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结构设计原理重点2010-2011-1

三、简答题：（4×5）

1. 何谓结构的极限状态，我国公路工程设计时采用哪几种极限状态，其各自的

定义是什么？

答：整个结构或结构的一部分超过某一特定的状态而不能满足设计规定的功能要求时，这个特定状态即为极限状态。

我国公路工程设计时采用两种极限状态：一是承载能力极限状态：结构或结构构件达到最大承载力、出现疲劳破坏或不适于继续承载的变形；二是正常使用极限状态：结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。

2. 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。

3. 在钢筋混凝土偏心受压构件中，如何区分大、小偏心受压构件，简述其各自

的破坏特征。

答：b ξξ≤时为大偏心受压构件，b ξξ>时为小偏心受压构件。

大偏心受压破坏从受拉钢筋屈服开始，破坏前有明显预兆，属于塑性破坏；小偏心受压破坏是由最大受压区边缘混凝土达到极限压应变而应起的，破坏前无明显预兆，属于脆性破坏。

4.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》是如何考虑弯矩、剪力、

和扭矩共同作用下的配筋计算？剪、扭构件承载力计算时，βt的意义是什么？

上下限是多少？

答：弯矩按正截面受弯构件计算，剪力、和扭矩考虑相互影响，引入剪扭构件混凝土抗扭承载力降低系数βt；按受弯构件的正截面受弯承载力计算所需的纵向钢筋截面面积，按剪、扭共同作用下的承载力计算承受剪力所需的箍筋截面面积和承受扭矩所需的纵向钢筋截面面积和箍筋截面面积，叠加上述二者求得的纵向钢筋和箍筋截面面积，即得最后所需的纵向钢筋截面面积并配置在相应的位置。βt是剪扭构件混凝土抗扭承载力降低系数，βt <0.5时，取0.5，βt>1.0时，取1.0.

5.何为预应力？预应力混凝土结构的优缺点是什么？

答：所谓预应力混凝土结构，是指结构在承受外荷载以前，预先采用人为的方法，在结构内部形成一种应力状态，使结构在使用阶段产生拉应力的区域先受到压应力，这项压应力将与使用阶段荷载产生的拉应力抵消一部分或全部，从而推迟裂缝的出现，限制裂缝的展开，提高结构的刚度。

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。

缺点：构件的施工、计算及构造较复杂，且延性较差。

6.什么是结构的安全等级？建筑结构功能要求有哪些？

答：我国根据建筑结构破坏时可能产生的后果严重与否，分为三个安全等级。

功能要求：

(1)安全性的要求；（2）适用性的要求；（3）耐久性的要求

7.什么是结构可靠度？

答：可靠度：结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的概率；

8.应用“平均应变符合平截面假定”推导受弯构件适筋梁与超筋梁的界限相对

受压区高度计算公式cu s y b E f εβξ?+

11 解：解：平均应变符合平截面假定得到：

y cu cu cb h x εεε+=0 将cb b x x ?=1β带入上式：y cu cu b h x εεεβ+=01 于是：

cu s y b E f εβξ?+

9. 试述钢筋混凝土受扭构件扭曲截面承载力计算的变角度空间桁架模型的基

本假定？

答：三个基本假定：

混凝土只承受压力，具有螺旋形裂缝的混凝土外壳组成桁架的斜压杆，其倾角为α；

纵筋和箍筋只承受拉力，分别为桁架的弦杆和腹杆；

忽略核心混凝土的受扭作用及钢筋的销栓作用；

10. 请简述变形钢筋与混凝土粘结机理？

答：变形钢筋与混凝土粘结作用主要有三部分组成：

钢筋与混凝土接触面上的化学吸附力（胶结力）；

混凝土收缩握裹钢筋而产生摩阻力；

钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力；

11. 什么是结构的极限状态？极限状态可分为那两类？

答：整个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，这个特定状态就称为该功能的极限状态；

极限状态分为：承载能力极限状态和正常使用极限状态。

12.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’=Esεs’=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fsd’值时只能取400 N/mm2。

13.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。

14.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；

15. 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；

16. 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》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，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。

1.510.5t d t d V W T bh 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。

17. 进行螺旋筋柱正截面受压承载力计算时，有哪些限制条件？为什么要作出这

些限制条件？

答：凡属下列条件的，不能按螺旋筋柱正截面受压承载力计算：

① 当l 0/b ＞12时，此时因长细比较大，有可能因纵向弯曲引起螺旋箍筋不起作用；

② 如果因混凝土保护层退出工作引起构件承载力降低的幅度大于因核芯混

凝土强度提高而使构件承载力增加的幅度，

③当间接钢筋换算截面面积A ss0小于纵筋全部截面面积的25%时，可以认

为间接钢筋配置得过少，套箍作用的效果不明显。

18.受弯构件适筋梁从开始加荷至破坏，经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征

是什么？各个阶段是哪种极限状态的计算依据？

答：适筋受弯构件正截面工作分为三个阶段。

第Ⅰ阶段荷载较小，梁基本上处于弹性工作阶段，随着荷载增加，弯矩加大，拉区边缘纤维混凝土表现出一定塑性性质。

第Ⅱ阶段弯矩超过开裂弯矩M cr sh，梁出现裂缝，裂缝截面的混凝土退出工作，拉力由纵向受拉钢筋承担，随着弯矩的增加，受压区混凝土也表现出塑性性质，当梁处于第Ⅱ阶段末Ⅱa时，受拉钢筋开始屈服。

第Ⅲ阶段钢筋屈服后，梁的刚度迅速下降，挠度急剧增大，中和轴不断上升，受压区高度不断减小。受拉钢筋应力不再增加，经过一个塑性转动构成，压区混凝土被压碎，构件丧失承载力。

第Ⅰ阶段末的极限状态可作为其抗裂度计算的依据。

第Ⅱ阶段可作为构件在使用阶段裂缝宽度和挠度计算的依据。

第Ⅲ阶段末的极限状态可作为受弯构件正截面承载能力计算的依据。

19.单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是什么？等效矩形应力图

的基本假定是什么？它们作用是什么？

答：单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是（1）平截面假定；（2）混凝土应力—应变关系曲线的规定；（3）钢筋应力—应变关系的规定；（4）不考虑混凝土抗拉强度。以上规定的作用是确定钢筋、混凝土在承载力极限状态下的受力状态，并作适当简化，从而可以确定承载力的平衡方程或表达式。

等效矩形应力图的基本假定：将实际应力图形换算为等效矩形应力图形时必须满足以下两个条件：（1）受压区混凝土压应力合力C值的大小不变，即两个应力图形的面积应相等；（2）合力C作用点位置不变，即两个应力图形的形心

位置应相同。等效矩形应力图的基本假定使简化计算成为可能。

20. T 形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？为什么

要规定适用条件？

答：基本公式：

第一类型T 形截面：（中和轴在翼缘内）

x b f A f f cd s sd '

(0'

0x h x b f M f cd d -=γ 第二类型T 形截面：（中和轴在腹板内）

s y c f f c A f bx f h b b f =+-1'

1)(αα

()()2('

0''00f f f cd cd d h h h b b f x h bx f M --+-=γ 适用条件：

b ξξ≤； m i n

ρρ> 规定适用条件是为了避免超筋破坏和少筋破坏。

21. 斜截面破坏形态有几类？分别采用什么方法加以控制？

答：（1）斜截面破坏形态有三类：斜压破坏，剪压破坏，斜拉破坏

（2）斜压破坏通过限制最小截面尺寸来控制；

剪压破坏通过抗剪承载力计算来控制；

斜拉破坏通过限制最小配箍率来控制；

22. 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；

23.什么叫材料抵抗弯矩图？其有何作用？

材料抵抗弯矩图（又称材料图):就是以各截面实际的纵向受拉钢筋所能承受的弯矩为纵坐标，以相应的截面位置为横坐标，所作出的弯矩图形。即表示各正截面所具有的抗弯承载能力。

