Access denied |
used Cloudflare to restrict access
Please enable cookies.
What happened?
The owner of this website () has banned your access based on your browser's signature (3c943c60b79a6d2a-ua98).长安大学《结构设计原理》历年考研真题_伤城文章网
长安大学《结构设计原理》历年考研真题
1997 年西安公路交通大学硕士学位研究生入学考试 结构设计原理试题1、钢筋混凝土受弯构件指的是哪两种构件？它们在构造形式上（包括外形和配 筋）有何不同，在桥梁工程中常用于哪些部位？(10 分) 2、简述钢筋混凝土适筋梁的工作阶段及相应于各阶段的正截面应力和应变的变 化规律。 （10 分） 3、试绘出双筋矩形截面（钢筋混凝土）梁正截面强度计算图式，并写出其基本 公式和应满足的条件。(10 分) 4、普通箍筋柱与钢筋混凝土梁中都设有箍筋，两者的箍筋在设计上和作用上有 何不同之处？(10 分) 5、你认为处理好结构构造问题和处理好结构计算问题哪个重要？为什么？(10 分) 6、设计预应力混凝土结构时，为什么要进行预应力损失计算？预应力损失为何 要分阶段组合？另请简要表达出先张法和后张法构件不同阶段各应考虑哪些损 失？(10 分) 7、何为预应力度？根据预应力度可把预应力混凝土结构分为哪几类？简述各类 预应力混凝土结构的受力特点。(10 分) 8、某后张法预应力混凝土简支梁的跨中截面，其形状尺寸和配筋如图 1 所示。 已知非预应力钢筋的 Rg＝380Mpa，预应力筋的 Ry＝1280MPa，混凝土标号为 40 号，Ra＝23MPa，ξjy＝0.4，试问该截面承受计算弯矩 Mj＝311680KN.M 是否安 全？(10 分)9、钢结构常用的连接方法有哪些？简述各连接方法的特点。(10 分) 10、 图 2 所示一混凝土立方体变长 a＝20cm，紧密靠近刚性凹座的内壁，承 受中心压力 P＝40KN，当凹座内刚壁与混凝土立方体之间理想光滑无摩擦时，求 刚凹壁上所受的压力及混凝土内的应力。 （已知砼泊松系数μ＝1/6） 。(10 分)1998 年西安公路交通大学硕士学位研究生入学考试 结构设计原理试题11、 在进行钢筋混凝土结构构件计算时，为什么除应满足截面强度要求外， 还必须进行裂缝宽度的验算？(10 分) 12、 为什么在钢筋混凝土梁中采用高强钢筋时不必要的，而在预应力混凝土 中则必须配置高强钢筋？（10 分） 在圬工结构中，砂浆的物理力学性能指标主要有哪些，这些指标对砌体 13、 的质量（即强度）有何影响？(10 分) 14、 设有两个轴心受拉构件，其配筋数量，材料强度，截面尺寸等均相同， 只是一个施加了预应力，另一个没有施加预应力，试问这两个构件的强度承载力 是否相同？开裂荷载是否相同？为什么？(10 分) 15、 钢筋混凝土受弯构件（简支梁）的斜截面破坏形态有哪些？现行《公桥 规》的斜截面抗剪强度计算公式以何种破坏形态为依据？其它破坏形态怎样防 止？ (10 分) 16、 何谓钢材的疲劳强度？桥梁结构用钢应具备什么特性？为什么？(10 分) 17、 设计钢筋混凝土弯、扭、剪复合受力构件时，可采用什么方法进行配筋 计算？钢筋如何布置（以矩形截面梁为例）？(10 分) 18、 如何划分钢筋混凝土大、小偏心受压构件？简述各自的破坏特征。(10 分) 19、 在实际工程中，混凝土局部承压问题一般存在于结构的哪些部位？如何 改变或提高构件的局部承压性能？(10 分) 20、 有一段预应力筋如图所示，长 L＝24.4m，沿半径 R＝31.1m 的曲线管道 张拉，已知 k＝0.003，μ＝0.35，若要保证 B 端预应力筋中心须具有拉应力 σyb＝892.25MPa，若只考虑摩擦损失而不计其它项预应力损失，试问在 A 端张 拉时，应施加多大的锚下张拉应力σk？(10 分)2000 年西安公路交通大学硕士学位研究生入学考试 结构设计原理试题21、 22、 何谓结构构造？结构构造在结构设计中起什么作用？（10 分） 钢筋混凝土适筋梁的最大、最小配筋率是根据什么原则确定的？在进行正截面强度计算时，控制最大、最小配筋率有何意义？（10 分） 23、 在双筋截面梁中配置受压钢筋的主要作用是什么？通常适用于何种情况？有何优缺点？（10 分） 24、 在进行钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯强度计算时，为何要验算抗剪强度的上限值和下限值？如不满足上下限要求，应如何处理？（10 分） 25、 试以公路桥梁结构为例，说明构件产生扭矩的原因，并指出由理想弹塑性材料构成的矩形截面受扭构件在弹性阶段和塑性阶段截面的剪应力是如何分 布的。 （10 分） 26、 设某钢筋混凝土偏心受压构件，截面尺寸为 b×h，采用对称配筋，即Ag=A’g ，ag=a’g ，如记 Np=N j/ Rabh0，Mp=M j/ Rabh02，Mj=Nje，试证明当为大偏 心受压试验时，Mp－Np 的相关曲线为二次抛物线。 （10 分） 27、 预应力混凝土简支梁中的预应力钢束趋向支点时为何逐步上弯？钢筋弯起时应考虑那些要求？（10 分） 28、 简述预应力混凝土结构正常使用极限状态和承载能力极限状态的计算内容和方法。 （10 分） 29、 什么称为束界（索界）？束界与截面核心有何区别？简述预应力钢束的布置原则。 （10 分） 30、 试述钢结构的主要连接方式，相应的特点及计算方法。 （10 分）2001 年硕士研究生入学考试试题考试科目： 结构设计原理 1页 第 1 页 共一、 钢筋混凝土结构对其组成材料 （混凝土和钢筋） 的性能有哪些要求？为什么？ (10 分) 二、何谓钢筋混凝土梁的“界限破坏” ，为什么要引入混凝土相对界限受压区高 度系数 ξjg？（10 分） 三、钢筋混凝土梁内一般有哪几种钢筋？分别说明各种钢筋的作用。(10 分) 四、为什么预应力混凝土梁需要进行正常使用阶段应力验算？而钢筋混凝土梁 却不需要进行使用阶段应力验算？(10 分) 五、某预应力筋的线型为圆曲线，圆曲线长度为 L，半径为 R，采用一端固定， 一端张拉，假定已知管道摩阻系数 μ，偏差系数 k，预应力筋截面积为 Ay，弹 性模量为 Ey，试确定仅考虑摩阻影响时张拉控制应力 Nk 与预应力筋张拉伸长量 ΔL 之间的关系(10 分) 六、钢筋混凝土轴心受压普通箍筋柱和螺旋箍筋柱在承载能力计算方面有何不 同？考虑纵向弯曲影响时， 轴心受压与偏心受压计算中的 ψ 和 η 有何区别？(10 分) 七、简述我国常用锚具的种类、工作原理、适用场合及相应的优缺点(10 分) 八、钢筋混凝土深梁与普通混凝土梁在破坏形态、 配筋构造和内力计算等方面有 何差异？(10 分) 九、试述影响砌体抗压强度的主要因素及其原因。(10 分) 十、何谓钢结构的受力性连接和缀连性连接？常用的钢结构连接方法有哪些？ (10 分)2002 年硕士研究生入学考试试题考试科目：结构设计原理 第 1 页 共1页1、进行结构设计时，处理结构构造问题应考虑哪些因素？简述其理由（均以钢 筋混凝土简支受弯构件为例回答）(15 分) 2、试述钢筋混凝土和全预应力混凝土简支受弯构件的主要设计步骤，并对各自 的设计特点进行对比分析。(25 分) 3、设有两个受拉构件，其配筋数量、配筋位置、材料强度、截面尺寸及工作条 件等均相同，只是一个施加了预应力，另一个没有施加预应力，试问这两个 构件的强度承载力是否相同？开裂荷载是否相同？为什么？(15 分) 4、普通箍筋柱与钢筋混凝土梁中都设置有箍筋，两者的箍筋在设计和作用方面 有何不同之处？(10 分) 5、钢结构常用的连接方式有哪些？简述各连接方式的构造和受力特点。(15 分) 6、试以预应力度为基础，对配筋混凝土结构进行分类，并简述各类配筋混凝土 结构的受力特点。(10 分) 7、名词解释(10 分) 反拱度 预拱度徐变徐舒预应力损失2003 年硕士研究生入学考试试题考试科目：结构设计原理（A） 共4页 第1页八、名词解释（每题 2 分，共 20 分） 1、剪跨比 :是一个无量纲常熟，用 m＝M/Qho 表示，M,Q 分别为受剪区段中某个 竖直截面的弯矩和剪力，ho 为截面有效高度。 2、有效预应力：在施工阶段由于各因素影响，使预加力筋中的预拉应力将产生 部分损失， 通常把扣除应力损失后的预应力筋中实际存在的预应力成为有效预应 力。 3、时效：钢筋张拉后停留一段时间再张拉，刚才强度提高，塑性下降的现象。 4、预应力度：由预加应力确定的消压弯矩与外荷载产生弯矩的比值。 5、无粘结预应力：配置主筋为无粘结预应力筋的后张法预应力混凝土梁 6、配箍率：nαk/bSk，n 为箍筋肢数，αk 为每一肢的面积，b 为截面宽度，Sk 为箍筋间距。即沿箍筋断面切开，箍筋面积与整个断面的面积的比值。 7、界限破坏：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。 8、剪压破坏：梁在剪弯区段内出现斜裂缝，随着荷载的增大，陆续出现几条斜 裂缝， 其中一条发展成为临界斜裂缝， 临界斜裂缝出现后， 梁还能继续增加荷载， 斜裂缝伸展至荷载垫板下，直到斜裂缝顶端在混凝土正应力、剪应力及荷载 引 起的竖向局部压应力共同作用下被压碎破坏， 破坏处出现很多平行的斜向短裂缝 和混凝土碎渣。 9、消压弯矩：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 的弯矩。 10、徐变：在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间增长的现象。 九、钢筋混凝土受弯构件及预应力混凝土受弯构件对其组成材料的物理力学性 能有何要求？简述其原因。 （15 分） 答：钢筋混凝土受弯构件 钢筋混凝土受弯构件： 钢筋混凝土受弯构件 对钢筋的要求：强度高，有良好的塑性和可焊性，以适应变形，避免突然破坏，保证焊接接头性能，不产生裂纹及过大变形。良好的粘结性，为了与混凝土共同 工作。 对混凝土的要求：早期强度高，混凝土低收缩，低徐变，和易性好，强度适 中。早期强度高为了提高施工进度，低收缩避免混凝土产生拉应力而开裂。和易 性好便于施工，与钢筋共同作用。徐变会使构件变性增加，引起应力重分布。 预应力混凝土受弯构件： 预应力混凝土受弯构件 对钢筋的要求： （1）强度高，弥补各种因素所造成的预应力损失，有效建立 预应力。 （2）良好的塑性和焊接性能，以保证破坏前由较大变形能力，焊接则保 证钢筋加工质量。 （3）由良好的粘结性能。 （4）应力松弛要低，以较少预应力损 失。 预应力钢筋的发展趋势：高强度，粗直径，低松弛和耐腐蚀。 对混凝土的要求：强度高，为了充分发挥早高强钢材的抗拉强度，有效减少构件 截面尺寸，减轻自重。快硬，早强，以便能及早施加预应力，加快施工进度 ， 提高模板设备利用率。均质性好，保证混凝土的浇筑质量。低收缩，低徐变，以 减少预应力损失。 十、有四根截面尺寸相同但配筋不同的钢筋混凝土单筋简支梁： 十一、μ&μmin； 十二、μmin&μ&μmax； 十三、μ＝μmax； 十四、μ&μmax 试回答以下问题： 1、这四根梁各自将出现出什么样的破坏形态？ ①为少筋②为适筋③为界限④为超筋 2、破坏时钢筋分别处于什么范围？ ①钢筋达到了强度甚至极限强度②屈服③屈服④未屈服 3、破坏时所能承受的最大弯矩如何计算？（以矩形截面梁为例，用计算式表达） （25 分） ①对少筋按素混凝土梁 Rf＝MYx/I=6Mh/bh?，得出 Mf＝Rfbh?/6 ②适筋，RgAg＝Rabx，Mp＝RgAg（ho－x/2）/γs= Rabx（ho－x/2）/γs③超筋，取 ξ＝ξjg，x＝ξjg ho，则 Mp＝RabXjg（ho－x/2）/γc 四、 在钢筋混凝土双筋截面梁中配置受压钢筋的主要作用是什么？该配筋方式在桥梁工程中适用于哪些情况？有何优缺点？（20 分） 答：双筋截面梁中受压钢筋的主要作用：协助混凝土受压，改变截面的塑性 变形能力。 适用于:a、Mj 较大而截面尺寸受使用条件或混凝土限制，按单筋计算出现超筋。 b、承受异号弯矩（连续梁内支点处截面） 。c、由于构造方面原因，支点处往往 有很大剪力，防止混凝土碎。d、装配式构件为减轻自重。 优缺点：提高截面延性，并减小长期荷载下变形，但一般情况下采用受压筋承受 部分压力不经济。 五、 钢筋混凝土及预应力混凝土简支粱中一般配置有哪些钢筋？请分别说明这些钢筋的作用和布置原则。 （30 分） 答：钢筋混凝土梁： （1）纵向受拉钢筋。主要受力筋，代替混凝土受拉。 （2） 箍筋。帮助混凝土抗剪，抑制裂缝开展和延伸，固定纵向钢筋，并和纵向钢筋以 及架立筋等组成骨架。 （3）架立筋。和主筋、箍筋等组成钢筋骨架便于施工。 （4） 弯起筋或斜筋。抗剪。 （5）水平纵向钢筋。梁高 h&1m 时设置，主要作用是在梁 侧面发生裂缝后减少混凝土裂缝宽度。 预应力混凝土梁： （1）预应力筋：承受荷载，在梁端起弯起筋作用，布置原则： a、重心线不超出束界范围；b、钢束弯起的角度应与所承受的剪力变化规律相配 合；c、应符合构造要求。 （2）箍筋：承受剪力。 （3）水平纵向辅助钢筋：为了 缩小腹板裂缝。 （4）局部加强钢筋：设在局部受力较大部位，承受局部受力。 （5） 架立筋与定位钢筋：用于固定预留孔道制孔器位置的钢筋。 六、 试推导预应力摩阻损失σs1 的计算公式。 （10 分）答：&结构设计原理&P234 或参照重点笔记中 03 试题答案。 七、 简述桥梁用高强螺栓连接的工作机理和计算方法。 （15 分）答：摩擦型高强螺栓靠摩擦力传力，在整个使用期间外剪力不超过内摩擦， 剪切变形小，连接的构件能弹性地整体工作，抗疲劳能力强。 次要构件按最大内力法；主要构件按等强度法。 八、 试述影响砌体抗压强度的主要因素及其原因。 （15 分）答：影响砌体主要抗压强度的重要因素是： （1）块材的强度、尺寸和形状。 块材是砌体的主要组成材料，因此对砌体的强度起重要作用。 （2）砂浆的强度、 和易性和保水性。 砂浆强度直接影响砌体的抗压强度和块材与其之间的横向变形 差异。砂浆的和易性和保水性则影响砂浆的强度，及其作用的发挥。 （3）砌筑质 量。 灰缝的质量， 砂浆铺砌的质量都直接影响整体的受力而影响砌体的抗压强度。2003 年硕士研究生入学考试试题考试科目：结构设计原理 共一页 第一页一、 1、徐变名词解释（每题 3 分，共 30 分） 2、极限状态 3、尺寸效应 4、预应力损失 5、局部承压 10、粘结应力6、有效预应力 二、7、消压弯矩8、预应力度 λ9、开裂弯矩填空（每空 2 分，共 30 分） 的含量、 和混1、钢筋混凝土受弯构件正截面破坏形态与 凝的 有关。2、钢结构是由若干构件组成的，各构件按某种方式加以连接，按照受力的不同， 连接可分为 和 两种。3、由于结构构件中块材与砂浆实际强度值的不同，砌体在受剪、受拉、及弯曲 受拉时，其破坏可分为 4、无腹筋简支梁斜截面破坏形态有 5、 影响钢筋混凝土构件钢筋锈蚀的主要因素 等等。 6、 应力循环特征值 ρ 是多次重复作用的荷载所引起的最小应力和最大应力的比 值。 和与 ρ 值大小有关。 、 、 、 、 、 两种情况。 三种。 、三、 叙述题（共 90 分） 1、为什么钢筋混凝土梁不需进行正常使用阶段的应力验算，而预应力混凝土梁 却需要？（20 分） 2、钢筋混凝土偏心受压构件有几种破坏形态？试说明其破坏机理及如何判定 大、小偏心受压构件的界限？（10 分） 3、简述复合应力状态下的混凝土强度特性？并说明其在结构设计中的应用？ （15 分）4、钢筋混凝土受弯构件从加载到破坏正截面的受力和变形全过程共分了几个阶 段？并说明各阶段梁正截面上的应力分布规律？（15 分） 5、试述钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件对钢筋和混凝土材料性能的要求？ （10 分） 6、试述钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件配筋种类及其作用？（20 分）答案必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上不给分；答题纸上写明考试科目。2004 年硕士研究生入学考试试题 标准答案试题名称：结构设计原理（A 卷） 第 1 页 共 5 页一、填空（共 20 分，除第 7 题为每空 2 分外，其余为每空 1 分） 1.在截面尺寸一定的情况下，钢筋混凝土少筋梁的承载力取决于 砼抗拉强度 ； 适筋梁的承载力取决于 受拉钢筋强度及面积 ；超筋梁的承载力取决于 砼抗压 强度 。 2.钢筋混凝土大偏心受压构件，增加轴压力将使其抗弯能力 提高 ；而小偏心受 压构件，增加轴向力将使其抗弯能力 减小 。 3.砌体的抗拉、抗弯与抗剪强度 远小于 砌体的抗压强度，这是因为砌体的抗压 强度主要取决于 块材 的强度，而砌体的抗拉、抗弯与抗剪强度取决于 缝 的强度。 ， 砌4.钢筋经过机械冷加工产生塑性变形后，其屈服强度和极限强度均有所 提高 而塑性性能和弹性模量则有所 下降 。 5.预应力混凝土梁中，钢筋的种类有： 纵向预应力钢筋、箍筋、架立钢筋、 纵向水平钢筋、局部加强钢筋、 （定位钢筋） 。6.对预应力混凝土梁， x&ξjyh0， 若 则梁在受弯破坏时， 受拉预应力钢筋的应力 小 于抗拉强度 。 7.某预制构件，截面为矩形，截面尺寸为 200×240mm，配有 4φ25 的Ⅱ级 钢筋（中心对称配筋） ，浇筑两个月后测得长度方向收缩应变为 0.15× 10 ?3 ，则此时的钢筋应力为 30MPa(压)，混凝土应力为 1.23MPa(拉)。b （ E g = 2 × 10 5 MPa ,E h = 3 × 10 4 MPa ,R L = 2.10MPa ）答案必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上不给分；答题纸上写明考试科目。试题名称： 结构设计原理 （A 卷）第 2 页 共 5 页二、名词解释（共 20 分,每词 4 分）束 界――根据施工、使用阶段构件上、下缘不出现拉应力的原则，确定出的预应力钢筋合力中心的界限。 反拱度――由预加力产生的与使用荷载挠度方向相反的挠度。 深 梁――梁高与跨径相差不大的梁；计算时除了考虑弯曲变形外，还须考虑剪 切变形的影响。 翼缘的计算宽度――由于剪力滞效应，翼缘上的压应力为非均匀分布，计算抗弯 承载力时，以轴心抗压强度为标准，所等效出的均匀分布宽度。 无粘结部分预应力混凝土――在受拉区同时配置无粘结预应力钢筋和普通热轧 钢筋的预应力混凝土，其承载力较有粘结混凝土构件为低， 普通热轧钢筋可有效改善其裂缝和变形特征。 三、简答题（共 60 分,每小题 10 分） 1.在抗剪设计时，如何对三种形式的剪切破坏进行设防？ 答： ? ≥ ? kmin 防止发生斜拉破坏，使其转化为剪压破坏。Q j ≤ 0.051 R bh 0 防止发生斜拉破坏，使其转化为剪压破坏。剪压破坏可通过抗剪设计，使其具有足够的承载力。 2.在什么情况下需在受弯构件的受压区配置预应力钢筋？在受弯构件受压区配 置预应力钢筋会带来什么不利影响？ 答：对跨度较大的构件，为满足运输、安装过程中的受力要求，有时需在使 用阶段的受压区设置预应力钢筋。 不利影响：抗裂性和承载能力均下降。 3.徐变和收缩对预应力砼受弯构件有什么不利影响？答案必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上不给分；答题纸上写明考试科目。试题名称：结构设计原理（A 卷） 答：①预应力损失；②徐变使构件变形逐渐加大； ③收缩有时会引起构件开裂。第 3 页 共 5页4.