博士研究生入学考试大纲
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊《混凝土结构基本原理》试验课程作业 L ENGINEERING 梁受剪试验（剪压破坏）试验报告 试验名称梁受剪试验（剪压破坏） 试验课教师林峰 姓名 学号 手机号 任课教师 日期2014年11月25日
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1. 试验目的 通过试验学习认识混凝土梁的受剪性能（剪压破坏），掌握混凝土梁的受剪性能试验的测试方法，巩固课堂知识，加深对于斜截面破坏的理解。 2. 试件设计 2.1 材料和试件尺寸 试件尺寸（矩形截面）：b×h×l＝120×200×1800mm； 混凝土强度等级：C20； 纵向受拉钢筋的种类：HRB335； 箍筋的种类：HPB235； 2.2 试件设计 （1）试件设计依据 根据剪跨比l和弯剪区箍筋配筋量的调整，可将试件设计为剪压、斜压和斜拉破坏，剪压破坏的l满足1≤l≤3。进行试件设计时，应保证梁受弯极限荷载的预估值比剪极限荷载预估值大。 （2）试件参数如表1 表1 试件参数 试件尺寸（矩形截面）120×200×1800mm 下部纵筋②218 上部纵筋③210 箍筋①φ6@150(2) 纵向钢筋混凝土保护层厚度15mm 配筋图见图1 加载位置距离支座400mm 12 3 图1 试件配筋图 （3）试件加载估算 ①受弯极限荷载 ) ( / 2 1 2 ' - ' ' = ' - = ' ' = s s y u s s s y y s s a h A f M A A A f f A A
┊ ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ M u u P 2.0 M= uM P=105.25kN ②受剪极限承载力 sv u tk0yk0 1.75 1 A V f bh f h s l =+ + uQ u 2 P V = 其中，当 1.5 l<时，取 1.5 l=，当3 l>时，取3 l=。 uQ P=65.98kN 可以发现 uQ P< uM P，所以试件会先发生受剪破坏。具体计算过程见附录一。 2.3 试件的制作 根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081-2002规定，成型前，试模内表面应涂一薄层矿物油或其他不与混凝土发生反应的脱模剂。 取样或拌制好的混凝土拌合物，至少用铁锨再来回拌合三次。 将混凝土拌合物一次装入试模，装料时应用抹刀沿各试模壁插捣，并使混凝土拌合物高出试模口。 采用标准养护的试件，应在温度为20±5℃的环境中静置一昼夜至二昼夜，然后编号、拆模。拆模后应立即放入温度为20±2℃，相对湿度为95%以上的标准养护室中养护，或在温度为20±2℃的不流动的氢氧化钙饱和溶液中养护。标准养护龄期为28d（从搅拌加水开始计时）。 3.材性试验 3.1 混凝土材性试验 凝土强度实测结果 试块留设时间： 2014年9月25日 试块试验时间： 2014年12月8日 试块养护条件：与试件同条件养护 1 2 1 1 1 1 ) 5.0 1( u u u c u s y c M M M bh f M A f bh f +' = - = = ξ ξ α ξ α
5.1 影响轴心受压稳定极限承载力的初始缺陷有哪些?在钢结构设计中应如何考虑? 5.2 某车间工作平台柱高2.6m,轴心受压,两端铰接.材料用I16,Q235钢,钢材的强度设计值2215/d f N mm =.求轴心受压稳定系数?及其稳定临界荷载. 如改用Q345钢2 310/d f N mm =,则各为多少? 解答: 查P335附表3-6,知I16截面特性,2 6.57, 1.89,26.11x y i cm i cm A cm === 柱子两端较接, 1.0x y μμ== 故柱子长细比为 1.02600 39.665.7 x x x l i μλ?= == ,2600 1.0137.618.9y y y l i μλ?=== 因为x y λλ<,故对于Q235 钢相对长细比为137.6 1.48λπ = = = 钢柱轧制, /0.8b h ≤.对y 轴查P106表5-4(a)知为不b 类截面。 故由式5-34b 得 () 223212?ααλλλ?= ++?? ()2210.9650.300 1.48 1.482 1.48?=+?+?? ? 0.354= (或计算137.6λ=,再由附表4-4查得0.354?=) 故得到稳定临界荷载为2 0.35426.1110215198.7crd d N Af kN ?==???= 当改用Q365钢时,同理可求得 1.792λ=。 由式5-34b 计算得0.257?= (或由166.7λ=,查表得0.257?=) 故稳定临界荷载为2 0.25726.1110310208.0crd d N Af kN ?==???= 5.3 图5-25所示为一轴心受压构件,两端铰接,截面形式为十字形.设在弹塑性范围内/E G 值保持常数,问在什么条件下,扭转屈曲临界力低于弯曲屈曲临界力,钢材为Q235. 5.4 截面由钢板组成的轴心受压构件,其局部稳定计算公式是按什么准则进行推导得出的. 5.5 两端铰接的轴心受压柱,高10m,截面为三块钢板焊接而成,翼缘为剪切边,材料为Q235, 强度设计值2 205/d f N mm =,承受轴心压力设计值3000kN (包括自重).如采用图5-26所示的两种截面,计算两种情况下柱是否安全.
