2008混凝土结构试题答案(全)

广州大学2008- 2009学年第 2 学期考试卷课程混凝土结构设计考试形式：（有限开卷，考试）

学院：土木工程学院系：建筑工程系专业：2006级土木工程班级：学号：姓名：

一．选择题（每小题2分，共40分，答案填写在答题卡内）

1.对构件施加预应力的主要目的是（ B ）。

A提高构件承载力 B 提高构件抗裂度，充分利用高强度材料

C 对构件进行检验

D 节省材料

2.在以下单层厂房结构的各构件中，不属于主要受力构件的有（ B ）。

A 屋架

B 抗风柱

C 排架柱

D 基础

3.所谓预应力构件是指（ C ）。

A对钢筋进行张拉的构件

B 将压力加在结构构件上

C 对外载作用下产生拉应力部位的混凝土施加预压力的构件

D 对混凝土施加预压力的构件

4. 先张法和后张法预应力混凝土构件，其传递预应力方法的区别是（ A ）。

A 先张法靠钢筋与混凝土间的粘结力来传递预应力，而后张法则靠工作锚具来保持预应力

B 后张法靠钢筋与混凝土间的粘结力来传递预应力，而先张法则靠工作锚具来保持预应力

C 先张法依靠传力架保持预应力，而后张法则靠千斤顶来保持预应力

D 上述选取项都不完全正确，应根据实际情况确定构件中传递预应力的方法 5.预应力混凝土轴心受拉构件，抗裂荷载cr N 等于（ B ） A 后张法为（σ

pc II

＋ｆtk ）Ａn ，先张法为（σ

pc II

＋ｆtk ）Ａ0

B 先张法、后张法均为（σpc II

＋ｆtk ）Ａ0 C 先张法、后张法均为（σpc II

＋E ασ

pc II

+ｆtk ）Ａ0

D 先张法（σ

pc II

＋ｆtk ）Ａn ，后张法（σpc II

＋ｆtk ）Ａ0

6. 采用超张拉工艺可以（ C ）。

A 降低各项预应力损失值

B 降低张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失值

C 降低钢筋松弛和孔道摩擦引起的预应力损失值

D 降低温差产生的预应力损失值

7.对一般要求不开裂的预应力混凝土轴心受拉构件，在荷载效应标准组合下（ A ）。 A 允许存在拉应力 B 不允许存在拉应力 C 拉应力为零 D 不一定

8. 从预应力的效果来看，控制应力con σ应尽可能高一些，但如果con σ过高，会产生下列问题。其中不正确的是（ D ）。

A 会增加预应力钢筋的松弛应力损失

B 超张拉时，应力超过屈服强度，可能会使个别钢筋产生永久变形或脆断

C 降低构件的延性

D 降低构件的极限承载力

9.预应力混凝土梁与普通混凝土梁相比，（ C ）说法是错误的。 A 可以提高梁的开裂荷载 B 可以降低梁的挠度 C 可以提高梁的极限承载力 D 可以降低梁高 10. 吊车竖向荷载是指（ B ）。

