混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 課后習(xí)題答案-

第一章 緒 論問(wèn) 答 題1 什么是混凝土結(jié)構(gòu)？2 以簡(jiǎn)支梁為例，說(shuō)明素混凝土與鋼筋混凝土受力性能的差異。3 鋼筋與混凝土共同工作的基礎(chǔ)條件是什么？4 混凝土結(jié)構(gòu)有什么優(yōu)缺點(diǎn)？5 房屋混凝土結(jié)構(gòu)中各個(gè)構(gòu)件的受力特點(diǎn)是什么？6 簡(jiǎn)述混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的主要階段。7 簡(jiǎn)述性能設(shè)計(jì)的主要步驟。8 簡(jiǎn)述學(xué)習(xí)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題。第一章 緒 論 問(wèn)答題參考答案1 什么是混凝土結(jié)構(gòu)？答：混凝土結(jié)構(gòu)是以混凝土材料為主，并根據(jù)需要配置和添加鋼筋、鋼骨、鋼管、預(yù)應(yīng)力鋼筋和各種纖維，形成的結(jié)構(gòu)，有素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)及纖維混凝土結(jié)構(gòu)。混凝土結(jié)構(gòu)充分利用了混凝土抗壓強(qiáng)度高和鋼筋抗拉強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。2 以簡(jiǎn)支梁為例，說(shuō)明素混凝土與鋼筋混凝土受力性能的差異。答：素混凝土簡(jiǎn)支梁，跨中有集中荷載作用。梁跨中截面受拉，拉應(yīng)力在荷載較小的情況下就達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度，梁被拉斷而破壞，是無(wú)明顯預(yù)兆的脆性破壞。鋼筋混凝土梁，受拉區(qū)配置受拉鋼筋梁的受拉區(qū)還會(huì)開(kāi)裂，但開(kāi)裂后，出現(xiàn)裂縫，拉力由鋼筋承擔(dān)，直至鋼筋屈服以后，受壓區(qū)混凝土受壓破壞而達(dá)到極限荷載，構(gòu)件破壞。 素混凝土簡(jiǎn)支梁的受力特點(diǎn)是承受荷載較小，并且是脆性破壞。鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的極限荷載明顯提高，變形能力明顯改善，并且是延性破壞。3 鋼筋與混凝土共同工作的基礎(chǔ)條件是什么？答：混凝土和鋼筋協(xié)同工作的條件是：（1）鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生良好的粘結(jié)力，使兩者結(jié)合為整體；（2）鋼筋與混凝土兩者之間線膨脹系數(shù)幾乎相同，兩者之間不會(huì)發(fā)生相對(duì)的溫度變形使粘結(jié)力遭到破壞；（3）設(shè)置一定厚度混凝土保護(hù)層；（4）鋼筋在混凝土中有可靠的錨固。4 混凝土結(jié)構(gòu)有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：優(yōu)點(diǎn)：（1）可模性好；（2）強(qiáng)價(jià)比合理；（3）耐火性能好；（4）耐久性能好；（5）適應(yīng)災(zāi)害環(huán)境能力強(qiáng)，整體澆筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體性好，對(duì)抵抗地震、風(fēng)載和爆炸沖擊作用有良好性能；（6）可以就地取材。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：如自重大，不利于建造大跨結(jié)構(gòu)；抗裂性差，過(guò)早開(kāi)裂雖不影響承載力，但對(duì)要求防滲漏的結(jié)構(gòu)，如容器、管道等，使用受到一定限制；現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工工序多，需養(yǎng)護(hù)，工期長(zhǎng)，并受施工環(huán)境和氣候條件限制等。5 房屋混凝土結(jié)構(gòu)中各個(gè)構(gòu)件的受力特點(diǎn)是什么？答：在房屋建筑中，永久荷載和樓面活荷載直接作用在樓板上，樓板荷載傳遞到梁，梁將荷載傳遞到柱或墻，并最終傳遞到基礎(chǔ)上，各個(gè)構(gòu)件受力特點(diǎn)如下：樓板：是將活荷載和恒荷載通過(guò)梁或直接傳遞到豎向支承結(jié)構(gòu)（柱、墻）的主要水平構(gòu)件，樓板的主要內(nèi)力是彎矩和剪力，是受彎構(gòu)件。