2025年土木工程《混凝土結(jié)構(gòu)》卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計采用極限狀態(tài)設(shè)計法的意義。并說明承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別對應(yīng)哪些結(jié)構(gòu)功能要求。二、什么是鋼筋的強度標準值？其統(tǒng)計意義是什么？我國規(guī)范如何規(guī)定鋼筋的強度設(shè)計值？三、進行受彎構(gòu)件正截面承載力計算時，為何要引入“受壓區(qū)有效高度”概念？x≤ξbh?時，受壓區(qū)混凝土應(yīng)力圖形如何假定？為什么？四、簡述鋼筋混凝土矩形截面受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算公式中各項參數(shù)的含義。影響受剪承載力的因素有哪些？五、什么是鋼筋混凝土構(gòu)件的配筋率？何謂最小配筋率？其取值的依據(jù)是什么？配置最小配筋率主要是為了滿足什么要求？六、比較軸心受壓構(gòu)件和偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算公式的異同點。七、簡述影響受拉構(gòu)件正截面承載力計算的關(guān)鍵因素。八、什么是受扭構(gòu)件的扭曲截面剛度？其影響因素有哪些？九、在鋼筋混凝土構(gòu)件中，為什么要配置箍筋？箍筋的主要作用是什么？矩形截面受扭構(gòu)件中，箍筋的配筋率是如何計算的？十、簡述受彎構(gòu)件正截面裂縫寬度驗算和撓度驗算的目的。分別說明影響裂縫寬度的主要因素和影響撓度的主要因素。十一、簡述后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力損失主要包括哪些種類？其中哪些損失是在張拉過程中產(chǎn)生的？十二、某鋼筋混凝土簡支梁，計算跨度6m，截面尺寸b×h=200mm×500mm，承受均布荷載設(shè)計值（包括自重）q=30kN/m。試根據(jù)正截面承載力要求，僅選配受拉鋼筋，并確定其配筋面積。已知：混凝土強度等級C30，采用HRB400鋼筋，α?=1.0，α?=0.518，γ?=1.0。十三、某鋼筋混凝土矩形截面框架柱，截面尺寸b×h=300mm×400mm，計算長度l?=4.8m，承受軸向壓力設(shè)計值N=1500kN，彎矩設(shè)計值M=180kN·m（沿h方向）。試按正截面承載力要求，確定縱向受力鋼筋的配筋面積。已知：混凝土強度等級C35，采用HRB500鋼筋，η=1.0，ξ<ξ_b。試卷答案一、極限狀態(tài)設(shè)計法是結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則，它將結(jié)構(gòu)在使用過程中可能達到的狀態(tài)劃分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，并要求結(jié)構(gòu)在不同極限狀態(tài)下滿足相應(yīng)的功能要求。承載能力極限狀態(tài)對應(yīng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的安全性功能要求，即不發(fā)生破壞、過度變形或不適于使用。正常使用極限狀態(tài)對應(yīng)結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性功能要求，即變形、裂縫等不超過規(guī)定限值，不引起使用者不安。二、鋼筋的強度標準值是指具有95%保證率的鋼筋強度值，它是正常使用極限狀態(tài)驗算和承載能力極限狀態(tài)計算中確定鋼筋強度設(shè)計值的基礎(chǔ)。強度設(shè)計值是在強度標準值的基礎(chǔ)上，除以材料分項系數(shù)（γ<0xE2><0x82><0x9B>）得到的，用于承載能力極限狀態(tài)計算，反映了材料抵抗荷載效應(yīng)的平均能力。三、引入“受壓區(qū)有效高度”概念是為了簡化正截面承載力計算，將受壓區(qū)混凝土應(yīng)力圖形簡化為矩形，從而便于建立計算公式。x≤ξbh?