A 吊车最大轮压m ax P

B 吊车重量与所吊重量经吊车传给柱的竖向压力

C 大车刹车或启动时所产生的惯性力

D 小车刹车或启动时所产生的惯性力

11. 在使用阶段的计算中，预应力混凝土受弯构件与普通混凝土受弯构件相比，增加了（ D ）项内容。

A 正截面承载力计算

B 斜截面承载力计算

C 正截面抗裂验算

D 斜截面抗裂验算

12.柱下单独基础底板配筋时，采用扣除基础自重及回填土重的净反力计算，是因为（ D ）。

A 基础自重不产生内力

B 这部分荷载较小，可略去

C 由于作了刚性基础的假定

D 它们不产生弯矩和剪力

13. 关于基础尺寸的确定，以下说法正确的是（ C ）

A 基础的底面尺寸应按地基承载能力和抗冲切承载力来确定

B 基础的底面尺寸应按地基变形条件和构造要求来确定

C 基础的高度应按构造要求和抗冲切承载力来确定

D 基础的高度应按地基承载能力和地基变形条件来确定，对阶形基础，尚需按相同原则对变阶处的高度进行验算。

14. 先张法预应力混凝土轴心受拉构件完成第二批预应力损失后，pcII

σ

等于（ B ）。

A ()0

con l p

pcII

A A σσσ

-=

B ()50

con l p l s

pcII

A A A σσσσ

--=

C ()50

con l p l s

pcII

A A A σσσσ

-+=

D ()con l p

pcII

n

A A σσσ

-=

15.当用砖作为厂房围护墙体时，一般要设置圈梁、连系梁、过梁及基础梁，其中承受墙体

重量的是（ B ） A 圈梁、连系梁、过梁 B 连系梁、过梁、基础梁 C 圈梁、过梁、基础梁 D 连系梁、圈梁、基础梁 16.单层厂房的柱间支撑作用主要是为了提高（ C ）。

A 厂房的横向刚度和稳定性

B 厂房横向排架柱的强度

C 厂房的纵向刚度和稳定性

D 厂房纵向排架柱的的强度 17.单层厂房柱是偏心受压构件，柱截面常采用对称配筋，以下说法正确的是（ D ） A 当N 一定时，对于大偏压，M 越小，则钢筋用量越大 B 当N 一定时，对于小偏压，M 越小，则钢筋用量越大 C 当M 一定时，对于大偏压，N 越大，则钢筋用量越大

D 当M 一定时，对于小偏压，N 越大，则钢筋用量越大

18. 单层厂房内有多台吊车共同工作时，根据《建筑结构荷载规范》规定，以下错误的是

（ D ）。

A 计算排架考虑多台吊车竖向荷载时，对一层吊车的单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于2台

B 计算排架考虑多台吊车竖向荷载时，对一层吊车的多跨厂房的每个排架，参与组合的

吊车台数不宜多于4台 C 计算排架考虑多台吊车水平荷载时，对一层吊车的单跨厂房的每个排架，参与组合的

吊车台数不宜多于2台

D 计算排架考虑多台吊车水平荷载时，对一层吊车的多跨厂房的每个排架，参与组合的

吊车台数不宜多于4台

19.单层厂房的横向排架可分为等高排架和不等高排架，以下说法正确的是( B )

A各柱顶标高相同，是等高排架；各柱顶标高不同，是不等高排架

B 各柱顶位移相同，是等高排架；各柱顶位移不同，是不等高排架

C 各柱顶竖向应变相同，是等高排架；各柱顶竖向应变不同，是不等高排架

D 各柱顶水平力相同，是等高排架；各柱顶水平力不同，是不等高排架

20. 预应力混凝土受弯构件，在预拉区布置预应力钢筋'

A是（ A ）。

p

A 为了防止在施工阶段预拉区开裂

B 为了提高极限抗弯承载力

C 为了提高构件的抗弯刚度

D 为了提高构件的延性

二．问答题（共15分）

（1）预应力砼结构的优缺点是什么？（5分）

答：优点：与钢筋混凝土相比，预应力混凝土结构的抗裂性能好、耐久性好、提高了构件的刚度、可充分利用高强钢筋的强度、节约材料和降低造价、扩大了混凝土结构的应用范围；缺点：施工比较麻烦、生产工艺比较复杂、需要专门的张拉设备和锚具及台座、使构件制作成本增加。

（2）为什么在钢筋混凝土受弯构件中不能有效地利用高强度钢筋和高强度混凝土？而在预应力混凝土构件中必须采用高强度钢筋和高强度混凝土？（5分）

答：在钢筋混凝土受弯构件中，因拉区混凝土的过早开裂而使高强度钢筋得不到充分利用；同时，提高混凝土的强度对减小裂缝宽度几乎没有作用，对提高受弯构件的抗弯刚度Bs 的效果也不大。在预应力混凝土构件中，为了使扣除应力损失后仍能保留有足够的预应力值，需通过采用高强度钢筋来施加较高的张拉控制应力；而采用高强度混凝土可使构件能承受较高的预压应力，并减小构件截面尺寸和减轻构件的自重。

