《结构设计原理》复习资料

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流结构设计原理复习资料.精品文档.结构设计原理复习资料第一篇 钢筋混凝土结构第一章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能 三、复习题 （一）填空题1、在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是 替混凝土受拉 或 协助混凝土受压 。2、混凝土的强度指标有 混凝土的立方体强度 、 混凝土轴心抗压强度 和 混凝土抗拉强度 。3、混凝土的变形可分为两类： 受力变形 和 体积变形 。4、钢筋混凝土结构使用的钢筋，不仅要 强度高 ，而且要具有良好的 塑性 、 可焊性 ，同时还要求与混凝土有较好的 粘结性能 。5、影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多，其中主要

2、为 混凝土强度 、 浇筑位置 、 保护层厚度 及 钢筋净间距 。6、钢筋和混凝土这两种力学性能不同的材料能够有效地结合在一起共同工作，其主要原因是： 钢筋和混凝土之间具有良好的粘结力 、 钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近 和 混凝土对钢筋起保护作用 。7、混凝土的变形可分为混凝土的 受力变形 和混凝土的 体积变形 。其中混凝土的徐变属于混凝土的 受力 变形，混凝土的收缩和膨胀属于混凝土的 体积 变形。（二）判断题1、素混凝土的承载能力是由混凝土的抗压强度控制的。【×】2、混凝土强度愈高，应力应变曲线下降愈剧烈，延性就愈好。【×】3、线性徐变在加荷初期增长很快，一般在两年左右

3、趋以稳定，三年左右徐变即告基本终止。【】4、水泥的用量愈多，水灰比较大，收缩就越小。【×】5、钢筋中含碳量愈高，钢筋的强度愈高，但钢筋的塑性和可焊性就愈差。【】（三）名词解释1、混凝土的立方体强度我国公路桥规规定以每边边长为150mm的立方体试件，在20±2的温度和相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28天，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压极限强度值（以MPa计）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号表示。2、混凝土的徐变在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象被称为混凝土的徐变。3、混凝土的收缩混凝土在空

4、气中结硬时体积减小的现象称为混凝土的收缩。第二章 结构按极限状态法设计计算的原则 三、复习题 （一）填空题1、结构设计的目的，就是要使所设计的结构，在规定的时间内能够在具有足够 可靠性 性的前提下，完成 全部功能 的要求。2、结构能够满足各项功能要求而良好地工作，称为结构 可靠 ，反之则称为 失效 ，结构工作状态是处于可靠还是失效的标志用 极限状态 来衡量。3、国际上一般将结构的极限状态分为三类： 承载能力极限状态 、 正常使用极限状态 和 “破坏一安全”极限状态 。4、正常使用极限状态的计算，是以弹性理论或塑性理论为基础，主要进行以下三个方面的验算： 应力计算 、 裂缝宽度验算 和 变形验算

5、 。5、公路桥涵设计中所采用的荷载有如下几类： 永久荷载 、 可变荷载 和 偶然荷载 。6、结构的 安全性 、 适用性 和 耐久性 通称为结构的可靠性。7、作用是指使结构产生内力、变形、应力和应变的所有原因，它分为 直接 作用和 间接 作用两种。 直接作用 是指施加在结构上的集中力或分布力如汽车、人群、结构自重等， 间接作用 是指引起结构外加变形和约束变形的原因，如地震、基础不均匀沉降、混凝土收缩、温度变化等。8、结构上的作用按其随时间的变异性和出现的可能性分为三类： 永久作用（恒载） 、可变作用 和 偶然作用 。9、我国公路桥规根据桥梁在施工和使用过程中面临的不同情况，规定了结构设计的三种状

6、况： 持久 状况、 短暂 状况和 偶然 状况。10、公路桥规根据混凝土立方体抗压强度标准值进行了强度等级的划分，称为混凝土强度等级并冠以符号C来表示，规定公路桥梁受力构件的混凝土强度等级有13级，即C20C80，中间以5MPa进级。C50以下为普通强度混凝土，C50及以上混凝土为高强度混凝土。公路桥规规定受力构件的混凝土强度等级应按下列规定采用：钢筋混凝土构件不应低于C20 ，用HRB400、KL400级钢筋配筋时，不应低于 C25 ；预应力混凝土构件不应低于 C40 。11、结构或结构构件设计时，针对不同设计目的所采用的各种作用规定值即称为作用代表值。作用代表值包括作用 标准值 、 准永久值

