國家開放大學《建筑結構》綜合練習及參考答案一、單項選擇題1.結構的功能要求不包括以下哪一項（）A.安全性B.適用性C.耐久性D.經(jīng)濟性答案：D。結構的功能要求主要包括安全性、適用性和耐久性，經(jīng)濟性不屬于結構的基本功能要求。安全性是指結構應能承受在正常施工和正常使用時可能出現(xiàn)的各種作用；適用性是指結構在正常使用時應具有良好的工作性能；耐久性是指結構在正常維護下應能在預計的使用年限內滿足各項功能要求。2.下列哪種作用屬于永久作用（）A.風荷載B.雪荷載C.結構自重D.吊車荷載答案：C。永久作用是指在結構使用期間，其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計的作用。結構自重屬于永久作用，風荷載、雪荷載和吊車荷載都屬于可變作用，它們的值會隨時間變化。3.對于鋼筋混凝土梁，當（）時，為適筋梁。A.$\xi\leqslant\xi_$B.$\xi>\xi_$C.$\rho<\rho_{min}$D.$\rho>\rho_{max}$答案：A。適筋梁的破壞特征是受拉鋼筋先屈服，然后受壓區(qū)混凝土被壓碎。$\xi$為相對受壓區(qū)高度，$\xi_$為界限相對受壓區(qū)高度，當$\xi\leqslant\xi_$時，梁為適筋梁；當$\xi>\xi_$時，為超筋梁；當$\rho<\rho_{min}$時，為少筋梁，其中$\rho$為配筋率，$\rho_{min}$為最小配筋率。4.受彎構件斜截面承載力計算公式是建立在（）破壞基礎上的。A.斜壓B.剪壓C.斜拉D.彎曲答案：B。受彎構件斜截面破壞主要有斜壓、剪壓和斜拉三種形態(tài)。斜截面承載力計算公式是建立在剪壓破壞基礎上的，因為剪壓破壞是一種具有一定預兆的延性破壞，且在工程中較為常見。斜壓破壞屬于脆性破壞，斜拉破壞也是脆性破壞，且斜拉破壞時斜截面承載力很低。5.軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)$\varphi$主要與（）有關。A.混凝土強度等級B.配筋率C.長細比D.荷載大小答案：C。軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)$\varphi$是考慮長柱承載力降低的系數(shù)，它主要與長細比有關。長細比越大，構件的穩(wěn)定性越差，穩(wěn)定系數(shù)$\varphi$越小?；炷翉姸鹊燃墶⑴浣盥屎秃奢d大小對穩(wěn)定系數(shù)$\varphi$的影響較小。6.大偏心受壓構件的破壞特征是（）A.遠離軸向力一側的鋼筋先受拉屈服，然后另一側混凝土被壓碎B.靠近軸向力一側的鋼筋先受拉屈服，然后另一側混凝土被壓碎C.靠近軸向力一側的混凝土先被壓碎，遠離軸向力一側的鋼筋不屈服D.遠離軸向力一側的混凝土先被壓碎，靠近軸向力一側的鋼筋不屈服答案：A。大偏心受壓構件的破壞特征是受拉鋼筋先屈服，然后受壓區(qū)混凝土被壓碎。即遠離軸向力一側的鋼筋先受拉屈服，然后另一側混凝土被壓碎。小偏心受壓構件是靠近軸向力一側的混凝土先被壓碎，遠離軸向力一側的鋼筋可能受拉也可能受壓，但不屈服。7.對于無腹筋梁，當$1<\lambda<3$時，常發(fā)生（）A.斜壓破壞B.剪壓破壞C.斜拉破壞D.彎曲破壞答案：B。剪跨比$\lambda$對無腹筋梁的斜截面破壞形態(tài)有重要影響。當$\lambda<1$時，常發(fā)生斜壓破壞；當$1<\lambda<3$時，常發(fā)生剪壓破壞；當$\lambda>3$時，常發(fā)生斜拉破壞。彎曲破壞是受彎構件正截面的破壞形式。8.梁中箍筋的間距應（）A.不大于規(guī)定的最大間距B.不小于規(guī)定的最小間距C.等于規(guī)定的最大間距D.等于規(guī)定的最小間距答案：A。梁中箍筋的間距應不大于規(guī)定的最大間距，以保證箍筋能有效地約束混凝土，提高梁的斜截面承載力。