绘制抵抗弯矩图的作用：是反映材料的利用程度, 确定纵筋的弯起数量和位置,确定纵筋的截断位置。

24.钢筋截断时有什么构造要求？为什么有这样的构造要求？

答：应从按正截面抗弯承载力计算充分利用该钢筋强度的截面至少延伸（la+h0)长度。（la为受拉钢筋最小锚固长度）

同时应考虑从正截面抗弯承载力计算不需要该钢筋的截面至少延伸20d(d为钢筋直径，环氧树脂涂层钢筋25d)。

25.钢筋弯起时有什么构造要求？

一方面为了保证斜截面抗弯强度，纵筋弯起点应设在按正截面抗弯承载力计算充分利用该强度的截面（纵筋的充分利用点）以外（弯矩减小方向）不小于h0/2处。

另一方面为了保证正截面抗弯强度，纵筋弯起后与梁轴线的交点应位于该纵筋不需要点以外（弯矩减小方向）。

26. 何为钢筋混凝土受扭构件的配筋强度比？其取值有何规定？答：配筋强度比cor

sv sv v st sd U A f S A f 1=ζ。 0.6 1.7ζ≤≤时，纵筋、箍筋均可达到屈服强度。

当 ζ = 1.0~1.2，纵筋和箍筋的用量比最佳

27. 写出桥梁工程中的斜截面承载力计算公式（不计弯起钢筋），并解释其各符

号意义。答：sv sv k cu u f f p bh a a a V ρ,03321)6.02(1045.0+??=-

a1是异号弯矩系数；；

a2是预应力提高系数；

a3是受压翼缘的影响系数；

b 是斜截面受压区顶端截面处矩形截面宽度；

h0是斜截面受压端正截面上的有效高度；

p 是斜截面内纵向受拉钢筋的配筋率；

fcu ，k 是混凝土立方体抗压强度标准值；

psv 是箍筋配筋率；

fsv 是箍筋抗拉强度设计值。

28. 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；

29. 什么是构件偏心受压正截面承载力M N -的相关曲线？绘图说明M N -相

互的影响规律。

答：构件偏心受压正截面承载力M N -的相关曲线实质是它的破坏包络线。反映出偏心受压构件达到破坏时，u N 和u M 的相关关系，它们之间并不是独立的。

ab 段 (受拉破坏段)：轴压力的增加会使其抗弯能力增加

cb 段(受压破坏段)：轴压力的增加会使其抗弯能力减小。

30. 预应力损失包括哪些？如何减少各项预应力损失值？

答：预应力损失包括：①锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失。可通过选择变形小锚具或增加台座长度、少用垫板等措施减小该项预应力损失； ②预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失。可通过两端张拉或超张拉减小该项预应力损失；

③预应力钢筋与承受拉力设备之间的温度差引起的预应力损失。可通过二次升温措施减小该项预应力损失；

④预应力钢筋松弛引起的预应力损失。可通过超张拉减小该项预应力损失； ⑤混凝土收缩、徐变引起的预应力损失。可通过减小水泥用量、降低水灰比、保证密实性、加强养互等措施减小该项预应力损失；

⑥螺旋式预应力钢筋构件，由于混凝土局部受挤压引起的预应力损失。为减小该损失可适当增大构件直径。

31. 作用的代表值有哪些？对永久作用和可变作用的代表值《公路桥规》是怎样

规定的？

答：作用的代表值有作用的标准值:、可变作用频遇值、可变作用准永久值

（1）永久作用：采用标准值为代表值。

（2）可变作用：

承载能力极限状态：采用标准值作为代表值

正常使用极限状态：采用频遇值（短期效应组合设计时）或采用准永久值（长期效应组合设计时）

32. 钢筋混凝土之所以能一起工作的原因有哪些?

（1）钢筋和混凝土之间有着可靠的粘结力，能相互牢固地结成整体。在外荷载作用下，钢筋与相邻混凝土能够协调变形，共同受力；

（2）钢筋与混凝土的温度线膨胀系数(linear expansion coefficient)相近（钢为

1.2×10-5℃-1，混凝土为(1.0～1.5)×10-5℃-1）。因此，当温度发生变化时，在钢筋混凝土构件内只产生较小的温度应力，因而不致破坏钢筋和相邻混凝土之间的粘结力；

（3）钢筋被混凝土所包裹，从而防止了钢筋的锈蚀，保证了结构的耐久性(durability)。

33. 钢筋和混凝土之间的粘结力是怎样产生的？

(1) 钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用，

(2) 混凝土收缩(shrinkage)，将钢筋紧紧握裹而产生的摩擦力。

(3) 钢筋与混凝土之间机械咬合作用力。

(4) 附加咬合作用

34. 什么是混凝土徐变？混凝土分别在什么情况下发生是线性徐变和非线性徐

变？

在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象被称为徐变。

当应力0.5c f σ≤时，徐变大致与应力成正比，产生线性徐变。当应力(0.5~0.8)c f σ≤时，徐变的增长较应力快，产生非线性徐变。

35.什么是可变荷载准永久值，是如何计算的？

可变荷载准永久值是指在设计基准期内，可变作用超越的总时间约为设计基准期一般的作用值，是对结构上经常出现的且量值较小的荷载作用取值：准永久值＝标准值×准永久值系数ψ2。

36.谓结构的极限状态，我国公路工程设计时采用哪几种极限状态，其各自的定

义是什么？

答：整个结构或结构的一部分超过某一特定的状态而不能满足设计规定的功能要求时，这个特定状态即为极限状态。

37.何谓作用？结构上的作用按其随时间的变异性和出现的可能性分为哪3类，

作用的代表值有哪些？

施加在结构上的集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因，它分为永久作用、可变作用和偶然作用。代表值有标准值、频遇值和准永久值。

38.受弯构件中的适筋梁从加载到破坏经历哪几个阶段？

钢筋混凝土梁的试验表明，一根配筋适当的钢筋混凝土梁，从加荷直至破坏，其正截面工作状态，大致可分为三个工作阶段

1）阶段Ⅰ——整体工作阶段2）阶段Ⅱ——带裂缝工作阶段3）阶段Ⅲ——破坏阶段

2.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。

39. T 形截面梁的翼缘宽度根据哪些因素确定？

（1）简支梁计算跨径的1/3。

（2）相邻两梁的平均间距。

（3） '

212h f b b h ++

40. 应用“平均应变符合平截面假定”推导受弯构件适筋梁与超筋梁的界限相对受压区高度计算公式1b sd

cu s f E β

ξε=+

0cu cu y

x h εεε=+0/,/b y sd x h f Es ξβε== 1b sd

cu s E β

ξε=+

41. 如何保证受弯构件斜截面不发生斜压破坏和斜拉破坏？

一般是采用限制截面最小尺寸防止发生斜压破坏；限制箍筋最大间距和最小配箍率防止发生斜拉破坏。

42. 影响斜截面受剪承载力的主要因素有哪些？

剪跨比

混凝土强度

纵向受拉钢筋配筋率

箍筋数量及强度等级

43. 试述钢筋混凝土受扭构件扭曲截面承载力计算的变角度空间桁架模型的基

本假定？

基本假定：

（1）混凝土只承受压力，具有螺旋形裂缝；

（2）纵筋和箍筋只承受拉力；

（3）忽略核心混凝土和钢筋销栓作用。

44. 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》是如何考虑弯矩、剪力、

和扭矩共同作用下的配筋计算？剪、扭构件承载力计算时，t β的意义是什

么？上下限是多少？

弯矩按正截面受弯构件计算，剪力、和扭矩考虑相互影响，引入剪扭构件混凝土抗扭承载力降低系数t β；按受弯构件的正截面受弯承载力计算所需的纵向钢

筋截面面积，按剪、扭共同作用下的承载力计算承受剪力所需的箍筋截面面积和承受扭矩所需的纵向钢筋截面面积和箍筋截面面积，叠加上述二者求得的纵向钢筋和箍筋截面面积，即得最后所需的纵向钢筋截面面积并配置在相应的位置。t β是剪扭构件混凝土抗扭承载力降低系数，0.5t β<时，取0.5， 1.0t β>时，取1.0，

45. 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？

b ξξ>，大偏心受压，部分受拉、部分受压，受拉钢筋应力先达到屈服强度，随后，混凝土被压碎，受压钢筋达屈服强度。构件的承载力取决于受拉钢筋的强度和数量。

b ξξ≤，小偏心受压，一般是靠近纵向力一侧的混凝土首先达到极限压应变而压碎，该侧的钢筋达到屈服强度，远离纵向力一侧的钢筋不论受拉还是受压，一般达不到屈服强度。构件的承载力取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度。

46. 请说明钢筋混凝土受弯构件最大裂缝宽度计算公式

max 123300.2810ss f s d w c c c E σρ??+= ?+??

