1、 1 结构设计原理习题集 第 1章 钢筋混凝土材料的物理力学性能 1-1 混凝土的单轴向强度有哪些？各有什么作用？ 1-2 复合应力状态下混凝土的强度有哪些特点？ 1-3 混凝土和钢筋的应力 应变曲线各有什么特征？ 1-4 什么是徐变？徐变对结构有什么影响？影响徐变的因素有哪些？ 1-5 钢筋是如何分类的？钢筋混凝土结构对钢筋有何要求？ 1-6 钢筋与混凝土之间的粘结力是如何形成的？如何提高钢筋与混凝土之间的粘结力？ 第 2 章 钢筋混凝土结构设计基本原理 2-1 什么是极限状态？分为哪几类？有何表现？ 2-2 作用（ 或荷载）分为哪几类？什么是永久作用（或荷载）、可变作用（或荷载）、偶然作用
2、（或荷载）？ 2-3 作用（或荷载）组合的意义是什么？ 2-4 作用（或荷载）的设计代表值有哪些？含义是什么？ 2-5 承载能力极限状态的设计原则是什么 ?基本表达形式如何？ 2-6 正常使用极限状态的验算包括哪些内容？ 2-7 材料的标准强度、设计强度的意义是什么？ 2-8 如何提高结构的耐久性？ 第 3章 钢筋混凝土 受弯构件正截面承载力计算 3-1 钢筋混凝土受弯构件在桥梁工程中主要用于哪些构件？其截面形式和尺寸有什么要求？ 3-2 试述钢筋混凝土板内钢筋的种类、作用及构造要求？ 3-3 试述钢筋混凝土梁内钢筋的种类、作用及构造要求？哪些为构造钢筋？哪些为受力钢筋？ 3-4 钢筋混凝土受
3、弯构件的正截面工作分为哪三个阶段？有何特征？ 3-5 钢筋混凝土受弯构件正截面的破坏形态有哪些？有何特征？ 3-6 受弯构件正截面承载能力极限状态计算的基本假定有哪些？ 3-7 什么是混凝土受压高度界限系数 b ？其值大小如何确定？各种钢筋的 b 取值如何 ？ 3-8 如何将混凝土受压区实际的曲线应力分布图简化成等效矩形应力分布图？ 2 3-9 单筋矩形截面梁的破坏弯矩与哪些因素有关？ 3-10 什么是双筋梁？有何特点？在什么情况下使用双筋截面梁？ 3-11 如何保证受压区的钢筋应力达到其抗压设计强度？ 3-12 分析 T 形截面梁的优缺点？两类 T 梁的判别式是根据什么条件得到的？如何使用？
4、 3-13 已知单筋矩形截面梁 , mmhb 450200 ， 承受计算弯矩 mKNM d 100 ,结构重要性系数为 1.0，采用 C25 混凝土， HRB335 钢筋，求受拉钢筋的截面面积，并绘出配筋图。 3-14 已知单筋矩形截面梁 , mmhb 450200 ， 采用 C20 混凝土， R235 钢筋，梁内配有 520 纵向受拉钢筋，计算该截面所能承受的最大弯矩。 3-15 有一钢筋混凝土 板，板厚 h=30cm ，每米板宽承 受的跨中恒 载弯矩mKNM G 1.37 ，活荷载弯矩 mKNM Q 6.95 ,结构重要性系数为 1.0，采用 C25 混凝土， HRB400 钢 筋 ,试计
5、算受拉钢筋的截面面积。 3-16 已知单筋矩形截面梁 , 承受计算弯矩 mKNM d 300 ，结构重要性系数为1.0，采用 C20 混凝土， R235 钢筋 ,试求截面尺寸和受拉钢筋的截面面积。 3-17 已知单筋矩形截面梁 , 计算跨径 L=5.37m，截面尺寸 mmhb 450200 ,钢筋混凝土重力密度 25 3KN m/ ，桥上通过可变荷载（汽车、 人群） q=12KN/m, 结构重要性系数为 0.9，采用 C20 号混凝土， HRB335 钢筋 ,试求受拉钢筋的截面面积并复核其强度。 3-18 已知钢筋混凝土简支梁桥，计算跨径 L=6m，承受永久荷载（不计梁自重）g KN m1 6
