混凝土结构期末考试试题及参考答案

《混凝土结构设计原理》

一．选择题（1分×10=10分）

1．混凝土的弹性模量是指（ ）。

A ．原点弹性模量；

B ．切线模量；

C ．割线模量；

D ．变形模量；

2．属于有明显屈服点的钢筋有（ ）。

A ．冷拉钢筋；

B ．钢丝 ；

C ．热处理钢筋；

D ．钢绞线；

3．对于高度、截面尺寸、配筋完全相同的柱，以支承条件为（ ）时，其轴心受压承载力最大。

A ．两端嵌固；

B ．一端嵌固，一端不动铰支；

C ．两端不动铰支；

D ．一端嵌固，一端自由；

4．（ ）作为受弯构件抗裂计算的依据。

A ．Ⅰa 状态；

B ．Ⅱa 状态；

C ．Ⅲa 状态；

D ．第Ⅱ阶段；

5．对于无腹筋梁，当1<λ时，常发生什么破坏（ ）。

A ． 斜压破坏；

B ． 剪压破坏；

C ． 斜拉破坏；

D ． 弯曲破坏；

6．判别大偏心受压破坏的本质条件是：（ ）。

A ．03.0h e i >η；

B ．03.0h e i <η；

C ．B ξξ<；

D ．B ξξ>；

7．对于钢筋混凝土偏心受拉构件，下面说法错误的是（ ）。

A ．如果b ξξ>，说明是小偏心受拉破坏；

B ．小偏心受拉构件破坏时，混凝土完全退出工作，全部拉力由钢筋承担；

C ．大偏心构件存在混凝土受压区；

D ．大、小偏心受拉构件的判断是依据纵向拉力N 的作用点的位置；

8．钢筋混凝土受扭构件，受扭纵筋和箍筋的配筋强度比7.16.0<<ζ说明，当构件破坏时，

（ ）。

A ．纵筋和箍筋都能达到屈服；

B ．仅箍筋达到屈服；

C ．仅纵筋达到屈服；

D ．纵筋和箍筋都不能达到屈服；

9．钢筋混凝土构件变形和裂缝验算中关于荷载、材料强度取值说法正确的是（ ）。

A ．荷载、材料强度都取设计值；

B ．荷载、材料强度都取标准值；

C ．荷载取设计值，材料强度都取标准值；

D ．荷载取标准值，材料强度都取设计值；

10．预应力混凝土先张法构件中，混凝土预压前第一批预应力损失I l σ应为（ ）。

A ．21l l σσ+；

B ．321l l l σσσ++ ；

C ．4321l l l l σσσσ+++ ；

D ．54321l l l l l σσσσσ++++；

二．判断题（1分×10=10分）

1．混凝土在三向压力作用下的强度可以提高。（ ）

2．冷拉钢筋不宜用作受压钢筋。（ ）

3．轴心受压构件的长细比越大，稳定系数值越高。（ ）

4．对于'f h x ≤的T 形截面梁，因为其正截面受弯承载力相当于宽度为'f b 的矩形截面梁，所以其配筋率应按0

'

h b A f s =ρ来计算。（ ） 5．梁剪弯段区段内，如果剪力的作用比较明显，将会出现弯剪斜裂缝。（ ）

6．轴向压力的存在对于偏心受压构件的斜截面抗剪能力是有提高的，但是不是无限制的。（ ）

7．小偏心受拉构件破坏时，混凝土完全退出工作，全部拉力由钢筋承担。（ ）

8．在钢筋混凝土受扭构件设计时，《混凝土结构设计规范》要求，受扭纵筋和箍筋的配筋强度比应不受限制。（ ）

9．钢筋混凝土受弯构件两条裂缝之间的平均裂缝间距为1.0倍的粘结应力传递长度。（ ）

10．预应力混凝土结构可以避免构件裂缝的过早出现。（ ）

三．问答题（5分×8=40分）

1． 钢筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪几种？简述冷拉方法？

2． 轴心受压构件设计时，如果用高强度钢筋，其设计强度应如何取值？

3． 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？

4． 影响斜截面受剪承载力的主要因素有哪些？

5． 判别大、小偏心受压破坏的条件是什么？大、小偏心受压的破坏特征分别是什

么？

6． 《混凝土结构设计规范》是如何考虑弯矩、剪力、和扭矩共同作用的？t β的意

义是什么？起什么作用？上下限是多少？

7． 为什么说裂缝条数不会无限增加，最终将趋于稳定?

