國家開放大學2025房屋建筑混凝土結(jié)構設計答案形考1一、單項選擇題1.我國混凝土結(jié)構設計規(guī)范規(guī)定：對無明顯流幅的鋼筋，在構件承載力設計時，取極限抗拉強度的（）作為條件屈服點。A.75%B.80%C.85%D.90%答案：C解析：對于無明顯流幅的鋼筋，由于其沒有明顯的屈服點，為了便于設計計算，在構件承載力設計時，取極限抗拉強度的85%作為條件屈服點。這是考慮到鋼筋在達到一定強度后，其變形能力會發(fā)生變化，取該比例能夠較好地反映鋼筋在結(jié)構中的實際受力性能，保證結(jié)構的安全性和可靠性。2.混凝土的彈性模量是指（）。A.原點彈性模量B.切線模量C.割線模量D.變形模量答案：A解析：混凝土的彈性模量通常是指原點彈性模量。原點彈性模量是指混凝土應力-應變曲線原點處的切線斜率，它反映了混凝土在彈性階段的應力與應變的比例關系。切線模量是應力-應變曲線上某一點的切線斜率，它會隨著應力的變化而改變；割線模量是從原點到應力-應變曲線上某一點連線的斜率；變形模量則是考慮了混凝土塑性變形后的模量。在結(jié)構設計中，原點彈性模量是一個重要的參數(shù)，用于計算結(jié)構的彈性變形和內(nèi)力。3.結(jié)構的功能要求不包括（）。A.安全性B.適用性C.耐久性D.經(jīng)濟性答案：D解析：結(jié)構的功能要求主要包括安全性、適用性和耐久性。安全性是指結(jié)構在正常施工和正常使用時，能承受可能出現(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(jié)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(jié)構在正常維護下應能在預計的使用年限內(nèi)滿足各項功能要求，例如混凝土結(jié)構應能抵抗環(huán)境因素的侵蝕。而經(jīng)濟性雖然也是結(jié)構設計中需要考慮的一個重要方面，但它不屬于結(jié)構的功能要求范疇。4.結(jié)構的可靠性是指結(jié)構在規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定的條件下，完成（）的能力。A.預期功能B.安全功能C.正常使用功能D.設計功能答案：A解析：結(jié)構的可靠性是指結(jié)構在規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定的條件下，完成預期功能的能力。這里的“規(guī)定的時間”是指結(jié)構的設計使用年限；“規(guī)定的條件”是指正常的設計、施工、使用和維護條件?！邦A期功能”涵蓋了安全性、適用性和耐久性等多個方面的功能要求，是一個綜合的概念。安全功能、正常使用功能都只是預期功能的一部分，設計功能表述不夠準確全面。5.下列說法中，不正確的是（）。A.荷載標準值是指在結(jié)構的設計基準期內(nèi)，其超越概率為5%的荷載取值B.荷載設計值等于荷載標準值乘以荷載分項系數(shù)C.永久荷載的分項系數(shù)一般取1.35（對由永久荷載效應控制的組合）或1.2（對由可變荷載效應控制的組合）D.可變荷載的分項系數(shù)一般取1.4答案：A解析：荷載標準值是指在結(jié)構的設計基準期內(nèi)，正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值。而不是超越概率為5%的荷載取值。荷載設計值是為了考慮荷載的不確定性等因素，等于荷載標準值乘以荷載分項系數(shù)。永久荷載的分項系數(shù)，當由永久荷載效應控制的組合時一般取1.35，由可變荷載效應控制的組合時一般取1.2；可變荷載的分項系數(shù)一般取1.4。這些分項系數(shù)的取值是根據(jù)大量的工程實踐和統(tǒng)計分析確定的，目的是保證結(jié)構在各種荷載作用下的安全性。二、多項選擇題1.鋼筋與混凝土能夠共同工作的主要原因有（）。A.鋼筋與混凝土之間存在良好的粘結(jié)力B.鋼筋與混凝土的溫度線膨脹系數(shù)相近C.混凝土對鋼筋起到保護作用D.