习 题
【2-1】如图2-31所示地质土性和独立基础尺寸的资料，使用承载力公式计算持力层的承载力。若地下水位稳定由0.7m 下降1m ，降至1.7m 处，问承载力有何变化？
图2-31 习题2-1图
解：由图2－31可知：
基底处取土的浮重度
基底以上土的加权平均重度
由020=k ?，查表2－6可得
所以，持力层的承载力为
若地下水下降1m 至1.7m ，则
基底以上土的重度为 3/2.17m kN m ＝γ
基底处土的重度为 3/0.18m kN m ＝γ
此时，持力层的承载力为
【2-2】某砖墙承重房屋，采用素混凝土(C10)条形基础，基础顶面处砌体宽度0b =490mm ，传到设计地面的荷载F k =220kN/m ，地基土承载力特征值f ak =144kPa ，试确定条
形基础的宽度b 。
(1)按地基承载力要求初步确定基础宽度
假定基础埋深为d=1.2m ，不考虑地基承载力深度修正，即f a =f ak =144kPa
m d f F b G a k 83.12
.120144220=?-=-≥γ，取b=1.9m 初步选定条形基础的宽度为1.9m 。
地基承载力验算：
满足
无筋扩展基础尚需对基础的宽高比进行验算（其具体验算方法详见第三章），最后还需进行基础剖面设计。
(2)按台阶宽高比要求验算基础的宽度
初步选定基础的高度为H=300mm
基础采用C10素混凝土砌筑，基础的平均压力为kPa p k 8.139=
查表3－2，得允许宽高比0.12==H b tg α，则
不满足要求
取H=0.8m
此时地面离基础顶面为 1.2-0.8=0.4m>0.1m ，满足要求。
【2-3】某钢筋混凝土条形基础和地基土情况如图2-32所示，已知条形基础宽度b =1.65m ，上部结构荷载F k =220kN/m ，试验算地基承载力。
图2-32 习题2-3图
解：(1)持力层承载力验算
由于b=1.65m<3m, 取b=3m
而基底总压力为
(2)软弱下卧层承载力验算
下卧层顶面处自重应力为
附加应力按扩散角计算，由于
查表表2－9，得025＝θ，则
作用于下卧层顶面处得总应力为：
所以，软弱下卧层承载力不满足。
【2-4】 某工业厂房柱基采用钢筋混凝土独立基础（图2-33）。F k =2200kN ，粘性土地
基的承载力特征值f ak =250kPa 。试确定基础底面尺寸。
图2-33 习题2-4图
【解】(1) 按仅有轴心荷载，根据式（2-29）得：
由于基础仅作用轴心荷载，考虑选用方形基础，则 m A b l 18.31.10====m 2
取l=b=3.2m
(2)计算修正后的地基承载力特征值
查表2-6，L I =0.84<0.85，e =0.83<0.85，得：
（3）地基承载力验算：
所以，基础采用m 2.3m 2.3?底面尺寸是合适的。
【2-5】 工业厂房柱基采用钢筋混凝土独立基础，在图2-34中列出了荷载位置及有关尺寸，已知图示荷载：F k =1850kN ，P k =159kN ，M k =112kN·m，Q k =20kN 。粘性土的地
基承载力特征值f ak =240kPa 。试确定矩形基础底面尺寸（假定3:5:=b l ）。
图2-34 习题2-5图
【解】(1) 按轴心荷载初步确定基础底面积，根据式（2-29）得：
考虑偏心荷载的影响，将0A 增大10%，即
5.1057.91.11.10=?==A A m 2
长宽比3:5:=b l ，则23
5b b l A =?=，从而进一步有 (2) 计算基底最大压力m ax k p ：
基础及回填土重 kN 3155.12.45.220=???==Ad G G k γ
基底处竖向力合力 ∑=++=kN 23243151591850k F
基底处总力矩
偏心距
所以，偏心力作用点在基础截面内。
基底最大压力：
(3) 地基承载力特征值及地基承载力验算：
所以，基础采用m 5.2m 2.4?底面尺寸是合适的。
（1）地区的标准冻结深度为 0 =1.8m 2）按式 2-30求设计冻结深度，即 d = 0 zs zw ze 第二层土： d>0.5mm 占 40%<50%， d>0.25mm 占 55%>50%，为中砂， zs =1.30 查表 2-12 求 zw 第一层土： 按表 2-10查粉土， 19%< =20%<22%，底面距地下水位 0.8m<1.5m ，冻胀 等级为Ⅲ级 冻胀类别为冻胀 zw =0.90 第二层土：按表 2-10 查中砂，地下水位离标准冻结面距离为 0.2m<0.5m 冻胀等级为 Ⅳ级 冻胀类别为强冻胀 zw =0.85 查表 2-13 求 ze 城市人口为 30 万，按城市的近郊取值 ze =0.95（注意表格下面的注释） 按第一层土计算： d1 =1.8*1.2*0.90*0.95=1.85m 按第二层土计算： d2 =1.8*1.3*0.85*0.95=1.89m 表明：冻结深度进入了第二层土内，故残留冻土层主要存在于第二层土。可近似取冻深 最大的土层，即第二层土的冻深 1.89m 来作为场地冻深。 如果考虑两层土对冻深的影响，可通过折算来计算实际的场地冻深。 折算冻结深度： Z d ' =1.2 +（1.85 - 1.2）* 1.89 =1.864m 1.85 （3）求基础最小埋深 按照正方形单独基础，基底平均压力为 120kp a ，强冻胀、采暖条件，查表 2-14 得允许 残留冻土层厚度 h max =0.675m 由式 2-31求得基础的最小埋置深度 d min = d - h max =1.89-0.675=1.215m 或者：最小埋置深度 d min = 'd - h max =1.864-0.675=1.189m 综合可取 d min =1.2m 查表 2-11 求 zs 第一层土： I p = L - P =8<10 且 d>0.075mm 占土重 10%<50% ，为粉土， zs =1.20