报告名称：《钢结构实验原理实验报告》——H型柱受压构件试验姓名： 学号： 时间：2014年12月 E-mail ： T E L ：
一、实验目的 1. 通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布 置、试验结果整理等方法。 2. 通过试验观察工字形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。 3. 将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数 计算公式的理解。 二、实验原理 1、轴心受压构件的可能破坏形式 轴心受压构件的截面若无削弱，一般不会发生强度破坏，整体失稳或局部失稳总发生在强度破坏之前。其中整体失稳破坏是轴心受压构件的主要破坏形式。 轴心受压构件在轴心压力较小时处于稳定平衡状态，如有微小干扰力使其偏离平衡位置， 则在干扰力除去后，仍能回复到原先的平衡状态。随着轴心压力的增加，轴心受压构件会由稳定平衡状态逐步过渡到随遇平衡状态，这时如有微小干扰力使基偏离平衡位置，则在干扰力除去后，将停留在新的位置而不能回复到原先的平衡位置。随遇平衡状态也称为临界状态， 这时的轴心压力称为临界压力。当轴心压力超过临界压力后，构件就不能维持平衡而失稳破坏。 轴心受压构件整体失稳的破坏形式与截面形式有密切关系，与构件的长细比也有关系。一般情况下，双轴对称截面如工形截面、H 形截面在失稳时只出现弯曲变形，称为弯曲失稳。 2、基本微分方程 （1）、钢结构压杆一般都是开口薄壁杆件。根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为： 由微分方程可以看出构件可能发生弯曲失稳，扭转失稳，或弯扭失稳。对于H 型截面的构件来说由于 所以微分方程的变为： ()()0 200 t IV 0IV =''-''+''+''-''-''--θθθθθθ ω R N r u Ny v Nx GI EI ()0 IV IV =''+''+-θNy u N u u EI y () 0IV 0IV =''-''+-θNx v N v v EI x 000==y x () ()0200 t 0IV ω=''-''+''-''--θθθθθθR N r GI EI IV ()0 IV 0 IV y =''+-u N u u EI () IV 0IV x =''+-v N v v EI
同济大学混凝土结构设计原理考试试卷 一、选择（每小题2分，共24分） 1. 混凝土轴心抗压强度试验标准试件尺寸是（）。 A．150×150×150；B．150×150×300； C．200×200×400；D．150×150×400； 2. 复合受力下，混凝土抗压强度的次序为：（） A .Fc1 < Fc2 < Fc3；B. Fc2 < Fc1 < Fc3；C. Fc2 < Fc1 = Fc3；D.Fc1 = Fc2 < Fc3； 3. 仅配筋不同的梁（1、少筋；2、适筋；3、超筋）的相对受压区高度系数ξ（） A. ξ3＞ξ2＞ξ 1 B. ξ3＝ξ2＞ξ 1 C. ξ2＞ξ3＞ξ 1 D. ξ3＞ξ2＝ξ 1 4. 受弯构件斜截面承载力计算中，通过限制最小截面尺寸的条件是用来防止（）。 A．斜压破坏；B．斜拉破坏；C．剪压破坏；D．弯曲破坏； 5. ( )作为受弯构件正截面承载力计算的依据。 A．Ⅰa状态；B．Ⅱa状态；C．Ⅲa状态；D．第Ⅱ阶段； 6.下列哪种方法可以减少预应力直线钢筋由于锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失?( ) A．两次升温法；B．采用超张拉；C．增加台座长度；D．采用两端张拉； 7. 用ηｅi≥（或＜＝0.3ｈ0作为大、小偏心受压的判别条件（） A 是对称配筋时的初步判别； B 是对称配筋时的准确判别； C 是非对称配筋时的准确判别； D 是非对称配筋时的初步判别； 8. 梁的剪跨比减小时，受剪承载力（） A 减小； B 增加； C 无影响； D 不一定； 9．配置箍筋的梁中，ｂ、ｆc、ｈ三因素哪个对提高抗剪承载力最有效？（） A ｈ； B ｆc； C ｂ； D ｈ、ｂ； 10．矩形截面非对称配筋的小偏拉构件（） A 没有受压区，A's不屈服； B 没有受压区，A's受拉屈服； C 有受压区，A's受压屈服； D 有受压区，A's不屈服；
一、填空题 1．承受动力荷载作用的钢结构，应选用综合性能好的钢材。 2．冷作硬化会改变钢材的性能，将使钢材的强度提高，塑性、韧性降低。 3．钢材五项机械性能指标是屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯性能、冲击韧性。 4．钢材中氧的含量过多，将使钢材出现热脆现象。 5．钢材含硫量过多，高温下会发生热脆，含磷量过多，低温下会发生冷脆。 6．时效硬化会改变钢材的性能，将使钢材的强度提高，塑性、韧性降低。 7．钢材在250oC度附近有强度提高塑性、韧性降低现象，称之为蓝脆现象。 8．钢材的冲击韧性值越大,表示钢材抵抗脆性断裂的能力越强。9．钢材牌号Q235－BF,其中235表示屈服强度 ,B表示质量等级为B 级 ,F表示沸腾钢。 10．钢材的三脆是指热脆、冷脆、蓝脆。 11．钢材在250oC度附近有强度提高塑性、韧性降低现象，称之为蓝脆现象。 12．焊接结构选用焊条的原则是,计算焊缝金属强度宜与母材强度相适应，一般采用等强度原则。 13．钢材中含有C、P、N、S、O、Cu、Si、Mn、V等元素,其中 N、O 为有害的杂质元素。 14．