同時，箍筋間距也不能過小，否則會增加施工難度和成本，但這不是主要考慮因素。規(guī)定最大間距是為了防止斜裂縫過寬，保證梁的正常使用和安全性。9.預應力混凝土構件的優(yōu)點是（）A.節(jié)省鋼材B.提高構件的抗裂性能C.提高構件的強度D.施工簡便答案：B。預應力混凝土構件的主要優(yōu)點是提高構件的抗裂性能。通過在構件受拉區(qū)預先施加壓應力，可以抵消或減小使用階段荷載產(chǎn)生的拉應力，從而延緩或避免裂縫的出現(xiàn)。雖然預應力混凝土構件在一定程度上可以節(jié)省鋼材，但這不是其最主要的優(yōu)點。預應力混凝土構件并不能提高構件的強度，其施工過程相對普通混凝土構件更為復雜。10.混凝土的彈性模量是指（）A.原點彈性模量B.切線彈性模量C.割線彈性模量D.變形模量答案：A?；炷恋膹椥阅Ａ客ǔＪ侵冈c彈性模量，它是混凝土應力-應變曲線原點處切線的斜率。切線彈性模量是應力-應變曲線上某一點切線的斜率；割線彈性模量是從原點到應力-應變曲線上某一點連線的斜率；變形模量是考慮混凝土塑性變形影響的模量。二、多項選擇題1.結構的可靠性包括（）A.安全性B.適用性C.耐久性D.經(jīng)濟性答案：ABC。結構的可靠性是指結構在規(guī)定的時間內，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的能力，包括安全性、適用性和耐久性。經(jīng)濟性雖然在工程設計中也很重要，但不屬于結構可靠性的范疇。2.下列屬于可變作用的有（）A.結構自重B.風荷載C.雪荷載D.地震作用答案：BCD?？勺冏饔檬侵冈诮Y構使用期間，其值隨時間變化，且其變化與平均值相比不可忽略不計的作用。風荷載、雪荷載和地震作用都屬于可變作用。結構自重屬于永久作用。3.適筋梁從加荷到破壞經(jīng)歷的三個階段是（）A.彈性階段B.帶裂縫工作階段C.破壞階段D.屈服階段答案：ABC。適筋梁從加荷到破壞經(jīng)歷三個階段：彈性階段，此時梁的應力和應變呈線性關系，混凝土和鋼筋都處于彈性工作狀態(tài)；帶裂縫工作階段，隨著荷載增加，梁受拉區(qū)出現(xiàn)裂縫，裂縫不斷開展和延伸，但梁仍能繼續(xù)承載；破壞階段，受拉鋼筋屈服，然后受壓區(qū)混凝土被壓碎，梁失去承載能力。屈服階段是鋼筋的一種工作狀態(tài)，不是適筋梁加荷過程的一個獨立階段。4.受彎構件正截面的破壞形式有（）A.適筋破壞B.超筋破壞C.少筋破壞D.剪壓破壞答案：ABC。受彎構件正截面的破壞形式主要有適筋破壞、超筋破壞和少筋破壞。適筋破壞是延性破壞，超筋破壞和少筋破壞屬于脆性破壞。剪壓破壞是受彎構件斜截面的破壞形式。5.影響受彎構件斜截面承載力的主要因素有（）A.剪跨比B.混凝土強度等級C.配箍率D.縱筋配筋率答案：ABCD。影響受彎構件斜截面承載力的主要因素有剪跨比、混凝土強度等級、配箍率和縱筋配筋率。剪跨比反映了荷載作用位置和梁的受力特點，對斜截面破壞形態(tài)和承載力有重要影響；混凝土強度等級越高，斜截面承載力越高；配箍率越大，箍筋對混凝土的約束作用越強，斜截面承載力越高；縱筋配筋率也會影響斜截面承載力，因為縱筋可以增加梁的受剪能力。6.軸心受壓構件的破壞形態(tài)有（）A.大偏心受壓破壞B.小偏心受壓破壞C.短柱破壞D.長柱破壞答案：CD。軸心受壓構件的破壞形態(tài)主要有短柱破壞和長柱破壞。短柱破壞是由于混凝土被壓碎而破壞，其破壞特征是整個截面受壓，混凝土壓應變達到極限壓應變。長柱破壞除了混凝土被壓碎外，還由于構件的縱向彎曲引起附加彎矩，導致構件在較小的荷載下就發(fā)生破壞。大偏心受壓破壞和小偏心受壓破壞是偏心受壓構件的破壞形態(tài)。7.大偏心受壓構件與小偏心受壓構件的判別條件是（）A.$\xi\leqslant\xi_$為大偏心受壓構件B.$\xi>\xi_$為小偏心受壓構件C.$e_{i}>0.3h_{0}$為大偏心受壓構件D.