第二章桩基础工程习题 一、判断题： 1、主要靠桩身侧面与土之间的摩擦力承受上部荷载的桩属于摩擦型桩。（） 2、主要靠桩端达到坚硬土体以承受上部荷载的桩属于端承型桩。（） 3、预制桩采用叠浇制作时，重叠层数不应超过四层。（） 4、预制桩沉桩速率越快，场地土体隆起量也越大。（） 5、锤击预制桩，对于摩擦桩，桩入土深度的控制原则以贯入度控制为主，桩端标高作为参考。（） 6、锤击预制桩，对于端承桩，桩入土深度的控制原则控以贯入度为主，桩端标高为参考。（） 7、当桩规格、埋深、长度不同时，宜先大后小、先深后浅、先长后短施打。（） 8、预制桩锤击施工中，当桩头高出地面，则宜采用往后退打。（） 9、预制桩施工时，当一侧毗邻建筑物，则打桩顺序宜由毗邻建筑物一侧向另一方向施打。（） 10、静压沉桩特别适用于软土地基中施工。（） 11、锤垫在预制桩锤击中主要是起均匀传递应力作用。（） 12、锤击预制桩时，锤重越大、落距越高，对沉桩效果越明显。（） 13、预制桩采用锤击法施工时，宜选择重锤低击。（） 14、柴油锤适用于松软土层中预制桩锤击施工。（） 15、振动锤在砂土中打桩最有效。（） 16、预制桩的桩尖处于硬持力层中时可接桩。（） 17、预应力砼管桩接头数量不宜超过4个。（） 18、浆锚法用于接桩时，不适合用于坚硬土层中。（） 19、预制桩采用焊接法接桩时，应由两个人对角同时对称施焊。（） 20、对土体有挤密作用的沉管灌注桩，若一个承台下桩数在五根以上，施工时宜先施工承台外围桩，后施工承台中间桩。（） 21、泥浆护壁灌注桩成桩顺序可不考虑挤土的影响。（） 22、正循环回转钻孔泥浆的上返速度快，排渣能力强。（） 23、反循环回转钻孔泥浆的上返速度快，排渣能力强。（） 24、冲击钻成孔法适用于风化岩层施工。（） 25、沉管灌注桩复打施工必须在第一次灌注的砼初凝之前进行。（） 二、单项选择题： 1、在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧承受的桩是。 A、端承摩擦桩 B、摩擦桩 C、摩擦端承桩 D、端承桩
第一章 金属的性能 一、填空（将正确答案填在横线上。下同） 1、金属材料的性能一般分为两类。一类是使用性能，它包括物理性能、化学性能和力学性能等。另一类是工艺性能，它包括铸造性能、锻造性能、 焊接性能和切削加工性能等。 2、大小不变或变化很慢的载荷称为静载荷，在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷称为冲击载荷，大小和方向随时间发生周期变化的载荷称为 交变载荷。 3、变形一般分为弹性变形和塑性变形两种。不能随载荷的去除而消失的 变形称为塑性变形。 4、强度是指金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力。 5、强度的常用衡量指标有抗拉强度和屈服强度，分别用符号σb 和σs 表示。 6、如果零件工作时所受的应力低于材料的σ b 或σ0.2， 则不会产生过量的塑性变形。 7、有一钢试样其截面积为100mm 2，已知钢试样的MPa S 314=σ MPa b 530=σ 。拉伸试验时，当受到拉力为—————— 试样出现屈服现象，当 受到拉力为—————— 时，试样出现缩颈。 8、断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性。金属材料的延伸率和 断面收缩率的数值越大，表示材料的塑性越好。 9、一拉伸试样的原标距长度为50mm,直径为10mm 拉断后试样的标距 长度为79mm ，缩颈处的最小直径为4.9 mm ，此材料的伸长率为—————，断面收缩率为——————。 10．金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏能力。称为冲击韧性。 11．填出下列力学性能指标的符号：屈服点σs ，抗拉强度σb ，洛氏硬 度C 标尺HRC ，伸长率δ，断面收缩率ψ，冲击韧度αk ，疲劳极限σ -1。
（1）地区的标准冻结深度为0Z =1.8m （2）按式2-30求设计冻结深度，即d Z =0Z zs ψzw ψze ψ 查表2-11求zs ψ 第一层土：p I =L ω-P ω=8<10 且d>0.075mm 占土重10%<50% ，为粉土，zs ψ=1.20 第二层土：d>0.5mm 占40%<50%，d>0.25mm 占55%>50%，为中砂，zs ψ=1.30 查表2-12求zw ψ 第一层土： 按表2-10查粉土，19%<ω=20%<22%，底面距地下水位0.8m<1.5m ，冻胀等级为Ⅲ级 冻胀类别为冻胀 zw ψ=0.90 第二层土：按表2-10查中砂，地下水位离标准冻结面距离为0.2m<0.5m 冻胀等级为Ⅳ级 冻胀类别为强冻胀 zw ψ=0.85 查表2-13求ze ψ 城市人口为30万，按城市的近郊取值 ze ψ=0.95（注意表格下面的注释） 按第一层土计算：d1Z =1.8*1.2*0.90*0.95=1.85m 按第二层土计算：d2Z =1.8*1.3*0.85*0.95=1.89m 表明：冻结深度进入了第二层土内，故残留冻土层主要存在于第二层土。可近似取冻深最大的土层，即第二层土的冻深1.89m 来作为场地冻深。 如果考虑两层土对冻深的影响，可通过折算来计算实际的场地冻深。 折算冻结深度：'d Z =1.2 +（1.85 - 1.2）*1.891.85 =1.864m （3）求基础最小埋深 按照正方形单独基础，基底平均压力为120a kp ，强冻胀、采暖条件，查表2-14得允许残留冻土层厚度max h =0.675m 由式2-31求得基础的最小埋置深度min d =d Z -max h =1.89-0.675=1.215m 或者：最小埋置深度min d =' d Z -max h =1.864-0.675=1.189m 综合可取min d =1.2m 。
