《结构设计原理》学习指导及习题资料.pdf

1 结构设计原理学习指导及习题 结构设计原理是一门必修的专业技术基础课，是一门实践性很强并与现行规范、规程等紧密 相关的课程。先修课程有材料力学、工程制图、建筑材料、结构力学等。本课程所讲述的内容是后续 桥梁工程等专业课程的理论基础和工程基础，也是学生毕业设计及参与工程实践活动必不可少的 知识。因此，教学过程中也是把后续的相关专业的设计规范、规程（桥梁设计规范等）的知识点传授 给学生的一个很重要的过程，并通过本课程实践性教学环节，使学生初步具有解决有关工程实际问题 的综合素质与能力，培养学生实事求是、独立思考、勇于创造的科学精神。该课程在培养道路与桥梁 工程专业高级工程技术人员的过程中处于核心地位。 本课程作为相关专业的必修课程，要求学生掌握课程的基础理论和基本概念及必要的实践能力。 课程的难度主要体现在如下三个方面： （1） 道路与桥梁工程结构设计的基本概念和设计原则，包括钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、 圬工结构和钢结构的基本概念及其相应结构材料的物理力学性能，以及各类结构构件的基本设计原则。 （2）结构构件的受力性能和破坏机理，包括钢筋混凝土受弯构件、受压构件、受拉构件的受力性 能和破坏形态，以及预应力混凝土受弯构件的性能和破坏形态。 （3）结构构件的设计原理，包括构件的基本设计方法以及构件的极限承载能力计算和正常使用极 限状态验算。 一、学习要点 课程教学对基本概念及计算理论分别按“ 了解 “ 、“ 理解 “ 和“深刻理解 “ 的三个程度给出教学要求； 对结构构件的设计计算方法和构造则分别给出“ 了解 “ 、“掌握 “ 和“熟练掌握 “这三个程度的教学要求。 1 总论 课程基本内容为工程结构及分类，各种工程结构特点及使用范围。要求了解各种工程结构的特点。 2 钢筋混凝土结构基本概念及材料的物理力学性能 课程基本内容为钢筋混凝土结构概念；混凝土；钢筋；钢筋与混凝土之间的粘结。要求理解混凝 土的立方体抗压强度、混凝土轴心抗压强度和混凝土抗拉强度；理解复合应力状态下的混凝土强度； 深刻理解混凝土在单调、短期加载作用下的变形性能；理解混凝土的徐变变形和收缩变形；理解钢筋 混凝土结构概念和混凝土中设置钢筋的目的。要求了解钢筋的强度与变形；掌握普通热轧钢筋的级别 和品种。要求理解钢筋与混凝土之间的粘结及其机理；了解影响粘结强度的因素。 3 极限状态法设计计算的原则 课程基本内容为概率极限状态设计法的基本概念；公路桥规 的计算原则； 材料设计强度的取值； 作用、作用的代表值和作用效应组合。要求理解结构可靠性与可靠度；深刻理解结构可靠度与极限状 态。要求深刻理解设计状况、结构的安全等级、承载能力极限状态和正常使用极限状态计算表达式。 2 要求理解混凝土和钢筋的强度标准值、强度设计值。要求理解结构上作用分类、作用的代表值和作用 效应组合。 4 钢筋混凝土受弯构件承载力计算 课程基本内容为钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算，斜截面承载力计算。要求了解常用的截 面形式；掌握受弯构件的钢筋构造；熟练掌握混凝土保护层和钢筋间净距。要求理解受弯构件正截面 受力全过程；深刻理解受弯构件正截面破坏形态；理解正截面承载力计算的基本假定；深刻理解受压 混凝土等效矩形应力图形、相对界限受压高度和最小配筋率。要求深刻理解双筋截面的受压钢筋应力 和 T 形截面翼缘板有效宽度。要求熟练掌握单筋矩形截面、双筋矩形截面和T 形截面受弯构件的截面 设计和截面复核的方法。要求了解受弯构件斜截面的受力特点，深刻理解斜截面破坏形态和影响因素。 要求掌握斜截面抗剪承载力计算的公式及适用条件；熟练掌握受弯构件的腹筋设计计算方法和斜截面 抗剪承载力复核方法；掌握构造要求。要求了解连续梁的斜截面抗剪承载力计算方法。 5 钢筋混凝土受压构件承载力计算 课程基本内容为轴心受压构件正截面承载力计算；偏心受压构件正截面计算的基本原则；矩形截 面和圆形截面偏心受压构件正截面承载力计算。要求了解按箍筋的功能和配置方式不同的轴向受压构 件；理解普通箍筋柱的破坏形态及稳定系数；掌握正截面承载力计算方法和构造要求。