衡量钢材塑性性能的主要指标是伸长率。 15．.结构的可靠指标β越大,其失效概率越小。 16．承重结构的钢材应具有抗拉强度、屈服点、伸长率和硫、磷极限含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳极限含量的合格保证;对于重级工作制和起重量对于或大于50 t中级工作制焊接吊车梁、吊车桁架或类似结构的钢材,应具有冷弯试验的的合格保证。 17．冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下塑性应变能力和钢材质 量的综合指标。 18．冷弯性能是判别钢材塑性变形能力和钢材质量的综合指标。 19．薄板的强度比厚板略高。 20．采用手工电弧焊焊接Q345钢材时应采用 E50 焊条。 21．焊接残余应力不影响构件的强度。
混凝土结构基本原理实验报告书 学号: 姓名： 任课老师： 实验老师：林峰 实验组别： A6
梁斜拉QC1实验报告 一、试验原始资料的整理 1、试验对象的考察与检查 件尺寸（矩形截面）：b×h×l＝119×202×1800mm； 构件净跨度：1500mm; 混凝土强度等级：C20； 纵向受拉钢筋的种类：HRB335； 箍筋的种类：HPB300； 纵向钢筋混凝土保护层厚度：15mm； 试件表面刷白，绘制50mm*50mm的网格。 2、材料的力学性能试验结果 混凝土抗压强度试验数据 试验内容：混凝土立方体试块抗压强度 试件编号 试件尺寸 （mm）试件破坏荷载 （kN） 试件承压面积 （mm2） 强度评定 （MPa） 1100×99×100184990018.586 2100×99×100194990019.596 3100×99×100188990018.990 平均19.057试验内容：混凝土棱柱体试块轴心抗压强度 试件编号 试件尺寸 （mm）试件破坏荷载 （kN） 试件承压面积 （mm2） 强度评定 （MPa） 199×100×298124990012.525 299×100×298132990013.333 399×100×313108990010.909 平均12.256 =18.1MPa= 11.6MPa 钢筋拉伸试验数据
钢筋Φ4Φ6Φ8Φ10Φ12Φ14Φ18Φ22 (M Pa)316.94 6 302.2449 222.4077 466.1718 398.4823 422.1161 408.3805 492.927 (M Pa)372.21 2 474.8413 170.7887 677.7483 557.2487 656.7253 614.0465 676.213 3、试验计划与方案及实施过程中的一切变动情况记录 3.1梁受弯性能概述 根据梁正截面受弯破坏过程及破坏形态，可将梁分为适筋梁、超筋梁和少筋梁三种类型。下面以纯弯段内只配置纵向受拉钢筋的截面为例，说明这三种破坏模式[7]。 a)适筋梁的受弯破坏过程 b)超筋梁的受弯破坏过程 c)少筋梁的受弯破坏过程 3.2试验目的和要求 a)参加并完成规定的实验项目内容，理解和掌握钢筋混凝土适筋梁受弯实验的实验方 法和实验结果，通过实践掌握试件的设计、实验结果整理的方法。 b)写出实验报告。在此过程中，加深对混凝土适筋梁受弯性能的理解。 3.3试件设计和制作 （1）试件设计的依据 根据剪跨比 和弯剪区箍筋配筋量的调整，可将试件设计为剪压、斜压和斜拉破坏。 进行试件设计时，应保证梁受弯极限荷载的预估值比剪极限荷载预估值大。 （2）试件的主要参数 件尺寸（矩形截面）：b×h×l＝120×200×1800mm； 构件净跨度：1500mm; 混凝土强度等级：C20； 纵向受拉钢筋的种类：HRB335； 箍筋的种类：HPB300； 纵向钢筋混凝土保护层厚度：15mm； 试件的配筋情况见表3.3.1和图3.3.1； 试件 编号试件特征配筋情况 加载位置 b（mm） 预估受剪 极限荷载 预估受弯 极限荷载
报告名称：《钢结构实验原理实验报告》一一H型柱受压构件试验姓名： 学号： 时间：2014年12月 E-mail 、实验目的 1.通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果 整理等方法。 2.通过试验观察工字形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。 3.将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数 计算公式的理解。 .、实验原理
1、轴心受压构件的可能破坏形式 轴心受压构件的截面若无削弱，一般不会发生强度破坏，整体失稳或局部失稳总发生在强度破坏之前。其中整体失稳破坏是轴心受压构件的主要破坏形式。轴心受压构件在轴心压力较小时处于稳定平衡状态，如有微小干扰力使 其偏离平衡位置，则在干扰力除去后，仍能回复到原先的平衡状态。随着轴心 压力的增加，轴心受压构件会由稳定平衡状态逐步过渡到随遇平衡状态，这时如有微小干扰力使基偏离平衡位置，则在干扰力除去后，将停留在新的位置而不能回复到原先的平衡位置。随遇平衡状态也称为临界状态，这时的轴心压力称为临界压力。当轴心压力超过临界压力后，构件就不能维持平衡而失稳破坏。 轴心受压构件整体失稳的破坏形式与截面形式有密切关系，与构件的长细比也有关系。一般情况下，双轴对称截面如工形截面、H形截面在失稳时只出现弯曲变形，称为弯曲失稳。 2、基本微分方程 （1 ）、钢结构压杆一般都是开口薄壁杆件。根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺 陷的轴心压杆的弹性微分方程为： IV El x v IV V o Nv Nx o0 IV El y U IV U o Nu Ny o0 El IV IV 0GI t0Nx0v Ny0u r0 N R0 由微分方程可以看出构件可能发生弯曲失稳，扭转失稳，或弯扭失稳。对于H型 截面的构件来说由于X0y 。0所以微分方程的变为 EI x IV IV Nv V V0 EI y IV u IV U0Nu0 EI IV J■ CD IV 0 GI t0r02N R 0
