2011-12混凝土结构设计原理试题及答案(B卷)

南京工业大学混凝土结构设计基本原理试题（B）卷（闭）
一、填空题（20分）
1、钢筋混凝土结构设计中，作用效应的标准值小于作用效应的设计值；
材料强度的标准值大于材料强度的设计值。

2、结构设计中可靠度指标越大，失效概率越小，结构越可靠。

3、钢筋砼受弯构件正截面设计中，为防止超筋梁破坏应满足ξ≤ξb ；为防止少筋梁
破坏应满足ρ≥ρmin 。

4、有腹筋梁斜截面受剪破坏形态斜压破坏、剪压破坏、斜拉破坏？影响有腹
筋梁斜截面受剪破坏的主要因素有剪跨比、配箍率？
5、钢筋砼梁中规定箍筋的最大间距是为了避免箍筋间受剪承载力不足而发生斜截面破坏。

6、钢筋混凝土受压构件中箍筋的作用主要是抗剪、约束纵筋，轴心受压柱承载力中普通矩形箍筋柱的承载力小于螺旋箍筋柱承载力。

7、由于混凝土徐变，钢筋混凝土轴心受压构件会产生应力重分布，其结果使钢筋的压
应力增大，混凝土的压应力减小，如果受压构件中混凝土徐变过大且纵向钢筋配置过多，卸载时构件截面可能发生出现拉裂缝。

8、受弯、剪、扭作用的钢筋混凝土构件，承载力计算中箍筋的作用是承担剪力和扭矩，纵筋的作用是承担扭矩和弯矩。

9、最好的方法是采用在总钢筋面积不改变的情况下减小钢筋直径，使其满
足《规范》要求。

二、简答题（40分）
1、什么叫结构可靠性？它包含哪些结构功能要求？（6分）
可靠性——安全性、适用性和耐久性的总称。

就是指结构在规定的使用期限内，在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成预定结构功能的能力。

答案是否不够详细？
2、钢筋混凝土受弯构件中的刚度与材料力学中的抗弯刚度是否相同？简述影响钢筋混凝土受弯构件刚度的主要因素？（6分）
钢筋混凝土受弯构件的抗弯刚度与材料力学中的刚度不同，前者受力过程中不断变化，后者在构件破坏前是恒定的；
3、图1示工字形柱箍筋形式哪一个是正确的，为什么? （6分）
A B
图1
A图箍筋形式正确。

原因：无论截面形式如何，箍筋均不能出现内折角，避免受压时内
折角箍筋不受力，混凝土破坏。

4、下图所示四种受弯构件截面情况相同，配筋不同，回答下面问题：（12分）
（1）各种配筋情况下可能发生何种形式的破坏?
（2）各种配筋情况下，截面破坏时钢筋的应力水平如何？
（3）各截面破坏时，钢筋强度是否能被充分利用？
图2
（1）少筋破坏，适筋破坏，适筋破坏极限，超筋破坏。

