钢结构设计原理考试重点.docx

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钢结构设计原理考试重点

1、钢筋和混凝土两种力学性能不同的材料，能结合在一起有效地共同工作的理由？

（1）混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，使两者能可靠的结合成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形，完成其结构功能。

（2）钢筋和混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，因此，当温度变化时，钢筋与混凝土之间不致产生较大的相对变形而破坏两者之间的粘结。

（3）质量良好的混凝土，可以保护钢筋免遭锈蚀，保证钢筋与混凝土的共同作用。

2、钢筋和混凝土之间的粘结力是怎样产生的？

为保证钢筋与混凝土之间的粘结力要采取哪些措施？

（1）光圆钢筋与混凝土之间的粘结力主要有摩擦力和咬合力提供；带肋钢筋与混凝土之间的粘结力主要是钢筋表面凸起的肋纹与混凝土的机械咬合作用。

（2）提高混凝土强度或使用高强混凝土；使用钢纤维混凝土。

3、什么叫混凝土的徐变？

影响混凝土徐变的有哪些因素？

在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间持续增长，这种现象称为混凝土的徐变。

影响因素：

（1）混凝土在长期荷载作用下产生应力的大小

（2）加载时混凝土的龄期（3）混凝土的组成成分和配合比（4）养生及使用条件下的温度与湿度

4、什么是承载能力极限状态？

哪些状态认为是超过了承载能力极限状态？

承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形或变位的状态。

超过了承载能力极限状态：

（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡

（2）结构构件或连接处因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的变形而不能继续承载（3）结构转变成机动结构（4）结构或结构构件丧失稳定（5）结构因局部破坏而发生连续倒塌（6）结构或构件的疲劳破坏（7）地基丧失承载力而破坏

5、什么是正常使用极限状态？

哪些状态认为是超过了正常使用极限状态？

正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性的某项限制的状态。

超过了正常使用极限状态：

（1）影响正常使用或外观的变形

（2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏（3）影响正常使用的震动（4）影响正常使用的其他特定状态

6、钢筋混凝土梁和板内配置哪些钢筋，其作用是什么？

梁内钢筋的配置通常有下列几种：

1）纵向受拉钢筋 （主钢筋）

纵向受力钢筋的主要作用是承受外力作用下梁内产生的拉力。

因此，纵向受力钢筋应配置在梁的受拉区。

2）弯起钢筋 或斜钢筋

弯起钢筋通常是由纵向钢筋弯起形成的。

其主要作用是除在梁跨中承受正弯矩产生的拉力外，在梁靠近支座的弯起段还用来承受弯矩和剪力共同作用产生的主拉应力。

3）架立钢筋 

架立钢筋的主要作用是固定箍筋保证其正确位置，并形成一定刚度的钢筋骨架。

同时，架立钢筋还能承受因温度变化和混凝土收缩而产生的应力，防止裂缝产生。

架立钢筋一般平行纵向受力钢筋，放置在梁的受压区箍筋内的两侧。

4）箍筋 

箍筋的主要作用是承受剪力。

此外，箍筋与其他钢筋通过绑扎或焊接形成一个整体性良好的空间骨架。

箍筋一般垂直于纵向受力钢筋。

5）水平纵向钢筋

主要的作用是在梁侧面发生混凝土裂缝后，可以减少混凝土裂缝宽度

7、在双筋截面中，为什么要求

？

1）为了防止出现超筋梁的情况，截面计算受压高度

应满足

2）为了保证受压钢筋

达到抗压强度设计值

，截面计算受压区高度

应满足

8、受弯构件正截面承载力计算有哪些基本假定？

（要有解释）

1）平截面假定

对于钢筋混凝土受弯构件，从开始加荷载至破坏的各阶段，截面的平均应变都能较好的符合平截面假定，平截面假定是指混凝土结构构件受力后沿正截面高度范围内混凝土与纵向受力钢筋的平均应变呈线性分布的假定。