全预应力砼梁正截面从开始加载至最终破坏， 可分为哪几个工作阶段？各阶段 的受力特点是什么？ 答：预应力阶段：预加力最大，使用荷载最小。 运输、安装阶段：预加力最小，使用荷载较小（需考虑动力系数） 。 正常使用阶段：预加力最小，使用荷载较大。破坏阶段：截面已进入塑性阶段，力筋达到极限抗拉强度，受压砼被压 碎。 前三个阶段常属弹性状态。 5.对于后张法预应力混凝土梁，采用超张拉工艺，可减少哪些种类的预应力损 失？ 答：①摩阻损失；②锚具变形；③松弛损失。 6.普通箍筋柱与螺旋箍筋柱的受力特性有什么本质不同？ 答：普通箍筋柱砼处于单向受压状态，箍筋起定位纵筋、防止其层曲。 螺旋箍筋柱砼处于三向受压状态（螺旋箍筋约束砼侧向膨胀） 四、综合论述题（共 30 分,每小题 15 分） 1.一采用后张法预制的受弯构件，孔道压浆前发现永存预应力很小。 (1) 试分析其产生的原因； 答：实际预应力损失有可能过大；张拉控制应力有可能未达到设计要求； 预应力钢筋可能存在质量问题；锚具锚固可能失效。 (2) 这对该构件的后期使用会产生什么影响？答案必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上不给分；答题纸上写明考试科目。试题名称：结构设计原理（A 卷）第 4 页 共 5页答：运输、安装及正常使用阶段受拉区砼会开裂，且使用阶段砼裂缝宽度可 能很大， 结构耐久性大大下降； 抗剪承载力会有所下降， 结构挠度远大于设计值； 抗弯承载力不变。 (3) 可采取什么措施处理？ 答：松锚、拉出预应力钢筋，重新穿束、张拉、锚固。 2.增加加筋砼受弯构件刚度的方法有哪些？ 答：选择抗弯能力较大的截面型式，如 T 形截面、I 字形截面、箱形截面；对 钢筋砼受弯构件，可增加受拉区钢筋面积； 提高砼等级； 最有效的方法是选用预应力混凝土材料。五、计算题（共 20 分） 一组合 T 形截面梁，梁间距为 160cm,计算跨径为 1950cm。预制梁为矩形截 面，截面尺寸为 30×120cm,混凝土等级为 C30，纵向受拉钢筋面积为 64.34cm , a=10.0cm；现浇翼缘板厚为 15cm。一片 T 梁承受的恒载跨中弯矩为 980kN?M, 汽车荷载作用下跨中弯矩为 780kN?M。现发现预制梁与现浇翼缘板之间发生了 剪切完全失效。 （ Eh = 3 × 104 MPa, Ra = 17.5MPa, Rg = 340MPa, ξ jg = 0.55， n g = 10) (1) 试进行正截面抗弯承载力验算； (2) 若 1＋ ? ＝1.20,试进行挠度验算。 解（1）Mj=1.2×980+1.4×780=2268 kN?M h0=h-a=120-10=110cm 由21γcR a bx =1γsR g Ag答案必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上不给分；答题纸上写明考试科目。试题名称：结构设计原理（A 卷） 得 x =第 5页 共 5 页R g Ag 340 × 64.34 = = 41.67cm & ξ jg h 0 = 0.55 × 110 = 60.5cm 17.5 × 30 R abγc1 × 17.5 × 300 × 416.7 1100 ? 416.7 / 2) = 1560kN ? M ( 1.25则 M u = 1 R a bx(h0 ? x / 2) =Mu & Mj（2）中性轴高度：故抗弯承载力不足n A 2bh 0 1 bx 2 = n g Ag (h 0 ? x ) → x = g g ( 1 + ? 1) 2 b n g Agx =10 × 64.34 2 × 30 × 110 ( 1+ ? 1) = 51.03cm 30 10 × 64.34I 01 = bx 3 / 3 = n g Ag (h0 ? x )2 = 30 × 51.033 / 3 + 10 × 64.34(110 ? 51.03)2 = 2.24 × 10 6 cm 4f =L 5 (780 / 1.2) × 10 6 × 00 ? = 45mm & = = 32.5mm 4 6 4 48 0.85 × 3 × 10 × 2.24 × 10 × 10 600 600不满足要求。2004 年硕士研究生入学考试试题试题名称：结构设计原理 （B 卷）十五、填空（每小题 1 分，共 20 分）第 1 页 共 4 页1、钢结构是按法设计，即结构构件按标准荷载计算的应力不超过《公路桥规》规定的2、钢筋混凝土构件在复合应力状态下，混凝土的强度有明显的变化。当其双向受压时，混凝土的 3、混凝土强度越高，延性越 。4、混凝土在长期荷载作用下会产生徐变。其中徐变值随着初应力值的增大而 5、 剪跨比 是影响受弯构件斜截面破坏形态和抗剪能力的主要因素。随着剪跨比 的加大，破坏形态按 6、预应力混凝土构件的承载力 与受拉区钢筋是否施加预应力无关，但对受压区钢筋 施加预应力后构件的承载力将比受压区钢筋 不施加预应力时 ，使用阶段的抗裂性也有所 。 和 、 和；随着加载龄m m的顺序演变，而抗剪强度逐渐Mp A′ y A′ y7、 后张法预应力混凝土构件的锚下承压验算包括 的验算。8、为保证构件在最小外荷载和最不利外荷载作用下，其上、下缘混凝土不出答案必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上不给分；答题纸上写明考试科目。试题名称：结构设计原理 （B 卷） 现拉应力，预应力钢筋重心线的偏心距Kx + M g1 N yI ey M g1 + M g 2 + M pey第 2 页 共 4 页 应不超出束界范围，即αN yI? K s （在 e y 两侧填入合适的 ≤ 、＝、 ≥ 号）9、钢筋混凝土受弯构件，在受拉钢筋配筋率和钢筋应力大致相同的情况下，裂缝宽度随钢筋直径 十六、名词解释 （每小题 4 分，共 20 分） 1、界限破坏 2、预拱度 3、张拉控制应力 σ k4、预应力度5、砌体十七、简答题 （每小题 10 分，共 60 分）1、 后张法预应力混凝土梁的预加应力阶段和使用阶段比较，荷载、预应力、截面几何特性和混凝 2、 为什么钢筋混凝土偏心受压长柱的偏心距增大系数 的值为负值或大于 3 时应增大截面尺寸？ 3、为什么螺旋箍筋柱的长细比ηλ=l0 &7 d（d为圆形截面直径）时，不考虑螺旋箍筋的作用？4、为什么预应力混凝土结构要求使用高标号的混凝土和高强钢材，而普通钢筋混凝土结构却不使5、钢筋混凝土受弯构件纵向受拉钢筋的弯起位置的确定，应考虑那三方面的问题？且说明如何保 6、钢筋混凝土适筋梁截面设计时，出现 ξ & ξ jg ，则应采取什么措施，使 ξ 满足什么条件为目的？答案必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上不给分；答题纸上写明考试科目。试题名称：结构设计原理 （B 卷） 十八、论述题 （每小题 15 分，共 30 分）第 3 页 共 4 页1、试述钢筋混凝土受弯构件的设计和验算的内容、步骤、依据。 2、试述预应力混凝土构件的设计和验算的内容、步骤、依据。 十九、计算题 （第 1 小题 10 分，第 2、3 小题各 5 分，共 20 分）已知：钢筋混凝土简支梁全长L0 = 19.5m，计跨跨径L = 19.5m Ra = 14.5MPa， T 梁截面尺寸如右图所示。采用 25 号混凝土（），II 级钢筋（ R g = 340 MPa 当 d & 28mm 时； R g = 320 MPa 当 d ≥ 28mm 时），箍筋采用 I 级钢筋，φ8，抗拉设计强度240 MPa，跨间等间距布置，间距为 25cm。其中 2N1,2N2,2N3,2N4【见第 5 题（a）和（b）图】是直径为 简支梁控制截面的计算内力为 跨中截面： M jm = 2100 KN ? m ， Q jm = 84 KN 及其相应弯矩 M jm = 1509 KN ? m1 跨截面： M = 1500 KN ? m ， j1 4 4支点截面： M j 0 = 0 KN ? m ， Q j 0 = 440 KN 及其相应弯矩 M j 0 = 0 KN ? m答案必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上不给分；答题纸上写明考试科目。试题名称：结构设计原理 （B 卷）第 4 页 共 4 页要求： 1、进行 A-A 截面【位置见图（b）】正截面强度复核。 2、进行 A-A 截面【位置见图（b）】斜截面抗弯强度复核。 （10 分） （5 分）3、（1）进行 B-B 截面【位置见图（b）】斜截面抗剪强度复核。 （2）进行截面尺寸检查,即上限值【 Q j ≤ 0.051 Rbh0 （kN）】上面的（1）和（2）任选一题（本小题 5 分）第5题(b)附注： Q j ≤ 0.051 Rbh0 （kN） （kN）Q j ≤ Qu = 0. + p ) R ? k ? gk + 0.06 R gw ∑ Aw sin αξ jg = 0.55 , ? min = 0.1%bi′ = 152cmγ c = γ s = 1.25答案必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上不给分；答题纸上写明考试科目。2005 年硕士研究生入学考试试题试题代码： 404 2页 试题名称：结构设计原理 第 1 页 共四、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） 十、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。 8、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。 