《混凝土结构基本原理》钢筋混凝土构件裂缝及变形的验算

题目部分，(卷面共有67题,243.0分,各大题标有题量和总分)一、填空题(8小题,共14.0分)1．(2分)混凝土构件裂缝开展宽度及变形验算属于（）极限状态的设计要求，验算时材料强度采用（）。2．(1分)（）是提高钢筋混凝土受弯构件刚度的最有效措施。3．(2分)裂缝宽度计算公式中的，σsk是指（），其值是按荷载效应的（）组合计算的。4．(2分)钢筋混凝土构件的平均裂缝间距随混凝土保护层厚度的增大而（）。用带肋变形钢筋时的平均裂缝间距比用光面钢筋时的平均裂缝间距（）（大、小）些。5．(2分)钢筋混凝土受弯构件挠度计算中采用的最小刚度原则是指在（）弯矩范围内，假定其刚度为常数，并按（）截面处的刚度进行计算。6．(2分)结构构件正常使用极限状态的要求主要是指在各种作用下（）和（）不超过规定的限值。7．(2分)裂缝间纵向受拉钢筋应变的不均匀系数Ψ是指（）之比，反映了裂缝间（）参与工作的程度。8．(1分)平均裂缝宽度是指（）位置处构件的裂缝宽度。二、单项选择题(17小题,共34.0分)1．(2分)钢筋混凝土轴心受拉构件的平均裂缝间距与纵向钢筋直径及配筋率的关系是A、直径越大，平均裂缝间距越小；B、配筋率越大，平均裂缝间距越大；C、直径越小，平均裂缝间距越小；2．(2分)钢筋混凝土梁截面抗弯刚度随荷载的增加及持续时间增加而。A、逐渐减小；B、逐渐增加；C、保持不变；D、先增加后减小。3．(2分)裂缝间钢筋应变的不均匀系数Ψ的数值越大，说明。A、裂缝之间混凝土的应力越大；B、裂缝之间钢筋应力越小；C、裂缝之间混凝土的应力越小；D、裂缝之间钢筋应力为零。4．(2分)当其他条件完全相同，根据钢筋面积选择钢筋直径和根数时，对裂缝有利的选择是A、较粗的变形钢筋；B、较粗的光面钢筋；C、较细的变形钢筋；D、较细的光面钢筋。5．(2分)计算钢筋混凝土梁的挠度时，荷载采用A、平均值；B、标准值；C、设计值。6．(2分)验算受弯构件裂缝宽度和挠度的目的是。A、使构件能够带裂缝工作；B、使构件满足正常使用极限状态的要求；C、使构件满足承载能力极限状态的要求；D、使构件能在弹性阶段工作。7．(2分)当验算受弯构件挠度时，出现f>[f]时，采取（）措施最有效。A、加大截面的宽度；B、提高混凝土强度等级；C、加大截面的高度；D、提高钢筋的强度等级。8．(2分)下面的关于受弯构件截面弯曲刚度的说明错误的是。A、截面弯曲刚度随着荷载增大而减小；B、截面弯曲刚度随着时间的增加而减小；C、截面弯曲刚度随着变形的增加而减小；D、截面弯曲刚度不变；9．(2分)钢筋混凝土构件变形和裂缝验算中关于荷载、材料强度取值说法正确的是。A、荷载、材料强度都取设计值；B、荷载、材料强度都取标准值；C、荷载取设计值，材料强度都取标准值；D、荷载取标准值，材料强度都取设计值；10．(2分)钢筋混凝土受弯构件挠度计算公式正确的是。A、；B、；C、；D、；11．(2分)下面关于短期刚度的影响因素说法错误的是。A、增加，略有增加；B、提高混凝土强度等级对于提高的作用不大；C、截面高度对于提高的作用的作用最大；D、截面配筋率如果满足承载力要求，基本上也可以满足变形的限值；12．(2分)《混凝土结构设计规范》定义的裂缝宽度是指：A、受拉钢筋重心水平处构件底面上混凝土的裂缝宽度；B、受拉钢筋重心水平处构件侧表面上混凝土的裂缝宽度；C、构件底面上混凝土的裂缝宽度；D、构件侧表面上混凝土的裂缝宽度；13．