机械工程材料 思考题参考答案 第一章金属的晶体结构与结晶 1．解释下列名词 点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体， 过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。 答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。 线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。如位错。 面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亚晶界。 亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。 亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。 刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。 滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。如果相对滑移的结果上半部 分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃 口，故称“刃型位错”。 单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。 多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。
过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。 非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率， 细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。 变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。 2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？ 答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格； α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格； γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格； Mg、Zn属于密排六方晶格； 3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？ 答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。晶体中配位数和致密度越大，则晶体中原子排列越紧密。 4.晶面指数和晶向指数有什么不同？ 答：晶向是指晶格中各种原子列的位向，用晶向指数来表示，形式为[] uvw；晶面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶面指数来表示，形式为() hkl。 5.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？ 答：如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增
习 题 【2-1】如图2-31所示地质土性和独立基础尺寸的资料，使用承载力公式计算持力层的承载力。若地下水位稳定由0.7m 下降1m ，降至1.7m 处，问承载力有何变化？ 图2-31 习题2-1图 解：由图2－31可知： 基底处取土的浮重度 3/2.88.90.18'm kN w sat =-=-=γγγ 基底以上土的加权平均重度 3/0.133 .16.02.8)6.03.1(2.17m kN m =?+-?＝γ 由020=k ?，查表2－6可得 66.5,06.3,51.0===c d b M M M 所以，持力层的承载力为 kPa c M d M b M f k c m d b a 9.64166.53.10.1306.38.12.851.0=?+??+??=++=γγ 若地下水下降1m 至1.7m ，则 基底以上土的重度为 3/2.17m kN m ＝γ 基底处土的重度为 3/0.18m kN m ＝γ 此时，持力层的承载力为 kPa c M d M b M f k c m d b a 0.86166.53.12.1706.38.10.1851.0=?+??+??=++=γγ
【2-2】某砖墙承重房屋，采用素混凝土(C10)条形基础，基础顶面处砌体宽度0b =490mm ，传到设计地面的荷载F k =220kN/m ，地基土承载力特征值f ak =144kPa ，试确定条形基础的宽度b 。 (1)按地基承载力要求初步确定基础宽度 假定基础埋深为d=1.2m ，不考虑地基承载力深度修正，即f a =f ak =144kPa m d f F b G a k 83.12 .120144220=?-=-≥γ，取b=1.9m 初步选定条形基础的宽度为1.9m 。 地基承载力验算： kPa f kPa b G F p a k k k 1448.1399 .12.19.120220=<=??+=+= 满足 无筋扩展基础尚需对基础的宽高比进行验算（其具体验算方法详见第三章），最后还需进行基础剖面设计。 (2)按台阶宽高比要求验算基础的宽度 初步选定基础的高度为H=300mm 基础采用C10素混凝土砌筑，基础的平均压力为kPa p k 8.139= 查表3－2，得允许宽高比0.12==H b tg α，则 m Htg b b 09.10.13.0249.020=???+=+≤α 不满足要求 m tg b b H 705.00 .1249.09.120=?-=-≥α 取H=0.8m m Htg b b 09.20.18.0249.020=??+=+≤α 此时地面离基础顶面为 1.2-0.8=0.4m>0.1m ，满足要求。
