自考结构设计原理资料汇总

三、名词解释题

1．超筋梁：配筋较多，破坏时受拉钢筋还没有屈服，受压混凝土已经被压碎，属于脆性破坏。

2．混凝土的立方体抗压强度：按照规定的标准试件和标准试验方法得到的混凝土强度基本代表值。我国国家标准规定，以边长为150mm的立方体试件，在20±3℃的温度和相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28天，依照标准的制作方法和试验方法测得的抗压极限强度值，作为混凝土的立方体抗压强度。

3.斜压破坏：在腹筋配置较多和剪跨比较小(m<1)的条件下通常发生此类破坏。破坏特点为剪跨段梁腹部被大体平行的斜裂缝分割成若干个斜向受压的小柱体，梁以斜向混凝土柱的压碎而告终，破坏时无主裂缝形成，腹筋亦未屈服。

4．极限状态：在使用中若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，此特定状态称为功能的极限状态。

承载力极限状态：结构或构件达到最大承载能力，或达到不适于继续承载的变形或变位的状态。

正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定的限值的状态。

5．剪跨比：m=a/h0，由集中荷载作用点到梁指点的距离a与截面有效高度h0的比值。

6. 预应力度：预应力度为由预加应力大小确定的消压弯矩与外荷载产生的弯弯矩的比值，即λ=M0/Ms

7．后张法：先浇筑混凝土后张拉预应力筋的一种施加预应力的方法。

先张法：先张拉预应力筋后浇筑混凝土的一种施加预应力的方法。

8.混凝土的轴心抗压强度：按照规定的标准试件和标准试验方法得到的混凝土强度基本代表值。以边长为150mm×150mm×300mm的棱柱体试件，在20±3℃的温度和相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28天，依照标准的制作方法和试验方法测得的抗压强度值，作为混凝土的轴心抗压强度。

9．消压弯矩：当构件控制截面在荷载作用下使预先存储的预应力抵消为0时所对应的弯矩即为消压弯矩。

10.少筋梁破坏：当μ<μmin时为少筋梁，破坏特征：梁拉区混凝土一旦开裂，受拉钢筋即达到屈服强度，通常仅出现一条裂缝，裂缝的急剧而使梁丧失承载能力受压区几乎无压碎痕迹，破坏较突然。

11、大偏心受压破坏：首先在受拉一侧出现横向裂缝，受拉钢筋形变较大，应力增长较快。在临近破坏时，受拉钢筋屈服。横向裂缝迅速开展延伸至混凝土受压区域，受压区迅速缩小，压应力增大。在受压区出现纵向裂缝，混凝土达到极限压应变压碎破坏。

12有效预应力：

五、简答题

1.无腹筋梁剪切破坏形态与剪跨比的大小有何关系？

答：①剪压破坏：在剪跨比=1-3的条件下通常发生此类破坏②斜压破坏：在剪跨比＜1的条件下通常发生此类破坏③斜拉破坏：在剪跨比＞3

的条件下通常发生此类破坏

2.影响斜截面受剪承载力的主要因素有哪些？

答：影响斜截面抗剪承载力的因素：剪跨比、混凝土强度、纵筋配筋率、配箍率、箍筋强度。

3.简述偏心受压两种破坏形态的主要特点？

答：偏心受压破坏有受拉破坏（大偏心受压）和受压破坏（小偏心受压）两种破坏形式。受拉破坏的特征是远离N作用侧钢筋受拉先屈服，后受压区混凝土压碎；而受压破坏泽始于受压区混凝土压碎，远离N作用侧钢筋可能受拉、可能受压。