$e_{i}\leqslant0.3h_{0}$為小偏心受壓構件答案：AB。大偏心受壓構件與小偏心受壓構件的判別條件主要是根據(jù)相對受壓區(qū)高度$\xi$。當$\xi\leqslant\xi_$時，為大偏心受壓構件；當$\xi>\xi_$時，為小偏心受壓構件。用偏心距$e_{i}$來判別只是一種近似方法，且存在一定的局限性，不能作為準確的判別依據(jù)。8.預應力混凝土構件的張拉控制應力$\sigma_{con}$取值應（）A.不宜過高B.不宜過低C.越高越好D.越低越好答案：AB。預應力混凝土構件的張拉控制應力$\sigma_{con}$取值不宜過高也不宜過低。取值過高，可能會導致構件在張拉過程中出現(xiàn)裂縫，降低構件的耐久性，同時也可能使預應力筋在使用過程中發(fā)生脆斷；取值過低，則不能充分發(fā)揮預應力的作用，達不到提高構件抗裂性能和承載能力的目的。9.混凝土的收縮會引起（）A.構件的縮短B.預應力損失C.構件中產(chǎn)生拉應力D.構件中產(chǎn)生壓應力答案：ABC?；炷恋氖湛s會引起構件的縮短；對于預應力混凝土構件，收縮會導致預應力損失；由于收縮受到約束，構件中會產(chǎn)生拉應力，當拉應力超過混凝土的抗拉強度時，構件會出現(xiàn)裂縫。收縮不會使構件中產(chǎn)生壓應力。10.以下關于鋼筋混凝土結構優(yōu)點的說法正確的有（）A.耐久性好B.整體性好C.可模性好D.自重大答案：ABC。鋼筋混凝土結構具有耐久性好、整體性好、可模性好等優(yōu)點。耐久性好是因為混凝土可以保護鋼筋不被銹蝕；整體性好使得結構在承受荷載時能夠協(xié)同工作；可模性好可以根據(jù)設計要求澆筑成各種形狀。自重大是鋼筋混凝土結構的缺點，而不是優(yōu)點。三、判斷題1.結構的可靠性是指結構在規(guī)定的時間內，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的能力。（）答案：正確。這是結構可靠性的定義，符合結構設計的基本要求。2.永久作用在結構使用期間，其值始終保持不變。（）答案：錯誤。永久作用是指在結構使用期間，其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計，但并不是始終保持不變，只是變化很小。3.適筋梁破壞時，受拉鋼筋和受壓區(qū)混凝土同時達到極限狀態(tài)。（）答案：錯誤。適筋梁破壞時，是受拉鋼筋先屈服，然后受壓區(qū)混凝土被壓碎，并非同時達到極限狀態(tài)。4.受彎構件斜截面破壞形態(tài)主要有斜壓、剪壓和斜拉三種。（）答案：正確。這三種破壞形態(tài)是受彎構件斜截面常見的破壞形式，且具有不同的破壞特征和影響因素。5.軸心受壓構件的長細比越大，穩(wěn)定系數(shù)$\varphi$越大。（）答案：錯誤。軸心受壓構件的長細比越大，構件的穩(wěn)定性越差，穩(wěn)定系數(shù)$\varphi$越小。6.大偏心受壓構件和小偏心受壓構件的根本區(qū)別在于破壞時受拉鋼筋是否屈服。（）答案：正確。大偏心受壓構件破壞時受拉鋼筋屈服，小偏心受壓構件破壞時受拉鋼筋不屈服，這是兩者的根本區(qū)別。7.梁中箍筋的作用只是為了提高梁的斜截面承載力。（）答案：錯誤。梁中箍筋的作用除了提高梁的斜截面承載力外，還可以固定縱筋的位置，形成鋼筋骨架，約束混凝土，提高構件的延性等。8.預應力混凝土構件可以提高構件的抗裂性能和承載能力。（）答案：正確。預應力混凝土構件通過預先施加壓應力，抵消或減小使用階段荷載產(chǎn)生的拉應力，從而提高構件的抗裂性能。在一定程度上，也可以提高構件的承載能力。9.混凝土的徐變是指混凝土在長期荷載作用下的變形。（）答案：正確。徐變是混凝土的一種重要特性，是指混凝土在長期荷載作用下，其應變隨時間不斷增長的現(xiàn)象。10.