(2分)减少钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度，首先应考虑的措施是。A、采用直径较细的钢筋；B、增加钢筋的面积；C、增加截面尺寸；D、提高混凝土强度等级；14．(2分)混凝土构件的平均裂缝间距与下列哪个因素无关。A、混凝土强度等级；B、混凝土保护层厚度；C、纵向受拉钢筋直径；D、纵向钢筋配筋率；15．(2分)提高受弯构件截面刚度最有效的措施是。A、提高混凝土强度等级；B、增加钢筋的面积；C、改变截面形状；D、增加截面高度；16．(2分)关于受弯构件裂缝发展的说法正确的是。A、受弯构件的裂缝会一直发展，直到构件的破坏；B、钢筋混凝土受弯构件两条裂缝之间的平均裂缝间距为1.0倍的粘结应力传递长度；C、裂缝的开展是由于混凝土的回缩，钢筋的伸长，导致混凝土与钢筋之间产生相对滑移的结果；D、裂缝的出现不是随机的；17．(2分)普通钢筋混凝土结构裂缝控制等级为。A、一级；B、二级；C、三级；D、四级；三、判断题(18小题,共18.0分)1．(1分)Ψ表示裂缝间受拉混凝土协助钢筋抗拉工作的程度，当Ψ＝1时，表示混凝土的协助能力最强。（）2．(1分)钢筋混凝土梁在受压区配置钢筋，将增大长期荷载作用下的挠度。（）3．(1分)粘结应力的传递长度与裂缝间距有很大关系。传递长度短,则裂缝分布稀;反之则密。（）4．(1分)为了控制裂缝，在普通混凝土中，不宜采用高强钢筋。（）5．(1分)进行结构构件的变形验算时，采用荷载的标准值、准永久值和材料的设计值。（）6．(1分)由于构件的裂缝宽度和变形随时间而变化，因此进行裂缝宽度和变形验算时，还应考虑长期作用的影响。（）7．(1分)受压翼缘的存在使受弯构件的短期刚度Bs降低。（）8．(1分)当纵向受拉钢筋的面积相等时，选择较细直径的变形钢筋可减少裂缝宽度。（）9．(1分)平均裂缝宽度是平均裂缝间距之间沿钢筋水平位置处钢筋和混凝土总伸长之差。（）10．(1分)钢筋混凝土梁的截面刚度随着荷载的大小及持续时间的变化而变化。（）11．(1分)《混凝土结构设计规范》定义的裂缝宽度是指构件外表面上混凝土的裂缝宽度。（）12．(1分)受弯构件的裂缝会一直发展，直到构件的破坏。（）13．(1分)裂缝的开展是由于混凝土的回缩，钢筋的伸长，导致混凝土与钢筋之间产生相对滑移的结果（）。14．(1分)当计算最大裂缝宽度超过允许值不大时，可以通过增加保护层厚度的方法来解决。（）15．(1分)受弯构件截面弯曲刚度随着荷载增大而减小；（）16．(1分)受弯构件截面弯曲刚度随着时间的增加而减小；（）17．(1分)钢筋混凝土构件变形和裂缝验算中荷载、材料强度都取设计值；（）18．(1分)钢筋混凝土受弯构件两条裂缝之间的平均裂缝间距为1.0倍的粘结应力传递长度。（）四、问答题(20小题,共122.0分)1．(6分)何谓“最小刚度原则”?2．(10分)简述裂缝控制等级的划分、对允许出现裂缝的构件其裂缝宽度为何加以限制、需进行裂缝宽度验算的构件有哪些。3．(10分)裂缝间钢筋应变不均匀系数Ψ的物理意义是什么？《规范》是如何确定这个系数的？4．(6分)在受弯构件的受压区配置钢筋为什么会影响构件的长期刚度B?5．(6分)何谓“最小刚度原则”，挠度计算时为何要引入这一原则?6．(5分)确定构件裂缝宽度限值和变形限值时分别考虑哪些因素?7．(5分)受弯构件短期刚度Bs与哪些因素有关，如不满足构件变形限值，应如何处理?8．(9分)裂缝宽度的定义，为何与保护层厚度有关?9．(5分)为什么说裂缝条数不会无限增加，最终将趋于稳定?10．