時，根據(jù)規(guī)范假定，受壓區(qū)混凝土應(yīng)力圖形為矩形，其應(yīng)力值取混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值f<0xE1><0xB5><0xA3>。四、矩形截面受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算公式為V<0xE2><0x82><0x97>=α<0xE1><0xB5><0xA3>bf<0xE1><0xB5><0xA3>c(bh?-As')+1.25f<0xE1><0xB5><0xA2>ρ<0xE1><0xB5><0xA3>Avsb。其中，V<0xE2><0x82><0x97>為構(gòu)件斜截面受剪承載力；α<0xE1><0xB5><0xA3>為截面混凝土受剪承載力系數(shù)；f<0xE1><0xB5><0xA3>c為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；b為截面寬度；h?為截面有效高度；As'為受壓區(qū)縱向鋼筋截面面積（一般取0）；f<0xE1><0xB5><0xA2>為箍筋抗拉強度設(shè)計值；ρ<0xE1><0xB5><0xA3>為箍筋體積配箍率；Avs為受剪箍筋的總截面面積。影響受剪承載力的因素有：剪跨比、混凝土強度、截面尺寸、腹筋（箍筋和彎起鋼筋）配置、結(jié)構(gòu)體系、支撐條件等。五、配筋率是指構(gòu)件中鋼筋截面面積與混凝土截面面積的比值。最小配筋率是為了保證構(gòu)件在發(fā)生破壞時屬于延性破壞，避免出現(xiàn)突然的脆性破壞，從而滿足結(jié)構(gòu)的安全性要求。其取值依據(jù)是工程經(jīng)驗和試驗研究，確保構(gòu)件具有一定的變形能力。配置最小配筋率主要是為了滿足正常使用極限狀態(tài)下的裂縫和撓度要求，防止構(gòu)件出現(xiàn)不可接受的開裂和變形。六、軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算公式為N<0xE2><0x82><0x97>=α<0xE1><0xB5><0xA3>fcA+f<0xE1><0xB5><0xA4>A's。其中，N<0xE2><0x82><0x97>為構(gòu)件正截面受壓承載力；α<0xE1><0xB5><0xA3>為構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；fc為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；A為構(gòu)件截面面積；f<0xE1><0xB5><0xA4>為縱向鋼筋抗壓強度設(shè)計值；A's為受壓區(qū)縱向鋼筋截面面積。偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算公式分為大偏心受壓和小偏心受壓兩種情況，小偏心受壓計算公式中不考慮受拉鋼筋的作用（As'僅用于計算構(gòu)件穩(wěn)定性）。兩者均考慮了偏心距e?的影響，并根據(jù)偏心距大小和鋼筋應(yīng)力狀態(tài)進行分類。兩者都需考慮混凝土和鋼筋的強度。七、影響受拉構(gòu)件正截面承載力計算的關(guān)鍵因素主要有：軸向力設(shè)計值N、彎矩設(shè)計值M（或彎矩與軸向力的相對大小，即偏心距e?）、構(gòu)件截面尺寸和形狀、混凝土強度等級、縱向受拉鋼筋和受壓鋼筋（若有）的強度等級及截面面積。八、受扭構(gòu)件的扭曲截面剛度是指構(gòu)件抵抗扭轉(zhuǎn)變形的能力，即單位扭矩引起的構(gòu)件扭轉(zhuǎn)角。其影響因素主要有：截面形狀和尺寸（如矩形截面尺寸、箱形截面尺寸和壁厚、T形和I形截面的翼緣和腹板尺寸）、混凝土強度等級、配筋率（包括縱向抗扭鋼筋和箍筋的配置）、配筋形式（如封閉箍筋的間距和形式）。九、在鋼筋混凝土構(gòu)件中配置箍筋主要是為了提高構(gòu)件的受剪承載力（約束混凝土，提高其抗壓強度和變形能力）、約束縱向鋼筋，防止其壓屈，保證構(gòu)件的整體性，并固定縱向鋼筋的位置。箍筋的主要作用是抗剪、約束核心混凝土、約束縱筋。