（3）单阶排架柱需要进行哪些控制截面的内力组合？（2分）

答：上柱的柱底截面；下柱的牛腿处截面和底截面。

(4)铰接排架结构的计算简图是基于哪些基本假定得出的？（3分）

答：有三个基本假定（1）屋架或屋面大梁与柱顶的连接为铰接；

（2）排架柱与基础的连接为固接；

（3）屋架或屋面大梁的轴向刚度为无穷大。

三．判断题（共10分，正确打“√”，错误打“×”）

（1）目前在单层厂房计算中，仅在分析吊车荷载内力时，才考虑厂房的空间作用。（√）（2）单层厂房常用的柱距为6m。（√）

（3）变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。在构造做法上，伸缩缝应将建筑物从屋面到基础全部分开。（ × ）

（4）对于一般单层厂房，当吊车工作级别为A6～A8或吊车工作级别为A1～A5且起重量在

10t 或大于10t 时，应设柱间支撑。 （√ ）

（5）单层厂房屋面活荷载包括雪荷载、积灰荷载和施工荷载三种。《建筑结构荷载规范》规定，如果以上三种活荷载都存在，在设计时则都同时考虑。（ × ）

（6）牛腿的破坏形态有剪切破坏、斜压破坏、弯压破坏和局压破坏四种。牛腿的纵向受力钢筋的计算公式是以局压破坏模式建立起来的。（ × ）

（7）为了满足地基承载力要求，设计柱下偏心受压单独基础时应保证基底最大压应力标准

值不超过a f 2.1。（√ ）

（8）根据实测及理论分析，排架结构单层厂房的空间作用大小与厂房屋盖刚度有关，与厂房两端有无山墙和厂房长度都无关。（ × ）

(9) 垂直支撑和下弦水平系杆是用以保证屋架的整体稳定以及防止在吊车工作时屋架下弦

的侧向颤动。当屋架的跨度m l 18≤时，且无天窗时，可不设垂直支撑和下弦水平系杆。（√ ）

（10）圈梁的作用是将墙体和厂房柱箍在一起，以加强厂房的整体刚度，防止由于地基的不

均匀沉降或较大振动荷载引起对厂房的不利。（√ ）

四．计算题（共35分）

1．用剪力分配法求图1排架柱顶剪力，并作出弯矩图（20分）。 已知：作用在牛腿顶面的弯矩m kN M

B

?=165，m kN M

C

?=90；

各柱惯性矩：4911013.2mm I A ?=，4921052.14mm I A ?=；

4911021.5mm I B ?=，4

921076.17mm I B ?=； 4

9

11013.2mm I C ?=，4

9

21038.15mm I C ?=

图1

提示：)

11(

133

0-+=

n C λ，0

3

C EI H

l =

δ， 3C H

M R =

，

)

11(

112

33

2

3-+-?

=n

C λλ， l

u I I n =，

H

H u =

λ

解：

1． 计算剪力分配系数

A 柱：

9

9

2.13

10

0.14714.5210

n ?==?，33.09.106.3==λ 48.2)

1147

.01(

33.013

)

11(

133

3

0=-+=

-+=

n C λ

E

E C EI H

l A 96.3548

.21052.1410900

9

30

3

=

???=

=

δ

B 柱：293.010

76.1710

21.59

9=??=

n ，33.09

.106.3==

λ

76.21293.0133.013

)

11(

1333

0=?

?

? ??

-+=

-+=

n C λ

E

E C EI H

l B 42.2676

.21076.1710900

9

30

3

=

???=

=

δ

C 柱：138.010

38.151013.29

9=??=

n ，279.09

.126.3==

λ

64.21138.01279.013

)

11(

1333

0=?

?

? ??

-+=

-+=

n C λ

E

E C EI H

l C 87.5264

.21038.1512900

9

30

3

=

???=

=

δ

329.087

.5242.2696

.3596.3511

1

1

=+

+=

+

+

=

E E E E

C

B

A

A

A δδδδη，

447.087

.5242

.2696

.3542.2611

1

1

=+

+=

+

+

=

E E E E

C

B A

B

B δδδδη 224.087

.5242

.2696

.3587.5211

1

1

=+

+=

+

+

=

E E E E

C

B

A

C

C δδδδη

2． 柱顶剪力计算 23.1)

1293

.01(

33.0133.012

3)

11(

11233

2

3

2

3=-+-?

=-+-?

=

n

C B λλ 218.1)

1138

.01(

279.01279.012

3)

11(

112

33

2

3

2

3=-+-?

=-+-?