鋼筋的強度比混凝土高答案：ABC解析：鋼筋與混凝土能夠共同工作主要基于以下幾個原因。首先，鋼筋與混凝土之間存在良好的粘結(jié)力，這使得它們在受力時能夠協(xié)調(diào)變形，共同承擔外力。其次，鋼筋與混凝土的溫度線膨脹系數(shù)相近，當溫度發(fā)生變化時，兩者的變形差異較小，不會因為溫度變形不一致而導致結(jié)構破壞。此外，混凝土對鋼筋起到保護作用，它可以防止鋼筋生銹腐蝕，保證鋼筋在長期使用過程中的性能穩(wěn)定。雖然鋼筋的強度比混凝土高，但這并不是它們能夠共同工作的主要原因，強度差異大并不一定能保證兩者協(xié)同工作。2.影響混凝土軸心抗壓強度的因素有（）。A.試件的尺寸B.試件的形狀C.加荷速度D.混凝土的齡期答案：ABCD解析：試件的尺寸會影響混凝土軸心抗壓強度的測試結(jié)果，一般來說，尺寸越大，測得的強度越低，這是由于大尺寸試件內(nèi)部存在更多的缺陷和不均勻性。試件的形狀也有影響，例如棱柱體試件和立方體試件的抗壓強度就有所不同，棱柱體試件更能反映混凝土在實際結(jié)構中的受力情況。加荷速度對強度也有影響，加荷速度過快，混凝土來不及充分變形，測得的強度會偏高；加荷速度過慢，混凝土的徐變等因素會使強度降低。混凝土的齡期也是重要因素，隨著齡期的增長，混凝土的強度會逐漸提高，一般在28天齡期后，強度仍會繼續(xù)增長，但增長速度逐漸減慢。3.結(jié)構的極限狀態(tài)可分為（）。A.承載能力極限狀態(tài)B.正常使用極限狀態(tài)C.破壞極限狀態(tài)D.疲勞極限狀態(tài)答案：AB解析：結(jié)構的極限狀態(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(jié)構或構件達到最大承載能力，或達到不適于繼續(xù)承載的變形的狀態(tài)，例如結(jié)構的倒塌、構件的破壞等。正常使用極限狀態(tài)是指結(jié)構或構件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值的狀態(tài)，如過大的變形、裂縫過寬等，雖然這些情況不影響結(jié)構的承載能力，但會影響結(jié)構的正常使用和耐久性。破壞極限狀態(tài)并不是規(guī)范中明確的極限狀態(tài)分類；疲勞極限狀態(tài)通常是在反復荷載作用下結(jié)構出現(xiàn)疲勞破壞的情況，它可以包含在承載能力極限狀態(tài)的范疇內(nèi)，但不屬于獨立的極限狀態(tài)分類。4.荷載按隨時間的變異可分為（）。A.永久荷載B.可變荷載C.偶然荷載D.靜態(tài)荷載答案：ABC解析：荷載按隨時間的變異可分為永久荷載、可變荷載和偶然荷載。永久荷載是指在結(jié)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荷載，例如結(jié)構自重等?？勺兒奢d是指在結(jié)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的荷載，如樓面活荷載、風荷載等。偶然荷載是指在結(jié)構使用期間不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時間很短的荷載，如地震作用、爆炸力等。靜態(tài)荷載是按荷載的加載方式分類的，不屬于按隨時間變異的分類方式。5.結(jié)構可靠度分析的方法有（）。A.概率方法B.半概率方法C.近似概率方法D.經(jīng)驗方法答案：ABC解析：結(jié)構可靠度分析的方法主要有概率方法、半概率方法和近似概率方法。概率方法是基于概率論和數(shù)理統(tǒng)計的原理，對結(jié)構的各種基本變量進行概率描述，然后通過精確的數(shù)學模型計算結(jié)構的可靠度指標。半概率方法是在統(tǒng)計分析的基礎上，結(jié)合工程經(jīng)驗，對某些因素采用近似的概率分析，而對另一些因素采用經(jīng)驗系數(shù)等方法進行處理。近似概率方法是在概率方法的基礎上進行簡化，通過一些近似的公式和計算方法來估算結(jié)構的可靠度，它在工程中應用較為廣泛。