一級結構工程師專業(yè)知識：鋼筋混凝土結構（題庫版）

一級結構工程師專業(yè)知識：鋼筋混凝土結構（題庫版）1、問答?《混凝土規(guī)范》6．1．9條所說的"預應力傳遞長度ltr"和6．1．10條所說的"預應力鋼筋的錨固長度la"有何區(qū)別？正確答案：對先張法構件，進行端部截面抗裂驗算時（江南博哥）需要考慮預應力傳遞長度ltr范圍內(nèi)的應力變化。而預應力鋼筋的錨固長度la，是為了保證在承載能力極限狀態(tài)預應力鋼筋應力達到fpy是而不至于被拔出，在錨固長度la內(nèi)，鋼筋應力不能達到fpy。2、問答題

《混凝土規(guī)范》3．3．2條的條文說明指出，懸臂構件容易發(fā)生事故，對其撓度"從嚴掌握"。那么，"從嚴掌握"是如何體現(xiàn)的呢？從表中看，計算跨度按2倍取用好像寬松了呀。正確答案：規(guī)范的意思是，和簡支梁相比，懸臂梁的撓度控制更為嚴格。撓度的驗算公式是f≤f，是不是從嚴，不能只看公式的右邊限值，而應該將撓度驗算式的左、右項綜合考慮。對于如圖2-1-4所示的簡支梁和懸臂梁，根據(jù)結構力學中的"圖乘法"可以得到構件的最大撓度值分別為：假定梁為手動吊車梁，依據(jù)《混凝土規(guī)范》表3.3.2撓度限值為l=／500，則對于懸臂梁，應滿足下式要求：]而對于簡支梁，則需要滿足由于，可見，相對于簡支梁，懸臂梁的撓度限值會更不容易達到要求，即，對其的要求是嚴格的。在表3.3.2中，對于屋蓋、樓蓋及樓梯構件，跨度越大，撓度限值越小。由以上分析可見，與簡支梁相同檔次的撓度限值，對于懸臂梁已經(jīng)足夠嚴格，因此，在查規(guī)范表3.3.2時，對于懸臂梁，表格第一列中用到的l不變，第二列中用到的l應取實際懸臂長度的2倍。順便指出，對于懸臂構件，在計算其容許撓度時按照懸臂長度的2倍取用，相當于一個常規(guī)做法，該規(guī)定還可見于《鋼規(guī)》表A.1.1下的注釋1，以及《公路混凝土規(guī)范》的6.5.3條。3、問答?《混凝土規(guī)范》的7．5．8條，規(guī)定h0取斜截面受拉區(qū)始端的垂直面有效高度，請問，這個起始端的位置在哪里呢？從圖7．5．8中看好像起始端離變截面處有一段距離。正確答案：應該驗算斜截面受剪承載力的截面，在規(guī)范的7.5.2條有規(guī)定，本條只是受拉邊傾斜而已，應該驗算的截面位置仍依據(jù)7.5.2條。4、問答?對于《混凝土規(guī)范》的9．4．3條，有以下疑問：根據(jù)搭接接頭連接區(qū)段1．31L確定接頭的面積百分率，而確定lL時又要事先知道接頭的面積百分率才能查表得到系數(shù)ζ，這不是陷入"死循環(huán)"了嗎？如何解決？正確答案：應先根據(jù)規(guī)范規(guī)定確定一個接頭面積百分率，然后計算lL以及1.3lL，最后布置成原先設定的接頭面積百分率。5、問答題