《混凝土结构基本原理》试验课程作业 L ENGINEERING 试验报告 试验课教师林峰 姓名 学号 手机号 任课教师顾祥林
《混凝土结构基本原理》试验课程作业 L ENGINEERING 大偏心受压柱试验报告 试验名称大偏心受压柱试验 试验课教师林峰 姓名 学号 手机号 任课教师
日期2014年11月18日
1. 试验目的 通过试验了解大偏心受压柱破坏的全过程，掌握测试混凝土受压构件基本性能的试验方法。同时巩固大偏心受压柱承载力的计算方法，并通过对理论值和试验值的比较加深对混凝土基本原理的理解。 2. 试件设计 2.1 材料和试件尺寸 混凝土：C20 钢筋：使用I级钢筋作为箍筋，II级钢筋作为纵筋 试件尺寸（矩形截面）：b×h×l=120×120×870mm 详细尺寸见图1大偏心受压柱配筋图 2.2 试件设计 （1）试件设计的依据 为减少“二阶效应”的影响，将试件设计为短柱，即控制l0/h≤5。通过调整轴向力的作用位置，即偏心距e0,使试件的破坏状态为大偏心受压破坏。 （2）试件参数如表1 表1 试件参数表 试件尺寸（矩形截面）b×h×l=120×120×870mm 纵向钢筋（对称配筋）4 12 箍筋Φ6@100（2） 纵向钢筋混凝土保护层厚度15mm 配筋图图1 偏心距e0100mm
120200 80135135 5050 500 870 200 200 22 1 1 3 8@50 4 6@100 150200 50 120 6φ124φ12 3 8@50 4φ12 120 120 1-12-2 柱试件立面图3 8@50 3 8@50 4双向钢丝网2片 尺寸170x90 4双向钢丝网2片 尺寸170x90 8@50 8@50 6@100 图1 大偏心受压柱配筋图 （3）试件承载力估算 N c =α1f c bh 0ζ N c e=α1f c bh 02 ζ(1-0.5ζ) + f y ’ A s ’(h 0-a s ’) e=e 0+0.5h-a s 不妨令：A= 2 f 2 0c 1bh α, B=） （00c 1-e f h bh α, C=)(f -0y ' -''s s h A α 从而有：A AC 24B B -2-+=ξ 得出本次试验试件的极限承载力的预估值为：Ncu=87.71kN 详细计算过程见附录1 2.3 试件的制作 根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081-2002规定， 成型前，试模内表面应涂一薄层矿物油或其他不与混凝土发生反应的脱模剂。 取样或拌制好的混凝土拌合物，至少用铁锨再来回拌合三次。 将混凝土拌合物一次装入试模，装料时应用抹刀沿各试模壁插捣，并使混凝土拌合物高出试模口。 采用标准养护的试件，应在温度为20±5℃的环境中静置一昼夜至二昼夜，然后编号、拆模。拆模后应立即放入温度为20±2℃，相对湿度为95%以上的标准养护室中养护，或在温度为20±2℃的不流动的氢氧化钙饱和溶液中养护。标准养护龄期为28d （从搅拌加水开始计时）。 3.材性试验
第二章 如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的σε-关系式。 图2-34 σε-图 （a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化 解： （1）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：'()tan '()tan y y y y f f f E f E σεαεα=+-=+- 如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？ 2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =?2'1000/E N mm = 图2-35 理想化的σε-图 解： （1）A 点： 卸载前应变：5235 0.001142.0610y f E ε===? 卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （2）B 点： 卸载前应变：0.025F εε== 卸载后残余应变：0.02386y c f E εε=-= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06'c y F f E σεε-=-=+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=-= 可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-=