9、 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。 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 10、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 ， h i = h ′ =10cm， b i = b′ = 40cm, a g = a ′g = 4cm ；承受轴向力设计值 Nj=450kN,弯矩 i i 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。 （答案必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上不给分；答题纸上写明考试科目。2006 年硕士研究生入学考试试题试题名称：404 结构设计原理 （A） 一、简答题（每小题 6 分, 共 54 分） 第 1 页 共 2页1、在钢筋混凝土受弯构件（单筋矩形截面）正截面承载力设计时，若 x＞ξ jg h0 ， 应采取什么措施？ 2、钢筋混凝土受弯构件常会发生哪几种形式的破坏？设计中如何设防或满足承 载力要求？ 3、什么是深梁？在计算连续深梁的内力时，应考虑哪些变形的影响？ 4、钢筋混凝土板按受力类型可分为哪几种？其受力特征和钢筋布置有何不同？ 5、什么是张拉控制应力？为什么张拉控制应力取值不能过高也不能过低？ 6、简支受弯构件中的预应力钢筋在趋向支点时，弯起的作用是什么？若不弯起， 应采用什么相应措施？ 7、影响钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度的主要因素有哪些？大致规律如何？ 8、普通螺栓连接与高强螺栓连接受力模式有何异同?各需进行哪些方面计算？ 9、混凝土在三向受压时的抗压强度和变形能力与单向受压时有何不同？简述其 工程应用。 二、问答题（每小题 10 分, 共 40 分） 1、试述钢筋混凝土受弯构件斜截面抗剪承载力计算的步骤及相应计算内容。 2、后张法预应力混凝土受弯构件计算中，为什么要采用毛截面参数、净截面参 数及换算截面参数等三种不同的截面参数？列举各阶段中应考虑的荷载及相 应阶段荷载效应计算公式。 3、如何保证钢筋混凝土结构具有足够的耐久性？ 4、平截面假定在钢筋混凝土及预应力混凝土构件的计算中有哪些具体应用？试 给出其中一种具体应用的（公式）导出过程。答案必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上不给分；答题纸上写明考试科目。试题名称：404 三、 （20 分）结构设计原理(A)第 2 页 共2页预制钢筋混凝土简支 T 形截面梁，梁高 1.30m,梁间距为 1.6m,计算跨径为15.60m；采用 25 号混凝土，Ⅱ级钢筋。翼缘板厚度为 100mm,腹板厚 200mm，无 承托；跨中截面 M j = 2050kN?m，采用焊接钢筋骨架。试求所需受拉钢筋数量。 [已知： Ra = 14.5MPa, R g = 340 MPa, ξ jg = 0.55, ? min = 0.1% ] （ 四、 20 分） 某矩形截面偏心受压构件，截面尺寸为 30×40cm,计算长度为 300cm,采用 20 号混凝土和Ⅱ级钢筋，承受计算纵向力 N j = 180kN ，计算弯矩 M j = 162kN ? m' ，受压区已配置三根直径 20mm 的钢筋， Ag = 9.41cm 2 , a ' = 4cm 。求所需受拉钢筋数量。[已知： Ra = 11.0 MPa, R g = 340 MPa, ξ jg = 0.55, ? min = 0.2% ] （ 五、 16 分） 某后张法预应力混凝土受弯构件，预应力钢束的线型为圆曲线（曲率半径为 R） ，锚固时在张拉端产生的钢束回缩为 ?l ，试导出反向摩擦影响长度的计算方 程或公式。
2000 年西安公路交通大学硕士学位研究生入学考试 结构设计原理试题答案1、何谓结构构造？结构构造在结构设计中起什么作用？（10 分） 2、钢筋混凝土适筋梁的最大、最小配筋率是根据什么原则确定的？在进行正截 面强度计算时，控制最大、最小配筋率有何意义？（10 分） 答：最小配筋率是少筋梁与适筋梁的界限，可按照下列原则确定：配有最小 配筋率的钢筋混凝土梁在破坏时正截面承载力 M u 等于同样截面尺寸、同样材料 的素混凝土梁正截面开裂弯矩的标准值。同时，应考虑到温度变化、混凝土收缩 应力的影响以及过去的设计经验；最大配筋率是适筋梁与超筋梁的界限，可按下 列原则确定：当纵向钢筋屈服时的弯矩 My 等于 Mu 时，受拉钢筋屈服与受压区混 凝土压碎几乎同时发生的配筋率。 正截面强度设计时，通过控制最大，小配筋率，可以防止钢筋混凝土结构发 生少筋梁破坏和超筋梁破坏，达到结构的延性设计，避免结构发生脆性破坏。 3、在双筋截面梁中配置受压钢筋的主要作用是什么？通常适用于何种情况？有 何优缺点？（10 分） 答：双筋截面梁中受压钢筋的主要作用：协助混凝土受压，改变截面的塑性 变形能力。 适用于:a、Mj 较大而截面尺寸受使用条件或混凝土限制，按单筋计算出现超 筋。b、承受异号弯矩（连续梁内支点处截面） 。c、由于构造方面原因，支点处 往往有很大剪力，防止混凝土碎。d、装配式构件为减轻自重。 优缺点：提高截面延性，并减小长期荷载下变形，但一般情况下采用受压筋 承受部分压力不经济。 4、在进行钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯强度计算时，为何要验算抗剪强度的试题名称：404结构设计原理(A)上限值和下限值？如不满足上下限要求，应如何处理？（10 分） 答：斜截面破坏分为斜压破坏，斜拉破坏，剪压破坏，且都为脆性破坏。对 于斜压和斜拉破坏，一般是采用截面限制条件和一定的构造措施予以避免。而常 见的剪压破坏的斜截面抗剪能力变化幅度大， 故必须进行斜截面的抗剪承载能力 验算， 而进行斜截面的抗剪承载能力验算公式是以剪压破坏形式的受力特征而建 立的，所以验算抗剪强度必须设置上下限来防止出现斜压和斜拉破坏。如果不满 足上限则要增大截面尺寸或提高混凝土强度等级，如果不满足下限，则需要通过 计算来配置箍筋。 5、试以公路桥梁结构为例，说明构件产生扭矩的原因，并指出由理想弹塑性材 料构成的矩形截面受扭构件在弹性阶段和塑性阶段截面的剪应力是如何分布的。 （10 分） 6、设某钢筋混凝土偏心受压构件， 截面尺寸为 b×h， 采用对称配筋， Ag=A’g ， 即 ag=a’g ，如记 Np=N j/ Rabh0，Mp=M j/ Rabh02，Mj=Nje，试证明当为大偏心受压试 验时，Mp－Np 的相关曲线为二次抛物线。 （10 分） 7、预应力混凝土简支梁中的预应力钢束趋向支点时为何逐步上弯？钢筋弯起时 应考虑那些要求？（10 分） 答：对于简支梁来说，通常在支座截面附近的剪力是很大的，而弯起预应力 筋的竖向分量将大大有助于提高梁的斜截面抗裂性和抗剪强度， 也可以减小反拱 值。另一方面，在支座附近弯矩很小，因此，没有必要都把预应力筋配置在梁的 地下边缘。弯起后，还有利于解决局部承压问题，也有利于梁端锚具的布置。所 以预应力弯起钢筋的作用是多方面的。对于连续梁或框架梁来说，除了在外支座 截面附近的预应力弯起钢筋的作用与简支梁的相同以外， 弯起钢筋在中间内支座 还可充分利用来抵抗负弯矩， 对提高正截面的抗裂性和抗弯强度的作用也会是十分大的。 8、简述预应力混凝土结构正常使用极限状态和承载能力极限状态的计算内容和 方法。 （10 分） 9、什么称为束界（索界）？束界与截面核心有何区别？简述预应力钢束的布置 原则。 （10 分） 答：束界是借用了截面核心距的物理概念。当预加力作用在上核心时，截面 下缘就不出现拉应力；作用在下核心时，截面上缘不出现拉应力因而在支点，因 无外载弯矩，束筋布置的界限可从上核心到下核心之间。但在跨中，因主梁可能 承受最大弯矩 MT（恒、活载弯矩）或最小弯矩 MG（恒载弯矩）则束筋的布置的 上限是必须保证预加力有足够的偏心距来抵消 MT，下限是预加力在 MG 作用下具 有最大偏心距，上，下限之间的部分即是预应力束筋的束界 若使中性轴恰与轮廓相切，既偏心力只作用在截面形心周围一定区域内时， 截面上只引起拉或压应力，这个区域称为截面核心 布置原则：力筋的重心不超出束界范围（对简支梁，力筋在趋向支点时，须 逐步弯起，以保证上缘不出现拉应力，提供预剪力，分散锚固，改善局部承压条 件） ；力筋的弯起数量和角度，应与所承受的剪力变化规律相配合；符合构造要 求。 10、 试述钢结构的主要连接方式，相应的特点及计算方法。 （10 分）答：常用的连接方式有：焊接连接、铆钉连接、普通螺栓连接和高强螺栓连 接。焊接连接不削弱截面，刚性好，构造简单，施工方便，可采用自动化操作， 但有残余应力；铆钉连接费料费工，但塑韧性比较好，工作可靠；普通螺栓连接 拆装方便，施工简单，一般用于临时结构；高强螺栓强度高，工作可靠，安装方便，用于永久性结构结构设计原理-2001 标准答案 结构设计原理一、答：钢筋混凝土对混凝土的要求：早期强度高，混凝土低收缩，低徐变，和 易性好，强度适中。早期强度高为了提高施工进度，低收缩避免混凝土产生拉应 力而开裂。和易性好便于施工，与钢筋共同作用。徐变会使构件变性增加，引起 应力重分布。 对钢筋的要求：强度高，有良好的塑性和可焊性，以适应变形，避免突然破 坏，保证焊接接头性能，不产生裂纹及过大变形。良好的粘结性，为了与混凝土 共同工作。 二、答：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。引入 ξjg，可以更 好的为适筋截面和超筋截面划清界限，当截面实际受压高度 Xc&ξjgho 时，为超 筋截面，当 Xc&ξjgho 时，为适筋截面。 三、答： （1）纵向受拉钢筋。主要受力筋，代替混凝土受拉。 （2）箍筋。帮助混 凝土抗剪，抑制裂缝开展和延伸，固定纵向钢筋，并和纵向钢筋以及架立筋等组 成骨架。 （3）架立筋。和主筋、箍筋等组成钢筋骨架便于施工。 （4）弯起筋或斜 筋。抗剪。 （5）水平纵向钢筋。梁高 h&1m 时设置，主要作用是在梁侧面发生裂 缝后减少混凝土裂缝宽度。 四、答：预应力混凝土梁在各个受力阶段有其不同受力特点，正常使用阶段预应 力损失全部完成，有效预应力最小，既为永存预应力，显然，永存预应力要小于 施工阶段的有效预应力值。为保证结构安全可靠，须进行应力验算。 而钢筋混凝土梁的不利受力阶段在施工阶段，特别是梁的安装、运输过程中的， 梁的支承条件、受力图式会发生变化，故只需进行施工阶段的应力验算。 五、答：结构设计原理 P234 或参照重点笔记中 03 试题答案第六题 六、答：前者计算式为：Nu=ψγb（RaA/γc+Rg'Ag'/γs） ；后者为：Nu=γb （RaAhe/γc+2RgAjg/γs +Rg'Ag'/γs） 。可见钢筋混凝土轴心受压普通箍筋柱 计算承载力时需考虑纵向弯曲系数，后者不用。而螺旋箍筋柱中螺旋箍筋需换算 成体积相等的纵向钢筋面积来进行承载力计算。 轴心受压计算中的 ψ 为长柱失稳破坏时的临界压力 Pc 与短柱压坏时的轴心压力 Nu 的比值， 称为纵向弯曲系数。 主要受柱长细比的影响， 对矩形截面为 λ=Lo/b。 λ≤8 时为短柱， 可不考虑纵向弯曲系数， ψ≈1。 而偏心受压计算中的 η= eo+f） （ /eo，考虑的是构件由于侧向挠度而引起的二阶弯矩的影响，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。也受柱长细比的影响，对矩形截面 为 λ=Lo/h≤8，对圆形截面为 λ=Lo/d≤7 时构件为短柱，η=1。其他情况下， η=1/ 1-γcNjLo?/10αeEhIhγb） 其中 αe 为考虑偏心距对 η 值的影响系数， （ ， 即 αe=0.1/（0.3+eo/h）+0.143，eo/h≥1 时，取 αe=0.22。 七、 答： （1）锥形锚。依靠摩阻力锚固的锚具。主要用于钢丝束的锚固。优点是锚固 面积小，便于在梁体上分散布置，缺点是锚固时钢丝的回缩量大，应力损失较其他锚具大， 不能重复张拉和接长。 （2） 墩头锚。 依靠钢丝的镦粗头承压进行锚固。 主要用于直线式钢丝束的锚固，也可锚固直径 14mm 以下的直线式钢筋束。优点 是锚固可靠，不滑丝，应力损失小。缺点是筋束张拉吨位大，钢丝数多，施工麻 烦。 （3）钢筋螺纹锚具。依靠钢筋螺纹承压进行锚固。主要用于预应力筋束为高 强粗钢筋时。优点是锚固可靠，施工方便，预应力损失小，能重复张拉。 （4）夹 片锚具。主要用于锚固钢绞线筋束。其中钢绞线夹片锚和扁型夹片锚具主要是靠 摩阻力进行锚固，一端张拉时固定端采用的压花锚具主要靠粘结力锚固，挤压锚 具主要靠摩阻力。 八、 答： （1）破坏形态上。钢筋混凝土深梁主要是弯曲破坏、剪压破坏、局部承压破 坏和锚固破坏。普通钢筋混凝土梁正截面上主要是少筋、超筋梁破坏和适筋梁破 坏，斜截面上主要是斜拉破坏、斜压破坏和剪压破坏。 （2）配筋构造上。对于钢筋混凝土深梁，纵向受拉钢筋宜均匀布置在深梁下边 缘以上 0.2h 的高度范围内，下部纵向钢筋应全部伸入支座且应可靠地锚固，不 得在跨间弯起或截断。对于荷载作用在顶部的深梁，在端支座处应设置附加水平 钢筋和附加竖向钢筋， 其范围为 0.3hx0.5h。 普通混凝土梁则主要是纵筋， 箍筋， 架立筋等，纵筋按计算要求确定，箍筋一般满足规范构造要求既可。 （3）内力计算方面。简支梁与普通钢筋混凝土简支梁类似，以支座反力推算截 面上的弯矩和剪力。连续梁的内力计算，跨高比较小，作用在深梁上的荷载主要 通过压缩刚度和剪切刚度直接传到支座上，因此弯矩和剪力与一般连续梁不同， 其跨中正弯矩比一般连续梁大，而支座负弯矩偏小，且随跨高比和跨度的不同而 变化，计算应考虑剪切变形的影响，按弹性力学方法计算。 九、 答：影响砌体主要抗压强度的重要因素是： （1）块材的强度、尺寸和形状。块材 是砌体的主要组成材料，因此对砌体的强度起重要作用。 （2）砂浆的强度、和易 性和保水性。砂浆强度直接影响砌体的抗压强度和块材与其之间的横向变形差 异。 砂浆的和易性和保水性则影响砂浆的强度， 及其作用的发挥。 （3） 砌筑质量。 灰缝的质量，砂浆铺砌的质量都直接影响整体的受力而影响砌体的抗压强度。 十、 答：受力性连接是将内力由结构的一部分传至另一部分的连接方式；缀连性连接 是使所有组成构件的各部分形成整体而共同工作， 而在计算时不考虑连接处受力 的连接方式。常用的连接方式有：焊接连接、铆钉连接、普通螺栓连接和高强螺 栓连接。焊接连接不削弱截面，刚性好，构造简单，施工方便，可采用自动化操 作，但有残余应力；铆钉连接费料费工，但塑韧性比较好，工作可靠；普通螺栓 连接拆装方便，施工简单，一般用于临时结构；高强螺栓强度高，工作可靠，安 装方便，用于永久性结构。长安大学 2002 年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案考试科目：结构设计原理 第 1 页 共1页1、 答： （1）钢筋种类及骨架形式；影响结构稳定性和施工的方便。 （2）纵向钢筋配筋率；直接影响结构的抗弯能力。 （3）混凝土保护层厚度；防止钢筋受腐蚀并保证钢筋与混凝土的粘结。 （4）钢筋净距；钢筋布置过密造成经济上的浪费，过疏则造成承载力不够。 （5）箍筋设计；固定纵筋，帮助混凝土抗剪，并与纵筋、架立筋组成骨架。 （6）弯起筋起弯点，截断点，各弯起钢筋的水平投影能相互有重叠部分。 2、 答：钢筋混凝土受弯构件主要设计步骤： （1） 根据设计要求，参照已有设计的图纸和资料，选定构件的截面型式与 相应尺寸。 （2） 根据结构可能出现的荷载组合，计算控制截面最大的设计弯矩和剪 力。 （3） 对于控制截面进行受拉钢筋计算。 （4） 腹筋设计，包括箍筋和弯起钢筋及斜筋设计。 （5） 斜截面抗剪强度验算。 （6） 施工阶段应力验算。 （7） 最大裂缝宽度验算。 （8） 梁跨中挠度验算。 全预应力混凝土简支受弯构件的主要设计步骤： （1） 根据设计要求，参照已有设计的图纸和资料，选定构件的截面型式与 相应尺寸。 （2） 根据结构可能出现的荷载组合，计算控制截面最大的设计弯矩和剪 力。 （3） 根据正截面抗弯要求和已初定的混凝土截面尺寸，估算预应力钢筋的 数量并进行合理布置 （4） 计算主梁截面几何特性 （5） 计算预应力筋的张拉控制应力，估算各项合理损失并计算各阶段相应 的有效预应力 （6） 进行施工和使用阶段的应力验算 （7） 进行正截面、斜截面强度验算 （8） 进行主梁的变形计算 （9） 进行锚端局部承受计算与锚固区设计 3、 答：两个构件的强度承载力是相同的。在正常配筋的范围内，预应力混凝土梁的 破坏弯矩主要与构件的组成材料受力性能有关， 而与是否在受拉区钢筋中施加预 应力的影响很小。 开裂荷载前者高于后者。具体来说，预应力混凝土梁的抗裂弯矩要比同截面 同材料的普通钢筋混凝土梁的抗裂弯矩大一个消压弯矩。 4、答：普通箍筋柱中，箍筋的主要作用是防止纵向钢筋局部压屈。箍筋直径一般不 小于 6mm，必须作成封闭式。箍筋间距应小于纵向受力筋的 15 倍或构件截面的 较小尺寸，并不大于 400mm。 钢筋混凝土梁中，箍筋主要帮助混凝土抗剪。形式上有双肢开口式和双肢、 四肢闭口式。箍筋直径一般不小于 6mm 或主筋直径的 1/4。箍筋的间距不大于梁 高的 3/4 和 500mm，对于薄壁受弯构件及高度小于 300mm 的不应超过 200mm，梁 高大于 4m 的不应大于梁高的 1/10。支承截面处，支座中心两侧各相当梁高 1/2 的长度范围内箍筋间距不大于 100mm，直径不小于 8mm。 5、 答：焊接连接、铆钉连接、普通螺栓连接和高强度螺栓连接 焊接连接有三种形式，具体为对接、搭接和角接。对接的受力特点是传力均 匀，没有显著的应力集中，对承受动力荷载有利。搭接和角接的受力特点是焊缝 处应力集中现象较为严重，在反复荷载下易疲劳。 铆钉连接主要连接形式为对接、搭接和角接。对接受力情况对称，内力传递 不会产生偏心，不会发生挠曲和转动，承载能力较高。搭接受力会产生挠曲和转 动，承载力较低。角接受力平均，但承载力小。 普通螺栓连接分为剪力螺栓连接和拉力螺栓连接。 前者依靠螺杆的承压和抗 剪传递垂直于螺杆的外力；后者依靠螺杆受拉传递平行于螺杆的外力。 高强螺栓连接分为摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓， 前者只靠被连接构件 接触面之间摩擦力传力，后者除靠摩擦力外，还依靠杆身的承压和抗剪传力。 6、 答：按预应力度加筋混凝土结构可分为： （1）全预应力混凝土结构，λ≥1，其 受力特点为： 沿预应力筋方向的正截面不出现拉应力， 不出现裂缝， 全截面受压。 （2）部分预应力混凝土结构，0&λ&1 ，其受力特点为：沿预应力筋方向正截面 出现拉应力或出现不超过规定宽度的裂缝。 （3）钢筋混凝土结构，λ=0，其受力 特点为： 受拉区混凝土很快达到其极限拉应变， 出现裂缝， 拉力主要由钢筋承受， 只至钢筋屈服，受压区混凝土最终压碎破坏。 7、 （1） 反拱度：偏心预加力引起的上挠度。 （2）预拱度：为了削除结构重力这个长期荷载引起的变形，而设置的大小相 当于结构重力和半个静活载引起的竖向挠度。 （3）徐变：应力不变的情况下，应变随时间继续增长的现象。 （4）徐舒：筋束在一定拉应力值下，将其长度固定不变，则筋束中的应力随 时间延长而降低的现象。 （5）预应力损失：由于施工因素、材料性能、和环境条件等的影响，钢筋中 的预拉应力将要逐渐减少，这种减少的应力既为预应力损失。