第Ⅰ部分 选择题
一、单项选择题7. 下列关于短期刚度B
s说法错误的是______
- A.ψ增加,Bs减小
- B.提高混凝土强度等级对于提高Bs的作用不大
- C.截面有效高度对于提高Bs的作用最大
- D.用Bs来代替截面弯曲刚度来验证混凝土受弯构件的变形和裂缝
A B C D
D
[考点] 本题考查的知识点是影响短期刚度B
s的因素以及B
s作用。
由公式

可知ψ增加,B
s减小;提高混凝土强度等级对于提高B
s的作用不大;截面有效高度对于提高B
s的作用最大。验证混凝土受弯构件的变形和裂缝所用刚度为长期刚度B=B
s/θ。
第Ⅱ部分 非选择题
二、填空题1. 作用按其随时间的变异分为______、可变作用、偶然作用三类。
2. 纵向受拉钢筋截面面积A与______的比值,称为纵向受拉钢筋配筋率。
3. 对于弯起钢筋,弯起钢筋的弯终点到支座边缘或到______的距离,都不应大于箍筋的最大间距。
4. 素混凝土纯纽构件的破坏属于脆性破坏,破坏面是______。
5. 轴心受压构件根据长细比大小可分为______。
6. 对于后张法构件使用阶段,加载至裂缝即将出现时混凝土应力为______。
7. 《混凝土结构设计规范》将裂缝控制划分为三个等级,其中一级为______。
8. σ
l6的大小与环形构件直径d有关系,直径越小,预应力损失越大,当d≤3m时,σ
l6=30N/mm
2,当d>3m时,σ
l6=______。
9. 《砌体结构设计规范》采用______来反映“内拱卸荷”作用对砌体的局部抗压强度作用影响。
10. 垫梁下砌体竖向压力可以简化为三角形,分布宽度取______。
三、简答题(每小题5分,共30分)
1. 画出适筋梁正截面受弯承载力试件的弯矩一挠度图,并指出各个阶段及与设计计算的联系。
(1)
(2)第Ⅰ阶段:未开裂阶段。
第Ⅱ阶段:带裂缝工作阶段。
第Ⅲ阶段:破坏阶段。
(3)Ⅰ
a阶段是受弯构件正截面抗裂验算的依据。
Ⅱ阶段是裂缝宽度与变形验算的依据。
Ⅲ
a阶段是正截面受弯承载力计算的依据。
2. 简述斜截面受剪承载力基本假定,并指出斜截面受剪承载力的组成部分。
(1)斜截面受剪承载力基本假定:
①以剪压破坏形态为计算模型,假设与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋的拉应力都达到其抗拉强度设计值。
②为简化计算,忽略纵向受拉钢筋对斜截面受剪承载力的有利影响。
③适当考虑剪跨比对以集中荷载为主的独立梁受剪承载力的影响。
(2)由受剪承载力公式

可知斜截面受剪承载力的组成部分有混凝土作用,箍筋作用和弯起钢筋作用。(但要注意,三项不能分开来进行理解每项的作用,三者是互相影响的)
3. 矩形截面弯扭构件和弯剪扭构件承载力是如何计算的?简述计算的简化方法。
(1)①弯扭构件承载力计算:《混凝土结构设计规范》对弯扭构件的承载力计算采用简单的叠加法,即按纯扭构件承载力公式计算所需要的抗扭纵筋和箍筋,按受扭要求配置,再按受弯承载力公式计算所需的抗弯纵筋,按受弯要求配置,对截面同一位置处的抗弯纵筋和抗扭纵筋,可将二者截面面积叠加后确定纵筋的直径和根数。
②弯剪扭构件承载力计算:对于纵筋,应分别按受弯构件的正截面受弯承载力和剪扭构件的受扭承载力计算,然后两者叠加,即得所需的纵向钢筋。对于箍筋,应分别按剪扭构件的受剪承载力和剪扭构件的受扭承载力计算确定,然后两者叠加,即得所需箍筋。
(2)弯剪扭构件承载力简化计算:当截面剪力设计值V≤0.35ftbh0或V≤0.875ftbh0/(1+λ)时,可按弯扭构件计算。当扭矩设计值T≤0.175ftWt时,可仅按受弯构件的正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力计算。
4. 偏心受拉构件破坏形态是什么?试写出判别的方法以及各破坏形态的特点。
(1)偏心受拉构件破坏形态为:①大偏心受拉破坏。②小偏心受拉破坏。
(2)当纵向拉力N位于A
s合力与A'
s合力点之外时即:

属于大偏心受拉破坏。
当纵向拉力N位于A
s合力与A'
s合力点之间时即:

属于小偏心受拉破坏。
(3)破坏形态的特点
①大偏心受拉破坏特点:随着外加荷载的增加,靠近N一侧的纵向钢筋受拉首先达到抗拉强的设计值,另一侧混凝土受压区随着裂缝开展逐渐减小,当受压区边缘混凝土压应变达到极限压应变ε
cu时,构件发生大偏心受拉破坏。远离N一侧的钢筋是否屈服,取决于受压区高度的大小。
②小偏心受拉破坏特点:随着荷载逐渐增加A
s一侧混凝土首先开裂,向A'
s一侧延伸并贯通整个界面,当A
s、A'
s配置适量,构件破坏时钢筋均能达到抗拉强度设计值。
5. 内力重分布应遵循什么原则?
(1)为了保证塑性铰具有足够的转动能力,及塑性铰有较大的塑性极限转动角,以实现完全内力重分布。《混凝土结构设计规范》规定,钢筋应选用满足最大力下总伸长率限值要求的钢筋,梁截面相对受压区高度满足ξ≤0.35的限值条件要求,而且不宜小于1.0。
混凝土强度等级宜在C20~C45范围内。
(2)为了避免塑性铰出现过早,转动幅度过大,一般宜满足调幅系数

(梁)或0.2(板)。
(3)为了使支座处截面调幅后,结构仍满足平衡条件,则梁(板)的跨中截面弯矩值应取按弹性理论方法计算的弯矩包络图的弯矩值和按下式计算的较大者:

(4)下列情况不适宜按塑性内力重分布设计计算:直接承受动力荷载作用的结构;要求不出现裂缝或处于三a、三b类环境情况下的结构;处于重要部位而又要求有较大承载力储备的构件。
6. 砌体局部抗压强度提高系数γ是如何考虑的?并说明γ表达式的每项意义。
(1)砌体在局部受压情况下,局部抗压强度主要取决于砌体的抗压强度f和周围砌体对局部受压区的约束程度。一般随着A
0/A
l的增大而增大。若局部受压面积受到四面约束,则局部抗压强度提高幅度大,若局部受压面积分别受到三面、二面、一面的约束,则局部抗压强度的提高幅度依次减少。
(2)砌体局部抗压提高系数

。
其中式子中的第一项“1”可认为是局部受压面积范围内砌体自身的抗压强度,第二项

可认为是未直接受压的周围面积(A
0-A
l)所提供的“套箍作用”而增加的抗压强度。
四、计算题(每小题10分,共40分)
1. 已知一矩形截面简支梁,截面尺寸为b×h=250mm×500mm,梁的计算跨度为l=6m。梁上承受均布永久荷载标准值为gk=5kN/m,均布活荷载q
k=10kN/m,混凝土强度为C25,钢筋选用HRB335,其中a
s=40mm,试求该梁正截面受弯配筋。
已知:f
c=11.9N/mm
2,f
t=1.27N/mm
2,f
y=300N/mm
2,α
1=1.0,ζ
b=0.550,
ρ
min=max{0.2%,45f
t/f
y%}
计算梁所承受的荷载设计值
Q=1.2×5+1.4×10=20kN/m
则M=Ql
2/8=20×6
2/8=90kN·m

=0.143
可得

则可不配置受压钢筋。
则α
1f
cbh
0ξ=A
sf
y 
=652.3mm
2 ρ
min=max{0.2%,45f
t/f
y%}=0.2%
A
smin=ρ
minbh=0.2%×250×500=250
A
s>A
smin则所需要的配筋面积为652.3mm
2。
2. 已知一矩形梁,控制界面承受剪力设计值V=210kN,界面尺寸为300mm×500mm,截面有效高度为460mm。混凝土强度等级为C30,配置的受剪箍筋为ΦΦφ8@100。验证该梁是否满足要求。
已知:f
c=14.3N/mm
2,f
t=1.43N/mm
2,f
yv=270N/mm
2,α
1=1.0,ρ
min=max{0.2%,45f
t/f
y%}
验证截面尺寸
h
w=h
0=460
h
w/b=460/300=1.53<4
V≤0.25β
cf
cbh
0 =0.25×1×14.3×300×460
=493.35kN
截面尺寸满足要求。
V=210kN>0.7f
tbh
0=0.7×1.43×300×460
=138.138KN
验证最小配筋率