中各符号含义，影响裂缝宽度的主要因素有哪

些？

c1——考虑钢筋表面形状的系数；c2——考虑荷载作用的系数；c3——与构件受力性质有关的系数

d ——纵向钢筋直径

ρ——纵向受拉钢筋配筋率

σss——按短期效应组合计算的构件裂缝处纵向受拉钢筋在裂缝处的纵向受拉钢筋的应力

影响裂缝宽度的主要因素有钢筋应力σss；钢筋直径d；配筋率ρ；保护层厚度c；钢筋外形；荷载作用性质；构件受力性质的影响：

47.什么是换算截面？在进行截面换算时有哪些基本假定？

将钢筋和混土两种材料组成的实际截面换算成为一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面即换算截面。

(1)平截面假定。即梁在弯曲变形时，各横截面仍保持平面。

(2)弹性体假定。钢筋混凝土受弯构件在第Ⅱ工作阶段时，混凝土受压区的应力图形是曲线，但此时曲线并不丰满，与直线形相差不大，可以近似地看作为直线分布，即受压区的应力与平均应变成正比。

(3)受拉区出现裂缝后，受拉区的混凝土不参加工作，拉应力全部由钢筋承担。

(4)同一强度等级的混凝土，其拉、压弹性模量视为同一常值.

48.何为预应力？预应力混凝土结构的优缺点是什么？

所谓预应力混凝土结构，是指结构在承受外荷载以前，预先采用人为的方法，在结构内部形成一种应力状态，使结构在使用阶段产生拉应力的区域先受到压应力，这项压应力将与使用阶段荷载产生的拉应力抵消一部分或全部，从而推迟裂缝的出现，限制裂缝的展开，提高结构的刚度。

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。

缺点：构件的施工、计算及构造较复杂，且延性较差。

49. 什么是预应力度？我国的工程中的按预应力度的概念对配筋混凝土是如何

分类的？

将预应力度定义为0s M M λ= M 0：消压弯矩，也就是构件抗裂边缘预压应力抵消到0时的

弯矩；M s ：按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩。预应力度λ的变化范围是从λ≥１变化到λ=0，因此由预应力度λ值可将配筋混凝土结构系列分成全预应力（1λ≥）、部分预应力（10λ>>）和钢筋混凝土（0λ=）结构三类。

50. 预应力损失主要有哪些？减少预应力损失的办法有哪些？

预应力损失主要有

a.预应力钢筋与管道壁之间的摩擦产生的损失；

b.锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩产生的损失；

c.混凝土加热养护时，预应力钢筋与台座之间的温差产生的损失；

d.混凝土的弹性压缩产生的损失；

e.预应力钢筋的应力松弛产生的损失；

f.混凝土的收缩和徐变产生的损失；

减小的措施

a. 超张拉，重复张拉

b. 选用变形小的锚具

c. 选用收缩、徐变小的混凝土

五、计算题（每题10分，共计20分）

1. 已知简支T 梁截面尺寸如图所示，b =200mm ，h =600mm ，b f ’=1200mm ，h f ’=100mm ，混凝土强度等级C30（13.8, 1.39cd td f MPa f MPa ==），纵向受拉钢筋HRB335级钢筋，（280sd f MPa =，0.56b ξ=）。设计荷载作用下弯矩组合设计值：=600kN m d M ?。安全等级一级（γ0=1.0），s a =65mm 。试求所需纵向受拉钢筋面积A s 。（10分）

2. 已知钢筋混凝土柱的截面h×b=500mm×400mm ，荷载产生的轴向力组合设计值d N ＝

400kN ，弯矩组合设计值d M ＝250kN·m ，混凝土强度等级为C20（9.2cd f MPa =），纵

向受力钢筋用HRB335级钢筋（280,56.0'===sd sd b f f ξMPa ）

，桥梁安全等级二级0 1.1γ=，设s a ＝'s a ＝40 mm ，偏心距增大系数η=1.05，按对称配筋设计求钢筋截面面

积's A 及s A 。（10分）

3. 钢筋混凝土简支梁桥主梁，安全等级2级（γ0=1.0），在结构重力、汽车荷载和人群荷载

作用下，分别得到在主梁的1/2跨径处截面的弯矩标准值为:结构重力产生的弯矩W Gk ＝400kN.m ；汽车荷载弯矩M Q1k =300kN.m （未计入冲击系数），冲击系数μ=0.3，计入冲击系数后，汽车荷载弯矩M Q1k =260kN.m ；人群荷载弯矩M Q2k =40kN.m 。请分别计算：

（1）承载能力极限状态设计时的作用效应组合值；（2）正常使用极限状态设计时的作用短期效应组合值。

4. 图示矩形截面受弯构件，截面尺寸为300600b h mm mm ?=?。安全等级二级

（0 1.0γ=），承受弯矩组合设计值530d M kN m =?，拟用C25混凝土

（11.5cd f MPa =），HRB335级钢筋（280sd sd f f MPa '==,0.56b ξ=），65s a mm =。

f h

已在受压区配置受压钢筋

，2982s

A mm '=，45s a mm '=，试求所需受拉区钢筋面积s A 。

5. 图示矩形截面受弯构件，截面尺寸为200400b h mm mm ?=?。安全等级一级（0 1.0γ=），承受弯矩组合设计值75d M kN m =?，采用C20混凝土