试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和作用时间之间的关系。 答：钢材σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤时，即材料处于弹性阶段时，反复应力作用下钢材材性无变化，不存在残余变形，钢材σε-曲线基本无变化；当y f σ>时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起残余变形，但若加载－卸载连续进行，钢材σε-曲线也基本无变化；若加载－卸载具有一定时间间隔，会使钢材屈服点、极限强度提高，而塑性韧性降低（时效现象）。钢材σε-曲线会相对更高而更短。另外，载一定作用力下，作用时间越快，钢材强度会提高、而变形能力减弱，钢材σε-曲线也会更高而更短。 钢材疲劳强度与反复力大小和作用时间关系：反复应力大小对钢材疲劳强度的影响以应力比或应力幅（焊接结构）来量度。一般来说，应力比或应力幅越大，疲劳强度越低；而作用时间越长（指次数多），疲劳强度也越低。 试述导致钢材发生脆性破坏的各种原因。 答：（1）钢材的化学成分，如碳、硫、磷等有害元素成分过多；（2）钢材生成过程中造成的缺陷，如夹层、偏析等；（3）钢材在加工、使用过程中的各种影响，如时效、冷作硬化以及焊接应力等影响；（4）钢材工作温度影响，可能会引起蓝脆或冷脆；（5）不合理的结构细部设计影响，如应力集中等；（6）结构或构件受力性质，如双向或三向同号应力场；（7）结构或构件所受荷载性质，如受反复动力荷载作用。 解释下列名词： （1）延性破坏 延性破坏，也叫塑性破坏，破坏前有明显变形，并有较长持续时间，应力超过屈服点fy 、并达到抗拉极限强度fu 的破坏。 （2）损伤累积破坏 指随时间增长，由荷载与温度变化，化学和环境作用以及灾害因素等使结构或构件产生损伤并不断积累而导致的破坏。 （3）脆性破坏 脆性破坏，也叫脆性断裂，指破坏前无明显变形、无预兆，而平均应力较小（一般小于屈服点fy ）的破坏。 （4）疲劳破坏 指钢材在连续反复荷载作用下，应力水平低于极限强度，甚至低于屈服点的突然破坏。 （5）应力腐蚀破坏 应力腐蚀破坏，也叫延迟断裂，在腐蚀性介质中，裂纹尖端应力低于正常脆性断裂应力临界值的情况下所造成的破坏。 （6）疲劳寿命 指结构或构件中在一定恢复荷载作用下所能承受的应力循环次数。 一两跨连续梁，在外荷载作用下，截面上A 点正应力为21120/N mm σ=， 2280/N mm σ=-，B 点的正应力2120/N mm σ=-，22120/N mm σ=-，求梁A 点与B 点的应力比和应力幅是
第二章 2.1 如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的σε-关系式。 图2-34 σε-图 （a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化 解： （1）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：'()tan '() tan y y y y f f f E f E σεαεα=+-=+- 2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变 c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？ 2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =?2 '1000/E N mm = 图2-35 理想化的σε-图 解： （1）A 点： 卸载前应变： 5 2350.00114 2.0610 y f E ε= = =? 卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114 y c εεε=-= （2）B 点： 卸载前应变：0.025F εε== 卸载后残余应变：0.02386 y c f E εε=- = 可恢复弹性应变：0.00114 y c εεε=-= （3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06 'c y F f E σεε-=-=+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=- = 可恢复弹性应变： 0.00131 y c εεε=-= tgα'=E' f y 0f y 0 tgα=E σ f y C σ
同济大学本科课程期末考试统一命题纸 A 卷 课 程：混凝土结构基本原理（重修） 班 级： 专 业：土木工程 学 号： 任课老师：林峰 姓 名： 出考试卷教师签名：林峰 教研室主任签名： 日前：2006年6月3日 二、计算题（40分，每题10分） 1．某钢筋混凝土梁的截面尺寸为b=250mm , h=600mm , 保护层厚25mm ，受压区已配有3φ22的纵筋，混凝土和钢筋材料的性能指标为fc=13N/mm 2, ft=1.2N/mm 2,fy=310N/mm 2,Es=1.97x105N/mm 2。承受的弯矩M ＝330kN *m ，求所需受拉钢筋As 。 注：s y b E f 0033.018 .0+ = ξ 2．如图所示的钢筋混凝土简支梁bxh=120mm x200mm , 保护层厚15mm ，承受两集中荷载作用，混凝土强度等级为C20（f c =9.6MPa , f t =1.1MPa ），梁内通长配置双肢箍筋Ф6@100（fy=210MPa ），不计梁自重, (1)画出该梁的剪力分布图； (2)如果梁中出现斜裂缝，请指出其可能的位置和裂缝形状； (3)当梁受斜截面抗剪强度控制时，极限荷载P=?。 注：0 0175.1h s A f bh f V sv yv t u ++= λ 3．