考研混凝土结构设计原理思考题答案

混凝土结构设计原理课后习题答案（+思考题）第一章绪论1．什么是混凝土结构？答：混凝土结构是以混凝土材料为主，并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维，形成的结构，有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。

混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点。

2．以简支梁为例，说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。

答：素混凝土简支梁，跨中有集中荷载作用。

梁跨中截面受拉，拉应力在荷载较小的情况下就达到混凝土的抗拉强度，梁被拉断而破坏，是无明显预兆的脆性破坏。

钢筋混凝土梁，受拉区配置受拉钢筋梁的受拉区还会开裂，但开裂后，出现裂缝，拉力由钢筋承担，直至钢筋屈服以后，受压区混凝土受压破坏而达到极限荷载，构件破坏。

素混凝土简支梁的受力特点是承受荷载较小，并且是脆性破坏。

钢筋混凝土简支梁的极限荷载明显提高，变形能力明显改善，并且是延性破坏。

3．钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？答：混凝土和钢筋协同工作的条件是：（1）钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体；（2）钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同，两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏；（3）设置一定厚度混凝土保护层；（4）钢筋在混凝土中有可靠的锚固。

4．混凝土结构有什么优缺点？答：优点：（1）可模性好；（2）强价比合理；（3）耐火性能好；（4）耐久性能好；（5）适应灾害环境能力强，整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好，对抵抗地震、风载和爆炸冲击作用有良好性能；（6）可以就地取材。

钢筋混凝土结构的缺点：如自重大，不利于建造大跨结构；抗裂性差，过早开裂虽不影响承载力，但对要求防渗漏的结构，如容器、管道等，使用受到一定限制；现场浇筑施工工序多，需养护，工期长，并受施工环境和气候条件限制等。

5．房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么？答：在房屋建筑中，永久荷载和楼面活荷载直接作用在楼板上，楼板荷载传递到梁，梁将荷载传递到柱或墙，并最终传递到基础上，各个构件受力特点如下：楼板：是将活荷载和恒荷载通过梁或直接传递到竖向支承结构（柱、墙）的主要水平构件，楼板的主要内力是弯矩和剪力，是受弯构件。

1.1 钢筋混凝土梁破坏时的特点是：受拉钢筋屈服，受压区混凝土被压碎，破坏前变形较大，有明显预兆，属于延性破坏类型。

2.1 ①混凝土的立方体抗压强度标准值f cu,k 是根据以边长为150mm 的立方体为标准试件，在(20±3)℃的温度和相对湿度为90％以上的潮湿空气中养护28d ，按照标准试验方法测得的具有95％保证率的立方体抗压强度确定的。

②混凝土的轴心抗压强度标准值f ck 是根据以150mm ×150mm ×300mm 的棱柱体为标准试件，在与立方体标准试件相同的养护条件下，按照棱柱体试件试验测得的具有95％保证率的抗压强度确定的。

③混凝土的轴心抗拉强度标准值f tk 是采用直接轴心抗拉试验直接测试或通过圆柱体或立方体的劈裂试验间接测试，测得的具有95％保证率的轴心抗拉强度。

④由于棱柱体标准试件比立方体标准试件的高度大，试验机压板与试件之间的摩擦力对棱柱体试件高度中部的横向变形的约束影响比对立方体试件的小，所以棱柱体试件的抗压强度比立方体的强度值小，故f ck 低于f cu,k 。

⑤轴心抗拉强度标准值f tk 与立方体抗压强度标准值f cu,k 之间的关系为：245.055.0k cu,tk )645.11(395.088.0αδ⨯-⨯=f f 。

⑥轴心抗压强度标准值f ck 与立方体抗压强度标准值f cu,k 之间的关系为：k cu,21ck 88.0f f αα=。

2.2 根据约束原理，要提高混凝土的抗压强度，就要对混凝土的横向变形加以约束，从而限制混凝土内部微裂缝的发展。

因此，工程上通常采用沿方形钢筋混凝土短柱高度方向环向设置密排矩形箍筋的方法来约束混凝土，然后沿柱四周支模板，浇筑混凝土保护层，以此改善钢筋混凝土短柱的受力性能，达到提高混凝土的抗压强度和延性的目的。