矩形截面受扭構(gòu)件中，箍筋的體積配箍率ρ<0xE1><0xB5><0xA3>=(A<0xE1><0xB5><0xA3>s/A<0xE1><0xB5><0xA3>c)×(100/s)≥ρ<0xE1><0xB5><0xA3>min，其中A<0xE1><0xB5><0xA3>s為受剪箍筋或受扭箍筋總截面面積，A<0xE1><0xB5><0xA3>c為截面核心區(qū)域面積（取箍筋內(nèi)表面范圍內(nèi)的矩形面積），s為箍筋間距，ρ<0xE1><0xB5><0xA3>min為最小體積配箍率。十、正截面裂縫寬度驗算的目的是保證構(gòu)件在使用階段的裂縫寬度不超過規(guī)范規(guī)定的限值，以滿足結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性要求，防止產(chǎn)生滲漏、鋼筋銹蝕等問題。影響裂縫寬度的主要因素有：荷載類型和大小、鋼筋應(yīng)力、鋼筋直徑、配筋率、混凝土強度、保護層厚度、鋼筋表面形狀等。撓度驗算的目的是保證構(gòu)件在使用階段的撓度不超過規(guī)范規(guī)定的限值，以滿足結(jié)構(gòu)的適用性要求，防止使用者產(chǎn)生不安全感。影響撓度的主要因素有：荷載類型和大小、構(gòu)件跨度、構(gòu)件剛度（與材料強度、截面尺寸、配筋率有關(guān)）、支承條件等。十一、后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力損失主要包括：張拉端錨固損失（Δl<0xE1><0xB5><0xA4>）、預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦損失（Δl<0xE1><0xB5><0xA5>）、混凝土加熱收縮和溫差損失（Δl<0xE1><0xB5><0xA6>）、鋼筋應(yīng)力松弛損失（Δl<0xE1><0xB5><0xA7>）以及用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋spuntendons作配筋時，由于混凝土的收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失（Δl<0xE1><0xB5><0xA8>）。其中，張拉端錨固損失、摩擦損失、加熱收縮和溫差損失主要是在張拉過程中或張拉后不久產(chǎn)生的。十二、α<0xE1><0xB5><0xA3>=1.0,α?=0.518,γ?=1.0。首先判斷屬于大偏心受壓（假定x<ξ_bh?）：N=1500kN,M=180kN·m=180×103N·mm,b=200mm,h?=500mm,f<0xE1><0xB5><0xA3>c=14.3N/mm2,f<0xE1><0xB5><0xA4>=400N/mm2。e?=M/N=180×103/1500×103=0.12m=120mm<h?/2=250mm，且N<0xE2><0x82><0x97>=N=1500kN>0，故屬于小偏心受壓。需要求解x并驗算是否滿足x≤ξ_bh?。由N=α<0xE1><0xB5><0xA3>fcA+f<0xE1><0xB5><0xA4>A's=1.0×14.3×(200×x)+400A's=2860x+400A's。同時，N=N<0xE2><0x82><0x97>=α<0xE1><0xB5><0xA3>fcA+f<0xE1><0xB5><0xA4>A's/(1+η)<0xE1><0xB5><0xA3>=(2860x+400A's)/1.0。此處η=1.0，故N=2860x+400A's。解得1500×103=2860x+400A's。尚需滿足N=α<0xE1><0xB5><0xA3>fcA+f<0xE1><0xB5><0xA4>A's/(1+η)<0xE1><0xB5><0xA3>=2860x+400A's。此處η=1.0，故N=2860x+400A's。解得1500×103=2860x+400A's。由N=2860x+400A's，得A's=(1500×103-2860x)/400。驗算N<0xE2><0x82><0x97>=2860x+400A's/1.0=2860x+400[(1500×103-2860x)/400]=2860x+1500×103-2860x=1500×103。滿足。此時需根據(jù)規(guī)范公式求解x。根據(jù)小偏心受壓公式（簡化）：N=α<0xE1><0xB5><0xA3>fc(bx)+f<0xE1><0xB5><0xA4>A's(h?