7、 和 频遇值 。（二）名词解释1、结构的可靠度结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。2、结构的极限状态当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。第三章 受弯构件正截面承载力计算 二、复习题 （一）填空题1、钢筋混凝土受弯构件常用的截面型式有 矩形 、 T形 和 箱形 等。2、只在梁（板）的受拉区配置纵向受拉钢筋，此种构件称为 单筋受弯构件 ；如果同时在截面受压区也配置受力钢筋，则此种构件称为 双筋受弯构件 。3、梁内的钢筋有 纵向受拉钢筋（主钢筋） 、 弯起钢筋 或 斜钢筋 、 箍筋 、 架立钢筋 和 水平纵

8、向钢筋 等。4、梁内的钢筋常常采用骨架形式，一般分为 绑扎钢筋骨架 和 焊接钢筋骨架 两种形式。5、钢筋混凝土构件破坏有两种类型： 塑性破坏 和 脆性破坏 。6、受弯构件正截面承载力计算的截面设计是根据截面上的 计算弯矩 ，选定 材料 、确定 截面尺寸 和 配筋 的计算。7、受压钢筋的存在可以提高截面的 延性 ，并可减少长期荷载作用下的 变形 。8、将空心板截面换算成等效的工字形截面的方法，是根据 面积 、 惯性矩 和 形心位置 不变的原则。9、T形截面按受压区高度的不同可分为两类： 第一类T形截面 和 第二类T形截面 。10、工字形、箱形截面以及空心板截面，在正截面承载力计算中均按 T形截面

9、 来处理。（二）判断题1、判断一个截面在计算时是否属于T形截面，不是看截面本身形状，而是要看其翼缘板是否参加抗压作用。【】2、当梁截面承受异号弯矩作用时，可以采用单筋截面。【×】3、少筋梁破坏是属于塑性破坏。【×】4、水平纵向钢筋其作用主要是在梁侧面发生裂缝后，可以减少混凝土裂缝宽度。【】5、当承受正弯矩时，分布钢筋应放置在受力钢筋的上侧。【×】（三）名词解释1、控制截面所谓控制截面，在等截面构件中是指计算弯矩（荷载效应）最大的截面；在变截面构件中则是指截面尺寸相对较小，而计算弯矩相对较大的截面。2、最大配筋率当配筋率增大到使钢筋屈服弯矩约等于梁破坏时的弯矩时，受

10、拉钢筋屈服与压区混凝土压碎几乎同时发生，这种破坏称为平衡破坏或界限破坏，相应的配筋率称为最大配筋率。3、最小配筋率当配筋率减少，混凝土的开裂弯矩等于拉区钢筋屈服时的弯矩时，裂缝一旦出现，应力立即达到屈服强度，这时的配筋率称为最小配筋率。备注：最小配筋率是少筋梁与适筋梁的界限。当梁的配筋率由逐渐减小，梁的工作特性也从钢筋混凝土结构逐渐向素混凝土结构过渡，所以，可按采用最小配筋率的钢筋混凝土梁在破坏时，正截面承载力等于同样截面尺寸、同样材料的素混凝土梁正截面开裂弯矩标准值的原则确定。（五）计算题1、已知一钢筋混凝土单筋矩形截面梁，截面尺寸b×h=250mm×500mm（h0=4

11、55mm），截面处弯矩组合设计值Md=115KN·m，采用C20混凝土（）和HRB335级钢筋（）。类环境条件，安全等级为二级（），。计算所需要的受拉钢筋的截面面积。解：本题为单筋矩形截面梁截面设计类型题，请按照以下三个步骤进行计算：第一步：计算截面抵抗矩系数第二步：计算混凝土受压区相对高度第三步：求受拉钢筋的截面面积mm2其中：=0.2%于是，所需要的受拉钢筋的截面面积=1054mm22、已知一钢筋混凝土矩形截面梁，截面尺寸限定为b×h=200mm×400mm，采用C20混凝土（）和HRB335级钢筋（，），弯矩组合设计值Md=80KN·m。类环境条件

