结构设计原理试题

《结构设计原理》复习题

一、填空

1．按加工方式不同，钢筋分为（）、（）、（）、（）四种。2．（）与（）通常称为圬工结构。

3．梁内钢筋主要有（）、（）、（）、（）等。

4．随着柱的长细比不同，其破坏型式有（）、（）两种。

5．根据张拉预应力筋与浇筑混凝土构件之间的先后顺序，预应力混凝土分为（）、（）两类。

6．钢筋与混凝土之间的粘结力主要有以下三项组成（）、（）、（）。7．按照配筋多少的不同，梁可分为（）、（）、（）三种。

8．钢筋混凝土受弯构件主要有（）和（）两种形式。

9．梁内钢筋主要有（）、（）、（）、（）等。

10．（）、（）、（）称为结构的可靠性。

11．钢筋的冷加工方法有（）、（）、（）三种。

12．结构的极限状态，根据结构的功能要求分为（）、（）两类。

13．T形截面梁的计算，按（）的不同分为两种类型。

14．在预应力混凝土中，对预应力有如下的要求（）、（）、（）。15．钢筋混凝土梁一般有（）、（）、（）三种不同的剪切破坏形式。16．预应力钢筋可分为（）、（）、（）三种。

二、判断题：（正确的打√,错误的打×。）

1．混凝土在长期荷载作用下，其变形随时间延长而增大的现象称为徐变。（）2．抗裂性计算的基础是第Ⅱ阶段。（）3．超筋梁的破坏属于脆性破坏，而少筋梁的破坏属于塑性破坏。（）4．增大粘结力、采用合理的构造和高质量的施工、采用预应力技术可以减小裂缝宽度。（）5．当剪跨比在[1, 3]时，截面发生斜压破坏。. （）6．预应力损失是可以避免的。（）7．整个结构或结构的一部分，超过某一特定状态时，就不能满足结构功能的要求，这种特殊状态称为结构的极限状态。（）8．箍筋的作用主要是与纵筋组成钢筋骨架，防止纵筋受力后压屈向外凸出。（） 9．采用预应力技术可杜绝裂缝的发生或有效减少裂缝开展宽度。（）10．为了保证正截面的抗弯刚度，纵筋的始弯点必须位于按正截面的抗弯计算该纵筋的强度全部被发挥的截面以内，并使抵抗弯矩位于设计弯矩图的里面。（）11．偏心距增大系数与偏心距及构件的长细比有关。（）12．钢筋混凝土梁的刚度是沿梁长变化的，无裂缝区段刚度小，有裂缝区段刚度大。（）13．钢筋按其应力应变曲线分为有明显流幅的钢筋和没有明显流幅的钢筋。（）14．因为钢筋的受拉性能好，所以我们只在受拉区配置一定数量的钢筋而在受压区不配置钢筋。（）15．当轴向力的偏心较小时，全截面受压，称为小偏心受压。（） 越大越好。（）16．有效预应力

pe

三、名词解释

1．混凝土保护层 5．超筋梁

2．徐变 6. 材料抵抗弯矩图

3．预应力混凝土结构 7．预应力损失

4．混凝土立方体抗压强度 8. 弯矩包络图

四、简答题：

1．在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土为什么能长期共同工作？钢筋混凝土结构对钢筋性能有什么要求？

2．按容许应力法进行抗弯强度计算时，采用了那些基本假定？

3．何谓塑性破坏？何谓脆性破坏？如何保证钢筋混凝土梁不发生脆性破坏？

4．斜截面抗剪强度的计算位置？

5．何谓预应力损失？预应力混凝土结构中要考虑哪些预应力损失？

6．在预应力钢筋混凝土构件中，先张法及后张法的施工工艺。

五 计算题：

1. 已知T 形梁的截面尺寸为200mm b =,=600mm h ,'

1800mm f b =,

'

90mm f h =,混凝土强度等级为C20，二级钢筋，设计弯矩216kN m M =。求所需的受拉

钢筋面积s A 。（310M P a y f =，11MPa c f =，=70mm a ）

2. 某钢筋混凝土梁的截面尺寸为250mm 500mm ?，配有418的钢筋，如下图所示。混凝土强度等级为C20，设计弯矩90kN m M =。问此梁是否安全。（210MPa y f =，11MPa c f =，2s A 1017mm =，0.544b ξ=，min 0.15%ρ=）