6、 38 . /,均布可变荷载（汽车） q=7.5KN/m，结构重要性系数为 1.0，试按照以下不同条件分别计算受拉钢筋的面积并进行讨论。 3-19 已知一双筋矩形截面梁，截面尺寸 mmhb 450200 ，承受计算弯矩mKNM d 288 ，采用 C25 号混凝土， HRB335 钢筋，求： 序 号 截面尺寸 )(mmhb 混凝土强度等级 钢筋种类 （ 1） 200 500 C20 R235 （ 2） 200 500 C40 R235 （ 3） 200 500 C20 HRB400 （ 4） 200 550 C20 R235 （ 5） 250 500 C20 R235 3 （ 1）钢筋截面面积
7、 sA 及 sA ； （ 2）若在截面受压区配置 162 ）（ 2 402 mmAs ，求 sA 。 3-20 已知双筋矩形截面梁， mmhb 500200 ，采用 C25 号混凝土， HRB400 级钢筋，受拉区配 206 钢筋，受压区配 183 钢筋，承受计算弯矩 mKNM d 2950 ,试复核该梁的强度。 3-21 已知装配式简支 T 形截面梁，截面尺寸 mmbf 1680 ， mmb 180 ， mmhf 130 , mmh 1300 ，采用 C25 混 凝 土 ， HRB335 钢 筋 ， 计 算 弯 矩mKNM d 2040 ，结构重要性系数为 1.0，采用焊接钢筋骨架，试求受拉
8、钢筋的面积并选择钢筋，画出配筋图。 3-22 已知 T 形截面梁，截面尺寸 mmbf 1580 ， mmb 180 ， mmhf 150 , mmh 1600 ，采用 C25 混凝土， HRB335 钢筋，计算弯矩 mKNM d 2940 ，结构重要 性系数为 1.0，采用焊接钢筋骨架，试求受拉钢筋的面积并选择钢筋，画出配筋图。 3-23 已知 T 形截面梁，截面尺寸为 mmbf 2000 ， mmb 250 ， mmhf 130 , mmh 750 ，采用 C20 混凝土， R235 钢筋，配置受拉钢筋 622 ，采用 C20 混凝土，试求 （ 1）截面所能承受的最大弯矩 maxdM （ 2
9、）若 mmb 400 ， mmhf 200 ，截面所能承受的最大弯矩 maxdM ； （ 3）分析以上结果。 3-24 已知装配式简支梁，计算跨径 21.6m，相邻主梁间距 1.6m，截面尺寸mmbf 1680 ， mmb 180 ， mmhf 130 , mmh 1500 ，采用 C25 混凝土， HRB400钢筋，承受弯矩：永久荷载 mKNM G 9.982 ,基本可变荷载（汽车 +人群）mKNM Q 2.776 ,结构重要性系数为 1.0，采用焊接钢筋骨架，试求受拉钢筋的面积并选择钢筋，画出配筋图。 第 4 章 受弯构件斜截面强度计算 4-1 为什么进行受弯构件斜截面强度计算？ 4-2
10、影响斜截面抗剪强度的主要因素有哪些？ 4-3 什么是腹筋？什么是剪跨比？ 4 4-4 受弯构件斜截面破坏的形态有哪些？有何破坏特征？发生的条件是什么？如何预防？并画出典 型的裂缝形式？ 4-5 规定斜截面抗剪强度的上限值、下限值的实质是什么？ 4-6 规定梁内最小配箍率有什么意义？ 4-7 斜截面抗剪强度验算的截面位置是如何确定的？ 4-8 全梁承载能力校核的目的是什么？方法是什么？ 4-9 什么是计算弯矩图、承载能力图？ 4-10 保证受弯构件正截面抗弯强度、斜截面抗剪强度、斜截面抗弯强度的构造措施是什么？ 4-11 如何确定纵向钢筋的弯起位置？实际弯起点、理论弯起点及充分利用点的关系是什么