长安大学 2003 年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案考试科目：结构设计原理 共4页 第1页九、 1、是一个无量纲常熟，用 m＝M/Qho 表示，M,Q 分别为受剪区段中某个竖直截面 的弯矩和剪力，ho 为截面有效高度。 2、在施工阶段由于各因素影响，使预加力筋中的预拉应力将产生部分损失，通 常把扣除应力损失后的预应力筋中实际存在的预应力成为有效预应力。 3、钢筋张拉后停留一段时间再张拉，刚才强度提高，塑性下降的现象。 4、由预加应力确定的消压弯矩与外荷载产生弯矩的比值。 5、配置主筋为无粘结预应力筋的后张法预应力混凝土梁 6、nαk/bSk，n 为箍筋肢数，αk 为每一肢的面积，b 为截面宽度，Sk 为箍筋间 距。即沿箍筋断面切开，箍筋面积与整个断面的面积的比值。 7、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。 8、梁在剪弯区段内出现斜裂缝，随着荷载的增大，陆续出现几条斜裂缝，其中 一条发展成为临界斜裂缝，临界斜裂缝出现后，梁还能继续增加荷载，斜裂缝伸 展至荷载垫板下，直到斜裂缝顶端在混凝土正应力、剪应力及荷载 引起的竖向 局部压应力共同作用下被压碎破坏， 破坏处出现很多平行的斜向短裂缝和混凝土 碎渣。 9、消除构件控制截面受拉区边缘混凝土的预压应力，使其恰好为零的弯矩。 10、在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间增长的现象。 十、 答：钢筋混凝土受弯构件 钢筋混凝土受弯构件： 钢筋混凝土受弯构件 对钢筋的要求：强度高，有良好的塑性和可焊性，以适应变形，避免突然破坏， 保证焊接接头性能，不产生裂纹及过大变形。良好的粘结性，为了与混凝土共同 工作。 对混凝土的要求：早期强度高，混凝土低收缩，低徐变，和易性好，强度适中。 早期强度高为了提高施工进度，低收缩避免混凝土产生拉应力而开裂。和易性好 便于施工，与钢筋共同作用。徐变会使构件变性增加，引起应力重分布。 预应力混凝土受弯构件： 预应力混凝土受弯构件对钢筋的要求： （1）强度高，弥补各种因素所造成的预应力损失，有效建立预应 力。 （2）良好的塑性和焊接性能，以保证破坏前由较大变形能力，焊接则保证钢 筋加工质量。 （3）由良好的粘结性能。 （4）应力松弛要低，以较少预应力损失。 预应力钢筋的发展趋势：高强度，粗直径，低松弛和耐腐蚀。 对混凝土的要求：强度高，为了充分发挥早高强钢材的抗拉强度，有效减少构件 截面尺寸，减轻自重。快硬，早强，以便能及早施加预应力，加快施工进度 ， 提高模板设备利用率。均质性好，保证混凝土的浇筑质量。低收缩，低徐变，以 减少预应力损失。 十一、 ①对少筋按素混凝土梁 Rf＝MYx/I=6Mh/bh?，得出 Mf＝Rfbh?/6 ②适筋，RgAg＝Rabx，Mp＝RgAg（ho－x/2）/γs= Rabx（ho－x/2）/γs ③超筋，取 ξ＝ξjg，x＝ξjg ho，则 Mp＝RabXjg（ho－x/2）/γc 四、 答：双筋截面梁中受压钢筋的主要作用：协助混凝土受压，改变截面的塑性变形 能力。 适用于:a、Mj 较大而截面尺寸受使用条件或混凝土限制，按单筋计算出现超筋。 b、承受异号弯矩（连续梁内支点处截面） 。c、由于构造方面原因，支点处往往 有很大剪力，防止混凝土碎。d、装配式构件为减轻自重。 优缺点：提高截面延性，并减小长期荷载下变形，但一般情况下采用受压筋承受 部分压力不经济。 五、 答：钢筋混凝土梁： （1）纵向受拉钢筋。主要受力筋，代替混凝土受拉。 （2）箍 筋。帮助混凝土抗剪，抑制裂缝开展和延伸，固定纵向钢筋，并和纵向钢筋以及 架立筋等组成骨架。 （3）架立筋。和主筋、箍筋等组成钢筋骨架便于施工。 （4） 弯起筋或斜筋。抗剪。 （5）水平纵向钢筋。梁高 h&1m 时设置，主要作用是在梁 侧面发生裂缝后减少混凝土裂缝宽度。 预应力混凝土梁： （1）预应力筋：承受荷载，在梁端起弯起筋作用，布置原则： a、重心线不超出束界范围；b、钢束弯起的角度应与所承受的剪力变化规律相配 合；c、应符合构造要求。 （2）箍筋：承受剪力。 （3）水平纵向辅助钢筋：为了缩小腹板裂缝。 （4）局部加强钢筋：设在局部受力较大部位，承受局部受力。 （5） 架立筋与定位钢筋：用于固定预留孔道制孔器位置的钢筋。 六、 答：&结构设计原理&P234 或参照重点笔记中 03 试题答案。 七、 答：摩擦型高强螺栓靠摩擦力传力，在整个使用期间外剪力不超过内摩擦，剪切 变形小，连接的构件能弹性地整体工作，抗疲劳能力强。 次要构件按最大内力法；主要构件按等强度法。 八、 答：影响砌体主要抗压强度的重要因素是： （1）块材的强度、尺寸和形状。块材 是砌体的主要组成材料，因此对砌体的强度起重要作用。 （2）砂浆的强度、和易 性和保水性。砂浆强度直接影响砌体的抗压强度和块材与其之间的横向变形差 异。 砂浆的和易性和保水性则影响砂浆的强度， 及其作用的发挥。 （3） 砌筑质量。 灰缝的质量，砂浆铺砌的质量都直接影响整体的受力而影响砌体的抗压强度。长安大学 2003 年攻读硕士学位研究生入学考试试题 试题评分标准及答案考试科目：结构设计原理 页 共 3页 第 18、 名词解释（每题 3 分，共 30 分） 、 名词解释（ 1. 在长期荷载作用下，混凝土的变形将随时间而增加，即在应力不变的情况 下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象被称为混凝土的徐变。 2. 是指一个结构或结构的一部分达到一个使它不适合使用的特殊状态。 3. 试验表明,混凝土立方试块愈小,则量测所得的强度愈高,这种现象称为尺寸 效应. 十一、由于施工因素、材料性能、环境不同等的影响，钢筋中的预拉应力将 要逐渐减小。这种减小的应力就称为预应力损失。 十二、构件的受力表面上仅有部分面积承受压力时，称为局部承压。 十三、是指锚下控制应力，扣除相应阶段的应力损失后，在筋束中实际存在 的预拉应力值。 7．就是用荷载产生的弯矩，去消除预应力混凝土构件控制截面受拉区边缘混 凝土的预压应力，使该边缘混凝土的应力恰好为零时的荷载弯矩值，就是 消压弯矩。它是表示预应力度的重要参数。构件的荷载弯矩小于或等于消 压弯矩时为全预应力混凝土， 构件的荷载弯矩大于消压弯矩时为部分应力混凝土。 8. 按正常使用极限状态设计时受弯构件预应力度λ是由预加力大小确定的 消压弯矩 M0 与外荷载弯矩 M 的比值。 9. 构件在荷载作用下，受拉区混凝土应力达到抗拉极限强度时的应力状态， 即称为裂缝即将出现状态。此时荷载产生的弯矩就称为开裂弯矩。预应力 混凝土梁的开裂弯矩等于消压弯矩加上同截面钢筋混凝土梁的开裂弯矩。 10.在钢筋单位表面积上的粘结力。当粘结应力达到极限值时，就会发生粘结 破坏而使钢筋产生相对于混凝土的滑动。 二、 填空 每空 2 分,共 30 分) 填空(每空 共 1．筋混凝土受弯构件正截面破坏形态与纵向受力钢筋的含量、钢筋和混凝土 的强度有关。 ii. 钢结构是由若干构件组成的,各构件按某种方式加以连接,按照工作性质的 不同,连接可分为受力性连接和缀连性连接两种。 iii. 由于结构构件中块材与砂浆实际强度值的不同，砌体在受剪、受拉、弯曲 受拉时，其破坏可分为沿砌体通缝、沿砌体齿缝截面的砌缝和块材本身两 种情况。 iv. 无腹筋简支梁斜截面破坏形态有剪压、斜拉、斜压三种。 v. 响钢筋混凝土构件钢筋锈蚀的主要因素密实程度、裂缝宽度、裂缝形状、 裂缝长度等。考试科目：结构设计原理 页共 3页第 2vi.应力循环特征值ρ是多次重复作用的荷载所引起的最小应力和最大应力 的比值。疲劳强度与ρ值大小有关。 1. 叙述题（共 90 分） 答题要点） 叙述题（ （答题要点 （答题要点） 答：预应力混凝土梁从预应力建立起，混凝土和预应力钢筋就始终处于 高应力水平状态下工作，随着预应力损失发生到正常使用阶段已基本完成， 预加力效应在此过程中发生了较大改变，预应力钢筋和混凝土材料的变形 能力较差，已发生脆性破坏，故需进行正常使用阶段的应力验算来保证结 构的安全性。 （10 分） 钢筋混凝土中的钢筋和混凝土材料的变形能力较好，潜在的承载力大， 正常使用阶段的裂缝宽度限制条件实际上同时也限制了钢筋和混凝土的应 力，故钢筋混凝土梁不需要进行正常使用阶段的应力验算。 （10 分） 2. 答：有受拉（大偏心受压）和受压（小偏心受压）破坏。 分） （2 大偏心受压破坏：偏心受压构件的破坏是由于受拉钢筋首先到达屈服 强度导致受压混凝土压坏。 分） （3 小偏心受压破坏：偏心受压构件的破坏是由于受压区混凝土先被压碎 的一种破坏。 分） （3 对于矩形截面偏心受压构件，当受拉钢筋达到屈服应变时，受压边缘 混凝土也刚好达到极限压应变值，这就是界限状态。 分） （3 由上可见，矩形截面偏心受压构件部分受拉部分受压时的应变变化规 律于受弯构件截面应变变化是相似的，则两种不同偏心受压破坏可用受压 区高度界限系数 ζjg 来判定。 分） （4 3. 答：复合应力状态下的混凝土强度有二向应力状态、三向应力状态、法 向应力和剪应力复合后的强度。 分） （5 在二向应力状态中双向受拉两应力相互影响不大，双向受压混凝土强 度要比单向受强度提高 27%，拉压复合时混凝土的强度将会降低。法向应 力和剪应力复合状态下，由于剪应力的存在，混凝土的抗压强度将低于单 轴向抗压强度。三向应受压状态下，混凝土的抗压强度将大为提高，比单 向受强度提高 6~7 倍。 分） （5 在设计中采用受压柱中配置箍筋和钢管混凝土柱以及抗剪钢筋与预应 力筋等满足这些特性。 分） （5 4. 答：共分了三个阶段。 分） （5 ；应力分布规律（略） （10 分） 5. 答：钢筋混凝土中的钢筋和混凝土的强度不宜过高，受混凝土的裂缝控 制，太高导致有效利用率低。对钢筋的塑性、可焊性及混凝土的握裹力要 较好。 分） （5 预应力混凝土受弯构件对混凝土的要求有强度要高、收缩和徐变变行 要小。对钢 筋的要求是强度要高有较好的塑性和焊接性能、较好的粘结性能。 