鋼筋混凝土結構的缺點之一是施工受季節(jié)環(huán)境影響較大。（）答案：正確。鋼筋混凝土結構的施工需要澆筑混凝土，混凝土的凝結和硬化受溫度、濕度等季節(jié)環(huán)境因素影響較大，在低溫或高溫、高濕度等惡劣環(huán)境下施工，需要采取特殊的措施來保證施工質量。四、簡答題1.簡述結構的功能要求及極限狀態(tài)的分類。結構的功能要求包括安全性、適用性和耐久性。安全性是指結構應能承受在正常施工和正常使用時可能出現(xiàn)的各種作用，以及在偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必要的整體穩(wěn)定性；適用性是指結構在正常使用時應具有良好的工作性能，如不產(chǎn)生影響正常使用的過大變形、裂縫等；耐久性是指結構在正常維護下應能在預計的使用年限內滿足各項功能要求。極限狀態(tài)可分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)是指結構或構件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形，包括結構構件或連接因超過材料強度而破壞，結構或其一部分作為剛體失去平衡等。正常使用極限狀態(tài)是指結構或構件達到正常使用或耐久性的某項規(guī)定限值，如影響正常使用或外觀的變形、影響正常使用的局部損壞、影響正常使用的振動等。2.簡述適筋梁、超筋梁和少筋梁的破壞特征。適筋梁的破壞特征：受拉鋼筋先屈服，然后受壓區(qū)混凝土被壓碎。破壞前有明顯的預兆，如裂縫開展和變形增大，屬于延性破壞。在破壞過程中，鋼筋的屈服使構件有較大的變形，給人以破壞的預警，能保證人員和財產(chǎn)的安全。超筋梁的破壞特征：受壓區(qū)混凝土先被壓碎，而受拉鋼筋不屈服。破壞時沒有明顯的預兆，屬于脆性破壞。由于鋼筋沒有屈服，構件在破壞前變形很小，突然發(fā)生破壞，難以提前采取措施，危險性較大。少筋梁的破壞特征：一旦受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)裂縫，受拉鋼筋立即屈服甚至被拉斷，構件迅速破壞。破壞過程突然，也屬于脆性破壞。少筋梁的承載能力很低，只要有較小的荷載就可能導致破壞。3.影響受彎構件斜截面承載力的主要因素有哪些？影響受彎構件斜截面承載力的主要因素有：（1）剪跨比：剪跨比反映了荷載作用位置和梁的受力特點。當剪跨比較小時，梁易發(fā)生斜壓破壞；當剪跨比適中時，易發(fā)生剪壓破壞；當剪跨比較大時，易發(fā)生斜拉破壞。一般來說，剪跨比越大，斜截面承載力越低。（2）混凝土強度等級：混凝土強度等級越高，其抗壓和抗剪能力越強，斜截面承載力也越高。因為斜截面破壞主要是混凝土的破壞，所以混凝土強度對斜截面承載力有重要影響。（3）配箍率：配箍率是指箍筋的截面面積與相應的混凝土截面面積的比值。配箍率越大，箍筋對混凝土的約束作用越強，能夠有效地限制斜裂縫的開展，提高斜截面承載力。（4）縱筋配筋率：縱筋可以增加梁的受剪能力，縱筋配筋率越大，斜截面承載力越高?？v筋在梁中不僅承擔拉力，還可以抑制斜裂縫的開展，提高梁的抗剪性能。4.簡述軸心受壓構件的破壞形態(tài)及特點。軸心受壓構件的破壞形態(tài)主要有短柱破壞和長柱破壞。短柱破壞特點：短柱在軸心壓力作用下，整個截面受壓，混凝土壓應變達到極限壓應變，混凝土被壓碎，破壞時橫向變形增大，柱四周出現(xiàn)明顯的縱向裂縫，混凝土保護層剝落，箍筋間的縱向鋼筋發(fā)生壓屈外鼓。短柱破壞是由于混凝土的抗壓強度不足而導致的，其破壞荷載主要取決于混凝土的強度和構件的截面尺寸。長柱破壞特點：長柱在軸心壓力作用下，除了混凝土被壓碎外，還由于構件的縱向彎曲引起附加彎矩。隨著荷載的增加，附加彎矩不斷增大，導致構件在較小的荷載下就發(fā)生破壞。長柱破壞時，首先在凹側出現(xiàn)縱向裂縫，混凝土被壓碎，縱筋壓屈外鼓；凸側混凝土出現(xiàn)橫向裂縫，保護層剝落。