混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理試題（附答案）一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.混凝土若處于三向應(yīng)力作用下，當(dāng)（）。A.橫向受拉，縱向受壓，可提高抗壓強(qiáng)度B.橫向受壓，縱向受拉，可提高抗壓強(qiáng)度C.三向受壓會(huì)降低抗壓強(qiáng)度D.三向受壓能提高抗壓強(qiáng)度答案：D。解析：混凝土在三向受壓狀態(tài)下，由于側(cè)向壓力的約束作用，限制了混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)展，從而能提高其抗壓強(qiáng)度。而橫向受拉、縱向受壓或橫向受壓、縱向受拉的情況，均不利于提高抗壓強(qiáng)度，三向受壓是提高抗壓強(qiáng)度而非降低。2.鋼筋混凝土梁在正常使用荷載下（）。A.通常是帶裂縫工作的B.一旦出現(xiàn)裂縫，裂縫貫通全截面C.一旦出現(xiàn)裂縫，沿全長(zhǎng)混凝土與鋼筋間的粘結(jié)力喪盡D.不允許有裂縫答案：A。解析：由于混凝土的抗拉強(qiáng)度很低，在正常使用荷載下，鋼筋混凝土梁受拉區(qū)混凝土?xí)霈F(xiàn)裂縫，所以通常是帶裂縫工作的。裂縫并不會(huì)貫通全截面，也不會(huì)使沿全長(zhǎng)混凝土與鋼筋間的粘結(jié)力喪盡。在正常使用階段，是允許梁出現(xiàn)一定寬度的裂縫的。3.受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算基本公式的建立是依據(jù)哪種破壞形態(tài)建立的（）。A.少筋破壞B.適筋破壞C.超筋破壞D.界限破壞答案：B。解析：適筋破壞是一種延性破壞，破壞前有明顯的預(yù)兆，其破壞過程和破壞特征能夠?yàn)榻⑹軓潣?gòu)件正截面承載力計(jì)算基本公式提供合理的力學(xué)模型和依據(jù)。少筋破壞是脆性破壞，超筋破壞也是脆性破壞，它們的破壞特征不利于建立合理的計(jì)算理論。界限破壞是適筋破壞和超筋破壞的界限狀態(tài)，不是基本公式建立的直接依據(jù)。4.對(duì)于無腹筋梁，當(dāng)1＜λ＜3時(shí)，常發(fā)生什么破壞（）。A.斜壓破壞B.剪壓破壞C.斜拉破壞D.彎曲破壞答案：B。解析：當(dāng)剪跨比1＜λ＜3時(shí)，無腹筋梁常發(fā)生剪壓破壞。斜壓破壞一般發(fā)生在剪跨比較?。é耍?）的情況下；斜拉破壞多發(fā)生在剪跨比較大（λ＞3）時(shí)；彎曲破壞主要是由彎矩引起的，與剪跨比關(guān)系不大，這里討論的是斜截面破壞情況，故不選彎曲破壞。5.偏心受壓構(gòu)件界限破壞時(shí)（）。A.遠(yuǎn)離軸向力一側(cè)鋼筋屈服比受壓區(qū)混凝土壓碎早發(fā)生B.遠(yuǎn)離軸向力一側(cè)鋼筋屈服比受壓區(qū)混凝土壓碎晚發(fā)生C.遠(yuǎn)離軸向力一側(cè)鋼筋屈服與受壓區(qū)混凝土壓碎同時(shí)發(fā)生D.不確定答案：C。解析：偏心受壓構(gòu)件界限破壞的特征就是遠(yuǎn)離軸向力一側(cè)鋼筋屈服與受壓區(qū)混凝土壓碎同時(shí)發(fā)生。這是大偏心受壓破壞和小偏心受壓破壞的界限狀態(tài)。6.鋼筋混凝土大偏心受壓構(gòu)件的破壞特征是（）。A.遠(yuǎn)離軸向力一側(cè)的鋼筋先受拉屈服，隨后另一側(cè)鋼筋受壓屈服，混凝土壓碎B.遠(yuǎn)離軸向力一側(cè)的鋼筋應(yīng)力不定，而另一側(cè)鋼筋受壓屈服，混凝土壓碎C.靠近軸向力一側(cè)的鋼筋和混凝土應(yīng)力不定，而另一側(cè)鋼筋受壓屈服D.靠近軸向力一側(cè)的鋼筋和混凝土先屈服和壓碎，而遠(yuǎn)離軸向力一側(cè)的鋼筋未達(dá)屈服答案：A。解析：大偏心受壓構(gòu)件的破壞是由于受拉區(qū)鋼筋首先達(dá)到屈服強(qiáng)度，然后受壓區(qū)混凝土被壓碎，另一側(cè)鋼筋也受壓屈服。小偏心受壓構(gòu)件才是靠近軸向力一側(cè)的鋼筋和混凝土先屈服和壓碎，而遠(yuǎn)離軸向力一側(cè)的鋼筋未達(dá)屈服等情況。7.