要求理解螺旋 箍筋柱的破坏形态；掌握承载力计算方法和构造要求。要求了解偏心受压构件的截面形式和配筋；理 解偏心受压构件的破坏形态；掌握大、小偏压的界限和偏心矩增大系数；理解偏心受压构件的相关曲 线。要求熟练掌握对称布筋和非对称布筋的矩形截面偏心受压构件截面设计和截面复核的方法。要 求掌握工字形截面偏心受压构件计算方法。要求熟练掌握圆形截面偏心受压构件的截面设计和截面复 核方法。 6 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 课程基本内容为换算截面；受弯构件的弯曲裂缝宽度计算方法；受弯构件的刚度及变形计算；截 面应力计算。要求深刻理解进行计算的设计状况和作用效应组合；熟练掌握换算截面计算；掌握应力 计算方法；深刻理解影响裂缝宽度的主要因素；掌握最大弯曲裂缝宽度计算方法，深刻理解抗弯刚度， 掌握挠度计算方法和预拱度计算方法和预拱度设置方法。要求深刻理解结构耐久性概念；理解影响耐 久性的主要因素及耐久性设计基本要求。 7 局部承压 课程基本内容为局部承压的破坏形态与机理；局部承压区的计算。要求理解局部承压的概念和破 坏形态；理解混凝土局部承压提高系数；掌握局部承压区计算方法和构造要求。 8 预应力混凝土结构的基本概念 课程基本内容为预应力混凝土结构概念；先张法和后张法；材料要求。要求深刻理解预应力混凝 土结构的基本原理和预加应力的主要方法；理解预应力混凝土的分类；了解锚具和预加应力的其它设 3 备。 9 预应力混凝土受弯构件 课程基本内容为预应力混凝土受弯正截面承载力和斜截面承载力计算；预加力计算与预应力损失 计算；截面应力计算；抗裂性计算；变形计算；锚固区计算。要求深刻理解预应力受弯构件的三个主 要阶段。要求熟练掌握承载力计算方法；熟练掌握预加力的计算与预应力损失的估算；熟练掌握受弯 构件的截面应力计算和抗裂验算；掌握变形计算和端部锚固区计算。要求掌握简支梁的截面设计方法 和预应力钢筋布置构造要求。 10 部分预应力混凝土受弯构件 课程基本内容为部分预应力混凝土B类构件的概念与构造；B类构件的计算。要求理解部分预应 力混凝土的概念与混合配筋原则；掌握允许开裂的部分预应力混凝土受弯构件截面应力、裂缝宽度和 变形计算方法；了解设计方法；掌握构造要求。 11 圬工结构 课程基本内容为圬工结构概念；材料种类及砌体；砌体的物理力学特性；圬工结构受压构件承载 力计算。要求了解圬工结构概念与分类；理解块材与砌体的概念；深入理解砌体的强度和变形。要 求掌握圬工结构构件计算原则；熟练掌握受压构件承载力计算方法。 二、复习题 （一）填空题 1. 钢材含碳量越高，其强度就越_，其变形能力就越_。 2. 钢筋混凝土梁正截面设计中， b 是为了 _，而 mins Abh 是为了 _。 3. 在钢筋混凝土结构构件中，钢筋和混凝土共同工作的基础是_和_。 4. 钢筋混凝土受扭构件计算中应满足 1 0.61.7 st ly s tyvc or Afs Afu ，其中 0.6 的目的是 _， 1.7 的目的是 _。 5. 受弯构件受压区混凝土应力图形的等效原则是_和_。 6. 根据功能要求，结构极限状态可分为_极限状态和 _极限状态两大类，在 按_极限状态进行设计时，荷载效应及结构抗力需采用设计值。 7. 钢筋是塑性性能是以_和_指标来反映。 8. 钢筋和混凝土共同工作的基础是两者具有可靠的_和相近的线性系数。 9. 钢筋混凝土中常用的HRB400级钢筋代号中数字400 表示 _。 10. 有明显屈服点钢筋设计强度取值依据为钢筋的_强度。 11. 衡量钢筋塑性性能好坏的指标有_和钢筋的冷弯性能。 4 12. 钢筋的冷拉能提高钢筋的_强度，但钢筋的塑性性能变差。 13. 混凝土的弹性系数随着混凝土应力的增加而_ 14. 影响混凝土徐变的最主要因素是_ 15. 结构的极限状态包括承载力极限状态和_两种。 16. 结构的目标可靠度指标与结构的安全等级和_有关。 17钢筋混凝土轴心受压构件承载力计算公式为N )AfAf ( ' s ' yc + ，其中主要与构件的 _有关。 18混凝土的耐久性应根据结构的_和设计使用年限进行设计。 19第一类T 形截面受弯构件（中和轴位于翼缘内）计算中适用条件的判断公式中 min 中， =_ 。 