2025年注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師考試結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理專項(xiàng)訓(xùn)練試卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、試述混凝土強(qiáng)度等級(jí)的確定依據(jù)及其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用。簡(jiǎn)述影響混凝土長期強(qiáng)度的因素。二、某矩形截面簡(jiǎn)支梁，計(jì)算跨度6m，承受均布荷載設(shè)計(jì)值（包括自重）25kN/m。梁截面尺寸b=200mm，h=500mm。采用C30混凝土，HRB400鋼筋。試計(jì)算該梁所需配置的縱向受拉鋼筋面積，并驗(yàn)算最大裂縫寬度是否滿足規(guī)范要求（無需計(jì)算具體數(shù)值，只需說明驗(yàn)算步驟和關(guān)鍵條件）。說明箍筋的作用及其構(gòu)造要求中的主要規(guī)定。三、簡(jiǎn)述鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件大、小偏心受壓的根本區(qū)別。在什么情況下需要考慮偏心距增大系數(shù)？其物理意義是什么？四、解釋鋼結(jié)構(gòu)中鋼材的“脆性轉(zhuǎn)變溫度”概念及其對(duì)結(jié)構(gòu)安全的影響。簡(jiǎn)述提高鋼結(jié)構(gòu)抗脆斷能力的措施。五、某鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支梁，跨中最大彎矩設(shè)計(jì)值M=300kN·m。梁采用I40a工字鋼，翼緣寬度b=160mm，厚度t=10mm。采用Q345鋼材。試計(jì)算該梁翼緣和腹板的自由長度，并判斷是否需要驗(yàn)算整體穩(wěn)定性（無需計(jì)算具體數(shù)值，只需說明判斷依據(jù)）。簡(jiǎn)述影響鋼梁整體穩(wěn)定性的主要因素。六、比較焊接連接和螺栓連接在構(gòu)造、性能、適用性等方面的主要優(yōu)缺點(diǎn)。簡(jiǎn)述普通螺栓連接的五種破壞形式。七、某軸心受壓鋼柱，采用四肢綴板柱，柱肢為Q235鋼材，截面尺寸為180mm×180mm，綴板厚度為10mm，綴板間距為1.5m。柱承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N=1000kN。試問（1）驗(yàn)算綴板與柱肢連接的焊縫強(qiáng)度是否滿足要求需考慮哪些因素？（2）簡(jiǎn)述格構(gòu)式構(gòu)件整體穩(wěn)定性的驗(yàn)算要點(diǎn)。八、某鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，層數(shù)較多，抗震設(shè)防烈度較高。試述該結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)中需要特別關(guān)注哪些構(gòu)件的抗震性能？簡(jiǎn)述提高框架節(jié)點(diǎn)抗震性能的構(gòu)造措施。九、根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，簡(jiǎn)述永久荷載和可變荷載的區(qū)分原則。當(dāng)結(jié)構(gòu)承受多種可變荷載同時(shí)作用時(shí)，如何確定組合值系數(shù)？舉例說明一種典型的荷載組合。十、試解釋鋼結(jié)構(gòu)中“板件寬厚比”限值的意義。為什么薄板在受壓或受彎時(shí)容易發(fā)生局部屈曲？如何通過構(gòu)造措施（如加勁肋）來防止或改善局部屈曲？十一、設(shè)計(jì)一鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T形梁，已知：計(jì)算跨度5m，承受均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值（恒載+活載）30kN/m。