12、，安全等级为一级（），。试进行配筋计算。解：本题为双筋矩形截面梁截面设计的第一种类型题，请按照以下步骤进行计算：说明：在不允许增加梁的截面尺寸和提高混凝土强度等级的情况下，如单筋梁出现超筋，则可采用按双筋梁进行设计。受压钢筋按一层布置，假设；受拉钢筋按二层布置，假设，h0=400-65=335mm，弯矩计算值为。第一步：验算是否需要采用双筋截面。单筋矩形截面的最大正截面承载力为=9.2×200×3352×0.56×(1-0.5×0.56)=83.26KN·m<88 KN·m故需要采用双筋截面。第二步：首先计算单筋梁部分

13、，让单筋梁充分发挥作用（即令），求受压钢筋的面积 第三步：根据平衡条件，求受拉钢筋的截面面积于是，受拉区所需要的受拉钢筋总面积是1289mm2。 受压区所需要的受压钢筋总面积是56.4mm2。3、已知一钢筋混凝土双筋矩形截面梁，其截面尺寸为b×h=200mm×400mm，采用C30混凝土（）和HRB335级钢筋（，），承受的弯矩组合设计值，受压区已经配置了2根直径为16mm的受压钢筋。类环境条件，安全等级为二级（），。试求受拉钢筋的面积。解：本题为双筋矩形截面梁截面设计的第二种类型题，请按照以下步骤进行计算：受压钢筋按一层布置，；受拉钢筋按二层布置，假设，h0=400-65

14、=335mm，弯矩计算值为。第一步：计算单筋矩形截面的最大正截面承载力为=13.8×200×3352×0.56×(1-0.5×0.56)=124.89KN·m<150 KN·m故需要采用双筋截面。第二步：首先计算“钢筋”梁部分（又称第二部分截面），求受拉钢筋的截面面积第三步：计算单筋梁部分（实质上为单筋矩形截面截面设计），求受拉钢筋截面面积于是，所需要的受拉钢筋的总面积为4、已知翼缘位于受压区的钢筋混凝土单筋T形简支梁，其截面尺寸b×h=160mm×1000mm，承受的跨中截面弯矩组合设计值，采用C

15、25混凝土（）和HRB335级钢筋（，），类环境条件，安全等级为一级（），。求受拉钢筋截面面积。解：本题为第二类T形截面截面设计类型题，请按照以下步骤进行计算。设T形截面受拉钢筋为两排，取，则。第一步：判别T形截面的类型。故属于第二类T形截面。第二步：首先计算“翼缘”梁部分（也称第二部分截面），求受拉钢筋面积。第三步：计算单筋梁部分（实质上为单筋矩形截面截面设计），求受拉钢筋截面面积于是，所需要的受拉钢筋的总面积为第四章 受弯构件斜截面承载力计算 二、复习题 （一）填空题1、一般把箍筋和弯起（斜）钢筋统称为梁的 腹筋 ，把配有纵向受力钢筋和腹筋的梁称为 有腹筋梁 ，而把仅有纵向受力钢筋而不设腹

16、筋的梁称为无腹筋梁。2、钢筋混凝土受弯构件沿斜截面的主要破坏形态有 斜压破坏 、 斜拉破坏 和 剪压破坏 等。3、影响有腹筋梁斜截面抗剪能力的主要因素有： 剪跨比 、 混凝土强度 、 纵向受拉钢筋配筋率 、 配箍率和箍筋强度 。4、钢筋混凝土梁沿斜截面的主要破坏形态有斜压破坏、斜拉破坏和剪压破坏等。在设计时，对于斜压和斜拉破坏，一般是采用 截面限制条件 和 一定的构造措施 予以避免，对于常见的剪压破坏形态，梁的斜截面抗剪能力变化幅度较大，故必须进行斜截面抗剪承载力的计算。公路桥规规定，对于配有腹筋的钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力的计算采用下属半经验半理论的公式：5、对于已经设计好的等高度钢筋混凝