20梁的斜截面抗剪承载力计算公式的建立是以_破坏模式为依据的。 21为保证 _，弯起钢筋弯起点离充分利用点距离应为 2/ 0 h 。 22要求螺旋配筋混凝土轴心受压柱的承载力不大于同截面普通配筋柱承载力的1.5 倍，是为了 _ 23小偏心受压构件的破坏特点是_ 24混凝土立方体强度_（ 、）轴心抗压强度。 25影响裂缝宽度的主要因素是_ 26双筋梁中要求箍筋间距不应大于15d（d 为受压筋直径）是为了_ 27连续梁按塑性设计要求0.35 是为了 _ （二）选择题 1. 梁的混凝土保护层厚度是指（） A主筋外表面至梁表面的距离； B箍筋外表面至梁表面的距离； C主筋截面形心至梁表面的距离。 2. 钢筋混凝土构件中235HPB级钢筋端头做成弯钩形式是为了（） A承担混凝土因收缩而产生的应力； B增加混凝土与钢筋的粘结； C施工方便 3. 设计时，我们希望梁斜截面抗剪破坏形态为（） A斜压破坏；B.斜拉破坏 C.剪压破坏 4. 计算单跨钢筋混凝土简支梁的变形时, 构件刚度取（） 5 A.最小刚度 ; B.最大刚度 ; C.平均刚度 ; D.各截面的计算刚度。 5在钢筋混凝土连续梁活荷载的不利布置中，若求支座处的最大弯矩，则活荷载的正确布置是（） A在该支座的右跨布置活荷载，然后隔跨布置； B在该支座的相邻两跨布置活荷载，然后隔跨布置； C在该支座的左跨布置活荷载，然后隔跨布置； D以上说法都不正确。 6在描述混凝土强度的诸指标中，其基本的强度指标是（） A混凝土的轴心抗压强度标准值； B混凝土的立方体抗压强度标准值； C混凝土的立方体抗压设计强度。 7弯起钢筋弯起点与充分利用点之间的距离 0 2h的目的是（） A满足正截面抗弯承载力； B满足斜截面抗剪承载力； C满足斜截面抗弯承载力； 8下列（）状态被认为超过正常使用极限状态。 A影响正常使用的变形； B因过度的塑性变形而不适合于继续承载； C结构或构件丧失稳定； D连续梁中间支座产生塑性铰。 9保持不变的长期荷载作用下，钢筋混凝土轴心受压构件中，混凝土徐变使（） A混凝土压应力减少，钢筋的压应力也减少； B混凝土及钢筋的压应力均不变； C混凝土压应力减少，钢筋的压应力增大。 10钢筋混凝土梁（） A提高配箍率可以明显提高斜截面抗裂能力； B提高配箍率可以防止斜压破坏； C配置受压钢筋可以提高构件的延性； D提高纵筋配筋率可以明显提高梁的正截面抗裂能力。 11. 下列各项中 _达到承载力使用极限状态 A轴心受压柱因达到临界荷载而丧失稳定性。 B影响外观的变形。 C令人不适的振动。 6 D影响耐久性能的局部损坏。 12偏心受压构件，当 0 3 .0hei，但 0 hx b 时，该柱将发生_破坏。 A）小偏心受压 B ）大偏心受压C）轴心受压D）界限受压 13受弯构件设计时，当 b时应 _ A）提高钢筋级别 B ）增加钢筋用量 C ）采用的双筋梁 D ）增加箍筋用量 14减小构件挠度的最有效的措施是_ A) 增加梁截面宽度 B）选用直径较粗的钢筋 C）提高混凝土的强度等级 D）增加梁的截面高度 15当钢筋强度充分利用时，下列正确的是_ A）钢筋强度等级高则钢筋锚固长度短 B）混凝土强度等级高则钢筋锚固长度短 C）受压钢筋的锚固长度比受拉钢筋的锚固长度长 D）受剪钢筋的锚固长度比受拉钢筋的锚固长度长 16下列正确的是_ A受拉纵筋越多，受弯构件的开裂弯矩越大 B混凝土强度等级越高，受弯构件的开裂弯矩越大 C截面相同时，形比 形截面的开裂弯矩大 D肋宽相同时，形比形截面的开裂弯矩小 17计算等截面受弯构件挠度时，应采用_ A取同号弯矩区段内最大刚度 B取同号弯矩区段内最大弯矩截面的刚度 C平均刚度 D构件各截面的实际刚度 18螺旋箍筋约束混凝土抗压强度提高的原因是_ A螺旋箍筋直径受压 B螺旋箍筋使混凝土密实 C螺旋箍筋约束了混凝土的横向变形 D螺旋箍筋是混凝土中不出现微裂缝 19一两端固定对称配筋的钢筋混凝土构件，其支座距离不变（如图），设混凝土未开裂，由于混凝土收缩 7 产生结果是 _ A混凝土和钢筋均不产生应力 B钢筋受拉，混凝土受压 C钢筋受压，混凝土受拉 D混凝土和钢筋受拉 20下面正确的是_ A构件的承载力满足了目标可靠指标的要求，也就满足了允许失效概率的要求 B受弯构件在正常使用条件下是不会出现裂缝的 C可变荷载不参与荷载长期效应组合 D荷载的标准值大于其设计值 （三）简答题 1什么叫工程结构？