川大学土木工程考试模拟题《结构设计原理1》

川大学土木工程考试模拟题《结构设计原理1》一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.结构的可靠性不包括以下哪一项（）A.安全性B.适用性C.耐久性D.经济性

答案：D

解析：结构的可靠性包括安全性、适用性和耐久性。经济性不属于可靠性的范畴。

2.钢材的伸长率越大，表明钢材的（）A.强度越高B.塑性越好C.韧性越好D.可焊性越好

答案：B

解析：伸长率是衡量钢材塑性性能的指标，伸长率越大，钢材的塑性越好。

3.混凝土的强度等级是根据（）确定的。A.立方体抗压强度标准值B.棱柱体抗压强度标准值C.轴心抗压强度标准值D.轴心抗拉强度标准值

答案：A

解析：混凝土的强度等级是按立方体抗压强度标准值划分的。

4.适筋梁正截面破坏的过程是（）A.受拉区钢筋先屈服，然后受压区混凝土被压碎B.受压区混凝土先被压碎，然后受拉区钢筋屈服C.受拉区钢筋与受压区混凝土同时破坏D.无明显规律

答案：A

解析：适筋梁正截面破坏的特点是受拉区钢筋先屈服，然后受压区混凝土被压碎，属于塑性破坏。

5.梁的斜截面抗剪承载力计算公式是依据（）破坏形态建立的。A.斜拉破坏B.剪压破坏C.斜压破坏D.适筋破坏

答案：B

解析：梁的斜截面抗剪承载力计算公式是依据剪压破坏形态建立的，因为剪压破坏具有一定的延性。

6.对于轴心受压构件，稳定系数主要与（）有关。A.混凝土强度等级B.构件长细比C.钢筋强度等级D.构件截面尺寸

答案：B

解析：轴心受压构件的稳定系数主要取决于构件的长细比。

7.钢筋混凝土偏心受压构件，大偏心受压破坏的特征是（）A.受压区混凝土先压碎，纵向受拉钢筋未屈服B.受压区混凝土先压碎，纵向受拉钢筋先屈服C.纵向受拉钢筋先屈服，受压区混凝土后压碎D.纵向受拉钢筋与受压区混凝土同时破坏

答案：C

解析：大偏心受压破坏的特征是纵向受拉钢筋先屈服，受压区混凝土后压碎，属于塑性破坏。

8.下列哪种情况属于超筋梁（）A.受压区高度x>ξbh0B.受压区高度x<ξbh0C.受压区高度x=ξbh0D.不确定

答案：A

解析：当受压区高度x>ξbh0时，梁为超筋梁，其破坏属于脆性破坏。

9.受弯构件斜截面破坏时，（）破坏最为危险。A.斜拉B.剪压C.斜压D.适筋

答案：B

解析：剪压破坏具有一定的脆性，且发生较为突然，危险性较大。

10.结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力称为结构的（）A.安全性B.适用性C.耐久性D.可靠性

答案：D

解析：结构可靠性的定义就是结构在规定时间和条件下完成预定功能的能力。

二、填空题（每空1分，共20分）

1.结构设计的基本要求是______、______、______。答案：安全性、适用性、耐久性

2.钢材的力学性能指标主要有______、______、______、______等。答案：屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性

3.混凝土的变形包括______变形和______变形。答案：受力、体积

4.梁的正截面破坏形式有______、______、______三种。答案：适筋破坏、超筋破坏、少筋破坏

5.影响梁斜截面抗剪承载力的主要因素有______、______、______、______等。答案：剪跨比、混凝土强度等级、纵筋配筋率、箍筋配筋率及强度

6.轴心受压构件的纵筋作用是______和______。答案：协助混凝土承受压力、减少构件的长细比

7.偏心受压构件按纵向力作用位置不同可分为______和______。答案：单向偏心受压、双向偏心受压

8.钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯承载力计算的基本假定有______、______、______。答案：平截面假定、不考虑混凝土的抗拉强度、混凝土的应力应变关系