17、土简支梁进行全梁承载能力校核，就是进一步检查梁沿长度上的截面的 正截面抗弯承载力 、 斜截面抗剪承载力 和 斜截面抗弯承载力 是否满足要求。（二）判断题1、在斜裂缝出现前，箍筋中的应力就很大，斜裂缝出现后，与斜裂缝相交的箍筋中的应力突然减小，起到抵抗梁剪切破坏的作用。【×】2、箍筋能把剪力直接传递到支座上。【×】3、配置箍筋是提高梁抗剪承载力的有效措施。【】4、梁的抗剪承载力随弯筋面积的加大而提高，两者呈线性关系。【】5、弯筋不宜单独使用，而总是与箍筋联合使用。【】6、试验表明，梁的抗剪能力随纵向钢筋配筋率的提高而减小。【×】7、连续梁的抗剪承载力比相同广义剪跨比

18、的简支梁抗剪承载力要低。【】（三）名词解释1、剪跨比剪跨比是一个无量纲常数，用来表示，此处M和V分别为剪压区段中某个竖直截面的弯矩和剪力，h0为截面有效高度。2、抵抗弯矩图抵抗弯矩图又称材料图，就是沿梁长各个正截面按实际配置的总受拉钢筋面积能产生的抵抗弯矩图，即表示个正截面所具有的抗弯承载力。（四）简答题1、对于无腹筋梁，斜裂缝出现后，梁内的应力状态有哪些变化？答：斜裂缝出现前，剪力由梁全截面抵抗。但斜裂缝出现后，剪力仅由剪压面抵抗，后者的面积远小于前者。所以斜裂缝出现后，剪压区的剪应力显著增大；同时，剪压区的压应力也要增大。这是斜裂缝出现后应力重分布的一个表现。斜裂缝出现前，截面纵筋拉应力由

19、截面处的弯矩所决定，其值较小。在斜裂缝出现后，截面处的纵筋拉应力则由剪压面处弯矩决定。后者远大于前者，故纵筋拉应力显著增大，这是应力重分布的另一个表现。2、简述无腹筋简支梁沿斜截面破坏的三种主要形态？答：斜拉破坏：在荷载作用下，梁的剪跨段产生由梁底竖直裂缝沿主压应力轨迹线向上延伸发展而成斜裂缝。其中有一条主要斜裂缝（又称临界斜裂缝）很快形成，并迅速伸展至荷载垫板边缘而使混凝土裂通，梁被撕裂成两部分而丧失承载力，同时，沿纵向钢筋往往伴随产生水平撕裂裂缝。这种破坏发生突然，破坏面较整齐，无压碎现象。剪压破坏：梁在弯剪区段内出现斜裂缝，随着荷载的增大，陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界裂缝。临

20、界斜裂缝出现后，梁还能继续增加荷载，斜裂缝伸展至荷载垫板下，直到斜裂缝顶端（剪压区）的混凝土在正应力、剪应力和荷载引起的竖向局部压应力的共同作用下被压酥而破坏，破坏处可见到很多平行的斜向短裂缝和混凝土碎渣。斜压破坏：当剪跨比较小时，首先是加载点和支座之间出现一条斜裂缝，然后出现若干条大体相平行的斜裂缝，梁腹被分割成若干倾斜的小柱体。随着荷载的增大，梁腹发生类似混凝土棱柱体被压坏的情况，即破坏时斜裂缝多而密，但没有主裂缝。3、在斜裂缝出现后，腹筋的作用表现在哪些方面？答：把开裂拱体向上拉住，使沿纵向钢筋的撕裂裂缝不发生，从而使纵筋的销栓作用得以发挥，这样，开裂拱体就能更多地传递主压应力；腹筋将开