何为结构设计原理？ 2桥梁结构有哪些可选类型？其通常适宜的跨度为多少？ 3一般将哪些结构称为特种结构？ 4钢结构、混凝土结构、砌体结构各有哪些优缺点？ 5组成结构的 “ 基本元素 ” 有哪些？ 6何为刚域？它与刚节点有何不同？ 7永久作用，可变作用和偶然作用各有什么特征？ 8何为荷载代表值、荷载标准值、可变荷载准永久值、可变荷载频遇值及可变荷载组合值？ 9为什么把荷载标准值作为荷载基本代表值看待？ 10结构可靠性的含义是什么？它包括哪些方面的功能要求？建筑结构安全等级是按什么原则划 分的？ 11. “作用 ” 和“ 荷载 ” 有什么区别？结构上的作用按时间的变异、按空间的变异、以及按结构的反应 8 各分为哪几类？ 12什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类，其含义各是什么？或者说结构超过极限 状态会产生什么后果？ 13什么是结构的可靠度和可靠指标？统一标准对可靠指标是如何定义的？ 14什么是失效概率？可靠指标和失效概率有何定性关系？为什么说我国“ 规范 ” 采用的极限状态 设计法是近似概率的极限状态设计法？分析其主要特点。 15什么是荷载标准值？什么是活荷载的频遇值和准永久值？什么是荷载的组合值？对正常使用 极限状态验算，为什么要区分荷载的标准组合和准永久组合？如何考虑荷载的标准组合和荷载的准永 久组合？对于承载能力极限状态，如何确定其荷载效应组合？永久荷载和可变荷载的分项系数一般情 况下如何取值？ 16各种材料强度的标准值根据什么原则确定？材料性能分项系数和强度设计值是如何确定的？ 17绘出有明显流幅的钢材（钢筋）的拉伸图，说明各阶段的特点，指出比例极限、屈服极限和 强度极限（极限强度）的含义。 18软钢和硬钢的拉伸图有何不同，抗拉强度设计值各对应于图中何处的应力值？ 19钢材质量等级分A、B、C、D、E 级的依据是什么？ 20钢材抗剪强度取抗拉强度的58%，依据何在？ 21高强度螺栓的预拉力起什么作用？预拉力的大小与承载能力有什么关系？高强度螺栓与普通 螺栓计算有什么不同？摩擦型高强度螺栓与承压型高强度螺栓有何区别？ 22在交变受力过程中，钢材的疲劳计算是用最大应力、最小应力、平均应力、还是用应力幅？ 为什么不采用材料力学中的“ 疲劳极限 ” 这一概念？ 23钢筋进行冷加工的目的是什么？冷加工的方法有哪几种？每种加工方法对强度有何影响？ 24何谓冷拉时效？ 25混凝土立方体抗压强度能不能代表实际构件中混凝土的强度？既然用立方体抗压强度作为混 凝土的强度等级，为什么还要有轴心抗压强度？ 26混凝土的基本强度指标有哪些？各用什么符号表示，它们之间有什么关系？ 27 混凝土应力等于fc 时的应变0 和极限压应变 cu 有什么区别？它们各在什么受力情况下考虑， 其应变值大致为多少？ 28为什么混凝土棱柱体试件在短期轴压作用下的应力应变曲线中有一个“ 下降段 ” 。为什么会出 现应变不断增加，而应力不断降低的现象？ 29什么叫约束混凝土？处于三向受压的混凝土，其变形特点如何？ 30混凝土的受压变形模量有几种表达方式？我国现行规范是怎样确定混凝土的受压弹性模量 的？ 9 31混凝土在重复荷载作用下，其应力应变曲线有何特征，在实用上有何意义？ 32混凝土的收缩和徐变有什么不同？是由什么原因引起的？变形特点是什么？ 33混凝土的收缩和徐变对钢筋混凝土结构各有什么影响？减少收缩和徐变的措施有哪些？ 34为什么钢筋和混凝土能够共同工作？它们之间的粘结力是由哪几部分组成的？提高钢筋和混 凝土之间的粘结力可采取哪些措施？ 35粘结力沿钢筋长度方向的分布图形如何？钢筋埋入混凝土中的长度无限增大时，粘结力图形 的长度是否也随之无限增大？为什么？ 36为使钢筋在混凝土中有可靠的锚固，可采取哪些措施？ 37.什么叫配筋率？适筋梁，超筋梁和少筋梁的破坏特征有什么不同？ 38适筋梁从开始加载到破坏，经历了哪几个阶段，各阶段截面上应力应变分布，裂缝展开，中 和轴位置，梁跨中挠度等变化的规律如何？每个阶段是哪种极限状态设计的依据？ 39矩形截面应力图中的高度x 的含义是什么？