结构设计原理课后习题答案人民交通出版社
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。
结构设计原理课后习题答案(人民交通出版社第二版)
………………………………………（第二版）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0.9,即0.9t ts f f =。
结构设计原理答案
一、钢筋和混凝土之所以能有效结合共同工作的原因是什么？答：1. 混凝土硬化后，钢筋和商品混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体，从而保证在荷载作用下，钢筋和商品混凝土能变形协调，共同工作，不易失稳。
2.钢筋与混凝土两者有相近的膨胀系数，两者之间不会发生相对的温度变形而使粘结力遭到破坏。
3.在钢筋的外部，应按照构造要求设置一定厚度的商品混凝土保护层，钢筋包裹在混凝土之中，受到混凝土的固定和保护作用，钢筋不容易生锈，发生火灾时，不致使钢筋软化导致结构的整体倒塌。
4、钢筋端部有足够的锚固长度。
二、影响粘结强度的因素有哪些？答：1，混凝土强度；粘结强度随混凝土的强度等级的提高而提高。
2，钢筋的表面状况；如变形钢筋的粘结强度远大于光面钢筋。
3，保护层厚度和钢筋之间的净距。
因此，构造规定，混凝土中的钢筋必需有一个最小的净距。
4，混凝土浇筑时钢筋的位置；对于梁高超过一定高度时，施工规范要求分层浇筑及采用二次振捣。
三、什么叫混凝土的徐变？影响混凝土徐变的因素有哪些？答：答：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。
主要影响因素：（1）混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小；（2）加荷时混凝土的龄期；（3）混凝土的组成成分和配合比；（4）养护及使用条件下的温度与湿度四、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？答：（1）粘结应力：变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力；（2）粘结强度：实际工程中，通常以拔出试验中粘结失效（钢筋被拔出，或者混凝土被劈裂）时的最大平均粘结应力作为钢筋和混凝土的粘结强度；（3）主要措施：①光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度均随混凝土等级的提高而提高，所以可以通过提高混凝土强度等级来增加粘结力；②水平位置钢筋比竖位钢筋的粘结强度低，所以可通过调整钢筋布置来增强粘结力；③多根钢筋并排时，可调整钢筋之间的净距来增强粘结力；④增大混凝土保护层厚度⑤采用带肋钢筋。
结构设计原理课后习题
结构设计原理课后习题一、基础理论结构设计是工程中非常重要的一环，它关乎着建筑物的安全性、稳定性和寿命。
为了培养学生的结构设计能力，以下是一些结构设计原理课后习题，供大家加深对结构设计的理解与应用。
1. 请简要解释结构设计的基本原理。
2. 结构设计中需要考虑哪些力学因素？3. 什么是荷载？荷载分为哪些类型？4. 受力分析在结构设计中的作用是什么？5. 为什么需要进行构件的尺寸和形状设计？二、数学模型与分析结构设计中，数学模型和分析是关键环节，通过建立准确的数学模型和进行分析，可以评估结构的性能和稳定性。
1. 结构设计中常用的数学方法有哪些？2. 请解释有限元分析在结构设计中的作用。
3. 数值模拟在结构设计中有何用途？4. 结构的稳定性如何进行分析？5. 受力与位移的关系如何用数学公式表示？三、结构优化设计结构设计的目标之一是尽可能提高结构的性能和效率。
通过结构优化设计，可以使结构在满足强度和稳定性要求的同时，减少材料的使用和成本。
1. 结构优化设计的基本原理是什么？2. 常见的结构优化设计方法有哪些？3. 如何从经济性角度考虑结构设计？4. 结构优化设计中需要解决哪些约束条件？5. 请举例说明结构优化设计的应用场景。
四、常见结构问题在实际的结构设计过程中，会遇到各种各样的问题和挑战。
解决这些问题需要结合理论与实践经验。
1. 如何解决不同材料结构的设计问题？2. 结构设计中常见的缺陷有哪些？如何解决？3. 如何应对结构受到的复杂荷载？4. 结构的防震设计应该注意哪些问题？5. 结构设计中的安全性考虑了哪些方面？五、结构实例分析通过对实际结构的分析和案例研究，可以更好地理解结构设计原理和方法。
