钢-混凝土组合结构形成性考核册作业1-4答案.doc

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形成性考核册

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江苏广播电视大学

作业1
一、单项选择题（每小题3分，共15分）
1． 钢骨混凝土梁中，剪跨比对梁斜截面抗剪的影响是（ A ）。
A、剪跨比减少，梁的抗剪强度增加
B、剪跨比较小时，一般产生弯剪破坏
C、剪跨比增加时，一般产生斜压破坏
D、梁的斜截面承载力计算公式中的剪跨比没有范围限制
2、采用栓钉作为组合梁的剪力连接件时（ C ）。
A、栓钉相对较弱时，极限承载力随栓钉直径和砼强度等级增加而增加
B、栓钉相对较弱时，极限承载力随栓钉直径和抗拉强度增加而降低
C、混凝土板相对较弱时，极限承载力随栓钉直径的增大和砼强度等级的提高而增大
D、混凝土板相对较弱时，极限承载力随栓钉直径的增大和混凝土抗拉强度的增加而增大
3、推出试验的结果一般要（ B ）梁式试验的结果
A、高于 B、低于
C、相等 D、无法确定
4、含钢率增加时，钢管混凝土受压构件的承载力（ B ）。
A、降低 B、增加
C、先降低后增加 D、先增加后降低
5、混凝土的轴心抗压强度fc，立方体抗压强度fcu和抗拉强度ft三者之间的大小关系是（ B ）。
A、fc＞fcu＞ ft B、fcu＞fc＞ ft
C、ft＞fcu＞ fc D、fc＞ft ＞ fcu
二、填空题（每空2分，共26分）
1、连续组合梁的内力分析，可以采用 弹性 内力计算方法和 塑性 内力计算方法。
2、对连续组合梁的计算可进行简化，可用 塑性理论 为基础采用承载力极限状态设计方法，截面特性计算简单，对静载荷和活载荷处理，不需考虑承载力极限状态下的混凝土徐变效应和施工方法。
3、按 抗剪 连接程度的 高低 组合梁可以分为完全剪力连接组合梁和部分连接剪力组合梁。
4、组合梁的变形均按 弹性 理论进行分析。
5、影响钢骨混凝土梁斜截面抗剪的主要因素有 剪跨比 、加载方法、 混凝土强度等级 、含钢率与型钢等级、宽高比、 型钢翼缘的保护层厚度 和配箍率。
6、压型钢板的截面特征随着受压翼缘宽厚比不同而变化。当宽厚比大于极限宽厚比时，截面特征按 有效截面 计算；当宽厚比小于极限宽厚比时，截面特征按 全截面 计算。
7、钢管混凝土材料是由钢管和混凝土两种性质完全不同的材料组成，由于钢管混凝土的核心混凝土受到钢管的约束，因而具有比普通钢筋混凝土大得多的 抗压强度 和 变形能力 。

三、简答题（每小题6分，共36分）
1． 什么是钢-混凝土组合梁？
答：钢-混凝土组合梁是指通过抗剪连接件将钢梁与混凝土板连成整体而共同工作的抗弯构件。

2． 钢-混凝土组合梁混凝土翼缘的有效宽度是如何定义的？
答：所谓有效宽度就是在这个宽度范围内，板中正应力均匀分布且其值等于混凝土板中应力的最大值，并且其合力等于实际应力分布情况下的合力。

3． 栓钉的主要作用是什么？
答：主要是传递钢梁和混凝土板之间的纵向剪力。

4． 理论上如何确定钢骨混凝土偏心受压柱在区分大偏心破坏和小偏心破坏的分界点？？
答：是以受拉钢材合力作用点处应力是否达到屈服强度为依据。

5． 延性结构节点的抗震设计要求主要有哪几点？
答：一，节点的强度不小于框架形成塑性铰机构时所对应的最大强度；
二，柱子的承载能力不应由于节点的强度降低而受到削弱，节点应该作为柱子整体中的一部分来考虑；
三，在中等程度的地震作用下，节点应保持弹性状态；
四，节点变形不得明显增大层间位移；
五，保证节点理想性能所需采取的节点构造措施应易于制作安装。