某矩形截面偏心受压柱，bxh=500mm x800mm , mm A A s s 40' ==, l 0=12.5m , 混凝土C30， fc=14.3N/mm 2, 纵向钢筋HRB335，300' ==f y f f N/mm 2，Es=2x105N/mm 2, 承受设计轴向力Nc=1800kN , 设计弯矩M=1080kN *m , 采用不对称配筋，试求s A 及' s A 。 注：已知21.1=η 4．先张法预应力轴心受拉杆，截面尺寸200mm x200mm , 混凝土C40，已配置9ФHT 10预应力，张 拉控制应力2/1000mm N con =σ，无非预应力筋，第一批预应力损失2 /68mm N l =I σ，第二批预应力损伤2 /52mm N l =∏σ，试计算：（1）施工时混凝土的预应力c σ；（2）使用荷载加至多少 时使混凝土的法向压应力为零；（3）使用荷载加至多少时构件即将出现裂缝；（4）构件的极限承载能力是多少？ 二、简答题（60分，每题5分） 1． 请画出单调荷载作用下有明显流幅钢筋的应力－应变曲线，对其做必要的解释，并画出适用于该应 力－应变曲线的二种理论模型。 2． 什么是钢筋的疲劳强度？它在我国具体是如何确定的？ 3． 如何确定混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心抗拉强度？ 4． 什么是混凝土的徐变？画出并简述混凝土棱柱体徐变试验得到的应变－时间曲线。徐变对混凝土结 构构件的性能有什么影响？ 5． 简述光圆钢筋与混凝土粘结作用产生的机理。 6． 为什么在混凝土轴心受压短柱中，不宜采用屈服强度较高（比如Mpa f y 400'>）的钢筋？ 7． 画出混凝土偏心受压构件的u cu M N -相关曲线并对其做必要的说明。 8． 混凝土有腹筋梁的斜截面破坏形式有几种？分别简述之。 9． 简述基于承载力的弯剪扭构件截面设计步骤。即已知截面尺寸（b, h, h 0），材料强度（f c , f t , f y , f yv ） 及作用在构件上的弯矩M ，剪力V 和扭矩T ，求纵筋和箍筋的用量。 10 请简述预应力受弯构件和预应力轴心受拉构件预应力度的概念。 11．请按①施工期间产生的裂缝和 ②使用期间随时间发展的裂缝 简述裂缝的成因与特点。 12．请以图示说明，什么是计算受弯构件变形时采用的最小刚度原则。 120 200
钢结构基本原理自主实验“H型柱受压构件试验”实验报告 小组成员： 实验教师：杨彬 实验时间： 2016.11.8
一、实验目的 1. 通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布 置、试验结果整理等方法。 2. 通过试验观察工字形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。 3. 将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的 理解。 二、实验原理 1、轴心受压构件的可能破坏形式 轴心受压构件的截面若无削弱，一般不会发生强度破坏，整体失稳或局部失稳总发生在强度破坏之前。其中整体失稳破坏是轴心受压构件的主要破坏形式。轴心受压构件在轴心压力较小时处于稳定平衡状态，如有微小干扰力使其偏离平衡位置， 则在干扰力除去后，仍能回复到原先的平衡状态。随着轴心压力的增加，轴心受压构件会由稳定平衡状态逐步过渡到随遇平衡状态，这时如有微小干扰力使基偏离平衡位置，则在干扰力除去后，将停留在新的位置而不能回复到原先的平衡位置。随遇平衡状态也称为临界状态，这时的轴心压力称为临界压力。当轴心压力超过临界压力后，构件就不能维持平衡而失稳破坏。轴心受压构件整体失稳的破坏形式与截面形式有密切关系，与构件的长细比也有关系。一般情况下，双轴对称截面如工形截面、H 形截面在失稳时只出现弯曲变形，称为弯曲失稳。 2、基本微分方程 （1）钢结构压杆一般都是开口薄壁杆件。根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为： 由微分方程可以看出构件可能发生弯曲失稳，扭转失稳，或弯扭失稳。对于H 型截面 的构件来说由于 所以微分方程的变为： 由以上三个方程可以看出： ? 3个微分方程相互独立 ? 只可能单独发生绕x 弯曲失稳，或绕y 轴弯 曲失稳，或绕杆轴扭转失稳。 () ()020000 t IV 0IV =''-''+''+''-''-''--θθθθθθωR N r u Ny v Nx GI EI ()00IV IV =''+''+-θNy u N u u EI y () 0IV 0IV =''-''+-θNx v N v v EI x 000==y x ( ) ()0200t 0IV ω=''-''+''-''--θθθθθθR N r GI EI IV ()0IV 0 IV y =''+-u N u u EI () IV 0IV x =''+-v N v v EI
混凝土试验成果集 试验名称： 姓名： 学号： 试验老师： 任课老师： 手机号码：
