结构设计原理-2005(含答案)

祝：金榜提名长安大学2005年硕士研究生入学考试试题试题代码：404试题名称：结构设计原理（A）第1页共2页一、名词解释（每小题4分，共24分）1、换算截面：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抗压性能相同的假想材料组成的匀质截面。2、结构抗力：结构构件承受内力和变形的能力。3、消压弯矩：由外荷载（恒载或活载）引起、恰好使受拉边缘混凝土应力为零的弯矩。（消除构件控制截面受拉区边缘混凝土的预压应力，使其恰好为零时的弯矩）4、束界：根据不使上下缘混凝土出现拉应力的原则，按照最小外荷载和最不利荷载可以分别确定Ny在各个截面上偏心距的极限值，由此可绘出两条ey的限值线E1、E2，而由E1、E2两条曲线所围成的布置钢束时的钢束重心界限。5、剪跨比：是一个无量纲常数，用m=M/Qh0表示，M和Q分别为剪跨区段中某个竖直截面的弯矩和剪力，h0为截面有效高度。6、纵向弯曲系数：对于钢筋混凝土轴心受压构件，长柱失稳破坏时的临界压力Pc与短柱破坏时的轴心压力Nu的比值。二、简答（每小题8分，共64分）1、当受弯构件正截面承载力不足时，可采用哪几种措施来提高截面的受弯承载力，其中哪个措施最为有效？答：1、增大截面尺寸；2、采用双筋截面；3、增大混凝土标号。1最有效。2、受弯构件的破坏有哪几种可能？工程设计中应如何防止发生这些破坏？答：正截面破坏中有少筋梁破坏、超筋梁破坏和适筋梁破坏，前两者为脆性破坏，后者为塑性破坏，措施：合理选择截面尺寸，材料并控制其截面配筋率；斜截面破坏中有斜压破坏、斜拉破坏和剪压破坏，措施：合理控制剪跨比、混凝土强度、纵向受拉钢筋配筋率和箍筋数量及强度。3、减小偏心受压构件的弯矩，能否提高其抗压能力？减小偏心受压构件的轴力，能否提高其抗弯能力？答：前者适用于小偏心受压构件；后者适用于大偏心受压构件。4、混凝土的抗压性能好，可以不在轴心受压构件中配置一定数量的钢筋，你认为这样行吗？答：不行，轴心受压构件的承载力虽然主要由混凝土负担，但设置纵向钢筋一方面可以协助混凝土受压以减少构件截面尺寸，另一方面可以承受可能存在的不大的弯矩，防止构件的突然脆性破坏。5、在受弯构件中，无粘结预应力筋与有粘结预应力筋在受力变形上有什么区别？答：1、相同弯矩作用下无粘结预应力筋的应力增量总是低于有粘结预应力筋的应力增量；2、无粘结预应力筋沿全长应力相等；3、无粘结预应力筋在梁破坏时极限应力不超过条件屈服强度。6、为什么在钢筋混凝土结构中不能有效利用高强材料，而在预应力混凝土结构中必须采用高强材料？答：前者是由于钢筋混凝土构件中混凝土的抗拉强度低，极限拉应变也很小，在允许裂缝宽度内高强度钢筋无法在钢筋混凝土结构充分发挥其强度作用。后者是由于只有采用高强材料，才能充分发挥高强钢材的抗拉强度，有效的减少构件截面尺寸，减轻结构自重。7、砌体抗压强度为什么低于所用块材的抗压强度？答：砌体是由单块块材用砂浆粘结砌成，砌缝厚度和密实性容易不均匀，块材与砂浆的交互作用致使其受力复杂，抗压强度不能充分发挥，所以砌体抗压强度低于块材的抗压强度。8、高强螺栓如何传递内力？其连接有哪几种类型？答：高强螺栓主要是靠被连接构件接触面之间的摩擦力来传递内力。其连接分为：摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓。三、问答（每小题10分，共50分）1、混凝土收缩、徐变有什么区别和联系？试分析说明它们对混凝土结构产生的影响。答：（1）、混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为混凝土的收缩；应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长的现象称为混凝土的徐变。前者属于体积变形，后者属于受力变形。