4.钢筋和混凝土能有效结合在一起而共同工作的理由有哪些？

答：钢筋与混凝土共同作用的三要素：①钢筋和混凝土有良好的粘结性能；②温度膨胀系数大致相同；③混凝土能保证钢筋不锈蚀。

5.钢筋混凝土结构有哪些优缺点？

优点：①在钢筋混凝土结构中，混凝土强度是随时间而不断增长的；同时钢筋被混凝土所包裹而不致锈蚀，所以，钢筋混凝土结构的耐久性是较好的；此外，还可根据需要配置具有不同性能的棍凝土，以满足不同的耐久性要求。①钢筋混凝土结构（特别是整体浇筑的结构）的整体性好，其抵抗地震、振动以及强烈冲击作用都具有较好的工作性能。③钢筋混凝土结构的刚度较大，在使用荷载作用下的变形较小，故可有效地用于对变形有要求的建筑物中。④新拌和的混凝土是可塑的，可以根据设计需要浇筑成各种形状和尺寸的构件，适合于结构形状复杂或对建筑造型有较高要求的建筑物。⑤在钢筋混凝土结构中，混凝土包裹着钢筋，由于混凝土传热性能较差，在火灾中将对钢筋起着保护作用，使其不致很快达到软化温度而造成结构整体破坏。⑥钢筋混凝土结构所用的原材料中，砂、石所占的比重较大，而砂、石易于就地取材，故可以降低建筑成本。在工业废料（如矿渣、粉煤灰等）比较多的地区，可将工业废料制成人造骨料用于钢筋混凝上结构中，这不但可解决工业废料处理问题，还有利于环境，而且可减轻结构自重。

缺点：①钢筋混凝土构件的截面尺寸一般较相应的钢结构大，因而自重较大，这对一于大跨度结构以及抗震都是不利的；②抗裂性能较差，在正常使用时往往是带裂缝工作的；③施工易受气候条件影响较大；④现浇钢筋混凝土结构需耗用模板；⑤修补和拆除较困难等。

6.预应力混凝土结构的特点是什么？

答：优点：①提高构件的抗裂度和刚度；②改善结构的耐久性；③可以节省才练，减轻自重；④可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力；⑤提高结构的耐疲劳性能；⑥提高工程质量；⑦预应力可作为结构构件的连接的手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。

缺点：①工艺较复杂，需要配备一支技术较熟练的专业队伍；②需要有一定的专门设备；③预应力反拱度不易控制。它随混凝土徐变的增加而加大，可能造成桥面不平顺；④预应力混凝土结构的开工费用较大，对于跨径小、构件数量少的工程，成本较高。

7.影响混凝土结构耐久性的因素有哪些？

答：影响混凝土结构耐久性的因素包括内部因素和外部因素两个方面。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、标号和用量等，外部因素则有环境温度、湿度、CO2含量等。

8.受弯构件正截面承载力计算的基本假定是什么？

答：单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是：⑴平截面假定。对于钢筋混凝土受弯构件，从开始加载直至破坏的各阶段，截面的平均应变都能较好地符合平截面假定。平截面假定为钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算提供了变形协调的几何关系，可加强计算方法的逻辑性和条理性，使计算公式具有更明确的物理愈义。⑵不考虑混凝土抗拉强度。在裂缝截面处，受拉区混凝土已大部分退出工作，仅在靠近中和轴附近有一部分混凝土承担着拉应力，但其拉应力较小，且内力偶臂也不大。因此。在计算中可忽略不计混凝土的抗拉强度。⑶混凝土应力—应变关系，较常采用一条二次抛物线及水平线组成的曲线。⑷钢筋应力—应变关系，多采用弹性－全塑性曲线。