1. 选择一个具体的建筑物或桥梁，分析其结构设计原理和优势。
2. 研究一个受力过程复杂的结构，对其进行荷载分析和稳定性评估。
3. 选择一个不同材料和形状的构件，比较其强度和稳定性。
4. 分析一个有振动问题的结构，探讨如何解决。
结构设计原理习题答案
结构设计原理习题答案一、简答题1. 简述结构设计的基本原则。
结构设计的基本原则包括安全性、经济性、适用性和美观性。
安全性是指结构必须能够承受预期的荷载，保证使用安全；经济性是指在满足安全的前提下，力求材料和施工成本的最小化；适用性是指结构应满足使用功能的需求；美观性则是指结构在满足前述条件的同时，还应具有一定审美价值。
2. 什么是荷载组合？荷载组合是指在结构设计中，将各种荷载按照一定的组合规则进行组合，以确定结构在最不利情况下的受力状态。
荷载组合通常包括永久荷载、可变荷载、风荷载、雪荷载等。
二、计算题1. 某简支梁，跨度为6米，承受均布荷载q=5kN/m，试计算最大弯矩和最大剪力。
对于简支梁，最大弯矩发生在梁的中点，计算公式为：\[ M_{max} = \frac{qL^2}{8} \]代入数据得：\[ M_{max} = \frac{5 \times 6^2}{8} = 22.5 \text{k N·m} \]最大剪力发生在梁的支点处，计算公式为：\[ V_{max} = \frac{qL}{2} \]代入数据得：\[ V_{max} = \frac{5 \times 6}{2} = 15 \text{kN} \]2. 某框架结构的柱子承受轴向力P=1000kN，同时承受弯矩M=200kN·m，试求柱子的弯矩系数。
弯矩系数是弯矩与轴向力的比值，计算公式为：\[ \alpha = \frac{M}{P} \]代入数据得：\[ \alpha = \frac{200}{1000} = 0.2 \]三、分析题1. 分析在地震作用下，结构的抗震设计应遵循哪些原则？在地震作用下，结构的抗震设计应遵循以下原则：首先，结构应具有足够的延性，以吸收和分散地震能量；其次，结构的重心应尽量降低，以减少地震作用下的惯性力；再次，结构的刚度应合理分布，避免刚度突变导致应力集中；最后，结构应具备足够的强度和稳定性，以抵抗地震引起的超常荷载。
《结构设计原理》课程教学大纲
土木工程专业（交通土建方向）。 【教学目标】
通过本课程的教学，使学生掌握在桥梁及道路工程中常用的基本构件，例如钢筋混凝土， 预应力混凝土等构件设计的基本原理，为以后学习桥梁工程和其它道路构造物的设计计算奠 定理论基础。 【先修课程要求】
材料力学、土木工程材料。 【能力培养要求】
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第六章 钢筋混凝土受弯构件持久状况正常使用极限状态设计与短暂状况构件的应力验算 【教学目的和要求】
了解混凝土裂缝出现的原因，掌握裂缝宽度计算和挠度计算，掌握应力验算。 【内容提要】
第一节 持久状况正常使用极限状态验算；第二节 短暂状况构件的应力验算 【教学重点与难点问题】
教学重点：最大裂缝宽度计算，构件等代刚度计算，应力验算。 教学难点：构件等代刚度。 【自主学习的任务与检查方式】 参考算例，自主完成裂缝宽度、挠度、应力计算。检查方式为课堂考核。
第一节 极限状态与极限状态方程；第二节 公路桥涵上的作用、作用标准值和作用效应； 第三节 承载能力极限状态设计原则；第四节 正常使用极限状态设计原则；第五节 混凝土 结构的耐久性设计。 【教学重点与难点问题】
教学重点：永久作用，可变作用，极限状态方程，作用效应组合。 教学难点：结构的可靠性、可靠度，极限状态方程。 【自主学习的任务与检查方式】 查阅有关公路桥涵规范和规程，对公路桥涵涉及的国家标准和规范有初步的了解和认 识。检查方式为对学生在课上提问。
第四章 钢筋混凝土受弯构件持久状况承载能力极限状态设计——正截面承载力计算 【教学目的和要求】
掌握钢筋混凝土梁的破坏形态，工作阶段，掌握单筋矩形截面正截面抗弯计算，熟悉双 筋矩形截面、T 型截面抗弯承载力计算。 【内容提要】
第一节 正截面承载力计算的基本原则；第二节 单筋矩形截面抗弯承载力计算；第三节 双筋矩形截面抗弯承载力计算；第四节 T 型截面抗弯承载力计算。 【教学重点与难点问题】
《结构设计原理》设计任务书(路桥专业)(dajianli)(1)
《结构设计原理》课程设计任务书与指导书力学教研室2010．10《结构设计原理》课程设计任务书一、设计目的运用钢筋混凝土结构的基本知识，通过一根主梁的设计计算，进一步掌握钢筋混凝土结构中受弯构件的构造、受力特点和设计要点，为以后桥梁施工中布置受弯构件的钢筋和进行中小桥涵设计计算及一般构件设计计算奠定基础。
