结构设计原理第一章材料的力学性能习题及答案

-1-第一章材料的力学性能一、填空题1、钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为____________和。2、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于残余应变为时的应力作为假定的屈服点，即。3、碳素钢可分为、和。随着含碳量的增加，钢筋的强度、塑性。在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素，变成为。4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是、、、。5、钢筋和混凝土是不同的材料，两者能够共同工作是因为、、6、光面钢筋的粘结力由、、三个部分组成。7、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、混凝土强度越，则钢筋的锚固长度就越长。8、混凝土的极限压应变包括和两部分。部分越大，表明变形能力越，越好。9、混凝土的延性随强度等级的提高而。同一强度等级的混凝土，随着加荷速度的减小，延性有所，最大压应力值随加荷速度的减小而。10、钢筋混凝土轴心受压构件，混凝土收缩，则混凝土的应力，钢筋的应力。11、混凝土轴心受拉构件，混凝土徐变，则混凝土的应力，钢筋的应力。12、混凝土轴心受拉构件，混凝土收缩，则混凝土的应力，钢筋的应力。二、判断题1、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。2、采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时，其换算系数是0.95。3、混凝土双向受压时强度比其单向受压时强度降低。4、线性徐变是指徐变与荷载持续时间之间为线性关系。5、对无明显屈服点的钢筋，设计时其强度标准值取值依据是条件屈服强度。6、强度与应力的概念完全一样。7、含碳量越高的钢筋，屈服台阶越短、伸长率越小、塑性性能越差。8、钢筋应力应变曲线下降段的应力是此阶段拉力除以实际颈缩的断面积。9、有明显流幅钢筋的屈服强度是以屈服下限为依据的。10、钢筋极限应变值与屈服点所对应的应变值之差反映了钢筋的延性。11、钢筋的弹性模量与钢筋级别、品种无关。12、钢筋的弹性模量指的是应力应变曲线上任何一点切线倾角的正切。13、硬钢在应力达到假定屈服点时，塑性应变为0.002。-2-14、冷拉与冷拔一样，可同时提高钢筋的抗拉及抗压强度。15、冷拔低碳钢丝本身是硬钢，其母材为软钢。16冷拔钢丝的冷拔次数越多则延性越差。17、边长200mm的混凝土立方体抗压强度为18MPa，则标准立方体强度为18.9MPa。18、若混凝土立方强度与的试验方法由在试块表面不涂油改为涂油，三种边长尺寸100mm、150mm、200mm的试块强度是相同的。19、高宽比为3的棱柱体抗压强度可以代替高宽比为5的棱柱体抗压强度。20、混凝土轴心抗压强度随高宽比增大而变小，主要原因是试块的加载垫板与试块的接触面的摩摖阻力随高宽比增大而逐渐对破坏失去影响。21、混凝土的轴心抗压强度更接近于实际结构的混凝土抗压强度。22、有三种混凝土受力状态：A一向受压、一向受拉；B单项受压；C双向受压，则它的抗压强度的关系为：BAC。23、称混凝土是弹塑性材料是因为混凝土在应力作用下所产生的变形包括两种变形：弹性变形和塑性变形。24、混凝土强度等级越高，其应力峰值所对应的应变越小。25、变形模量随应力增大而增大。26、混凝土弹性模量仅仅与混凝土强度有关。27、受拉时的弹性模量小于受压时的弹性模量。28、混凝土强度等级越高其延性越好。29、徐变变形不包括加荷时所产生的瞬时变形。30、产生徐变变形的同时也产生收缩变形。三、选择题1、钢筋的冷加工有两种方法(冷拉、冷拔)A、二者都可提高钢筋的抗拉和抗压强度；B、冷拉时钢筋的冷拉应力应低于钢筋的屈服点；C、冷拔后的钢筋没有明显的屈服点；D、冷加工(冷拉、冷拔)后对塑性没有影响。2、HRB400级钢筋的抗拉强度设计值2360N/mmyf。