1超筋梁受弯实验报告 (1) 1.1实验目的 (1) 1.2实验内容 (1) 1.3构件设计 (1) 1.3.1构件设计的依据 (1) 1.3.2试件的主要参数 (1) 1.3.3试件加载估算 (2) 1.4实验装置 (3) 1.5加载方式 (4) 1.5.1单调分级加载方式 (4) 1.5.2开裂荷载实测值确定方法 (4) 1.6测量内容 (5) 1.6.1混凝土平均应变 (5) 1.6.2钢筋纵向应变 (5) 1.6.3挠度 (5) 1.6.4裂缝 (6) 1.7实验结果整理 (6) 1.7.1荷载—挠度关系： (6) 1.7.2荷载—曲率关系： (7) 1.7.3荷载—纵筋应变关系： (8) 1.7.4裂缝发展情况描述及裂缝照片 (9) 1.8实验结论 (10) 1.9实验建议 (11) 2梁斜拉破坏试验报告 (12) 2.1实验目的 (12) 2.2实验内容 (12) 2.3试件的设计 (12) 2.3.1试件设计的依据 (12) 2.3.2试件的主要参数 (12) 2.3.3试件加载预估 (13) 2.4实验装置 (14) 2.5加载方式 (16) 2.6测量内容 (16) 2.6.1混凝土平均应变 (16) 2.6.2纵向钢筋应变 (16) 2.6.3挠度 (17) 2.7实验结果整理 (17) 2.7.1荷载—挠度关系： (17) 2.7.2荷载—曲率关系： (18) 2.7.3荷载—纵筋应变关系： (19) 2.7.4裂缝发展情况描述及裂缝照片 (20) 2.8试验结论 (21)
混凝土结构基本原理 实验报告 （共页） 姓名： 学号： 专业： 学院： 指导老师： 同济大学结构工程与防灾研究所 2012年月日
一、实验目的和内容 1.1偏心受压柱 实验目的：通过试验研究认识混凝土结构构件的破坏全过程，掌握测试混凝土小偏心受压构件基本性能的试验方法。 实验内容：对小偏心短柱施加轴向荷载直至破坏。观察加载过程中裂缝的开展情况,将得到的极限荷载与计算值相比较。 1.2 少筋梁受弯 本实验通过试验研究认识钢筋混凝土少筋梁的破坏过程，掌握少筋梁受弯测试基本性能的试验方法。 （1）通过参加实验以及之后实验报告的整理，可以让我理解和掌握钢筋混凝土构件的试验方法和试验结果，通过实践掌握试件的设计、实验结果整理的方法。 （2）写出实验报告，在写报告的过程中加深对混凝土结构基本构件受力性能的理解（3）观察既有破坏构件，掌握裂缝观察与统计方法 二、试验方法 2.1 构件设计 2.1.1 受压柱 （1）试件设计的依据 为减少“二阶效应”的影响，将试件设计为短柱，即控制l0/h≤5。通过调整轴向力的作用位置，即偏心距e0,使试件的破坏状态为小偏心受压破坏。 （2）试件的主要参数 ①试件尺寸 截面尺寸：200×400mm2 (两端);200×200mm2 (中部); 试件长度：1300mm； ②混凝土强度等级：C25 ③纵向钢筋：8B18(两端)；4B18(中部)。 ④箍筋：8Φ8@50（两端）；4Φ8@100（中部）； ⑤纵向钢筋混凝土保护层厚度；25mm ⑥试件的配筋情况（如下图所示）： ⑦取偏心距e0=50mm
（3）试件承载力估算 按照《混凝土结构设计规范》给定的材料强度标准值及上述的计算公式，对于本次试验 构件的极限承载力的预估值为：Ncu= kN 2.1.2 少筋梁 （1）试件设计依据 根据梁的正截面受压区相对高度ξ和界限受压区相对高度ξb的比值判断的出受弯梁的类型：当ξ<ξb时为适筋梁或少筋梁，反之为超筋梁。受弯梁设计时采用的、分别为《混凝土结构设计规范》规定的钢筋受拉强度标准值和弹性模量。 由于是少筋梁，在设计配筋时还需要控制受拉钢筋的配筋率ρ，要求ρ不大于适筋构件的最小配筋率，其中: ξ ; ; （2）试件的主要参数 ①试件尺寸（矩形截面）：； ②混凝土强度等级：C25；
L ENGINEERING 《混凝土结构基本原理》试验课程作业 梁受扭少筋破坏试验报告 试验名称梁受扭超筋破坏NC2实验试验课教师 姓名 学号 手机号 任课教师 日期2011年12月5日
梁受扭超筋破坏NC2实验报告 一．试验原始资料的整理 1.1、试验对象的考察与检查 件尺寸（矩形截面）：b×h×l＝148mm×151mm×1500mm; 混凝土强度等级：C20； 纵向受拉钢筋的种类：HRB335； 箍筋的种类：HPB300； 纵向钢筋混凝土保护层厚度：15mm； 试件表面刷白，绘制50mm*50mm的网格。 表1.1构件尺寸（mm） 测读次数 1 2 3 平均 截面宽度b146 147 150 148 截面高度h152 152 150 151 测角仪间距d198 234 187 206 1.2、试验目的和要求 a)参加并完成规定的实验项目内容，理解和掌握钢筋混凝土少筋梁受扭实验的实验方法和实验结果，通过实践掌握试件的设计、实验结果整理的方法。 b)写出实验报告。在此过程中，加深对混凝土少筋梁受扭性能的理解。 1.3、试件设计和制作 件尺寸（矩形截面）：b×h×l＝120×200×1500mm； 混凝土强度等级：C20； 纵向受拉钢筋的种类：HRB335； 箍筋的种类：HPB300； 纵向钢筋混凝土保护层厚度：15mm； 试件的配筋情况见表1.4.1和图1.4.2 表1.4.1梁受扭试件的配筋 试件 编号 试件特征 配筋情况加载点至 梁中心线 的距离 （m） 预估开 裂扭矩 （kN*m ） 预估极 限扭矩 （kN*m） 预估开 裂荷载 P cr (kN) 预估极限荷 载P u (kN)①②③ NC2超筋配梁 10@50( 24240.31 1.21 3.00 3.90 9.68