第2题截面图

《结构设计原理》复习题参考答案

一、填空

1．热轧钢筋、冷拉钢筋、热处理钢筋、冷拔钢丝

2．混凝土、石结构

3．架力钢筋

4．材料破坏、失稳破环

5．先张法、后张法

6. 胶接力、摩擦力、咬合力

7. 超筋梁、适筋梁、少筋梁

8.梁、板

9.纵向受力钢筋（主筋）、箍筋、斜筋（弯起钢筋）、架力钢筋

10.安全性、适用性、耐久性

11. 冷拉、冷拔、冷轧

12.承载能力极限状态、正常使用极限状态

13.中性轴位置

14. 强度要求、较好的塑性、较好的粘结性能

15.斜拉破坏、斜压破坏、剪切破坏

16.高强钢筋、钢绞线、高强钢丝及钢丝束

二、判断

1.√；

2. ×；

3. ×；

4. √；

5. ×；

6. ×；

7. √；

8. √；

9. √；10. ×；

11. √；12. √；13.√；14. ×； 15.√；16.×。

三、名词解释

1. 混凝土保护层：由构件表面到钢筋外边缘间的一层混凝土。

2.徐变：混凝土在长期荷载作用下，其变形随时间的延长而增大的现象称为徐变。

3.预应力混凝土结构：所谓预应力混凝土结构，就是在结构承受外荷载之前，先对混凝土

预加压力，事先人为地对结构造成一种应力状态，使之可以抵消由于外荷载产生的全部或部分拉应力。

4.混凝土立方体抗压强度：用标准尺寸立方体试件，在标准条件下（温度20 3摄氏度，

相对湿度在90%以上），养护28天，用标准试验方法，测得得抗压强度极限值。

5.超筋梁：如果拉区钢筋配置过多，则在钢筋应力尚未达到屈服强度前，因受压区边缘混

凝土的压应变先达到极限，混凝土被压碎，构件达到破坏阶段，这种梁常称为“超筋梁”。

6.材料抵抗弯矩图:又称材料图，是表示梁每一截面所能承担最大弯矩值。

7.预应力损失：由于材料性能和施工工艺的影响，预应力钢筋中的预应力值将逐渐减小，

这种现象称为预应力损失。、

8.弯矩包络图：根据荷载组合计算得到的在各个截面最不利的弯矩值。

三. 简答题：

1.在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土为什么能长期共同工作？钢筋混凝土结构对钢筋

性能有什么要求？

答：在钢筋混凝土结构中，钢筋与混凝土能有机地结合并共同工作，一般是建立在以下三点基础上：钢筋与混凝土之间存在粘结力；钢筋与混凝土的温度线膨胀系数大致相同；混凝土对钢筋的保护作用。

钢筋混凝土对钢筋性能的要求：具有适当的屈强比；有足够的塑性；可焊性；低温性能；与混凝土有良好的粘结力。

2.按容许应力法进行抗弯强度计算时，采用了那些基本假定？

答：钢筋混凝土受弯构件按容许应力法计算理论，是以第Ⅱ阶段应力图形为计算基础，为简化应力图形，使计算方法比较简单实用，作以下几点假定：

（1）平截面假定

所有与梁纵向垂直的截面，在梁受力弯曲后仍保持为平面。

（2）弹性体假定

在第Ⅱ阶段，受压区混凝土的塑性变形还不大，可以近似地将混凝土看作弹性材料，也就是假定应力与应变成正比。

（3）受拉区混凝土不参加工作

实际上，在第Ⅱ阶段时，受拉区混凝土仍有一小部分参加工作，但其作用很小，可以略去不计，认为全部拉力均有钢筋承受。

3．何谓塑性破坏？何谓脆性破坏？如何保证钢筋混凝土梁不发生脆性破坏？

答：如受拉区钢筋配置合适，梁在破坏之前其混凝土裂缝开展较宽，梁的挠度较大，破坏过程比较缓慢，这种破坏称为“塑性破坏”。

如受拉区钢筋配置过多，则在钢筋应力尚未达到屈服强度前，因受压区边缘混凝土的压应变首先达到屈服，混凝土被压碎，构件到达破坏阶段。其混凝土裂缝开展不大，梁的挠度较小，破坏在无明显征兆的情况下突然发生。这种破坏为“脆性破坏”。