冷拉III级钢筋的抗拉强度设计值2420N/mmyf，则冷拉III级钢筋的抗压强度设计值yfA、3102N/mm；B、3402N/mm；C、4002N/mm；D、4202N/mm3、钢筋经冷拉后，A、可提高yf和yf；B、可提高yf和伸长率；C、可提高yf和sE；D、可提高yf，但不能提高yf。4、对钢筋冷加工的目的是：A、提高屈服强度；B、增加钢材的塑性；C、提高钢筋与混凝土的粘结强度；D、调直、除锈。5、对无明显屈服点的钢筋，《规范》取用的条件屈服强度为：A、应变为0.2%时所对应的应力；B、应变为2%时所对应的应力；C、极限抗拉强度的0.8倍；D、极限抗拉强度的0.85倍。6、混凝土强度等级C30表示：A、混凝土的立方强度≥30N/mm2；B、混-3-凝土的棱柱体抗压强度设计值cf≥30N/mm2；C、混凝土的轴心抗压强度标准值ckf≥30N/mm2；D、混凝土的立方强度达30N/mm2的概率不小于95%。7、混凝土收缩变形A、与混凝土所受的应力大小有关；B、随水泥用量的增加而减小；C、随水灰比的增加而增大。8、在下列关于混凝土收缩的概念中，正确的是：A、配置钢筋限制收缩裂缝宽度，但不能使收缩裂缝不出现；B、为减小收缩应力，应提高混凝土强度等级；C、为减小收缩应力，应多配分布钢筋；D、设变形缝，可防止混凝土收缩。9、混凝土的变形模量cEA、随混凝土应力增加而降低；B、与混凝土弹性系数有关，弹性系数越小，其值越大；C、与混凝土强度等级有关、强度等级越高，其值越小；D、与混凝土弹性模量有关，弹性模量越大，其值越小。10、钢筋和混凝土之间的粘结强度，A、当外荷大时，其粘结强度大；B、当钢埋入混凝土中长度长时，其粘结强度大；C、混凝土强度等级高时，其粘结强度大；D、钢筋级别低时，其粘结强度大。11、在下列关于混凝土徐变的概念中，正确的是A、周围环境越潮湿，混凝土徐变越大；B、水泥用量越多，混凝土徐变越小；C、水灰比越大，混凝土徐变越小；D、初始压应力越大，混凝土徐变越小。12、混凝土的极限压应变A、包括弹性应变和塑性应变、塑性部分越大、延性越好；B、包括弹性应变和塑性应变，弹性部分越大，延性越好；C、是曲线上最大压应力所对应的应变值。13、在混凝土受拉开裂之前的瞬间A、混凝土内钢筋受拉应力达到屈服应力；B、混凝土内钢筋受拉应力仍很低；C、混凝土变形与钢筋变形不一致；D、混凝土与钢筋之间的粘结力已破坏。14、在I、II级钢筋周围混凝土受压破坏之前的瞬间A、钢筋受压力达400N/mm2；B、钢筋受压应力仍很低；C、受压钢筋已达屈服。15、混凝土的变形特点是：A、应力和应变成正比例，即ccc=εE；B、均匀受压时cmaxε大，非均匀受压时cmaxε小；C、当cε→c,maxε时，c→c,max；D、低强度等级混凝土的c,maxε比高强度等级混凝土的c,maxε大。四、简答题1、钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土结构中所用的钢筋可分为哪两类？分别绘制它们的应力-应变曲线，并标明它们各自的强度指标。-4-2、什么是条件屈服强度？3、检验钢筋的质量主要有哪几项指标？4、什么是钢筋的屈强比？它反映了什么问题？5、什么叫钢筋的冷拔？冷拉和冷拔对钢筋的性能的改变有何不同？6、需要焊接的钢筋为什么要先焊接后冷拉？7、建筑工程中所用钢筋有哪几种？8、如何确定混凝土的立方体抗压强度标准值？它与试块尺寸的关系如何？9、确定混凝土的轴心抗压强度时，为何要用/3hb(h为棱柱体的高，b为棱柱体的宽)的棱柱体当试件？10、为什么要有混凝土棱柱体抗压强度这个力学指标？它与混凝土立方体抗压强度有什么关系？11、绘制混凝土在一次短期荷载下的应力-应变关系曲线，并标明cf、0、cu等特征值。12、什么是混凝土的极限压应变cu？13、什么是混凝土的徐变、线性徐变、非线性徐变？14、徐变和塑性变形有什么不同？15、为什么伸入支座的钢筋要有一定的锚固长度？钢筋在绑扎搭接时，为什么要有足够的搭接长度？16、在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土能够共同工作的基础是什么？17、影响混凝土抗压强度的因素是什么？18、什么是混凝土的疲劳强度？