梁高h(yuǎn)=450mm，翼緣寬度b'f=600mm，翼緣厚度hf=80mm（按有效寬度考慮）。采用C25混凝土，HRB335鋼筋。試計(jì)算所需配置的縱向受拉鋼筋面積和腹筋（箍筋）的數(shù)量（箍筋只需確定直徑和間距范圍）。說明選擇梁保護(hù)層厚度的依據(jù)。十二、什么是鋼結(jié)構(gòu)的“塑性設(shè)計(jì)”？與彈性設(shè)計(jì)相比，塑性設(shè)計(jì)在哪些方面有所限制？簡(jiǎn)述鋼結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)塑性設(shè)計(jì)的條件。試卷答案一、混凝土強(qiáng)度等級(jí)是根據(jù)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定的，它代表了混凝土的承載能力。強(qiáng)度等級(jí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中用于：1）確定構(gòu)件的截面尺寸；2）計(jì)算構(gòu)件的承載力；3）選擇鋼筋用量；4）驗(yàn)算構(gòu)件的變形和裂縫寬度等。影響混凝土長期強(qiáng)度的因素主要有：1）養(yǎng)護(hù)條件（溫度、濕度）；2）齡期；3）水泥品種和用量；4）水灰比；5）骨料性質(zhì)；6）摻合料和外加劑。二、計(jì)算縱向受拉鋼筋面積需先確定計(jì)算彎矩M=25kN/m*6m=150kN·m。根據(jù)正截面承載力計(jì)算公式α1fcbh0+fyAs=Mc，其中α1取0.95，fc取C30的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，bh0=b(h-保護(hù)層厚度)，fy取HRB400的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。解出As。驗(yàn)算最大裂縫寬度需先計(jì)算實(shí)際配筋率ρ=As/bh0，然后根據(jù)規(guī)范公式計(jì)算裂縫寬度，并與規(guī)范限值進(jìn)行比較。箍筋作用是：1）約束核心混凝土，提高混凝土強(qiáng)度和延性；2）固定縱向鋼筋位置；3）承受剪力。構(gòu)造要求主要規(guī)定：1）直徑不小于6mm；2）間距不宜大于最大縱筋間距且不大于200mm；3）在梁端部、支座附近剪力較大區(qū)域加密；4）彎鉤形式和長度等。三、大、小偏心受壓的根本區(qū)別在于受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)變是否達(dá)到其極限壓應(yīng)變。大偏心受壓時(shí)，受壓區(qū)高度較?。▁≤ξbh0），壓應(yīng)變未達(dá)到極限，存在受拉區(qū)，破壞時(shí)以受拉鋼筋先屈服為主，屬延性破壞。小偏心受壓時(shí)，受壓區(qū)高度較大（x>ξbh0或x=bh0），壓應(yīng)變達(dá)到極限，破壞時(shí)受壓區(qū)混凝土先壓潰，屬脆性破壞。需要考慮偏心距增大系數(shù)αe1的情況是：對(duì)于長細(xì)比大于一定的偏心受壓構(gòu)件（尤其是大偏心受壓長柱），由于側(cè)向彎曲的影響，實(shí)際計(jì)算長度大于幾何長度，導(dǎo)致計(jì)算偏心距增大。其物理意義是考慮了構(gòu)件在軸向壓力和彎矩共同作用下產(chǎn)生的初始幾何缺陷和彎曲變形對(duì)承載力的不利影響。四、鋼材的“脆性轉(zhuǎn)變溫度”是指鋼材在承受沖擊荷載時(shí)，其韌性（吸收沖擊能量的能力）急劇下降，表現(xiàn)出明顯脆性特征時(shí)的溫度范圍。低于此溫度時(shí)，鋼材容易發(fā)生脆性斷裂。其對(duì)結(jié)構(gòu)安全的影響是：結(jié)構(gòu)在低于脆性轉(zhuǎn)變溫度的環(huán)境下承受動(dòng)載或沖擊時(shí)，可能發(fā)生突然的、無預(yù)兆的脆性破壞，非常危險(xiǎn)。