习题集部分参考答案 2金属的晶体结构 思考题 1.晶体和非晶体的主要区别是什么？ 答：晶体和非晶体的区别在于内部原子的排列方式。晶体内部的原子（或分子）在三维空间按一定规律作周期性排列，而非晶体内部的原子（或分子）则是杂乱分布的，至多有些局部的短程规律排列。因为排列方式的不同，性能上也有所差异。晶体有固定的熔点，非晶体没有，晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性。 2.何为各向异性？ 答：各向异性是指晶体的某些物理性能和力学性能在不同方向上具有不同的数值。 3.为什么单晶体呈各向异性，而多晶体通常呈各向同性？ 答：单晶体是原子排列方位完全一致的一个晶粒，由于在不同晶向上原子密度不同，原子间的结合力不同，因而导致在单晶体中的各个方向上性能差异。 对于多晶体中的任意一个晶粒来看，基本满足单晶体的特征，呈现各向异性，但是在多晶体系统中，单一晶粒的各向异性已经被周围其他位向的晶粒所“干扰”或“抵消”，整个多晶系统呈现其各向同性。 4.什么叫晶体缺陷？晶体中可能有哪些晶体缺陷？他们的存在有何实际意义？ 答：晶体缺陷是指金属晶体中原子排列的不完整性。常见的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷三类，它们都会造成材料的晶格畸变。 点缺陷是指呈点状分布的缺陷，包含有空位、间隙原子和置换原子等，它对材料中的原子扩散、固态相变，以及材料的物理性能（电阻、体积、密度）等都会产生重大影响。过饱和的点缺陷还可以提高材料的强度。 线缺陷是各种类型的位错。对材料的变形、扩散以及相变起着非常大的作用。特别它很好地解释了塑性变形的微观机理，使我们了解到滑移是借助于位错的运动来实现的。当位错密度不高的情况下，位错支持了滑移，材料的塑性很好，但是当位错密度达到了较高的水平时，位错间的相互作用会造成位错的彼此“纠缠”，使滑移运动受阻，这时表现出材料的塑性变形的抗力提高，材料的强度提高。 金属晶体中面缺陷主要有晶界、亚晶界、孪晶界和相界等。比如：晶界处原子的平均能量比晶内高，在高温时，晶粒容易长大。晶界和亚晶界均可提高金属的强度。单位体积中的晶粒数目越多，晶界面积越大，晶格畸变越严重，材料的强度越高，同时材料的塑性也较好（同样的变形量可以分散到更多的晶粒中去进行，说明材料可以承受更大的变形量）。
1 第二章土木工程材料练习题 姓名学号班级 （一）判断5*2=10＇ 1、砂是一种常用的砌筑材料。广泛地用于墙体、基础、柱等砌筑工程中。 2、既能在空气中又能在水中硬化的称为气、水硬性胶凝材料，如水泥。 3、功能材料是承受荷载作用的材料。 4、水泥浆体在常温下会逐渐变稠直到开始失去塑性，这一现象称为水泥的凝结。 5、陶瓷是以有机高分子化合物为基本材料，加入各种改性添加剂后，在一定的温度和压力下塑制而成的材料 （二）名词解释题4*6=24＇ 1、土木工程材料； 2、天然砂； 3、硅酸盐水泥； 4、绿色建材。 （三）单项选择题10*2=20＇ 1、水泥浆体在常温下会逐渐变稠直到开始失去塑性，这一现象称为水泥的（）。 A、初凝； B、终凝； C、凝结； D、硬化。 2、按表观密度为（）时称为重混凝土。 A、>2900 kg／m3； B、<1950kg／m3； C、1950~2 600 kg／m3； D、>2600 kg／m3。 3、（）是由胶凝材料、细骨料和水等材料按适当比例配制而成的。 A、混凝土； B、砂浆； C、钢筋混凝土； D、三合土。 4、对建筑物主要起装饰作用的材料称（），其应具有装饰功能、保护等功能 A、装饰材料； B、装饰功能； C、装饰效果； D、建筑材料。 5、只能在空气中硬化的称为（）胶凝材料，如石膏、石灰。 A、水硬性； B、湿硬性； C、气硬性； D、干硬性。 6、建材行业是土木工程产业的基础，建材行业为适应今后经济不断增长和可持续发展战略的需要就必须走（）之路。 A、科技建材； B、高强建材； C、绿色建材； D、高性能建材。 7、将不易传热的材料，即对热流有显著阻抗性的材料或材料复合体称为（）。 A、绝热材料； B、吸声材料； C、装饰材料； D、保温材料。 8、预应力混凝土预应力的产生，按（）可分为机械法、电热法和化学法。 A、张拉钢筋的方法； B、施加预应力的顺序； C、先张法； D、后张法。 9、（）不仅有采光和防护的功能，而且是良好的吸声、隔热及装饰材料。 A、玻璃； B、陶瓷； C、水泥； D、红砖。 10、（）具有很多优点，如轻质高强；易于加工；有较高的弹性和韧性；能承受冲击和振动作用；导电和导热性能低等特点。 A、钢材； B、水泥； C、混凝土； D、木材。 （四）多项选择题6*4=24＇ 1、按其产源不同，天然砂可分为（）。 A、河砂 B、海砂 C、山砂 D、石屑。 2、天然石材。包括：（）。 A、毛石； B、料石； C、饰面石材； D、色石渣； E、石子。 3、影响木材强度的主要因素为（）。 A、含水率； B、温度； C、荷载作用时间； D、木材的缺陷。 4、钢材品质均匀致密，（）强度都很高。 A、抗拉； B、抗压； C、抗弯； D、抗剪切。 5、按施工工艺不同，又分为（）等。 A、喷射混凝土； B、泵送混凝土； C、振动灌浆混凝土； D、高强混凝土。 6、常用的吸声材料有：（）。 A、无机材料； B、有机材料； C、多孔材料； D、纤维材料。 （五）简答题2*11=22＇ 1、特种混凝土有哪些？ 2、绿色建材的基本特征有哪些？