(4分)T形截面、倒T形截面的Ate有何区别，为什么?11．(4分)裂缝宽度与哪些因素有关，如不满足裂缝宽度限值，应如何处理?12．(5分)钢筋混凝土构件挠度计算与材料力学中挠度计算有何不同?13．(5分)简述参数ψ的物理意义和影响因素?14．(8分)何谓构件截面的弯曲刚度?它与材料力学中的刚度相比有何区别和特点?怎样建立受弯构件刚度计算公式?15．(7分)何谓“最小刚度原则”?试分析应用该原则的合理性。16．(6分)简述参数、ψ的物理意义。17．(6分)何谓混凝土构件的延性？其主要的表达方式及延性因素是什么？18．(5分)影响混凝土结构耐久性的主要因素是哪些？19．(6分)为什么说保护层厚度是影响构件表面裂缝宽度的一项主要因素？20．(4分)试述耐久性设计的目的及基本原则。五、计算题(4小题,共55.0分)1．(17分)承受均布荷载的矩形简支梁，计算跨度l0=4.0m，活荷载标准值=16kN/m，其准永久系数ψq=0.5，混凝土强度等级为C25，钢筋为HRB400级。环境类别为一类，安全等级为二级。试进行梁的截面设计，并验算梁的挠度。如混凝土强度等级改为C40，其他条件不变，重新计算并将结果进行对比分析。2．(17分)承受均布荷载的矩形简支梁，计算跨度l0=6.0m，活荷载标准值=12kN/m，其准永久系数ψq=0.5；截面尺寸为b×h=200mm×400mm，混凝土等级为C25，钢筋为HRB335级，416，环境类别为一类。试验算梁的跨中最大挠度是否符合挠度限值。3．(6分)某屋架下弦杆按轴心受拉构件设计，截面尺寸为200mm×200mm，混凝土强度等级为C30，钢筋为HRB400级，418，环境类别为一类。荷载效应标准组合的轴向拉力Nk=160kN。试对其进行裂缝宽度验算。4．(15分)简支矩形截面普通钢筋混凝土梁，截面尺寸b×h=200mm×500mm，混凝土强度等级为C30，钢筋为HRB335级，416，按荷载效应标准组合计算的跨中弯矩Mk=95kN•m；环境类别为一类。试对其进行裂缝宽度验算，如不满足应采取什么措施。====================答案====================答案部分，(卷面共有67题,243.0分,各大题标有题量和总分)一、填空题(8小题,共14.0分)1．(2分)[答案]正常使用；标准值；2．(1分)[答案]增加截面高度；3．(2分)[答案]裂缝截面处纵向受拉钢筋应力、标准；4．(2分)[答案]增大、小；5．(2分)[答案]同号；最大弯矩；6．(2分)[答案]裂缝宽度；变形值；7．(2分)[答案]裂缝间钢筋平均应变与裂缝截面钢筋应变、受拉区混凝土；8．(1分)[答案]受拉钢筋合力重心二、单项选择题(17小题,共34.0分)1．(2分)[答案]C2．(2分)[答案]A3．(2分)[答案]C4．(2分)[答案]C5．(2分)[答案]B6．(2分)[答案]B7．(2分)[答案]C8．(2分)[答案]D9．(2分)[答案]B10．(2分)[答案]B11．(2分)[答案]D12．(2分)[答案]B13．(2分)[答案]A14．(2分)[答案]A15．(2分)[答案]D16．(2分)[答案]C17．(2分)[答案]C三、判断题(18小题,共18.0分)1．(1分)[答案]错