6． 压型钢板-混凝土组合板，如何保证压型钢板与现浇混凝土板共同工作？
答：一，在压型钢板上设置压痕，以增加叠合面上的机械粘结；
二，改变压型钢板截面形式，以增加叠合面的摩擦粘结；
三，在压型钢板上翼缘焊接横向钢筋；
四，在压型钢板端部设置栓钉连接件，以增加组合板端部锚固。

四、计算题（共23分）
1、已知组合截面如图所示，混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度设计值fc=14.3N/mm2，钢梁为120b，截面面积A=3958mm2，Q235，抗拉强度设计值f=215N/mm2，求正截面受弯承载力Mu。（13分）

解: I20b:h=200 mm, b=102 mm
（1） 求有效宽度，按单根梁进行计算：
b1=min(L/6,6hc1,s1)=min(L/6,480,499)=480 mm
be = b1+b0+b1=480+(102+120*2)+480=1302 mm
（2） 判断塑性中和轴的位置
Af=3958*215=850970 N
behc1fc =1302*80*14.3=1489488 N
Af< behc1fc ,即塑性中和轴位于混凝土翼板内
（3） 求混凝土受压区高度
x= Af/befc=850970/(1302*14.3)=45.7 mm
（4） 求钢梁截面应力合力作用处到混凝土受压截面应力合力作用处的距离
y=200/2+120+80-45.7/2=277.15 mm
（5） 求正截面受弯承载力
Mu=Afy=bexfcy=1302*45.7*14.3*277.15=235.82 KN.m

2．某单跨简支梁，跨度为6m，自重荷载标准值gk=8kN/m，荷载分项系数γG=1.2 ，楼面活荷载pk=13kN/m,荷载分项系数γQ=1.4，跨中集中作用的吊车（可变）荷载Pk=10kN，荷载分项系数γQ=1.4，可变荷载的组合值系数ψc=0.7。求梁的跨中弯矩。（10分）
解：
（1） 求梁上荷载
梁上均布荷载q=gkγG+pkγQ=8*1.2+13*1.4=27.8 KN/m
梁上跨中集中荷载F=ψcPkγQ=0.7*10*1.4=9.8 KN
（2） 求支座反力
FA=FB=0.5*(27.8*6+9.8)=88.3 KN
（3） 求跨中弯矩
M=1/2 FAl -1/8 ql2 =139.8 KN.m
方向为逆时针方向
作业2
一、单项选择题（每小题3分，共15分）
1．双向受压时，混凝土一个方向的抗压强度随另一个方向压力的增加而 （ A ）。
A、增大 B、不变
C、减小
2、组合梁剪力连接设计的临界截面不正确的是（ D ）。
A、弯矩和竖向剪力最大处 B、所有的支点及零弯矩截面
C、悬臂梁的自由端 D、所有集中荷载作用下的截面
3. 我国现行规范中计算组合梁的弹性挠度时所采用为刚度折减法，其对刚度的折减是考虑了（ A ）对梁挠度的增大效应来进行折减的。
A、滑移 B、收缩
C、长细比 D、徐变
4．组合梁的截面抗弯刚度沿着梁的跨度方向是（ B ）。
A、常量 B、变化的
C、增加的 D、减小的
5．钢梁屈服时，组合梁的裂缝宽度计算应按（ A ） 理论计算。
A、弹性 B、塑性
C、弹塑性 D、非线性
二、填空题（每空2分，共26分）
1、按抗剪连接程度的高低组合梁可以分为 完全抗剪连接 组合梁和 部分抗剪连接 组合梁。
2、钢-混凝土组合梁按照截面形式可以分为 T形梁 和 外包混凝土组合梁 。
3、钢骨混凝土偏心受压柱在区分大偏心破坏和小偏心破坏的分界点时，理论上是以受拉钢材合力作用点处应力是否达到 屈服 为依据。
4、组合梁中，混凝土徐变将导致截面中的应力重分布，在长期荷截作用下，混凝土板的部分应 力将转移给钢梁，从而使得混凝土板的应力 减小 ，钢梁应力 增加 。
5、确定连接件受剪承载力的试验方法有 推出试验 和 梁式试验 两种。
6、当剪力连接程度不过低时，组合粱的受弯破坏主要有三种形态， 弯曲 破坏， 弯剪 破坏和 纵向剪切 破坏。
7. 当钢梁的腹板和下翼缘宽厚比较大时，组合截面在达到塑性抵抗弯矩之前，可能导致钢梁局部屈曲二破坏，因此。这种梁必须进行 弹性 分析。
三、简答题（每小题6分，共36分）
1．压型钢板-混凝土组合楼板在使用阶段的设计应进行哪些方面的验算？

