结构设计原理课后习题答案
结构设计原理1-21章课后习题参考答
1-1混凝土截面受拉区钢筋的作用:是代替混凝土受拉或协助混凝土受压。
1-2名词解释("混凝土立方体抗压强度":以每边边长为150mm的立方体为标准试件,在20￠+_2的温度和相对湿度在95%以上的潮湿的空气中养护28天,依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值。
"混凝土轴心抗压强度值"按照与立方体试件相同条件下制作和试验方法所得的棱柱体试件的抗压强度设计值。
"混凝土抗拉强度"用试验机的夹具夹紧试件两端外伸的钢筋施加拉力,破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断,其平均拉应力即为。
)1-3混凝土轴心受压的应力---应变曲线有何特点?影响混凝土轴心受压应力---应变曲线有哪几个因素?一,该曲线特点分为三个阶段,分别为上升段,下降段,收敛段。
二,影响的主要因素:a.混凝土强度愈高应力应变曲线下降愈剧烈,延性就愈差b.应变速率应变速率小,峰值应力fc降低,€增大下降段曲线坡度显着的减缓c.测试技术和实验条件,其中应变测量的标距也有影响,应变测量的标距越大,曲线坡度越陡,标距越小,坡度越缓。
1-4什么叫混凝土的徐变?影响混凝土徐变有哪些主要原因?一,在荷载的长期作用下,混凝土的变形将随时间而增加,亦即在应力不变的情况下,混凝土的应变随时间继续增长,这种现象称为混凝土的徐变。
二,a混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小b加荷时混凝土的龄期,龄期越短徐变越大c混凝土的组成成分和配合比d养护条件下的温度和湿度.1-5混凝土的徐变和收缩变形都是随时间而增长的变形,两者有何不同之处?混凝土徐变的主要原因是荷载长期作用下,混凝土凝胶体中的水分逐渐压出,水泥逐渐发生粘性流动,微细空隙逐渐闭合,结晶体内部逐渐滑动,微细裂缝逐渐发生各种因素的综合结果,而混凝土的收缩变形主要是硬化初期水泥石凝固结硬过程中产生的体积变化,后期主要是混凝土内自由水蒸发而引起的干缩。
1-6什么是钢筋和混凝土之间粘接应力和粘接强度?为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘接力要采取哪些措施?在钢筋混凝土结构中,钢筋和混凝土这两种材料之所以能共同工作的基本前提是有足够的粘接强度,能承受由于变形差沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力,通常这种剪应力称为粘接应力。
《结构设计原理》课后单元习题及答案6
1．什么是刚度?钢筋混凝土受弯构件的刚度能否取用EI ？为什么?应该如何取值？答：（1）刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。
（2）钢筋混凝土受弯构件在承受作用时会产生裂缝，其受拉区成为非连续体，这就决定了钢筋混凝土受弯构件的变形（挠度）计算中涉及的抗弯刚度不能直接采用匀质弹性梁的抗弯刚度EI 。
（3）钢筋混凝土受弯构件的抗弯刚度通常用B 表示。
cr s cr s cr -B B M M M M B B 02201⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=其中0W f M tk cr ⋅=γ， 002W S =γ2．为什么要进行变形计算?答：承受作用的受弯构件，如果变形过大，将会影响结构的正常使用。
例如，桥梁上部结构的挠度过大，梁端的转角亦大，车辆通过时，不仅要发生冲击，而且要破坏伸缩装置处的桥面，影响结构的耐久性；桥面铺装的过大变形将会引起车辆的颠簸和冲击，起着对桥梁结构不利的加载作用。
3．钢筋混凝土受弯构件的挠度为什么要考虑作用长期效应的影响？如何考虑？答：随着时间的增长，构件的刚度要降低，挠度要增大，因此钢筋混凝土受弯构件的挠度为什么要考虑作用长期效应的影响。
按作用短期效应组合计算的挠度值，要乘以挠度长期增长系数ηθ；4．钢筋混凝土受弯构件挠度的限值是多少?如何应用?答：钢筋混凝土受弯构件按上述计算的长期挠度值，在消除结构自重产生的长期挠度后，梁式桥主梁的最大挠度处不应超过计算跨径的1/600；梁式桥主梁的悬臂端不应超过悬臂长度的1/300。
5．受弯构件的变形（挠度）如何控制?答：在承受作用时，受弯构件的变形（挠度）系由两部分组成：一部分是由永久作用产生的挠度，另一部分是由基本可变作用所产生的。
永久作用产生的挠度，可以认为是在长期荷载作用下所引起的构件变形，它可以通过在施工时设置预拱度的办法来消除；而基本可变作用产生的挠度，则需要通过验算来分析是否符合要求。
6．什么是预拱度?预拱度如何设置?有什么条件?答：预拱度为抵消梁、拱、桁架等结构在荷载作用下产生的挠度，而在施工或制造时所预留的与位移方向相反的校正量。
混凝土结构设计原理部分课后习题答案
第一章1.1 钢筋混凝土梁破坏时有哪些特点？钢筋和混凝土是如何共同工作的？钢筋混凝土梁破坏时的特点是：受拉钢筋屈服，受压区混凝土被压碎，破坏前变形较大，有明显预兆，属于延性破坏类型。
在钢筋混凝土结构中，利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱，钢筋的抗拉能力很强的特点，用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力，钢筋主要承受中和轴以下受拉区的拉力，即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载，直到受拉钢筋达到屈服强度以后，荷载再略有增加，受压区混凝土被压碎，梁才破坏。
由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，且钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏二者之间的粘结，从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。
1.2 钢筋混凝土结构有哪些主要优点和主要缺点？钢筋混凝土结构的优点有：1）经济性好，材料性能得到合理利用；2）可模性好；3）耐久性和耐火性好，维护费用低；4）整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性；5）刚度大，阻尼大；6）就地取材。
缺点有：1）自重大；2）抗裂性差；3）承载力有限；4）施工复杂；5）加固困难。
1.3结构有哪些功能要求？简述承载能力极限状态和正常使用极限状态的概念。
结构功能：安全性、适用性、耐久性承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载力或者变形达到不适于继续承载的状态，称为承载能力极限状态。
正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态。
第二章2.7什么是混凝土的徐变？徐变对混凝土构件有何影响？通常认为影响徐变的主要因素有哪些？如何减小徐变？结构或材料承受的荷载或应力不变，而应变或变形随时间增长的现象称为徐变。
徐变对混凝土结构和构件的工作性能有很大影响，它会使构件的变形增加，在钢筋混凝土截面中引起应力重分布的现象，在预应力混凝土结构中会造成预应力损失。
影响混凝土徐变的主要因素有：1）时间参数；2）混凝土的应力大小；3）加载时混凝土的龄期；4）混凝土的组成成分；5）混凝土的制作方法及养护条件；6）构件的形状及尺寸；7）钢筋的存在等。
混凝土结构设计原理课后习题答案
第一章绪论问答题1．什么是混凝土结构2．以简支梁为例,说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异;3．钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么4．混凝土结构有什么优缺点5．房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么6．简述混凝土结构设计方法的主要阶段;7．简述性能设计的主要步骤;8．简述学习混凝土结构设计原理课程的应当注意的问题;第一章绪论问答题参考答案1．什么是混凝土结构答：混凝土结构是以混凝土材料为主,并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维,形成的结构,有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构;混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点;2．以简支梁为例,说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异;答：素混凝土简支梁,跨中有集中荷载作用;梁跨中截面受拉,拉应力在荷载较小的情况下就达到混凝土的抗拉强度,梁被拉断而破坏,是无明显预兆的脆性破坏;钢筋混凝土梁,受拉区配置受拉钢筋梁的受拉区还会开裂,但开裂后,出现裂缝,拉力由钢筋承担,直至钢筋屈服以后,受压区混凝土受压破坏而达到极限荷载,构件破坏;素混凝土简支梁的受力特点是承受荷载较小,并且是脆性破坏;钢筋混凝土简支梁的极限荷载明显提高,变形能力明显改善,并且是延性破坏;3．钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么答：混凝土和钢筋协同工作的条件是：1钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力,使两者结合为整体；2钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同,两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏；3设置一定厚度混凝土保护层；4钢筋在混凝土中有可靠的锚固;4．混凝土结构有什么优缺点答：优点：1可模性好；2强价比合理；3耐火性能好；4耐久性能好；5适应灾害环境能力强,整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好,对抵抗地震、风载和爆炸冲击作用有良好性能；6可以就地取材;钢筋混凝土结构的缺点：如自重大,不利于建造大跨结构；抗裂性差,过早开裂虽不影响承载力,但对要求防渗漏的结构,如容器、管道等,使用受到一定限制；现场浇筑施工工序多,需养护,工期长,并受施工环境和气候条件限制等;5．房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么答：在房屋建筑中,永久荷载和楼面活荷载直接作用在楼板上,楼板荷载传递到梁,梁将荷载传递到柱或墙,并最终传递到基础上,各个构件受力特点如下：楼板：是将活荷载和恒荷载通过梁或直接传递到竖向支承结构柱、墙的主要水平构件,楼板的主要内力是弯矩和剪力,是受弯构件;梁：是将楼板上或屋面上的荷载传递到立柱或墙上,前者为楼盖梁,后者为屋面梁,梁承受板传来的荷载,主要内力有弯矩和剪力,有时也可能是扭矩,属于受弯构件;柱：柱承受梁、板体系传来的荷载,主要内力有轴向压力、弯矩和剪力,可能是轴心受压构件,当荷载有偏心作用时,柱受压的同时还会受弯,是压弯构件;墙：承重的混凝土墙常用作基础墙、楼梯间墙,或在高层建筑中用于承受水平风载和地震作用的剪力墙,它受压的同时也会受弯,是压弯构件;基础：是将上部结构荷载传递到地基土层的承重混凝土构件,基础主要内力是压力和弯矩,是受压构件或压弯构件;6．简述混凝土结构设计方法的主要阶段;答：混凝土结构设计方法大体可分为四个阶段：1在20世纪初以前,钢筋混凝土本身计算理论尚未形成,设计沿用材料力学的容许应力方法;21938年左右已开始采用按破损阶段计算构件破坏承载力,50年代,出现了按极限状态设计方法,奠定了现代钢筋混凝土结构的设计计算理论;3二战以后,设计计算理论已过渡到以概率论为基础的极限状态设计方法;420世纪90年代以后,开始采用或积极发展性能化设计方法和理论;7．简述性能设计的主要步骤;答：性能化方法是确定工程结构要达到的总体目标或设计性能,设计师根据性能目标的不同,设计不同的设计方案,并评估设计方案是否达到性能目标的要求;8．简述学习混凝土结构设计原理课程的应当注意的问题;答：1钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种材料组成的复合材料,是非均匀、非连续、非弹性的材料;力学关系是在试验的基础上,通过几何、物理和平衡关系建立的;2钢筋混凝土构件中的两种材料在强度和数量上存在一个合理的配比范围;如果钢筋和混凝土在面积上的比例及材料强度的搭配超过了这个范围,就会引起构件受力性能的改变,从而引起构件截面设计方法的改变,这是学习时必须注意的一个方面;3由于混凝土材料的复杂性、离散性,混凝土材料的理论体系是建立在试验的基础上的;许多假定依赖与试验结果,许多公式来源于试验验证,许多因素无法控制,仍需通过构造措施加以解决,许多理论尚需不断发展与完善,具有不同功能的混凝土材料性能尚需不断挖掘;4本课程主要讲解钢筋混凝土基本构件,应当了解每一种构件在结构体系的作用、受力情况;例如梁、柱是受弯构件,主要受弯、受剪；柱、墙、受压弦杆是受压构件,主要受压、弯,受压、剪,双向受压弯；雨蓬梁、柱是受扭构件,主要受扭,受弯、剪、扭,受压、弯、剪、扭；受拉弦杆是受拉构件,主要受拉、弯;5本课程所要解决的不仅是构件的承载力和变形计算等问题,还包括构件的截面形式、材料选用及配筋构造等;结构构件设计是一个综合性的问题,需要考虑各方面的因素;因此,学习本课程时要注意学会对多种因素进行综合分析,培养综合分析判断能力;6混凝土设计与施工工作必须按照规范进行,各种规范是长期理论研究成果和工程实践的总结;不但要熟练掌握基本要求、使用范围,还要深入了解每一条文的理论依据,做到深入理论,灵活运用;同时,随着科学的发展和实践的要求,许多新成果会不断的涌现,规范会及时修订,一般我国混凝土规范10年左右修订一次,但随着社会的发展,规范的修订速度会加快,因此,具体工作时应当及时掌握最新的规范;7混凝土设计与施工是一种社会实践行为,不能离开社会的制约因素进行,应当贯彻执行国家的技术经济政策,做到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量;8混凝土设计与施工是一种法律责任行为,工程技术人员一定要遵守国家相关的法律、法规的要求,否则,就要承担相应的法律责任;第二章绪论单选题1．与素混凝土梁相比,钢筋混凝上梁承载能力 ;A．相同；B．提高许多；C．有所提高；2．与素混凝土梁相比,钢筋混凝土梁抵抗开裂的能力 ;A.提高不多；B.提高许多；C.完全相同；3．与素混凝土梁相比,适量配筋的钢混凝土梁的承载力和抵抗开裂的能力 ;A.均提高很多；B.承载力提高很多,抗裂提高不多；C.抗裂提高很多,承载力提高不多；D.均提高不多；4．钢筋混凝土梁在正常使用荷载下 ;A．通常是带裂缝工作的；B．一旦出现裂缝,裂缝贯通全截面；C．一旦出现裂缝,沿全长混凝土与钢筋间的粘结力丧尽；5．钢筋与混凝土能共同工作的主要原因是 ;A.防火、防锈；B.混凝土对钢筋的握裹及保护；C.混凝土对钢筋的握裹,两者线膨胀系数接近；第二章绪论单选题参考答案1．B2．A3．B4．A5．C第二章钢筋和混凝土的力学性能问答题1．软钢和硬钢的区别是什么应力一应变曲线有什么不同设计时分别采用什么值作为依据2．我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有种我国热轧钢筋的强度分为几个等级3．钢筋冷加工的目的是什么冷加工方法有哪几种简述冷拉方法4．什么是钢筋的均匀伸长率均匀伸长率反映了钢筋的什么性质5．什么是钢筋的包兴格效应6．在钢筋混凝土结构中,宜采用哪些钢筋7．试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求;8．简述混凝土的组成结构;并叙述混凝土的结构组成对混凝土破坏强度的影响;9．简述混凝土立方体抗压强度;10．简述混凝土轴心抗压强度;11．混凝土的强度等级是如何确定的;12．简述混凝土三轴受压强度的概念;13．简述混凝土在单轴短期加载下的应力应变关系;14．什么是混凝土的弹性模量、割线模量和切线模量15．什么叫混凝土徐变混凝土徐变对结构有什么影响16．钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的17．最小锚固长度是如何确定的18．简述绑扎搭接连接的机理;第二章钢筋和混凝土的力学性能问答题参考答案1．软钢和硬钢的区别是什么应力一应变曲线有什么不同设计时分别采用什么值作为依据答：有物理屈服点的钢筋,称为软钢,如热轧钢筋和冷拉钢筋；无物理屈服点的钢筋,称为硬钢,如钢丝、钢绞线及热处理钢筋;软钢的应力应变曲线如图2-1所示,曲线可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段;有明显流幅的钢筋有两个强度指标：一是屈服强度,这是钢筋混凝土构件设计时钢筋强度取值的依据,因为钢筋屈服后产生了较大的塑性变形,这将使构件变形和裂缝宽度大大增加以致无法使用,所以在设计中采用屈服强度f作为钢筋的强度极限;另一个强度指标是钢筋极限强度u f,一般用作钢y筋的实际破坏强度;图2-1 软钢应力应变曲线硬钢拉伸时的典型应力应变曲线如图2-2;钢筋应力达到比例极限点之前,应力应变按直线变化,钢筋具有明显的弹性性质,超过比例极限点以后,钢筋表现出越来越明显的塑性性质,但应力应变均持续增长,应力应变曲线上没有明显的屈服点;到达极限抗拉强度b点后,同样由于钢筋的颈缩现象出现下降段,至钢筋被拉断;设计中极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据,一般取残余应变为%所对应的应力σ作为无明显流幅钢筋的强度限值,通常称为条件屈服强度;对于高强钢丝,条件屈服强度相当于极限抗拉强度倍;对于热处理钢筋,则为倍;为了简化运算,混凝土结构设计规范统一取σ=σb,其中σb为无明显流幅钢筋的极限抗拉强度;图2-2硬钢拉伸试验的应力应变曲线2．