它是否是截面实际的受压区高度？ 40什么叫 “ 界限 ” 破坏？ “ 界限 ” 破坏时 cu 及 s各等于多少？何谓相对界限受压区高度b？它在 受弯承载力计算中起什么作用？ 41适筋梁的适用条件是什么？其限制目的何在？ 42在适筋梁承载力计算公式，s、s的物理意义是什么？它与什么因素有关？ 43当钢筋混凝土受弯构件正截面承载力不足时，可采取哪几种措施来提高截面的抗弯承载力， 其中哪个措施最为有效？ 44梁、板中应配置哪几种钢筋，各种钢筋起何作用？在构造上有什么要求？ 45混凝土保护层起什么作用？梁内纵向受拉钢筋的根数、直径及间距有何规定，与梁宽b 之间 的关系如何？ 46什么情况下可采用双筋截面？受压钢筋起什么作用，为什么说在一般情况下采用受压钢筋是 不经济的？ 47双筋矩形截面受弯构件，当受压区混凝土压碎时，受压钢筋的抗压强度设计值如何确定？ 48双筋矩形截面受弯构件不满足适用条件x 2a时，应按什么公式计算正截面受弯承载力？并解 释理由。 49T 形梁受弯承载力计算公式与单筋及双筋矩形截面梁的受弯承载力计算公式有何异同？ 50钢筋混凝土梁在荷载作用下，为什么会出现斜裂缝？ 51无腹筋梁和有腹筋梁沿斜裂缝破坏的主要形态有哪几种？它们的破坏特征是怎样的？满足什 么条件才能避免这些破坏发生？ 52影响有腹筋梁斜截面承载力的主要因素有哪些？剪跨比的定义是什么？ 53配箍率 sv 的表达式是怎样的？它与斜截面受剪承载力有何关系？ 10 54斜截面受剪承载力计算时，为什么要对梁的最小截面尺寸加以限制？所有梁都一样吗？ 55均匀分布荷载作用下的钢筋混凝土简支梁，沿梁长配置直径相同的等间距箍筋，单从受力角 度来考虑，是否合理？如果综合地从受力、施工，构造等要求来考虑，则又怎样？如果按计算不需要 配置箍筋和弯起钢筋，此时梁中是否还要配置腹筋？ 56在一般情况下，限制箍筋及弯起钢筋的最大间距的目的是什么？满足最大间距时，是不是必 须满足最小配箍率svmin的规定？如果有矛盾，该怎样处理？ 57设计板时为何一般不进行斜截面承载力计算，不配置箍筋？ 58何谓抵抗弯矩图，它与设计弯矩图应有怎样的关系？ 59为什么会发生斜截面受弯破坏？应采取哪些措施来保证不发生这些破坏？ 60纵向受拉钢筋一般不宜在受拉区截断，如必需截断时，应从理论切断点外延伸一段长度，试 解释其理由。 61.在实际工程中，哪些构件可按轴心受压构件或轴心受拉构件计算？哪些应按偏心受力构件进行 计算？ 62.混凝土的抗压性能较好，为什么在轴心受压柱中还要配置一定数量的钢筋？ 63.轴心受压普通箍筋短柱和长柱的破坏形态有何不同？构件的长细比对其破坏形态有何影响？轴 心受压长柱的稳定系数如何确定？ 64.轴心受压普通箍筋柱与螺旋箍筋柱的正截面受压承载力计算有何不同？ 65如何计算轴心受压构件和偏心受压构件的长细比？受压构件的计算长度如何确定？为何不直 接采用其实际长度？ 67受压柱采用高强度钢筋是否合适？为什么？ 68按螺旋配箍柱计算时，规范规定了哪些限制条件？为什么？ 69偏心受压构件的破坏形态有哪些？根据其破坏特点偏心受压构件如何分类？大小偏受压构件 的根本区别是什么？ 70 偏心受压长柱正截面受压破坏与短柱的破坏有何不同？什么是偏心受压长柱的二阶弯矩？ 71 偏心距增大系数的含义是什么，其计算公式如何建立？与轴心受压构件的稳定系数有何不 同？ 78试分析偏心受压截面承载力Mu Nu 关系曲线，对于大小偏心受压构件，随着截面所受弯矩 的增加，其抗压承载力分别发生怎样的变化？ 79如何进行偏心受压构件的斜截面抗剪承载力计算？与受弯构件抗剪承载力计算有何异同？ 80.综合钢筋混凝土受弯构件，哪些构件的计算公式须满足适用条件2a x xb？ 81何谓预应力结构？为什么要对构件施加预应力？ 82为什么普通钢筋混凝土中不能有效地利用高强度钢材和高等级混凝土？而在预应力结构中却 11 必须采用高强度钢材和高等级混凝土？ 83试述钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的区别，它们各有何优缺点？ 84在预应力混凝土结构中，张拉钢筋的方法有哪几种？先张法和后张法的主要区别是什么？它 们各有什么特点，其适用范围如何？ 