9.偏心受压短柱和长柱有何本质的区别？偏心距增大系数的物理意义是什么？其与哪些因素有关？

答：1）偏心受压短柱和长柱有何本质的区别在于，长柱偏心受压后产生不可忽略的纵向弯曲，引起二阶弯矩

2）偏心距增大系数的物理意义是，考虑长柱偏心受压后产生的二阶弯矩对受压承载力的影响

3）影响因素：偏心距增大系数与构件的计算长度，偏心距，截面的有效高度，截面高度，荷载偏心率对截面曲率的影响系数，构件长细比对截面曲率的影响系数有关。

10.后张法预应力构件发生的预应力损失有哪些？在施工阶段和使用阶段各应计入哪些损失？

11、影响混凝土徐变的主要因素：A、混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小。B、加载时混凝土的期龄。------加载时混凝土期龄越短，则俆变越大。C、混凝土的组成成分和配合比。------混凝土中集料的弹性模量越小，俆变越大；集料的体积比越大，俆变越小；混凝土的水灰比越小，俆变也越小。D、养护和使用条件下的温度与湿度。-------混凝土养护室温度越高，湿度越大，水泥水化作用就越充分，俆变就越小。混凝土的使用环境温度越高，俆变越大；环境的相对湿度越低，俆变也越大，因此高温干燥环境奖时俆变显著增大。E、构件尺寸。------构件尺寸越大，体表比越大，俆变就越小。

12、影响混凝土收缩的主要因素：A、混凝土的组成和配合比。----水泥的用量越多，水灰比较大，收缩越大。集料的级配号、密度大、弹性模量高、粒径大混凝土收缩小。B、构件的养护条件、使用环境的温度与湿度、以及影响混凝土中水分保持的因素。-----高温湿养可加快水化作用，是可供蒸发的自由水分较少，收缩减少。使用环境温度越高，相对湿度较低，收缩越大。C、构件的体表比。---体表比较小的构件，收缩量较大。

13、影响黏结强度的主要因素：钢筋表面形状、混凝土强度、浇筑位置、保护层厚度及钢筋净间距。A、带肋钢筋与混凝土的黏结强度比用光圆钢筋时大。B、光圆钢筋及变形钢筋的黏结强度均随混凝土强度等级的提高而提高，但并非线性关系。C、黏结强度与浇筑混凝土时钢筋所处位置有明显关系。

论述题

1．什么叫钢筋混凝土少筋梁、适筋梁、超筋梁？各自有什么样的破坏形态？

答：钢筋混凝土梁的三种破坏形态分别是：少筋梁、适筋梁和超筋梁。

①当时为少筋梁，破坏特征：梁拉区混凝土一旦开裂，受拉钢筋即达到屈服强度，通常仅出现一条裂缝，裂缝的

急剧而使梁丧失承载能力受压区几乎无压碎痕迹，破坏较突然。

②当min ＜ ＜max 时为适筋梁，破坏特征：受拉区钢筋首先达到屈服强度，形成主裂缝并迅速发展直至受压区混凝土被压碎，破坏前有明显预兆，属塑性破坏。

③当时为超筋梁，破坏特征：受压区混凝土被压碎时，受拉钢筋尚未达到屈服强度，裂缝细而密，破坏前无明显

预兆，属脆性破坏。

2.钢筋混凝土适筋梁正截面受力全过程可划分为几个阶段？各阶段受力主要特点是什么？。

答：第Ⅰ阶段：混凝土全截面工作，混凝土的压应力和拉应力基本上都呈三角形分布。

第Ⅰ阶段末：混凝土受压区的应力基本上仍是三角形分布。但由于受拉区混凝土塑性变形的发展，拉应变增长较快，根据混凝土受拉时的应力—应变图曲线，拉区混凝土的应力图形为曲线形。这时，受拉边缘混凝土的拉应变临近极限拉应变，拉应力达到混凝土抗拉强度，表示裂缝即将出现，梁截面上作用的弯矩用M cr表示。

第Ⅱ阶段：荷载作用弯矩到达M cr后，在梁混凝土抗拉强度最弱截面上出现

了第一批裂缝。这时，在有裂缝的截面上，拉区混凝土退出工作，把它原承担的拉力传递给钢筋，发生了明显的应力重分布，钢筋的拉应力随荷载的增加而增加；混凝土的压应力不再是三角形分布，而是形成微曲的曲线形，中和轴位置向上移动。