8． 何为预应力？预应力混凝土结构的优缺点是什么？

四．计算题（40分）

1．已知：T 形截面梁，80,500,200,400''====f f h mm h mm b mm b ，M=250 KN ·m ，

C30（2/3.14mm N f c =）， HRB335（2

/300mm N f y =），环境类别为一类。求：A S （10分）

2．一钢筋混凝土矩形截面简支梁，截面尺寸250mm ×500mm ，混凝土强度等级为C20

（2/1.1mm N f t =、2/6.9mm N f c =），箍筋为热轧HPB235级钢筋（2

/210mm N f y =），纵筋为325的HRB335级钢筋（2

/300mm N f y =），支座处截面的剪力最大值为180kN 。求：箍筋和弯起钢筋的数量。（10分）

3．已知：N=3100KN, M=85m KN ?, 600400?=?h b ；mm a a s s 45'

==，混凝土22/1.1;/6.9:20mm N f mm N f C t c ==；钢筋HRB400级（2/360mm N f y =），计算长度为6m 。配筋有：2

2'603;1964mm A mm A s s ==，试复核截面是否安全。（20分）

《混凝土结构设计原理》

参考答案

一．选择题（1分×10=10分）

1．A；2。A；3。A；4。A；5。A；6。C；7。A；8。A；9。B；10。C

二．判断题（1分×10=10分）

1．；2。；3。×；4。×；5。×；6。；7。；8。×；9。×；10。

三．问答题（5分×8=40分）

1．钢筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪几种？简述冷拉方法？

答：钢筋冷加工目的是为了提高钢筋的强度，以节约钢材。除冷拉钢筋仍具有明显的屈服点外，其余冷加工钢筋无屈服点或屈服台阶，冷加工钢筋的设计强度提高，而延性大幅度下降。

冷加工方法有冷拨、冷拉、冷轧、冷扭。

冷拉钢筋由热轧钢筋在常温下经机械拉伸而成，冷拉应力值应超过钢筋的屈服强度。钢筋经冷拉后，屈服强度提高，但塑性降低，这种现象称为冷拉强化。冷拉后，经过一段时间钢筋的屈服点比原来的屈服点有所提高，这种现象称为时效硬化。时效硬化和温度有很大关系，温度过高（450℃以上）强度反而有所降低而塑性性能却有所增加，温度超过700℃，钢材会恢复到冷拉前的力学性能，不会发生时效硬化。为了避免冷拉钢筋在焊接时高温软化，要先焊好后再进行冷拉。钢筋经过冷拉和时效硬化以后，能提高屈服强度、节约钢材，但冷拉后钢筋的塑性（伸长率）有所降低。为了保证钢筋在强度提高的同时又具有一定的塑性，冷拉时应同时控制应力和控制应变。

2．轴心受压构件设计时，如果用高强度钢筋，其设计强度应如何取值？

答：纵向受力钢筋一般采用HRB400级、HRB335级和RRB400级，不宜采用高强度钢筋，因为与混凝土共同受压时，不能充分发挥其高强度的作用。混凝土破坏时的压应变0.002，此时相应的纵筋应力值бs’=E sεs’=200×103×0.002=400 N/mm2；对于HRB400级、HRB335级、HPB235级和RRB400级热扎钢筋已达到屈服强度，对于Ⅳ级和热处理钢筋在计算f y’值时只能取400 N/mm2。

3．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？

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。

4．影响斜截面受剪承载力的主要因素有哪些？

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；

5．判别大、小偏心受压破坏的条件是什么？大、小偏心受压的破坏特征分别是什么？

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：破坏始自于远端钢筋的受拉屈服，然后近端混凝土受压破坏； 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；

6．《混凝土结构设计规范》是如何考虑弯矩、剪力、和扭矩共同作用的？t β的意义是什么？起什么作用？上下限是多少？

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。由于构件受扭、受弯、受剪承载力之间的相互影响问题过于复杂，采用统一的相关方程来计算比较困难。为了简化计算，《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。0

5.015.1Tbh VW t t +=β（0.5≤t β≤1.0），t β称为剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数，当t β小于0.5时,取t β等于0.5;当t β大于1.0时,取t β等于1.0。

7．为什么说裂缝条数不会无限增加，最终将趋于稳定?