（9.2cd f MPa =），HRB335级钢筋（280sd sd f f MPa '==,0.56b ξ=），假定

65s a mm =，35s

a mm '=，按双筋计算求所需受拉区和受压区钢筋面积s A 、's A 。（15分）

6. 一钢筋混凝土矩形截面简支梁，截面尺寸200mm×550mm ，混凝土强度等级为C30，Ⅰ类环境条件，安全等级为二级，纵筋为HRB335级钢筋，跨中弯

矩组合设计值120d M kN m =?（280sd sd f f MPa '==），假定65s a mm =，根据

抗弯计算其配置纵筋1256mm 2，该梁控制截面的剪力设计值200kN ，按仅配

置箍筋考虑，采用R235箍筋（195sd sd f f MPa '==），直径φ12mm ，求其最

大布置间距S v 。

钢结构设计原理重点

1.刚结构的特点：材料的强度高，塑性和韧性好；材质均匀，和力学计算的假定比较符合；钢结构制造简便，施工周期短；钢结构的质量轻；钢材耐腐蚀性差；钢材耐热但不耐火（钢结构对缺陷较为敏感；钢结构的变形有时会控制设计；钢结构对生态环境的影响小） 2. 钢结构应用范围：（技术角度）大跨度结构；重型厂房结构；受动力荷载影响的结构；可拆卸的结构；高耸结构和高层建筑；容器和其他构筑物；轻型钢结构 3.钢结构的极限状态：承载能力极限状态，正常使用极限状态 4.压应力是使构件失稳的原因 5.超静定梁或跨框架可以允出现许在受力最大的截面全面塑性，形成所谓塑性铰 6.索和拱配合使用，常称为杂交结构 7. 钢材的基本的性能：①较高的强度：屈服点fy抗拉强度fu 级较高②足够的变形能力：塑性和韧性性能好③良好的加工性能：具有良好的可焊性 8. 钢材三个重要的力学性能指标（1）屈服点（2）抗拉强度（3）伸长率 9.冷弯性能是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标 10.与抵抗冲击作用有关的钢材的性能是韧性 11.碳含量在0.12%~0.20%范围内的碳素钢，可焊性最好（钢：C<2%；铸铁：C>2%） 12.反映钢材质量的主要力学指标是屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能 13.有益元素：Mn、Si；有害元素：S、P、O、P 14.250?C附近有兰脆现象，260~320?C时有徐变现象 15.钢材的主要破坏形式：塑性破坏（延性破坏）脆性破坏（脆性断裂）损伤累积破坏疲劳破坏 16.A级钢不提供冲击韧性保证，B、C、D、E分别提供20?/0?、-20?、-40?的冲击韧性 17.选材考虑因素：荷载性质、应力状态、连接方法、工作环境、供货价格 18.热轧H型钢：宽翼缘H型钢（HW）、中翼缘H型钢（HM）窄翼缘H型钢（HN） 19.钢梁：型钢梁、组合梁 20.荷载较大高度受限的梁，可考虑采用双腹板的箱型梁，有较大的抗扭刚度 21.承载能力极限状态计算内容：截面强度、构件的整体稳定、局部稳定 22.吊车梁应力循环次数n>50000时要进行疲劳验算 23.单跨简支梁中截面出现塑性铰，即发生强度破坏；超静定梁出现塑性铰后，仍能继续承载 24.单轴对称截面有实腹式和格构式 25.塑形设计只用于不直接承受动力荷载的固端梁和连续梁 26.计算拉弯（压弯）时3种强度计算准则：边缘纤维屈服准则、全截面屈服准则、部分发展塑性准则 27.横梁对柱的约束作用取决于横梁的线刚度I0/L和柱的线刚度I/H的比值K0,即K0=I0H/IL 28.超出正常使用极限状态：影响正常使用或外观的变形、影响正常使用或耐久性能的局部破坏、影响正常使用或耐久性能的震动、影响正常使用或耐久性能的其他特定状态 29.连接的要求：足够的强度、刚度和延性 30.连接方法：焊接、铆接和普通螺栓连接、高强度螺栓连接 31. 常用焊接方法：电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等 32. 焊缝连接的优缺点：优点：省工省材、任何形状的构件均可直接连接、密封性好，刚度大缺点：材质劣化、残余应力、残余变形、一裂即坏、低温冷脆 33. 焊缝等级分三级：三级焊缝：外观检查；二级焊缝：在外观检查的基础上再做无损检验，；一级焊缝：在外观检查的基础上用超声波检验每条焊缝全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷 34. 焊缝型式：对接焊缝和角焊缝 35. 施焊分类（位置）：俯焊（最好）、立焊、横焊和仰焊（最差） 36.角焊缝的焊脚尺寸h f应不小于1.5t^0.5,t为较厚焊件的厚度（mm）；hf应不大于较薄焊件厚度的1.2倍 37. 残余应力对结构性能的影响：对结构静力强度的影响、对结构刚度的影响、对压杆稳定的影响4、对低温冷脆的影响、对疲劳强度的影响 38.高强度螺栓连接的性能等级：10.9级、8.8级

混凝土结构设计原理课程设计任务书

《混凝土结构设计》课程设计整体式单向板肋梁楼盖适用专业：土木工程专业（本科）使用班级：2014级土木4、5班设计时间：2016年12月设计任务书

建筑工程教研室《混凝土结构设计》课程设计整体式单向板肋梁楼盖设计任务书一、设计任务：设计某三层轻工厂房车间的楼盖，拟采用整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。要求进行第二层楼面梁格布置，确定梁、板、柱截面尺寸，计算梁板配筋，并绘制结构施工图。二、设计目的《混凝土结构》课程设计是教育计划中一个重要的实践性教学环节，对培养和提高学生的基本技能，启发学生对实际结构工作情况的认识和巩固所学的理论知识具有重要作用。 1.了解钢筋混凝土结构设计的一般程序和内容，为毕业设计以及今后从事实际设计、管理工作奠定初步基础。 2.复习巩固加深所学的基本构件中受弯构件和钢筋混凝土梁板结构等章节的理论知识。 3.掌握钢筋混凝土肋梁楼盖的一般设计方法，诸如： (1)进一步理解单向板肋梁楼盖的结构布置、荷载传递途径和计算简图； (2)掌握弹性理论和塑性理论的设计方法； (3)掌握内力包络图和抵抗弯矩图的绘制方法； (4)了解构造设计的重要性，掌握现浇梁板的有关构造要求； (5)掌握现浇钢筋混凝土结构施工图的表示方法和制图规定； (6)学习书写结构计算书； (7)学习运用规范。三、设计资料 1、结构平面及柱网布置如图所示(楼梯间在此平面外)，按不同用途的车间工业楼面活荷载标准值见表1,车间内无侵蚀性介质，柱网尺寸见表二。每位学生按学号顺序根据表3选取一组数据进行设计。活荷载标准值表1

表3 度序号 ^组活载序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ① 1 2 P 3 4 5 31 43 56 ② 6 7 r 8 9 10 32 44 55 ③ 11 12 13 14 15 33 45 54 ④ 16 17 18 19 20 34 46 53 ⑤ 21 22 23 24 25 35 47 52 ⑥ 26 27 28 29 30 36 48 51 ⑦ 37 38 39 40 41 42 49 50 2、楼面构造楼面面层为水磨石（底层20mm 厚水泥砂浆，10mm 面层），自重为 0.65kN/m 2 ;顶棚为15mm 厚混合砂浆抹灰；梁用15mm 厚混合砂浆抹灰。 3、材料 ① 混凝土：自定。 ② 钢筋：自定。四、设计内容及要求 1 ．结构布置柱网尺寸给定，要求了解确定的原则。梁格布置，要求确定主、次梁布置方向及次梁间距。 2．按塑性理论方法设计楼板和次梁，按弹性理论方法设计主梁。 3．提交结构计算书一份。要求：步骤清楚、计算正确、书写工整。 4．绘制结构施工图。内容包括（ 1 ）结构平面布置；（ 2）板、次梁配筋图；序号 L x L y ① 6600 5400 ② 6600 6600 ③ 6900 5700 ④ 6900 6000 ⑤ 6900 6300 ⑥ 6900 6600 ⑦ 7200 6000 ⑧ 7200 6300 柱网跨度尺寸分组编号表2 结构平面及柱网布置图

混凝土结构设计原理复习重点(非常好)