我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种我国热轧钢筋的强度分为几个等级答：目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线;根据轧制和加工工艺,钢筋可分为热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋;热轧钢筋分为热轧光面钢筋HPB235Q235,符号Φ,Ⅰ级、热轧带肋钢筋HRB33520MnSi,符号,Ⅱ级、热轧带肋钢筋HRB40020MnSiV、20MnSiNb、20MnTi,符号,Ⅲ级、余热处理钢筋RRB400K 20MnSi,符号,Ⅲ级;热轧钢筋主要用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力普通钢筋;3．钢筋冷加工的目的是什么冷加工方法有哪几种简述冷拉方法答：钢筋冷加工目的是为了提高钢筋的强度,以节约钢材;除冷拉钢筋仍具有明显的屈服点外,其余冷加工钢筋无屈服点或屈服台阶,冷加工钢筋的设计强度提高,而延性大幅度下降;冷加工方法有冷拨、冷拉、冷轧、冷扭;冷拉钢筋由热轧钢筋在常温下经机械拉伸而成,冷拉应力值应超过钢筋的屈服强度;钢筋经冷拉后,屈服强度提高,但塑性降低,这种现象称为冷拉强化;冷拉后,经过一段时间钢筋的屈服点比原来的屈服点有所提高,这种现象称为时效硬化;时效硬化和温度有很大关系,温度过高450℃以上强度反而有所降低而塑性性能却有所增加,温度超过700℃,钢材会恢复到冷拉前的力学性能,不会发生时效硬化;为了避免冷拉钢筋在焊接时高温软化,要先焊好后再进行冷拉;钢筋经过冷拉和时效硬化以后,能提高屈服强度、节约钢材,但冷拉后钢筋的塑性伸长率有所降低;为了保证钢筋在强度提高的同时又具有一定的塑性,冷拉时应同时控制应力和控制应变;4．什么是钢筋的均匀伸长率均匀伸长率反映了钢筋的什么性质答：均匀伸长率δgt为非颈缩断口区域标距的残余应变与恢复的弹性应变组成;l——不包含颈缩区拉伸前的测量标距；'l——拉伸断裂后不包含颈缩区0的测量标距；0——实测钢筋拉断强度；s E——钢筋弹性模量;b均匀伸长率δgt比延伸率更真实反映了钢筋在拉断前的平均非局部区域伸长率,客观反映钢筋的变形能力,是比较科学的指标;5．什么是钢筋的包兴格效应答：钢筋混凝土结构或构件在反复荷载作用下,钢筋的力学性能与单向受拉或受压时的力学性能不同;1887年德国人包兴格对钢材进行拉压试验时发现的,所以将这种当受拉或受压超过弹性极限而产生塑性变形后,其反向受压或受拉的弹性极限将显着降低的软化现象,称为包兴格效应;6．在钢筋混凝土结构中,宜采用哪些钢筋答：钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋,应按下列规定采用：1普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋,也可采用HPB235级和RRB400级钢筋；2预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝,也可采用热处理钢筋;7．试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求;答：1对钢筋强度方面的要求普通钢筋是钢筋混凝土结构中和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋,主要是HPB235、HRB335、HRB400、RRB400等热轧钢筋;2强屈比的要求所以设计中应选择适当的屈强比,对于抗震结构,钢筋应力在地震作用下可考虑进入强化段,为了保证结构在强震下“裂而不倒”,对钢筋的极限抗拉强度与屈服强度的比值有一定的要求,一般不应小于;3延性在工程设计中,要求钢筋混凝土结构承载能力极限状态为具有明显预兆,避免脆性破坏,抗震结构则要求具有足够的延性,钢筋的应力应变曲线上屈服点至极限应变点之间的应变值反映了钢筋延性的大小;4粘结性粘结性是指钢筋与混凝土的粘结性能;粘结力是钢筋与混凝土得以共同工作的基础,其中钢筋凹凸不平的表面与混凝土间的机械咬合力是粘结力的主要部分,所以变形钢筋与混凝土的粘结性能最好,设计中宜优先选用变形钢筋;5耐久性混凝土结构耐久性是指,在外部环境下材料性、构件、结构随时间的退化,主要包括钢筋锈蚀、冻融循环、碱—骨料反应、化学作用等的机理及物理、化学和生化过程;混凝土结构耐久性的降低可引起承载力的降低,影响结构安全;6适宜施工性在施工时钢筋要弯转成型,因而应具有一定的冷弯性能;钢筋弯钩、弯折加工时应避免裂缝和折断;热轧钢筋的冷弯性能很好,而性脆的冷加工钢筋较差;预应力钢丝、钢绞线不能弯折,只能以直条形式应用;同时,要求钢筋具备良好的焊接性能,在焊接后不应产生裂纹及过大的变形,以保证焊接接头性能良好;7经济性衡量钢筋经济性的指标是强度价格比,即每元钱可购得的单位钢筋的强度,强度价格比高的钢筋比较经济;不仅可以减少配筋率,方便了施工,还减少了加工、运输、施工等一系列附加费用;8．简述混凝土的组成结构;并叙述混凝土的结构组成对混凝土破坏强度的影响;答：混凝土材料结构分为三种基本类型：①微观结构,即水泥石结构,水泥石结构由水泥凝胶、晶体骨架、未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成,其物理力学性能取决于水泥的矿物成份、粉磨细度、水灰比和硬化条件；②亚微观结构,即混凝土的水泥砂浆结构,水泥砂浆结构可看作以水泥石为基相、砂子为分散相的二组混凝土体系,砂子和水泥石的结合面是薄弱面;对于水泥砂浆结构,除上述决定水泥石结构的因素外,砂浆配合比、砂的颗粒级配与矿物组成、砂粒形状、颗粒表面特性及砂中的杂质含量是重要控制因素；③宏观结构,即砂浆和粗骨料两组分体系;混凝土的宏观结构中,水泥作为基相,粗骨料随机分布在连续的水泥砂浆中;粗骨料的强度远比混凝土高,硬化水泥砂浆的强度也比混凝土高,由砂浆和粗骨料组成的混凝土复合材料的抗压强度低于砂浆和粗骨料单一材料的抗压强度;混凝土内砂浆与骨料界面的粘结强度只有砂浆抗拉强度的35％－65％,这说明砂浆与骨料界面是混凝土内的最薄弱环节;混凝土破坏后,其中的粗骨料一般无破损的迹象,裂缝和破碎都发生在粗骨料表面和水泥砂浆内部,所以混凝土的强度和变形性能在很大程度上取决于水泥砂浆的质量和密实性;9． 简述混凝土立方体抗压强度;答：混凝土标准立方体的抗压强度,我国普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2002规定：边长为150mm 的标准立方体试件在标准条件温度20±3℃,相对温度≥90%下养护28天后,以标准试验方法中心加载,加载速度为～mm 2/s,试件上、下表面不涂润滑剂,连续加载直至试件破坏,测得混凝土抗压强度为混凝土标准立方体的抗压强度f ck ,单位N/mm 2;f ck ——混凝土立方体试件抗压强度；F ——试件破坏荷载；A ——试件承压面积;10． 简述混凝土轴心抗压强度;答：我国普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2002采用150mm×150mm×300mm 棱柱体作为混凝土轴心抗压强度试验的标准试件,混凝土试件轴心抗压强度AF f cp 2-8f cp——混凝土轴心抗压强度；F——试件破坏荷载；A——试件承压面积;11．混凝土的强度等级是如何确定的;答：混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定,混凝土立方体抗压强度标准值f cu,k,我国混凝土结构设计规范规定,立方体抗压强度标准值系指按上述标准方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度,根据立方体抗压强度标准值划分为C15、C20、 C25、C30、C35、C40、C45、C50、 C55、 C60、C65、 C70、 C75、 C80十四个等级;12．简述混凝土三轴受压强度的概念;答：三轴受压试验是侧向等压σ2=σ3=σr的三轴受压,即所谓常规三轴;试验时先通过液体静压力对混凝土圆柱体施加径向等压应力,然后对试件施加纵向压应力直到破坏;在这种受力状态下,试件由于侧压限制,其内部裂缝的产生和发展受到阻碍,因此当侧向压力增大时,破坏时的轴向抗压强度相应地增大;根据试验结果分析,三轴受力时混凝土纵向抗压强度为f cc′= f c′+βσr2-18 式中：f cc′——混凝土三轴受压时沿圆柱体纵轴的轴心抗压强度；f c′——混凝土的单轴圆柱体轴心抗压强度；β——系数,一般普通混凝土取4；σr ——侧向压应力;13．