11、？ 4-12 已知装配式钢筋混凝土简支 T 形梁，计算跨径 19.5m，梁高 h=1300mm，肋宽=180mm，跨中截面配 HRB335 主筋为 164328 ,C30 混凝土，焊接钢筋骨架，剪力组合设计值为： ,802, KNV ld KNVd 28.4670, ,结构重要性系数为 1.0，试设计抗剪钢筋。 4-13 已知装配式钢筋混凝土简支 T 形梁，计算跨径 21.6m，截面尺寸 mmbf 1680 ，mmb 180 ， fh =130mm,h=1500mm，跨中截面配 HRB335 主筋为 204328 ，采用 C25混凝土，焊接钢筋骨架，承受剪力如下表所示（支点和跨中之间按直线变化
12、），单位，结构重要性系数为 1.0，试设计抗剪钢筋。 项目 L/2 截面 支点截面 恒载 0 161.4 活载（汽车和人群） 52.8 153.2 4-14 已知装配式钢筋混凝土矩形板桥， mmhb 280990 ，采用 C25 混凝土，R235 级钢筋，主筋为 918 钢筋，采用双箍四肢的 8 箍筋，间距 180mm，不设斜筋，求距支座 h/2 处所能承受的最大计算剪力。 4-15 已知一等高度矩形截面梁 mmhb 600200 ，采用 C20 混凝土， R235 级钢筋， %,6.0,40,6 7 9 2 mmammA ss 支点处计算剪力 KNVd 1100, ,距离支点h/2 处的计算
13、剪力 KNVd 100 ,采用 8 的双肢箍筋，结构重要性系数为 0.9，求该处斜截面仅配置箍筋时的箍筋间距 . 4-16 已知装配式钢筋混凝土简支 T 形梁，计算跨径 21.6m，相邻两梁中心距 1.6m，截面尺寸 mmbf 1580 ， mmb 180 ， fh =120mm,h=1500mm,纵向受力钢筋为 HRB335钢筋，箍筋为 R235 钢筋，采用 C25 混凝土，焊接钢筋骨架，结构重要性系数为 1.1，承受的荷载如下表： 项目 L/2 L/4 支点处 剪 力 KN 恒载 0 74.8 130.75 活载 46.62 85.9 141.5 弯 矩 恒载 626.5 549.1 0
14、5 活载 573.5 450.9 0 求：（ 1）受拉钢筋的面积，选择钢筋，画出配筋图； （ 2）复核该梁的正截面强度； （ 3）设计抗剪的钢筋； （ 4）验算距支点 h/2 处斜截面的抗剪强度； （ 5）进行全梁承载能力的校核。 第 5 章 钢筋混凝土受扭及弯扭构件承载力计算 5.1 有一矩形截面受扭构件 ， 截面尺寸 b h=250mm 600mm， 承受的扭矩组合设计值Td=22kN.m， 结构重要性系数 0 =1。拟采用 C25 混凝土 ( cdf =11.5MPa， tdf =1.23MPa)， 箍筋采用 R235 钢筋 ( Vsdf, =195MPa)， 纵筋采用 HR B335
15、钢筋 ( tsdf, =280MPa)。试进行配筋设计 ， 并复核承载能力。 5.2 有一矩形截面钢筋混凝土弯扭构件，截面尺寸 mmhb 550250 ，承受的最大弯矩组合设计值 mKNM d 110 ，剪力组合设计值 KNVd 100 ，扭矩组合设计值mKNTd 10 ，结构重要性系数为 1.0。采用 C25 混凝土， MPafcd 5.11 ，MPaftd 23.1 ； R235 钢筋， MPafsd 195 。试进行配筋设计。 第 6 章 轴心受压构件的强度计算 6-1 试述轴心受压构件的破坏形态？ 6-2 影响轴心受压构件强度的主要因素有哪些？ 6-3 在轴心受压构件中配置纵向钢筋的作
16、用是什么？为什么控制纵向钢筋的最 小配筋率？ 6-4 什么是普通箍筋柱？什么是螺旋箍筋柱？分析二者中各自箍筋的作用？ 6-5 如何确定轴心受压构件的计算长度？轴心受压短柱和长柱有何区别？影响纵向弯曲系数的主要因素有哪些？ 6-6 有一现浇的轴心受压构件，柱高 6m，底端固接，顶端铰接。承受轴向力组合设计值 Nd=1000kN，结构重要性系数 10 ，拟采用 C30 混凝土， cdf =13.8Mpa。纵向钢筋为HRB400， sdf =330MPa。 ，分别按以下情况设计该柱的截面尺寸和所需的纵向钢筋的截面面6 积。 (l)正方形截面； (2)矩形截面； (3)圆形截面。 6-7 有一现浇的圆
