1、 2014年 9月份考试结构设计原理第三次作业 一、填空题（本大题共 30 分，共 10 小题，每小题 3 分） 1. 将钢筋和受压区混凝土两种材料组成的实际截面换算成一种拉压性能相同的假象材料组成的匀质截面称为 _ 。 2. 工程中一般把和 _ 称为腹筋。 3. 梁的斜截面承载力随着剪跨比的增大而 _ 。 4. 钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为 _ 和 _ 。 5. 梁内设置弯起筋的目的是 _ ，它不能承担弯矩。 6. 钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度，钢筋的强度越 _ 、直径越 _ 、混凝土强度越 _ ，则钢筋的锚固长
2、度就越长。 7. 混凝土的极限压应变包括 _ 和 _ 两部分。 _ 部分越大，表明变形能力越 _ ，越好。 8. 钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是 _ 、 _ 、 _ 、 _ 。 9. 将空心板截面换算成等效工字形截面的方法，是根据 _ 、 _ ， _ 不变的原则来换算的。 10. 通常梁内的跨中纵筋不宜截断，而支座负纵筋可以截断，其截断位置应根据 _ 确定，从其理论断点处向外伸长一个长度。 二、名词解释题（本大题共 15分，共 3 小题，每小题 5 分） 1. 剪跨比 2. 界限破坏 3. 粘结应力 三、计算题（本大题共 40 分，共 4 小题，每小题 10 分） 1. 已知偏心受拉构件
3、的截面尺寸为 bh=25cm40cm ，用 20混凝土和 II 级钢筋 Ag=29.45cm2 （ 625 ）， Ag， =6.03cm2 （ 316 ）， =6cm ， ，=3.5cm，承受计算纵向力 Nj=297.6KN，计算弯矩 Mj=179.8KN.m。 求：该构件所能承受的最大计算纵向力。 2. 已知某工字形截面偏心受压构件，其截面尺寸为 bi=bi， =40cm， hi= hi，=12cm， b=14cm， h=64cm，计算长度 l0=5.8m，采用 C20混凝土和 II 级钢筋，对称配筋，承受计算纵向力 Nj=495KN，计算弯矩 Mj=403KN.m 配置钢筋 Ag=Ag，=
4、20.36cm2（ 818 ），钢筋布置如下图所示 求：该构件所能承受的最大计算纵向力。 （提 示：判定大小偏心受压用 e0 0.3h0 时，可先按大偏心受压计算） 3. 简支梁桥主梁的计算跨径为 19.5M，为 T形截面，其截面尺寸为： bi， =158cm， hi， =11cm， b=18cm， h=130cm， a=10.5cm 恒载下的弯矩为M0=797.08KN.m，使用荷载下的弯矩 M=1916.57KN.m， 级钢筋 Ag=70.62cm2，钢筋直径 d=32，验算该梁的裂缝宽度。 4. 已知一矩形截面梁，截面尺寸 b 20cm,h 45cm; 承受计算弯矩 Mj168kn.m,
5、采用 25号混凝土 , 级钢筋。 求：钢 筋截面面积（ Ag.Ag ）。 四、问答题（本大题共 15 分，共 3 小题，每小题 5 分） 1. 结构可靠度的定义是什么？ 2. 何谓混凝土构件开裂截面的换算截面，其方法是怎样的？ 3. 混凝土受压弹性模量如何测定 ? 答案： 一、填空题（ 30 分，共 10 题，每小题 3 分） 1. 参考答案： 换算截面 解题方案： 将钢筋和受压区混凝土两种材料组成的实际截面换算成一种拉压性能相同的假象材料组成的匀质截面称为换算截面 评分标准： 每空 1分 2. 参考答案： 箍筋 弯起钢筋 解题方案： 工程中一 般把箍筋和弯起钢筋称为腹筋 评分标准： 每空 1
6、分 3. 参考答案： 降低 解题方案： 梁的斜截面承载力随着剪跨比的增大而降低 评分标准： 每空 1分 4. 参考答案： 软钢 硬钢 解题方案： 钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类，有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为软钢、硬钢 评分标准： 每空 1分 5. 参考答案： 承担剪力 解题方案： 梁内设置弯起筋的目的是承担剪力，它不能承担弯矩。 评分标准： 每空 1分 6. 参考答案： 高 粗 低 解题方案： 钢筋在混凝土中应有足够 的锚固长度，钢筋的强度越高、直径越粗、混凝土强度越低，则钢筋的锚固长度就越长。 评分标准： 每空 1分 7. 参考答案： 弹性应变 塑
7、性应变 塑性应变 大 延性 解题方案： 混凝土的极限压应变包括弹性应变和塑性应变两部分。塑性应变部分越大，表明变形能力越大，延性越好。 评分标准： 每空 1分 8. 参考答案： 强度 塑性 焊接性能 粘结力 解题方案： 钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是：强度、塑性、焊接性能、粘结力 评分标准： 每空 1分 9. 参考答案： 面积 惯性矩 形心位置 解题方案： 将空心板截面 换算成等效工字形截面的方法，是根据面积；惯性矩；形心位置不变的原则来换算的。 评分标准： 每空 1分 10. 参考答案： 材料弯矩图 解题方案： 通常梁内的跨中纵筋不宜截断，而支座负纵筋可以截断，其截断位置应根据材料弯矩