简述混凝土在单轴短期加载下的应力应变关系;答：一般用标准棱柱体或圆柱体试件测定混凝土受压时的应力应变曲线;轴心受压混凝土典型的应力应变曲线如图2-3,各个特征阶段的特点如下;图2-3 混凝土轴心受压时的应力应变曲线1应力σ≤ f c sh当荷载较小时,即σ≤ f c sh,曲线近似是直线图2-3中OA段,A点相当于混凝土的弹性极限;此阶段中混凝土的变形主要取决于骨料和水泥石的弹性变形;2应力 f c sh <σ≤ f c sh随着荷载的增加,当应力约为～ f c sh,曲线明显偏离直线,应变增长比应力快,混凝土表现出越来越明显的弹塑性;3应力 f c sh <σ≤ f c sh随着荷载进一步增加,当应力约为～ f c sh,曲线进一步弯曲,应变增长速度进一步加快,表明混凝土的应力增量不大,而塑性变形却相当大;此阶段中混凝土内部微裂缝虽有所发展,但处于稳定状态,故b点称为临界应力点,相应的应力相当于混凝土的条件屈服强度;曲线上的峰值应力C点,极限强度f csh,相应的峰值应变为ε0;4超过峰值应力后超过C点以后,曲线进入下降段,试件的承载力随应变增长逐渐减小,这种现象为应变软化;14．什么是混凝土的弹性模量、割线模量和切线模量答：取混凝土应力应变曲线在原点O切线的斜率,作为混凝土的初始弹性模量,简称弹性模量E c,即:E c= tgα0E c——初始弹性模量；a0——原点切线的斜率夹角;当应力较大时,混凝土已进入弹塑性阶段,弹性模量已不能正确反映此时的应力应变关系;比较精确的方法采用切线模量Ec′,即在应力应变曲线任一点处作一切线;此切线的斜率即为该点的切线模量,其表达式为Ec′= tgα= dσ / dε切线模量是原点与某点连线即割线的斜率作为混凝土的割线模量,称为变形模量Ec″,它的表达式为Ec″= tgα1 = σc / εc15．什么叫混凝土徐变混凝土徐变对结构有什么影响答：在不变的应力长期持续作用下,混凝土的变形随时间而缓慢增长的现象称为混凝土的徐变;徐变对钢筋混凝土结构的影响既有有利方面又有不利方面;有利影响,在某种情况下,徐变有利于防止结构物裂缝形成；有利于结构或构件的内力重分布,减少应力集中现象及减少温度应力等;不利影响,由于混凝土的徐变使构件变形增大；在预应力混凝土构件中,徐变会导致预应力损失；徐变使受弯和偏心受压构件的受压区变形加大,故而使受弯构件挠度增加,使偏压构件的附加偏心距增大而导致构件承载力的降低;16．钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的答：试验表明,钢筋和混凝土之间的粘结力或者抗滑移力,由四部分组成：1化学胶结力：混凝土中的水泥凝胶体在钢筋表面产生的化学粘着力或吸附力,来源于浇注时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和养护过程中水泥晶体的生长和硬化,取决于水泥的性质和钢筋表面的粗糙程度;当钢筋受力后变形,发生局部滑移后,粘着力就丧失了;2摩擦力：混凝土收缩后,将钢筋紧紧地握裹住而产生的力,当钢筋和混凝土产生相对滑移时,在钢筋和混凝土界面上将产生摩擦力;它取决于混凝土发生收缩、荷载和反力等对钢筋的径向压应力、钢筋和混凝土之间的粗糙程度等;钢筋和混凝土之间的挤压力越大、接触面越粗糙,则摩擦力越大;3机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力,即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力,取决于混凝土的抗剪强度;变形钢筋的横肋会产生这种咬合力,它的咬合作用往往很大,是变形钢筋粘结力的主要来源,是锚固作用的主要成份;4钢筋端部的锚固力：一般是用在钢筋端部弯钩、弯折,在锚固区焊接钢筋、短角钢等机械作用来维持锚固力;各种粘结力中,化学胶结力较小；光面钢筋以摩擦力为主；变形钢筋以机械咬合力为主;17．最小锚固长度是如何确定的答：达到锚固极限状态时所需要的钢筋最小锚固长度,称为临界锚固长度l cr a;锚固抗力等于钢筋屈服强度F y时,相应的锚固长度就是临界锚固长度l cr a,这是保证受力钢筋真到屈服也不会发生锚固破坏的最小长度;钢筋屈服后强化,随锚固长度的延长,锚固抗力还能增长,到锚固抗力等于钢筋拉断强度F u时,相应的锚固长度就是极限锚固长度l u a;设计锚固长度l a应当在临界锚固长度和极限锚固长度之间,前者是为了保证钢筋承载受力的基本性能,。
《结构设计原理》课后单元习题及答案12
单元12 钢结构思考与练习1.手工电弧焊、自动或半自动焊的原理各是什么？各有何特点？答：手工电弧焊是一种很常用的焊接方法。
通电后，在涂有药皮的焊条与焊接之间产生电弧，电弧的温度可到达3000℃。
在高温作用下，电弧周围的金属变成液态，形成熔池，同时焊条中的焊丝融化滴落入熔池中，与焊件的熔融金属互相结合，冷却后即变成焊缝。
焊条药皮则在焊接过程中形成气体保护电弧和熔化金属，并形成熔渣覆盖焊缝，防止空气中的氧、氮等有害气体与熔化金属接触而形成易脆的化合物。
手工电弧焊的设备简单，操作灵活方便，适于任何空间位置的焊接，特别适于焊接短焊缝；但其产生效率低、劳动强度大，焊接质量与焊工技术水平有很大的关系。
埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。
主要设备是自动电焊机，它可沿轨道按选定的速度移动。
通电引弧后，由于电弧的作用，使埋于焊剂下的焊丝和附近的焊剂熔化，焊渣浮在熔化的焊缝金属上面，使熔化金属不与空气接触，并提供焊缝金属以必要的合金元素。
随着焊机的自动移动，颗粒状的焊剂不断地由料斗漏下，电弧完全被埋在焊剂之内，同时焊丝也自动弧焊。
半自动和自动的区别仅在于前者沿焊接方向的移动靠手工操作完成。
埋弧焊的焊丝不涂药皮，但施焊端为焊剂所覆盖，能对较细的焊丝采用大电流。
电弧热量集中，熔深大，适于厚板的焊接，具有很高的生产效率。
采用自动或半自动化操作、焊接时工艺条件稳定，焊缝化学成分均匀，故形成的焊缝质量好，焊件变形小。
同时，较高的焊速也减小了热影响区的范围。
但埋弧焊对焊件边缘的装配精度要求比手工焊高。
2.对接焊缝的截面形式有哪些？对接焊缝有何特点？答：对接焊缝的焊件边缘常需加工坡口，故又称为坡口焊缝。
焊缝金属填充在坡口内，所以对接焊缝是被连接板件的组成部分。
坡口形式与焊件厚度有关。
当焊件厚度很小（t≤10 mm）时，可用直边缝。
对于一般厚度（t=10~20 mm）的焊件可采用具有斜坡口的单边V形或Vp 形焊缝。
斜坡口和离缝b共同组成一条焊条能够运转的施焊空间，使焊缝易于焊透，钝边具有托住熔化金属的作用。
结构设计原理叶见曙版课后习题46章答案
结构设计原理叶见曙版课后习题4-6章答案第四章：刚架结构的基本概念和分析方法习题4-1：定义刚架结构，列举其特点，并结合实际案例进行说明。
答案：刚架结构是指由多个构件通过铰接或者铰接与刚性连接的节点组成的一种框架结构。
刚架结构的特点包括：节点可以是铰接的或者刚性连接的，构件可以是线性弹性的，节点可以是刚性的或者可变形的。
实际案例：一栋多层钢结构办公楼。
楼房的框架结构由钢梁和钢柱组成，构件之间通过刚性连接的节点连接在一起，形成了一个整体刚性的结构。
这种刚架结构能够承受楼房的自重和外部荷载，并且具有良好的抗震性能。
习题4-2：对于下列刚架结构，判断其是否为静定结构，并说明理由。
a) 一个刚架结构，有10个节点和15个构件。
b) 一个刚架结构，有10个节点和12个构件。
答案： a) 这个刚架结构是静定结构。
刚架结构的节点数目n和构件数目m之间的关系为n=2m-3。
在这个刚架结构中，节点数目为10，构件数目为15，满足n=2m-3的关系，所以是静定结构。
b) 这个刚架结构不是静定结构。
刚架结构的节点数目n和构件数目m之间的关系为n=2m-3。
在这个刚架结构中，节点数目为10，构件数目为12，不满足n=2m-3的关系，所以不是静定结构。
习题4-3：刚架结构的静力分析方法包括哪些？简要说明其原理。
答案：刚架结构的静力分析方法包括平衡法、位移法和力法。
平衡法是基于力的平衡原理进行分析的方法。
在平衡法中，首先根据结构的几何特征和外部荷载确定节点的受力情况，然后根据节点的受力平衡条件，得到节点的受力大小和方向。
位移法是基于结构的位移和刚度关系进行分析的方法。
在位移法中，首先假设结构的节点位移，然后根据结构的刚度关系，计算出节点的受力大小和方向，最后通过迭代计算，得到结构的位移和受力。
力法是基于力的平衡原理和受力平衡条件进行分析的方法。
在力法中，首先根据结构的几何特征和外部荷载确定节点的受力情况，然后根据节点的受力平衡条件，得到节点的受力大小和方向，最后通过迭代计算，得到结构的位移和受力。
混凝土结构设计原理课后习题答案
80 140 140
0.193 0.117 0.337
0.216 0.124 0.429
0.55 0.55 0.55
0.151 0.151 0.151
642.9 选用2Φ 18+1Φ 16(710.1) 1080.0 1278.0 48.4 140.0 91.6 0.0
单筋负筋计算 双筋计算 不考虑负筋
习题答案——受弯构件正截面承载力计算
载力M u计算
xb
239.316 186.48
Mu
136.6 102.0
ρ
0.94 1.18
ρ min
0.18 0.18
备注
q
30.3485
ξ
0.257 0.329
αs
0.224 0.275
面积A s计算
ξb
0.55
As
564.1
ρ
0.63
ρ min
0.18
gk 6
e 574
e’ 23.5
x 263.5
ξ 0.44
ξ b 0.48
xb 289.2
2as' 100.0
As'=As 1169.4
ρ 0.72
As min 650.0
大偏压
η
ηei
0.3h0 0
e’ #DIV/0!