分） （5考试科目：结构设计原理 页共 3页第 36. 答：钢筋混凝土受弯构件中所配钢筋有主钢筋、弯起钢筋、箍筋、架立钢 筋及纵向水平钢筋等。 分） （5 主钢筋主要承受拉应力；弯起钢筋主要抗剪；箍筋除抗剪外，还起固 定主筋与架立筋形成钢筋骨架；架立钢筋是固定箍筋并与主筋形成钢筋骨 架；纵向水平钢筋主要用与抵抗温度应力与混凝土收缩应力等。 分） （5 预应力混凝土受弯构件所配钢筋除预应力钢筋外，还配置有各种型式 的非预应力钢筋，如箍筋、水平纵向辅助钢筋、局部加强钢筋、架立钢筋与定位钢筋。 分） （5 预应力钢筋主要承受拉应力和剪应力；箍筋主要抗剪，在 T 梁马蹄中 的闭合箍筋是防止混凝土横向变形过大和沿梁轴向水平裂缝。局部加强钢 筋用与局部受力较大的部位，如梁端锚固区，梁底支承处。架立钢筋是支 撑箍筋，定位钢筋是固定预留孔道制孔器的位置。 分） （5长安大学结构设计原理 2004 年研究生入学考试答案 一、1.砼抗拉强度，受拉钢筋强度及面积，砼抗压强度 2.提高 ；减小 。 3.远小于 ，块材，砌缝 4.提高 ，下降 。 5. 纵向预应力钢筋、 箍筋、 架立钢筋、 纵向水平钢筋、 局部加强钢筋、 （定 位钢筋） 。 6.小于抗拉强度 7. 30MPa(压)，1.23MPa(拉)。 二、 束 界――根据施工、使用阶段构件上、下缘不出现拉应力的原则，确定出的预 应力钢筋合力中心的界限。 反拱度――由预加力产生的与使用荷载挠度方向相反的挠度。 深 梁――梁高与跨径相差不大的梁；计算时除了考虑弯曲变形外，还须考虑剪 切变形的影响。 翼缘的计算宽度――由于剪力滞效应，翼缘上的压应力为非均匀分布，计算抗弯 承载力时，以轴心抗压强度为标准，所等效出的均匀分布宽度。 无粘结部分预应力混凝土――在受拉区同时配置无粘结预应力钢筋和普通热轧 钢筋的预应力混凝土，其承载力较有粘结混凝土构件为低， 普通热轧钢筋可有效改善其裂缝和变形特征。 三、 1. 答： ? ≥ ? kmin 防止发生斜拉破坏，使其转化为剪压破坏。Q j ≤ 0.051 R bh 0 防止发生斜拉破坏，使其转化为剪压破坏。剪压破坏可通过抗剪设计，使其具有足够的承载力。 2. 答：对跨度较大的构件，为满足运输、安装过程中的受力要求，有时需在使 用阶段的受压区设置预应力钢筋。不利影响：抗裂性和承载能力均下降。 3. 答：①预应力损失；②徐变使构件变形逐渐加大； ③收缩有时会引起构件开裂。 4. 答：预应力阶段：预加力最大，使用荷载最小。 运输、安装阶段：预加力最小，使用荷载较小（需考虑动力系数） 。 正常使用阶段：预加力最小，使用荷载较大。 破坏阶段：截面已进入塑性阶段，力筋达到极限抗拉强度，受压砼被压 碎。 前三个阶段常属弹性状态。 5. 答：①摩阻损失；②锚具变形；③松弛损失。 6. 答：普通箍筋柱砼处于单向受压状态，箍筋起定位纵筋、防止其层曲。 螺旋箍筋柱砼处于三向受压状态（螺旋箍筋约束砼侧向膨胀） 四、 1. (1) 答：实际预应力损失有可能过大；张拉控制应力有可能未达到设计要求； 预应力钢筋可能存在质量问题；锚具锚固可能失效。 答：运输、安装及正常使用阶段受拉区砼会开裂，且使用阶段砼裂缝宽度可 能很大， 结构耐久性大大下降； 抗剪承载力会有所下降， 结构挠度远大于设计值； 抗弯承载力不变。 (3)答：松锚、拉出预应力钢筋，重新穿束、张拉、锚固。 2. 答：选择抗弯能力较大的截面型式，如 T 形截面、I 字形截面、箱形截面；对 钢筋砼受弯构件，可增加受拉区钢筋面积； 提高砼等级； 最有效的方法是选用预应力混凝土材料。 五、 解（1）Mj=1.2×980+1.4×780=2268 kN?Mh0=h-a=120-10=110cm 由1γcR a bx =1γsR g Ag得 x =R g Ag 340 × 64.34 = = 41.67cm & ξ jg h 0 = 0.55 × 110 = 60.5cm 17.5 × 30 R abγc1 × 17.5 × 300 × 416.7 1100 ? 416.7 / 2) = 1560kN ? M ( 1.25则 M u = 1 R a bx(h0 ? x / 2) =Mu & Mj（2）中性轴高度：故抗弯承载力不足n A 2bh 0 1 bx 2 = n g Ag (h 0 ? x ) → x = g g ( 1 + ? 1) b n g Ag 2x =10 × 64.34 2 × 30 × 110 ( 1+ ? 1) = 51.03cm 30 10 × 64.34I 01 = bx 3 / 3 = n g Ag (h0 ? x )2 = 30 × 51.033 / 3 + 10 × 64.34(110 ? 51.03)2 = 2.24 × 10 6 cm 4f =L 5 (780 / 1.2) × 10 6 × 00 ? = 45mm & = = 32.5mm 4 6 4 48 0.85 × 3 × 10 × 2.24 × 10 × 10 600 600不满足要求2004 年硕士研究生入学考试试题 标准答案试题名称：结构设计原理 （B 卷） 第 1 页 共 2 页一、填空 1、容许应力法 容许应力 半概率极限状态法 2、要高 均低于 3、差 4、增大 越大 越小 5、斜压 剪压 斜拉 减小 6、降低 降低 7、局部承压区的承载力 抗裂性 8、 ≥ ≥ 9、增大 二、名词解释 1、 受弯构件的纵向受拉钢筋屈服的同时， ： 受压区混凝土达到其极限压应变， 使构件破坏。这种破坏被称作界限破坏。 2、预拱度：桥梁上部的轴线沿纵向向上拱起的尺寸为预拱度。预拱度是为 了防止使用荷载作用下过大的挠度和抵消长期荷载作用下逐渐增加的变形 而设置的。预拱度曲线可取长期荷载和半个汽车荷载（不计冲击力）所产生挠度的曲线， 但上下方向相反。 但当长期荷载和半个汽车荷载 （不计冲击力） 所产生竖向最大挠度不超过 L/1600 时，可不设预拱度。 3、张拉控制应力是指预应力钢筋锚固前张拉千斤顶所显示的总拉力，除以 预应力钢筋截面积，锚口有摩擦时，应扣除锚口摩擦力。 4、预应力度λ：扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂边缘产生的预 加应力 σ pc 与由作用（或荷载）短期效应组合产生的构件抗裂边缘的法向 拉应力 σ st 的比值。用公式表示： λ =σ pc 。 对预应力混凝土受弯构件的 σ st预应力度，也可按消压弯矩 M 0 与作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩 值 M s 之比计算。用公式表达： λ =M0 。 Ms5、砌体是由不同形状和尺寸的砖、石及混凝土块材通过砂浆等胶结料按一 定的砌筑规则砌筑而成的满足构件既定尺寸和形状的受力整体。 三、简答 1、 预加应力阶段 使用阶段 荷载 最小 最大 预应力 相对最大 相对最小 试题名称：结构设计原理 (B 卷) 第 2 页 共 2 页 净截面几何特性 换算截面几何特性 截面几何特性 混凝土材料强度 未达到设计强度 已达到设计强度 2、 η & 0 时，说明荷载效应值大于临界压力，构件要发生失稳破坏， η & 3 时， 载效应值接近临界压力，安全储备不足。要增大构件的稳定性，必须增大截面尺 寸。3、 λ = l0 & 7 时为长柱，构件破坏为失稳破坏，而螺旋箍筋不能提高起稳定性， d只能提高其材料的抗压强度。 4、预应力混凝土结构，使用高标号混凝土是因为混凝土处于高压状态，高标号 混凝土的自重轻、收缩和徐变值小；使用高强钢材是由于如果不采用高强钢材， 由于多方面的预应力损失就不能建立起有效的预加力。普通钢筋混凝土构件中， 使用普通钢筋是由于限制混凝土裂缝宽度使得钢筋的拉应变值较小， 而使高强钢 材不能发挥作用；同样高标号混凝土不能发挥作用，因为混凝土标号提高时抗拉 能力提高不大。 5、钢筋混凝土受弯构件纵向受拉钢筋的弯起位置的确定，应考虑正截面抗弯强 度、斜截面抗弯强度和斜截面抗剪强度三方面的问题。其中正截面抗弯强度 通过计算满足 M j ≤ M u 保证安全；斜截面抗弯强度通过构造保证其安全性， 即弯起点距钢筋充分利用点的距离 ≥ 0.5h0 ；斜截面抗剪通过计算满足Q j ≤ Qu 保证其受力的安全性。6、钢筋混凝土适筋梁截面设计时，出现 ξ & ξ jg ，则应采取什么措施，增大截面 尺寸、或提高混凝土标号、或改用双筋截面，使 ξ ≤ ξ jg ，从而使该混凝土受 弯构件成为适筋梁。 四、论述题 1、钢筋混凝土受弯构件的设计步骤：拟定截面尺寸，按承载能力极限状态进 行纵向钢筋和腹筋数量的计算和强度校核，并复核截面尺寸并根据需要进行修 订；按构造要求对计算的钢筋进行布置；按正常使用极限状态法进行筋混凝土受 弯构件的变形、裂缝、应力进行验算等等。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9、 1、 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、 结构构件承受内力和变形的能力。 3、 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、 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、 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、 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） 十四、 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。 十五、 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。 