三、简答题（每题10分，共40分）

1.简述结构的功能要求及极限状态的分类。

答案：

结构的功能要求包括安全性、适用性和耐久性。

安全性是指结构在正常设计、施工和使用条件下，能承受可能出现的各种作用而不发生破坏；在偶然事件发生后，仍能保持必要的整体稳定性。

适用性是指结构在正常使用时，具有良好的工作性能，如不发生过大的变形、裂缝等，能满足预定的使用要求。

耐久性是指结构在正常维护条件下，随时间的增长仍能满足预定功能要求的能力。

极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。

承载能力极限状态是指结构或结构构件达到最大承载能力、出现疲劳破坏、发生不适于继续承载的变形或因结构局部破坏而引发的连续倒塌。

正常使用极限状态是指结构或结构构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值，包括影响正常使用或外观的变形、影响正常使用或耐久性的局部损坏、影响正常使用的振动、影响正常使用的其他特定状态。

2.简述适筋梁从加载到破坏的全过程及各阶段的主要特征。

答案：

适筋梁从加载到破坏的全过程可分为三个阶段：

第Ⅰ阶段弹性工作阶段：从开始加载到受拉区混凝土出现裂缝前，梁基本处于弹性工作阶段，应力与应变呈线性关系，截面上的应力分布符合平截面假定。

第Ⅱ阶段带裂缝工作阶段：受拉区混凝土开裂后，梁进入带裂缝工作阶段，此时，受拉区混凝土退出工作，拉力由钢筋承担，受压区混凝土仍处于弹性工作阶段，截面变形仍基本符合平截面假定，裂缝不断开展，梁的刚度逐渐降低。

第Ⅲ阶段破坏阶段：当纵向受拉钢筋屈服后，进入破坏阶段，钢筋应力保持不变，应变急剧增大，裂缝迅速开展并向上延伸，受压区高度减小，混凝土压应力不断增大，当受压区混凝土达到其极限压应变时，混凝土被压碎，梁发生破坏，此阶段梁的变形迅速增大，属于塑性破坏。

3.简述梁斜截面抗剪承载力的计算方法及计算步骤。

答案：

梁斜截面抗剪承载力的计算方法：

一般通过计算确定所需的箍筋和弯起钢筋来保证梁的斜截面抗剪承载力。

计算步骤如下：

首先，根据梁的受力情况和截面尺寸，确定计算截面位置，一般取支座边缘截面、受拉区弯起钢筋弯起点处截面、箍筋截面面积或间距改变处截面等。

然后，计算该截面的剪力设计值V。

接着，按下列公式计算截面所需的抗剪承载力：

当V≤0.7ftbh0时，可不进行斜截面抗剪承载力计算，仅需按构造要求配置箍筋。

当V>0.7ftbh0时，应按下式计算所需的箍筋和弯起钢筋：

$V\leqslant0.7f_{t}bh_{0}+1.25f_{yv}\frac{A_{sv}}{s}h_{0}+0.8f_{y}A_{sb}\sin\alpha_{s}$

式中，$f_{t}$为混凝土轴心抗拉强度设计值；$f_{yv}$为箍筋抗拉强度设计值；$A_{sv}$为配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积；$s$为箍筋间距；$f_{y}$为弯起钢筋的抗拉强度设计值；$A_{sb}$为同一弯起平面内弯起钢筋的截面面积；$\alpha_{s}$为弯起钢筋与梁纵轴线的夹角。