經(jīng)驗方法主要是基于以往的工程經(jīng)驗進行設計和評估，缺乏嚴格的理論基礎，不屬于結(jié)構可靠度分析的主要方法。三、判斷題1.有明顯流幅的鋼筋的應力-應變曲線有四個階段：彈性階段、屈服階段、強化階段和頸縮階段。（）答案：正確解析：有明顯流幅的鋼筋的應力-應變曲線具有典型的四個階段。在彈性階段，鋼筋的應力與應變呈線性關系，應力去除后，變形能夠完全恢復。進入屈服階段后，鋼筋的應力基本保持不變，但應變迅速增加，此時鋼筋開始產(chǎn)生塑性變形。強化階段中，鋼筋的應力又隨應變的增加而提高，這是因為鋼筋內(nèi)部的晶體結(jié)構發(fā)生了變化，提高了其抵抗變形的能力。頸縮階段是鋼筋破壞前的階段，鋼筋局部截面急劇縮小，應力迅速下降，最終導致鋼筋斷裂。2.混凝土的立方體抗壓強度標準值是指按標準方法制作、養(yǎng)護的邊長為150mm的立方體試件，在28天齡期，用標準試驗方法測得的具有95%保證率的抗壓強度。（）答案：正確解析：混凝土的立方體抗壓強度標準值是一個重要的指標，其定義就是按標準方法制作、養(yǎng)護的邊長為150mm的立方體試件，在28天齡期，用標準試驗方法測得的具有95%保證率的抗壓強度。這里的標準方法包括試件的制作工藝、養(yǎng)護條件以及加載試驗的方式等都有嚴格的規(guī)定。95%的保證率是為了保證所確定的強度值能夠滿足大多數(shù)工程實際的要求，具有一定的可靠性。3.結(jié)構的可靠度與結(jié)構的設計使用年限有關，設計使用年限越長，結(jié)構的可靠度要求越高。（）答案：正確解析：結(jié)構的可靠度與設計使用年限密切相關。設計使用年限是指結(jié)構在正常設計、正常施工、正常使用和正常維護的條件下，不需要進行大修就能按其預定目的使用的時期。設計使用年限越長，結(jié)構在使用過程中面臨各種不確定因素（如環(huán)境作用、荷載變化等）的時間就越長，發(fā)生各種不利情況的可能性也就越大。因此，為了保證結(jié)構在整個設計使用年限內(nèi)都能滿足各項功能要求，設計使用年限越長，對結(jié)構的可靠度要求就越高。4.荷載組合值系數(shù)是考慮在結(jié)構上可能同時作用的多種可變荷載，使組合后的荷載效應在設計基準期內(nèi)的超越概率與該可變荷載單獨出現(xiàn)時的相應概率趨于一致。（）答案：正確解析：在實際工程中，結(jié)構往往會同時承受多種可變荷載。由于這些可變荷載同時達到其最大值的概率較小，因此在進行荷載組合時，需要引入荷載組合值系數(shù)。荷載組合值系數(shù)的作用就是考慮在結(jié)構上可能同時作用的多種可變荷載，通過合理取值，使得組合后的荷載效應在設計基準期內(nèi)的超越概率與該可變荷載單獨出現(xiàn)時的相應概率趨于一致，從而保證結(jié)構在各種荷載組合作用下的安全性和可靠性。5.結(jié)構構件的可靠指標越大，其失效概率越小。（）答案：正確解析：可靠指標與失效概率之間存在著密切的關系?？煽恐笜耸呛饬拷Y(jié)構可靠度的一個定量指標，它與失效概率呈反比關系?？煽恐笜嗽酱?，說明結(jié)構抵抗各種不利因素的能力越強，結(jié)構處于可靠狀態(tài)的可能性越大，相應地，其失效概率就越小。在結(jié)構設計中，通過合理確定可靠指標，可以有效地控制結(jié)構的失效概率，保證結(jié)構的安全性。四、簡答題1.簡述鋼筋混凝土結(jié)構的優(yōu)缺點。優(yōu)點：-強度較高：鋼筋和混凝土兩種材料的合理組合，充分發(fā)揮了鋼筋的抗拉強度和混凝土的抗壓強度，使得結(jié)構具有較高的承載能力，能夠承受較大的荷載。-耐久性好：混凝土對鋼筋起到保護作用，能防止鋼筋生銹腐蝕，在正常維護下，鋼筋混凝土結(jié)構可以使用較長時間，具有良好的耐久性。-可模性好：新拌的混凝土具有良好的可塑性，可以根據(jù)設計要求澆筑成各種形狀和尺寸的結(jié)構構件，適應不同的建筑造型和功能需求。-整體性好：現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構通過鋼筋的連接和混凝土的澆筑，形成一個整體，具有較好的抗震性能和空間剛度，能夠有效地抵抗地震、風等水平荷載。