答：应进行正截面抗弯承载力，纵向抗剪，抗冲剪，斜截面抗剪验算

2． 什么是截面换算法？

答：就是根据钢材和混凝土的弹性模量比将混凝土截面换算成钢截面来计算组合梁的变形。

3． 混凝土翼缘对组合梁竖向抗剪承载力贡献的大小受到哪些因素的影响？

答：剪跨比，抗压强度，有效宽度，有效高度

4． 什么是压型钢板-混凝土组合楼板？

答：压型钢板-混凝土组合楼板是指将压型钢板与混凝土通过某种构造措施组合成整体而共同工作的受力构件。

5． 简述钢骨混凝土梁受弯时的变形特征？

答：在受拉区混凝土开裂前是弹性变形；此后因开裂截面刚度有所降低，成塑性发展状态；当钢骨受拉翼缘达到屈服，挠度变形加快，承载力继续有所上升；受压区混凝土压坏以后，承载力下降，混凝土保护层剥落。

6． 剪力连接设计的临界截面有哪些？

答：1) 弯矩和竖向剪力最大处
2) 所有的支点及零弯矩截面
3) 很大的集中荷载作用下的截面
4) 组合梁截面的突变处
5）悬臂梁的自由端
6）需做附加验算的其它截面

四、计算题（共23分）
1、已知栓钉直径为16mm，As=201mm2，γf =1.67×215 N/mm2，求混凝土等级为C25和C30时该栓钉的抗剪承载力设计值。C25和C30相应的√Ecfc分别为577N/mm2和655N/mm2。（23分）

解：
0.7Asγf=0.7*201*1.67*215=50518.3 N

对于C25混凝土：
NVC =0.43AS√ECfc=0.43*201*577=49870.1 N<0.7Asγf
取栓钉的抗剪承载力设计值为49870.1 N.

对于C30混凝土：
NVC =0.43AS√ECfc=0.43*201*655=56611.7 N>0.7Asγf
取栓钉的抗剪承载力设计值为50518.3 N.

作业3
一、单项选择题（每小题3分，共15分）
1． 混凝土的轴心抗压强度fc，立方体抗压强度fcu和抗拉强度ft三者之间的大小关系是（ D ）。
A、ft＞fcu＞ fc C、fc＞ft ＞ fcu
B、fc＞fcu＞ ft D、fcu＞fc＞ ft
2、钢管混凝土偏压柱小偏心受压破坏时的现象描述正确的是（B ）。
A、受拉钢筋屈服 B、受拉钢筋没有屈服
C、型钢翼缘屈服 D、轴心区混凝土压碎
3. 我国现行规范中计算组合梁的弹性挠度时所采用为刚度折减法，其对刚度的折减是考虑了（ C ）对梁挠度的增大效应来进行折减的。
A、长细比 B、徐变
C、滑移 D、收缩
4．一般情况下，随着剪跨比λ的增加，梁的抗剪强度（ C ）。
A、提高 B、不变
C、降低
5．钢梁屈服时，组合梁的裂缝宽度计算应按（ C ） 理论计算。
A、弹塑性 B、非线性
C、弹性 D、塑性

二、填空题（每空1分，共26分）
1、 抗剪连接件 的主要作用是传递钢梁和混凝土板之间的纵向剪力。
2、抗剪连接件的形式很多，按照变形能力可分为为两类： 刚性 连接件和
柔性 连接件。
3、钢-管混凝土是在钢管内填充混凝土而形成的组合结构材料，一般用
做 受压构件 ，包括 中心受压 和 偏心受压 。
4、连续组合梁在极限状态下，各剪跨段内的弯矩均由组合截面承担。正弯矩区内的组合作用表现为钢梁受 拉 和混凝土受 压 。
5、温度应力、混凝土的收缩和徐变效应，对按弹性理论分析的组合梁的 无 影响，对按塑性理论进行分析的组合梁 有 影响。
6、在我国规范中，组合梁混凝土翼缘的有效宽度主要和组合梁的 梁跨与翼板宽度之比 和板厚有关。
7.结构的极限状态总体上可以分为 承载能力极限 状态和 正常使用 极限状态。
三、简答题（每小题6分，共36分）
1．钢-混凝土组合梁典型的荷载-挠度曲线，可以近似的分为哪三个阶段？
答：弹性工作阶段；弹塑性工作阶段，以及下降段