双筋矩形截面——截面复核、求A' s 、 A s
ho 435 435 385 x 294.4 239.3 313.6 xb 239.3 239.3 211.8 144.9 206.3 71.1 23.4 Mu 1 Mu 2 Mu 162.7 单筋(不满足） 216.0 229.7 令x=xb 超筋
T形截面——截面设计
结构设计原理(第三版)课后习题答案解析
3-16.截面尺寸mm mm h b 500200⨯=⨯的钢筋混凝土矩形截面梁，采用C25混凝土和HRB335级钢筋，I 类环境条件，安全等级为二级，最大弯矩组合设计值m kN M d ⋅=145，试分别采用基本公式法和查表法进行截面设计（单筋截面）。
解：基本公式法： 查表可得：f 13.8MPacd =，f 280MPa sd =，γ0=1.0，b 0.56ξ=（1）求受压区高度x假设60s a mm =，则050060440h mm =-=，00()2d cd x M f bx h γ=-，代入数据得：61.01451013.82004402xx ⨯⨯=⨯-（） 解之得：700()x mm =舍去， 01330.56440246.4b x mm h mm mm ξ=<=⨯=。
（2）受拉钢筋面积s A213.82001801311280cd s sd f bx A mm f ⨯⨯=== 配2Φ22和2Φ25，27609821742s A mm =+=实际配筋率min 01472 2.02%0.2%200431s A bh ρρ===>=⨯ (3).截面复核取混凝土保护层厚度为c=30mm ，钢筋分两排布置，两排钢筋之间净距取30mm 。
7606028.425.1/2982(3028.4/2)691742s a mm ⨯+++⨯+==（）0500431s h a mm =-= 02801742168246.413.8200b x mm h mm ξ⨯==<=⨯0()2u cd x M f bx h =-16813.8200168(431)2=⨯⨯⨯-0158.5145d kN m M kN m γ=>=设计合理。
截面设计如图：图3-16截面配筋图（尺寸单位：mm ）查表法查表可得： 13.8cd f MPa =，280sd f MPa =，γ0=1.0，0.56b ξ=020cd MA f bh ==621.014510=0.2713.8200440⨯⨯⨯⨯ 查表得0.410.56b ξξ=<=，00.795ξ=62001451014800.795280440s sd M A mm f h ξ⨯===⨯⨯其余配筋过程及截面复核过程同上。
结构设计原理课后习题答案
结构设计原理课后习题答案一、介绍结构设计原理是建筑工程专业的一门重要课程，通过学习该课程，学生可以掌握建筑物结构设计的基本原理和方法。
在课后习题中，学生可以通过练习和思考来加深对知识的理解和掌握。
本文将给出结构设计原理课后习题的答案，帮助学生更好地完成学习任务。
二、单选题1. 在结构设计中，荷载与结构本身的重量和变形程度有关的是：答案：静力荷载2. 结构设计的第一步是：答案：确定结构的作用界限3. 梁的自重作用于：答案：跨中4. 结构中的水平力主要通过哪种构件传递？答案：墙体5. 绳子吊挂物体时，最高承载力出现在：答案：绳索的最低点三、填空题1. K值是结构弹性刚度系数。
当K值越大，结构的刚度越__________。
答案：大2. 钢筋混凝土的水泥砂浆是一种__________材料。
答案：复合3. 悬挑结构中，最大的受力部位是____________。
答案：悬挑端点四、解答题1. 结构受力分析是结构设计的重要环节，请简要描述结构受力分析的步骤。
答案：结构受力分析的步骤一般包括以下几个方面：首先，确定结构的受力情况，包括受力形式、作用方向等；其次，确定结构的荷载情况，包括永久荷载和可变荷载等；然后，根据结构的几何形状和约束条件，确定结构的受力传递路径，并对结构进行分析；最后，根据受力分析的结果，合理选择结构的截面尺寸和材料强度，满足结构设计的要求。
2. 请简要介绍杨氏模量的定义和计算方法。
答案：杨氏模量是材料的刚度系数，表示单位应变下的应力大小。
计算公式为杨氏模量 = 应力 / 应变。
应力是单位面积上的内力，应变是材料单位长度的变形量与原长度的比值。
杨氏模量是材料的基本力学性能之一，在结构设计中起着重要的作用。
五、总结通过解答上述课后习题，我们对结构设计原理有了更深入的了解。
在结构设计中，需要考虑荷载、材料的刚度、几何形状等因素，并进行受力分析和合理的设计。
掌握了这些基本原理和方法，我们能够设计出更安全、稳定的建筑结构。
课后习题答案(叶见曙主编结构设计原理1-9章)精编版
结构设计原理课后答案第一章1-1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？答：当荷载超过了素混凝土的梁的破坏荷载时，受拉区混凝土开裂，此时，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将承担几乎全部的拉力，能继续承担荷载，直到受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎破坏。
1-2 试解释一下名词：混凝土立方体抗压强度；混凝土轴心抗压强度；混凝土抗拉强度；混凝土劈裂抗拉强度。
答：混凝土立方体抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以每边边长为150mm 的立方体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d ，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa 为单位）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号cu f 表示。
混凝土轴心抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以150mm ×150mm ×300mm 的棱柱体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d ，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa 为单位）称为混凝土轴心抗压强度，用符号c f 表示。
混凝土劈裂抗拉强度：我国交通部部颁标准《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ 053-94）规定，采用150mm 立方体作为标准试件进行混凝土劈裂抗拉强度测定，按照规定的试验方法操作，则混凝土劈裂抗拉强度ts f 按下式计算：20.637ts F F f A ==πA 。
混凝土抗拉强度：采用100×100×500mm 混凝土棱柱体轴心受拉试验，破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断，其平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度，目前国内外常采用立方体或圆柱体的劈裂试验测得的混凝土劈裂抗拉强度值换算成轴心抗拉强度，换算时应乘以换算系数0.9，即0.9t ts f f =。
结构设计原理课后习题答案解析(第三版)
结构设计原理课后习题答案1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？混凝土梁的受拉能力很弱，当荷载超过c f 时，混凝土受拉区退出工作，受拉区钢筋承担全部荷载，直到达到钢筋的屈服强度。
因此，钢筋混凝土梁的承载能力比素混凝土梁提高很多。
2解释名词：混凝土立方体抗压强度：以边长为150mm 的混凝土立方体为标准试件，在规定温度和湿度下养护28天，依照标准制作方法，标准试验方法测得的抗压强度值。
混凝土轴心抗压强度：采用150*150*300的混凝土立方体为标准试件，在规定温度和湿度下养护28天，依照标准制作方法和试验方法测得的混凝土抗压强度值。
