2024一級注冊結(jié)構(gòu)工程師專業(yè)考試真題解答及分析教程一、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)1.某鋼筋混凝土梁，截面尺寸為(bh=250mm)，混凝土強(qiáng)度等級為C30，縱向受拉鋼筋采用HRB400級鋼筋，梁承受的彎矩設(shè)計(jì)值(M=200kNm)。環(huán)境類別為一類，試求所需的縱向受拉鋼筋面積(A_s)。已知：(f_c=14.3N/mm^2)，(f_t=1.43N/mm^2)，(f_y=360N/mm^2)，(_{1}=1.0)，(_b=0.55)，(a_s=40mm)。答案：1.首先確定截面有效高度(h_0)：-(h_0=h-a_s=600-40=560mm)。2.計(jì)算系數(shù)(s)：-根據(jù)公式(M={1}f_cbh_0^2_s)，可得(_s=)。-代入數(shù)據(jù)：(_s=)。3.計(jì)算相對受壓區(qū)高度()：-由(=1-)，(=1-_b=0.55)，滿足適筋梁條件。4.計(jì)算受拉鋼筋面積(A_s)：-根據(jù)公式(A_s=)，代入數(shù)據(jù)得(A_s=^2)。解析：本題主要考查鋼筋混凝土梁正截面受彎承載力計(jì)算。首先根據(jù)已知條件確定截面有效高度，然后通過彎矩設(shè)計(jì)值計(jì)算系數(shù)(_s)，進(jìn)而得到相對受壓區(qū)高度()，判斷是否為適筋梁，最后根據(jù)公式計(jì)算受拉鋼筋面積。2.對于上述梁，若采用雙筋截面，受壓鋼筋采用HRB400級，面積(A_s’=300mm^2)，(a_s’=40mm)，其他條件不變，求所需的縱向受拉鋼筋面積(A_s)。已知條件同第一題。答案：1.計(jì)算受壓鋼筋能承擔(dān)的彎矩(M_1)：-(M_1=f_y’A_s’(h_0-a_s’))，(f_y’=f_y=360N/mm^2)。-(M_1=360(560-40)=360=56.16^6Nmm=56.16kNm)。2.計(jì)算剩余彎矩(M_2)：-(M_2=M-M_1=200-56.16=143.84kNm)。3.計(jì)算({s2})：-由(M_2={1}f_cbh_0^2{s2})，可得({s2}=)。-代入數(shù)據(jù)：(_{s2}=)。4.計(jì)算(2)：-(2=1-=1-b=0.55)。5.計(jì)算(A{s2})：-(A{s2}==^2)。6.計(jì)算(A_s)：-(A_s=A{s2}+A_s’=757+300=1057mm^2)。解析：雙筋截面計(jì)算時(shí)，先計(jì)算受壓鋼筋承擔(dān)的彎矩，再得到剩余彎矩，通過剩余彎矩計(jì)算相關(guān)系數(shù)和受拉鋼筋面積。最后根據(jù)雙筋截面受拉鋼筋面積計(jì)算公式得到最終結(jié)果。3.某鋼筋混凝土柱，截面尺寸為(bh=400mm)，采用C30混凝土，HRB400級鋼筋，柱的計(jì)算長度(l_0=3.6m)，承受軸心壓力設(shè)計(jì)值(N=2000kN)。試求所需的縱向鋼筋面積(A_s’)。已知：(f_c=14.3N/mm^2)，(f_y’=360N/mm^2)，(=1.0)（根據(jù)(l_0/b==9)，查穩(wěn)定系數(shù)表得），(A=bh=400=160000mm^2)。答案：1.根據(jù)軸心受壓構(gòu)件正截面承載力公式(N(f_cA+f_y’A_s’))。2.變形可得(A_s’=)。3.代入數(shù)據(jù)：-(A_s’=)-(==)。-按構(gòu)造要求配筋，取(A_s’=0.005A=0.005=800mm^2)。解析：本題考查軸心受壓柱的正截面承載力計(jì)算。先根據(jù)公式變形得到計(jì)算縱向鋼筋面積的公式，代入數(shù)據(jù)計(jì)算。當(dāng)計(jì)算結(jié)果小于0時(shí)，按構(gòu)造要求配筋。二、鋼結(jié)構(gòu)1.某焊接工字形截面鋼梁，翼緣為焰切邊，截面尺寸為：翼緣(bt=200mm)，腹板(h_0t_w=400mm)。鋼材為Q235-B，梁的跨度(l=6m)，承受均布荷載設(shè)計(jì)值(q=30kN/m)（包括自重）。試計(jì)算梁的整體穩(wěn)定性系數(shù)(_b)。已知：(E=2.065N/mm2)，(f_y=235N/mm^2)，(I_x=1.028mm4)，(I_y=1.27mm4)，(W_x=5.16mm3)，(A=9600mm^2)。答案：1.計(jì)算梁的受壓翼緣自由長度(l_1)與寬度(b)之比：-(l_1=l=6000mm)，(==30)。2.計(jì)算參數(shù)(_y)：-(_y=)，(i_y==)。-(_y=)。3.計(jì)算(_b)：-對于焊接工字形截面（翼緣焰切邊），根據(jù)規(guī)范公式(_b=_b)。-這里(t_1=12mm)，(h=400+2=424mm)，(_b=0.8)（根據(jù)相關(guān)規(guī)定）。