结构设计原理-2003B（含答案）

长安大学2003年攻读硕士学位研究生入学考试试题

考试科目：结构设计原理 共一页 第一页 一、 名词解释（每题3分，共30分）

1、徐变：在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间增长的现象。

2、极限状态：当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。

3、尺寸效应：疲劳强度随零件尺寸增大而降低的现象称之为尺寸效应。 4、预应力损失：由于施工因素、材料性能、和环境条件等的影响，钢筋中的预拉应力将要逐渐减少，这种减少的应力既为预应力损失。

5、局部承压：构件受力表面仅有部分面积来承受压力的受力状态。

6、有效预应力：将锚下控制应力扣除相应阶段的应力损失后在筋束中实际存在的预拉应力值。

7、消压弯矩：由外荷载（恒载或活载）引起、恰好使受拉边缘混凝土应力为零的弯矩。（消除构件控制截面受拉区边缘混凝土的预压应力，使其恰好为零时的弯矩）

8、预应力度λ：由预加应力确定的消压弯矩与外荷载产生弯矩的比值。 9、开裂弯矩：素混凝土截面受拉边缘的混凝土应变达到极限应变时截面上受到的弯距。

10、粘结应力：钢筋和混凝土这两种材料能承受由于变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力。 二、

填空（每空2分，共30分）

1、钢筋混凝土受弯构件正截面破坏形态与纵向抗拉钢筋的含量、荷载大小和混凝土的抗压强度有关。

2、钢结构是由若干构件组成的，各构件按某种方式加以连接，按照受力的不同，连接可分为受力性连接和缀连性连接种。

3、由于结构构件中块材与砂浆实际强度值的不同，砌体在受剪、受拉、及弯曲受拉时，其破坏可分为沿通缝截面破坏、沿齿缝截面破坏两种情况。 4、无腹筋简支梁斜截面破坏形态有斜压破坏、斜拉破坏、剪压破坏三种。

5、影响钢筋混凝土构件钢筋锈蚀的主要因素保护层厚度、混凝土的密实性、外加剂的掺入、混凝土碳化等等。

6、应力循环特征值ρ是多次重复作用的荷载所引起的最小应力和最大应力的比值。应力幅与ρ值大小有关。

三、 叙述题（共90分）

1、为什么钢筋混凝土梁不需进行正常使用阶段的应力验算，而预应力混凝土梁却需要？（20分）

答：而钢筋混凝土梁的不利受力阶段在施工阶段，特别是梁的安装、运输过程中的，梁的支承条件、受力图式会发生变化，故只需进行施工阶段的应力验算。 预应力混凝土梁在各个受力阶段有其不同受力特点，正常使用阶段预应力损失全部完成，有效预应力最小，既为永存预应力，显然，永存预应力要小于施工阶段的有效预应力值。为保证结构安全可靠，须进行应力验算。

2、钢筋混凝土偏心受压构件有几种破坏形态？试说明其破坏机理及如何判定大、小偏心受压构件的界限？（10分）

答：两种，受拉破坏（大偏心受压破坏）和受压破坏（小偏心受压破坏）。大偏心受压破坏是当偏心距较大，且受拉钢筋配筋率不高时，由于受拉钢筋首先到达屈服强度导致受压混凝土压坏。小偏心受压破坏一般是首先受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变，受压区混凝土被压碎，同一侧的钢筋压应力达到屈服强度，而另一侧的钢筋，不论受拉还是受压，其应力均达不到屈服强度。

可用受压区高度界限系数ξjg来判别两种不同偏心受压破坏状态：当ξ≤ξjg时，截面为大偏心受压破坏；当ξ≥ξjg时，截面为小偏心受压破坏。 3、简述复合应力状态下的混凝土强度特性？并说明其在结构设计中的应用？（15分）

答：双向受压时，一向的混凝土强度随着另一向压应力的增加而增加；双向受拉时，双向受拉强度接近于单向抗拉强度；一向受拉一向受压时，混凝土的强度均低于单向受力的强度；混凝土圆柱体三向受压时，混凝土的轴向抗压强度随另外两向压应力的增加而增加。结构设计中往往为了提高核心混凝土的抗压强度而使其三向受压，如：

螺旋箍筋柱：沿柱高连续缠绕的，间距很密的螺旋箍筋犹如一个套筒，有效的限制了核心混凝土的横向变形而提高了柱的承载力。

钢管混凝土：钢管包住了里面的混凝土，使其抗压强度得到显著的提高。 4、钢筋混凝土受弯构件从加载到破坏正截面的受力和变形全过程共分了几个阶段？并说明各阶段梁正截面上的应力分布规律？（15分） 答：三个阶段。

第I阶段：荷载很小，纵向钢筋承受拉应力，混凝土处于弹性工作阶段，应力与应变成正比。 第I阶段末：受拉边缘混凝土拉应变临近抗拉极限应变，拉应力达到混凝土抗拉强度，裂缝即将出现。

第II阶段：荷载作用弯矩达开裂弯矩后，混凝土抗拉强度最弱截面开始产生裂缝，裂缝拉区混凝土推出工作，拉力转给钢筋，发生应力重分布，中和轴上升。 第II阶段末：钢筋拉应变达到屈服应变，钢筋应力达到屈服强度。

第III阶段：钢筋拉应变增加很快，但钢筋的拉应力维持在屈服强度 ，混凝土

受压区不断减小，压应力不断增大。 第III阶段末：混凝土受压区上边缘的压应变达到极限压应变，压区混凝土抗压强度耗尽，随即混凝土压碎，截面破坏，但纵向钢筋的拉应力维持在屈服强度。 5、试述钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件对钢筋和混凝土材料性能的要求？（10分）

答：钢筋混凝土对混凝土的要求：早期强度高，混凝土低收缩，低徐变，和易性好，强度适中。早期强度高为了提高施工进度，低收缩避免混凝土产生拉应力而开裂。和易性好便于施工，与钢筋共同作用。徐变会使构件变性增加，引起应力重分布。对钢筋的要求：强度高，有良好的塑性和可焊性，以适应变形，避免突然破坏，保证焊接接头性能，不产生裂纹及过大变形。良好的粘结性，为了与混凝土共同工作。

6、试述钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件配筋种类及其作用？（20分）

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