混凝土抗拉强度：采用100*100*150的棱柱体作为标准试件，可在两端预埋钢筋，当试件在没有钢筋的中部截面拉断时，此时的平均拉应力即为混凝土抗拉强度。
混凝土劈裂抗拉强度：采用150mm 立方体试件进行劈裂抗拉强度试验，按照规定的试验方法操作，按照下式计算AF A F 673.02f ts ==π 3 混凝土轴心受压的应力—应变曲线有何特点？影响混凝土轴心受压应力—应变曲线有哪几个因素？完整的混凝土轴心受压的应力-应变曲线由上升段OC ，下降段CD,收敛段DE组成。
0~0.3fc 时呈直线；0.3~0.8fc 曲线偏离直线。
0.8fc 之后，塑性变形显著增大，曲线斜率急速减小，fc 点时趋近于零，之后曲线下降较陡。
D 点之后，曲线趋于平缓。
因素：混凝土强度，应变速率，测试技术和试验条件。
4 什么叫混凝土的徐变？影响徐变有哪些主要原因？在荷载的长期作用下，混凝土的变形随时间增长，即在应力不变的情况下，混凝土应变随时间不停地增长。
这种现象称为混凝土的徐变。
主要影响因素：混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小，加载时龄期，混凝土结构组成和配合比，养生及使用条件下的温度和湿度。
5 混凝土的徐变和收缩变形都是随时间而增长的变形，两者有和不同之处？徐变变形是在长期荷载作用下变形随时间增长，收缩变形是混凝土在凝结和硬化的物理化学反应中体积随时间减小的现象，是一种不受外力的自由变形。
《结构设计原理》课后单元习题及答案1
1．什么是混凝土结构？答：以混凝土为主制作的结构。
包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。
2．什么是素混凝土结构？答：由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构。
3．什么是钢筋混凝土结构？答：指用配有钢筋增强的混凝土制成的结构。
承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的4．在素混凝土结构中配置一定形式和数量的钢材以后，结构的性能将发生什么样的变化？答：在出现裂缝的截面处，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋几乎承担了全部的拉力。
这时，钢筋混凝土梁不会像素混凝土梁那样立即断裂，仍能继续工作，直至受拉钢筋的应力达到其屈服强度，继而受压区的混凝土也被压碎，梁才被破坏。
5．钢筋与混凝土为什么能共同工作？答：（1）混凝土和钢筋之间有良好的黏结力，使两者能可靠地结合成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形，完成其结构功能。
（2）钢筋和混凝土的温度线膨胀系数也较为接近（钢筋为1.2×10－5℃，混凝土为1.0×10－5～1.5×10－5℃），因此，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的黏结。
（3）混凝土包裹在钢筋的外围，可以防止钢筋的锈蚀，保证了钢筋与混凝土的共同工作。
6．如何获得混凝土的立方体抗压强度？答：我国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）规定以边长为150 mm的立方体试件，在标准养护条件下（20℃±3℃，相对湿度不小于90%）养护28d，依照标准试验方法（加荷速度为每秒0.2~0.3 N/mm2）加压至试件破坏测得的具有95％保证率的抗压强度值（以MPa计）作为混凝土的立方体抗压强度标准值（fcu,k）7．混凝土的立方体抗压强度标准值和混凝土的强度等级有何关系？答：混凝土的立方体抗压强度标准值（f cu,k），同时用此值来表示混凝土的强度等级，并冠以“C”。
8．混凝土的立方体抗压强度和轴心抗压强度有何区别？答：混凝土的立方体抗压强度以边长为150 mm的立方体试件，在标准养护条件下（20℃±3℃，相对湿度不小于90%）养护28d，依照标准试验方法（加荷速度为每秒0.2~0.3 N/mm2）加压至试件破坏测得的具有95％保证率的抗压强度值（以MPa计）。
结构设计原理课后习题答案
结构设计原理课后习题答案第一章1-1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么答：当荷载超过了素混凝土的梁的破坏荷载时，受拉区混凝土开裂，此时，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将承担几乎全部的拉力，能继续承担荷载，直到受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎破坏。
1-2 试解释一下名词：混凝土立方体抗压强度；混凝土轴心抗压强度；混凝土抗拉强度；混凝土劈裂抗拉强度。
答：混凝土立方体抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以每边边长为150mm的立方体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa为单位）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号cu f表示。
混凝土轴心抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以150mm×150mm×300mm的棱柱体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa为单位）称为混凝土轴心抗压强度，用符号c f表示。
混凝土劈裂抗拉强度：我国交通部部颁标准《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ 053-94）规定，采用150mm立方体作为标准试件进行混凝土劈裂抗拉强度测定，按照规定的试验方法操作，则混凝土劈裂抗拉强度ts f 按下式计算：20.637ts F F f A ==πA 。
混凝土抗拉强度：采用100×100×500mm 混凝土棱柱体轴心受拉试验，破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断，其平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度，目前国内外常采用立方体或圆柱体的劈裂试验测得的混凝土劈裂抗拉强度值换算成轴心抗拉强度，换算时应乘以换算系数，即0.9t ts f f =。
结构设计原理课后答案
结构设计原理课后答案1. 结构设计原理课后答案：问题1：简述结构设计中的静力作用原理和实现方法。
答案：静力作用原理是指在结构设计中，通过分析和计算物体所受的静力加载，以确定结构的受力情况和相应的设计方案。
实现静力作用原理的方法主要有以下几种：(1) 静力平衡法：根据结构受力平衡的原理，将结构的受力情况转化为静力方程，通过求解静力方程，得到结构的受力状态。
(2) 静力相似法：通过将结构的几何形状进行缩放，使得相似模型的几何尺寸与实际结构相近，利用相似模型进行实验或计算，得到结构的受力状态。
(3) 弹性力学方法：利用弹性力学理论，通过建立结构的受力方程和边界条件，求解结构的位移和应力分布，从而确定结构的受力状态。
(4) 有限元法：将结构划分成有限数量的小单元，通过建立节点和单元之间的代数关系，利用有限元法进行计算，得到结构的受力和变形情况。
(5) 动力学分析法：将结构的受力过程视为动力学问题，通过建立结构的动力学方程和边界条件，求解结构的动力学响应，得到结构的受力状态。
问题2：简述结构设计中的受力分析原理和方法。
答案：受力分析是指将已知的外力作用于结构上，通过力学分析的方法，确定结构的受力情况和相应的设计方案。
受力分析的原理和方法主要包括以下几方面：(1) 受力平衡原理：根据静力学的原理，对结构所受的外力和内力进行平衡分析，使得结构处于受力平衡状态。
(2) 受力传递原理：结构上的力被传递到结构的各个部分，最终通过支座和地基传递到地下，根据受力传递原理，确定结构各部分的受力情况。
(3) 受力分布原理：根据结构的几何形状和刚度分布，分析结构上的力沿结构的各个部分的分布情况，确定结构各部分的受力状态。
