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1、2013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. 单筋矩形截面梁所能承受的最大弯矩小于计算弯矩时，应 _ 。2. 界限相对受压区高度需要根据 _ 等假定求出。3. 工程中一般把和 _ 称为腹筋。4. 对于T形、工字形、倒T形截面梁，当梁上作用着集中荷载时，需要考虑剪跨比影响的截面梁是 _ 。5. 梁的斜截面破坏主要形态有3种，其中，以 _ 破坏的受力特征为依据建立斜截面承载力的计算公式。6. 梁内设置弯起筋的目的是 _ ，它不能承担弯矩。7. _ 是少筋梁与适筋梁的界限8. 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
2、_ 、混凝土强度越 _ ，则钢筋的锚固长度就越长。9. 混凝土构件裂缝开展宽度及变形验算属于 _ 极限状态的设计要求，验算时材料强度采用 _ 。10. 受弯构件的最小配筋率是 _ 构件与构件的界限配筋率，是根据 _ 确定的。二、名词解释题（本大题共15分，共 3 小题，每小题 5 分）1. 抵抗弯矩图2. 变形模量3. 混凝土立方体强度三、计算题（本大题共40分，共 4 小题，每小题 10 分）1. 已知某矩形截面偏心受压构件，截面尺寸bh=3050cm，计算长度l0=4m，采用20混凝土和级钢筋，对称配筋，承受计算纵向力Nj=825KN，计算弯矩Mj=114KN.m。 求：所需纵向钢筋的截面
3、面积。 提示：1、=l0/h=8时可不考虑挠度对偏心的影响，取=1。 2、设，=，=3.5cm。 3、由式（74）；（75）；（710）联立求解可得X的三次方程，X的解为X=311mm作为参考，不得依此作为计算依据进行计算。2. 已知矩形截面偏心受压柱，截面尺寸bh=3040cm，计算长度l=4m，采用C20混凝土和级钢筋，承受计算纵向力Nj=188KN，计算弯矩Mj=120KN.m。 求：所需纵向钢筋截面面积3. 一箱形截面简支梁截面尺寸如图所示。采用 25号混凝土、级钢筋，计算弯矩MJ4970kN，计算跨径L20m,相邻箱形梁间距为2.4m，试进行配筋设计。4. 已知某石拱桥的拱圈在拱脚处
4、的1m宽的抗剪面积 bh=100x115cm2，承受计算剪力Qj=1014KN，相应的计算纵向力Nj=1035KN，拱圈采用10号砂浆，60号块石砌筑，摩擦系数=0.4，验算此截面的抗剪强度。四、问答题（本大题共15分，共 3 小题，每小题 5 分）1. 钢筋混凝土有哪些优点？2. 钢筋和混凝土共同工作的基础是什么？3. 钢筋混凝土偏心受压构件在纵向弯曲影响下的破坏类型有哪几种？怎样考虑纵向弯曲影响？答案：一、填空题（30分，共 10 题，每小题 3 分）1. 参考答案：提高混凝土强度等级增大截面尺寸 ( 特别是 ) 采用较低级别的钢筋 解题方案：单筋矩形截面梁所能承受的最大弯矩小于计算弯矩时
5、应提高混凝土强度等级，增大截面尺寸 ( 特别是 ) ，采用较低级别的钢筋评分标准：每空 1 分2. 参考答案：平截面解题方案：界限相对受压区高度 需要根据平截面等假定求出。评分标准：每空 1 分3. 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分4. 参考答案：倒T形截面梁解题方案：对于T形、工字形、倒T形截面梁，当梁上作用着集中荷载时，需要考虑剪跨比影响的截面梁是倒T形截面梁。评分标准：每空1分5. 参考答案：剪压解题方案：梁的斜截面破坏主要形态有3种，其中，以剪压破坏的受力特征为依据建立斜截面承载力的计算公式。评分标准：每空1分6. 参考答案：承担剪
6、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7. 参考答案：最小配筋率解题方案：最小配筋率是少筋梁与适筋梁的界限评分标准：每空1分8. 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9. 参考答案：正常使用 标准值解题方案：混凝土构件裂缝开展宽度及变形验算属于正常使用极限状态的设计要求，验算时材料强度采用标准值评分标准：每空1分10. 参考答案：少筋 适筋 少筋构件的破坏弯矩等于相同截面的素混凝土构件的破坏弯矩解题方案：受弯构件的最小配筋率是少筋构件与适筋构件
7、的界限配筋率，是根据少筋构件的破坏弯矩等于相同截面的素混凝土构件的破坏弯矩确定的。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：沿梁长各个正截面按实际配置的纵向受拉钢筋面积，能产生的抵抗弯矩图形，即表示各正截面所具有的抗弯承载能力解题方案：沿梁长各个正截面按实际配置的纵向受拉钢筋面积，能产生的抵抗弯矩图形，即表示各正截面所具有的抗弯承载能力评分标准：关键点答对给满分2. 参考答案：连接混凝土应力应变曲线的圆点O及曲线上某一点K作割线，K点混凝土应力为c（=0.5R0a）则该割线的斜率即为变形模量解题方案：连接混凝土应力应变曲线的圆点O及曲线上某一点K作割