21、裂拱体传递过来的主压应力传到基本拱体上断面尺寸较大还有潜力的部位上去，这就减轻了基本拱体上拱顶所承压的应里，从而提高了梁的抗剪承载力；腹筋能有效地减小斜裂缝开展宽度，从而提高了斜截面上的骨料咬合力。第六章 轴心受压构件的正截面承载力计算 二、复习题 （一）填空题1、钢筋混凝土轴心受压构件按照箍筋的功能和配置方式的不同可分为两种： 普通箍筋柱 和 螺旋箍筋柱 。2、普通箍筋的作用是： 防止纵向钢筋局部压屈、并与纵向钢筋形成钢筋骨架，便于施工 。3、螺旋筋的作用是使截面中间部分（核心）混凝土成为约束混凝土，从而提高构件的 强度 和 延性 。4、按照构件的长细比不同，轴心受压构件可分为 短柱 和 长

22、柱 两种。5、在长柱破坏前，横向挠度增加得很快，使长柱的破坏来得比较突然，导致 失稳破坏 。6、纵向弯曲系数主要与构件的 长细比 有关。公路桥规规定配有纵向受力钢筋和普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算公式如下：公路桥规规定配有纵向受力钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算公式如下：（二）判断题1、长柱的承载能力要大于相同截面、配筋、材料的短柱的承载能力。【×】2、在轴心受压构件配筋设计中，纵向受压钢筋的配筋率越大越好。【×】3、相同截面的螺旋箍筋柱比普通箍筋柱的承载力高。【】（三）名词解释1、纵向弯曲系数对于钢筋混凝土轴心受压构件，把长柱失稳破坏时的临界压力与短柱

23、压坏时的轴心压力的比值称为纵向弯曲系数。（四）简答题1、轴心受压构件的承载力主要由混凝土负担，设置纵向钢筋的目的是什么？答：协助混凝土承受压力，减小构件截面尺寸；承受可能存在的不大的弯矩；防止构件的突然脆性破坏。第七章 偏心受压构件的正截面承载力计算二、复习题（一）填空题1、钢筋混凝土偏心受压构件随着偏心距的大小及纵向钢筋配筋情况不同，有以下两种主要破坏形态： 大偏心受压破坏（受拉破坏） 和 小偏心受压破坏（受压破坏） 。2、可用 受压区界限高度 或 受压区高度界限系数 来判别两种不同偏心受压破坏形态，当时，截面为 大偏心受压 破坏；当>时，截面为 小偏心受压 破坏。3、钢筋混凝土偏心受

24、压构件按长细比可分为 短柱 、 长柱 和 细长柱 。4、实际工程中最常遇到的是长柱，由于最终破坏是材料破坏，因此，在设计计算中需考虑由于构件侧向挠度而引起的 二阶弯矩 的影响。5、试验研究表明，钢筋混凝土圆形截面偏心受压构件的破坏，最终表现为 受压区混凝土压碎 。（二）判断题1、在钢筋混凝土偏心受压构件中，布置有纵向受力钢筋和箍筋。对于圆形截面，纵向受力钢筋常采用沿周边均匀配筋的方式。【】2、偏心受压构件在荷载作用下，构件截面上只存在轴心压力。【×】3、大偏心受压破坏又称为受压破坏。【×】4、小偏心受压构件破坏时，受压钢筋和受拉钢筋同时屈服。【×】5、当纵向偏心压

25、力偏心距很小时，构件截面将全部受压，中性轴会位于截面以外。【】本章学习重点：对称配筋矩形截面偏心受压构件截面设计（1）大、小偏心受压构件的判别若，为大偏心受压构件；若>，为小偏心受压构件。（2）大偏心受压构件（）的计算当 式中：当<时，式中：（四）计算题1、钢筋混凝土矩形截面偏心受压柱，截面尺寸b×h=400mm×500mm，构件在弯矩作用方向和垂直于弯矩作用方向上的计算长度，类环境条件，轴向力计算值，弯矩计算值，采用C20混凝土（），纵向钢筋采用HRB335级钢筋（），。试求对称配筋时所需纵向钢筋的截面面积。解：本题为矩形截面对称配筋大偏心受压构件截面设计类型