-就地取材：混凝土的主要原材料如水泥、砂、石子等在各地都較為豐富，可就地取材，降低了運輸成本。缺點：-自重大：由于混凝土和鋼筋的密度較大，鋼筋混凝土結(jié)構的自重相對較大，這會增加基礎的負擔，對地基的承載能力要求較高，同時也會增加結(jié)構在地震作用下的慣性力。-抗裂性能差：混凝土的抗拉強度較低，在荷載作用下容易出現(xiàn)裂縫，尤其是在一些對裂縫控制要求較高的結(jié)構中，需要采取特殊的措施來控制裂縫的開展。-施工受氣候條件影響大：混凝土的澆筑和養(yǎng)護需要一定的溫度和濕度條件，在高溫、低溫、雨天等惡劣氣候條件下，施工難度較大，需要采取相應的措施來保證施工質(zhì)量。-拆除困難：鋼筋混凝土結(jié)構一旦建成，拆除時難度較大，會產(chǎn)生大量的建筑垃圾，對環(huán)境造成一定的影響。2.什么是結(jié)構的極限狀態(tài)？結(jié)構的極限狀態(tài)分為哪幾類？并分別說明其含義。結(jié)構的極限狀態(tài)是指結(jié)構或構件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形，以及達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值的狀態(tài)。結(jié)構的極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩類。承載能力極限狀態(tài)是指結(jié)構或構件達到最大承載能力，或達到不適于繼續(xù)承載的變形的狀態(tài)。當結(jié)構或構件出現(xiàn)以下情況時，即認為超過了承載能力極限狀態(tài)：整個結(jié)構或結(jié)構的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）；結(jié)構構件或連接因超過材料強度而破壞（包括疲勞破壞），或因過度變形而不適于繼續(xù)承載；結(jié)構轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系；結(jié)構或結(jié)構構件喪失穩(wěn)定（如壓屈等）。承載能力極限狀態(tài)關系到結(jié)構的安全性，一旦超過該極限狀態(tài)，結(jié)構可能會發(fā)生倒塌等嚴重事故，危及生命和財產(chǎn)安全。正常使用極限狀態(tài)是指結(jié)構或構件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值的狀態(tài)。當結(jié)構或構件出現(xiàn)以下情況時，即認為超過了正常使用極限狀態(tài)：影響正常使用或外觀的變形；影響正常使用或耐久性能的局部損壞（如裂縫）；影響正常使用的振動；影響正常使用的其他特定狀態(tài)。正常使用極限狀態(tài)主要影響結(jié)構的使用功能和耐久性，雖然超過該極限狀態(tài)不會導致結(jié)構立即破壞，但會影響結(jié)構的正常使用和美觀，降低結(jié)構的使用壽命。3.簡述荷載的分類方法及各類荷載的特點。荷載按不同的分類方法可以分為以下幾類：按隨時間的變異分類：-永久荷載：在結(jié)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荷載。例如結(jié)構自重、土壓力等。永久荷載的大小和作用位置相對固定，其對結(jié)構的作用是長期的、穩(wěn)定的，在結(jié)構設計中是一個基本的荷載因素。-可變荷載：在結(jié)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的荷載。如樓面活荷載、風荷載、雪荷載等。可變荷載的大小和作用位置具有一定的不確定性，其出現(xiàn)的概率和持續(xù)時間也各不相同。在設計時需要考慮其最不利的組合情況。-偶然荷載：在結(jié)構使用期間不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時間很短的荷載。如地震作用、爆炸力等。