條件相同的無腹筋梁，發(fā)生斜壓、剪壓、斜拉破壞形態(tài)時(shí)，梁的斜截面抗剪承載力的大致關(guān)系是（）。A.斜壓破壞的承載力＞剪壓破壞的承載力＞斜拉破壞的承載力B.剪壓破壞的承載力＞斜壓破壞的承載力＞斜拉破壞的承載力C.斜拉破壞的承載力＞斜壓破壞的承載力＞剪壓破壞的承載力D.剪壓破壞的承載力＞斜拉破壞的承載力＞斜壓破壞的承載力答案：A。解析：斜壓破壞時(shí)，混凝土主要承受壓力，其破壞是由于混凝土被壓碎，此時(shí)梁的斜截面抗剪承載力較高；剪壓破壞是在剪應(yīng)力和壓應(yīng)力共同作用下的破壞，承載力次之；斜拉破壞是由于斜裂縫一旦出現(xiàn)，就迅速發(fā)展，使梁很快破壞，承載力最低。8.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于（）。A.C20B.C30C.C35D.C40答案：B。解析：為了保證預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件具有足夠的強(qiáng)度和耐久性，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。較低的混凝土強(qiáng)度等級(jí)難以承受預(yù)應(yīng)力施加過程中的應(yīng)力。9.螺旋箍筋柱較普通箍筋柱承載力提高的原因是（）。A.螺旋筋使縱筋難以被壓屈B.螺旋筋的存在增加了總的配筋率C.螺旋筋約束了混凝土的橫向變形D.螺旋筋的彈簧作用答案：C。解析：螺旋箍筋柱中，螺旋筋對(duì)核心混凝土起到了約束作用，限制了混凝土的橫向變形，使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度，進(jìn)而提高了柱的承載力。雖然螺旋筋也能使縱筋難以被壓屈，但這不是承載力提高的主要原因；增加總的配筋率不是其提高承載力的本質(zhì)原因；螺旋筋也不是通過彈簧作用來提高承載力的。10.鋼筋與混凝土能共同工作的主要原因是（）。A.防火、防銹B.混凝土對(duì)鋼筋的握裹及保護(hù)C.混凝土與鋼筋有足夠的粘結(jié)力，兩者線膨脹系數(shù)接近D.鋼筋抗拉而混凝土抗壓答案：C。解析：鋼筋與混凝土能共同工作主要有兩個(gè)原因，一是混凝土與鋼筋之間有足夠的粘結(jié)力，能保證兩者在受力時(shí)協(xié)同變形；二是兩者的線膨脹系數(shù)接近，在溫度變化時(shí)，不會(huì)因變形差異過大而導(dǎo)致兩者分離。防火、防銹以及混凝土對(duì)鋼筋的握裹及保護(hù)不是它們能共同工作的主要原因；鋼筋抗拉、混凝土抗壓只是它們各自的力學(xué)性能特點(diǎn)，不是共同工作的關(guān)鍵因素。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分）1.影響混凝土徐變的因素有（）。A.水泥用量B.水灰比C.加載齡期D.養(yǎng)護(hù)條件E.應(yīng)力大小答案：ABCDE。解析：水泥用量越多，徐變?cè)酱?；水灰比越大，徐變也越大；加載齡期越早，混凝土的徐變?cè)酱?；養(yǎng)護(hù)條件好，徐變會(huì)減?。粦?yīng)力大小也是影響徐變的重要因素，應(yīng)力越大，徐變?cè)酱蟆?.適筋梁正截面受力全過程可分為（）。A.彈性階段B.帶裂縫工作階段C.破壞階段D.屈服階段E.強(qiáng)化階段答案：ABC。解析：適筋梁正截面受力全過程分為彈性階段，此時(shí)混凝土和鋼筋都處于彈性工作狀態(tài)；帶裂縫工作階段，受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)裂縫；破壞階段，受拉鋼筋屈服，受壓區(qū)混凝土壓碎。屈服階段和強(qiáng)化階段是鋼筋的力學(xué)性能階段，不是適筋梁正截面受力全過程的階段劃分。3.斜截面受剪承載力計(jì)算時(shí)，其計(jì)算位置應(yīng)按（）確定。A.支座邊緣處的斜截面B.受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點(diǎn)處的斜截面C.箍筋截面面積或間距改變處的斜截面D.腹板寬度改變處的斜截面E.跨中處的斜截面答案：ABCD。