8、线，K点混凝土应力为c（=0.5R0a）则该割线的斜率即为变形模量评分标准：关键点答对给满分3. 参考答案：混凝土的立方体抗压强度是一种在规定的统一试验方法下衡量混凝土强度的基本指标。解题方案：混凝土的立方体抗压强度是一种在规定的统一试验方法下衡量混凝土强度的基本指标。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）计算偏心距增大系数 （2）判定大小偏心受压 先按小偏心受压计算联立求X的一元三次方程确为小偏心受压 （3）纵向钢筋面积g=207.4MpaRg；Ag ，=4.47cm2，选用314，Ag= Ag ，=4.61cm2。解题方案：解：1
9、.计算偏心距增大系数，因，故可不考虑挠度对偏心距的影响，取2.判定大小偏心受压 因为对称配筋，由式(7-4)式和（7-10）可得： 带入数据，联立求解得的三次方程： 解得：=311mm计算表明确为小偏心受压 3.计算所需纵向筋面积 将以求解的带入式（7-10）得： 由式（7-4）得受压钢筋面积：由钢筋面积选配钢筋。评分标准：2. 参考答案：Ag=313mm2 Ag=1509mm2解题方案：解：=11Mpa,=340Mpa,（1）由 =188KN, 得 弯距作用平面内的长细比为 ，故考虑偏心距增大系数的影响： 其中， （2）初判 设,则 故可先按大偏压情况进行设计 （3）计算、取由 ， 得 由
10、，且 得 选用受压钢筋为 ，受压钢筋为 ， 设计的纵筋沿截面短边b方向布置一排，所需截面最小宽度， 设计截面中仍取评分标准：3. 参考答案：将箱形截面换算成等效T形截面，取bi最小值bi240cm。 判断截面类型Mu4810.75 kN.mMj 4970kN.m属第二类T型截面。 Ag215353mm Mj23925.44106N、mm Mj2MjMj21044.56106N.mm Ao0.212 计算钢筋面积。 Ag14242mm2 AgAg1+ Ag219595cm2 选用42 25，Ag20617.8mm2，钢筋分两排布置在箱梁底板221 25解题方案：解：1.将箱梁转换为等效的T形截面
11、进行设计 梁肋宽b=13x2+14=40cm；梁缘高=18cm;梁高h=110cm 翼缘计算宽度的确定： 按跨径按梁间距240cm 按翼缘厚度按规范取三者最小值：（超过实际翼缘宽度），箱梁等效T梁截面如图所示。进行截面强度计算时，不考虑受拉翼缘作用。设钢筋双排布置，取a=70mm，则=1100-70=1030mm 2.判别截面类型 =4810.75评分标准：4. 参考答案：抗剪强度不安全解题方案：解：根据题意查得：安全系数=2.31，抗剪极限强度：=2.64，由公式可得：=427.14可能=1014KN，故不安全。评分标准：四、问答题（15分，共 3 题，每小题 5 分）1. 参考答案：钢筋混
12、凝土除了能合理地利用钢筋和混凝土两种材料的特性外，还有下述一些优点：（1）在钢筋混凝土结构中，混凝土强度是随时间而不断增长的，同时，钢筋被混凝土所包裹而不致锈蚀，所以，钢筋混凝土结构的耐久性是较好的。钢筋混凝土结构的刚度较大，在使用荷载作用下的变形较小，故可有效地用于对变形有要求的建筑物中。（2）钢筋混凝土结构既可以整体现浇也可以预制装配，并且可以根据需要浇制成各种构件形状和截面尺寸。 （3）钢筋混凝土结构所用的原材料中，砂、石所占的比重较大，而砂、石易于就地取材，故可以降低建筑成本。 解题方案：评分标准：2. 参考答案：在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土这两种材料之所以能共同工作的基本前提是具
13、有足够的粘结强度。解题方案：在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土这两种材料之所以能共同工作的基本前提是具有足够的粘结强度。评分标准：关键点答对可给满分3. 参考答案：钢筋混凝土偏心受压构件按长细比可分为短柱、长柱和细长柱。在纵向弯曲影响下，短柱、长柱发生材料破坏；而细长柱则发生失稳破坏。 考虑纵向弯曲影响，引入偏心距增大系数。偏心受压构件实际弯矩为M=Ne0，这里称为偏心受压构件考虑纵向挠曲影响的轴向力偏心距增大系数。越大表明二阶弯矩的影响越大，则截面所承担的一阶弯矩Ne0在总弯矩占比例相对地就越小。解题方案：钢筋混凝土偏心受压构件按长细比可分为短柱、长柱和细长柱。在纵向弯曲影响下，短柱、长柱发生材料破坏；而细长柱则发生失稳破坏。 考虑纵向弯曲影响，引入偏心距增大系数。偏心受压构件实际弯矩为M=Ne0，这里称为偏心受压构件考虑纵向挠曲影响的轴向力偏心距增大系数。越大表明二阶弯矩的影响越大，则截面所承担的一阶弯矩Ne0在总弯矩占比例相对地就越小。评分标准：关键点答对可给满分