=

n

C C λλ kN C H

M R B B

B 62.1823.19.101653=?=

=

（ ）

kN C H

M R C C C 50.8218.19

.12903=?=

=

（ ）

kN R R R C B 12.1050.862.18=-=-= ( )

kN R V A A 33.312.10329.0=?==η （ ）

kN R R V B B B 10.1462.1812.10447.0-=-?=-=η （ ） kN R R V C C C 77.1050.812.10224.0=+?=+=η（ ） 3．作弯矩图

2．某18m 屋架下弦预应力混凝土拉杆如图2所示，采用后张法一端张拉（超张拉）。孔道为直径52mm 的抽芯成型。采用JM12锚具。预应力钢筋为7.126s φ的钢绞线（单根7.12s φ钢绞线面积为27.98mm ），2

/1570

mm N f ptk =，2

/1110mm N f py =，非预应力钢筋为4

根直径为12mm 的HRB335级钢筋，混凝土为C50，达到100％设计强度时施加预应力，张拉控制应力ptk con f 75.0=σ。求该拉杆的（1）消压轴力0p N ；（2）开裂轴力cr N ；（3）当设计轴力kN N 700=时预应力钢筋的应力p σ。（15分）

图2

注：（1）锚具变形和钢筋内缩值mm a 5=，摩擦系数，0015.0=k ，55.0=μ

（2）预应力钢绞线2

5/1095.1mm N E p ?=，非预应力钢筋2

5/100.2mm N E s ?=，

2

/300mm N f y =

（3）C50混凝土24/1045.3mm N E c ?=，2

/65.2mm N f tk =

51.23

（4）普通钢绞线应力松弛损失con ptk

con

l f σσψσ)5.0(4.04-=

解：

1． 截面几何特征值计算 2

2

36.2742545252

4

150200mm

A c =-?-

?=π

65.510

45.31095.14

5=??=E α 80.510

45.310

0.24

5=??=

Es α

296.3004645280.536.27425mm A A A s Es c n =?+=+=α 2

089.333927.98665.596.30046mm A A A p E n =??+=+=α 2． 预应力损失计算

第一批预应力损失：

2

3

5

1/17.5410

1851095.1mm N l

a E p

l =??

?==σ

2

2/79.31180015.0157075.0)(mm N kx con l =???=+=μθσσ

第一批预应力损失 2

21/96.8579.3117.54mm N l l lI =+=+=σσσ

2

/51.2196

.300467

.986)96.85157075.0()(mm N A A n

p

lI con pcI

=??-?=

-=

σσσ

第二批预应力损失： 2

4/975.105157075.0)5.01570

157075.0(

9.04.0)5.0(4.0mm

N f con ptk

con

l =??-??=-=σσψσ5.043.050

51.21'<==

cu

pcI f

σ

0174.096

.300464527.9865.0)

(5

.0=+??

=+=n

s p A A A ρ

2

'

5/24.1230174

.015143.028*********

35mm N f cu

pcI

l =?+?+=

++=

ρ

σ

σ

第二批预应力损失 2

54/21.22924.123975.105mm N l l lII =+=+=σσσ

总预应力损失 2

/17.31521.22996.85mm N lII lI l =+=+=σσσ2

/80mm N >

3． 完成第二批预应力损失后混凝土的预压应力

2

5/14.1596

.30046452

24.1237.986)17.315157075.0()(mm

N A A A n

s

l p l con pcII

=?-??-?=

--=

σσσσ

4. 消压轴力

kN N A N

pcII

p 568.50550556889.3339214.1500

==?==σ

5. 开裂轴力

kN N A f N

N tk p cr 159.59459415989.3339265.250566800

==?+=+=

6. 抗拉承载力

kN N A f A f N s y p py u 942.7927929424523007.9861110==?+??=+=

7. 当设计轴力kN N 700=时

由于u cr N N N <<，说明构件开裂，但还没达到承载力极限状态。把非预应力钢筋换算成预应力钢筋面积，则换算面积为：

2

079.105545295

.10.27.986mm A E E A A s p

s p p =?+

?=+

=

钢筋应力为：

20

/66379

.1055700000mm N A N P ==

>2

/300mm N f y =，说明此时非预应力钢筋

已经屈服，故有：

p p s y A A f N σ+=

2

/9537

.986452

300700000mm N A A f N p

s

y p

=??-=

-=

σ