解析：斜截面受剪承載力計(jì)算時(shí)，計(jì)算位置應(yīng)包括支座邊緣處的斜截面、受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點(diǎn)處的斜截面、箍筋截面面積或間距改變處的斜截面、腹板寬度改變處的斜截面?？缰刑幰话悴皇切苯孛媸芗舫休d力的控制截面。4.大偏心受壓構(gòu)件的破壞特征有（）。A.破壞始于受拉鋼筋屈服B.破壞始于受壓區(qū)混凝土壓碎C.破壞時(shí)受拉鋼筋未屈服D.破壞時(shí)受壓鋼筋屈服E.破壞時(shí)受壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變答案：ADE。解析：大偏心受壓構(gòu)件破壞始于受拉鋼筋屈服，然后受壓鋼筋屈服，最后受壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變而壓碎。破壞始于受壓區(qū)混凝土壓碎是小偏心受壓構(gòu)件的破壞特征；破壞時(shí)受拉鋼筋未屈服也是小偏心受壓構(gòu)件的情況。5.預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)有（）。A.提高構(gòu)件的抗裂性能B.提高構(gòu)件的剛度C.減輕構(gòu)件自重D.可充分利用高強(qiáng)度材料E.節(jié)省材料答案：ABCDE。解析：預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件通過預(yù)先施加應(yīng)力，能有效提高構(gòu)件的抗裂性能，使構(gòu)件在使用階段不易出現(xiàn)裂縫；可以提高構(gòu)件的剛度，減少變形；由于采用高強(qiáng)度材料，在相同承載能力下可減小構(gòu)件截面尺寸，從而減輕構(gòu)件自重；能充分發(fā)揮高強(qiáng)度鋼筋和高強(qiáng)度混凝土的作用；同時(shí)，從長(zhǎng)期來看，還可以節(jié)省材料。三、判斷題（每題2分，共10分）1.混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度是采用150mm×150mm×300mm的棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28天，測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值。（）答案：正確。解析：混凝土軸心抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸就是150mm×150mm×300mm的棱柱體，在標(biāo)準(zhǔn)條件（溫度20±2℃，相對(duì)濕度95%以上）下養(yǎng)護(hù)28天，按照規(guī)定的試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值。2.少筋梁破壞時(shí)，受拉鋼筋應(yīng)力未達(dá)到屈服強(qiáng)度，而受壓區(qū)混凝土已被壓碎。（）答案：錯(cuò)誤。解析：少筋梁破壞時(shí)，受拉區(qū)混凝土一旦開裂，受拉鋼筋應(yīng)力立即達(dá)到甚至超過屈服強(qiáng)度，發(fā)生突然的脆性破壞，而不是受拉鋼筋應(yīng)力未達(dá)到屈服強(qiáng)度，且少筋梁破壞時(shí)受壓區(qū)混凝土一般未被壓碎。3.受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力計(jì)算公式是依據(jù)剪壓破壞形態(tài)建立的。（）答案：正確。解析：受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力計(jì)算公式是根據(jù)剪壓破壞的受力特點(diǎn)和破壞特征建立的。剪壓破壞具有一定的延性，其破壞過程和力學(xué)性能比較穩(wěn)定，適合用于建立計(jì)算公式。4.小偏心受壓構(gòu)件破壞時(shí)，遠(yuǎn)離軸向力一側(cè)的鋼筋不論受拉還是受壓，其應(yīng)力一般都達(dá)不到屈服強(qiáng)度。（）答案：正確。