（2）钢筋屈服，钢筋屈服，钢筋屈服，钢筋未屈服。

（3）充分，充分，充分，钢筋未充分利用。

5、图3所示为钢筋混凝土受压构件对称配筋的Nu－Mu相关曲
线，请说明Nu－Mu相关曲线具有那些特点，以及A、B、C各点
的物理意义。

（10分）
Nu-Mu相关曲线反映了在压力和弯矩共同作用下正截面承载力
N
u
N
A(N
，0)
B(N
b
，M
b
)
的规律，具有以下一些特点。

（1）相关曲线上的任一点代表截面处于正截面承载力极限状态时的一种内力组合。

（2）当弯矩为零时，轴向承载力达到最大，即为轴心受压承载力N 0（A 点）； 当轴力为零时，为受纯弯承载力M 0（C 点）；
（3）截面受弯承载力在B 点达(N b ，M b)到最大，该点为大小偏心受压破坏之间的界限
破坏；CB 段（N ≤N b ）为受拉破坏，AB 段（N >N b ）为受压破坏；
（4）截面受弯承载力M u 与作用的轴压力N 大小有关；
当轴压力较小时，M u 随N 的增加而增加（CB 段）；
当轴压力较大时，M u 随N 的增加而减小（AB 段）；
图3
三、计算题（40分）
1、某钢筋混凝土矩形截面偏心受压柱，对称配筋，承受下列四组内力设计值（弯矩作用在长边方向），柱端弯矩M=M 1=M 2，柱截面尺寸b×h=400×600mm ，柱计算长度
l 0=4.5m ，采用C30混凝土，受力钢筋HRB400，，试求='=s s A A ？
（已知：f c =14.3N/mm 2，f t =1.43N/mm 2，f y = f y ’=360 N/mm 2，ξb =0.518，a s = a s ’= 40mm ， e a =20mm ，ρmin =0.2%，偏心距增大系数ηns =1.0，偏心弯矩调节系数C m =1.0，小偏心受压时，相对受压区高度可按下式：
b c s b c c b bh f a h bh f Ne bh f N ξξξξ++'----=00200))(8.0(43.0）
（1）⎩⎨⎧=⋅=kN N m kN M 800250 （2）2501000M KN m N kN =⋅⎧⎨=⎩
（3）⎩⎨⎧=⋅=kN N m kN M 800200 （4）2001000M kN m N kN =⋅⎧⎨=⎩，
1、解：e 0（1）=312.5mm e 0（2）=227.27mm e 0（3）=250mm e 0（4）=181.2mm
0.3h 0= 169.5mm 均为大偏压，且因对称配筋， x=N/α1bf c 因此
3010380010/(14.3400)139.86x x mm ==⨯⨯=
30204100010/(14.3400)174.83x x mm
==⨯⨯= 均小于ξb h 0=290.1，故大偏压假定正确。

同为大偏压，当M 相同时，N 越小越危险，当N 相同时，M 越大越危险而剪力不影响纵筋配筋量，故第三组荷载为控制荷载：故（1）为控制内力
e a =20 mm ∴0a e +e =332.5i e mm = ，
/140c x N f b ==mm ≤0290.1b h ξ=mm
332.530040592.52i h e e a mm =+-=+-=
10032
()2()
80010592.514.3400140(560140/2)360(56040)
435.94c s s y x Ne f bx h A A f h a mm α--'==''-⨯⨯-⨯⨯⨯-=-=
＜2min 0.002400600480bh mm ρ=⨯⨯= 故柱各侧配筋至少取480S S
A A '==mm
2、某矩形截面简支梁，承受均布荷载，跨中弯矩设计值m kN M ⋅=150，两支座剪力设计值200V kN =，采用混凝土强度等级C30，箍筋和纵筋采用HRB400，该梁的截面尺
寸b ×h =200×500mm ，mm 40='=s s a a
（1）计算梁所需的受弯纵筋面积；
（2）计算梁所需的受剪钢筋（仅配箍筋，直径6mm 钢筋截面面积28.3mm 2，直径为8mm 钢筋截面面积50.3mm 2，S max =250mm ）
解：（1）
mm
a h h s 460405000=-=-=
6
22
10
2 0
2
min
15010
0.248
14.3200460
10.290.518
/0.2920046014.3/3601060
0.002200500200
s
c
b
s c y
M
f bh
A bh f f mm
bh mm
α
α
ξξ
ξ
ρ
⨯
===
⨯⨯
=-=<=
==⨯⨯⨯=
>=⨯⨯=
＞
2 min
0.450.45200500 1.43/360179
t
y
f
bh mm
f
ρ==⨯⨯⨯=＞
2
min
0.0020.002200500200
bh mm
ρ==⨯⨯=
（2）
200
V kN
=，
460
2.3
200
w
h
b
==
＜4，
kN
bh
f
V
c
9.
328
25
.0
=
<
kN
bh
f
V
t
1.
92
7.0
=
>
需按计算配置箍筋
7.0h
s
A
f
bh
f
V
V
V sv
yv
t
s
c
u
+
=
+
=
3
max
min
200100.7 1.43200460
0.65
360460
250.3
155
0.65
150mm250
250.3
0.335%0.24/0.095%
200150
sv
sv
sv sv t yv
A
s
s mm
s s mm
A
f f
bs
ρρ
⨯-⨯⨯⨯
==
⨯
⨯
==
==
⨯
===>==
⨯
p
取
配双肢、直径8mm、间距150mm箍筋。