第Ⅱ阶段末：钢筋拉应变达到屈服值时的应变值，表示钢筋应力达到其屈服强度，第Ⅱ阶段结束。

第Ⅲ阶段：在这个阶段里，钢筋的拉应变增加的很快，但钢筋的拉应力一般仍维持在屈服强度不变。这时，裂缝急剧开展，中和轴继续上升，混凝土受压区不断缩小，压应力也不断增大，压应力图成为明显的丰满曲线形。

第Ⅲ阶段末：这时，截面受压上边缘的混凝土压应变达到其极限压应变值，压应力图呈明显曲线形，并且最大压应力已不在上边缘而是在距上边缘稍下处，这都是混凝土受压时的应力—应变图所决定的在第Ⅲ阶段末，压区混凝土的抗压强度耗尽，在临界裂缝两侧的一定区段内，压区混凝土出现纵向水平裂缝，随即混凝土被压碎，梁破坏，在这个阶段，纵向钢筋的拉应力仍维持在屈服强度。

2.试论述钢筋混凝土适筋梁从加载到破坏的整个过程。

答：钢筋混凝土适筋梁从加载到破坏的受力和变形全过程分为三个阶段：第I阶段，整体工作阶段；第II阶段，带裂缝工作阶段；第III阶段，破坏阶段。

1）第I阶段：此阶段初期，荷载作用弯矩较小，混凝土处于弹性工作阶段，即应力与应变成正比。随着荷载的增加，由于受拉区混凝土塑性变形的发展，拉应变增长较快，拉区混凝土的应力图形为曲线形。此时受拉区混凝土尚未开裂，混凝土全截面工作，故又称此阶段为整体工作阶段。当受拉边缘混凝土的拉应变临近极限拉应变时，拉应力达到混凝土抗拉强度，表示裂缝即将出现，这时可称为第I阶段或整体工作阶段末期，梁截面上作用的弯矩用Mcr表示，抗裂计算即以此应力状态为依据。在此阶段，截面上混凝土应变基本呈线性分布，荷载与挠度基本上也呈线性关系，本阶段荷载大致为破坏荷载的25%以下。

2）第II阶段：荷载作用弯矩到达Mcr后，梁在混凝土抗拉强度最弱截面上首先出现裂缝，这时梁进入带裂缝工作阶段；通常认为在已开裂的截面上，受拉区混凝土退出工作，其拉力全部由钢筋承受，发生明显的应力重分布，钢筋应力突增，因而裂缝一旦出现就立即开展至一定的宽度，并沿梁高延伸到一定的高度，从而截面中和轴位置随之上升。随着荷载的增加，裂缝不断开展，受拉钢筋的应力逐渐向钢筋的屈服强度趋近;受压区混凝土的压应变也不断增加，受压区混凝土的塑性特征将表现得越来越明显，应力图形呈微曲的曲线形。使用阶段变形和裂缝的计算即以第II阶段应力状态为依据。带裂缝工作阶段梁所承受的荷载大约为破坏荷载的25%～85%，因此钢筋混凝土受弯构件在正常使用阶段都是在带裂缝情况下工作的。

3）第III阶段：当钢筋应力达到屈服强度时，标志着截面即将进人破坏阶段。这时，由于受拉钢筋已屈服，钢筋应力将停留在屈服点（对具有明显流幅的钢筋）而不再增大，但应变却剧增，这就促使裂缝急剧开展，中和轴继续上升，混凝土受压区不断缩小，压应力也不断增大，压应力图成为明显的丰满曲线形。当弯矩再增加，直至混凝土受压边缘纤维的压应变达到其极限压应变值?cu时，受压区将出现一些纵向水平裂缝，紧接着混凝土被压碎。梁即告破坏。这时截面所承担的弯矩即为破坏弯矩Mu，按极限状态方法的承载能力计算即以此为依据。以上是适筋梁从加荷至破坏的全过程。

计算题