偶然荷載具有很大的隨機性和不確定性，其發(fā)生的概率較低，但一旦發(fā)生，對結(jié)構的破壞作用可能非常大。按荷載的作用位置分類：-固定荷載：作用位置固定不變的荷載，如結(jié)構自重、固定設備重量等。這類荷載的作用位置明確，在結(jié)構分析中容易確定其對結(jié)構的影響。-移動荷載：可以在結(jié)構上移動的荷載，如吊車荷載、車輛荷載等。移動荷載的作用位置是變化的，在設計時需要考慮其移動過程中對結(jié)構產(chǎn)生的最不利效應。按荷載的作用方向分類：-垂直荷載：作用方向垂直于結(jié)構平面的荷載，如結(jié)構自重、樓面活荷載等。垂直荷載主要使結(jié)構產(chǎn)生豎向的內(nèi)力和變形。-水平荷載：作用方向平行于結(jié)構平面的荷載，如風荷載、地震作用等。水平荷載會使結(jié)構產(chǎn)生水平方向的內(nèi)力和變形，對結(jié)構的穩(wěn)定性和抗震性能有重要影響。4.什么是結(jié)構的可靠度和可靠指標？它們之間有什么關系？結(jié)構的可靠度是指結(jié)構在規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定的條件下，完成預期功能的能力。這里的“規(guī)定的時間”是指結(jié)構的設計使用年限；“規(guī)定的條件”是指正常的設計、施工、使用和維護條件；“預期功能”包括安全性、適用性和耐久性等方面的功能要求?？煽慷仁菍Y(jié)構可靠性的定量描述，它反映了結(jié)構在各種不確定因素作用下能夠正常工作的概率?？煽恐笜耸呛饬拷Y(jié)構可靠度的一個定量指標，它是根據(jù)結(jié)構功能函數(shù)的統(tǒng)計特性來定義的。在結(jié)構可靠度分析中，通常將結(jié)構的功能函數(shù)表示為Z=g(X1,X2,…,Xn)，其中X1,X2,…,Xn是影響結(jié)構功能的各種基本變量（如荷載、材料性能等）。可靠指標β與結(jié)構的失效概率Pf之間存在著密切的關系，一般來說，可靠指標越大，失效概率越小，它們之間的關系可以通過標準正態(tài)分布函數(shù)來表示。在實際工程中，通過確定合適的可靠指標，可以控制結(jié)構的失效概率，保證結(jié)構的可靠度滿足設計要求。五、計算題1.已知某鋼筋混凝土軸心受壓構件，截面尺寸為b×h=300mm×300mm，采用C30混凝土（fc=14.3N/mm2），HRB400級鋼筋（fy'=360N/mm2），縱向受力鋼筋為4Φ20（As'=1256mm2），構件的計算長度l0=3.0m。試計算該構件的軸心受壓承載力。解：（1）計算構件的穩(wěn)定系數(shù)φ根據(jù)l0/b=3000/300=10，查《混凝土結(jié)構設計規(guī)范》表，可得穩(wěn)定系數(shù)φ=1.0。（2）計算軸心受壓承載力Nu根據(jù)軸心受壓構件正截面承載力計算公式：Nu=0.9φ(fcA+fy'As')其中，A=b×h=300×300=90000mm2將各參數(shù)代入公式可得：Nu=0.9×1.0×(14.3×90000+360×1256)=0.9×(1287000+452160)=0.9×1739160=1565244N=1565.244kN所以，該構件的軸心受壓承載力為1565.244kN。2.某鋼筋混凝土簡支梁，截面尺寸為b×h=200mm×500mm，承受均布荷載設計值q=25kN/m（包括梁自重），梁的計算跨度l0=6.0m。采用C25混凝土（fc=11.9N/mm2），HRB335級鋼筋（fy=300N/mm2），環(huán)境類別為一類。試計算該梁所需的縱向受拉鋼筋面積As。解：（1）計算梁的跨中最大彎矩設計值M根據(jù)簡支梁在均布荷載作用下的彎矩計算公式：M=1/8ql02將q=25kN/m，l0=6.0m代入可得：M=1/8×25×62=112.5kN·m=112.5×10?N·mm（2）確定截面有效高度h0對于一類環(huán)境類別，梁的混凝土保護層厚度c=20mm，假設縱向受拉鋼筋為一排布置，則h0=h-c-d/2（d為鋼筋直徑，這里先假設一個合適的值，暫不考慮精確取值，一般取h0