第一部分--第2章工程材料基本知识 (总分：100.00，做题时间：90分钟) 一、多项选择题(总题数：43，分数：42.00) 1.用于构造建筑结构部分的承重材料称为结构性材料包括______。 （分数：1.00） A.水泥√ B.骨料√ C.混凝土及混凝土外加剂√ D.建筑钢材√ E.建筑玻璃 解析： 2.功能性材料主要是指在建筑物中发挥其力学性能以外特长的材料，包括______。（分数：1.00） A.防水材料√ B.建筑涂料√ C.绝热材料√ D.防火材料√ E.建筑钢材 解析： 3.选择承受动荷载作用的结构材料时，要选择下述材料______。 （分数：1.00） A.具有良好塑性的材料√ B.具有良好韧性的材料 C.具有良好弹性的材料√ D.具有良好硬度的材料√ E.具有良好导热性的材料√ 解析： 4.材料吸水后，将使材料的______提高。 （分数：1.00） A.耐久性 B.强度及导热系数 C.密度 D.表观密度√ E.导热系数√ 解析： 5.材料孔隙率的大小一般说来对材料的______有影响。 （分数：1.00） A.强度 B.密度 C.抗冻性 D.抗渗性√ E.导热性√ 解析： 6.材料与水有关的性质包括______。 （分数：1.00） A.孔隙率 B.吸湿性√
C.耐水性√ D.憎水性√ E.抗冻性√ 解析： 7.______浆体在凝结硬化过程中，其体积发生收缩。 （分数：1.00） A.石灰√ B.石膏 C.菱苦土√ D.水玻璃√ E.水泥(除膨胀水泥) √ 解析： 8.石灰硬化的环境条件是在______中进行。 （分数：1.00） A..水 B.潮湿环境 C.空气√ D.干燥环境√ E.海水环境 解析： 9.水泥中矿物组成包括______。 （分数：1.00） A.铁铝酸四钙√ B.硅酸三钙√ C.铝酸三钙√ D.硅酸二钙√ E.铝酸二钙 解析： 10.水泥属于______。 （分数：1.00） A.水硬性胶凝材料√ B.气硬性胶凝材料 C.复合材料 D.无机胶凝材料√ E.功能性材料 解析： 11.水泥的验收包括内容有______。 （分数：1.00） A.标志和数量的验收√ B.检查出厂合格证和试验报告√ C.复试√ D.仲裁检验√ E.外观检验 解析： 12.在______情况下水泥使用前必须进行复验，并提供试验报告。（分数：1.00） A.用于承重结构的水泥√ B.使用部位有强度等级要求的混凝土用水泥√ C.水泥出厂超过三个月√
第二章 1.浅基础设计内容：1.选择基础方案（确定材料、类型，进行基础平面布置）； 2.确定地基持力层和基础埋置深度 3.确定地基的承载力； 4.确定基础底面尺寸，必要时进行地基变形与稳定性验算； 5.进行基础结构设计（内力分析、截面计算、构造要求）； 6.绘制基础施工图，提出施工说明。 2.浅基础设计方法：常规设计法（简化计算法）、相互作用设计法 3.常规设计法要点：特点：1满足静力平衡条件；2不满足变形协调条件。结论：地基越软弱或越不均匀，按常规设计法计算的结果与实际情况的差别就可能越大。合理的设计方法：考虑地基、基础与上部结构的相互作用（分析难度较大）。满足静力平衡和变形协调条件常规设计法适用条件：1.地基沉降较小或较均匀2.基础刚度较大。 4.荷载种类：永久荷载，可变荷载，偶然荷载。永久荷载：1、不随时间变化2、变化与均值比可以忽略3、单调变化并趋于极值。可变荷载：变化与均值比不可忽略。偶然荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现其值很大，持续时间很短。 5.荷载代表值：1标准值：为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值，如均值2组合值：对于可变荷载，组合超越概率与其出现概率相同3频遇值：对于可变荷载，超越概率为规定的较小比率4准永久值：对于可变荷载，设计基准期内，其超越的总时间为设计基准期一半的荷载值。 6.荷载组合：1基本组合：承载能力极限状态设计时，永久作用与可变作用的组合（分项系数）2标准组合：正常使用极限状态设计时，采用标准值（或组合值）为荷载代表的组合3准永久组合：正常使用极限状态设计时，对于可变荷载采用准永久值为荷载代表的组合。 7.计算基础内力、配筋：基本组合（设计值），荷载分项系数为1.2~1.4，与混凝土设计规范相适应，通过增大荷载来提高安全度。计算挡土墙土压力：基本组合，荷载分项系数为1.0，安全度通过安全系数来反映，例如：抗滑移安全系数K s＝抗滑力/滑移力≥1.3计算基底面积：标准组合（标准值），没有荷载分项系数。不增大荷载，因为地基承载力已具有足够的安全度。例：p k≤f a=p u/K=p u/2计算沉降：准永久组合，不计风荷载和地震作用 8.浅基础类型：结构型式分：扩展基础、联合基础、柱下条形基础、柱下交叉条形基础、筏形基础、箱形基础、壳体基础等。按材料分：无筋基础（刚性基础）、钢筋混凝土基础。扩展基础作用：把墙或柱的荷载侧向扩展到土中，使之满足地基承载力和变形的要求。 9.无筋扩展基础：指由砖、毛石、砼、毛石砼、灰土、三合土等材料组成的无需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。俗称“刚性基础”。适用于多层民用建筑和轻型厂房。 10.
三、常用工程材料及选用 纯金属因价贵，力学性能较低，不能满足现代工业的要求，因此工业上多应用合金。下面对工程中常用的金属材料进行叙述。 一、碳素钢 碳素钢是指Wc≤2.11%，并含少量硅、锰、磷、硫等杂质元素的铁碳合金。碳素钢具有一定的力学性能和良好的工艺性能，且价格低廉，在工业中广泛应用。 碳素钢的分类及牌号 碳素钢的种类很多，常按以下方法分类。 1．按钢的含碳量分类 可分为：低碳钢（0.0218% 二、合金钢 为了改善碳素钢的组织和性能，在碳素钢基础上有目的地加入一种或几种合金元素所形成的铁基合金，称为低合金钢或合金钢。常加入的合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、硼、铝、铌、锆等。通常低合金钢中加入合金元素的种类和数量较合金钢少。不同元素的组合，不同的元素含量，可得到不同的性能。 合金钢的分类 1.按质量等级分 按质量等级，合金钢可分为优质合金钢（如一般工程结构用合金钢、耐磨钢、硅锰弹簧钢等）和特殊质量合金钢（如合金结构钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热钢等）。 