混凝土结构设计基本原理复习重点(总结很好) 第 1 章绪论 1.钢筋与混凝土为什么能共同工作：（1）钢筋与混凝土间有着良好的粘结力，使两者能可靠地结合成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形，完成其结构功能。（2）钢筋与混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，因此，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结。（3）包围在钢筋外面的混凝土，起着保护钢筋免遭锈蚀的作用，保证了钢筋与混凝土的共同作用。 1、混凝土的主要优点：1)材料利用合理2 )可模性好3)耐久性和耐火性较好4)现浇混凝土结构的整体性好5)刚度大、阻尼大6)易于就地取材 2、混凝土的主要缺点：1)自重大2)抗裂性差3 )承载力有限4)施工复杂、施工周期较长5 )修复、加固、补强较困难建筑结构的功能包括安全性、适用性和耐久性三个方面作用的分类：按时间的变异，分为永久作用、可变作用、偶然作用结构的极限状态：承载力极限状态和正常使用极限状态结构的目标可靠度指标与结构的安全等级和破坏形式有关。荷载的标准值小于荷载设计值；材料强度的标准值大于材料强度的设计值第2章钢筋与混凝土材料物理力学性能一、混凝土立方体抗压强度（f cu,k）：用150mm×150mm×150mm的立方体试件作为标准试件，在温度为（20±3）℃，相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法加压到破坏，所测得的具有95%保证率的抗压强度。（f cu,k为确定混凝土强度等级的依据） 1.强度轴心抗压强度（f c）：由150mm×150mm×300mm的棱柱体标准试件经标准养护后用标准试验方法测得的。（f ck=0.67 f cu,k）轴心抗拉强度（f t）：相当于f cu,k的1/8～1/17, f cu,k越大，这个比值越低。复合应力下的强度：三向受压时，可以使轴心抗压强度与轴心受压变形能力都得到提高。双向受力时，（双向受压：一向抗压强度随另一向压应力的增加而增加；双向受拉：混凝土的抗拉强度与单向受拉的基本一样；一向受拉一向受压：混凝土的抗拉强度随另一向压应力的增加而降低，混凝土的抗压强度随另一向拉应力的增加而降低）受力变形：（弹性模量：通过曲线上的原点O引切线，此切线的斜率即为弹性模量。反映材料抵2.变形抗弹性变形的能力）体积变形（温度和干湿变化引起的）：收缩和徐变等。混凝土单轴向受压应力-应变曲线数学模型 1、美国E.Hognestad建议的模型 2、德国Rusch建议的模型混凝土的弹性模量、变形模量和剪变模量弹性模量变形模量切线模量 3、（1）徐变：混凝土的应力不变，应变随时间而增长的现象。混凝土产生徐变的原因： 1、填充在结晶体间尚未水化的凝胶体具有粘性流动性质 2、混凝土内部的微裂缝在载荷长期作用下不断发展和增加的结果线性徐变：当应力较小时，徐变变形与应力成正比；非线性徐变：当混凝土应力较大时，徐变变形与应力不成正比，徐变比应力增长更快。影响因素：应力越大，徐变越大；初始加载时混凝土的龄期愈小，徐变愈大；混凝土组成成分水灰比大、水泥用量大，徐变大；骨料愈坚硬、弹性模量高，徐变小；温度愈高、湿度愈低，徐变愈大；尺寸大小，尺寸大的构件，徐变减小。养护和使用条件对结构的影响：受弯构件的长期挠度为短期挠度的两倍或更多；长细比较大的偏心受压构件，侧向挠度增大，承载力下降；由于徐变产生预应力损失。（不利）截面应力重分布或结构内力重分布，使构件截面应力分布或结构内力分布趋于均匀。（有利）（2）收缩：混凝土在空气中结硬时体积减小的现象，在水中体积膨胀。影响因素：1、水泥的品种：水泥强度等级越高，则混凝土的收缩量越大； 2、水泥的用量：水泥越多，收缩越大；水灰比越大，收缩也越大； 3、骨料的性质：骨料的弹性模量大，则收缩小； 4、养护条件：在结硬过程中，周围的温、湿度越大，收缩越小； 5、混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小； 6、使用环境：使用环境的温度、湿度大时，收缩小； 7、构件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小。对结构的影响：会使构件产生表面的或内部的收缩裂缝，会导致预应力混凝土的预应力损失等。措施：加强养护，减少水灰比，减少水泥用量，采用弹性模量大的骨料，加强振捣等。混凝土的疲劳是荷载重复作用下产生的。（200万次及其以上）二、钢筋光圆钢筋：HPB235 表面形状带肋钢筋：HRB335、HRB400、RRB400 有明显屈服点的钢筋：四个阶段（弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、破坏阶段），屈服强度力学性能是主要的强度指标。（软钢）

结构设计原理课程设计

. 装配式钢筋混凝土简支T梁设计计算书

中华人民共和国行业标准：《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62—2004 《公路桥涵设计通用规范》JDG D60—2004 二、设计资料 1. 桥面净空：净—7+2×1.5m 2. 设计荷载：公路Ⅱ级汽车荷载，人群 3.5KN/m2. 结构安全等级为二级，即r0=1.0 3. 材料规格：钢筋：主筋采用HRB400钢筋；箍筋采用HRB335钢筋；Ⅰ类环境水平纵向钢筋面积为(0.001~0.002)bh，直径8~10mm，水平纵向钢筋对称，下密上疏布置在箍筋外侧。架立筋选用2φ20的钢筋混凝土：采用C30混凝土 4. 结构尺寸： T形主梁：标准跨径L b=20.00m 计算跨径L j=19.5m 主梁全长L=19.96m 主梁肋宽b=180mm 主梁高度h=1300mm 三、设计内容 1. 计算弯矩和剪力组合设计值 2. 正截面承载力计算 3. 斜截面抗剪承载力计算 4. 全梁承载能力校核 5. 水平纵向钢筋和架立筋设计 6. 裂缝宽度及变形（挠度）验算

梁体采用C40的混凝土，轴心抗压强度设计值为18.4Mpa ，轴心抗拉强度设计值ftd=1..65Mpa 。主筋采用KL400,抗拉强度设计值fsd=330Mpa ，抗压强度设计值 Mpa f sd 330/ =；箍筋采用HRB335，直径8mm ，抗拉强度设计值为280Mpa 。 1.计算弯矩和剪力组合设计值因恒载作用效应对结构的承载力不利，故取永久效应，即恒载的分项系数2.11=G γ。汽车荷载效应的分项系数为4.11=Q γ。对于人群荷载，其它可变作用效应的分项系数为 4.1=Qj γ。本组合为永久作用与汽车荷载和人群荷载组合，故取人群荷载的组合系数 8.0=C ? 2 l 处 K Q k Q GK d M M M M 214.18.04.12.1??+?+?= m kN m kN ·2.1755·0.554.18.00.6084.10.7022.1=??+?+?= 4 l 处 K Q k Q GK d M M M M 214.18.04.12.1??+?+?= m kN m kN ·2.1369·0.404.18.00.4664.10.5602.1=??+?+?= 支点截面处 K Q k Q GK d V V V V 214.18.04.12.1??+?+?= kN kN 48.3690.44.18.00.1154.10.1702.1=??+?+?= 2 l 处 K Q k Q GK d V V V V 214.18.04.12.1??+?+?= kN kN 64.660.24.18.0464.102.1=??+?+?= 2.截面承载力计算（1）确定Ｔ梁翼缘的有效宽度' f b 由图所示Ｔ形截面受压翼板厚度的尺寸，可得：翼板平均厚度mm b f 1102 140 80' =+= 又mm mm L b f 6500195003 1 3' 1=?== 由横断面的尺寸可知：5个T 形梁的总长为5*1600=8000mm ，则每个T 形梁宽1580/ =f b ，缝宽（8000-1580*5）/5=20，则两相邻主梁的平均间距为1600mm ，即： mm b f 1600' 2= mm mm h b b b f h f 15001101202180122' ' 3=?+?+=++=

结构设计原理复习重点.

第一章 1.钢筋混凝土梁比素混凝土梁，有哪些改善？（1）钢筋混凝土梁充分利用了钢筋和混凝土各自的材料特点，使二者结合，共同工作。（2）提高构件的承载能力（3）改善构件的受力性能 2.钢筋和混凝土共同工作机理？（1）钢筋和混凝土之间有着良好的粘结力，在荷载作用下能很好的共同变形。（2）钢筋和混凝土的线膨胀系数接近，当温度改变时，两者变形接近，不会产生较大的相对变形而破坏二者之间的粘结。（3）混凝土作为保护层，保护钢筋不发生锈蚀。 3.钢筋混凝土结构的优点？（1）钢筋被混凝土包裹不致锈蚀，有较好的耐久性。（2）充分发挥了混凝土和钢筋两种材料的特点，形成的构件有较大的承载力和刚度。（3）可模性好，可以根据需要浇筑成各种结构形状和尺寸的结构。（4）所用原材料大部分为砂石，便于就地取材。（5）现浇钢筋混凝土结构整体性较好，设计合理时有良好的抗震、抗爆和抗振动性能。（6）耐火性较好，钢筋混凝土结构与钢结构相比具有较好的耐火性。 4.钢筋混凝土结构的缺点？（1）自重大，使得结构很大一部分承载力消耗在承受自重上。（2）抗裂性能较差，往往是带缝工作。（3）施工受气候条件影响较大。（4）检测、加固、拆除比较困难。 5.混凝土强度的3个指标（基本代表值）？