85对构件施加预应力是否会提高构件的承载力？ 86何谓张拉控制应力？为什么要对钢筋的张拉应力进行控制？为什么先张法的 con 比后张法的 con 高？为什么钢丝的 con 值比热扎钢筋低一些？ 87何谓预应力损失？有哪些因素引起预应力损失？ 88先张法和后张法构件的预应力损失有何不同？ 89如何减小预应力损失？ 90为什么要分第一批预应力损失和第二批预应力损失？如何组合？ 91什么叫有效预应力值？先张法和后张法构件的有效预应力值是否相同？为什么？ 92 如有一先张法和后张法轴心受拉构件，采用相同的控制应力 con ， 并假定预应力损失1相同， 问当加载至混凝土预压应力pc=0时，两种构件中钢筋应力p 是否相同？哪个大？ 93预应力受弯构件承载力计算时，截面上混凝土与钢筋的应力情况如何？受压区预应力钢筋是 否到设计强度？ 94在求施加预应力阶段及使用阶段反拱值时，式中Np 如何取值？ 95试总结预应力受弯构件设计计算步骤？如果计算结果发现承载力，抗裂度不能满足要求时， 分别采取什么措施比较有效？ 96为什么要对构件端部局部加强？有些什么加强措施？ 97后张法构件中为什么要同时预留灌浆孔和出气孔？ 98何谓全预应力混凝土？何谓部分预应力混凝土？何谓无粘结预应力混凝土？ 100为什么在预应力混凝土构件中应设置一定数量的非预应力钢筋？ 101何谓预应力度？预应力度的合理取值范围如何？ 102布置预应力钢筋时应注意哪些原则？ 103. 已知： s f、 s E、 cu、0 0.8xx，请根据平截面假定推导出界限相对受压区高度 b的计算 公式。 104. 钢筋混凝土连续梁按塑性理论设计时，如何保证塑性铰的转动能力？塑性铰与理想铰的区别 是什么？ 105. 请说明钢筋混凝土受弯构件最大裂缝宽度计算公式 max 2.1(1.90.08) eq sk ste d C E 中各 12 符号含义，控制裂缝宽度最有效措施是什么？ 106. 请解释可变荷载准永久值的含义。 107. 我国混凝土结构设计规范（GB50010 2002）中，钢筋混凝土构件纵向受力钢筋的混凝土 保护层最小厚度是根据什么确定的？ 108. 试说明在抗剪能力计算时，下列条件的作用是什么？ （1） c fbhV 0 25.0 （2） yv c sv f f 02.0 109. 为什么 T 形截面受弯构件翼缘的宽度应在计算中有所限制？ 110. 设计双筋梁时，若不满足下列条件，会出现什么问题？ （1） b; (2) ' 2 s ax 111. 受弯构件计算时，受压区应力图形用矩形代替曲线的原则是什么? 112. 塑性铰的特点有哪些? 113. 试解释受弯构件最大裂缝宽度计算公式)08.09 .1(1. 2 max te eq s sk d c E W中和 sk 的意 义？ （四）计算题 1预制钢筋混凝土简支T 形截面梁，梁高1.3m，梁间距为1.6m，计算跨度为15.6m；采用 25 号 混凝土，级钢筋。翼缘板厚度为100mm， 腹板厚度200mm， 无承托；跨中截面计算弯矩M=2050kN-m ， 采用焊接钢筋骨架。试求所需受拉钢筋数量。 （已知： fcd=11.5MPa ，fs=280MPa， b=0.56， min=0.1% ） 2某矩形截面偏心受压构件，截面尺寸为30 40cm，计算长度为300cm，采用20 号混凝土和 级钢筋，承受计算纵向力N=180kN ，计算弯矩M=162kN.m ，受压区已配置三根直径20mm 的钢筋， As=9.41cm 2， a s =4cm。求所需受拉钢筋数量。 3某后张法预应力混凝土受弯构件，预应力钢束的线形为圆曲线（曲率半径为R） ，锚固时在张 拉端产生的钢束回缩为l，试导出反向摩擦影响长度的计算方程和公式。 4已知单筋矩形截面梁的截面尺寸b=20cm，h=50cm，采用20 号混凝土，级钢筋，承受计算 弯矩 M=115kN-m ，求：受拉钢筋面积（取as=4cm） 。 5已知双筋矩形截面尺寸b=40cm，h=95cm，采用 20 号混凝土，级钢筋，a=7.3cm，a =4.1cm， 受压钢筋为422（ A s=15.2cm2） ，受拉钢筋12 28（As=73.9cm2）.求：截面所能承担的最大弯矩。 6. 