通过上述公式，可根据已知条件求解所需的箍筋和弯起钢筋数量。

4.简述轴心受压构件的设计步骤。

答案：

轴心受压构件的设计步骤如下：

（1）确定构件的计算长度$l_{0}$：根据构件的实际支承情况和两端约束条件确定。

（2）计算构件的轴心压力设计值N：根据结构的受力分析确定。

（3）初步确定构件的截面尺寸：根据经验或参考类似工程，结合构件的长细比要求，初步选定截面尺寸。

（4）计算构件的稳定系数$\varphi$：根据构件的长细比$\lambda=\frac{l_{0}}{i}$（$i$为截面回转半径），查稳定系数表得到。

（5）计算构件所需的纵筋面积$A_{s}$：

由$N\leqslant0.9\varphi(f_{c}A+f_{y}^{\prime}A_{s}^{\prime})$可得：

$A_{s}^{\prime}\geqslant\frac{N/0.9f_{c}A}{\varphif_{y}^{\prime}}$

式中，$f_{c}$为混凝土轴心抗压强度设计值；$f_{y}^{\prime}$为纵筋抗压强度设计值；$A$为构件截面面积。

（6）计算箍筋的数量：

按构造要求确定箍筋的直径和间距，箍筋应做成封闭式，其间距不应大于构件截面的短边尺寸，且不应大于400mm，同时，箍筋的配筋率不应小于0.6%$\frac{f_{c}}{f_{yv}}$。

（7）对设计结果进行调整和验算：如对截面尺寸进行微调，对配筋进行优化，并验算构件的其他性能指标，如裂缝宽度、变形等是否满足要求。

四、计算题（每题10分，共20分）

1.已知一钢筋混凝土矩形截面梁，截面尺寸$b\timesh=250mm\times500mm$，混凝土强度等级为C30，纵筋采用HRB400级钢筋，梁承受的弯矩设计值$M=200kN\cdotm$。试求受拉钢筋截面面积$A_{s}$。

已知：$f_{c}=14.3N/mm^{2}$，$f_{t}=1.43N/mm^{2}$，$f_{y}=360N/mm^{2}$，$\alpha_{1}=1.0$，$\xi_{b}=0.518$

答案：

（1）计算受压区高度$x$：

由$M=\alpha_{1}f_{c}bx(h_{0}\frac{x}{2})$可得：

$200\times10^{6}=1.0\times14.3\times250\timesx(465\frac{x}{2})$

化简得：$14.3x^{2}1643550x+200\times10^{6}=0$

求解此二次方程，可得$x=115.3mm$（取正值）

（2）判断是否为适筋梁：

$x=115.3mm<\xi_{b}h_{0}=0.518\times465=241.9mm$，属于适筋梁。

（3）计算受拉钢筋截面面积$A_{s}$：

由$M=\alpha_{1}f_{c}bx(h_{0}\frac{x}{2})=f_{y}A_{s}(h_{0}a_{s}^{\prime})$，取$a_{s}^{\prime}=35mm$，可得：

$A_{s}=\frac{\alpha_{1}f_{c}bx}{f_{y}}=\frac{1.0\times14.3\times250\times115.3}{360}=1362.5mm^{2}$

选用$4\Phi20$（$A_{s}=1256mm^{2}$），满足要求。

2.一钢筋混凝土简支梁，净跨$l_{n}=5.4m$，截面尺寸$b\timesh=200mm\times500mm$，混凝土强度等级为C25，纵筋采用HRB330级钢筋，箍筋采用HPB300级钢筋。已知梁上作用均布荷载设计值$q=30kN/m$（包括梁自重），试计算梁的箍筋数量（按计算配置箍筋，取$a_{s}=35mm$）。

已知：$f_{c}=11.9N/mm^{2}$，$f_{t}=1.27N/mm^{2}$，$f_{yv}=270N/mm^{2}$，$f_{y}=300N/mm^{2}$

答案：

（1）计算支座边缘截面剪力设计值$V$：

$V=\frac{1}{2}ql_{n}=\frac{1}{2}\times30\times5.4=81kN$

（2）计算截面尺寸是否满足要求：

$0.25\beta_{c}f_{c}bh_{0}=0.25\times1.0\times11.9\times200\times465=275.9kN>V=81kN$，截面尺寸满足要求。

（3）计算箍筋数量：

由$V\leqslant0.7f_{t}bh_{0}+1.25f_{yv}\frac{A_{sv}}{s}h_{0}$，可得：

$81\times10^{3}\leqslant0.7\times1.27\times200\times465+1.25\times270\times\frac{A_{sv}}{s}\times465$

化简得：$\frac{A_{sv}}{s}\geqslant\frac{81\times10^{