2．(1分)[答案]错3．(1分)[答案]错4．(1分)[答案]对5．(1分)[答案]错6．(1分)[答案]对7．(1分)[答案]错8．(1分)[答案]对9．(1分)[答案]对10．(1分)[答案]对11．(1分)[答案]错12．(1分)[答案]错13．(1分)[答案]对14．(1分)[答案]错15．(1分)[答案]对16．(1分)[答案]对17．(1分)[答案]错18．(1分)[答案]错四、问答题(20小题,共122.0分)1．(6分)[答案]最小刚度原则：在同号弯矩区段采用最大弯矩处的截面弯曲刚度（即最小刚度）作为该区段的截面弯曲刚度。对不同号的弯矩区段，分别取最大正弯矩和最大负弯矩处的截面弯曲刚度作为正负弯矩区段的截面弯曲刚度。2．(10分)[答案]裂缝控制等级共分为三级：一级：严格要求不出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力；二级：一般要求不出现裂缝，按荷载效应标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土轴心抗拉强度标准值；按荷载效应准永久组合计算时，构件受拉边缘混凝土不宜产生拉应力；三级：允许出现裂缝。当裂缝宽度较大时，一是会引起钢筋锈蚀，二是使结构刚度减少、变形增加，从而影响结构的耐久性和正常使用，同时给人不安全感。因此，对允许出现裂缝的钢筋混凝土构件，裂缝宽度必须加以限制，要求使用阶段最大裂缝宽度小于允许裂缝宽度。即ωmax≤[ωmax]需要进行裂缝宽度验算的构件包括：受弯构件、轴心受拉构件、偏心受拉构件、e0≥0.55h0的大偏心受压构件。3．(10分)[答案]裂缝间钢筋平均应变εsm与裂缝截面钢筋应变εs之比称为钢筋应变不均匀系数Ψ，即Ψ＝εsm/εs当Ψ＝1.0时，即εsm=εs钢筋应变是均匀分布的，裂缝截面之间的混凝土与钢筋之间没有粘结作用，混凝土不能协同钢筋抗拉。在构件的使用阶段，通常Ψ<1.0，即εsm<εs,裂缝截面钢筋中的部分拉应力将通过钢筋与混凝土的粘结力传给裂缝间的混凝土，Ψ越小，传给混凝土的拉应力越大。因此，Ψ的物理意义是反应裂缝间混凝土协同钢筋抗拉作用的程度。系数Ψ越小，这种作用越大。为避免高估这种作用，《规范》规定当Ψ<0.2时，应取Ψ＝0.2。对于钢筋混凝土各种受力构件，系数Ψ可按下列统一的公式计算:Ψ＝1.1－0.65ftk/ρteσsk式中ρte——按有效受拉混凝土截面面积Ate计算的纵向受拉钢筋配筋率；在最大裂缝宽度计算中，当ρte<0.01时，取ρte＝0.01；Ate——有效受压区混凝土面积；对轴心受拉构件，取构件截面面积；对受弯、偏心受压和偏心受拉构件，取Ate＝0.5bh+(bf-b)hf，此处，bf、hf为受拉翼缘的宽度、高度；σsk——按荷载效应的标准组合计算的钢筋混凝土构件裂缝截面处纵向受拉钢筋的应力。4．(6分)[答案]受压区钢筋对荷载长期作用下的受压区混凝土徐变起抑制作用，因而可减小徐变变形、增加长期刚度。5．(6分)[答案]“最小刚度原则”就是在简支梁全跨长范围内，可都按弯矩最大处的截面抗弯刚度，亦即按最小的截面抗弯刚度，用材料力学方法中不考虑剪切变形影响的公式来计算挠度。这样可以简化计算，而且误差不大，是允许的。6．(5分)[答案]确定构件裂缝宽度限值主要考虑(1)外观要求；(2)耐久性。变形限值主要考虑(1)保证建筑的使用功能要求(2)防止对非结构构件产生不良影响(3)保证人们的感觉在可接受的程度之内。7．(5分)[答案]影响因素有：配筋率ρ、截面形状、混凝土强度等级、截面有效高度h0。可以看出，如果挠度验算不符合要求，可增大截面高度，选择合适的配筋率ρ。8．(9分)[答案]裂缝开展宽度是指受拉钢筋重心水平处构件侧表面上的混凝土的裂缝宽度。