已知翼缘位于受压区的T 形截面梁尺寸bf=40cm，b=20cm，h=50cm，采用 20 号混凝土，级 钢筋，承受计算弯矩M=100kN-m ，求：受拉钢筋面积（取as=4cm） 。 13 7. 已知：一两端固定钢筋混凝土梁，采用对称配筋，梁跨中与支座处抵抗弯矩设计值均为 M 。 求： （1）按弹性理论设计时可承受的线荷载设计值q。 （2）按塑性理论设计时可承受的线荷载设计值 q。 8. 已知 T形梁截面尺寸见下图，混凝土采用 22 30(13.81.39) ct CfN mmfN mm、，受力纵 筋采用 400HRB 级 2 (330) sd fN mm，梁所承担的弯矩设计值 650MKN m，试求所需受拉钢筋 截面面积 s A。 （注：受拉钢筋采用双排，60,0.53 sb amm） 9. 某矩形截面简支梁，混凝土强度等级 22 25(11.51.23) ct CfN mmfN mm、，截面尺寸见 下图，纵向钢筋 400HRB （ 2 330 sd fN mm） ，箍筋采用 235HPB钢筋（ 2 195 sd fN mm） ，试 求该梁所承受的线荷载设计值（包括自重）。 （注：纵向钢筋采用单排，35,0.53 sb amm，应考虑 受弯和受剪承载力） 14 10. 已知矩形截面梁b×h=250×500mm ， s a=35mm ，由荷载设计值产生的弯矩M=200kNm 。混凝土强 度等级 C30，钢筋选用HRB400级，求受拉钢筋面积 s A。（ C30混凝土： ,/8 .13,0.1 2 1 mmNfc%2 .0,53.0,/330:400 min 2 bsd mmNfHRB) 11. 如图所示承受均布荷载的梁，截面 b×h=200×500mm ；在距边支座1m范围内配有双肢6箍筋 （每肢截面积50.3 2 mm）,s=150mm；梁的中段配双肢6箍筋， s=200mm ；混凝土C25 （ 22 /23.1,/5.11mmNfmmNf tcd ）；钢筋 HPB235级（ 2 /195mmNfy）。试按抗剪承 载力确定梁上均布荷载p 的设计值（包括自重）。 12. 某混凝土柱截面尺寸b× h=400×600mm ，mmaa ss 40 ' ，计算长度ml3 0 。在荷载设计 值作用下纵向压力N=1000kN,长边方向作用弯矩M=600kNm ，混凝土用C30，钢筋用HRB335 ，求：该柱 满 足 正 截 面 承 载 力 所 需 的 钢 筋 截 面 面 积 s A及 ' s A值 。 （ 2' /280mmNff sdsd ， 002.0,56.0,/8.13,0.1 min 2 1bc mmNf） 15 13. 一两跨连续次梁如图所示。混凝土采用C25 （ 2 1 /5.11,0 .1mmNfc） ， 纵向钢筋为HRB335 级（ 2 /280mmNf y ），202的面积 2 628mmAs 。该梁有足够的抗剪承载力，且构造满足要求。 问：（ 1）在图示荷载作用下塑性铰的出现顺序；（2）求连续梁的极限承载力 u P，并问此时的中间支 座弯矩调幅值是否满足要求。（6 分） 弹性弯矩系数 三 部分练习题答案 （一）填空题 1. 高 ， 差 。 2. 避免超筋破坏，避免少筋破坏。 3. 存在粘结作用相近的线膨胀系数。 4. 保证受扭箍筋在极限状态时屈服，保证受扭纵筋在极限状态时屈服。 5. 压应力的合力不变压应力合力作用点不变。 6. 正常使用承载能力承载能力 7. 伸长率冷弯试验 8. 粘结力 9. 钢筋强度的标准值为400 2 / mmN 10. 屈服 11. 伸长率 12. 抗拉 16 13. 减小 14. 混凝土的应力水平 15. 正常使用极限状态 16. 破坏形式 17. 长细比 18. 使用环境 19. =bhAs / 20. 剪压 21. 斜截面抗弯承载力 22. 防止正常使用阶段的混凝土保护层脱落 23. 混凝土压坏，As 屈服 _ As 无论受压还是受拉均不屈服 24. 大于 25. 裂缝间距 26. 防止受压筋屈服 27. 保证塑性铰有足够的转动能力 （二）选择题 1. （A）2. （B）3. （C） 4. (A)5. （B ） 6. （ B）7. （C）8. （A）9. （C）10. （C） 11. A 12. B 13. C 14. D 15. B 16. B 17. B 18. C 19. C 20. A （四）计算题 7. 