-代入數(shù)據(jù)計(jì)算得(_b)。解析：鋼梁整體穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算需要先計(jì)算相關(guān)參數(shù)，如(_y)等，再根據(jù)規(guī)范公式進(jìn)行計(jì)算。本題涉及到截面幾何特性的計(jì)算和規(guī)范公式的應(yīng)用。2.某鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)，采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，螺栓為10.9級，M20，摩擦面采用噴砂處理，抗滑移系數(shù)(=0.5)。連接板厚度(t=12mm)，鋼材為Q345鋼。試計(jì)算單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值(N_v^b)。已知：一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力(P=155kN)，螺栓受剪面數(shù)目(n_v=2)。答案：1.根據(jù)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值公式(N_v^b=n_vP)。2.代入數(shù)據(jù)：(N_v^b=2=155kN)。解析：本題直接考查高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值公式的應(yīng)用，只需將已知的參數(shù)代入公式即可得到結(jié)果。3.某鋼桁架，桿件采用等邊角鋼(L100)，鋼材為Q235-B，桿件承受軸心拉力設(shè)計(jì)值(N=300kN)。試計(jì)算該桿件的強(qiáng)度是否滿足要求。已知：(A=1926mm^2)，(f=215N/mm^2)。答案：1.計(jì)算桿件的應(yīng)力()：-根據(jù)(=)，代入數(shù)據(jù)(=156N/mm^2)。2.比較應(yīng)力與設(shè)計(jì)強(qiáng)度：-因?yàn)?=156N/mm^2f=215N/mm^2)，所以桿件強(qiáng)度滿足要求。解析：通過計(jì)算桿件的應(yīng)力，并與鋼材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度進(jìn)行比較，判斷桿件強(qiáng)度是否滿足要求。三、砌體結(jié)構(gòu)1.某砌體墻，采用MU10燒結(jié)普通磚，M5混合砂漿砌筑，墻厚(b=240mm)，墻高(H=4m)，墻體承受軸心壓力設(shè)計(jì)值(N=120kN)。試計(jì)算該墻體的受壓承載力是否滿足要求。已知：(f=1.5N/mm^2)，(A=240=240000mm^2)（取(1m)長墻體計(jì)算），(_a=1.0)，(=1.0)（根據(jù)(H_0/H=1.0)，(e=0)查影響系數(shù)表得）。答案：1.根據(jù)砌體受壓構(gòu)件承載力公式(NfA_a)。2.計(jì)算(fA_a)的值：-(fA_a=1.0=360000N=360kN)。3.比較：-因?yàn)?N=120kN360kN)，所以墻體受壓承載力滿足要求。解析：本題通過砌體受壓構(gòu)件承載力公式，計(jì)算出墻體的受壓承載力，并與實(shí)際承受的軸心壓力設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，判斷是否滿足要求。2.某砌體過梁，凈跨(l_n=1.5m)，采用鋼筋磚過梁，磚采用MU10燒結(jié)普通磚，M5混合砂漿砌筑，過梁上墻體高度(h=1.2m)，墻體自重(g=19kN/m^3)。試計(jì)算過梁承受的均布荷載設(shè)計(jì)值(q)。已知：考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)(_G=1.35)。答案：1.計(jì)算墻體自重產(chǎn)生的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值(q_k)：-(q_k=gbh=19=5.472kN/m)。2.計(jì)算均布荷載設(shè)計(jì)值(q)：-(q=_Gq_k=1.357.39kN/m)。解析：先計(jì)算過梁上墻體自重產(chǎn)生的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值，再根據(jù)荷載分項(xiàng)系數(shù)計(jì)算均布荷載設(shè)計(jì)值。3.某磚砌擋土墻，墻高(H=3m)，墻厚(b=370mm)，采用MU10燒結(jié)普通磚，M5混合砂漿砌筑，墻后填土為粉質(zhì)黏土，重度(=18kN/m^3)，內(nèi)摩擦角(=20^{})。試計(jì)算擋土墻的抗滑移穩(wěn)定性是否滿足要求。