26、题，必须掌握。>5，需要考虑偏心距增大系数的影响。设，。3.8>1，取>1，取偏心距增大系数按照下式计算：首先，判断偏心受压构件的类别。故可按大偏心受压构件进行设计。其次，求所需纵向受拉钢筋的面积。于是，所需纵向受拉钢筋的面积为： =1513mm2圆形截面偏心受压构件的承载力计算基本公式如下：第九章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 二、复习题 （一）填空题1、对于所有的钢筋混凝土构件都要求进行强度计算，而对某些构件，还要根据使用条件进行 正常使用阶段 计算。2、对于钢筋混凝土受弯构件，公路桥规规定必须进行使用阶段的 变形 和 弯曲裂缝最大裂缝宽度 验算。3、在进行施

27、工阶段验算时，应根据 可能出现的施工荷载 进行内力组合。4、钢筋混凝土结构的裂缝，按其产生的原因可分为以下几类： 由荷载效应引起的裂缝 、 由外加变形或约束变形引起的裂缝 和 钢筋锈蚀裂缝 。5、裂缝宽度的三种计算理论法： 粘结滑移理论法 、 无滑移理论 和 综合理论 。6、对于结构重力引起的变形是长期性的变形，一般采用 设置预拱度 来加以消除。7、影响裂缝宽度的主要因素有： 钢筋应力 、 钢筋直径 、 配筋率 、 保护层厚度 、钢筋外形 、 荷载作用性质 和 构件受力性质 等。 （二）判断题1、在使用阶段，钢筋混凝土受弯构件是不带裂缝工作的。【×】2、对于钢筋混凝土构件在荷载作用下

28、产生的裂缝宽度，主要是在设计计算和构造上加以控制。【】3、设置预拱度的目的是为了线型美观。【×】（三）简答题1、简述钢筋混凝土受弯构件在使用阶段计算的特点？答：钢筋混凝土受弯构件的承载能力极限状态是取构件破坏阶段，而使用阶段一般是指梁带裂缝工作阶段。在钢筋混凝土受弯构件的设计中，其强度计算决定了构件设计尺寸、材料、配筋量及钢筋布置，以保证截面承载能力要大于荷载效应；计算方法分截面设计和截面复核两种方法。使用阶段计算是按照构件使用条件对已设计的构件进行计算，以保证在使用情况下的应力、裂缝和变形小于正常使用极限状态的限值，这种计算称为“验算”。钢筋混凝土受弯构件的强度计算必须满足荷载效应

29、小于等于截面承载能力，其中荷载效应为所考虑荷载组合系的效应值，且承载能力要考虑材料安全系数及工作条件系数。2、简述设置预拱度的目的及如何设置预拱度？答：设置预拱度的目的是为了消除结构重力这个长期荷载引起的变形，另外，希望构件在平时无静活载作用时保持一定的拱度。公路桥规规定：当由作用（或荷载）短期效应组合并考虑作用（或荷载）长期效应影响产生的长期挠度不超过（为计算跨径）时，可不设预拱度；当不符合上述规定时则应设预拱度。钢筋混凝土受弯构件预拱度值按结构自重和可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和采用。第二篇 预应力混凝土结构第十二章 预应力混凝土结构的基本概念及其材料 二、复习题 （一）填空题1、钢筋

30、混凝土结构在使用中存在如下两个问题： 需要带裂缝工作 和 无法充分利用高强材料的强度 。2、将配筋混凝土按预加应力的大小可划分为如下四级： 全预应力 、 有限预应力 、 部分预应力 和 普通钢筋混凝土结构 。3、预加应力的主要方法有 先张法 和 后张法 。4、后张法主要是靠 工作锚具 来传递和保持预加应力的；先张法则主要是靠 粘结力 来传递并保持预加应力的。5、锚具的型式繁多，按其传力锚固的受力原理，可分为： 依靠摩阻力锚固的锚具 、 依靠承压锚固的锚具 和 依靠粘结力锚固的锚具 。6、夹片锚具体系主要作为锚固 钢绞线筋束 之用。7、国内桥梁构件预留孔道所用的制孔器主要有两种： 抽拔橡胶管 和 螺旋金属波纹管 。8、预应力混凝土结构的混凝土，不仅要求高强度，而且还要求能 快硬 、 早强 ，以便能及早施加预应力，加快施工进度，提高设备、模板等利用率。9、影响混凝土徐变