17、形轴心受压构件，柱高 6m，半径 r=300mm，两端铰接。承受轴向力组合设计值 Nd=5000kN，结构重要性系数 10 ，拟采用 C30 混凝土， cdf =13.8Mpa， 纵向钢筋为 HRB400， sdf =330MPa， 箍筋为 HRB335， sdf =280MPa。试配置钢筋并复核承载能力。 第 7 章 偏心受压构件的强度计算 7-1 大、小偏心受压构件的破坏特征是什么？其判别的界限条件是什么？ 7-2 偏心距增大系数的物理意义是什么？ 7-3 试推导矩形截面偏心受压构件的强度计算公式？该公式的适用条件是什么？ 7-4 在什么条件下，偏心受压构件可以设计成对称配筋形式？ 7-5
18、 如何进行小偏心受压构件的非对称配筋计算？ 7-6 试述圆形截面偏心受压构件的截面设计及强度复核的步骤？ 7-7 钢筋混凝土偏心受压构件，截面尺寸为 b h=400mm 600mm，两个方向 (弯矩作用方向和垂直于弯矩作用方向 )的计算长度均为 l0=12m。承受轴向力组合设计值 Nd=320kN，弯矩组合设计值 Md=230kN.m。拟采用 C30 混凝土，纵向钢筋为 HRB335，结构重要性系数10 ， sdf =280MPa， sdf =280MPa， cdf =13.8Mpa， b=0.56， Es=2x105MPa， 。试选 择钢筋，并复核截面强度。 7-8 钢筋混凝土偏心受压构件，
19、截面尺寸为 b h=300mm 500mm，两个方向 (弯矩作用方向和垂直于弯矩作用方向 )的计算长度均为 l0=2.3m。承受轴向力组合设计值 Nd=1250kN，弯矩组合设计值 Md=110kN.m。拟采用 C25 混凝土，纵向钢筋为 HRB335，结构重要性系数10 ， sdf =280MPa， sdf =280MPa， cdf =11.5Mpa， b=0.56， Es=2x105MPa， 。试选择钢筋，并复核截面强度。 7-9 钢筋混凝土偏心受压构件，截面尺寸为 b h=250mm 550mm，两个方向 (弯矩作7 用方向和垂直于弯矩作用方向 )的计算长度均为 l0=3.0m。承受轴向
20、力组合设计值Nd=1400kN，双向弯矩组合设计值 Md= 105kN.m。拟采用 C25 混凝土，纵向钢筋为 R235， 结构重要性系数 10 ， sdf = sdf =195MPa， cdf =11.5Mpa， b=0.62， Es=2.1x105MPa， 。试选择对称钢筋，并复核承载力。 7-10 已知钻孔灌注桩直径 d=1.5m，计算长度 l0=5m。控制截面的设计荷载效应为Md=2700KN.m， Nd=12000kN。拟采用 C25 混凝土，纵向钢筋为 HRB=335， 结构重要性系数 10 ， sdf =280MPa， cdf =11.5Mpa， Es=2.1x105MPa， 。
21、试选择钢筋，并复核承载力。 第 8 章 受拉构件的强度计算 8.1试从破坏形态、截面应力、计算公式等方面分析大偏心受压构件和大偏心受拉构件的异同点？ 8.2大、小偏心受拉构件是如何划分的？其受力特点和破坏形态有何不同？ 8.3已知一偏心受拉构件，承受计算纵向力 Nd=720kN，计算弯矩 Md=65kN.m，截面尺寸为 b h=300mm 450mm， As=As=40mm，采用 25 号混 凝土和 HRB335 钢筋，求截面配筋。 8.4 已知偏心受拉构件的截面尺寸为 b h=350mm 620mm，采用 25 号混凝土和 R235钢筋，承受计算纵向力 Nd=160kN，计算弯矩 Md=13
