《混凝土结构设计原理》考试题(土木08级A卷)

浙江工业大学期终考试命题稿2010/2011学年第1学期课程名称混凝土结构设计原理使用班级土木工程2008级教师份数6学生份数210命题人卢成原审核人命题总页数6页每份试卷需用白纸2大张命题注意事项：一、命题稿请用A4纸电脑打印，或用教务处印刷的命题纸，并用黑墨水书写，保持字迹清晰，页码完整。二、两份试题必须同等要求，卷面上不要注明A、B字样，由教务处抽定A、B卷。三、命题稿必须经学院审核，并在考试前两周交教务处。1浙江工业大学2010/2011学年第一学期试卷课程混凝土结构设计原理姓名___________________________班级___________________________考试时间：2011年1月4日题序一二三四五六总分计分[请你仔细阅读以下文字，签字认可后再答题：老师的温馨提示：考试成绩对你很重要，但一个人的诚信更重要。请你在考试时遵守考场纪律，诚实应考。如同意上述意见，请在下面横线上签上你的名字，祝你考出好成绩！]我保证诚实应考一、选择题（每题一个正确答案，请在下表题号下空格填入所选答案，共20分）123456789101、C30是指混凝土的强度等级，它表示该混凝土的（）。A.立方体抗压强度平均值为30N/mm2B.立方体抗压强度标准值为30N/mm2C.棱柱体抗压强度标准值为30N/mm2D.轴心抗压强度标准值为30N/mm22、关于荷载及材料强度的设计值和标准值之间的大小关系，以下说法正确的是（）。A.荷载的设计值大于标准值，材料强度的设计值大于标准值B.荷载的设计值大于标准值，材料强度的设计值小于标准值C.荷载的设计值小于标准值，材料强度的设计值大于标准值D.荷载的设计值小于标准值，材料强度的设计值小于标准值3、关于混凝土的力学性质，以下说法正确的是（）。A.混凝土双向受压强度大于单向受压强度，但变形能力变差B.混凝土一向受拉一向受压时，抗压强度基本不变C.混凝土三向受压强度大于单向受压强度，且变形能力更好D.混凝土的变形模量一般大于混凝土的弹性模量4、热轧钢筋冷拉后，其性能的变化是（）。A.抗拉强度和抗压强度均提高B.抗拉强度提高，塑性变好C.抗压强度提高，塑性变差D.抗拉强度提高，塑性变差5、在轴向力和剪力共同作用下，混凝土梁的抗剪承载力（）。A.随轴向压力的增大而提高，但有限度B.随轴向压力的增大而降低，但有限度C.随轴向拉力的增大而提高，但有限度D.与轴向力关系不大6、在钢筋混凝土弯剪扭构件计算中的参数βt表示（）。A.剪扭承载力的相关关系，且只针对混凝土B.剪扭承载力的相关关系，且只针对箍筋2C.弯扭承载力的相关关系，且只针对混凝土D.弯扭承载力的相关关系，且只针对纵筋7、关于混凝土受拉构件，下列说法错误的是（）。A.轴心受拉构件的承载力与混凝土强度无关B.当轴向拉力作用在As合力点及As′合力点以外时为大偏心受拉C.大偏心受拉时As和As′均受拉D.小偏心受拉时As和As′均受拉8、高强钢筋的抗压强度设计值要小于其抗拉强度设计值，这主要是因为（）。A.钢筋的抗压屈服强度小于其抗拉屈服强度B.由钢材的性质决定的C.处在混凝土受压区的钢筋屈服前混凝土已经压碎，强度得不到发挥D.处在混凝土受压区的钢筋很容易受压失稳，强度得不到发挥9、为了减少砼构件的裂缝宽度，最好采用（）的方法。A.增大截面面积B.增大配筋率C.增大混凝土保护层厚度D.减小钢筋直径，增加钢筋根数10、关于预应力混凝土构件，以下说法错误的是（）。A.采用预应力混凝土可以提高构件的承载力，减小变形B.预应力混凝土只是一项技术，目的是为了提高抗裂度，减小变形，不能改变承载力C.混凝土的徐变会导致预应力损失D.在预应力受弯构件中预应力太大会导致构件开裂二、简答题（以下6题任选4题回答，每题5分，共20分）：1、写出“混凝土结构”和“预应力混凝土结构”的完整英文译名；2、什么是混凝土的徐变？其影响因素有哪些？3、什么是平截面假定？