提高鋼結(jié)構(gòu)抗脆斷能力的措施：1）選用具有良好韌性的鋼材（如Q345、Q460等）；2）避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力集中；3）保證焊縫質(zhì)量和構(gòu)造合理性；4）避免結(jié)構(gòu)承受冷加工硬化；5）對(duì)于重要結(jié)構(gòu)，進(jìn)行沖擊韌性試驗(yàn)和必要的連接節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)。五、判斷整體穩(wěn)定性需先計(jì)算鋼梁的整體穩(wěn)定系數(shù)φb，通常需知道梁的跨中彎矩Mx和受壓翼緣自由長度lf。根據(jù)公式φb=f(lf/b,h0/H,fy/fy)或查表確定φb。若φbφb，則需驗(yàn)算整體穩(wěn)定性。影響鋼梁整體穩(wěn)定性的主要因素：1）受壓翼緣的自由長度lf；2）梁的寬度b；3）梁的高度h0；4）梁的側(cè)向支撐點(diǎn)間距；5）鋼材的屈服強(qiáng)度fy；6）梁的荷載類型（均布或集中）。六、焊接連接優(yōu)點(diǎn)：1）連續(xù)性好，剛度高；2）節(jié)約鋼材，構(gòu)造簡(jiǎn)單；3）連接強(qiáng)度高。缺點(diǎn)：1）可能產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形；2）對(duì)材質(zhì)要求高，易產(chǎn)生缺陷；3）質(zhì)量檢驗(yàn)較復(fù)雜；4）現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)受條件限制。螺栓連接優(yōu)點(diǎn)：1）安裝方便快捷；2）可拆卸，便于維修；3）質(zhì)量相對(duì)容易保證；4）適用于鋼木、鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)：1）連接節(jié)點(diǎn)剛度相對(duì)焊接連接較弱；2）可能存在滑移；3）占用截面；4）成本可能較高。普通螺栓連接五種破壞形式：1）螺栓受剪破壞（栓桿剪斷）；2）螺栓承壓破壞（孔壁擠壓破壞）；3）連接板件凈截面拉破壞；4）螺栓受拉破壞（栓桿拉斷）；5）螺桿彎曲破壞。七、驗(yàn)算綴板與柱肢連接的焊縫強(qiáng)度需考慮：1）綴板承受的剪力大?。ㄍǔ０簇Q向壓力N分配到各肢后計(jì)算）；2）焊縫類型（角焊縫）；3）焊縫計(jì)算長度和實(shí)際長度；4）焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fyw；5）連接形式（貼角焊縫或圍焊縫）；6）是否需要考慮焊縫的偏心受力。格構(gòu)式構(gòu)件整體穩(wěn)定性的驗(yàn)算要點(diǎn)：1）驗(yàn)算繞弱軸的整體彎曲失穩(wěn)（通常按桁架壓桿計(jì)算臨界力）；2）驗(yàn)算構(gòu)件的綴條（或綴板）系統(tǒng)是否能保證整體穩(wěn)定（綴條按軸心壓桿設(shè)計(jì)，綴板按受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)）；3）對(duì)于綴板柱，還需驗(yàn)算綴板與柱肢連接的強(qiáng)度和剛度。八、抗震設(shè)計(jì)中需要特別關(guān)注抗震性能的構(gòu)件：1）框架梁柱節(jié)點(diǎn)（傳力關(guān)鍵部位）；2）框架柱（承受主要豎向荷載和水平力）；3）框架梁（承受水平剪力）；4）抗震墻（承擔(dān)大部分水平地震作用）；5）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層構(gòu)件；6）基礎(chǔ)。提高框架節(jié)點(diǎn)抗震性能的構(gòu)造措施：1）采用強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱構(gòu)件的設(shè)計(jì)理念；2）保證節(jié)點(diǎn)域的足夠強(qiáng)度和剛度；3）梁柱端部設(shè)置足夠的箍筋，形成節(jié)點(diǎn)約束區(qū)；4）柱縱向鋼筋在節(jié)點(diǎn)內(nèi)應(yīng)有足夠的錨固長度；5）控制節(jié)點(diǎn)區(qū)域的配筋率，避免出現(xiàn)脆性剪切破壞；6）對(duì)于重要節(jié)點(diǎn)，可采用型鋼補(bǔ)強(qiáng)等措施。