解析：小偏心受壓構(gòu)件破壞主要是由于受壓區(qū)混凝土被壓碎，遠(yuǎn)離軸向力一側(cè)的鋼筋應(yīng)力較小，不論其受拉還是受壓，一般都達(dá)不到屈服強(qiáng)度。5.先張法是在澆筑混凝土之前張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，放松預(yù)應(yīng)力鋼筋，通過鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力傳遞預(yù)應(yīng)力。（）答案：正確。解析：先張法的施工工藝就是先在臺(tái)座上張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，然后澆筑混凝土，等混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，放松預(yù)應(yīng)力鋼筋，依靠鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力將預(yù)應(yīng)力傳遞給混凝土構(gòu)件。四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述混凝土的收縮和徐變對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件的影響。答：（1）收縮的影響：-對(duì)構(gòu)件尺寸的影響：混凝土收縮會(huì)使構(gòu)件產(chǎn)生體積縮小，導(dǎo)致構(gòu)件的長(zhǎng)度、寬度等尺寸發(fā)生變化，可能影響結(jié)構(gòu)的幾何形狀和尺寸精度。-對(duì)構(gòu)件裂縫的影響：在約束條件下，收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力可能超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，從而使構(gòu)件出現(xiàn)裂縫。例如，梁、板等構(gòu)件的收縮裂縫可能會(huì)影響結(jié)構(gòu)的外觀和耐久性。-對(duì)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的影響：在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，混凝土收縮會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失，降低預(yù)應(yīng)力的效果，影響構(gòu)件的抗裂性能和承載能力。（2）徐變的影響：-對(duì)構(gòu)件變形的影響：徐變會(huì)使構(gòu)件的變形隨時(shí)間不斷增加，例如梁的撓度會(huì)隨著時(shí)間逐漸增大，可能影響結(jié)構(gòu)的正常使用。-對(duì)構(gòu)件內(nèi)力重分布的影響：在超靜定結(jié)構(gòu)中，徐變會(huì)引起結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布。例如，在連續(xù)梁中，由于各截面的徐變不同，會(huì)使梁的彎矩分布發(fā)生改變，可能導(dǎo)致某些截面的內(nèi)力增大。-對(duì)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的影響：徐變會(huì)使預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失，降低預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的性能。同時(shí)，徐變也會(huì)使混凝土的彈性模量降低，影響構(gòu)件的剛度。2.簡(jiǎn)述適筋梁正截面受力全過程及各階段的主要特點(diǎn)。答：適筋梁正截面受力全過程可分為三個(gè)階段：（1）彈性階段（第Ⅰ階段）：-特點(diǎn)：在荷載較小的情況下，梁的應(yīng)力和應(yīng)變都處于彈性范圍內(nèi)。