22、5kN.m，计算所需纵向钢筋的截面面积。 第 9 章 钢筋混凝土结构短暂状况应力验算 9.1 弹性分析设计法的基本假定是什么？ 9.2 如何确定钢筋混凝土构件的换算截面？ 9.3 钢筋混凝土受弯构件短暂状况斜截面应力验算与正截面有什么不同？ 第 10 章 受弯构件裂缝及变形验算 10.1 裂缝分为哪几种类型？产生的原因是 什么？应分别采用何种措施来消除或减小裂缝宽度？ 10.2 挠度分为哪几种类型？什么是预拱度？如何计算挠度和预拱度？ 8 10.3 某装配式钢筋混凝土 T 形截面简支梁 ， 跨中截面尺寸 b=20cm、 h=170cm、 bi=160cm、hi=12cm， 配置 HRB335
23、钢筋 (4 18+8 32， as=10.9cm)，结构重力产生的跨中弯矩 标准值MGK=990kN.m（不包括冲击力）， 汽车荷载引起的跨中弯矩 标准值 MQ1K=870kN.m，人群荷载弯矩标准 值 MQ2K=85.44kN.m。 1)试验算此梁跨中截面裂缝宽度。 2)试计算在 荷载短期效应作用下 此 T 梁的跨中挠度。 第 11 章 深 梁 11.1 简支深梁主要有哪几种破坏形态？ 11.2简述深梁的配筋特点和构造要求。 11.3. 简述深梁的计算内容。 第 12 章 预应力混凝土结构的基本概念 12-1 为什么采用预应力混凝土结构？ 12-2 什么是预应力？其作用是什么？ 12-3 举
24、例说明预应力混凝土的工作原理？ 12-4 预应力混凝土结构有何优缺点？ 12-5 按预应力度的不同，预应力混凝土结构分为哪几类？ 12-6 试比较先张法和后张法？ 12-7 桥梁工程中常 用的锚具有哪些？各有何特点？ 12-8 什么叫张拉控制应力？如何取值？ 12-9 试分析先张法、后张法预应力混凝土构件发生各项预应力损失的原因及减小措施，说明预应力损失计算公式中各符号的意义及取值要求。 12-10 已知一预应力混凝土矩形截面梁 mmhb 400240 ，承受全部荷载引起的跨中弯矩 M KN m 64 , 要 求 在 使 用 阶 段 跨 中 截 面 上 、 下 缘 的 应 力 为MPacs 1
25、1 , MPcx 1 a,求（ 1）预加 力 pN ；（ 2）偏心距。（不计预应力损失，截面几何特性按毛截面计） 12-11 已知一预应力混凝土矩形截面梁 mmhb 500200 ，承受全部荷载引起的跨中弯矩 M KN m 100 ，在距梁下缘 h/3 处施加一偏压力 pN =600KN，不计预应力损失，截面几何特性按毛截面计，求在 M 与 pN 共同作用下梁上、下缘的应力，并画出应力图。 12-12 已知一计算跨径为 12m 的矩形截面混凝土简支梁， mmhb 500250 ,承受均布荷载 q=8000N/m,（包括恒载），求 （ 1）确定跨中截面混凝土的应力； （ 2）若在距梁下缘 150
26、mm 处加若干钢筋，（ 21430 mmAp )，并在承受荷载前预拉钢筋，使其对混凝土截面产生的预压力 KNNp 800 ,试求在上述荷载作用下，混凝土和钢筋的应力。 9 12-13 已 知先 张 预应 力 混凝 土 板， 长 度 L=7.96m ，截 面 几何 特 征值 为 ：2227470 mmAc , 20 234306 mmA , 4130 10718.4 mmJ , mmh 400 ，重心轴距板上缘的距离 mmyos 7.203 ,混凝土为 C40，预应力钢筋为精轧螺纹钢筋 6 16，MPafpk 785 ，一端张拉，采用超张拉，用带螺帽的锚具临时固定在台座上，当混凝土达到设计强度的