九、永久荷載是指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)其值不隨時(shí)間變化，或變化與其平均值相比可以忽略不計(jì)的荷載，如結(jié)構(gòu)自重、固定設(shè)備重、地面裝飾重等?？勺兒奢d是指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)其值隨時(shí)間變化，且變化與其平均值相比不可忽略的荷載，如樓面活載、屋面活載、雪荷載、風(fēng)荷載、吊車荷載等。區(qū)分原則基于荷載變異性的大小。當(dāng)結(jié)構(gòu)承受多種可變荷載同時(shí)作用時(shí)，確定組合值系數(shù)需根據(jù)荷載組合類型（如基本組合、偶然組合）和各個(gè)可變荷載的參與組合情況，查閱《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中相應(yīng)的荷載組合值系數(shù)ψc、ψf等。例如，對(duì)于持久設(shè)計(jì)狀況下的基本組合，樓面活載q1與雪荷載q2組合時(shí)，荷載設(shè)計(jì)值采用q1+ψf2q2。十、鋼結(jié)構(gòu)中“板件寬厚比”限值的意義是控制板件在受壓或受彎時(shí)發(fā)生局部屈曲的臨界應(yīng)力，確保板件能有效地參與整體構(gòu)件的工作。薄板在受壓或受彎時(shí)容易發(fā)生局部屈曲是因?yàn)楸“宓那奢d相對(duì)較低，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)，板件會(huì)在構(gòu)件失去整體穩(wěn)定之前發(fā)生局部失穩(wěn)，失去承載能力。通過構(gòu)造措施（如加勁肋）來防止或改善局部屈曲：1）對(duì)于受壓板件（如梁翼緣、柱肢），當(dāng)寬厚比過大時(shí)，設(shè)置縱向加勁肋，限制板件的自由長度；2）對(duì)于受彎板件（如梁腹板），設(shè)置橫向加勁肋，提高板的屈曲應(yīng)力，或?qū)⑹軌簠^(qū)板件與受拉區(qū)板件分開，各自滿足寬厚比要求；3）加勁肋自身應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。十一、計(jì)算縱向受拉鋼筋面積同第二題。驗(yàn)算最大裂縫寬度同第二題。配置腹筋（箍筋）：根據(jù)剪力設(shè)計(jì)值V（需計(jì)算或查表確定），采用V≤0.7fcbh0+1.25fyvAsv/l0（構(gòu)造配箍）或V≤fcbh0+fyvAsv/l0（計(jì)算配箍）確定箍筋直徑和間距。箍筋直徑不宜小于8mm，也不宜大于梁粗鋼筋直徑的0.25倍。箍筋間距不宜大于梁最大縱筋間距，且不大于200mm（一般梁段）或150mm（梁端部、支座附近加密區(qū)）。選擇梁保護(hù)層厚度的依據(jù)：1）混凝土保護(hù)層厚度是根據(jù)結(jié)構(gòu)耐久性要求確定的，與混凝土強(qiáng)度等級(jí)、環(huán)境類別、鋼筋種類等因素有關(guān)，查閱《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》表規(guī)定；2）保護(hù)層厚度需滿足鋼筋保護(hù)要求，防止鋼筋銹蝕、凍融破壞和火災(zāi)時(shí)鋼筋過早失去作用。十二、鋼結(jié)構(gòu)的“塑性設(shè)計(jì)”是指允許結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在達(dá)到極限承載力時(shí)發(fā)生顯著的塑性變形，利用塑性鉸的形成和轉(zhuǎn)動(dòng)來抵抗和耗散地震能量的一種設(shè)計(jì)方法。與彈性設(shè)計(jì)相比，塑性設(shè)計(jì)的限制：1）通常只適用于鋼結(jié)構(gòu)；2）要求采用具有良好塑性的鋼材；3）結(jié)構(gòu)形式（如框架）和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造必須保證塑性鉸能充分形成和轉(zhuǎn)動(dòng)，且