《混凝土規(guī)范》的3．3．2條指出，"受彎構件的最大撓度應按荷載效應的標準組合并考慮荷載長期作用影響進行計算"，這個"考慮荷載長期作用影響"到底是怎樣考慮的？正確答案：依據(jù)結構力學知識，梁的最大撓度計算公式為，式中，l0為計算跨度，M為梁的最大彎矩，EI為抗彎剛度，S為與荷載類型、支承條件有關的系數(shù)，例如，均布荷載作用下的簡支梁，S=5／48。對于鋼筋混凝土梁，由于其抗彎剛度在開裂之后不再是常數(shù)，不但隨彎矩增大而減小，而且，由于混凝土的收縮徐變性質(zhì)，隨時間的增長抗彎剛度也會降低。依據(jù)《混凝土規(guī)范》，將按照標準組合得到的彎矩記作M，按照準永久組合得到的彎矩記作M，短期剛度記作B。M可以認為是一種長期作用，隨時間變化不大，因此這一部分產(chǎn)生的彎矩需要乘以撓度增大系數(shù)θ，（M-M）這一部分產(chǎn)生短期撓度，不必增大，于是，受彎構件的長期撓度可以按照下式計算：若將上式只采用M表達，寫成，則需要有下式成立：可見，在《混凝土規(guī)范》中，是利用剛度B考慮長期作用影響的?！豆坊炷烈?guī)范》中的處理與上述不同：先利用短期剛度求出短期撓度f，然后將f乘以撓度長期增長系數(shù)ηθ得到長期撓度。這種做法更容易看出是如何考慮長期作用影響的。若以《混凝土規(guī)范》中的符號來表示撓度放大系數(shù)，可得以M代替了M（《公路混凝土規(guī)范》中采用頻遇組合作為短期效應組合，而非標準組合），以M2代替了M（單純是符號不同），就成為《公路混凝土規(guī)范》6.5.3條條文說明中的公式6-20?？梢姡瑑杀疽?guī)范的做法本質(zhì)上相同。6、問答題

用分層法計算構件內(nèi)力時，要用到框架柱的線剛度，這時，柱計算高度z，是否需要按《混凝土規(guī)范》的表7．3．11-2計算？通?？荚嚂r，圖中給出的長度是計算長度嗎？或者，這里的線剛度直接用層高計算就可以了？正確答案：這里首先需要澄清結構分析與構件設計的區(qū)別。結構分析完成構件內(nèi)力的計算，然后根據(jù)內(nèi)力進行構件設計。《混凝土規(guī)范》表7.3.11-2的計算長度（也稱有效長度）是對單個受壓構件計算時取用的長度，用以考慮二階效應。這是在內(nèi)力分析結束之后的事，是構件設計。在用分層法進行結構內(nèi)力分析時，受力模型為框架模型，通常按照一階彈性分析處理，柱子的高度按照層高來取，與表7.3.11-2。的計算長度沒有聯(lián)系。7、問答題

關于《荷載規(guī)范》，有下面的問題：（1）樓面活荷載為什么要折減？（2）該規(guī)范4．1．2條第1款應如何理解？其原文如下：1設計樓面梁時的折減系數(shù)：1）第1（1）項當樓面梁從屬面積超過25m2時，應取0．9；2）第1（2）～7項當樓面梁從屬面積超過50m2時應取0．9；4）第9～12項應采用與所屬房屋類別相同的折減系數(shù)。正確答案：第一個問題：樓面活荷載標準值，是建筑正常使用情況下的最大荷載值，根據(jù)使用要求，可以把這些荷載放置于任意合適的部位。但是，這樣大的荷載滿布于整個樓面的可能性是很小的，至于同時滿布各層樓面，就會更小。因此，設計建筑結構時，應按承載面積和承載層數(shù)予以折減。第二個問題：所謂"第1（1）項"，是指規(guī)范表4.1.1中項次為1，類別為（1）的建筑，包括：住宅、宿舍、旅館、辦公室、醫(yī)院、病房、托兒所、幼兒園。"第1（2）～7項"也是同樣理解。例如，教室就屬于第1（2）項。所謂"第9～12項應采用與所屬房屋類別相同的折減系數(shù)"，是指，第9～12項所規(guī)定的內(nèi)容均是房屋的局部，是從屬于1～7項中的各類房屋的。舉例說明如下：項次9的廚房分為"一般的廚房"和"餐廳的廚房"。"一般的廚房"位于住宅，屬于第1（1）項，按照從屬面積超過25m2取折減系數(shù)為0.9；而"餐廳的廚房"則屬于項次2，應按照從屬面積超過50m。取折減系數(shù)為0.9。8、問答?《混凝土規(guī)范》的10．9．1條，"錨筋層數(shù)影響系數(shù)αr"的取值與錨筋層數(shù)有關，但是，層數(shù)如何理解？比如，圖2-1-6中，錨筋層數(shù)應該算是多少呢？正確答案：這里的"層數(shù)"應該理解為"豎向的排數(shù)"。圖2-1-6中錨筋的層數(shù)為3，應取αr=0.9。9、問答題