受拉區(qū)和受壓區(qū)的混凝土應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系，鋼筋的應(yīng)力也較小，同樣處于彈性階段。整個(gè)截面的應(yīng)力分布符合材料力學(xué)的平截面假定，中和軸位于截面形心附近。此時(shí)梁的變形較小，撓度和裂縫都不明顯。（2）帶裂縫工作階段（第Ⅱ階段）：-特點(diǎn)：隨著荷載的增加，受拉區(qū)混凝土的拉應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度，受拉區(qū)出現(xiàn)裂縫。裂縫出現(xiàn)后，受拉區(qū)混凝土退出工作，拉力主要由鋼筋承擔(dān)，鋼筋的應(yīng)力增大。受壓區(qū)混凝土的壓應(yīng)力也相應(yīng)增大，應(yīng)力分布不再是線性的，呈曲線分布。中和軸上移，梁的剛度降低，變形增大，撓度和裂縫寬度隨荷載的增加而逐漸發(fā)展。（3）破壞階段（第Ⅲ階段）：-特點(diǎn)：當(dāng)荷載繼續(xù)增加到一定程度時(shí)，受拉鋼筋首先達(dá)到屈服強(qiáng)度，鋼筋的應(yīng)力不再增加，但應(yīng)變迅速增大。隨著鋼筋的屈服，裂縫急劇開展并向上延伸，受壓區(qū)高度減小，受壓區(qū)混凝土的壓應(yīng)力迅速增大。最后，受壓區(qū)混凝土被壓碎，梁失去承載能力而破壞。破壞前有明顯的預(yù)兆，如裂縫寬度增大、撓度急劇增加等，屬于延性破壞。3.簡(jiǎn)述偏心受壓構(gòu)件的分類及破壞特征。答：偏心受壓構(gòu)件可分為大偏心受壓構(gòu)件和小偏心受壓構(gòu)件：（1）大偏心受壓構(gòu)件：-破壞特征：破壞始于受拉鋼筋的屈服。當(dāng)構(gòu)件承受偏心壓力時(shí)，遠(yuǎn)離軸向力一側(cè)的鋼筋受拉。隨著荷載的增加，受拉鋼筋首先達(dá)到屈服強(qiáng)度，然后鋼筋的應(yīng)變迅速增大，裂縫不斷開展并向上延伸。受壓區(qū)高度逐漸減小，受壓區(qū)混凝土的壓應(yīng)力不斷增大，最終受壓區(qū)混凝土被壓碎，同時(shí)受壓鋼筋也達(dá)到屈服強(qiáng)度。破壞前有明顯的預(yù)兆，如裂縫寬度增大、撓度增加等，屬于延性破壞。（2）小偏心受壓構(gòu)件：-破壞特征：破壞始于受壓區(qū)混凝土的壓碎。當(dāng)構(gòu)件承受偏心壓力時(shí)，靠近軸向力一側(cè)的混凝土和鋼筋受壓。由于偏心距較小或軸向力較大，受壓區(qū)混凝土首先達(dá)到極限壓應(yīng)變而被壓碎，同時(shí)受壓鋼筋也達(dá)到屈服強(qiáng)度。而遠(yuǎn)離軸向力一側(cè)的鋼筋，不論受拉還是受壓，其應(yīng)力一般都達(dá)不到屈服強(qiáng)度。破壞時(shí)沒有明顯的預(yù)兆，屬于脆性破壞。五、計(jì)算題（每題12.5分，共25分）1.已知矩形截面簡(jiǎn)支梁，截面尺寸b×h=200mm×500mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2），鋼筋采用HRB400（fy=360N/mm2），梁承受的彎矩設(shè)計(jì)值M=150kN·m，環(huán)境類別為一類。求所需的受拉鋼筋截面面積As。（ξb=0.518，α1=1.0，as=35mm）解：（1）首先確定截面的有效高度h0：h0=h-as=500-35=465mm（2）計(jì)算系數(shù)αs：根據(jù)公式M=α1fcbh02αs，可得：αs=M/(α1fcbh02)將M=150×10?N·mm，α1=1.0，fc=14.3N/mm2，b=200mm，h0=465mm代入上式：αs=150×10?/(1.0×14.3×200×4652)≈0.24（3）計(jì)算相對(duì)受壓區(qū)高度ξ：由公式ξ=1-√(1-2αs)，可得：ξ=1-√(1-2×0.24)≈0.27＜ξb=0.518，屬于適筋梁。（4）計(jì)算受拉鋼筋截面面積As：根據(jù)公式As=α1fcbh0ξ/fy，可得：As=1.0×14.3×200×465×0.27/360≈1018.6mm2根據(jù)最小配筋率要求：ρmin=max{0.2%，0.45ft/fy}=max{0.2%，0.45×1.43/360}≈0.2%Asmi