(4) 受力模型方法：将结构简化为受力模型，通过建立受力模型的力学方程和边界条件，求解受力模型的受力情况，从而确定结构的受力状态。
(5) 受力试验方法：通过对结构进行试验，测量结构的变形和应力分布，从而确定结构的受力状态。
结构设计原理课后答案第三版
3-16.截面尺寸mm mm h b 500200⨯=⨯的钢筋混凝土矩形截面梁，采用C25混凝土和HRB335级钢筋，I 类环境条件，安全等级为二级，最大弯矩组合设计值m kN M d ⋅=145，试分别采用基本公式法和查表法进行截面设计（单筋截面）。
解：基本公式法： 查表可得：f 13.8MPacd =，f 280MPa sd =，γ0=1.0，b 0.56ξ=（1）求受压区高度x假设60s a mm =，则050060440h mm =-=，00()2d cd x M f bx h γ=-，代入数据得：61.01451013.82004402xx ⨯⨯=⨯-（） 解之得：700()x mm =舍去， 01330.56440246.4b x mm h mm mm ξ=<=⨯=。
（2）受拉钢筋面积s A213.82001801311280cd s sd f bx A mm f ⨯⨯=== 配2Φ22和2Φ25，27609821742s A mm =+=实际配筋率min 01472 2.02%0.2%200431s A bh ρρ===>=⨯ (3).截面复核取混凝土保护层厚度为c=30mm ，钢筋分两排布置，两排钢筋之间净距取30mm 。
7606028.425.1/2982(3028.4/2)691742s a mm ⨯+++⨯+==（）0500431s h a mm =-= 02801742168246.413.8200b x mm h mm ξ⨯==<=⨯0()2u cd x M f bx h =-16813.8200168(431)2=⨯⨯⨯-0158.5145d kN m M kN m γ=>=设计合理。
截面设计如图：图3-16截面配筋图（尺寸单位：mm ）查表法查表可得： 13.8cd f MPa =，280sd f MPa =，γ0=1.0，0.56b ξ=02cd MA f bh ==621.014510=0.2713.8200440⨯⨯⨯⨯ 查表得0.410.56b ξξ=<=，00.795ξ=62001451014800.795280440s sd M A mm f h ξ⨯===⨯⨯其余配筋过程及截面复核过程同上。
结构设计原理-叶见曙版-课后习题4-6章(附答案)
第四章4-1钢筋混凝土受弯构件沿斜截面破坏的形态有几种？各在什么情况下发生？答：斜拉破坏，发生在剪跨比比较大（3>m ）时；剪压破坏，发生在剪跨比在31≤≤m 时； 斜压破坏，发生在剪跨比1<m 时。
4-2 影响钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯能力的主要因素有哪些？答：主要因素有剪跨比、混凝土强度、纵向受拉钢筋配筋率和箍筋数量及强度等。
4-3 钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯承载力基本公式的适用范围是什么？公式的上下限物理意义是什么？答：适用范围：1）截面尺寸需满足()0,3d 01051.0bh f V k cu -⨯≤γ 2）按构造要求配置箍筋()023d 01051.0bh f V td αγ-⨯≤物理意义：1）上限值：截面最小尺寸；2）下限值：按构造要求配置钢筋 4-5 解释以下术语答：剪跨比：剪跨比是一个无量纲常数，用0m Vh M =来表示，此处M 和V 分别为剪弯区段中某个竖直截面的弯矩和剪力，h 为截面有效高度。
配筋率：v sv sv bS A =ρ剪压破坏：随着荷载的增大，梁的剪弯区段内陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成临界斜裂缝。
临界斜裂缝出现后，梁承受的荷载还能继续增加，而斜裂缝伸展至荷载垫板下，直到斜裂缝顶端的混凝土在正应力、剪应力及荷载引起的竖向局部压应力的共同作用下被压酥而破坏。
这种破坏为剪压破坏。
斜截面投影长度：是纵向钢筋与斜裂缝底端相交点至斜裂缝顶端距离的水平投影长度，其大小与有效高度和剪跨比有关。
充分利用点：所有钢筋的强度被充分利用的点 不需要点：不需要设置钢筋的点弯矩包络图：沿梁长度各截面上弯矩组合设计值的分布图抵抗弯矩图：又称材料图，是沿梁长度各个正截面按实际配置的总受拉钢筋面积能产生的抵抗弯矩图，即表示各正截面所具有的抗弯承载力。
4-6 钢筋混凝土抗剪承载力复核时，如何选择复核截面？答：《公路桥规》规定，在进行钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪承载力复核时，其复核位置应按照下列规定选取：1）距支座中心h/2处的截面2）受拉区弯起钢筋弯起处的截面以及锚于受拉区的纵向受拉钢筋开始不受力处的截面3）箍筋数量或间距有改变处的截面 4）梁的肋板宽度改变处的截面 4-7 试述纵向钢筋在支座处锚固有哪些规定？答：《公路桥规》有以下规定：1）在钢筋混凝土梁的支点处，应至少有两根且不少于总数1/5的下层受拉主钢筋通过；2) 底层两外侧之间不向上弯曲的受拉主钢筋，伸出支点截面以外的长度应不小于10d ；对环氧树脂涂层钢筋应不小于12.5d ，d 为受拉钢筋直径。
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1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？混凝土梁的受拉能力很弱，当荷载超过c f 时，混凝土受拉区退出工作，受拉区钢筋承担全部荷载，直到达到钢筋的屈服强度。
因此，钢筋混凝土梁的承载能力比素混凝土梁提高很多。
2解释名词：混凝土立方体抗压强度：以边长为150mm 的混凝土立方体为标准试件，在规定温度和湿度下养护28天，依照标准制作方法，标准试验方法测得的抗压强度值。
混凝土轴心抗压强度：采用150*150*300的混凝土立方体为标准试件，在规定温度和湿度下养护28天，依照标准制作方法和试验方法测得的混凝土抗压强度值。
混凝土抗拉强度：采用100*100*150的棱柱体作为标准试件，可在两端预埋钢筋，当试件在没有钢筋的中部截面拉断时，此时的平均拉应力即为混凝土抗拉强度。
混凝土劈裂抗拉强度：采用150mm 立方体试件进行劈裂抗拉强度试验，按照规定的试验方法操作，按照下式计算AF A F 673.02f ts ==π 3 混凝土轴心受压的应力—应变曲线有何特点？影响混凝土轴心受压应力—应变曲线有哪几个因素？完整的混凝土轴心受压的应力-应变曲线由上升段OC ，下降段CD,收敛段DE 组成。
0~时呈直线；~曲线偏离直线。
之后，塑性变形显著增大，曲线斜率急速减小，fc 点时趋近于零，之后曲线下降较陡。
D 点之后，曲线趋于平缓。
因素：混凝土强度，应变速率，测试技术和试验条件。
4 什么叫混凝土的徐变？影响徐变有哪些主要原因？在荷载的长期作用下，混凝土的变形随时间增长，即在应力不变的情况下，混凝土应变随时间不停地增长。
这种现象称为混凝土的徐变。
主要影响因素：混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小，加载时龄期，混凝土结构组成和配合比，养生及使用条件下的温度和湿度。
5 混凝土的徐变和收缩变形都是随时间而增长的变形，两者有和不同之处？徐变变形是在长期荷载作用下变形随时间增长，收缩变形是混凝土在凝结和硬化的物理化学反应中体积随时间减小的现象，是一种不受外力的自由变形。
6 普通热轧钢筋的拉伸应力-应变关系曲线有什么特点？《公路桥规》规定使用的普通热轧钢筋有哪些强度级别？强度等级代号分别是什么？答：屈服钢筋从试验加载到拉断共四个阶段：弹性阶段，屈服阶段，强化阶段，破坏阶段按屈服强度分为：235MPa ，300MPa ，335MPa ，400MPa ，500MPa代号：HPB235(R235),HRB335，HRB400，RRB400(KL400)7 什么是钢筋和混凝土之间粘结应力和粘结强度？为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力要采取哪些措施？（1）由于变形差（滑移）沿混凝土与钢筋接触面上产生的剪应力称为粘结应力。
