混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理馬芹永試卷A及答案

1、試卷A一名詞解釋 (本大題分5小題，每小題4分，共20分)1準(zhǔn)永久組合： 準(zhǔn)永久組合：正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)，對(duì)可變荷載采用準(zhǔn)永久值為荷載代表值的組合。2預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)： 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)：由配置受力的預(yù)應(yīng)力鋼筋通過張拉或其他方法建立預(yù)加應(yīng)力的混凝土制成的結(jié)構(gòu)。3剪力墻結(jié)構(gòu)： 剪力墻結(jié)構(gòu)：由剪力墻組成的承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。4極限狀態(tài)：極限狀態(tài)：整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)指定的某一功能要求，這個(gè)特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。5荷載效應(yīng)：荷載效應(yīng)：由荷載引起的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的反應(yīng)，例如內(nèi)力、變形和裂縫等。二簡答題 (本大題分6小題，共50分)1、鋼筋與混凝土粘結(jié)作

2、用有哪些，并簡述之？（9分）鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用主要由三部分組成：（1）鋼筋與混凝土接觸面上的化學(xué)吸附作用力（膠結(jié)力）。這種吸附作用力來自澆注時(shí)水泥漿體對(duì)鋼筋表面氧化層的滲透以及水化過程中水泥晶體的生長和硬化。這種吸附作用力一般很小，僅在受力階段的局部無滑移區(qū)域起作用。當(dāng)接觸面發(fā)生相對(duì)滑移時(shí)，該力即消失。（3分）（2）混凝土收縮握裹鋼筋而產(chǎn)生摩阻力。摩阻力是由于混凝土凝固時(shí)收縮，對(duì)鋼筋產(chǎn)生垂直于摩擦面的壓應(yīng)力。這種壓應(yīng)力越大，接觸面的粗糙程度越大，摩阻力就越大。 （3分）（3）鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合作用力（咬合力）。對(duì)于光圓鋼筋，這種咬合力來自表面的粗糙不平。變形鋼筋與混

3、凝土之間有機(jī)械咬合作用，改變了鋼筋與混凝土間相互作用的方式，顯著提高了粘結(jié)強(qiáng)度。對(duì)于變形鋼筋，咬合力是由于變形鋼筋肋間嵌入混凝土而產(chǎn)生的。雖然也存在膠結(jié)力和摩擦力，但變形鋼筋的粘結(jié)主要來自鋼筋表面凸出的肋與混凝土的機(jī)械咬合作用。 （3分）2、在什么情況下采用雙筋矩形截面梁？（8分）雙筋矩形截面只適用于以下情況：(1) 梁的同一截面有承受異號(hào)彎矩的可能時(shí)，例如連續(xù)梁中的跨中截面，本跨荷載較大時(shí)則發(fā)生正彎矩，而當(dāng)相鄰跨荷載較大時(shí)則可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)彎矩。這樣在對(duì)正彎矩或負(fù)彎矩分別進(jìn)行截面受彎承載力計(jì)算時(shí)都可按雙筋截面梁計(jì)算； （3分） (2)截面承受的彎矩設(shè)計(jì)值大于單筋截面所能承受的最大彎矩設(shè)計(jì)值，而梁

4、截面尺寸受到限制，混凝土強(qiáng)度等級(jí)又不能提高時(shí)，在受壓區(qū)配置受力鋼筋以補(bǔ)充混凝土受壓能力的不足； （3分）(3)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的截面由于某種原因，在截面的受壓區(qū)預(yù)先已經(jīng)布置了一定數(shù)量的受力鋼筋，宜考慮其受壓作用而按雙筋梁計(jì)算。例如框架梁按抗震要求設(shè)計(jì)時(shí)。 （2分）3、何謂剪跨比，何謂廣義剪跨比？剪跨比對(duì)斜截面的破壞形態(tài)和受剪承載力有何影響？（8分）剪跨比為集中荷載到臨近支座的距離a與梁截面有效高度h0的比值，即a/ h0 。 某截面的廣義剪跨比為該截面上彎矩M與剪力和截面有效高度乘積的比值，即 M/ （Vh0）。 （2分） 剪跨比反映了梁中正應(yīng)力與剪應(yīng)力的比值。 （1）斜壓破壞1時(shí)，發(fā)生斜壓破壞。這