二、设计内容正截面承载力计算斜截面抗剪承载力计算全梁承载能力校核水平纵向钢筋和架立钢筋设计裂缝宽度及变形（挠度）验算钢筋长度计算三、课程设计题目装配式钢筋混凝土简支T梁设计（一）设计资料1．桥面净空：净－7m＋2×1.5m2．设计荷载：公路－Ⅱ级汽车荷载人群3.5KN/m2结构安全等级为二级内力计算结果见（二）3．材料规格：钢筋：主筋采用HRB400钢筋箍筋采用HRB335钢筋Ⅰ类环境混凝土：采用C30混凝土4．结构尺寸：T形主梁：标准跨径L b=20.00m计算跨径L j=19.50m主梁全长L=19.96m横断面及尺寸如图所示：（二）内力计算（结果摘抄）弯矩标准值M汇总表: kN·m四、设计依据中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62－2004 中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60－2004五、提交成果及要求1．设计说明书一份要求：内容完整，设计合理，引用公式正确，计算准确，书写工整；2．一片主梁配筋图一张内容：主梁配筋图、钢筋大样图、钢筋长度明细表及材料数量要求：用白绘图纸，绘3号图(可加长)，作图规范，有图框、有标题栏，用铅笔绘图，写工程字；3．必须自己独立完成设计，不得抄袭，一经发现抄袭者按零分处理。
六、参考文献中华人民共和国行业标准.公路工程技术标准（JTG B01-2003）.北京：人民交通出版社，2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62－2004中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范（JTG D60—2004）孙元桃主编.结构设计原理第二版.北京: 人民交通出版社,2005张树仁主编.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理.北京: 人民交通出版社,2004叶见曙主编.结构设计原理.北京: 人民交通出版社,2002公路桥涵设计标准图七、设计时间要求一周内完成。
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。
(第三版)结构设计原理课后习题答案(1--9章)
（第三版）结构设计原理课后习题答案（1-9章）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
结构设计原理课后习题答案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。
结构设计原理课后答案第三版(精品资料).doc
【最新整理，下载后即可编辑】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 xM f bx h γ=-，代入数据得：61.01451013.82004402x x ⨯⨯=⨯-（） 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。
结构设计原理习题答案
结构设计原理习题答案一、设计问题描述本篇文章旨在提供结构设计原理习题的详细解答，以帮助读者更好地理解和掌握相关知识。
以下是习题的具体解答。
二、习题解答1. 问题：请简要解释结构设计的基本原理。
答案：结构设计的基本原理是在满足结构安全、经济、美观的前提下，通过科学的计算方法，选取合适的材料和尺寸，确定合理的结构形式和连接方式，以达到预期的使用要求和设计目标。
2. 问题：结构设计中的荷载是指什么？答案：结构设计中的荷载是指外部施加在结构上的各种力量，包括静力荷载（如自重、活荷载等）、动力荷载（如风荷载、地震荷载等）以及温度荷载等。
荷载的大小和方向是结构设计中最重要的考虑因素之一。
3. 问题：什么是结构的刚度？答案：结构的刚度是指结构在受到外部荷载作用时产生形变的能力。
刚度与弹性模量、截面面积以及长度等因素有关，一般通过计算得出。
刚度越大，结构的形变越小，反之亦然。
4. 问题：结构的稳定性是什么意思？答案：结构的稳定性是指结构在受到外部荷载作用时保持平衡的能力。
当结构失去稳定性时，会发生整体倾覆或局部失稳的现象。
结构设计中需要考虑和保证结构的稳定性，以确保结构在使用过程中的安全性。
5. 问题：请简要解释结构的疲劳现象。