2．钢-混凝土组合结构的优点是什么？应用范围有哪些？
答：钢-混凝土组合结构充分利用了钢材和混凝土各自的材料性能，具有承载力高，刚度大，抗震性能和动力性能好，构件截面尺寸小，施工快速方便等优点。其可以广泛应用于多层及高层房屋，大跨结构，高耸结构，桥梁结构，地下结构，结构改造和加固等。

3．什么是钢骨混凝土？
答：钢骨混凝土结构是指在钢骨周围配置钢筋，并浇筑混凝土的结构，也称为型钢混凝土或劲性钢筋混凝土。

4．钢-混凝土叠合板组合梁是如何保证其整体工作性能的？

答：叠合板组合梁由钢梁，预制板和现浇混凝土层所构成，焊在钢梁上翼缘的栓钉连接件传递钢与混凝土交界面上的水平剪力以保证钢梁和混凝土翼板形成整体共同作用。

5．钢骨混凝土构件中，为什么要使钢骨和混凝土共同作用？设计中一般通过什么措施加以保证？
答：如果两者不能共同作用，那钢骨混凝土构件就失去了它组合的意义了，承载能力并没有得到提高，甚至下降，混凝土会有较大范围的剥落，影响破坏后的变形能力。为保证两者共同作用，必须在外包混凝土中配置必要的钢筋。

6．何为组合梁的剪力连接度？

答：设剪力连接件的抗剪能力等于组合梁交界面剪力时所需的剪力连接件数目为Nf,最大弯矩截面到零弯矩截面的全部剪力连接件数目为N，则剪力连接度就等于N/Nf。

四、计算题（共23分）
1、已知组合截面如图所示，混凝土强度等级为C25，轴心抗压强度设计值fc=11.9N/mm2，钢梁为120b，截面面积A=3958mm2，Q235，拉拉强度设计值f=215N/mm2，求正截面受弯承载力Mu。（13分）

解: I20b:h=200 mm, b=102 mm
（6） 求有效宽度，按单根梁进行计算：
b1=min(L/6,6hc1,s1)=min(L/6,480,499)=480 mm
be = b1+b0+b1=480+(102+120*2)+480=1302 mm
（7） 判断塑性中和轴的位置
Af=3958*215=850970 N
behc1fc =1302*80*11.9=1239504 N
Af< behc1fc ,即塑性中和轴位于混凝土翼板内
（8） 求混凝土受压区高度
x= Af/befc=850970/(1302*11.9)=54.9 mm
（9） 求钢梁截面应力合力作用处到混凝土受压截面应力合力作用处的距离
y=200/2+120+80-54.9/2=272.55 mm
（10） 求正截面受弯承载力
Mu=Afy=bexfcy=1302*54.9*11.9*272.55=231.83 KN.

2．已知栓钉直径为16mm，As=201mm2，γf=1.67×215 N/mm2，求混凝土等级为C30时该栓钉的抗剪承载力设计值。C30相应的√Ecfc为655N/mm2。（10分）
解：
0.7Asγf=0.7*201*1.67*215=50518.3 N
对于C30混凝土：
NVC =0.43AS√ECfc=0.43*201*655=56611.7 N>0.7Asγf
取栓钉的抗剪承载力设计值为50518.3 N.