2.按合金元素总量分 按合金元素总量将合金钢分为：低合金钢（W Me<5%）、中合金钢（W Me=5%～10%）和高合金钢（W Me >10%） 3. 按合金元素种类分 按合金元素种类将合金钢分为：铬钢、锰钢、硅锰钢、铬镍钢等。 4. 按主要性能和使用特性分 主要分为工程结构用合金钢，机械结构用合金钢，轴承钢，工具钢，不锈、耐蚀和耐热钢，特殊物理性能钢等。 合金钢的编号 1.工程材料按属性分为：金属材料、陶瓷材料、碳材料、高分子材料、复合材料、半导体材料、生物材料。 2.零维材料：是指亚微米级和纳米级（1—100nm）的金属或陶瓷粉末材料，如原子团簇和纳米微粒材料； 一维材料：线性纤维材料，如光导纤维； 二维材料：就是二维薄膜状材料，如金刚石薄膜、高分子分离膜； 三维材料：常见材料绝大多数都是三位材料，如一般的金属材料、陶瓷材料等； 3.工程材料的使用性能就是在服役条件下表现出的性能，包括：强度、塑性、韧性、耐磨性、耐疲劳性等力学性能，耐蚀性、耐热性等化学性能，及声、光、电、磁等功能性能；工程材料按使用性能分为：结构材料和功能材料。 4.金属材料中原子之间主要是金属键，其特点是无方向性、无饱和性； 陶瓷材料中的结合键主要是离子键和共价键，大多数是离子键，离子键赋予陶瓷材料相当高的稳定性； 高分子材料的结合键是共价键、氢键和分子键，其中，组成分子的结合键是共价键和氢键，而分子间的结合键是范德瓦尔斯键。尽管范德瓦尔斯键较弱，但由于高分子材料的分子很大，所以分子间的作用力也相应较大，这使得高分子材料具有很好的力学性能； 半导体材料中主要是共价键和离子键，其中，离子键是无方向性的，而共价键则具有高度的方向性。 5.晶胞：是指从晶格中取出的具有整个晶体全部几何特征的最小几何单元；在三维空间中，用晶胞的三条棱边长a、b、c（晶格常数）和三条棱边的夹角α、β、γ这六个参数来描述晶胞的几何形状和大小。 6.晶体结构主要分为7个晶系、14种晶格； 7.晶向是指晶格中各种原子列的位向，用晶向指数来表示，形式为[uvw]； 晶面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶面指数来表示，形式为（hkl）。 8.实际晶体的缺陷包括点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷，其中体缺陷有气孔、裂纹、杂质和其他相。 9.实际金属结晶温度Tn总要偏低理论结晶温度T0一定的温度，结晶方可进行，该温差ΔT=T0—Tn即称为过冷度；过冷度越大，形核速度越快，形成的晶粒就越细。 10.通过向液态金属中添加某些符合非自发成核条件的元素或它们的化合物作为变质剂来细化晶粒，就叫变质处理；如钢水中常添加Ti、V、Al等来细化晶粒。 11.加工硬化是指随着塑性变形增加，金属晶格的位错密度不断增加，位错间的相互作用增强，提高了金属的塑性变形抗力，使金属的强度和硬度明显提高，塑性和韧性明显降低，也即形变强化；加工硬化是一种重要的强化手段，可以提高金属的强度并使金属在冷加工中均匀变形；但金属强度的提高往往给进一步的冷加工带来困难，必须进行退火处理，增加了成本。 12.金属学以再结晶温度区分冷加工和热加工：在再结晶温度以下进行的塑性变形加工是冷加工，在再结晶温度以上进行的塑性变形加工即热加工；热加工可以使金属中的气孔、裂纹、疏松焊合，使金属更加致密，减轻偏析，改善杂质分布，明显提高金属的力学性能。 13.再结晶是指随加热温度的提高，加工硬化现象逐渐消除的阶段；再结晶的晶粒度受加热温度和变形度的影响。 14.相:是指合金中具有相同化学成分、相同晶体结构并由界面与其他部分隔开的均匀组成部分； 合金相图是用图解的方法表示合金在极其缓慢的冷却速度下，合金状态随温度和化学成分的变化关系； 固溶体：是指在固态下，合金组元相互溶解而形成的均匀固相； 金属间化合物：是指俩组元组成合金时，产生的晶格类型和特性完全不同于任一组元的新固相。 15.固溶强化：是指固溶体的晶格畸变增加了位错运动的阻力，使金属的塑性和韧性略有下降，强度和硬度随溶质原子浓度增加而略有提高的现象； 弥散强化：是指以固溶体为主的合金辅以金属间化合物弥散分布，以提高合金整体的强度、硬度和耐磨性的强化方式。 16.匀晶反应：是指两组元在液态和固态都能无限互溶，随温度的变化，形成成分均匀的液相、固相或满足杠杆定律的中间相的固溶体的反应； 共晶反应：是指由一种液态在恒温下同时结晶析出两种固相的反应； 包晶反应：是指在结晶过程先析出相进行到一定温度后，新产生的固相大多包围在已有的固相周围生成的的反应； 共析反应：一定温度下，由一定成分的固相同时结晶出一定成分的另外两种固相的反应。 17.铁素体（F）：碳溶于α-Fe中形成的体心立方晶格的间隙固溶体；金相在显微镜下为多边形晶粒；铁素体强度和硬度低、塑性好，力学性能与纯铁相似，770℃以下有磁性； 奥氏体（A）:碳溶于γ-Fe中形成的面心立方晶格的间隙固溶体；金相显微镜下为规则的多边形晶粒；奥氏体强度和硬度不高，塑性好，容易压力加工，没有磁性； 渗碳体（Fe3C）：含碳量为6.69%的复杂铁碳间隙化合物；渗碳体硬度很高、强度极低、脆性非常大； 珠光体（P）：铁素体和渗碳体的共析混合物；珠光体强度较高，韧性和塑性在渗碳体和铁素体之间； 莱氏体（Ld）：奥氏体和渗碳体的共晶混合物；莱氏体中渗碳体较多，脆性大、硬度高、塑性很差。 18.包晶反应：1495℃时发生，有δ-Fe（C=0.10%）、γ-Fe（C=0.17%或0.18%，图中J点）、液相（C=0.53%或0.51%，图中B点）三相共存；δ-Fe（固体）+L（液体）=γ-Fe（固体） 共晶反应：1148℃时发生，有A（C=2.11%）、Fe3C（C=6.69%）、液相L（C=4.3%）三相共存；Ld→Ae+Fe3Cf（恒温1148℃） 习 题 【2-1】如图2-31所示地质土性和独立基础尺寸的资料，使用承载力公式计算持力层的承载力。