配筋梁应为适筋梁，避免配筋过多的超筋梁和配筋过少的少筋梁。

4.斜截面抗剪强度的计算位置？

答：斜截面抗剪强度的计算位置：

（1）支座边缘处；

（2）弯筋弯起点处；

（3）箍筋直径或间距改变处；

（4）沿梁长截面尺寸变化处。

5．何谓预应力损失？预应力混凝土结构中要考虑哪些预应力损失？

答：由于材料性能和施工工艺的影响，预应力钢筋中的预应力值将逐渐减小。这种现

象称为预应力损失。

预应力混凝土结构中要考虑下列预应力损失：

（1）混凝土收缩和徐变引起的预应力损失

（2）钢筋松弛引起的预应力损失

（3）锚具变形、钢丝回缩和接缝压缩引起的预应力损失

（4）预应力钢筋与管道间的摩擦引起的应力损失

（5）钢筋与台座间的温差引起的应力损失

（6）混凝土弹性压缩引起的应力损失

6. 在预应力钢筋混凝土构件中，先张法及后张法的施工工艺。

答：后张法是在灌注混凝土时，预应力钢筋可以事先放在埋于梁体混凝土内的套管中，或者用制孔器在构件中预留出比钢筋粗的孔道，待混凝土结硬达到一定强度后，将预应力钢筋穿入孔道内，再进行张拉。

先张法是在灌注混凝土之前，凭借台座等设备，先张拉钢筋，后浇筑混

凝土。待混凝土达到足够强度后，放张预应力钢筋。

五 计算题：（8分）

1. 解：310MPa y f =，11MPa c f =，=70mm a ,060070530mm h =-=

'

'0901*******(530)825kN m 22f c f f h f b h h ??-=???-= ? ???

>M 属于第一类型T 形梁，即按照宽度为'f b 的矩形梁计算。

60'220216100.0389111800530

c f M A f b h ?===??

00.98γ=== 6

200216101341mm 3100.98530s y M

A f h γ?===?? 2. 解：2s A 1017mm =，210MPa y f =，11MPa c f = 中性轴位置：210101781.36mm 11250

y s

c f A x f b ?===? 极限弯矩：01()1125081.3646581.3622u c x

M f bx h ??=-=??-

? ??? 94.94kN m =

现 90kN m M =<94.94kN m u M = （故安全）

检验最大配筋率：b 00.544465253mm>81.36h ξ=?= （可） 检验最小配筋率：min 01017=

0.0878.7%250465

s A bh ρρ===>? （可）

《钢结构设计原理》

一、填空题

1. 钢结构计算的两种极限状态是和。

2. 钢结构具有、、、、

和等特点。

3. 钢材的破坏形式有和。

4. 影响钢材性能的主要因素有、、、

、、、和。

5. 影响钢材疲劳的主要因素有、、、

6. 建筑钢材的主要机械性能指标是、、、

和。

7. 钢结构的连接方法有、和。

8. 角焊缝的计算长度不得小于，也不得小于。侧面角焊缝承受静载时，其计算长度不宜大于。

9.普通螺栓抗剪连接中，其破坏有五种可能的形式，

即、、、、和。

10. 高强度螺栓预拉力设计值与和有关。

11. 轴心压杆可能的屈曲形式有、、和。

12. 轴心受压构件的稳定系数与、和有关。

13. 提高钢梁整体稳定性的有效途径

是、和。

14. 影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、

和。

15.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则常采用的方法来解决。

二、问答题

1. 钢结构具有哪些特点？

2. 钢结构的合理应用范围是什么？

3. 钢结构对材料性能有哪些要求？

4. 钢材的主要机械性能指标是什么？各由什么试验得到？

5. 影响钢材性能的主要因素是什么？

6. 什么是钢材的疲劳？影响钢材疲劳的主要因素有哪些？

7. 选用钢材通常应考虑哪些因素？

8. 钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？

9. 焊缝可能存在的缺陷有哪些？

10. 焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？

11. 对接焊缝的构造要求有哪些？

12. 角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？

13. 焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？

14. 普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？

15. 螺栓的排列有哪些构造要求？

16. 普通螺栓抗剪连接中，有可能出现哪几种破坏形式？具体设计时，哪些破坏形式是通过计算来防止的？哪些是通过构造措施来防止的？如何防止？

17. 高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？

18. 轴心压杆有哪些屈曲形式？

19. 在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？

20. 在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比？

21. 什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么？提高钢梁整体稳定的有效措施是什么？

22. 什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？

23. 压弯构件的整体稳定计算与轴心受压构件有何不同？

24. 压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？

三、计算题

1. 试验算如图所示牛腿与柱连接的对接焊缝的强度。荷载设计值F=220kN。钢材Q235，焊条E43,手工焊，无引弧板，焊缝质量三级。有关强度设计值=215 N/mm2，=185 N/mm2 。（假定剪力全部由腹板上的焊缝承受）

2. 试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度。已知N=390kN（设计值），与焊缝之间的夹角。钢材Q235，焊条E43,手工焊。有关强度设计值=160 N/mm2。

3. 设计双角钢拉杆与节点板之间的连接角焊缝计算长度L1=?,L2=?