作业4
一、单项选择题（每小题3分，共15分）
1、推出试验的结果一般要（D ）梁式试验的结果
A、相等 B、无法确定
C、高于 D、低于
2、组合梁剪力连接设计的临界截面不正确的是（ B ）。
A、悬臂梁的自由端 B、所有集中荷载作用下的截面
C、弯矩和竖向剪力最大处 D、所有的支点及零弯矩截面
3、钢管混凝土偏压柱小偏心受压破坏时的现象描述正确的是（B ）。
A、受拉钢筋屈服 B、受拉钢筋没有屈服
C、型钢翼缘屈服 D、轴心区混凝土压碎
4．一般情况下，随着剪跨比λ的增加，梁的抗剪强度（ C ）。
A、提高 B、不变
C、降低
5．钢梁屈服时，组合梁的裂缝宽度计算应按（ A ） 理论计算。
A、弹性 B、塑性
C、弹塑性 D、非线性
二、填空题（每空2分，共26分）
1、在施工阶段，压型钢板作为浇注混凝土的底模，应对其 强度 与 变形 进行验算。
2、在钢骨混凝土结构中， 钢骨与外包混凝土能否协调变行 是两者共同工作的条件。
3、按照是否对组合梁施加预应力，组合梁可以分为 预应力组合梁 和 非预应力组合梁 。
4、钢骨混凝土柱的柱脚有 埋入式 和 非埋入式 两种。
5、组合梁中，混凝土 徐 将导致截面中的应力重分布，在长期荷截作用下，混凝土板的部分应 力将转移给 钢梁 ，从而使得混凝土板的应力减少，钢梁应力增加。
6、钢－混凝土组合构件主要有钢－混凝土组合 梁 和钢－混凝土组合 柱 。
7、组合楼板的破坏模式主要有弯曲破坏、 弯剪破坏 和 纵向剪切 破坏。
三、简答题（每小题6分，共36分）
1．简要说明钢管混凝土施工中易出现的问题？

答：混凝土浇筑不密实，出现弹跳，离析，回流的现象；结构拼装有间隙；焊接时对混凝土的烧伤。

2．相对钢-现浇混凝土组合梁，钢-混凝土叠合板组合梁有什么优点？

答：可以节省支模工序和模板，减少了现场混凝土湿作业量，便于立体施工，缩短施工工期。

3．影响组合梁混凝土翼板纵向开裂的因素有哪些？

答：混凝土翼板的厚度，混凝土的强度等级，横向配筋率，横向钢筋的位置，连接件的种类及排列方式，数量，间距，荷载的作用方式等

4. 组合楼板什么情况下应配置一定的钢筋？

答：1）当仅考虑压型钢板时组合板的承载能力不满足设计要求时，应在板内混凝土中配置附加的抗拉钢筋；
2）在连续组合板或悬臂组合板的负弯矩区应配置连续钢筋；
3）在集中荷载区段和孔洞周围应配置分布钢筋；
4）为改善防火效果所增加的抗拉钢筋。

5．在组合梁的弹性分析法中，采用了哪些假定？
答：1）钢材和混凝土均为理想的弹性体
2）钢筋混凝土板与钢梁之间的滑移忽略不计，符合平截面假定
3）混凝土板按实体面积计算，不考虑开裂影响
4）不考虑混凝土板中的钢筋

6. 什么是结构的可靠性及荷载效应？
答：结构的可靠性是指结构在规定的时间内（设计基准期，一般取50年），在规定的条件下（正常设计，正常施工，正常使用和正常维护），完成预定的安全性，适用性和耐久性等功能的能力。
构件或结构上的作用使构件或结构产生的内力，变形，裂缝等统称为荷载效应。

四、计算题（共23分）
1、已知栓钉直径为16mm，As=201mm2，γf=1.67×215 N/mm2，求混凝土等级为C25时该栓钉的抗剪承载力设计值。C25相应的√Ecfc为577N/mm2。（11分）

解：
0.7Asγf=0.7*201*1.67*215=50518.3 N
对于C25混凝土：
NVC =0.43AS√ECfc=0.43*201*577=49870.1 N<0.7Asγf
取栓钉的抗剪承载力设计值为49870.1 N.

2．某单跨简支梁，跨度为6m，自重荷载标准值gk=10kN/m，荷载分项系数γG=1.2 ，楼面活荷载pk=13kN/m,荷载分项系数γQ=1.4，跨中集中作用的吊车（可变）荷载Pk=10kN，荷载分项系数γQ=1.4，可变荷载的组合值系数ψc=0.7。求梁的跨中弯矩。（12分）
解：
（4） 求梁上荷载
梁上均布荷载q=gkγG+pkγQ=10*1.2+13*1.4=30.2 KN/m
梁上跨中集中荷载F=ψcPkγQ=0.7*10*1.4=9.8 KN
（5） 求支座反力
FA=FB=0.5*(30.2*6+9.8)=95.5 KN
（6） 求跨中弯矩
M=1/2 FAl -1/8 ql2 =150.6 KN.m
方向为逆时针方向