若地下水位稳定由0.7m 下降1m ，降至1.7m 处，问承载力有何变化？ 图2-31 习题2-1图 解：由图2－31可知： 基底处取土的浮重度 3/2.88.90.18'm kN w sat =-=-=γγγ 基底以上土的加权平均重度 3/0.133 .16.02.8)6.03.1(2.17m kN m =?+-?＝γ 由020=k ?，查表2－6可得 66.5,06.3,51.0===c d b M M M 所以，持力层的承载力为 kPa c M d M b M f k c m d b a 9.64166.53.10.1306.38.12.851.0=?+??+??=++=γγ 若地下水下降1m 至1.7m ，则 基底以上土的重度为 3/2.17m kN m ＝γ 基底处土的重度为 3/0.18m kN m ＝γ 此时，持力层的承载力为 kPa c M d M b M f k c m d b a 0.86166.53.12.1706.38.10.1851.0=?+??+??=++=γγ 【2-2】某砖墙承重房屋，采用素混凝土(C10)条形基础，基础顶面处砌体宽度0b =490mm ，传到设计地面的荷载F k =220kN/m ，地基土承载力特征值f ak =144kPa ，试确定条形基础的宽度b 。 (1)按地基承载力要求初步确定基础宽度 假定基础埋深为d=1.2m ，不考虑地基承载力深度修正，即f a =f ak =144kPa m d f F b G a k 83.12 .120144220=?-=-≥γ，取b=1.9m 初步选定条形基础的宽度为1.9m 。 地基承载力验算： kPa f kPa b G F p a k k k 1448.1399 .12.19.120220=<=??+=+= 满足 无筋扩展基础尚需对基础的宽高比进行验算（其具体验算方法详见第三章），最后还需进行基础剖面设计。 (2)按台阶宽高比要求验算基础的宽度 初步选定基础的高度为H=300mm 基础采用C10素混凝土砌筑，基础的平均压力为kPa p k 8.139= 查表3－2，得允许宽高比0.12==H b tg α，则 m Htg b b 09.10.13.0249.020=???+=+≤α 不满足要求 m tg b b H 705.00 .1249.09.120=?-=-≥α 取H=0.8m m Htg b b 09.20.18.0249.020=??+=+≤α 此时地面离基础顶面为 1.2-0.8=0.4m>0.1m ，满足要求。 江南大学现代远程教育第二阶段练习题 考试科目:《工程材料与成型基础》第五章至第六章（总分100分） 学习中心（教学点）批次：层次： 专业：学号：身份证号： 姓名：得分： 一、单项选择题（本题共10小题，每小题1分，共10分。在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在括号内。） 1．过共析钢正常的淬火加热温度是（A ）。 A．A C1+30～50℃B．A C3+30～50℃ C．A Ccm+30～50℃D．A C3 2．下列热处理方法中，加热时使T10钢完全奥氏体化的方法是（D ）。 A．去应力退火B．球化退火 C．再结晶退火D．正火 3．共析钢加热为奥氏体后，冷却时所形成的组织主要决定于（C ）。 A．奥氏体加热时的温度B．奥氏体在加热时的均匀化程度； C．奥氏体冷却时的转变温度D．奥氏体的冷却速度 4. 冷变形强化现象最主要的原因是（B ）。 A．晶粒破裂细化B．位错密度增大 C．晶粒择优取向D．形成纤维组织 5．为改善冷变形金属塑性变形的能力，可采用（B ）。 A．低温退火B．再结晶退火 C．二次再结晶退火D．变质处理 6．调质钢回火后快冷的原因是_C___。 A．提高钢的强度B．提高钢的塑性 C．防止产生回火脆性D．提高钢的韧性 7．滚动轴承零件要求硬度≥60HRC，最终热处理应选用__C___。 A．调质B．淬火+中温回火 C．淬火+低温回火D．正火+高温回火 8. 钢的热硬性主要取决于（D ）。 A．钢的碳质量分数B．马氏体的碳质量分数 C．残留奥氏体量D．马氏体的回火稳定性 9．提高灰铸铁的耐磨性可采用（C ）。 A．整体淬火B．渗碳处理 C．表面淬火D．低温退火 10．以铜、锌为主的合金称为（A ）。 A．黄铜B．青铜 【例2-3】某柱基础，作用在设计地面处的柱荷载标准组合值、基础尺寸、埋深及地基条件如图2-21所示，试验算持力层和软弱下卧层的强度。 图2-21 例2-3图 【解】（1）持力层承载力验算 因b =3m ，d =2.3m ，e =0.80＜0.85，L I =0.74＜0.85，所以查表2-7，有 b η=0.3，d η=1.6 3kN/m 0.173.28.0195.16.1=?+?= m γ ()() ()()()kPa 169490120053.2176.13310193.01205.03=++=-??+--?+=-?+-??+=d b f f m d b ak a γηγη 基底平均压力： kPa 169kPa 1465.33203.25.331050k k k =<=????+=+= a f A G F p (满足) 基底最大压力： m kN 1.2593.267105k ?=?+=∑M )(kPa 8.2021692.12.1kPa 3.1886 /5.331.2591462k k k max k 满足=?=<=?+=++= a f W M A G F p 所以，持力层地基承载力满足。 （2）软弱下卧层承载力验算 下卧层承载力特征值计算： 因为下卧层系淤泥质土，且ak f =60kPa ＞50kPa ，所以b η=0，d η=1.1。 下卧层顶面埋深8.55.33.2'=+=+=z d d m ，土的平均重度m γ为： ()3kN/m 19.128.57.705.38.05.15.310198.0195.116==++?-+?+?= m γ ()() ()kPa 1315.08.519.121.106053k =-??