解：由于梁上下对称配筋，所以在任一截面处的抵抗弯矩均等于M。 （1）控制截面为支座边缘 由 2 1 12 Mql得： 2 12M q l （2）当支座边缘截面弯矩达到抵抗弯矩M时，支座两端同时出现塑性铰。原两端固支体系可视 为两端筒支，为静定体系，在外荷载作用下，直至跨中截面的弯矩达到抵抗矩M时，将在跨中又出现 塑性铰，整个结构变为一次可变体系，达到了极限状态。从弹性极限状态到塑性极限状态，外荷载的 增量可由简支梁求得 222 111 82412 qlqlMql 可得： 1 3 qq 17 按塑性理论设计时可承受的线荷载设计值q为 2 1 12 1 3 M l 。 8. 解： （1）判别 T 形面类型 截面有效高度 0 65060590hmm , 10 (0.5)1.0 14.3 600 120 (5900.5 120)545.69 cfff f b hhhKN m 650MKN m 故为第二类T形截面梁。 （2）采用分解法计算配筋 , 110 ()(0.5) 1.0 14.3 (600250) 120 (5900.5 120) 318.32 cfff Mfbb hhh KN m 21 650318.32331.68MMMKN m , 12 1 () 1.0 14.3 (600250) 120 1668.3 360 cff s y f bb h Amm f 6 2 222 10 331.68 10 0.267 1.0 14.3 250 590 s c M f bh 查得： 2 0.842 s ，0.317 b（不超筋） 6 22 2 20 331.68 10 1854.6 0.842 360 590 s sy M Amm f h 2 12 3522.9 sss AAAmm 选用 625+220 9. 解： （1）从抗弯角度考虑 截面有效高度 0 55035515hmm 10 4491 360 0.4610.520 1.0 11.9 250 515 sy b c A f f bh （不超筋） 10.510.50.4610.769 s 0 44913600.769515280.01 usys MA fhKN m ,1 22 0 88280.01 76.82 5.4 u u M qKN m l 18 （2）从抗剪角度考虑 a.支座边缘截面 54002405160 n lmm 截面的抗剪能力 （由于弯起钢筋弯点距离边缘 max 150250mmSmm，因此 考虑弯起钢筋在支座边缘处的抗剪能力） 1 ,100 0.71.250.8sin 2 50.3 0.71.272505151.252105150.8 360491sin 45 250 268.83 sv utyvybsb nA Vf bhfhfA s KN ,1 ,2 2 2268.83 104.2 5.16 u u n V qKN m l b.弯起钢筋弯起点 1 ,200 0.71.25 250.3 0.71.272505151.25210515 250 168.86 sv utyv nA Vf bhfh s KN ,2 ,3 2 87.49 5.1620.65 u u V qKN m max,1,2,3 min,76.82 uuu qqqqKN m 11.解： 支座处的剪力 1111 180036005.05.0pplpV 支座处的抗剪承载力 N h s A fbhfV sv yvtcs 164540465 150 23.50 21025.146520027.17.0 25.17.0 001 按支座处的抗剪承载力计算均布荷载 分）5(/4.91 1800 164540 1800 1 111 mkN V pVV cs cs 距支座 1m处的剪力pplp8001000.5V 222 19 支座处的抗剪承载力 N h s A fbhfV sv yvtcs 144074465 200 23.50 21025.146520027.17.0 25.17.0 002 按支座处的抗剪承载力计算均布荷载 分）取 分） 2(/4 .91,min 5(/1.180 800 144074 800 21 2 222 mkNppp mk