5、種破壞多數(shù)發(fā)生在剪力大而彎矩小的區(qū)段，以及梁腹板很薄的T形截面或工字形截面梁內(nèi)。破壞時(shí)，混凝土被腹剪斜裂縫分割成若干個(gè)斜向短柱而被壓壞，破壞是突然發(fā)生的。 （2分）（2）剪壓破壞13時(shí)，發(fā)生剪壓破壞。其破壞的特征通常是，在剪彎區(qū)段的受拉區(qū)邊緣先出現(xiàn)一些垂直裂縫，它們沿豎向延伸一小段長度后，就斜向延伸形成一些斜裂縫，而后又產(chǎn)生一條貫穿的較寬的主要斜裂縫，稱為臨界斜裂縫，臨界斜裂縫出現(xiàn)后迅速延伸，使斜截面剪壓區(qū)的高度縮小，最后導(dǎo)致剪壓區(qū)的混凝土破壞，使斜截面喪失承載力。 （2分）（3）斜拉破壞3 時(shí)，常發(fā)生這種破壞。其特點(diǎn)是當(dāng)垂直裂縫一出現(xiàn)，就迅速向受壓區(qū)斜向伸展，斜截面承載力隨之喪失。破壞荷載與

6、出現(xiàn)斜面裂縫時(shí)的荷載很接近，破壞過程急驟，破壞前梁變形亦小，具有很明顯的脆性性質(zhì)。 （2分）4、什么是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性？混凝土耐久性的影響因素是什么？（8分） 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是指在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件在正常維護(hù)條件下應(yīng)能保持其使用功能，而不需要進(jìn)行大修加固。（2分）影響材料耐久性的因素：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)長期暴露在使用環(huán)境中，使材料的耐久性降低，其影響因素較多。內(nèi)部因素主要有混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)性、水泥用量、氯離子及堿含量、外加劑用量、混凝土保護(hù)層厚度； （3分）外部因素主要是環(huán)境條件，包括溫度、CO2的含量、侵蝕性介質(zhì)等。出現(xiàn)耐久性能下降的問題，往往是內(nèi)、外部因素綜合作用的結(jié)果。此外

7、，設(shè)計(jì)不周、施工質(zhì)量差或在使用中維修不當(dāng)?shù)纫矔?huì)影響混凝土的耐久性能。 （3分）5、混凝土強(qiáng)度等級(jí)根據(jù)什么確定的？我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的混凝土強(qiáng)度等級(jí)有哪些？（8分）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定，用fcu,k表示。以邊長為150mm的立方體為標(biāo)準(zhǔn)試件，標(biāo)準(zhǔn)立方體試件在（203）的溫度和相對(duì)濕度90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)28d，按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度作為混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度，單位為N/mm2。 （4分）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的混凝土強(qiáng)度等級(jí)有C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C

8、70、C75和C80，共14個(gè)等級(jí)。例如，C30表示立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為30N/mm2。（4分）6、鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫控制等級(jí)有那些？具體有何要求？（9分）我國規(guī)范將配筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫控制等級(jí)劃分為三級(jí)。一級(jí)嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合進(jìn)行計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力。 （3分）二級(jí)一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；按荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不宜產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)有可靠經(jīng)驗(yàn)時(shí)可適當(dāng)放松。 （3分）三級(jí)允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用影響計(jì)算時(shí)，

9、構(gòu)件的最大裂縫寬度不超過其最大裂縫寬度限值。 （3分）三計(jì)算題 (本大題分2小題，共30分)1級(jí)為C30 (fc=14.3N/mm2 ft=1.43N/mm2)，鋼筋采用HRB335級(jí)(fy=fy=300N/mm2 ,b=0.55)，承受的彎矩設(shè)計(jì)值為M=650kNm，環(huán)境類別為一類，取as=60mm，試求受拉鋼筋的截面面積As。（15分）(解) 由題可知：鑒別類型：假設(shè)受拉鋼筋排成兩排，故取h0h一as70060640mm 屬于第二種類型的T形截面。 （4分）由式 （2分） （滿足要求） （6分）As=As1+As2=2125.7+1716=3841.7mm2 （3分）2、鋼筋混凝土框架柱的截面尺寸為400mm400mm，承受軸向壓力設(shè)計(jì)值N=2500kN，柱的計(jì)算長度l0=5.0m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30 （fc=14.3N/mm2），鋼筋采用HRB335級(jí)（fy=300 N/mm2），要求