2.3 连接混凝土受压应力—应变曲线的原点至曲线任一点处割线的斜率，即为混凝土的变形模量。

混凝土结构设计原理部分思考题答案第一章钢筋混凝土的力学性能思考题钢筋冷加工的目的是什么？冷加工的方法有哪几种？各种方法对强度有何影响？答：冷加工的目的是提高钢筋的强度, 减少钢筋用量。

冷加工的方法有冷拉、冷拔、冷弯、冷轧等。

这几种方法对钢筋的强度都有一定的提高,4、2.试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些规定？5、答: 钢筋混凝土结构中钢筋应具有: （1）有适当的强度；（2）与混凝土粘结良好；（3）可焊性好；（4）有足够的塑性。

6、除凝土立方体抗压强度外, 为什么尚有轴心抗压强度？7、答：立方体抗压强度采用立方体受压试件, 而混凝土构件的实际长度一般远大于截面尺寸, 因此采用棱柱体试件的轴心抗压强度能更好地反映实际状态。

所以除立方体抗压强度外, 尚有轴心抗压强度。

8、混凝土的抗拉强度是如何测试的？9、答：混凝土的抗拉强度一般是通过轴心抗拉实验、劈裂实验和弯折实验来测定的。

由于轴心拉伸实验和弯折实验与实际情况存在较大偏差, 目前国内外多采用立方体或圆柱体的劈裂实验来测定。

什么叫混凝土徐变？线形徐变和非线形徐变？混凝土的收缩和徐变有什么本质区别？答: 混凝土在长期荷载作用下, 应力不变, 变形也会随时间增长, 这种现象称为混凝土的徐变。

当连续应力σC 0.5fC 时, 徐变大小与连续应力大小呈线性关系, 这种徐变称为线性徐变。

当连续应力σC 0.5fC 时, 徐变与连续应力不再呈线性关系, 这种徐变称为非线性徐变。

混凝土的收缩是一种非受力变形, 它与徐变的本质区别是收缩时混凝土不受力, 而徐变是受力变形。

10、如何避免混凝土构件产生收缩裂缝？答：可以通过限制水灰比和水泥浆用量, 加强捣振和养护, 配置适量的构造钢筋和设立变形缝等来避免混凝土构件产生收缩裂缝。

对于细长构件和薄壁构件, 要特别注意其收缩。

第二章混凝土结构基本计算原则思考题1．什么是结构可靠性？什么是结构可靠度?2．答：结构在规定的设计基准使用期内和规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护）, 完毕预定功能的能力, 称为结构可靠性。

第十一章思考题参考答案11.1现浇单向板肋梁楼盖中的主梁按连续梁进行力分析的前提条件是什么？答：（1）次梁是板的支座，主梁是次梁的支座，柱或墙是主梁的支座。

（2）支座为铁支座-但应注意：支承在混凝丄柱上的主梁，若梁柱线刚度比＜3,将按框架梁计算。

板、次梁均按狡接处理。

由此引起的误差在计算荷载和力时调整。

（3）不考虑薄膜效应对板力的影响。

（4）在传力时，可分别忽略板、次梁的连续性，按简支构件计算反力。

（5）大于五跨的连续梁、板，当各跨荷载相同，且跨度相差大10%时，可按五跨的等跨连续梁、板汁算。

11.2计算板传给次梁的荷载时，可按次梁的负荷围确定，隐含着什么假定？答：假建板、次梁非连续，并且仅短向传力。

113为什么连续梁力按弹性计算方法与按塑性计算方法时，梁计算跨度的取值是不同的？答：两者计算跨度的取值是不同的，以中间跨为例，按考虑塑性力重分布计算连续梁力时其计算跨度是取塑性饺截面之间的距离,即取净跨度;而按弹性理论方法计算连续梁力时，则取支座中心线间的距离作为计算跨度，即取。

11.4试比较钢筋混凝土塑性较与结构力学中的理想较和理想塑性较的区别。

答：1）理想狡是不能承受弯矩，而塑性餃则能承受弯矩（基本为不变的弯矩）：2）理想钱集中于一点，而塑性绞有一定长度；3）理想较在两个方向都能无限转动，而塑性狡只能在弯矩作用方向作一立限度的转动，是有限转动的单向较。

