长安大学2002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
1、进行结构设计时，处理结构构造问题应考虑哪些因素？简述其理由（均以钢筋混凝土简支受弯构件为例回答）(15分)
答：（1）钢筋种类及骨架形式；影响结构稳定性和施工的方便。
（2）纵向钢筋配筋率；直接影响结构的抗弯能力。
（3）混凝土保护层厚度；防止钢筋受腐蚀并保证钢筋与混凝土的粘结。
（4）钢筋净距；钢筋布置过密造成经济上的浪费，过疏则造成承载力不够。
（5）箍筋设计；固定纵筋，帮助混凝土抗剪，并与纵筋、架立筋组成骨架。
（6）弯起筋起弯点，截断点，各弯起钢筋的水平投影能相互有重叠部分。
2、试述钢筋混凝土和全预应力混凝土简支受弯构件的主要设计步骤，并对各自的设计特点进行对比分析(25分)
答：钢筋混凝土受弯构件主要设计步骤：
（1） 根据设计要求，参照已有设计的图纸和资料，选定构件的截面型式与
相应尺寸。
（2） 根据结构可能出现的荷载组合，计算控制截面最大的设计弯矩和剪
力。
（3） 对于控制截面进行受拉钢筋计算。
（4） 腹筋设计，包括箍筋和弯起钢筋及斜筋设计。
（5） 斜截面抗剪强度验算。
（6） 施工阶段应力验算。
（7） 最大裂缝宽度验算。
（8） 梁跨中挠度验算。
全预应力混凝土简支受弯构件的主要设计步骤：
（1） 根据设计要求，参照已有设计的图纸和资料，选定构件的截面型式与
相应尺寸。
（2） 根据结构可能出现的荷载组合，计算控制截面最大的设计弯矩和剪
力。
（3） 根据正截面抗弯要求和已初定的混凝土截面尺寸，估算预应力钢筋的
数量并进行合理布置
（4） 计算主梁截面几何特性
（5） 计算预应力筋的张拉控制应力，估算各项合理损失并计算各阶段相应
的有效预应力
（6） 进行施工和使用阶段的应力验算
（7） 进行正截面、斜截面强度验算
（8） 进行主梁的变形计算
（9） 进行锚端局部承受计算与锚固区设计
3、设有两个受拉构件，其配筋数量、配筋位置、材料强度、截面尺寸及工作条件等均相同，只是一个施加了预应力，另一个没有施加预应力，试问这两个
构件的强度承载力是否相同？开裂荷载是否相同？为什么？(15分)
答：两个构件的强度承载力是相同的。在正常配筋的范围内，预应力混凝土梁的破坏弯矩主要与构件的组成材料受力性能有关，而与是否在受拉区钢筋中施加预应力的影响很小。
开裂荷载前者高于后者。具体来说，预应力混凝土梁的抗裂弯矩要比同截面同材料的普通钢筋混凝土梁的抗裂弯矩大一个消压弯矩。
4、普通箍筋柱与钢筋混凝土梁中都设置有箍筋，两者的箍筋在设计和作用方面有何不同之处？(10分)
答：普通箍筋柱中，箍筋的主要作用是防止纵向钢筋局部压屈。箍筋直径一般不小于6mm，必须作成封闭式。箍筋间距应小于纵向受力筋的15倍或构件截面的较小尺寸，并不大于400mm。
钢筋混凝土梁中，箍筋主要帮助混凝土抗剪。形式上有双肢开口式和双肢、四肢闭口式。箍筋直径一般不小于6mm或主筋直径的1/4。箍筋的间距不大于梁高的3/4和500mm，对于薄壁受弯构件及高度小于300mm的不应超过200mm，梁高大于4m的不应大于梁高的1/10。支承截面处，支座中心两侧各相当梁高1/2的长度范围内箍筋间距不大于100mm，直径不小于8mm。
5、钢结构常用的连接方式有哪些？简述各连接方式的构造和受力特点(15分) 答：焊接连接、铆钉连接、普通螺栓连接和高强度螺栓连接
焊接连接有三种形式，具体为对接、搭接和角接。对接的受力特点是传力均匀，没有显著的应力集中，对承受动力荷载有利。搭接和角接的受力特点是焊缝处应力集中现象较为严重，在反复荷载下易疲劳。
铆钉连接主要连接形式为对接、搭接和角接。对接受力情况对称，内力传递不会产生偏心，不会发生挠曲和转动，承载能力较高。搭接受力会产生挠曲和转动，承载力较低。角接受力平均，但承载力小。
普通螺栓连接分为剪力螺栓连接和拉力螺栓连接。前者依靠螺杆的承压和抗剪传递垂直于螺杆的外力；后者依靠螺杆受拉传递平行于螺杆的外力。
高强螺栓连接分为摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓，前者只靠被连接构件接触面之间摩擦力传力，后者除靠摩擦力外，还依靠杆身的承压和抗剪传力。
6、试以预应力度为基础，对配筋混凝土结构进行分类，并简述各类配筋混凝土结构的受力特点(10分)
答：按预应力度加筋混凝土结构可分为：（1）全预应力混凝土结构，λ≥1，其受力特点为：沿预应力筋方向的正截面不出现拉应力，不出现裂缝，全截面受压。
（2）部分预应力混凝土结构，0
7、名词解释(10分)
（1） 反拱度：偏心预加力引起的上挠度。
（2）预拱度：为了削除结构重力这个长期荷载引起的变形，而设置的大小相当于结构重力和半个静活载引起的竖向挠度。
（3）徐变：应力不变的情况下，应变随时间继续增长的现象。
（4）徐舒：筋束在一定拉应力值下，将其长度固定不变，则筋束中的应力随时间延长而降低的现象。
（5）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。