答案：结构的疲劳现象是指在循环荷载下，结构内部会出现微小的裂纹并逐渐扩展，导致结构的强度和刚度逐渐下降，最终引发结构的失效。
结构设计中需要考虑到疲劳现象对结构的影响，并采取相应的防护措施。
6. 问题：结构设计中，什么是预应力？答案：预应力是指在结构施工过程中对结构构件施加初始应力，使其在承受荷载时产生预期的内力分布和变形。
通过预应力的施加，可以有效提高结构的抗弯承载能力和整体刚度，延缓结构的疲劳破坏。
7. 问题：结构设计中，什么是构件的刚性连接和铰接连接？答案：构件的刚性连接是指构件之间通过刚性连接件（如焊接、螺栓连接等）进行连接，使得构件在力的作用下共同变形，形成一个整体。
而铰接连接是指构件之间通过铰链或轴承等可旋转连接件进行连接，允许构件之间有相对位移和转动。
结构设计原理课后答案解析第三版
边梁的受压翼板有效宽度
1
b
' f
b
6h
' f
1 2200 80 6 180 2260mm
bf min 2
2
2
1' b
1
bf
bf
2200 80 (1100 80) 2200 mm
22
2
所以，边梁的受压翼缘板的有效宽度为 2200mm 。
3-23. 计算跨径 L 12.6mm的钢筋混凝土简支梁，中梁间距为 2.1m,截面尺
) 2
158.5kN m 0M d 145kN m
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：
fcd 1 3 .M8Pa ， f sd 280 MPa ，γ0=1.0， b 0.56
M
1.0 145 106
A0 fcdbh02 = 13.8 200 440 2 =0.27
f sd
280
取 Φ8@110mm，单位板宽钢筋面积 As 457mm2 ，混凝土保护层厚度 c 25 9.3 20.25mm 20mm ， 2
实际配筋率：
As
457
100% 3.97% > min
bh0 1000 115
45 f td f sd
0.2%
0.22%
受力主钢筋位置及截面布筋示意图：
题 3-18 图（ mm ）
3-19. 截面尺寸 b h 200mm 500mm的钢筋混凝土矩形截面梁，采用 C20
混凝土和 HRB335 级钢筋； I 类环境条件，安全等级为一级；最大弯矩组合设计
值 M d 190kN m, 试按双筋截面求所需的钢筋截面积并进行截面布置。
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。
结构设计原理课后题答案8—20
8-1大小偏心受拉构件的界限如何区分？它们的特点与破坏特征各有何不同？答：当偏心拉力作用点在As合力点与A’s合力点之间时为小偏心受拉情况，否则为大偏心受拉。
小偏心情况下，构件破坏前混凝土已全部裂通，拉力完全由钢筋承担；大偏心情况下，裂缝不会贯通整个截面，裂缝开展很大，受压区混凝土被压碎。
8-2《公路桥规》对大小偏心受拉构件纵向钢筋的最小配筋率有哪些要求？答：规定小偏心受拉构件一侧受拉纵筋的配筋率按构件毛截面面积计算，而大偏心受拉构件一侧受拉纵筋的配筋率按As/bh0计算,他们的值都不应小于45ftd/fsd，同时不小于0.2.9-1对于钢筋混凝土构件，为什么《公路桥规》必须进行持久状况正常使用极限状态计算和短暂状况应力计算？与持久状况承载能力极限状态计算有何不同之处？答：因为钢筋混凝土构件除了可能由于材料强度破坏或失稳等原因达到承载能力极限状态以外，还可能由于构件变形或裂缝过大影响了构件的适用性及耐久性，而达不到结构正常使用要求。
不同点：○1极限状态取构件破坏阶段○2截面承载能力大于最不利荷载效应○3作用效应取短期和长期效应的一种或两种组合，汽车荷载不计冲击系数。
9-2什么是钢筋混凝土构件的换算截面？答：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拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面。
9-3引起钢筋混凝土构件出现裂缝的主要因素有哪些？答：作用效应、外加变形或约束变形、钢筋锈蚀。
9-4影响混凝土结构耐久性的主要因素有哪些？混凝土结构耐久性设计应考虑什么？答：混凝土冻融破坏、混凝土的碱集料反应、侵蚀性介质的腐蚀、机械磨损、混凝土的碳化、钢筋锈蚀。
混凝土耐久性设计可能与混凝土材料、结构构造和裂缝12-1何为预应力混凝土?为什么要对构件施加预应力？预应力混凝土的主要优点是什么？其基本原理是什么？答：所谓预应力混凝土，就是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土。