（1）混凝土立方体抗压强度fcu：边长为150mm的立方体标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95％以上的潮湿空气中养护28d，依照标准制作方法和试验方式测得的抗压强度值。（立方体抗压强度标准值fcuk，具有95%的强度保证率，是混凝土强度等级分级的根据。）（2）混凝土轴心抗压强度fc（棱柱体抗压强度）：以150mm×150mm×300mm的标准试件，按照与立方体试件相同条件和试验方法，所得棱柱体抗压强度值称为混凝土轴心抗压强度。（3）混凝土轴心抗拉强度ft：通过劈裂试验测定混凝土劈裂抗拉强度fts，再乘换算系数 0.9，得到混凝土轴心抗拉强度。 6.徐变：在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象被称为徐变。 7.减小徐变的手段？降低水灰比，减少水泥用量；增大集料的体积比；适当提高混凝土养生的温度和湿度，使得水泥水化更充分。 8.徐变的好处与坏处？好处：（1）有利于结构构件产生应力重分布，减少应力集中现象（2）减小大体积混凝土的温度应力坏处：（1）引起预应力损伤（2）在长期高应力作用下会导致破坏 9.混凝土的收缩：在混凝土凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象。10：热轧钢筋的强度限值为什么取屈服强度？热轧钢筋受拉达到屈服点后，有比较大的流幅，构件会出现很大的变形和过宽的裂缝而不能正常使用，因此以屈服强度作为钢筋强度的限值。对于硬钢，没有明显的流幅，一般取残余应变为0.2%时对应的应力作为其强度限值，称为条件屈服强度。 11.光圆钢筋与混凝土粘结机理？（1）钢筋与混凝土中水泥胶体的胶结力（2）钢筋与混凝土接触面上的摩擦力

钢结构设计原理复习总结

钢结构的特点： 1.钢材强度高、塑性和韧性好 2.钢结构的重量轻 3.材质均匀，和力学计算的假定比较符合 4.钢结构制作简便，施工工期短 5.钢结构密闭性好 6.钢结构耐腐蚀性差 7.钢材耐热但不耐火 8.钢结构可能发生脆性断裂钢结构的破坏形式钢材有两种性质完全不同的破坏形式，即塑性破坏和脆性破坏。钢结构所用材料虽然有较高的塑性和韧性，但一般也存在发生塑性破坏的可能，在一定条件下，也具有脆性破坏的可能。塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉强度fu 后才发生。破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的断口呈纤维状，色泽发暗。在塑性破坏前，构件发生较大的塑性变形，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。另外，塑性变形后出现内里重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。构件应力超过屈服点，并且达到抗拉极限强度后，构件产生明显的变形并断裂。常温及静态荷载作用下，一般为塑性破坏。破坏时构件有明显的颈缩现象。常为杯形，呈纤维状，色泽发暗。在破坏前有很明显的变形，并有较长的变形持续时间，便于发现和补救。脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢材的屈服点fy ，断裂从应力集中处开始。冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂缝，常是断裂的发源地。破坏前没有任何预兆，破坏时突然发生的，断口平直并呈有光泽的晶粒状。由于脆性破坏前没有明显的预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大，因此，在设计，施工和使用过程中，应特别注意防止钢结构的脆性破坏。在破坏前无明显变形，平均应力也小（一般都小于屈服点），没有任何预兆。局部高峰值应力可能使材料局部拉断形成裂纹；冲击振动荷载；低温状态等可导致脆性破坏。平直和呈有光泽的晶粒。突然发生的，危险性大，应尽量避免。低碳钢的应力应变曲线： 1.弹性阶段：OA 段：纯弹性阶段εσE = A 点对应应力：p σ（比例极限） AB 段：有一定的塑性变形，但整个OB 段卸载时0=ε B 点对应应力：e σ（弹性极限） 2.屈服阶段：应力与应变不在呈正比关系，应变增加很快，应力应变曲线呈锯齿波动，出现应力不增加而应变仍在继续发展。其最高点和最低点分别称为上屈服点和下屈服点；下屈服点稳定，设计中以下屈服点为依据。 3.强化阶段：随荷载的增大，应力缓慢增大，但应变增加较快。当超过屈服台阶，材料出现应变硬化，曲线上升，至曲线最高处，这点应力fu 称为抗拉强度或极限强度。 4.颈缩阶段：截面出现了横向收缩，截面面积开始显著缩小，塑像变形迅速增大，应力不断降低，变形却延续发展，直至F 点试件断裂。疲劳破坏：钢材的疲劳断裂是微观裂纹在连续反复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。钢材的疲劳强度取决于构造状况（应力集中程度和残余应力）、作用的应力幅、反复荷载的虚幻次数，而和钢材的静力强度无明显关系。钢结构的连接方法：焊接连接：不削弱构件截面，构造简单，节约钢材，焊缝处薄。弱铆钉连接：塑性和韧性极好，质量容易检查和保证，费材又费工。螺栓连接：操作简单便于拆卸。焊接连接的优点：1.焊件间可以直接相连，构造简单，制作加工方便2.不削弱截面，节省材料3.连接的密闭性好，结构的刚度大4.可实现自动化操作，提高焊接结构的质量。缺点：1.焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆2.焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低3.焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，容易扩展至整个截面，低温冷脆问题也比较突出。焊接连接通常采用的方法为电弧焊（包括手工电弧焊）自动（半自动）埋弧焊和气体保护焊。侧面角焊缝主要承受剪力，塑性较好，应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端打而中间小的状态。焊缝越长，应力分布不均匀性越显著，但临界塑性工作阶段时，产生应力重分布，可使应力分布的不均与现象渐趋缓和。焊脚不能过小：否则焊接时产生的热量较小，而焊件厚度较大，致使施焊是冷却速度过快，产生淬硬组织，导致母材开裂。焊脚不能过大：1.较薄焊件容易烧穿或过烧2.冷却时的收缩变形加大，增大焊接应力，焊件容易出现翘曲变形计算长度不能过小：1.焊件的局部加热严重，焊缝起灭狐所引起的缺陷相距较近，及可能的其他缺陷使焊缝不够可

级钢结构设计原理期末考试试卷

2013-2014年第一学期 2010级土木工程专业钢结构设计原理课程期末考试规范答案及评分细则一、填空题（本大题共10小题，每空1分，共20分） 1. 承载能力极限状态为结构或构件达到最大承载力或达到不适于继续承载的变形时的极限状态。 2. 钢材牌号Q235－BF,其中235表示屈服强度,B表示质量等级为B级,F表示沸腾钢。 3. 钢材五项机械性能指标是屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能、冲击韧性 5. 角焊缝的厚度大而长度过小时，使焊件局部过热严重，因此侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于8hf和40mm。 6.当梁的整体稳定系数φb＞0.6时，材料进入弹塑性阶段，这时，梁的整体稳定系数应采用φ'b。 7. 对承受静力荷载或间接承受动力荷载的钢梁，允许考虑部分截面发展塑性变形，在计算中引入塑性发展系数来考虑。 8.焊接梁的设计中，翼缘板的局部稳定常用限制宽厚比的办法来保证，而腹板的局部稳定则采用配置加劲肋的办法来解决。 9.按正常使用极限状态计算时，轴心受压构件要限制构件长细比，受弯构件要限制构件挠度，拉、压弯构件要限制构件长细比。 10.目前我国设计规范中压弯构件弯矩作用平面内整体稳定验算多采用相关公式法，利用边缘屈服准则，建立压弯构件弯矩作用平面内稳定计算的轴力和弯矩相关公式。二、单选题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 1. 在结构设计中，失效概率P f与可靠指标β的关系为。 A.P f越大，β越大，结构可靠性越差 B.P f越大，β越小，结构可靠性越差 C.P f越大，β越小，结构越可靠 D.P f越大，β越大，结构越可靠 2. 钢材的设计强度是根据确定的。 A. 抗拉强度 B. 抗压强度 C. 屈服强度 D. 极限强度 3. 钢材的伸长率δ用来反映材料的。 A.承载能力 B.弹性变形能力 C.塑性变形能力 D.抗冲击荷载能力 4. 钢中硫和氧的含量超过限量时，会使钢材。 A. 变软 B. 热脆 C. 冷脆 D. 变硬 5. 钢材经历了应变硬化（应变强化）之后。 A. 强度提高 B. 塑性提高 C. 冷弯性能提高 D. 可焊性提高 6．手工电弧焊使用的焊条宜使焊缝金属与主体金属的强度相匹配，Q345钢宜采用焊条。 A．E43系列B．E50系列C．E55系列D．E235系列 7．下列关于焊接应力叙述错误的是（）。 A．焊接应力增大了构件变形，降低了构件的刚度 B．焊接应力减小了构件有效截面和有效惯性矩，降低了构件稳定承载力 C．焊接应力降低了结构的静力强度，从而降低了构件的疲劳强度 D．在无外加约束情况下，焊接应力是自相平衡的力系 8. 下列螺栓破坏属于构造破坏的是。