（2）、引起混凝土的收缩的主要原因在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，硬化后期主要是混凝土内自由水分的蒸发而引起的干缩。主要影响因素为：混凝土的组成和配比、构件的养护条件以及构件的体表比。混凝土的徐变则是在荷载长期作用下，混凝土凝胶体中的水分逐渐压出，水泥石逐渐粘性流动，微细空隙逐渐闭合，细晶体内部逐渐滑动，微细裂缝逐渐发生等各种因素的综合结果。主要影响因素为：加载大小、加载龄期、混凝土组成和配比、养护及使用条件。他们两者都可能造成混凝土的开裂，应予以控制和避免。2、什么是钢筋混凝土受弯构件受压区高度界限系数？如何确定？预应力混凝土受弯构件受压区高度界限系数与之有何不同？答：当钢筋混凝土梁的受拉区钢筋达到屈服应变而开始屈服时，受压区混凝土边缘也同时达到其极限压应变而破坏，此时成为界限破坏。此时的受压区高度x与截面有效高度ho的比值即为受压区高度界限系数。按照等效矩形应力分布图形，可得Ξjg=0.9/（1+Rg/0.003Eg）。而预应力混凝土受弯构件受压区高度界限系数Ξjy=β/[1+（Ry-σyo）/0.003Ey]，其中β为受压区高度x与中性轴高度之比值，σyo为受拉区纵向预应力钢筋重心处混凝土预压应力为零时的预应力钢筋的应力。3、试分析说明受弯、受压、受扭构件中箍筋的作用及其形式。答：受弯构件中，箍筋主要帮助混凝土抗剪，抑制裂缝开展和延伸，固定纵向钢筋并与其组成骨架。形式主要有：双肢开口式、双肢封闭式、四肢封闭式。受压构件中，有普通箍筋和螺旋箍筋，普通箍筋的主要作用是防止纵向钢筋局部压屈，并与纵向钢筋形成钢筋骨架便于施工，螺旋箍筋的作用是使截面核心混凝土成为约束混凝土，从而提高构件的强度和延性。受扭构件中，箍筋的作用是直接抵抗主拉应力，限制裂缝的开展，其形式必须采取封闭式。4、有人说“部分预应力混凝土受弯构件与钢筋混凝土受弯构件一样在使用阶段允许开裂，因此体现不出什么优点，反而增加一些施工工序”。你认为这种看法是否正确？答：错误。部分预应力混凝土虽然在使用阶段允许开裂，但其开裂弯矩较普通钢筋混凝土受弯构件大一个消压弯矩，所以能推迟裂缝的产生，另外，开裂后的预应力混凝土结构卸荷后刚度能部分恢复，裂缝闭合能力优于普通钢筋混凝土。5、混凝土抗压强度与横向约束有什么关系？在实际工程应用有哪些？答：横向约束使得受压混凝土的核心混凝土处于三向受压状态，使其抗压强度高于棱柱体抗压强度Ra。实际工程中的应用有：螺旋箍筋柱、钢管混凝土等。四、计算（12分）钢筋混凝土工字型截面偏心受压构件，截面尽寸b×h=10×60cm，ih=ih=10cm，40cm,bbii4cmaagg；承受轴向力设计值Nj=450kN,弯矩设计值Mj=350kN·m；采用20号混凝土（Ra=11MPa）,Ⅱ级钢筋（Rg=340MPa）构件计算长度l0=5.8m。（ξjg=0.55）求非对称配筋及对称配筋时钢筋的用量。小时候流行过一套科普书籍叫《十万个为什么》，“为什么蛇没有脚都能走路？”，“为什么向日葵总是朝着太阳开花”，“为什么萤火虫会发光？”，“为什么罐头里食品不容易变坏？”，“为什么蜥蜴的尾巴断落后仍然不断弹跳着？”。这一个个“为什么”不断培养着我的小时候对未知世界探索的欲望。上了小学，有一门课程叫做《自然》，这是我首次接触到了“科学”这个名词。我知道了这一个个“为什么”就是一个个科学知识，所有的为什么都可以用科学来解释。看的书多了，知道了居里夫人，知道了牛顿，就知道了有一种人叫“科学家”，我相信，小时候的我们很多人都有一种莫名其妙的想法就是长大了要当科学家。初二，有一门女生特别讨厌的课程——物理，男生学起来却乐此不疲。这是第一次知道正负相吸的原理，知道了为什么夏天容易停电，知道了冰箱里为什么在夏天也会结冰，知道了没有摩擦力人就不能够行走。也知道了不光有自然科学，还有社会科学。到了高中逐渐理解经济学的科学原理，知道了价值规律在市场价格中所起到的作用，知道了价值是如何创造的。经过了大学期间更加深入的学习与认知，对于身边的科学有了更加深刻的了解，也学会了怎样科学的看待问题，分析问题，解决问题。