《混凝土規(guī)范》7．2．5條的本質(zhì)是什么？正確答案：當受彎構件破壞時受壓區(qū)的預應力筋和非預應力筋均表現(xiàn)為壓力時，將二者視為一體，按照合力考慮，滿足χ≥2α這個條件可以保證非預應力筋A屈服，也就是公式（7.2.1-1）中取f的正確性；當不滿足z≥2α′時，因A的應力未知，故需要對χ=2α位置取矩計算M，規(guī)范的公式7.2.5即是對χ=2α位置取矩的結果。10、問答題

《混凝土規(guī)范》7．1．4條的注指出，"當截面受拉區(qū)配置有不同種類或不同預應力值的鋼筋時，受彎構件的相對界限受壓區(qū)高度應分別計算，并取其較小者"，應如何理解？正確答案：當截面受拉區(qū)配置有不同種類或不同預應力值的鋼筋時，受力分析通常是將其視為一個整體考慮，所承受的拉力作用于其合力點處。這時，應保證所有受拉鋼筋都達到屈服才能公式的正確性。鋼筋達到屈服的條件是ξ≤ξb，存在多種鋼筋或不同預應力值的鋼筋時，就會對應有多個ξb，只有ξb小于等于ξ的最小者，才能保證破壞時所有鋼筋都達到屈服。11、問答題

"設計基準期"和"設計使用年限"如何區(qū)別？正確答案：目前關于結構可靠性的最新國家標準為《工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準》GB50153-2008，在"術語、符號"一章，對"設計基準期"和"設計使用年限"給出了定義，如下：設計使用年限（designworkinglirE.：設計規(guī)定的結構或結構構件不需進行大修即可按預定目的使用的年限。設計基準期（designreferenceperioD.：為確定可變作用等的取值而選用的時間參數(shù)。該標準的表A.1.3將房屋結構的設計使用年限分為5年、25年、50年、100年四類，分別適用于臨時性結構、易于替換的結構構件、普通房屋和構筑物、標志性建筑和特別重要的建筑結構。表A.3.3將公路橋涵結構的設計使用年限分為30年（小橋、涵洞）、50年（中橋、重要小橋）、100年（特大橋、大橋、重要中橋）三類。該標準的A.1.2條規(guī)定，房屋結構的設計基準期為50年。A.3.2條規(guī)定，公路橋涵結構的設計基準期為100年。筆者注意到，不少教材存在"設計使用年限"與"設計基準期"混淆的情況。例如，侯治國《混凝土結構》（第二版，武漢理工大學出版社，2005年）第25頁將"可靠性"這一概念解釋為"結構在規(guī)定的時間內(nèi)（設計基準期為50年），在規(guī)定的條件下（正常設計、正常施工、正常使用和正常維護），完成預定功能的能力"；葉見曙《結構設計原理》（第二版，人民交通出版社，2008年）第25頁指出，可靠度概念中的"規(guī)定時間"即"設計基準期"；張樹仁等《鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁結構設計原理》（人民交通出版社，2005年）第40頁指出，這里所說的"規(guī)定時間"是指分析結構可靠度時考慮各項基本變量與時間的關系所取用的設計基準期。事實上，依據(jù)給出的術語可知，這里的"規(guī)定的時間"，應是指"設計使用年限"。之所以出現(xiàn)這種概念上的混淆，筆者認為其根源在于《工程結構可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50153-92。該標準的1.0.5條規(guī)定："結構在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，對完成其預定功能應具有足夠的可靠度，可靠度一般可用概率度量。確定結構可靠度及其有關設計參數(shù)時，應結合結構使用期選定適當?shù)脑O計基準期作為結構可靠度設計所依據(jù)的時間參數(shù)"。也就是說，在這個標準中，并沒有明確"設計基準期"、"設計使用年限"這兩個概念（實際上，《工程結構設計基本術語和通用符號》GBJ132-90中也只有"設計基準期"這一術語）。而規(guī)定各個行業(yè)（例如公路、鐵路、水力）的可靠度設計統(tǒng)一標準均以此為依據(jù)制定，故目前在公路類的混凝土教材中均依然認為"規(guī)定的時間"是指"設計基準期"。另外，對于耐久性的描述中，同樣涉及一個時間區(qū)間，有的教科書稱之為"設計基準期內(nèi)"，也是欠妥當?shù)?。因為，《混凝土結構耐久性設計規(guī)范》GB／T50476-2008中，術語"結構耐久性"被解釋為：在設計確定的環(huán)境作用和維修、使用條件下，結構構件在設計使用年限內(nèi)保持其適用性和安全性的能力。12、問答題