++=-?+-?+=d b f f m d b a a γηγη 下卧层顶面处应力： 自重应力 7.705.3)1019(195.116c =?-?+?=σkPa 附加应力按扩散角计算，21s s E E =3，因为0.5b =0.5×3=1.5m ＜z =3.5m 。查表2-9，得θ=23°。 ()()()()[]()() kPa 03.2947 .697.55.338.10623tg 5.325.323tg 5.3235.338.0195.116146tg 2tg 2c k =???=???+???+???+?-=?+?+??-= θθσσz l z b l b p z 作用在软弱下卧层顶面处的总应力为： kPa 131kPa 73.997.7003.29=<=+=+az c z f σσ（满足） 所以，软弱下卧层地基承载力也满足。 第六章常用工程材料 一、填空题 1.非合金钢原称__________ 。 2.合金钢按主要质量等级分为__________和__________。 3.合金工具钢分为_______、_________、________、________ 等 4.铸铁是一系列主要由铁、________、________组成的合金的总称 5.工业纯铜分四类，分别代号_______ 、_________、______、________ 表示 6.铸铁中碳以石墨型式析出叫__________。 7.球墨铸铁是指铁液在浇注前经球化处理和______ 。 8.常用的变形铝合金有_______ 、_______ 、_______ 、_______ 。 9、灰铸铁中的石墨以_______________ 形式存在 10.塑料按用途分为______和 ________ ；按树脂性质不同分为________ 和________ 。 二、单向选择题 1.造船用的碳素钢属于( ) A普通质量碳素钢 B优质碳素钢 C特殊质量碳素钢 D以上都不是 2.45钢是( ) A碳素结构钢 B 优质碳素结构钢 C碳素工具钢D优质碳素工具钢 3.碳素工具钢在使用前( ) A要进行热处理B不需要热处理 C有的需要有的不需要D以上都不对 4. 含炭量为0.40%的碳素钢牌号可能是( ) A.4钢 B.40钢 C.T4钢 D.T40 5. 下列是优质碳素钢的是( ) A铁道用的一般碳素钢 B碳素钢钢筋钢 C碳素弹簧钢 D焊条用碳素钢 6. 合金钢要充分显示出良好的特性，必须进行( ) A渗氮 B渗碳 C加工硬化 D 热处理 7. 在我国低合金高强度钢主要加入的元素为( ) A锰 B硅 C钛 D 铬 8. 20Cr为( ) A调质合金钢 B 中淬透性钢 C高淬透性钢 D 低淬透性渗碳港 9. 可锻铸铁中，石墨的存在形式是( ) A粗大片状 B团絮状 C球状 D蠕虫状 10.灰铸铁中，石墨越多、越粗大、分布越不均匀，则其抗拉强的和塑性( ) A越高 B越低 C先搞后低 D先低后高 11.在性质上球墨铸铁的强度、塑性、韧性比灰铸铁( ) A 高 B低 C一样 D难以确定 12.对铸铁石墨化，影响不显著的是( ) A碳 B 硅 C锰 D 磷 13.灰铸铁对表面缺陷和切口敏感性与碳钢相比( ) 【6-2】 按水土合算来计算如图6－31所示的水泥土搅拌桩挡墙的抗倾覆安全系数和抗滑安全系数，并验算墙身强度是否满足要求。取水泥土的无侧限抗压强度为800kPa 30.8。 [解]： 一、首先计算各分界点的主动土压力和被动土压力 各计算分界点，主动土压力侧自上而下分别为1、2、3、4 被动土压力侧自上而下分别为5、6、7 主动土压力系数 )245(2? -=o a tg K 被动土压力系数 )2 45(2? +=o p tg K 主动土压力 1点： kPa tg tg K c qK p o o a a a 8.15)2 1645(182)21645(20221 111-=-??--?=-= 令 02)(11101=-+=a a a K c K z q p γ m tg tg K K q c z o o a a 56.1)2 16 45(8.17)2 1645(2018221 1 10=- ?-?-?= -= γ 2点： kPa tg tg K c K h q p o o a a a 6.14)2 1645(182)21645()0.38.1720(2)(21 11112=-??--??+=-+=γ上 kPa tg tg K c K h q p o o a a a 4.21)2 1445(152)21445()0.38.1720(2)(22 22112=-??--??+=-+=γ下 3点： kPa tg tg K c K h h q p o o a a a 7.54)2 1445(152)21445()0.32.180.38.1720(2)(22 2222113=-??--??+?+=-++=γγ上 kPa tg tg K c K h h q p o o a a a 3.60)2 13 45(132)21345()0.32.180.38.1720(2)(23 3322113=-??--??+?+=-++=γγ下 4点： kPa tg tg K c K h h h q p o o a a a 7.81)2 1345(132)21345()0.29.160.32.180.38.1720(2)(23 333322114=-??--???+?+=-++=＋＋γγγ 被动土压力 5点： kPa tg K c p o p p 4.38)2 1445(15222 25=+??== 6点： kPa tg tg K c K h p o o p p p 0.104)2 1445(152)21445()0.22.4(2.182'22 22226=+??++?-?=+=γ上《工程材料基础》知识点汇总
基础工程(第二版)第二章习题解答教学文稿
工程材料与成型基础_第二阶段练习
基础工程(第二版)第二章例题
常用工程材料----=考试题
基础工程第二版习题解答
相关主题
文本预览