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。
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………………………………………（第二版）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0.9，即0.9t ts f f =。
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？答：完整的混凝土轴心受拉曲线由上升段OC 、下降段CD 和收敛段DE 三个阶段组成。
上升段：当压应力0.3c f σ<左右时，应力——应变关系接近直线变化（OA 段），混凝土处于弹性阶段工作。
在压应力0.3c f σ≥后，随着压应力的增大，应力——应变关系愈来愈偏离直线，任一点的应变ε可分为弹性应变和塑性应变两部分，原有的混凝土内部微裂缝发展，并在孔隙等薄弱处产生新的个别裂缝。
当应力达到0.8c f （B 点）左右后，混凝土塑性变形显著增大，内部裂缝不断延伸拓展，并有几条贯通，应力——应变曲线斜率急剧减小，如果不继续加载，裂缝也会发展，即内部裂缝处于非稳定发展阶段。
当应力达到最大应力c f σ=时（C 点），应力应变曲线的斜率已接近于水平，试件表面出现不连续的可见裂缝。
下降段：到达峰值应力点C 后，混凝土的强度并不完全消失，随着应力σ的减小（卸载），应变仍然增加，曲线下降坡度较陡，混凝土表面裂缝逐渐贯通。
收敛段：在反弯点D 点之后，应力下降的速率减慢，趋于残余应力。
表面纵缝把混凝土棱柱体分为若干个小柱，外载力由裂缝处的摩擦咬合力及小柱体的残余强度所承受。
影响混凝土轴心受压应力应变曲线的主要因素：混凝土强度、应变速率、测试技术和试验条件。
1-4 什么叫混凝土的徐变？影响徐变有哪些主要原因？答：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。
主要影响因素：（1）混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小；（2）加荷时混凝土的龄期；（3）混凝土的组成成分和配合比；（4）养护及使用条件下的温度与湿度。
1-5 混凝土的徐变和收缩变形都是随时间而增长的变形，两者有和不同之处？答：徐变变形是在持久作用下混凝土结构随时间推移而增加的应变；收缩变形是混凝土在凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象，是一种不受力情况下的自由变形。
1-7 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？答：（1）粘结应力：变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力；（2）粘结强度：实际工程中，通常以拔出试验中粘结失效（钢筋被拔出，或者混凝土被劈裂）时的最大平均粘结应力作为钢筋和混凝土的粘结强度；（3）主要措施：①光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度均随混凝土等级的提高而提高，所以可以通过提高混凝土强度等级来增加粘结力；②水平位置钢筋比竖位钢筋的粘结强度低，所以可通过调整钢筋布置来增强粘结力；③多根钢筋并排时，可调整钢筋之间的净距来增强粘结力；④增大混凝土保护层厚度⑤采用带肋钢筋。
第二章2-1 桥梁结构的功能包括哪几方面的内容？何谓结构的可靠性？答：①桥梁结构的功能由其使用要求决定的，具体有如下四个方面：（1）桥梁结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现的各种荷载、外加变形、约束变形等的作用；（2）桥梁结构在正常使用条件下具有良好的工作性能，例如，不发生影响正常使用的过大变形和局部损坏；（3）桥梁结构在正常使用和正常维护条件下，在规定的时间内，具有足够的耐久性，例如，不出现过大的裂缝宽度，不发生由于混凝土保护层碳化导致钢筋的修饰；（4）在偶然荷载（如地震、强风）作用下或偶然事件（如爆炸）发生时和发生后，桥梁结构仍能保持整体稳定性，不发生倒塌。
②结构的可靠性：指结构的安全性、适用性和耐久性。
2-2 结构的设计基准期和使用寿命有何区别？答：设计基准期是指对结构进行可靠度分析时，结合结构使用期，考虑各种基本变量与时间的关系所取用的基准时间参数，设计基准期可参考结构使用寿命的要求适当选定，但二者不完全等同。