19、若混凝土试块以低于疲劳强度的应力值，在百万次以上重复作用后，是否会发生疲劳破坏？20、影响混凝土徐变的因素有哪些？21、什么是混凝土的收缩？22、当荷载不变长期作用时，受压柱中钢筋和混凝土的压应力是否随时间变化？-5-第一章材料的力学性能答案一、填空题1、（软钢硬钢）2、（0.2%条件屈服强度）3、（低碳钢中碳钢高碳钢提高降低普通低合金钢）4、（强度塑性焊接性能粘结力）5、（两者之间良好的粘结力两者相近的线膨胀系数混凝土包裹钢筋避免钢筋锈6、（胶结力摩擦力挤压力）7、(高粗低)8、（弹性应变塑性应变塑性应变大延性）9、（降低增加减小）10、（减小增大）11、（减小增大）12、（增大减小）二、判断题1、×2、√3、×4、√5、√6、×7、√8、×9、√10、√11、×12、×13、√14、×15、√16、√17、√18、√19、√20、√21、√22、×23、√24、×25、×26、×27、×28、×29、√30、√三、选择题1、C2、B3、D4、A5、D6、D7、C8、A9、A10、C11、C12、A13、B14、C15、D四、简答题1、答：有明显屈服点的钢筋(即软钢)和无明显屈服点的钢筋(即硬钢)。应力-应变曲线(略)2、答：硬钢的极限强度很高，变形很小，没有明显屈服点，通常取相应于残余应变ε=0.2%时的应力0.2作为名义屈服点，称为条件屈服强度。3、答：对软钢有屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性能。对硬钢有极限强度、伸长率、冷弯性能。4、答：屈强比为钢筋的屈服强度与极限强度的比值。它反映结构可靠性的潜力及材料的利用率。5、答：冷拔是将钢筋用强力拔过比其直径小的硬质合金拔丝膜。冷拉可以提高钢筋的抗拉强度但不能提高钢筋的抗压强度。冷拔可以同时提高钢筋的抗拉强度和抗压强度。6、答：因为焊接时产生的高温会使钢筋软化，即强度降低，塑性增加。7、答：分热轧钢筋、冷拉钢筋、冷轧带肋钢筋及热处理钢筋。8、答：按标准方法制作、养护的边长为150mm的立方体在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。试件尺寸越小，抗压强度值越高。9、答：混凝土的抗压强度随试件高宽比的大小而变化，但当/3hb时，混凝土的棱柱体抗压强度趋于稳定。10、答：钢筋混凝土受压构件中棱柱体多于立方体，所以棱柱体抗压强度比立方体抗压强度能更好地反映受压构件中混凝土的实际强度。混凝土的棱柱体抗压强度低于混凝土的立方体抗压强度。-6-11、答：略(见教材)12、答：混凝土的极限压应变是指混凝土棱柱体受压破坏时的最大压应变。13、答：徐变：混凝土在长期不变荷载作用下，应变随时间继续增长的现象。线性徐变：当混凝土应力较小时(0.5ccf)时，徐变变形与初应力成正比，这种徐变即线性徐变。14、答：(1)徐变主要为水泥凝胶体的黏性流动。塑性变形主要为混凝土内微裂缝的发展。(2)徐变可部分恢复。塑性变形不可恢复。(3)有应力(不论大小)即有徐变。塑性变形只在应力较大时发生。15、答：设锚固长度的目的是通过该长度上黏结应力的积累，使钢筋在支座中锚固可靠，不会被拔出。钢筋绑扎搭接时，只有在搭接长度足够长时，才能通过钢筋与混凝土之间的黏结力来传递钢筋与钢筋之间的内力。16、答：(1)钢筋与混凝土之间的粘结力；(2)钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数接近(钢为1.2×10-5；混凝土为1.0×10-5～1.5×10-5)；(3)钢筋与构件边缘之间的混凝土保护层，保护钢筋不易发生锈蚀，不致因火灾使钢筋软化。17、答：(1)组成混凝土的材料品种；(2)组成材料的配比：(a)水灰比(b)空气含量(c)水泥含量(d)骨料最大尺寸；(3)混凝土的龄期；(4)试验方法：(a)试件形状和尺寸(b)加载速度。18、答：混凝土能够承受一定重复作用次数的应力值。19、答：不能产生疲劳破坏。只有在应力大于或等于疲动强度时，在百万次以上重复作用时，才会产生疲劳破坏。20、答：(1)所受应力值大小；(2)时间长短；(3)材料品种性质；(4)周围环境。21、答：混凝土在空气中结硬时，随时间的延长体积减小的现