举例说明平截面假定的应用；4、请解释偏心距增大系数η的物理意义；5、什么是截面延性？如何提高混凝土受弯构件的截面延性？6、先张法和后张法预应力施工的主要区别是什么？它们是通过什么对混凝土施加预应力的？3三、以下三题任选两题作答（每题10分，共20分）1、下图所示为截面尺寸（b×h=200mm×500mm）、材料均相同但配筋率不同的四个受弯构件正截面，请回答下列问题：（1）说明四个截面的破坏类型和破坏特点；（2）说明破坏时的各截面钢筋应力σs与fy的大小关系；（3）请根据有关构造要求补全(b)截面配筋图，并标明是何种钢筋（不要求标注具体配筋数量）。2、下图所示为一钢筋混凝土简支板，板厚100mm，经计算得到该板跨中每米板宽的受力钢筋面积为512mm2（钢筋为HPB235），请在“1-1断面配筋图”上画出该板的配筋，并标注清楚（写出必要选筋过程）。（注：《规范》“第10.1.8条”规定：“单向板除沿受力方向布置受力钢筋外，尚应在垂直受力方向布置分布钢筋。单位长度上分布钢筋的截面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面积的15%，且不宜小于该方向板截面面积的0.15%；分布钢筋的间距不宜大于250mm，直径不宜小于6mm。”）(a)ρ＜ρminh/h0(b)ρminh/h0＜ρ＜ρb(c)ρ=ρb(d)ρ＞ρb111—1断面配筋图10043、以下三个截面，承受弯矩、剪力、扭矩，b×h=200×400mm，(b)、(c)截面各翼缘的宽度和高度均相同，配筋如图所示。请回答：（1）根据规范的有关承载力计算规定，比较图示三个截面的抗剪承载力和抗扭承载力的大小，并简要说明理由；（2）如果图中纵筋均为受力钢筋，并要承受弯矩和扭矩的作用，请问(a)截面所配纵筋中承受弯矩的面积大约多少？写出必要的计算过程。四、以下两题任选一题（8分）1、一两端固定的钢筋混凝土构件，截面尺寸和配筋如下图所示，已知素混凝土的收缩应变为εsh，混凝土抗拉强度为ft，抗压强度为fc，混凝土弹性模量为Ec，钢筋的强度为fy，钢筋弹性模量为Es，假设钢筋与混凝土粘结完好，混凝土没有开裂。求由于混凝土收缩引起的钢筋应力和混凝土应力（写出必要的步骤或理由）。(a)矩形截面(b)T形截面(c)工形截面3φ203φ203φ204φ104φ104φ104φ84φ84φ8φ6@120φ6@120φ6@120Lbh111—1As52、已知一先张法预应力砼轴心受拉构件，截面为b×h=260×180mm2，Ac=45400mm2；砼为C40，ftk=2.39N/mm2；预应力筋为热处理钢筋，Ap=942mm2，fpy=1040N/mm2；非预应力筋为HRB400级，As=452mm2，fy=360N/mm2；αE=Ep/Ec=α′E=Es/Ec=6.15；已知预应力钢筋的张拉控制应力σcon=1030N/mm2，总预应力损失σl=249N/mm2，其中混凝土收缩徐变损失σl5=133N/mm2。构件使用时承受的轴力标准组合设计值为Nk=650kN。请回答：（1）该截面得到的有效预应力σpcⅡ=？，构件使用时会否开裂？（2）该轴心受拉构件的承载力Nu=？五、受弯构件分析计算题（18分）某钢筋混凝土单筋矩形截面简支梁，截面b×h=250mm×700mm，计算跨度为8m，承受均布荷载设计值q，环境类别为一类，混凝土强度等级为C25，纵向受力钢筋HRB335级，箍筋为HPB235级。梁中已配纵筋5φ25，箍筋为φ8@150双肢箍。（有关参数见附录）回答以下问题：（1）求该梁能承受的极限荷载qu；（2）该梁的配筋设计是否有值得改善的地方？如果有，应如何改进（不要求具体计算）？6六、偏心受力构件分析计算题（14分）1、图(a)所示ABCD为某钢筋混凝土偏心受力构件（截面及配筋如图(b)所示）的承载力曲线（Mu—Nu相关曲线），已知该构件的计算长度为l0=3m，截面尺寸为b×h=300×500mm，在两短边各配HRB335钢筋3φ25，混凝土为C30；环境类别为一类（柱）。