结构设计原理课程设计完整版

结构设计原理课程设计设计题目：预应力混凝土等截面简支空心板设计（先张法）班级：6班姓名：于祥敏学号：44090629 指导老师：张弘强

目录一、设计资料 (2) 二、主梁截面形式及尺寸 (2) 三、主梁内力计算 (3) 四、荷载组合 (3) 五、空心板换算成等效工字梁 (3) 六、全截面几何特性 (4) 七、钢筋面积的估算及布置 (5) 八、主梁截面几何特性 (7) 九、持久状况截面承载力极限状态计算 (9) 十、应力损失估算 (10) 十一、钢筋有效应力验算 (13) 十二、应力验算 (13) 十三、抗裂性验算 (19) 十四、变形计算 (21)

预应力混凝土等截面简支空心板设计一、设计资料 1、标跨m 16，计算跨径m 2.15 2、设计荷载：汽车按公路Ｉ级，人群按2/0.3m KN ，10=γ 3、环境：Ｉ类，相对湿度%75 4、材料：预应力钢筋：采用ASTM a A 97416-标准的低松弛钢绞线（71?标准型），抗拉强度标准值MPa f pk 1860=，抗拉强度设计值MPa f pd 1260=，公称直径mm 24.15，公称面积2140mm ，弹性模量MPa Ep 51095.1?= 非预应力钢筋：400HRB 级钢筋，抗拉强度标准值MPa f sk 400=，抗拉强度设计值 MPa f sd 330=，弹性模量MPa Es 5100.2?= 箍筋：335H R B 级钢筋，抗拉强度标准值MPa f sk 335=，抗拉强度设计值 MPa f sd 280=，弹性模量MPa Es 5100.2?= 混凝土：主梁采用50C 混凝土，MPa Ec 41045.3?=，抗压强度标准值MPa f ck 4.32=，抗压强度设计值MPa f cd 4.22=，抗拉强度标准值MPa f tk 65.2=，抗拉强度设计值 MPa f td 83.1= 5、设计要求：根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》要求，按Ａ类预应力混凝土构件设计此梁 6、施工方法：先张法二、主梁截面形式及尺寸（mm ）主梁截面图（单位mm ）

结构设计原理知识点

第一章钢筋混凝土结构基本概念及材料的物理力学性能 1.混凝土立方体抗压强度cu f ：（基本强度指标）以边长150mm 立方体试件，按标准方法制作养护28d ，标准试验方法（不涂润滑剂，全截面受压，加载速度0.15~0.25MPa/s ）测得的抗压强度作为混凝土立方体抗压强度 cu f 。影响立方体强度主要因素为试件尺寸和试验方法。尺寸效应关系： cu f （150）=0.95cu f （100） cu f （150）=1.05cu f （200） 2.混凝土弹性模量和变形模量。 ①原点弹性模量：在混凝土受压应力—应变曲线图的原点作切线，该切线曲率即为原点弹性模量。表示为：E '=σ/ε=tan α0 ②变形模量：连接混凝土应力应变—曲线的原点及曲线上某一点K 作割线，K 点混凝土应力为σc （=0.5c f ），该割线（OK ）的斜率即为变形模量，也称割线模量或弹塑性模量。 E c '''=tan α1=σc /εc 混凝土受拉弹性模量与受压弹性模量相等。 ③切线模量：混凝土应力应变—上某应力σc 处作一切线，该切线斜率即为相应于应力σc 时的切线模量''c E =d σ/d ε 3 . 徐变变形：在应力长期不变的作用下，混凝土的应变随时间增长的现象称为徐变。影响徐变的因素：a. 内在因素，包括混凝土组成、龄期，龄期越早，徐变越大；b. 环境条件，指养护和使用时的温度、湿度，温度越高，湿度越低，徐变越大；c. 应力条件，压应力σ﹤0.5 c f ，徐变与应力呈线性关系；当压应力σ介于（0.5～0.8）c f 之间，徐变增长比应力快；当压应力σ﹥0.8 c f 时，混凝土的非线性徐变不收敛。徐变对结构的影响：a.使结构变形增加；b.静定结构会使截面中产生应力重分布；c.超静定结构引起赘余力；d.在预应力混凝土结构中产生预应力损失。 4.收缩变形：在混凝土中凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减少的现象称为收缩。混凝土收缩原因：a.硬化初期，化学性收缩，本身的体积收缩；b.后期，物理收缩，失水干燥。影响混凝土收缩的主要因素：a.混凝土组成和配比；b.构件的养护条件、使用环境的温度和湿度，以及凡是影响混凝土中水分保持的因素；c.构件的体表比，比值越小收缩越大。混凝土收缩对结构的影响：a.构件未受荷前可能产生裂缝；b.预应力构件中引起预应力损失；c.超静定结构产生次内力。 5.钢筋的基本概念 1.钢筋按化学成分分类，可分为碳素钢和普通低合金钢。 2钢筋按加工方法分类，可分为a.热轧钢筋；b.热处理钢筋；c.冷加工钢筋（冷拉钢筋、冷轧钢筋、冷轧带肋钢筋和冷轧扭钢筋。） 6.钢筋的力学性能物理力学指标：（1）两个强度指标：屈服强度，结构设计计算中强度取值主要依据；极限抗拉强度，材料实际破坏强度，衡量钢筋屈服后的抗拉能力，不能作为计算依据。（2）两个塑性指标：伸长率和冷弯性能：钢材在冷加工过程和使用时不开裂、弯断或脆断的性能。 7.钢筋和混凝土共同工作的的原因：（1）混凝土和钢筋之间有着良好的黏结力；（2）二者具有相近的温度线膨胀系数；（3）在保护层足够的前提下，呈碱性的混凝土可以保护钢筋不易锈蚀，保证了钢筋与混凝土的共同作用。第二章结构按极限状态法设计计算的原则 1.结构概率设计的方法按发展进程划分为三个水准：a.水准Ⅰ，半概率设计法，只对影响结构可靠度的某些参数，用数理统计分析，并与经验结合，对结构的可靠度不能做出定量的估计；b.水准Ⅱ，近似概率设计法，用概率论和数理统计理论，对结构、构件、或截面设计的可靠概率做出近似估计，忽略了变量随时间的关系，非线性极限状态方程线性化；c.水准Ⅲ，全概略设计法，我国《公桥规》采用水准Ⅱ。 2.结构的可靠性：指结构在规定时间（设计基准期）、规定的条件下，完成预定功能的能力。可靠性组成：安全性、适用性、耐久性。可靠度：对结构的可靠性进行概率描述称为结构可靠度。 3.结构的极限状态：当整个结构或构件的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态分为承载能力极限状态、正常使用极限状态和破坏—安全状态。承载能力极限状态对应于结构或构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形，具体表现：a.整个构件或结构的一部分作为刚体失去平衡；b.结构构件或连接处因超过材料强度而破坏；c.结构转变成机动体系；d.结构或构件丧失稳定；e.变形过大，不能继续承载和使用。正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值，具体表现：a.由于外观变形影响正常使用；b.由于耐久性能的局部损坏影响正常使用；c.由于震动影响正常使用；d.由于其他特定状态影响正常使用。破坏—安全状态是指偶然事件造成局部损坏后，其余部分不至于发生连续倒塌的状态。（破坏—安全极限状态归到承载能力极限状态中） 4.作用：使结构产生内力、变形、应力、应变的所有原因。作用分为：永久作用、可变作用和偶然作用。永久作用：在结构使用期内，其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的作用可变作用：在结构试用期内，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比较不可忽略的作用。