11.5按考虑塑性力重分布设计连续梁是否在任何情况下总是比按弹性方法设计节省钢筋？答：不是的11.6试比校力重分布和应力重分布答：适筋梁的正截而应力状态经历了三个阶段：弹性阶段--磴应力为弹性，钢筋应力为弹性：带裂缝工作阶段--確压应力为弹塑性，钢筋应力为弹性；破坏阶段--磴压应力为弹塑性，钢筋应力为塑性。

上述钢筋確由弹性应力转为弹塑性应力分布，称为应力重分布现象。

由结构力学知,静定结构的力仅由平衡条件得，故同截而本身刚度无关，故应力重分布不会引起力重分布，而对超静泄结构，则应力重分布现象可能会导：①截而开裂使刚度发生变化，引起力重分布；②截而发生转动使结构计算简图发生变化，引起力重分布。

5.1为什么受弯构件一般在跨中产生垂直裂缝而在支座附近区段产生斜裂缝？答：通常受弯构件跨中的弯矩最大，由此弯矩产生的正应力也就在跨中最大，且该处剪力通常 为零，则弯矩产生的正应力即为主拉应力，方向与梁轴平行，当此主拉应力超过混凝土的抗拉强度时就在跨中发生与梁轴垂直的垂直裂缝。

而在支座附近通常剪力较大、弯矩较小，在它们产生的剪 应力 和正应力 共同作用下，形成与梁轴有一定夹角的主拉应力，当此主拉应力超过混凝土的抗拉 强度时，即发生与主拉应力方向垂直的斜裂缝。

5.2试述无腹筋梁斜裂缝出现后应力重分布的两个主要方面。

答：无腹筋梁斜裂缝出现后应力重分布的两个主要方面是：斜裂缝所在截面的混凝土应力和纵 向钢筋的应力发生了较大的变化。

（1） 斜裂缝出现后，斜裂缝两侧混凝土的应力降为零，裂缝上端混凝土残余面承受的剪应力和 压应力将显著增大。

（2） 斜裂缝出现后，斜裂缝处纵向钢筋的应力突然增大。

5.3什么是剪跨比和计算剪跨比？斜截面受剪承载力计算时，什么情况下需要考虑剪跨比的影 响？答：剪跨比是作用在构件截面上的弯矩与作用在构件截面上的剪力和截面有效高度乘积的比值， 用表示，即 =M/Vh o ，也称广义剪跨比。

对于集中荷载作用下的简支梁，=M/Vh o 可表示为 =a/h o ，称a/h o 为计算截面的剪跨比，简称计算剪跨比，也称狭义剪跨比。

其中，a 为集中荷载作用点至支座或节点边缘的距离，简称剪跨。

对于集中荷载作用下（包括作用有多种荷载，其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪 力值占总剪力值的75%以上的情况）的独立梁，斜截面受剪承载力计算时应考虑剪跨比的影响5.4 梁的斜截面受剪破坏形态有几种？各自的破坏特征如何？答：梁的斜截面受剪破坏形态有：斜压破坏、剪压破坏、斜拉破坏。

斜压破坏的特征是：破坏时，斜裂缝间的混凝土压酥，与斜裂缝相交的腹筋没有屈服，承载力 取决于混凝土的抗压强度，脆性破坏。

剪压破坏的特征是：与临界斜裂缝相交的腹筋先屈服，最后剪压区混凝土压坏而破坏，承载力 取决于剪压区混凝土的强度，脆性破坏。

第2章-思考题2.1 混凝土立方体抗压强度f cu,k 、轴心抗压强度标准值f ck 和抗拉强度标准值f tk 是如何确定的？为什么f ck 低于f cu,k ？f tk 与f cu,k 有何关系？f ck 与f cu,k 有何关系？答：混凝土立方体抗压强度f cu,k ：以边长为150mm 的立方体为标准试件，标准立方体试件在（20±3）℃的温度和相对湿度90%以上的潮湿空气中养护28d ，按照标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度作为混凝土立方体抗压强度标准值。