（2）在拔出试验失效时的最大平均应力作为粘结强度。
dlπτF = （3）主要措施：提高混凝土强度，调整钢筋布置位置，调整钢筋间距，增加保护层厚度，使用带肋钢筋。
第二章1 桥梁结构的功能包括哪几方面的内容？何谓结构的可靠性？安全性，适用性，经济性，耐久性；结构在规定的时间和条件下完成预定功能的能力。
2 结构的设计基准期和设计使用年限有何区别？ 设计基准期选择不考虑环境作用下与材料性能老化等相联系的结构耐久性，而仅考虑可变作用随时间变化的设计量的取值大小，而设计使用年限是与结构适用性失效的极限状态相联系3 什么叫极限状态？①极限状态：当结构超过某一特定状态而不能满足某一规定的功能要求时，这一特定的状态称为极限状态。
4 试解释一下名词：作用、直接作用、间接作用、抗力。
作用： 使结构产生各种反应的总称。
直接作用：施加在结构构件上的集中力和分布力间接作用：使结构构件产生外力变形和约束变形的原因。
抗力：结构构件抵抗内力和变形的原因5我国《公路桥规》规定了结构设计哪三种状况？答：持久状况，短暂状况，偶然状况。
6结构承载能力极限状态和正常使用极限状态设计计算原则是什么？①承载能力极限状态：结构效应最不利组合的设计值小于等于结构抗力的设计值 ②正常使用状态：考虑结构的短期效应组合与长期效应组合或短期效应组合考虑长期效应组合的影响，要求各计算值不得超过《公路桥规》的各相应限值。
7什么叫材料强度的标准值和设计值？①材料强度标准值：是指标准试件在标准试验条件下经数理统计以概率分布分位值确定的强度值。
②材料强度设计值：材料强度标准值除以材料性能分项系数后的值。
8作用分为几类？什么叫作用的标准值，可变作用的准永久值可变作用的频遇值？作用分为永久作用，可变作用和偶然作用作用的标准值：是结构或结构构件设计过程中，各种作用的基本代表值。
可变作用的准永久值：在设计基准期内，可变作用超越的总时间约为设计基准期一半的作用值。
可变作用频遇值：在设计基准期内，可变作用超越的总时间为最小比率或超越次数为规定次数的作用值第三章1、说明钢筋混凝土板和钢筋混凝土梁钢筋布置的特点。
板：单向板内主钢筋沿板的跨度方向布置在板的受拉区。
受力主钢筋的直径不宜小于10mm（行车道板）或8mm（人行道板）。
近梁肋处的板内主钢筋，可沿板高中心纵轴线的（1/4～1/6）计算跨径处按（30°～45°）弯起，但通过支承而不弯起的主钢筋，每米板宽内不应少于3根，并不少于主钢筋截面积的1/4。
在简支板的跨中和连续梁的支点处，板内主钢筋间距不大于200mm。
行车道板受力钢筋的最小混凝土保护层厚度c应不小于钢筋的公称直径且同时满足要求。
在板内应设置垂直于板受力钢筋的分布钢筋。
梁：梁内的钢筋常常采用骨架形式，一般分为绑扎钢筋骨架和焊接钢筋骨架两种形式。
梁内纵向受拉钢筋的数量由数量决定。
可选择的钢筋数量直径一般为（12～32）mm，通常不得超过40mm。
在同一根梁内主钢筋宜用相同直径的钢筋，当采用两种以上直径的钢筋时，为了便于施工识别，直径间应相差2mm以上。
2什么叫受弯构件纵向受拉钢筋的配筋率？配筋率的表达式中，0h含义是什么？受弯构件内所配钢筋截面面积与混凝土截面面积的比值，0h指截面的有效高度。
3为什么钢筋要有足够的混凝土保护层厚度？钢筋的最小混凝土保护层厚度的选择应考虑哪些因素？保护钢筋不受大气侵蚀和其他环境因素的影响，保证钢筋和混凝土之间的粘结。
影响因素：环境类别，构件形式，钢筋布置4、说明规定各主钢筋横向净距和层与层之间的竖向净距的原因。
增强钢筋与混凝土之间的粘结力，保证钢筋之间有一定的间隙浇筑混凝土，方便钢筋布置。
5钢筋混凝土适筋梁正截面受力全过程可划分为几个阶段？各阶段受力主要特点是什么？第Ⅰ阶段：混凝土全截面工作第Ⅰ阶段末：但由于受拉区混凝土塑性变形的发展，拉应变增长较快，受拉边缘混凝土的拉应变临近极限拉应变，拉应力达到混凝土抗拉强度，表示裂缝即将出现，梁截面上作用的弯矩用M表示。
cr第Ⅱ阶段：荷载作用弯矩到达crM后，拉区混凝土退出工作，钢筋的拉应力随荷载的增加而增加；第Ⅱ阶段末：钢筋拉应变达到屈服值时的应变值，钢筋应力达到其屈服强度，第Ⅱ阶段结束。
第Ⅲ阶段：钢筋的拉应变增加的很快，但钢筋的拉应力一般仍维持在屈服强度不变。
裂缝急剧开展，中和轴继续上升，混凝土受压区不断缩小，压应力也不断增大。
第Ⅲ阶段末：截面受压上边缘的混凝土压应变达到其极限压应变值，并且最大压应力是在距上边缘稍下处，压区混凝土的抗压强度耗尽，压区混凝土出现纵向水平裂缝，随即混凝土被压碎，梁破坏，在这个阶段，纵向钢筋的拉应力仍维持在屈服强度。
6 什么叫钢筋混凝土少筋梁、适筋梁和超筋梁？各自有什么样的破坏形态？为什么把少筋梁和超筋梁都称为脆性破坏？实际配筋率少于最小配筋率的为少筋梁，大于最小配筋率，小于最大配筋率的为适筋梁，大于最大配筋率的为超筋梁。
少筋梁在受拉区混凝土开裂后，受拉区钢筋迅速达到屈服状态，并进入强化阶段，此时受压区混凝土还未压坏。
而裂缝宽度已经很大，挠度过大，钢筋甚至被拉断。
适筋梁在受拉区混凝土开裂后，受拉钢筋首先达到屈服状态，应力不变应变持续增加，直到受压区混凝土达到极限压应变，随后因混凝土压碎而破坏。
超筋梁的破坏是受压区混凝土压碎破坏，受拉区钢筋还没有达到屈服强度。
少筋梁和超筋梁的破坏都很突然，没有预兆，所以称为脆性破坏。
7钢筋混凝土适筋梁当受拉钢筋屈服后能否再增加荷载？为什么？少筋梁能否这样？适筋梁受拉钢筋屈服后退出工作，受压区混凝土开始受压，知道受压区混凝土达到极限压应变而破坏。
少筋梁裂缝出现在钢筋屈服前，此时构件已不再承受荷载，若继续增加荷载，迅速经历整个流幅而进入强化阶段，此时受拉区混凝土还未压坏，而裂缝宽度已经很宽，挠度过大，钢筋甚至被拉断。
8（1）钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算有哪些基本假定？平截面假定，不考虑混凝土的抗拉强度，材料的应力-应变关系。
（2）其中的“平截面假定”与均质弹性材料（例如钢）受弯构件计算的平截面假定有什么不同？ 对于钢筋混凝土受弯构件，在各个阶段各截面平均应变都能满足平截面假定。
对于混凝土受压区，平截面假定是正确的，而对于混凝土受拉区，当裂缝出现后，构件出现了相对滑移，此时不完全符合平截面假定。
9 什么叫做钢筋混凝土受弯构件的截面相对受压区高度和相对界限受压区高度b ξb ξ在正截面承载力计算中起什么作用？b ξ取值与哪些因素有关？ 相对受压区高度为受压区高度与截面有效高度比值。
0i h x i =ζ 相对界限受压区高度：当钢筋混凝土梁受拉钢筋开始屈服时，受压区混凝土达到极限压应变开始破坏，这时的受压区高度i x 与截面有效高度0h 的比值为相对界限受压区高度。
i ζ用来判别破坏类型，是适筋破坏还是超筋破坏相关因素：受拉区钢筋抗拉强度sd f ，受拉钢筋弹性模量s E ，受压区混凝土极限应变值cu ξ，无量纲系数β10在什么情况下可采用钢筋混凝土双筋截面梁？为什么双筋截面梁一定要采取封闭式钢筋？1：构件承受弯矩作用组合过大，截面尺寸受到限制且无法提高混凝土强度时，又有ζ大于b ζ，而承载能力不足时，采用双筋截面梁2：若不采用封闭式钢筋，受压钢筋会过早凸出，反而造成保护层开裂破坏。
11钢筋混凝土双筋截面梁正截面承载力计算公式的适用条件是什么？ 计算受压区高度应小于0b h ζ，大于'a 2s13什么叫做T 形梁受压翼板的有效宽度？《公路桥规》对T 形梁的受压翼板有效宽度取值有何规定？根据等效受力原则，把与梁肋共同工作的翼板宽度限制在一定范围内，称为受压翼板的有效宽度。
规定取下列三者中的最小值。
1、简支梁计算跨径的1/3。
2、相邻两梁平均间距。
3、'h 12h 2b f b ++第四章1钢筋混凝土受弯构件沿斜截面破坏的形态有几种？各在什么情况下发生？斜拉破坏（剪跨比大于3）剪压破坏（大于1小于3）斜压破坏（小于1） 2 影响钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯能力的主要因素有哪些？剪跨比，混凝土强度，受拉钢筋配筋率，箍筋数量及强度。