《混凝土規(guī)范》7．2．4條原文如下：7．2．4受彎構件正截面受彎承載力的計算，應符合本規(guī)范公式（7．2．1-3）的要求。當由構造要求或按正常使用極限狀態(tài)驗算要求配置的縱向受拉鋼筋截面面積大于受彎承載力要求的配筋面積時，按本規(guī)范公式（7．2．1-2）或公式（7．2．2-3）計算的混凝土受壓區(qū)高度z，可僅計入受彎承載力條件所需的縱向受拉鋼筋截面面積。應如何理解？正確答案：該條的意思是，如果配置的鋼筋超量，應按照ξ=ξb計算受彎承載力，相當于超過界限破壞配筋量的鋼筋不被考慮。鋼筋之所以超量，是由于構造要求或者正常使用極限狀態(tài)的要求導致的。13、問答題

對《混凝土規(guī)范》的A.2．1條，有兩個疑問；（1）"對稱于彎矩作用平面的截面"指的是怎樣的一種截面？（2）該條第1款中涉及的受壓區(qū)高度χ，應該如何確定？正確答案：第一個問題：所謂"彎矩作用平面"，通俗來講，就是將彎矩畫成弧線時這個弧線所在的平面。于是可知，若將T形、工形、矩形截面的水平方向形心軸記作χ軸，且彎矩繞z軸作用，則這些截面都屬于"對稱于彎矩作用平面的截面"。第二個問題：混凝土受壓區(qū)的合力，與外荷載壓力N大小相等、方向相反，利用公式e=e，可以確定出混凝土受壓區(qū)重心至截面重心的距離。若是矩形截面，則χ=2×（h／2-E.；若是工字形，稍微復雜些：因為受壓區(qū)重心至截面上邊緣的距離已經(jīng)確定為（h／2-E.，因而需要利用材料力學中計算重心的公式求解出χ。順便提及，該條的第2款規(guī)定了矩形截面的情況，由前述分析可知，矩形截面也屬于"對稱于彎矩作用平面的截面"之一種，因此，將第1款和第2款的規(guī)定對調(diào)，先講特殊情況再講更一般的情況，會更符合認知規(guī)律和一般的編排順序。14、問答題

"樓面活荷載"與"屋面活荷載"是不是同一類型？換句話說，荷載效應組合中同時出現(xiàn)"樓面活荷載"與"屋面活荷載"時，要不要考慮組合值系數(shù)？正確答案："樓面活荷載"與"屋面活荷載"不屬于同一類型的荷載，這可以從二者分列于《荷載規(guī)范》的4.2和4.3節(jié)可以看出。該規(guī)范4.3.1條規(guī)定，屋面均布活荷載不與雪荷載同時組合，意為取二者的較大者，因此，應考慮"樓面活荷載"與"屋面活荷載"的組合問題，需要有組合值系數(shù)。見下面的例題：某6層住宅樓，為砌體結構，橫墻承重。已知橫墻承受兩側均為4m的鋼筋混凝土預制板傳來的活荷載。要求：確定底層橫墻承受的各層樓面荷載和屋面荷載（為上人屋面）傳來的活荷載設計值。解：依據(jù)規(guī)范表4.1.1，住宅樓樓面活荷載標準值為2.0kN／m2，依據(jù)表4.3.1，上人屋面均布活荷栽為2.0kN／m2，組合值系數(shù)0.7。由于底層橫墻承受的樓面活荷載包括2～6層共5個樓面，依據(jù)表4.1.2，折減系數(shù)為0.70，故其承受的來自各樓面和屋面活荷載設計值為：1.4×（5×2.0×0.7+2.0×0.7）×4=47.04kN／m15、問答題