2）不考虑混凝土的抗拉强度

在裂缝截面处，受拉区混凝土已大部分退出工作。

但在靠近中和轴附近，仍有一部分混凝土承担着拉应力。

由于其拉应力较小，且内力偶臂也不大，因此，所承担的内力矩是不大的，故在计算中可忽略不计。

3）材料应力——应变曲线

（混凝土受压时的应力——应变关系。

关于混凝土受压时的应力——应变曲线，有多种不同的计算图式，较常用的是由一条二次抛物线及水平线组成的曲线。

其表达式为：

（钢筋的应力——应变曲线，多采用简化的理想弹塑性应力——应变关系。

对钢筋混凝土受弯构件进行正截面承载力计算时，钢筋的应力——应变关系可以采用弹性——全塑性曲线：

在钢筋受拉屈服之前，钢筋应力和应变成正比；钢筋受拉屈服后，钢筋应力保持不变。

9、钢筋混凝土梁正截面有几种破坏形式？

各有何特点？

（P56）

钢筋混凝土受弯构件正截面破坏的三种形态：

适筋梁破坏——塑性破坏

这种梁破坏前，梁的裂缝急剧开展，挠度较大，梁截面产生较大的塑性变形，因而有明显的破坏预兆，属于塑性破坏。

超筋梁破坏——脆性破坏

破坏前梁的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点，受拉区的裂缝开展不宽，延伸不高，破坏时突然的，没有明显预兆，属于脆性破坏。

少筋梁破坏——脆性破坏

梁受拉区混凝土一开裂，受拉钢筋达到屈服点，并迅速经历整个流幅而进入强化阶段，梁仅出现一条集中裂缝，不仅宽度较大，而且沿梁高延伸很高此时受压区混凝土还未压坏，而裂缝宽度已很宽，挠度过大，钢筋甚至被拉断。

由于破坏突然，属于脆性破坏。

10、适筋梁正截面破坏受力全过程分为哪几个阶段？

第Ⅰ阶段，梁没有混凝土裂缝阶段；第Ⅱ阶段，梁混凝土裂缝出现与开展阶段；第Ⅲ阶段，裂缝急剧开展，纵向受力钢筋应力维持在屈服强度不变，为梁破坏阶段。

11、钢筋混凝土斜截面破坏形态有几类？

各在什么条件下发生？

答：

斜拉破坏:

发生于剪跨比比较大（m>3）时

剪切破坏:

发生多见于剪跨比为1≤m≤3的情况中

斜压破坏:

发生于剪跨比比较小m<1

12、影响斜截面受剪承载力的主要因素有哪些？

简单论述

答:

剪跨比：

实质上反映了梁内正应力σ与剪应力τ的相对比值，m不同，则σ/τ也不同，梁内主压应力迹线也是不同的。

随着剪跨比m的增大，破坏形态按斜压的顺序演变，而抗剪承载能力逐步降低。

当m>3后，斜截面抗剪承载能力趋于稳定，剪跨比影响就不明显了。

混凝土强度：

梁的抗剪承载能力随混凝土抗压强度的提高而提高，影响近似按线性规律变化。

M=1时，直线斜率较大，m=3时不随混凝土强度的提高而成比例增长，故近似取为线性关系，直线斜率较小，当1

纵向受拉钢筋配筋率：

梁的抗剪承载能力随纵向受拉钢筋配筋率ρ的提高而增大

箍筋数量及强度：

箍筋数量适量时，延缓和限制了斜裂缝的开展和延伸

13、斜截面抗剪承载力为什么要规定上、下限，实质是什么？

（即抗剪承载力公式的适用条件？

）

答：

截面最小尺寸的限制条件，是为了避免梁斜压破坏，这种限制，同时也是为了防止梁特别是薄辅梁在使用阶段斜裂缝开展过大。

下限是当梁内配置一定数量的箍筋，且其间距又不过大，能保证与斜裂缝相交时，即可防止发生斜拉破坏。

14、什么叫抵抗弯矩图（材料图）？

什么叫弯矩包络图？

抵抗弯矩图（又称抗弯承载力图），就是沿梁长各个正截面按实际配置的总受拉钢筋面积能产生的抵抗弯矩图，即表示各正截面所具有的抗弯承载力。

弯矩包络图是沿梁长度各截面上弯矩组合值Md的分布图，其纵坐标表示该截面上作用的最大设计弯矩。

15、等截面简支梁腹筋的设计步骤？

（1）截面尺寸检查

（2）检查是否需要根据计算配置箍筋

（3）计算剪力图分配，最大剪力计算值取用距支座中心h/2（梁高一半）处截面的数值，其中，混凝土和箍筋共同承担不少于60％，即0.6V'的剪力计算值；弯起钢筋（按45°弯起）承担不超过40％，即0.4V'的剪力计算值。