—、填空题 1 ?承受动力荷载作用的钢结构，应选用综合性能好的钢材。 2. 冷作硬化会改变钢材的性能，将使钢材的强度提高，塑性、韧性降低。 3. 钢材五项机械性能指标是屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯 性能、冲击韧性。 4. 钢材中氧的含量过多，将使钢材出现 热脆现象。 5. 钢材含硫量过多，高温下会发生热脆，含磷量过多，低温下会发生冷脆。 6. 时效硬化会改变钢材的性能，将使钢材的强度提高，塑性、韧性降低。 7. 钢材在250oC度附近有强度提高塑性、韧性 降低现象，称之为蓝 脆现象。 8. 钢材的冲击韧性值越大，表示钢材抵抗脆性断裂的能力越强。 9. 钢材牌号Q235- BF,其中235表示屈服强度,B表示质量等级为B 级,F表示沸腾钢。 10. 钢材的三脆是指热脆、冷脆、蓝脆。 11. 钢材在250oC度附近有强度提高塑性、韧性 降低现象，称之为蓝 脆现象。 12. 焊接结构选用焊条的原则是，计算焊缝金属强度宜与母材强度相适应，一般采用等强度原则。 13. 钢材中含有C P、N S、O Cu Si、Mm V等元素,其中N、O 为有害的杂质元素。 14. 衡量钢材塑性性能的主要指标是伸长率。 15..结构的可靠指标B越大，其失效概率越小。 16. ___________________________________ 承重结构的钢材应具有抗拉强度、屈服点、伸长率和硫、 磷极限含量的合格保证，对焊接结构尚应具有—碳极限含量的合格保证；
对于重级工作制和起重量对于或大于50t中级工作制焊接吊车梁、吊车桁架或类似结构的钢材，应具有冷弯试验的的合格保证。 17 .冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下塑性应变能力和—钢材质 量的综合指标。 18. 冷弯性能是判别钢材塑性变形能力和钢材质量的综合指标。 19. 薄板的强度比厚板略高。 20. ____________________________________________ 采用手工电弧焊焊接 Q345钢材时应采用一E50 _________________________ 焊条。 21. 焊接残余应力不影响构件的强度。 22 ?角焊缝的最小计算长度不得小于和焊件厚度。 -/ 23?承受静力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是___________________ 。 24 ?在螺栓连接中，最小端距是2d。。 25 ?在螺栓连接中，最小栓距是3do 。 26. 普通螺栓连接，当板叠厚度刀t〉5d时（d —螺栓直径）,连接可能产生________ 破坏。 28. 单个普通螺栓承压承载力设计值，式中表示受力方向承压构件总厚度的较小值。 29. _______________________ 普通螺栓连接靠_螺栓杆传递剪力；摩擦型高强度螺栓连接靠—摩擦力传递剪力。 30. 手工焊焊接Q235钢，一般采用E43 型焊条。 31. 焊接结构在焊缝附近形成热影响区，该区材质存在缺陷。 32. 侧面角焊缝连接或正面角焊缝的计算长度不宜一'「-。 33. 承压型高强度螺栓仅用于承受非动力荷载结构的连接中。 34. 采用手工电弧焊焊接Q345钢材时应采用E50 焊条。 35. 承受动力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是丄1 o 36?轴心受压构件的承载能力极限状态有强度和稳定性。 37. 格构式轴心受压构件的等稳定性的条件绕虚轴与绕实轴的长细比相同。 38. 双轴对称的工字型截面轴压构件失稳时的屈曲形式是弯曲屈曲。 39. 单轴对称截面的轴心受压构件，当构件绕对称轴失稳时发生弯扭屈曲。 40. 轴心受压构件的缺陷有残余应力、初始偏心、初始曲率。
习题1： 某管道支架分别采用图1-1、图1-2两种结构布置方案，在柱顶承受轴心压力P 作用。这两种方案中，l =3000mm ，柱两段铰接，钢材为Q235，截面无孔眼削弱，柱截面采用焊接工字形截面，翼缘为剪切边，翼缘-250×14，腹板-250×10。试计算这两种方案中，根据整体稳定性确定的柱子所能承受的最大轴心压力P 各是多少？分析比较这两种方案的优劣？ 图1-1 图1-2 解：1) 图1-1所示结构布置方案 mm l x 60000=；mm l y 30000= mm A 950010250214250=?+??=
() 433135103167250240278250121 mm I x =?-??= () 433364791672501021425012 1 mm I y =?+???= mm A I i x x 3.1199500 135103167=== ；mm A I i y y 0.629500 36479167 == = 3.503.11960000=== x x x i l λ；4.480 .623000 0===y y y i l λ 此截面对x 轴为b 类，对y 轴为c 类，查表得 855.0=x ?(附表4-4)；785.0=y ?(附表4-5) 应根据y ?确定柱子整体稳定的承载力 kN Af P d y 16032159500785.0max =??==? 2) 图1-2所示结构布置方案 mm l x 60000=；mm l y 30000= mm A 9500=；mm i x 0.62=；mm i y 3.119= 8.960.6260000=== x x x i l λ；1.253 .11930000===y y y i l λ 此截面对x 轴为c 类，对y 轴为b 类，查表得 478.0=x ?(附表4-5)；953.0=y ?(附表4-4) 应根据x ?确定柱子整体稳定的承载力 kN Af P d x 9762159500478.0max =??==? 3) 分析比较 两种结构布置方案所使用的材料完全相同，但是图1-1所示方案（为下文表述的方便，以后简称方案A ）的承载力为1603kN ，而图1-2所示方案（为下文表述的方便，以后简称方案B ）的承载力仅为976kN 。由此，可以判断方案A 更好。 在方案A 中，将柱子截面的强轴与构件较大计算长度所对应的轴取为一致，从而保证