则

=263.08kN
V=210KN<V
u截面满足要求。
3. 已知钢筋混凝土矩形截面纯扭构件,截面尺寸b×h=250mm×500mm,设计扭矩T=30kN·m,混凝土强度等级为C30,箍筋采用HPB300级钢筋,直径为Φ8,纵筋均采用HRB335级钢筋,混凝土保护层厚度25mm,ζ=1.2,试计算其抗扭箍筋间距和纵筋。
已知:

箍筋直径为Φ8,则截面核心的短边和长边尺寸分别为:
b
cor=250-25×2-2×8=184mm
h
cor=500-25×2-8×2=434mm
A
cor=184×434=79856mm
2 u
cor=2(b
cor+h
cor)=1236mm验算截面尺寸是否满足要求。
因为保护层厚度为25mm,箍筋初选为Φ8,则可
令a
s=50mm
则h
w=h
0=500-50=450mm
W
t=[b
2(3h-b)]/6
=[250
2×(3×500-250)]/6
=1.3×10
7mm
3 取ζ=1.2则

则

初选箍筋直径为8mm。
则A
st1=50.3mm
2 则

=60.9mm
则取s=50mm
则配箍率:

满足要求。
计算受扭纵筋
由

则

=1492.1mm
2 则纵向配筋率

则满足要求。
4. 某办公室平面图如下图所示,采用装配式钢筋混凝土楼盖,MU10砖纵墙承重。墙厚如图所示,砂浆强度为M5。底层墙高H=4.5m(从基础顶面算起),试验算底层各墙高厚比。(允许高厚比为24)
(a)表 受压构件的计算高度H0 |
房屋类别 | 柱 | 带壁柱墙或周边拉接的墙 |
排架方向 | 垂直 排架方向 | s>2H | 2H≥s>H | s≤H |
有吊车的 单层房屋 | 变截面 柱上段 | 弹性方案 | 2.5Hu | 1.25Hu | 2.5Hu |
刚性、刚弹性方案 | 2.0Hu | 1.25Hu | 2.0Hu |
变截面柱下段 | 1.0Hl | 0.8Hl | 1.0Hl |
无吊车的 单层和 多层房屋 | 单跨 | 弹性方案 | 1.5H | 1.0H | 1.5H |
刚弹性方案 | 1.2H | 1.0H | 1.2H |
多跨 | 弹性方案 | 1.25H | 1.0H | 1.25H |
刚弹性方案 | 1.10H | 1.0H | 1.1H |
刚性方案 | 1.0H | 1.0H | 1.0H | 0.4s+0.2H | 0.6s |
(b)表 房屋的静力计算方案 |
屋盖或楼盖类别 | 刚性方案 | 刚弹性方案 | 弹性方案 |
1 | 整体式、装配整体式和装配式无檩体系钢筋 混凝土屋盖或钢筋混凝土楼盖 | s<32 | 32≤s≤72 | s>72 |
2 | 装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、轻钢屋盖 和有密铺望板的木屋盖或木楼盖 | s<20 | 20≤s≤48 | s>48 |
3 | 瓦材屋面的木屋盖和轻钢屋盖 | s<16 | 16≤s≤36 | s>36 |
(1)确定房屋静力方案
由图房屋平面图知,横墙最大间距s=6.9m<32m且采用装配式钢筋混凝土楼盖,查题图(b)表为刚性方案。
(2)外纵墙高厚比验算:
计算高度H
0,H%s=6.9m<2H查题图(a)表,H
0=0.4s+0.2H=0.4×6.9+0.2×4.5
=3.66m
纵墙承重则μ
1=1.0

=15.25<μ
1μ
2[β]=1.0×0.791×24
=18.984,满足要求。
内纵墙高厚比验算:
纵墙承重则μ=1.0
在s=6.9m内纵墙范围内,有两个洞口则bs=2.4m
则

=15.25<μ
1μ
2[β]=1.0×0.86×24
=20.64
满足要求。
(3)外横墙厚240mm。由于墙厚度,砌筑砂浆,墙体高度均与纵墙相同,且横墙上无洞口,又比内纵墙短,计算高度也小,故不必再验算。