当结构的使用年限超过设计基准期，表面它的失效概率可能会增大，不能保证其目标可靠指标，但不等于结构丧失了所要求的基本功能甚至报废。
一般来说，使用寿命长，设计基准期也可以长一些，使用寿命短，设计基准期应短一些。
通常设计基准期应该小于寿命期。
2-3 什么叫极限状态？我国《公路桥规》规定了哪两类结构的极限状态？答：①极限状态当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，此特定状态成为该功能的极限状态。
②承载能力极限状态和正常使用极限状态。
2-4 试解释一下名词：作用、直接作用、间接作用、抗力。
作用：是指使结构产生内力、变形、应力和应变的所有原因；直接作用：是指施加在结构上的集中力和分布力；间接作用：是指引起结构外加变形和约束变形的原因；抗力：是指结构构件承受内力和变形的能力。
2-5我国《公路桥规》规定了结构设计哪三种状况？答：持久状况、短暂状况和偶然状况。
2-6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？我国《公路桥规》采用的是近似概率极限状态设计法。
①承载能力极限状态的计算以塑性理论为基础，设计的原则是作用效应最不利组合（基本组合）的设计值必须小于或等于结构抗力设计值，即0d S R γ≤。
②正常使用状态是以结构弹性理论或弹塑性理论为基础，采用作用（或荷载）的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响，对构建的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算，并使各项计算值不超过《公路桥规》规定的各相应限值。
设计表达式为1S C ≤.2-7什么叫材料强度的标准值和设计值？①材料强度标准值：是由标准试件按标准试验方法经数理统计以概率分布的0.05分位值确定强度值，即取值原则是在符合规定质量的材料强度实测值的总体中，材料的强度的标准值应具有不小于95%的保证率。
②材料强度设计值：是材料强度标准值除以材料性能分项系数后的值。
2-8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？答：作用分为永久作用（恒载）、可变作用和偶然作用三类；作用的标准值：是结构和结构构件设计时，采用的各种作用的基本代表值。
可变作用的准永久值：指在设计基准期间，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：在设计基准期间，可变作用超越的总时间为规定的较小比率或超越次数为规定次数的作用。
它是指结构上较频繁出现的且量值较大的荷载作用取值。
2-9钢筋混凝土梁的支点截面处，结构重力产生的剪力标准值187.01Gk V kN =；汽车荷载产生的剪力标准值1261.76Q k V kN =；冲击系数(1) 1.19μ+=；人群荷载产生的剪力标准值257.2Q k V kN =；温度梯度作用产生的剪力标准值341.5Q k V kN =，参照例题2-3，试进行正常使用极限状态设计时的作用效应组合计算。
解：①作用短期效应组合汽车荷载不计冲击系数的汽车荷载剪力标准值为：11'261.76/1.19219.971Q k Q k V V kN μ===+111187.010.7219.97 1.057.20.841.5m n sd Gik j Qjk i j S S S φ===+•=+⨯+⨯+⨯∑∑=431.39kN①作用长期效应组合211187.010.4219.970.457.20.841.5m nld Gik j Qjk i j S S S φ===+•=+⨯+⨯+⨯∑∑=331.08kN第三章3.1、试比较图3-4和3-5，说明钢筋混凝土板和钢筋混凝土梁钢筋布置的特点。
答：板：单向板内主钢筋沿板的跨度方向布置在板的受拉区，钢筋数量由计算决定。
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附表1-8的要求。
在板内应设置垂直于板受力钢筋的分布钢筋，分布钢筋是在主筋上按一定间距设置的横向钢筋，属于构造配置钢筋，即其数量不通过计算，而是按照设计规范规定选择的。
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。
h含义是什3-2什么叫受弯构件纵向受拉钢筋的配筋率？配筋率的表达式中，0么？答：配筋率是指所配置的钢筋截面面积与规定的混凝土截面面积的比值h是指截面的有效高度。