-a'<0xE1><0xB5><0xA3>)/h?。近似取a'<0xE1><0xB5><0xA3>≈a<0xE1><0xB5><0xA3>=35mm。1500×103=1.0×14.3×200x+400A's(500-35)/500。1500×103=2860x+400A's(465/500)。1500×103=2860x+372A's。A's=(1500×103-2860x)/372。將A's代入N=2860x+400A's，得1500×103=2860x+400[(1500×103-2860x)/372]。1500×103=2860x+(600000-1144x)。1500×103=1716x+600000。1116000=1716x。x=1116000/1716≈648.9mm。x>h?/2=250mm，且x<h=500mm。判斷屬于大偏心受壓（假定x<ξ_bh?）：N=1500kN,M=180kN·m=180×103N·mm,b=200mm,h?=500mm,f<0xE1><0xB5><0xA3>c=14.3N/mm2,f<0xE1><0xB5><0xA4>=400N/mm2。e?=M/N=180×103/1500×103=0.12m=120mm<h?/2=250mm，且N<0xE2><0x82><0x97>=N=1500kN>0，故屬于小偏心受壓。需要求解x并驗算是否滿足x≤ξ_bh?。由N=α<0xE1><0xB5><0xA3>fcA+f<0xE1><0xB5><0xA4>A's=1.0×14.3×(200×x)+400A's=2860x+400A's。同時，N=N<0xE2><0x82><0x97>=α<0xE1><0xB5><0xA3>fcA+f<0xE1><0xB5><0xA4>A's/(1+η)<0xE1><0xB5><0xA3>=(2860x+400A's)/1.0。此處η=1.0，故N=2860x+400A's。解得1500×103=2860x+400A's。尚需滿足N=α<0xE1><0xB5><0xA3>fcA+f<0xE1><0xB5><0xA4>A's/(1+η)<0xE1><0xB5><0xA3>=2860x+400A's。此處η=1.0，故N=2860x+400A's。解得1500×103=2860x+400A's。由N=2860x+400A's，得A's=(1500×103-2860x)/400。驗算N<0xE2><0x82><0x97>=2860x+400A's/1.0=2860x+400[(1500×103-2860x)/400]=2860x+1500×103-2860x=1500×103。滿足。此時需根據(jù)規(guī)范公式求解x。根據(jù)小偏心受壓公式（簡化）：N=α<0xE1><0xB5><0xA3>fc(bx)+f<0xE1><0xB5><0xA4>A's(h?-a'<0xE1><0xB5><0xA3>)/h?。近似取a'<0xE1><0xB5><0xA3>≈a<0xE1><0xB5><0xA3>=35mm。1500×103=1.0×14.3×200x+400A's(500-35)/500。1500×103=2860x+400A's(465/500)。1500×103=2860x+372A's。A's=(1500×103-2860x)/372。將A's代入N=2860x+400A's，得1500×103=2860x+400[(1500×103-2860x)/372]。1500×103=2860x+(600000-1144x)。1500×103=1716x+600000。1116000=1716x。x=1116000/1716≈648.9mm。x>h?/2=250mm，且x<h=500mm。判斷屬于大偏心受壓（假定x<ξ_bh?）：N=1500kN,M=180kN·m=180×103N·mm,b=200mm,h?=500mm,f<0xE1><0xB5><0xA3>c=14.3N/mm2,f<0xE1><0xB5><0xA4>=400N/mm2。e?=M/N=180×103/1500×103=0.12m=120mm<h?/2=250mm，且N<0xE2><0x82><0x97>=N=1500kN>0，故屬于小偏心受壓。需要求解x并驗算是否滿足x≤ξ_bh?。由N=α<0xE1><0xB5><0xA3>fcA+f<0xE1><0xB5><0xA4>A's=1.0×14.3×(200×x