已知：采用三面围焊：h f=6mm,f w f=160N/mm2,N=529kN(静载设计值)

4.设计矩形拼接板与板件用三面围焊连接的平接接头。轴心拉力N＝1250kN，（静载设计值），钢材Q235，焊条E43,手工焊。有关强度设计值? =215 N/mm2， f w f=160N/mm2。图示尺寸单位mm.(焊缝L W2实际长度取cm整数)

5. 设计矩形拼接板与板件用普通螺栓连接的平接接头。（如图所示，单位mm）。已知轴心拉力设计值N=600KN,有关强度设计值：?b v=130N/mm2, ?b c=305

N/mm2,?=215 N/mm2。粗制螺栓d=20mm,孔径d0=21.5mm。

6.图示一用M20普通螺栓的钢板拼接接头，钢材为Q235，?＝215 N/mm2。试计算接头所能承受的最大轴心力设计值。螺栓M20,孔径21.5mm, ?b v=130N/mm2, ?b c=305 N/mm2。

7.若上题的拼接接头改用10.9级M20磨擦型高强度螺栓，接触面处理采用钢丝刷清除浮锈。接头所能承受的最大轴心力设计值能增大多少？已知高强度螺栓预拉力设计值P＝155kN,接触面抗滑移系数。

8. 计算图示连接的承载力设计值N。

螺栓M20，孔21.5mm,材料Q235A

已知：?＝215N/mm2, ?b v=130 N/mm2, ? b c=305 N/mm2。

9.试计算下图所示连接中C级螺栓的强度。已知荷载设计值F=60KN,螺栓M20,孔径21.5mm, ?b v=130N/mm2, ?b c=305 N/mm2.

10.两端铰接轴心受压柱，高9.6m,钢材为Q235，强度设计值?=215 N/mm2，采用图示截面，尺寸单位mm,计算可承受外荷载设计值N=？

注：①不计自重

②稳定系数：

11.已知一两端铰支轴心受压缀板式格构柱，长10.0m，截面由2I32a组成，两肢件之间

的距离300cm,如图所示，尺寸单位mm。试求该柱最大长细比。

注：一个I32a的截面面积A=67cm2

惯性矩I y=11080cm4

I X1=460cm4

12.如图所示为二简支梁截面，其截面面积大小相同，跨度均为12m，跨间无侧向支承点，均布荷载大小亦相同，均作用在梁的上翼缘，钢材为Q235，试比较梁的稳定系数，说明何者的稳定性更好？

13. 一简支梁的计算简图如下，截面采用普通工字钢I50a，材料为Q235，除两端支承处能阻止梁端截面的扭转外，跨中无任何侧向支承点，试按整体稳定确定荷载P的大小（设计值，不计自重）

已知：①钢材强度设计值f＝215N/mm2

②I50a的I x＝46470cm4，W x＝1860cm3，I y＝1120cm4，W y＝142cm3

③整体稳定系数：

集中荷载作用于上翼缘0.5

均布荷载作用于上翼缘0.44

14. 求图示钢梁所能承受的最大均布荷载设计值（含自重），已知梁截面为热轧普通工字钢I45a,其截面特性为：

A=102cm2I X=32240cm4w x=1430cm3

I y=855cm4w y=114cm3

材料为Q235,强度设计值?=215 N/mm2，梁两端不能扭转，跨中无侧向支撑点，挠度不起控制作用，截面无削弱。整体稳定系数b=0.44.

15. 如图所示的拉弯构件，间接承受动力荷载。横向均布荷载的设计值为8kN/m。截面为I22a，无削弱。试确定杆能承受的最大轴心拉力设计值。已知：, ?=215 N/mm2。

16. 用轧制工字钢I36a（材料Q235）作成的10m长两端铰接柱，轴心压力的设计值为650kN,在腹板平面承受均布荷载设计值q＝6.24kN/m。试计算此压弯柱在弯矩作用平面内的稳定有无保证？为保证弯矩作用平面外的稳定需设置几个侧向中间支承点？已知：, ?=215 N/mm2。