（4）箍筋设计，在等截面钢筋混凝土简支梁中，箍筋尽量做到等距离布置，根据

计算箍筋间距，其中斜截面内纵筋配筋率p及截面有效高度ho可近似按支座截面和跨中截面的平均值取用。

16、钢筋混凝土抗剪承载力复核时，如何选择复核截面？

（1）距支座中心h/2（梁高一半）处的截面。

（2）受拉区弯起钢筋弯起处的截面，以及锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面。

（3）箍筋数量或间距有改变处的截面。

（4）梁的肋板宽度改变处的截面。

17、轴心受压构件设计时，纵向受力钢筋和箍筋的作用分别是什么？

纵向受力钢筋的作用：

a协调混凝土承受压力，可减小构件截面尺寸；b承受可能存在的弯矩；c防止构件的突然脆性破坏。

箍筋的作用：

使截面中间部分（核心）混凝土成为横向可约束混凝土（约束混凝土），从而提高构件承载力和延性。

18、判别大、小偏心受压破坏的条件是什么？

大、小偏心受压的破坏特征分别是什么？

大偏心受压：

条件是且X;特征是首先在受拉一侧出现横向裂缝，受拉钢筋形变较大，应力增长较快。

在临近破坏时，受拉钢筋屈服。

横向裂缝迅速开展延伸至混凝土受压区域，受压区迅速缩小，压应力增大。

在受压区出现纵向裂缝，混凝土达到极限压应变压碎破坏。

小偏心受压：

条件是;特征是受拉区裂缝展开较小，临界破坏时，在压应力较大的混凝土受压边缘出现纵向裂缝，达到其应变极限值，压碎、破坏。

20、偏心距增大系数的物理意义是什么？

如何取值？

物理意义：

η称为偏心受压构件考虑纵向挠曲影响（二阶效应）的轴向力偏心距增大系数

21、钢筋和混凝土的粘结力主要由哪些组成？

29.写出桥梁工程中，矩形截面大、小偏心受压构件承载力的计算公式。

21、钢筋混凝土的作用略

钢筋混凝土结构的优缺点：

 优点：

1取材容易  混凝土所用的砂、石一般可就地取材，还可利工业材料（如矿渣、粉煤等），制成人造骨料，用于混凝土中。

2．耐火、耐久性好  钢筋被混凝土包裹着不易锈蚀，维修费用少。

由于混凝土是不良导热体，火灾时，混凝土起隔热作用，使钢筋不致很快达到软化温度而导致结构的整体破坏。

3.可模性、整体性好  由于新拌和而来结硬的混凝土是可塑的，根据需要，可按照不同模板尺寸和式样浇筑成设计所要求得形式。

混凝土结硬后，其整体性及刚度好。

4.保养费省  钢筋混凝土结构较少需要维修，不像钢结构和木结构那样需要经常维修。

 缺点：

1.自重大  限制了在跨度结构高层建筑结构中的使用。

2.抗裂性能差   由于混凝土抗拉强度低，在正常使用时，往往带裂缝工作，对一些不允许出现裂缝或对裂缝宽度有严格限制要求的结构，建造时，工程造价将有所增加。

3.费工，费模板，现场施工周期长，且受季节性影响。

 针对钢筋混凝土上结构的缺点，可采用轻质，高强材料及预应力混凝土上来减轻结构自重及改善结构的抗裂性能。

在施工方面，采用重复使用的钢模板或工具式以及采用顶升或提升板等施工技术。

1.适筋梁正截面破坏受力全过程分为哪几个阶段？

它们各对截面的设计及验算有何意义？

答：

分为没有裂缝阶段、裂缝开展阶段、纵向钢筋屈服至截面破坏三个阶段。

混凝土未开裂阶段的极限状态是截面抗裂验算的依据；带裂缝工作阶段是构件变形及裂缝宽度极限状态验算的依据；钢筋塑流阶段的最终状态是截面承载能力极限状态计算的依据。

2.简述梁内主要钢筋种类及各自作用?

