=360N/mm2），混凝土强度等级为C25（fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm）

环境类别为一类，试求纵向受拉钢筋截面面积As。

2．已知一钢筋混凝土现浇简支板，板厚h=80mm，计算跨度l0=2m,承受均布活荷载标准值qk=4kN/mm2,混凝土强度等级为C20，采用