長柱的破壞荷載低于相同截面、相同材料的短柱破壞荷載，且長細比越大，破壞荷載降低得越多。5.簡述預應力混凝土的基本原理及優(yōu)點。預應力混凝土的基本原理是在結構或構件承受使用荷載前，預先對其受拉區(qū)施加壓應力，以抵消或減小使用階段荷載產(chǎn)生的拉應力。當構件承受使用荷載時，首先要抵消預先施加的壓應力，然后才會產(chǎn)生拉應力。這樣可以延緩或避免裂縫的出現(xiàn)，提高構件的抗裂性能。預應力混凝土的優(yōu)點主要有：（1）提高構件的抗裂性能：通過預先施加壓應力，大大減小了構件在使用階段的拉應力，從而延緩或避免裂縫的出現(xiàn)和開展，適用于對裂縫控制要求較高的結構，如水池、壓力容器等。（2）提高構件的剛度：預應力可以減小構件在荷載作用下的變形，提高構件的剛度，使結構在使用過程中更加穩(wěn)定，減少結構的振動和變形。（3）節(jié)約材料：由于預應力混凝土構件可以充分發(fā)揮材料的強度，在相同的承載能力下，可以減小構件的截面尺寸，從而節(jié)約混凝土和鋼材的用量。（4）增加結構的耐久性：裂縫的減少可以防止有害介質侵入構件內部，保護鋼筋不被銹蝕，提高結構的耐久性，延長結構的使用壽命。五、計算題1.已知一鋼筋混凝土矩形截面簡支梁，截面尺寸$b\timesh=200mm\times500mm$，混凝土強度等級為C30，鋼筋采用HRB400級，承受均布荷載設計值$q=25kN/m$（包括梁自重），梁的計算跨度$l_{0}=6m$。求該梁所需的縱向受拉鋼筋面積$A_{s}$。解：（1）計算梁的跨中最大彎矩設計值根據(jù)簡支梁在均布荷載作用下的跨中彎矩公式$M=\frac{1}{8}ql_{0}^{2}$，可得：$M=\frac{1}{8}\times25\times6^{2}=112.5kN\cdotm$（2）確定相關參數(shù)對于C30混凝土，$f_{c}=14.3N/mm^{2}$，$f_{t}=1.43N/mm^{2}$；對于HRB400級鋼筋，$f_{y}=360N/mm^{2}$，$\alpha_{1}=1.0$，$\xi_=0.518$。取$h_{0}=h-a_{s}=500-35=465mm$（假設$a_{s}=35mm$）（3）計算受壓區(qū)高度$x$由$M=\alpha_{1}f_{c}bx(h_{0}-\frac{x}{2})$，可得：$112.5\times10^{6}=1.0\times14.3\times200\timesx(465-\frac{x}{2})$整理得：$1430x(465-0.5x)=112.5\times10^{6}$$664950x-715x^{2}=112.5\times10^{6}$$715x^{2}-664950x+112.5\times10^{6}=0$解這個一元二次方程：$x=\frac{664950\pm\sqrt{664950^{2}-4\times715\times112.5\times10^{6}}}{2\times715}$$x=\frac{664950\pm\sqrt{442159002500-321750000000}}{1430}$$x=\frac{664950\pm\sqrt{120409002500}}{1430}$$x=\frac{664950\pm347000}{1430}$取較小值$x=222.3mm$（4）判斷是否為適筋梁$\xi=\frac{x}{h_{0}}=\frac{222.3}{465}=0.478<\xi_=0.518$，屬于適筋梁。（5）計算縱向受拉鋼筋面積$A_{s}$由$\alpha_{1}f_{c}bx=f_{y}A_{s}$，可得：$A_{s}=\frac{\alpha_{1}f_{c}bx}{f_{y}}=\frac{1.0\times14.3\times200\times222.3}{360}=1768.6mm^