十六、 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。 十七、 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。 十八、 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。 十九、 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。 二十、 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。 二十一、 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。 试题代码： 404 试题名称：结构设计原理 （A） 第 1 页 共2页 三、 9、 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。 十二、 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。 十三、 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。 十四、 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、 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 ， h i = h ′ =10cm， b i = b′ = 40cm, a g = a ′g = 4cm ；承受轴向力设计值 Nj=450kN,弯矩 i i 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。 （2006 年硕士研究生入学考试试题试题名称：404 结构设计原理 （A） 一、简答题（每小题 6 分, 共 54 分） 11、 答：在钢筋混凝土受弯构件（单筋矩形截面）正截面承载力设计时，若x＞ξ jg h0 ，应增大截面尺寸、或提高混凝土标号、或改用双筋截面，使 ξ ≤ ξ jg ，从而使该混凝土受弯构件成为适筋梁。 12、 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。 13、 答：深 梁即梁高与跨径相差不大的梁；计算时除了考虑弯曲变形外，还须 考虑剪切变形的影响，简支梁与普通钢筋混凝土简支梁类似，以支座反力推算截 面上的弯矩和剪力。连续梁的内力计算，跨高比较小，作用在深梁上的荷载主要通过压缩刚度和剪切刚度直接传到支座上，因此弯矩和剪力与一般连续梁不同， 其跨中正弯矩比一般连续梁大，而支座负弯矩偏小，且随跨高比和跨度的不同而 变化，计算应考虑剪切变形的影响，按弹性力学方法计算 14、 答：单向板：单向传递弯矩，单向配主钢筋，另一方向配分布钢筋。 双向板：双向传递弯矩，双向配主钢筋。 15、 答：张拉控制应力指张拉钢筋时，张拉设备（千斤顶和油泵）上的压力表所 需达到而加以控制的总张拉力初一预应力钢筋截面面积得出的应力值。 设计预应力混凝土构件时，为了充分发挥预应力的有点，张拉控制应力应尽 可能地定的高一些，使得混凝土获得较高的预压应力，以提高构件的抗烈性。但 是，张拉控制应力也不能定的过高。定的过高，会有以下缺点：第一，如果过高， 则构件出现裂缝是的承载能力与破坏时的承载能力优势可能会很接近， 即意味着 构件在裂缝出现后不解就会失去承载能力，使得构件在破坏前无明显的预兆，构 件的延性较差，这是不希望发生的；第二，如果过高，还可能发生危险。因为为 了减少一部分预应力损失，张拉操作时往往要实行超张拉。由于预应力钢筋的实 际强度并非每根相同，如果把控制应力定的过高，很可能在超张拉过程中总会有 个别钢筋达到或超过他的实际屈服强度（对有明显屈服点的钢筋） ，甚至发生断 裂事故（对高强度硬钢）或产生较大的塑性变形。第三，如果过高，在施工阶段 会使构件的某些部位受到拉力（成为预应力）甚至开裂，对后张法构件可能造成 局部破坏。因此，张拉控制力定的应该适当，以留有余地。 16、 答：对于简支梁来说，通常在支座截面附近的剪力是很大的，而弯起预应力 筋的竖向分量将大大有助于提高梁的斜截面抗裂性和抗剪强度， 也可以减小反拱 值。另一方面，在支座附近弯矩很小，因此，没有必要都把预应力筋配置在梁的 地下边缘。弯起后，还有利于解决局部承压问题，也有利于梁端锚具的布置。所 以预应力弯起钢筋的作用是多方面的。对于连续梁或框架梁来说，除了在外支座 截面附近的预应力弯起钢筋的作用与简支梁的相同以外， 弯起钢筋在中间内支座 还可充分利用来抵抗负弯矩， 对提高正截面的抗裂性和抗弯强度的作用也会是十? 30 + d ? ? ? 分大的； 若不弯起， 则应该在支点处配置箍筋， E ? 0 . 28 + 10 ? ? 404 并通过计算在试题名称： ? g ?δf max= C 1C 2 C 3σg结构设计原理(A) 适当位置将预应力筋截断。 17、 答：构件裂缝宽度的计算主要考虑了：钢筋表面状况，作用（荷载）长期效 应的影响，构件的受力性质，手拉钢筋直径的大小，截面配筋率，受拉钢筋应力 等主要影响因素。规律为：18、 答：摩擦型高强螺栓靠摩擦力传力，在整个使用期间外剪力不超过内摩擦， 剪切变形小，连接的构件能弹性地整体工作，抗疲劳能力强。 次要构件按最大内力法；主要构件按等强度法。 19、 答：复合应力状态下的混凝土强度有二向应力状态、三向应力状态、法向应 力和剪应力复合后的强度。 凝土强度提高的原因是由于侧向约束了混凝土受压后横向变形，限制了混凝 土内部裂缝的产生和发展，从而提高了混凝土在受压方向上的抗压强度，三向应 受压状态下，混凝土的抗压强度将大为提高，比单向受强度提高 6~7 倍。 在设计中采用受压柱中配置箍筋和钢管混凝土柱以及抗剪钢筋与预应力筋 等满足这些特性。 二、问答题（每小题 10 分, 共 40 分） 1、 答：首先验算配有腹筋的钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力公式的上下限，再 进行斜截面抗剪承载力计算。计算内容：公式上限值―截面最小尺寸：γ ον d ≤ ( 0.51X10-3 ) fcu,k bh0 ； 公 式 下 限 值 ― 按 构 造 要 求 配 置 箍 筋 ： γ ον d ≤ ( 0.5X10-3 ) α 2 ftbbh0 ； 钢 筋 混 凝 土 梁 斜 截 面 抗 剪 承 载 力 计 算 ：γ ον d ≤ Vu = α1α 2α 3 ( 0.45X10-3 ) bh0( 2 + 0.6 p )f cu ,k ρ f sv + ( 0.75X10?3 ) f sd ∑ Asb sin θ s2、 答：对后张法构件，由于预应力钢筋与混凝土之间还没有粘结，预应力合 力相当于外力作用在钢筋混凝土净截面上， 张拉力是与钢筋混凝土净截面上的内力平衡因此用净截面；但是当孔道灌浆后，不论是考虑对以后预应力损失的 影响，还是计算荷载引起的混凝土应力，都应按包括预应力钢筋在内的换算截 面来考虑。 九、 答：防止冻融破坏，碱集料，侵蚀性介质腐蚀（SO+，H+，海水，盐类结晶 型腐蚀） ，机械磨损，混凝土炭化，钢筋锈蚀等现象的出现来保证耐久性，且需 要一些构造措施 采用的结构类型、结构布置和结构构造应尽可能有利于阻挡或减轻环境对 结构的作用，便于施工并有利于保证施工质量，便于工程今后使用过程中的检 查和维修。 选用质量稳定并有利于改善混凝土密实性和抗裂性的水泥和骨料等原材 料； 尽可能降低混凝土的拌和水用量与水胶比并在混凝土组成中掺入适宜的矿 物掺和料、高效减水剂和引气剂； 增加钢筋的混凝土保护层厚度； 注重防、排水和密封等构造措施，尽可能避免水和氯盐等有害物质接触混 凝土表面，尽可能防止混凝土在使用过程中遭受干湿交替； 从混凝土耐久性出发，提出混凝土施工质量的要求，特别是混凝土养护的 温、湿度控制。 对于严重环境作用下的重要工程，宜采取多重防护对策，即综合采用多种 的防护措施，可以在一种措施失效后启动下一种措施，如结构锈蚀后启动阴极 保护；也可以多种措施同时平行地起作用，如同时采用阻锈剂和涂层钢筋等 4、 答 ： 钢 筋 混 凝 土 受 弯构 件 的 换 算 截 面 定 义； 双 筋 截 面 的 适 用 条件 推 导 （ x & 2as ' ） ；想对界限受压区高度推导；小偏心受压构件当 σ s = Es ；预应力混凝 土的相对受压区高度；预应力混凝土受压区钢筋应力；具体推导过程：换算截面 见书 P1852007 年硕士研究生入学考试试题试题名称：404 结构设计原理 （A）一、名词解释（每小题 6 分, 共 54 分） 二十、混凝土在荷载长期作用下产生随时间而增长的变形称为徐变，当应力≤ 0.5R0a 时，为线性徐变 二十一、结构的安全性，适用性，耐久性这三者总称为可靠性 二十二、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为换算截面 二十三、超过这种极限状态而导致的破坏，是指允许结构物发生局部损坏，而对 已发生就不破坏结构的其余部分，应该具有适当的可靠度，能继续承受降低了的 设计荷载。 二十四、构件的受力表面上仅有部分面积承受压力时，称为局部承压。 二十五、砌体是由不同形状和尺寸的砖、 石及混凝土块材通过砂浆等胶结料按一 定的砌筑规则砌筑而成的满足构件既定尺寸和形状的受力整体。 二十六、当配筋率超过一定值，受压区混凝土压碎，受拉钢筋未屈服的梁。 二十七、按正常使用极限状态设计时受弯构件预应力度λ是由预加力大小确定 的消压弯矩 M0 与外荷载弯矩 M 的比值 二十八、梁高与跨径相差不大的梁；计算时除了考虑弯曲变形外，还须考虑剪切 变形的影响 10、钢筋与混凝土由于受变形差（相对滑移）沿钢筋与混}