轴心抗压强度标准值f ck ：以150mm ×150mm ×300mm 的棱柱体作为混凝土轴心抗压强度试验的标准试件，棱柱体试件与立方体试件的制作条件与养护条件相同，按照标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度作为混凝土轴心抗压强度标准值。

轴心抗拉强度标准值f tk ：以150mm ×150mm ×300mm 的棱柱体作为混凝土轴心抗拉强度试验的标准试件，棱柱体试件与立方体试件的制作条件与养护条件相同，按照标准试验方法测得的具有95%保证率的抗拉强度作为混凝土轴心抗拉强度标准值。

（我国轴心抗拉强度标准值是以轴拉试验确定，美国和加拿大是以劈拉实验确定）为什么f ck 低于f cu,k ：我国规定的标准试验方法是不涂润滑剂的，试件在加载过程中横向变形就会受到加载板的约束（即“套箍作用”），而这种横向约束对于立方体试件而言可以到达试件的中部；由于棱柱体试件的高度较大，试验机压板与试件之间摩擦力对试件高度中部的横向变形的约束影响较小，所以棱柱体试件的抗压强度标准值f ck 都比立方体抗压强度标准值f cu,k 小，并且棱柱体试件高宽比越大，强度越小。

f tk 与f cu,k 的关系：()0.450.55,20.880.3951 1.645tk cu k c f f δα=⨯-⨯2c α-高强砼的脆性折减系数； δ-变异系数。

混凝土结构基本设计原理思考题与习题集第6章 受压构件的截面承载力思考题6．1轴心受压普通箍筋短柱与长柱的破坏形态有何不同？轴心受压长柱的稳定系数φ如何确定？ 答：长细比对混凝土轴心受压长柱承载力的影响不能忽视，长柱在附加偏心距作用下将产生纵向弯曲，使长柱产生侧向变形，从而引起附加弯距，即二次弯矩。

随着荷载的增大，附加偏心产生附加弯矩和侧向变形，侧向变形又加大了附加偏心距，使得长柱在轴力和弯矩共同作用下破坏，长柱承载力降低。

长细比越大，长柱承载力越小。

《混凝土结构设计规范》采用稳定系数ϕ来表示长柱承载力相对于短柱承载力的降低。

sul u N N =ϕ式中：l u N 和su N 分别为长柱和短柱承载力。

《混凝土结构设计规范》在实验的基础上，根据工程经验对实验的稳定系数ϕ予以调整。

6．2轴心受压普通箍筋柱与螺旋箍筋柱的正截面受压承载力有何不同？ 答：螺旋箍筋/密排箍筋柱中箍筋的作用是：约束核心混凝土的横向变形，提高混凝土轴心抗压强度，并加强对纵筋的侧向约束。

在加载初期，混凝土应力较小，混凝土横向变形系数μ接近常数1/6，箍筋对核心混凝土横向变形的约束作用不明显。

当混凝土应力超过0.8c f 时，混凝土横向变形系数μ急剧增大，箍筋对核心混凝土横向变形的约束作用较强，箍筋达到抗拉屈服强度后，混凝土的抗压强度达到最大值。

6．3简述偏心受压短柱的破坏形态？ 答：1.受拉破坏（tension failure ）也称为大偏心受压破坏。

相对偏心距00/h e 较大，且纵筋配置不很多时，将发生受拉破坏。

受拉破坏与受弯构件适筋破坏相似，破坏始于受拉钢筋达到抗拉屈服强度，破坏时受压区边缘混凝土应变达到极限压应变而破坏。

受拉破坏属于延性破坏，破坏前有明显预兆。

2.受压破坏（compression failture ） 也称为小偏心受压破坏。

（1）当相对偏心距00/h e 较小时或虽然相对偏心距00/h e 较大，但纵筋配置过多时，将发生小偏心受压破坏。

作业二解答要点思考题3-1 轴心受压构件中纵筋的作业时什么？答：1）与混凝土共同承担轴向压力；2）承担由于初始偏心或其它偶然作用引起附加弯矩在构件中产生的拉力；3）提高受压构件的延性（螺旋箍筋柱表现更佳）。

