试题名称：804结构设计原理 试卷.doc

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1、2007年硕士研究生入学考试试题试题名称：804 结构设计原理 （A） 一、名词解释（每题3分, 共30分）1、 混凝土线性徐变：从试验中观察到，当混凝土棱柱体在持续应力不大于0.5fcd(混凝土棱柱强度)时，徐变变形表现出与初始弹性变形成比例的线性关系。2、 可靠性：结构的安全性、适用性和耐久性三者总称为结构的可靠性。3、 换算截面：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。4、 条件极限状态：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破坏，而对已发生局部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、 局部

2、承压：构件受力表面，仅有部分面积来承受压力的受力状态。6、 砌体：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、 超筋梁：当梁截面相对受压区高度超过相对界限受压区高度b时，为超筋梁。8、 预应力度：扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂边缘产生的预加应力pc 与由作用（或荷载）短期效应组合产生的构件抗裂边缘的法向拉应力st的比值，用公式表示：=。对预应力混凝土受弯构件的预应力度，也可按消压弯矩Mo与作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩Ms之比计算。用公式表达: =9、 深梁：梁的计算跨径L与梁高度h之比L/h2的简支梁和L/

3、h2.5的连续梁称为深梁。10、 粘结应力：钢筋与混凝土接触面上由于变形差引起的剪应力称为粘结应力。二、 简答题（每题6分，共48分）1. 影响混凝土结构的耐久性的主要因素有哪些？混凝土结构耐久性设计应考虑哪些问题？答：影响混凝土结构耐久性的主要因素有内外两个方面。内部因素：强度、渗透性、保护层厚度、水泥品种、等级和用量、外加剂用量等；外部因素有环境湿度、温度、CO2含量等。 混凝土结构耐久性设计应考虑如下问题：混凝土冻融破坏，碱集料反应，侵蚀性介质的腐蚀，机械磨损，混凝土的碳化，钢筋锈蚀。2. 钢筋混凝土构件中主筋的保护层厚度选取所考虑的因素？答：钢筋混凝土构件中主筋的保护层厚度选取应考虑：

4、钢筋的公称直径，环境，构件类别。3. 钢筋混凝土适筋梁当受拉钢筋屈服后能否再增加荷载？为什么？答：可以增加荷载。适筋梁破坏时，首先是受拉区钢筋屈服，经历一段变性过程受压区边缘混凝土才达到极限压应变而破坏，可以看出，受压区混凝土合力作用中心一直在上移，因此若用受拉钢筋对其取矩，可以得出计算弯矩一直在变大。4. 受弯构件受拉区配置了高强度钢筋，若对高强度钢筋施加预应力，会对构件受力性能有何影响？如果受压区配置了高强度钢筋，对高强度钢筋施加了预应力，会对构件受力性能有何影响？答：对受拉区钢筋施加预应力后，提高了构件的开裂弯矩，推迟了裂缝出现的时间。对受压区钢筋施加预应力后，构件的承载力不变，但预应力

5、筋的应力降低，并且构件的抗裂性也有所降低。5. 钢材受力有哪两种破坏形式？它们对结构安全有何影响？答：钢材受力破坏分为塑性破坏和脆性破坏。在发生塑性破坏前，由于有较大的塑性变形发生且变形持续的时间较长，容易及时发现而采取措施予以补救。脆性破坏前则没有任何预兆，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. 简述预应力混凝土构件设计计算的内容？答：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。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。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

6、力钢筋的数量并进行合理布置。计算主梁截面几何特性。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。进行施工和使用阶段的应力验算。进行正截面、斜截面强度验算。进行主梁的变形计算。进行锚端局部承受计算与锚固区设计。7. 影响无粘结预应力钢筋极限应力pa的因素有哪些？答：影响无粘结预应力钢筋极限应力pa的因素有：无粘结筋的有效预应力、综合配筋指标、构件的高跨比、加载条件等。8. 设计受弯、受压构件在选择材料时应注意的问题有哪些？答：对钢筋的要求：强度高，有良好的塑性和可焊性，以适应变形，避免突然破坏，保证焊接接头性能，不产生裂纹及过大变形。良好的粘结性，为了与混凝土共同工作

7、。对混凝土的要求：早期强度高，混凝土低收缩，低徐变，和易性好，强度适中。早期强度高为了提高施工进度，低收缩避免混凝土产生拉应力而开裂。和易性好便于施工，与钢筋共同作用。徐变会使构件变性增加，引起应力重分布。三、 叙述题（共72分）1. 写出矩形截面偏心受压构件（非对称配筋）的截面设计（求钢筋用量）和截面复核流程图。（15分）答：p148页2. 在受弯构件中，什么是相对界限受压区高度b？试推导其计算式？它和最大配筋率有什么关系？（15分）答：在构件为界限破坏时，受压区高度与截面有效高度的比值称为相对界限受压区高度b 推导公式见p53页 它所对应的配筋率即为最大配筋率。3. 钢筋混凝土受弯构件纵向

8、受拉钢筋的弯起位置的确定，应考虑哪些问题？设计时如何保证受力的安全性？（10分）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MjMu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0.5ho；斜截面抗剪通过计算满足QjQu保证其受力的安全性。4. 试述复合应力状态下的混凝土强度特性？并说明其在结构设计中的应用？（10分）答：双向受力：双向受压时，一侧压力强度随另一侧压力的增加而增加；双向受拉时，接近于单向受拉强度一侧受拉，一侧受压时，混凝土的强度均低于单向受力的强

9、度。三向受压：混凝土轴向抗压强度明显提高。在设计中我们只要增加侧向约束，便可以在不提高混凝土标号的情况下提高其抗压强度。常用的“套箍原理”即是采用了三向受压的理论，工程设计中如设置箍筋、套箍、构件侧向施加约束等均以该理论为基础。5. 混凝土结构各种基本构件中箍筋功能是什么？分别采用的形式？（10分）答：普通箍筋柱中，箍筋的主要作用是防止纵向钢筋局部压屈，并与纵向钢筋形成钢筋骨架，便于施工。必须做成封闭式，部分情况下采用复核箍筋。 螺旋箍筋柱中，箍筋的作用是使截面中间部分（核心）混凝土成为约束混凝土，从而提高构件的承载力和延性。采用连续环绕的间距较密的形式或者焊接环形箍筋。 钢筋混凝土梁中，箍筋

10、主要帮助混凝土抗剪，在构造上起着固定纵向钢筋的位置并与纵向钢筋、架立钢筋等组成骨架。形式上有双肢开口式和双肢、四肢闭口式。6. 轴心受压构件为什么配置纵向钢筋？对钢筋配筋率有什么要求？为什么？（12分） 答：轴心受压构件中配置纵向钢筋的目的有：协助混凝土承受压力，可减小构件截面尺寸；承受可能存在的不大的弯矩；防止构件的突然脆性破坏。由此可见配置纵向钢筋的必要性。 公路桥规规定了最小配筋率；构件的全部纵向钢筋配筋率不宜超过5%，一般纵向钢筋的配筋率约为1%-2%。 若纵向钢筋配筋率很小时，纵筋对构件承载力影响很小，钢筋起不到防止脆性破坏的缓冲作用。同时为了承受可能存在的较小弯矩以及混凝土收缩、温度变化引起的拉应力。要求配筋率不宜过低。