（提示：B点为大小偏心受压的分界点。有关参数见附录，已知η=1.0）请计算：图(a)中A、B、D点的坐标值（即Mu、Nu）。MuNuABOCNuBD（a）3005003φ253φ25（b）7附录1：有关计算参数表格混凝土和钢筋的强度设计值、弹性模量（N/mm2）混凝土混凝土强度等级钢筋钢筋种类C20C25C30C35C40HPB235HRB335HRB400fc9.611.914.316.719.1fy210300360ft1.11.271.431.571.71fy′210300360Ec2.55×1042.8×1043.0×1043.15×1043.25×104Es2.1×1052.0×1052.0×105纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度c（mm）环境类别板、墙、壳的纵向受力筋梁柱≤C20C25~C45≥C50≤C20C25~C45≥C50≤C20C25~C45≥C50一201515302525303030二a----2020----3030----3030b----2520----3530----3530三----3025----4035----4035钢筋面积表(单位：mm2)Φ6Φ8Φ10Φ12Φ14Φ16Φ18Φ20Φ22Φ25Φ281根28.350.378.5113153.9201254.5314.2380491615.32根5710115722630840250962876098212323根851512363394616037639411140147318474根113201314452615804101712561520196424635根1422523935657691005127215701900245430796根170302471678923120615261884228129453695梁中箍筋的最大间距和最小直径α1、β1、ξb、αs,max梁截面高度(mm)箍筋最大间距Smax(mm)箍筋最小直径(mm)V＞0.7ftbh0V≤0.7ftbh0150＜h≤3001502006300＜h≤5002003006500＜h≤8002503506h＞8003004008钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的最小配筋百分率（%）受力类型最小配筋百分率受压构件全部纵向钢筋0.6一侧纵向钢筋0.2受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件一侧的受拉钢筋0.2和45ft/fy中的较大值砼强度≤C50α11.0β10.8钢筋HPB235HRB335HRB400ξb0.6140.550.518αs,max0.4260.3840.4188每米板宽的钢筋面积表附录2：供选用的有关公式1、抗剪计算时的有关公式：sin8.025.17.000sbysvyvtuAfhsAfbhfVsin8.00.1175.100sbysvyvtuAfhsAfbhfVyvtsvff24.0min；025.0bhfVcc（当混凝土强度等级≤C50时，取βc=1.0）2、受压构件计算时的有关公式：sysycuAfAfbxfN''1；'''2001ssycuahAfxhbxfeN；sssycuAAfbxfN''1；''2'01sssscuahAaxbxfeN；ybsf11，（ysyff'）；)''(9.0sycuAfAfN，（当l0/b=8~34时：bl/021.0177.10）21200140011hlhei，（0.15.01NAfc，当l0/h＜15时0.12）；3、受扭构件：corstyvstlyuAfsAf1，sAAf.Wf.Tcorstyvttu121350；bhbWt3624、预应力混凝土：05AAAslplconpcⅡ，nslplconpcAAA5Ⅱ；钢筋间距钢筋直径（mm）66/888/1010