钢结构设计原理重点修改版

填空 1.极限状态的分类：承载能力极限状态，正常使用极限状态。 2.普通碳素钢的等级：A,B,C,D 3.钢材是根据什么命名的：质量等级，脱氧方法，屈服点数值，代表屈服点的字母Q。 4.有害元素有哪些：O,S,N,P,H 5.焊缝按连接计算分哪几类：对接焊缝，角焊缝。或者承受轴心力作用时角焊缝连接计算，复杂受力时角焊缝连接计算。 6.角焊缝的分类：正面角焊缝，斜焊缝，侧面角焊缝，直角角焊缝，斜角角焊缝。 7.角钢肢背和肢尖的内力分配：等肢K1=0.7 K2=0.3不等肢（长肢水平）K1=0.75 K2=0.25不等肢（长肢垂直）K1=0.65 K2=0.35 8.螺栓的排列分类：并列，错列。 9.高强度螺栓8.8级10.9级的含义:螺栓性能等级。 10.轴心受力构件常用的截面形式：按其截面组成形式（实腹式构件，格构式构件）按常见的有（热轧型钢截面，冷弯型钢截面，轻型刚或钢板连接而成的组合截面）。 11.轴心受力构件校核的内容：刚度验算，整体稳定验算，局部稳定验算，强度验算。 12.压弯构件整体破坏形式有哪些：弯曲屈曲，弯扭屈曲，弯扭失稳。 13.节点厚度根据什么确定：梯形（最大腹杆内力），三角形（弦杆最大内力）。 14.上弦横向水平支撑间距：不大于60m。 15.拉杆压杆按什么设计：拉：强度，压：稳定性。 16.刚性杆能受什么：受拉，受压。 17.平面外的计算长度怎么取：有支撑就取支撑间距，没有就取实长。选择 1.标准值和设计值的转换分项系数不一致标准值X分项系数=设计值 2.低温下的钢材强度塑性会怎样？强度提高，塑性韧性降低 3.钢材符号含义Q235AF 代表屈服点为235的A级沸腾钢 4.塑性韧性好的钢材要用到什么结构上？多用于焊接结构 5.衡量冲击荷载能力的指标是什么？韧性（也叫冲击韧性） 6.焊脚尺寸用什么表示？指焊缝根角至焊缝外边的尺寸，表示为hf 7.单个普通螺栓受剪承载力的取值 140fv 8.残余应力对静力强度刚度疲劳强度的影响 9.组合梁翼缘部稳定通过什么控制？通过宽厚比控制 10.弹性受压杆件的界性，临界力临界力随抗弯刚度的增加和构件长度的减小而增大 11.绕虚轴受弯时设计准则是什么？以截面边缘纤维屈服为设计准则

(完整word版)《钢结构设计原理》期末考试试卷及答案(2).docx

天津大学试卷专用纸学院建筑工程学院专业土木工程专业班年级学号姓名共4页第1页 20xx ～20xx 学年第 x2 学期期末考试试卷《建筑钢结构设计》（A 卷共5页）4、简述吊车对厂房结构产生的三种荷载；（4分）答：竖向荷载，由吊车体系的自重产生；横向水平制动力，由吊车小车的启动与刹车产生；纵向水平制动力，由吊车大车的启动与刹车产生。（考试时间：年月日）题号一二成绩核分人签字5、简述多层钢结构体系的主要类型；（ 4 分）得分答：柱—支撑体系：框架梁柱节点均为铰接，在纵向与横向沿柱高设置竖向柱间支撑；一、简答题（共30 分）纯框架体系：在纵横两个方向均为多层刚接框架；框架支撑体系：一个方向为柱—支撑 1、写出钢结构排架承载力极限状态设计公式 n 体系，另一个方向为纯框架体系的混合体系。0 ( G C G G kQ 1 C Q1 Q 1k i 2 ci Qi C Qi Q ik ) R 中符号（, ）的含义；（4分）6、高层钢结构体系的主要类型；（4 分）答：0为重要性系数；G ,Qi 为永久荷载及可变荷载的分项系数；为组合系数。答：框架结构体系、框架—剪力墙结构体系、外筒式结构体系、筒中筒式结构体系、筒束式结构体系及钢—混凝土组合结构体系。 2、单层厂房钢结构屋盖支撑体系由哪些支撑构成；（4 分） 7、高层钢结构不宜采用Q390 钢的原因是什么？（ 2 分）答：上（下）弦横向水平支撑；下弦纵向水平支撑；垂直支撑。答： Q390钢伸长率为 18%，不符合伸长率大于 20%的规定； 8、简述采用时程分析法时地震波的选取原则；（4 分） 3、简述单层厂房横向框架的两种主要类型及其特点；（ 4 分）答：至少应采用 4条能反映当地场地特性的地震加速度波，其中宜包括一条本地区历史答：（ 1）横梁与柱铰接，特点是对柱基沉降的适应性较强，且安装方便，计算简单，受上发生的实测地震记录波。如当地没地震记录，可根据当地场地条件选用合适的其他地力明确，缺点是下段柱的弯矩较大，厂房的横向刚度较差。（2）横梁与柱刚接，特点是区的地震记录。如没有合适的地震记录，可采用根据当地地震危险性分析结果获得的人对减少下段柱弯矩，增加厂房横向刚度有利。由于下段柱截面高度小，从而可以减少厂工模拟地震波，但 4 条波不得全用人工模拟的地震波。地震波的持续时间不宜过短，应房的建筑面积，却使屋架受力复杂，连接构造亦麻烦，且对柱基础的差异沉降比较敏感。取 10-20s或更长。

武汉理工大学混凝土结构设计原理课程设计上课讲义

学号：0121206120102 课程设计课程：混凝土结构设计原理学院：土建学院班级：土木 zy1202 姓名：学号： 0121206120102 指导老师： 2015年1月18日

目录一、设计资料 (1) 二、设计荷载 (1) 三、主梁毛截面几何特性计算 (1) 四、预应力钢束面积的估算及钢束布置 (4) 五、主梁截面几何特性计算 (7) 六、截面强度计算 (9) 七、钢束预应力损失估算 (11) 八、预加应力阶段的正截面应力验算 (15) 九、使用阶段的正应力验算 (18) 十、使用阶段的主应力验算 (21) 十一、锚固区局部承压验算 (23) 十二、主梁变形（挠度）计算 (24)

贵州道真高速公路桥梁上部构件设计一、设计资料 1、初始条件：贵州道真高速公路桥梁基本上都采用标准跨径，上部构造采用装配式后张法预应力混凝土空心板，20 m 空心板、1.25m 板宽，计算跨径19.5m ，预制长度19.96m 。参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》按Ａ类预应力混凝土构件设计此梁。 2、材料：（1）混凝土：C40混凝土，MPa Ec 41025.3?=，抗压强度标准值 MPa f ck 8.26=，抗压强度设计值MPa f cd 4.18=，抗拉强度标准值MPa f tk 40.2=，抗拉强度设计值MPa f td 65.1=。（2）非预应力钢筋：普通钢筋主筋采用HRB335级钢筋，抗拉设计强度 a sd MP f 280=；箍筋采用R235级钢筋，抗拉设计强度a sd MP f 195=。（3）预应力钢筋公称直径为15.24mm ，公称面积为140mm2，抗拉标准强度 a pk MP f 1860=，MPa f pd 1260=，弹性模量Ep ＝1.95×105Mpa ，低松弛级。二、设计荷载设计荷载为公路-I 级，结构重要性系数0γ取1.0。荷载组合设计值如下： kN Q 76=跨中m kN M .399=汽m kN M .710=恒m kN M .1395=跨中kN Q j 3720=00=j M m kN M .10254/1= 三、主梁毛截面几何特性计算