思考题3-3 螺旋箍筋柱应该满足的条件有哪些？答：1）不宜过于细长，圆形柱子l 0/d ≤12；2）箍筋间距不应过大或过小，40 mm ≤s ≤80 mm 、d cor /5；3）箍筋直径不应过小，d 箍≥d 纵/4、6 mm ；4）间接钢筋的换算截面面积A ss0≥0.25 A s 纵,否则套箍作用不明显。

3-2由于建筑上使用要求，某现浇柱截面尺寸为250mm ×250mm ，柱高 4.0m ，计算高度m H l 0.40==，配筋为416)804(2mm A s ='。

C30混凝土，HRB400级钢筋，承受轴向力设计值N=950kN 。

试问柱截面是否安全？习题3—2属于轴心受压构件的截面承载力校核问题。

已知：2'mm 804 ,950 ,m 0.4 ,mm 250mm 250===⨯=⨯s A kN N H h b 材料： ,m 0.4 ,360 ,3.14 ,400 HRB ,30C 0y c ====H l f f 验：?N N u >【解题要点】：（1）验算配筋率。

%5.0%29.1''>=== A A s ρ，（一侧配筋率大于0.2%）'ρ且小于3%（2）求承载力。

87.0 ,160=→=ϕb l ，N kN A f A f N u ≈==+=44.926)(9.0c 's 'y ϕ（3）结论。

承载力低于所受压力不到5%，基本满足要求，安全。

若取m 8.27.00==H l ，965. ,2.110=→=ϕb lN kN A f A f N u ＞6.1027)(9.0c 's 'y ==+= ϕ，安全。

第四版混凝土结构设计原理思考题答案题目一：混凝土的组成与性质混凝土是一种由水泥、石子、沙子等材料经过混合加工而成的建筑材料。

在混凝土结构设计中，混凝土的组成和性质对结构的安全性和耐久性起着重要的影响。

混凝土的主要组成材料包括水泥、骨料、水和掺合料。

水泥是混凝土的胶凝材料，能够与水发生化学反应形成胶状物质。

骨料一般采用石子和沙子，用于增加混凝土的强度和稳定性。

水是混凝土中的溶剂，能够使水泥与骨料充分混合。

掺合料是对混凝土性能进行调整的材料，如粉煤灰、矿渣粉等。

混凝土的性质主要包括强度、耐久性、可塑性和收缩性。

强度是混凝土抵抗外部载荷的能力，可以通过抗压强度和抗拉强度进行衡量。

耐久性是混凝土在不同环境条件下的稳定性和耐久性能，主要受到水泥品种、水胶比和掺合料等因素的影响。

可塑性是混凝土易于塑性变形的性能，可以通过施工性能和形变能力来评估。

收缩性是混凝土在干燥过程中由于水分蒸发而引起的体积变化，主要包括干缩和热收缩。

题目二：混凝土结构设计原理混凝土结构设计是指根据结构的力学性能和耐久性要求，确定混凝土结构的尺寸、形状和布置，并进行结构计算和构造设计的过程。

混凝土结构设计的基本原理包括载荷分析、抗力设计和构造设计三个方面。

进行载荷分析是为了确定结构在使用阶段和设计寿命内所受到的最大荷载。

载荷分析应包括等效静力荷载、动力荷载和温度荷载等，并将其作用于结构的各个部位。

抗力设计是根据结构的强度和刚度要求，确定结构的截面尺寸和钢筋配筋的过程。

抗力设计应满足结构在设计寿命内不产生塑性变形和破坏。

构造设计是为了确定结构的连接和施工方法。

构造设计应考虑结构的施工过程中的力学性能、稳定性和安全性。

题目三：混凝土结构设计的优化原则混凝土结构设计的优化原则是指在满足结构安全性和使用功能的前提下，通过优化设计来实现结构的经济性和施工性的目标。

混凝土结构设计的优化原则包括以下几个方面：1.在结构尺寸和形状确定时，应适当减小结构的自重，在满足结构强度和刚度要求的前提下，尽量采用较小的截面尺寸和间距。