已知：擋土墻基底摩擦系數(shù)(=0.4)，主動土壓力系數(shù)(K_a=0.4)。答案：1.計(jì)算主動土壓力(E_a)：-(E_a=H2K_a=2=32.4kN/m)。2.計(jì)算擋土墻自重(G)：-(G={磚}bH=19=21.09kN/m)。3.計(jì)算抗滑移力(F{s})：-(F_{s}=G=0.4=8.436kN/m)。4.比較：-因?yàn)?F_{s}=8.436kN/mE_a=32.4kN/m)，所以擋土墻抗滑移穩(wěn)定性不滿足要求。解析：先計(jì)算主動土壓力和擋土墻自重，再計(jì)算抗滑移力，最后通過比較抗滑移力和主動土壓力判斷擋土墻的抗滑移穩(wěn)定性是否滿足要求。四、地基與基礎(chǔ)1.某條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)寬度(b=2m)，埋置深度(d=1.5m)，地基土為粉質(zhì)黏土，重度(=18kN/m^3)，黏聚力(c=10kPa)，內(nèi)摩擦角(=20^{})。試計(jì)算地基的臨塑荷載(p_{cr})。已知：(N_q=3.64)，(N_c=6.49)。答案：1.根據(jù)臨塑荷載公式(p_{cr}=cN_c+dN_q)。2.代入數(shù)據(jù)：-(p_{cr}=10+18)-(=64.9+98.28=163.18kPa)。解析：本題直接應(yīng)用臨塑荷載公式，將已知的參數(shù)代入公式即可計(jì)算出地基的臨塑荷載。2.某獨(dú)立基礎(chǔ)，底面尺寸為(lb=3m2m)，基礎(chǔ)埋深(d=2m)，上部結(jié)構(gòu)傳來的豎向力設(shè)計(jì)值(F=1500kN)，基礎(chǔ)及回填土自重標(biāo)準(zhǔn)值(G=200kN)。試計(jì)算基底平均壓力(p_k)。答案：1.根據(jù)基底平均壓力公式(p_k=)。2.其中(A=lb=3=6m^2)。3.代入數(shù)據(jù)：(p_k==283.3kPa)。解析：通過基底平均壓力公式，將上部結(jié)構(gòu)傳來的豎向力、基礎(chǔ)及回填土自重和基底面積代入公式計(jì)算基底平均壓力。3.某樁基礎(chǔ)，采用直徑(d=0.8m)的灌注樁，樁長(l=15m)，樁端持力層為中密砂層，樁側(cè)土為粉質(zhì)黏土。試計(jì)算單樁豎向承載力特征值(R_a)。已知：樁側(cè)阻力特征值(q_{sa}=30kPa)，樁端阻力特征值(q_{pa}=1500kPa)。答案：1.根據(jù)單樁豎向承載力特征值公式(R_a=q_{sa}u_pl+q_{pa}A_p)。2.計(jì)算樁身周長(u_p=d=2.51m)，樁端面積(A_p===0.5024m^2)。3.代入數(shù)據(jù)：-(R_a=30+1500)-(=1129.5+753.6=1883.1kN)。解析：本題應(yīng)用單樁豎向承載力特征值公式，先計(jì)算樁身周長和樁端面積，再代入公式計(jì)算單樁豎向承載力特征值。五、高層建筑結(jié)構(gòu)1.某高層建筑，采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，房屋高度(H=60m)，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為(0.15g)，場地類別為Ⅱ類。試確定該結(jié)構(gòu)的抗震等級。已知：根據(jù)規(guī)范，當(dāng)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，高度(60m)，7度（(0.15g)），Ⅱ類場地時(shí)，框架部分抗震等級為二級，剪力墻部分抗震等級為一級。答案：框架部分抗震等級為二級，剪力墻部分抗震等級為一級。解析：根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合結(jié)構(gòu)類型、房屋高度、抗震設(shè)防烈度和場地類別等條件，直接查規(guī)范表格確定抗震等級。2.某框架-核心筒結(jié)構(gòu)，在水平地震作用下，核心筒承擔(dān)的地震傾覆力矩(M_{w})與結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩(M_{0})之比為(0.8)。試判斷該結(jié)構(gòu)中框架部分的抗震等級應(yīng)如何確定。已知：當(dāng)()時(shí)，框架部分的抗震等級應(yīng)按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中框架的要求確定。答案：該結(jié)構(gòu)中框架部分的抗震等級應(yīng)按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中框架的要求確定。解析：根據(jù)給定的條件和規(guī)范規(guī)定，通過比較核心筒承擔(dān)的地震傾覆