《混凝土規(guī)范》的7．3．11條規(guī)定了柱子的計算長度，表7．3．11-1中的"排架方向"指的是哪一個方向？另外，計算l0時需注意哪些問題？正確答案：對于如圖2-1-5所示的排架柱，"排架方向"指的是y軸方向，也就是說在壓力作用下，柱子將"沿"排架方向發(fā)生撓度，即繞z軸產(chǎn)生彎曲。通常，繞z軸的計算長度記作如l，也就是說，腳標表示的是"繞"。慣性矩I（I）、回轉半徑t（i）均是這種表示方法。計算l時需注意以下問題：（1）柱與地面相連，取ψ=0。（2）7.3.11條第3款計算l的道理和《鋼規(guī)》中階形柱計算l的道理是類似的。但需要注意的是，《混凝土規(guī)范》中使用的是柱與梁的線剛度比值，《鋼規(guī)》中卻是梁與柱的線剛度比值，二者互為倒數(shù)。計算發(fā)現(xiàn)，兩本規(guī)范的計算結果十分接近，試演如下：ψ=1.0，ψ=0，則由《混凝土規(guī)范》的式（7.3.11-1）得到l=1.151；按k=1.0，k=OC查《鋼規(guī)》的表D-2，得到l=1.171。ψ=0.5，ψ=0.5，則由《混凝土規(guī)范》的式（7.3.11-1）得到l=1.151；按k=2，k=2查《鋼規(guī)》的表D.2，得到l=1.161。（3）當水平荷載產(chǎn)生的彎矩設計值占總彎矩值的75％以上時，應利用規(guī)范的第3款計算l并取較小者?！陡咭?guī)》的5.2.2條規(guī)定，對于現(xiàn)澆樓面、裝配整體式樓面中梁的剛度可考慮翼緣的作用予以增大，增大系數(shù)可取1.3～2.0。三校合編《混凝土結構》（中冊）指出，對現(xiàn)澆樓蓋，中框架取I=2I，邊框架取I=1.5i；對裝配整體式樓蓋，中框架取I=1.5I，邊框架取，I=1.2I。這里，I為矩形截面梁的截面慣性矩。（4）對于表7.3.11-1下的注2，應理解為：對于有吊車房屋排架柱，下柱的計算長度在不考慮吊車荷載的情況，按無吊車房屋排架柱查表，所采用的H為從基礎頂面算起的柱子全高。該做法可以與《砌體規(guī)范》的5.1.4條對照理解。（5）表7.3.11-2中的層高H，對于底層為計算層高，并非建筑層高。由于計算長度的選取屬于力學分析問題，因此，可以看到《砌體規(guī)范》中H的選取與此類似。16、問答題

《混凝土規(guī)范》11．7．13條規(guī)定，剪力墻底部加強部位"在重力荷載代表值作用下，墻肢的軸壓比N／（fcA）不宜超過……"，請問，這里的N應該如何計算？是N=G+0．5Q還是N=1．2（0+0．5Q）？正確答案：《高規(guī)》7.2.14條、《抗規(guī)》6.4.5條對剪力墻的軸壓比亦有規(guī)定，應理解為同一概念?！犊挂?guī)》6.4.2條的注指出："墻肢軸壓比指墻的軸壓力設計值與墻的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積之比值"，該條的條文說明指出："計算墻肢軸壓力設計值時，不計入地震作用組合，但應取分項系數(shù)1.2"?！陡咭?guī)》的7.2.14條條文說明中指出："因為要簡化設計計算，規(guī)程采用了重力荷載代表值作用下的軸力設計值（不考慮地震作用組合），即考慮重力荷載分項系數(shù)后的最大軸力設計值，計算剪力墻的名義軸壓比。"綜上可知，對剪力墻計算軸壓比時應采用N=1.2（G+0.5Q），式中，G、Q分別為永和荷載和可變荷載引起的軸壓力。對此問題，王亞勇、戴國瑩《建筑抗震設計規(guī)范疑問解答》一書的第67表達更為明確，原文如下：重力荷載代表值作用下，是指結構和構配件自重標準值和各可變荷載的組合，可變荷載的組合系數(shù)按表7