试验量测表明，沿裂缝深度，裂缝宽度是不相等的，由于受到钢筋的约束，近钢筋处回缩变形小，构件表面处回缩大。而保护层厚度是从纵向钢筋外表面算至混凝土外表面的。所以裂缝宽度的大小与保护层厚度是有关系的。9．(5分)[答案]直到距开裂截面为l处，钢筋应力由降低到，混凝土的应力由零增大到，才有可能出现新的裂缝。显然，在距第一条裂缝两侧l的范围内，即在间距小于2l的两条裂缝之间，将不可能再出现新裂缝。10．(4分)[答案]T形截面；倒T形截面其受拉区是不同的。11．(4分)[答案]与构件类型、保护层厚度、配筋率、钢筋直径和钢筋应力等因素有关。如不满足，可以采取减小钢筋应力或减小钢筋直径等措施。12．(5分)[答案]主要是指刚度的取值不同，材料力学中挠度计算采用弹性弯曲刚度，钢筋混凝土构件挠度计算采用由短期刚度修正的长期刚度。13．(5分)[答案]系数ψ的物理意义就是反映裂缝间受拉混凝土对纵向受拉钢筋应变的影响程度。ψ的大小还与以有效受拉混凝土截面面积计算的有效纵向受拉钢筋配筋率有关。14．(8分)[答案]从理论上讲，混凝土受弯构件的截面弯曲刚度应取为M-φ曲线上相应点处切线的斜率dM/dφ。当梁的截面形状、尺寸和材料已知时，梁的截面弯曲刚度EI是一个常数。对混凝土受弯构件，截面弯曲刚度不是常数而是变化的。在混凝土结构设计中，用到截面弯曲刚度的有两种情况，可分别采用简化方法：1、对要求不出现裂缝的构件，可近似的把混凝土开裂前的M-φ曲线视为直线，它的斜率就是截面弯曲刚度，取为0.85EcI0；2、验算正常使用阶段构件挠度时，由于钢筋混凝土受弯构件正常使用时是带裂缝工作的，因此，《混凝土结构设计规范》定义在M-φ曲线上0.5~0.7区段内，任一点与坐标原点O相连的割线斜率tgα为截面弯曲刚度，记为B。15．(7分)[答案]最小刚度原则：在同号弯矩区段采用最大弯矩处的截面弯曲刚度（即最小刚度）作为该区段的截面弯曲刚度；对不同号的弯矩区段，分别取最大正弯矩和最大负弯矩处的截面弯曲刚度作为正负弯矩区段的截面弯曲刚度。理论上讲，按“最小刚度原则”计算会使挠度值偏大，但实际情况并不是这样。因为在剪跨区段还存在着剪切变形，甚至出现斜裂缝，它们都会使梁的挠度增大，而这是在计算中没有考虑到的，这两方面的影响大致可以抵消，亦即在梁的挠度计算中除了弯曲变形的影响外，还包含了剪切变形的影响。16．(6分)[答案]参数的物理意义是以有效受拉混凝土截面面积计算、且考虑钢筋粘结性能差异后的有效纵向受拉钢筋的配筋率；参数ψ为钢筋平均应变与开裂截面钢筋应变的比值，称为受拉钢筋应变不均匀系数。参数ψ的物理意义就是反映裂缝间受拉混凝土对纵向受拉钢筋应变的影响程度。17．(6分)[答案]结构、构件或截面延性是指从屈服开始到达到最大承载力或达到以后而承载力还没有显著下降期间的变形能力。即延性是反映构件的后期变形能力。延性通常是用延性系数来表达。影响因素主要包括：纵向钢筋配筋率、混凝土极限压应变、钢筋屈服强度及混凝土强度等。即极限压应变εcu以及受压区高度kh0和xa两个综合因素。18．(5分)[答案]影响因素：(1)内部因素：混凝土强度、渗透性、保护层厚度、水泥品种、标号和用量、外加济等；(2)外部因素：环境温度、湿度、CO2含量、侵蚀性介质等19．(6分)[答案]试验测量表明，裂缝出现以后，裂缝处混凝土并不是均匀地回缩，近钢筋处由于钢筋的约束作用，混凝土回缩很小，表面处回缩大，因此形成了喇叭口状裂缝剖面。裂缝宽度的变化说明构件表面裂缝宽度主要是由开裂