8、图确定，从其理论断点处向外伸长一个长度。 评分标准： 每空 1分 二、名词解释题（ 15分，共 3 题，每小题 5 分） 1. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 当 钢筋混凝土梁的受拉区钢筋达到屈服应变 g=y 而开始屈服时，受压区混凝土边缘也同时达到极限压应变 hmax 而破坏，称为界限破坏 解题方案： 当钢筋混凝土梁的受拉区钢筋达到屈服应变 g=y 而开始屈服时，受压区混凝土边缘也同时达到极限压应变 hmax 而破坏，称为界限破坏 评分标准： 关键点答对给满分 3. 参考答案： 能承受由于变形（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力，通常把这种剪应力称为粘结应力
9、解题方案： 能承受由于变形（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力，通常把这种剪应力称为粘结应 力 评分标准： 关键点答对给满分 三、计算题（ 40 分，共 4 题，每小题 10 分） 1. 参考答案： （ 1）判定纵向力作用位置，计算表明纵向力不在 Ag与 Ag，合力点之间。 （ 2）计算纵向力 x=153.5mm jgh0=187mm ， Njmax=299.3KN Nj=297.6KN，安全。 解题方案： 解： 1. 判断纵向力作用位置：设 a=60mm,则 e0=489mmh/2-a=140mm 表明纵向力不作用在钢筋合力点之间，则： e= e0-h/2+a=349mm e1=
10、e0+h/2-a1=654mm =h-a=340mm 2. 计算纵向力受拉钢筋的截面积：由公式可得： =123.5mm0.3 h0=177mm ，故可先按大偏心受压计算， e0 h/2 -a1=272.5mm，表明纵向力不作用在合力点之间。 e=e0+h/2 -a=1086.5mm e1=e0 -h/2+a1=541.5mm 取 g= ，因对称面配筋，且 X=(h0-e)+jgh0=325.9mm 3. 计算能承受的最大计算纵向力：由公式得： Njmax=Nj=495KN 故安全。 评分标准： 3. 参考答案： 采用桥规公式计算 fmax=0.161mm 0.25mm，符合要求 解题方案： 解
11、： 1.采 用（公桥规）公式可得： 2.因为 级钢筋为变形钢筋，故 =1 3.抗载作用系数的计算： =1.208 4.构件形式系数因 T梁有腹板故取 =1 5.配筋率计算：=0.0328 6.受拉钢筋在作用载荷下的应力计算： =261MPa 7.钢筋弹性模量为：Eg=2 MPa 8. 将以上数据带入公式得： 0.161mm 评分标准： 4. 参考答案： 按经济配筋原则 h/2 22.5cm 代入公式 Ag 2.43cm2、 Ag 21.62cm2。 解题方案： 解：依题意可知： ，方法 1.直接利用基本公式求、 1. 按充分利用受 压区混凝土的原则，即 设， 1）求 x 将 x 值代入式（ 3
12、-34） 2）求、由式（ 3-33）得： 方法 2. 按经济配筋原则计算、 1）求 x 以将 x值代入式（ 3-34） 2）求、由式（ 3-33）得： 则注：以上利用公式法直接求出的、面积 1.与 2.法相差不大均可。但应注意的是在满足适用条件下式（ 3-39）和由式（ 3-34）求出的时为双筋设计；当时为单筋矩形截面设计。 评分标准： 四、问答题（ 15 分，共 3 题，每小题 5 分） 1. 参考答案： 结构在规定时间内，在规定条件下完成预定功能的概率。 解题方案： 结 构在规定时间内，在规定条件下完成预定功能的概率。 评分标准： 关键点答对可给满分 2. 参考答案： 将钢筋和受压区混凝土
13、两种材料组成的实际截面换算成一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面 称为换算截面，该截面可以看作是由匀质弹性材料组成的，从而能采用材料力学公式进行截面计算。 计算方法为：将钢筋截面积Ag 换算成假想的受拉混凝土截面积 Ag 解题方案： 钢筋混凝土受弯构件第二工作阶段计算假定而得到的计算图式与材料力学中匀质梁计算图式非常接近，主要区别是钢筋混凝土梁的受拉区混凝土不参与工作。将钢筋和受压区混凝 土两种材料组成的实际截面换算成一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面 称为换算截面，该截面可以看作是由匀质弹性材料组成的，从而能采用材料力学公式进行截面计算。 计算方法为：将钢筋截面积换算成假想的受拉混凝土截面积 h。 评分标准： 关键点答对可给满分 3. 参考答案： 解题方案： 评分标准：