答：

梁内主要钢筋包括主钢筋、弯起钢筋、箍筋等，其中主钢筋是主要的受力钢筋，对梁断面而言，它承受所有的因弯矩而产生的拉应力（若受压区布置主筋，也承担一定的压应力）；弯起钢筋是为满足斜截面抗剪而设置的，一般可由主钢筋弯起；箍筋除满足斜截面抗剪强度外，还起到连接受力主钢筋和受压区混凝土的作用，同时用来固定主钢筋的位置使梁内各种钢筋形成骨架。

3矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算的基本假设？

答：

矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算的基本假定有⑴截面应变分布符合平截面假定⑵不考虑混凝土的抗拉强度；⑶受压区混凝土极限压应变

⑷混凝土压应力的分布图形取等效矩形应力图。

4.轴心受压构件中纵筋的作用是什么?

箍筋的作用是什么?

答：

纵筋：

1）协助混凝土抗压；2）承受可能存在的弯矩；3）防止突然脆性破坏。

箍筋：

1）缩短自由长度，防止纵筋压屈；2）为纵筋定位，并形成钢筋骨架；3）螺旋箍筋使中间混凝土成为约束混凝土，提高构件延性承载力。

5.根据矩形截面偏心受压构件正截面承载力的计算图式，试写出偏心受压构件正截面承载力公式。

5沿构件纵轴方向的内外力之和为零，可得到

≤

由截面上所有对钢筋

合力点的力矩之和等于零，可得到

≤

由截面上所有力对钢筋

合力点的力矩之和等于零，可得到

≤

由截面上所有力对

作用点力矩之和为零，可得到

1.钢筋和混凝土两种力学性能不同的材料，能结合在一起有效地共同工作的理由？

答：

（1）钢筋与混凝土之间的粘结力；

（2）钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数接近（钢为1.2×10-5；混凝土为1.0×10-5～1.5×10-5）；

（3）钢筋与构件边缘之间的混凝土保护层，保护钢筋不易发生锈蚀，不致因火灾使钢筋软化。

2、试述钢筋混凝土梁内钢筋的种类、钢筋作用？

⑴纵向受力钢筋：

承受拉力或压力；⑵箍筋：

帮助混凝土抗，固定纵向钢筋位置，与纵向钢筋、架立钢筋等组成钢筋骨架。

⑶弯起钢筋：

抗剪；⑷架立钢筋：

固定箍筋的位置，形成钢筋骨架。

⑸水平纵向钢筋：

水平纵向钢筋的作用主要是在梁侧面发生裂缝后,减小混凝土裂缝宽度。

3.适筋梁正截面破坏受力全过程分为哪几个阶段？

答：

适筋受弯构件正截面工作分为三个阶段。

第Ⅰ阶段荷载较小，梁基本上处于弹性工作阶段，随着荷载增加，弯矩加大，拉区边缘纤维混凝土表现出一定塑性性质。

第Ⅱ阶段弯矩超过开裂弯矩，梁出现裂缝，裂缝截面的混凝土退出工作，拉力由纵向受拉钢筋承担，随着弯矩的增加，受压区混凝土也表现出塑性性质，当梁处于第Ⅱ阶段末Ⅱa时，受拉钢筋开始屈服。

第Ⅲ阶段钢筋屈服后，梁的刚度迅速下降，挠度急剧增大，中和轴不断上升，受压区高度不断减小。

受拉钢筋应力不再增加，经过一个塑性转动构成，压区混凝土被压碎，构件丧失承载力。

4.等截面简支梁腹筋的设计步骤？

等截面简支梁腹筋的设计步骤：

1上限值-截面最小尺寸验算2下限值-按构造要求配置箍筋3分配计算剪力4箍筋设计5弯起筋及斜筋设计

5、钢筋混凝土抗剪承载力复核时，如何选择复核截面？

答：

斜截面抗剪强度的复核截面位置：

（1）距支座中心梁高一半处；2）受拉区弯起钢筋弯起点处，以及锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面3）箍筋数量或间距改变处4）沿梁长截面尺寸变化处。