答：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。

8．何为预应力？预应力混凝土结构的优缺点是什么？

答：①预应力：在结构构件使用前，通过先张法或后张法预先对构件混凝土施加的压应力。

②优点：提高构件的抗裂性、刚度及抗渗性，能够充分发挥材料的性能，节约钢材。

③缺点：构件的施工、计算及构造较复杂，且延性较差。

四．计算题（40分）

1．已知：T 形截面梁，80,500,200,400'

'====f f h mm h mm b mm b ，M=250 KN ·m ，C30， HRB335，环境类别为一类。求：A S

解： 2122/43.1,550.0,0.1,

/300,/3.14,60mm N f mm N f mm N f a t b y c ======ξα

mm a h h 440605000=-=-=

m kN h h h b f m kN M f f f c ?=-

????=-

>?=183)280440(804003.140.1)2(250'0'

'

1α属于第二类截面 2

212'

'

1126

0222

66201'

0''

122157631452763300

80)200400(3.140.1)(1452440

827.030010)5.91250(827

.05.01550

.0346.0211286.04402003.140.1105.9110250)2()(mm A A A mm f h b b f A mm h f M A bh f h h h b b f M s s s y f

f c s s y s s b s c f

f f c s =+=+==?-??=-==???-===-==<=--==????-?=---=αγξγξαξααα 2．一钢筋混凝土矩形截面简支梁，截面尺寸250mm ×500mm ，混凝土强度等级为C20（f t =1.1N/mm 2、f c =9.6 N/mm 2），箍筋为热轧HPB235级钢筋（f yv =210 N/mm 2），纵筋为325

的HRB335级钢筋（f y =300 N/mm 2），支座处截面的剪力最大值为180kN 。 求：箍筋和弯起钢筋的数量。

解：

（1）验算截面尺寸 486.1250

465,4650<====b h mm h h w w 属厚腹梁，混凝土强度等级为C20，f cuk =20N/mm 2<50 N/mm 2故βc =1

N V N bh f c c 1800002790004652506.9125.025.0m ax 0=>=????=β 截面符合要求。

（2）验算是否需要计算配置箍筋

),180000(5.895124652501.17.07.0m ax 0N V N bh f t =<=???=故需要进行配箍计算。

（3）只配箍筋而不用弯起钢筋

01025.17.0h s

nA f bh f V sv yv t ??+= 则 mm mm s

nA sv /741.021= 若选用Φ8@120 ，实有

可以）(741.0838.0120

3.5021>=?=s nA sv 配箍率%335.0120

2503.5021=??==bs nA sv sv ρ 最小配箍率)(%126.02101.124.024

.0min 可以sv yv t sv f f ρρ<=?== （4）既配箍筋又配弯起钢筋

根据已配的325纵向钢筋，可利用125以45°弯起，则弯筋承担的剪力：

N f A V s

y sb sb 5.833082

23009.4908.0sin 8.0=???==α 混凝土和箍筋承担的剪力：

N V V V sb cs 5.966915.83308180000=-=-=

选用Φ6@200 ，实用

)(5.966912.124056465200

3.28221025.15.8951225.17.0010可以N N h s

nA f bh f V sv yv

t cs >=????+=+=。 3．已知：N=3100KN,M=85KN.m, 600400?=?h b ；mm a a s s 45'==，混凝土C20，钢

筋HRB400级，计算长度为6m 。配筋有：22'603;1964mm A mm A s s ==，试复核截面是

否安全。

解：22/1.1;/6.9:20mm N f mm N f C t c ==

钢筋HRB400级：2

/360mm N f y =

（1）弯矩作用平面外轴压验算

895.0,15400

60000===?取b l KN KN A f A f N s y c u 31002600)]6031964(3606004006.9[895.09.0)

(9.0''<=+?+????=+=?

不安全。

（2）弯矩作用平面内承载力验算 mm a h h s 555456000=-=-=

由s y s y c u A f A f bx f N -+='

'1α得到： 231''701400

6.90.16033001964300103100mm b f A f A f N x c s

y s y u =???+?-?=+-=α mm h b 305555550.00=?=ξ 所以为小偏心受压构件。

(3)由 s s s y c u A A f bx f N σα-+=''1

y b f 1

1βζβξσ--= 可求出08.1=ξ，60055508.10=?==h x ξ

由)()2

('0''01s s y c u a h A f x

h bx f e N -+-=α得到： mm N a h A f x h bx f e u s s y c 306103100)45555(1964360)300555(6004006.90.1)()2(3

'0''01=?-?+-???=-+-=

α 由s i a h e e -+

=2η得到：mm a h e e s i 51453003062=+-=+-=η 0.1371.01031006004006.95.05.03

1<=????==N A f c ζ 0.1,1510600

600020=<==ζ取h l 0.1371.010140011)(14001

12021200???+=+=h e h l h e i

i ζζη

带入mm e i 51=η 得到：mm e i 37= 又mm e e a a 20,2030600===取 所以 mm e e e a i 1720370=-=-= m kN m kN Ne M .85.7.521017310030<=??==- 不安全。