27、 90%时放松钢筋，场地温度 为 100C ，加热养护，采用二级升温养护，第一次温度升至 200C ，第二次温度升至 400C ，大气条件中相对湿度为 75%，已知MPal 1606 ,求各项预应力损失并进行预应力损失组合。 12-14 已知一片后张法预应力混凝土简支梁，计算跨径 32m，梁全长 32.6m，每片梁采用 20 束 0.524 p 的高强钢丝， MPaf pk 1670 ,锥形锚具，跨中截面尺寸如图，采用 C50混凝土，达到标准强度后开始张拉，龄期 28 天，采用一次超张拉，两端同时张拉，每次张拉两束，其中某号钢束的全长 32.8m，弯起角度 0189 ，圆弧曲线弯起，抽拔橡胶管
28、成型，相对湿度 75%，求 （ 1）跨中截面该钢束的各项预应力损失值； （ 2）施工阶段 .使用阶段该钢束的有效预应力。 截面几何特性值如下表： )( 20 mmA )( 2mmAj )(mmepj )(0 mmep 1085600 1164400 1248 1165 )( 40 mmJ )( 4mmJj cos )(mmap 9.72 1010 8.24 1010 1 260 1742536362514891078910N9li / 420 04222426 251580li / 2l/ 210 题 12-14 图 第 13 章 预应力混凝土受弯构件的设计 13.1什么是张拉控制应力？为什么
29、控制张拉控制应力？其值如何确定？ 13.2什么是预应力损失？公路桥涵设计规范规定了哪几项预应力损失？如何划分它们的损失阶段？ 13.3什么是有效预应力与永存预应力？ 13.4分析预 应力混凝土受弯构件的各受力阶段及其特点？ 13.5如何按承载能力极限状态计算受弯构件的强度？ 13.6受弯构件的受压区配置预应力钢筋的目的是什么？如何计算受压区预应力钢筋的应力？ 13.7预应力混凝土受弯构件的斜截面强度计算与钢筋混凝土受弯构件有哪些异同点？ 13.8为何要进行预应力混凝土受弯构件的应力计算？验算内容有哪些？各项应力的限值有何规定？为什么？ 13.9简述预应力混凝土简支梁的设计步骤？ 13.10预应
30、力混凝土简支梁的常用截面形式有哪些？ 13.11如何估算预应力钢筋的面积？ 13.12什么是束界？预应力钢筋的布置原则是什么？ 13.13.已知先张预应力混凝土板，长度 l=7.96m，截面几何特征值为：A mh 2274 7 2. , A m0 22343 6 . , I m0 4 4471759 28 10 . ,，重心轴距板上缘的距离 y mos 20 37. ,混凝土设计标号为 40 号，预应力钢筋为冷拉 IV级钢筋 6 16，一端张拉，采用超张拉，用带螺帽的锚具临时固定 在台座上，当混凝土达到设计强度的 75%时放松钢筋，场地温度为 100C ，加热养护，采用二级升温养护，第一次温度
31、升至 200C ，第二次温度升至 400C ，大气条件中相对湿度为 75%，已知s MP6 160 ,求各项预应力损失并进行预应力损失组合。 13.14.已知一片后张法预应力混凝土简支梁，计算跨径 32m，梁全长 32.6m，每片梁采用 20 束 24 50s . 的高强钢丝， R MPY 1600 ,锥形锚具，跨中截面尺寸如图，采用 50 号混凝土，达到标准强度后开始张拉，龄期 28 天，采用一次超张拉，两端同时张拉，每次张拉两束，其中某号钢束的全长 32.8m，弯起角度 0189 ，圆弧曲线弯起，抽拔橡胶管成型，相对湿度 75%，求 （ 1）跨中截面该钢束的各项预应力损失值； （ 2）施工阶段 .使用阶段该钢束的有效预应力；