梁：是將樓板上或屋面上的荷載傳遞到立柱或墻上，前者為樓蓋梁，后者為屋面梁，梁承受板傳來(lái)的荷載，主要內(nèi)力有彎矩和剪力，有時(shí)也可能是扭矩，屬于受彎構(gòu)件。柱：柱承受梁、板體系傳來(lái)的荷載，主要內(nèi)力有軸向壓力、彎矩和剪力，可能是軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)荷載有偏心作用時(shí)，柱受壓的同時(shí)還會(huì)受彎，是壓彎構(gòu)件。墻：承重的混凝土墻常用作基礎(chǔ)墻、樓梯間墻，或在高層建筑中用于承受水平風(fēng)載和地震作用的剪力墻，它受壓的同時(shí)也會(huì)受彎，是壓彎構(gòu)件?；A(chǔ)：是將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞到地基（土層）的承重混凝土構(gòu)件，基礎(chǔ)主要內(nèi)力是壓力和彎矩，是受壓構(gòu)件或壓彎構(gòu)件。6 簡(jiǎn)述混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的主要階段。答：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法大體可分為四個(gè)階段：（1）在20世紀(jì)初以前，鋼筋混凝土本身計(jì)算理論尚未形成，設(shè)計(jì)沿用材料力學(xué)的容許應(yīng)力方法。（2）1938年左右已開(kāi)始采用按破損階段計(jì)算構(gòu)件破壞承載力，50年代，出現(xiàn)了按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，奠定了現(xiàn)代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算理論。（3）二戰(zhàn)以后，設(shè)計(jì)計(jì)算理論已過(guò)渡到以概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。（4）20世紀(jì)90年代以后，開(kāi)始采用或積極發(fā)展性能化設(shè)計(jì)方法和理論。7 簡(jiǎn)述性能設(shè)計(jì)的主要步驟。答：性能化方法是確定工程結(jié)構(gòu)要達(dá)到的總體目標(biāo)或設(shè)計(jì)性能，設(shè)計(jì)師根據(jù)性能目標(biāo)的不同，設(shè)計(jì)不同的設(shè)計(jì)方案，并評(píng)估設(shè)計(jì)方案是否達(dá)到性能目標(biāo)的要求。8 簡(jiǎn)述學(xué)習(xí)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題。答：（1）鋼筋混凝土是由鋼筋和混凝土兩種材料組成的復(fù)合材料，是非均勻、非連續(xù)、非彈性的材料。力學(xué)關(guān)系是在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)幾何、物理和平衡關(guān)系建立的。（2）鋼筋混凝土構(gòu)件中的兩種材料在強(qiáng)度和數(shù)量上存在一個(gè)合理的配比范圍。如果鋼筋和混凝土在面積上的比例及材料強(qiáng)度的搭配超過(guò)了這個(gè)范圍，就會(huì)引起構(gòu)件受力性能的改變，從而引起構(gòu)件截面設(shè)計(jì)方法的改變，這是學(xué)習(xí)時(shí)必須注意的一個(gè)方面。（3）由于混凝土材料的復(fù)雜性、離散性，混凝土材料的理論體系是建立在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上的。許多假定依賴與試驗(yàn)結(jié)果，許多公式來(lái)源于試驗(yàn)驗(yàn)證，許多因素?zé)o法控制，仍需通過(guò)構(gòu)造措施加以解決，許多理論尚需不斷發(fā)展與完善，具有不同功能的混凝土材料性能尚需不斷挖掘。（4）本課程主要講解鋼筋混凝土基本構(gòu)件，應(yīng)當(dāng)了解每一種構(gòu)件在結(jié)構(gòu)體系的作用、受力情況。例如梁、柱是受彎構(gòu)件，主要受彎、受剪；柱、墻、受壓弦桿是受壓構(gòu)件，主要受壓、彎，受壓、剪，雙向受壓彎；雨蓬梁、柱是受扭構(gòu)件，主要受扭，受彎、剪、扭，受壓、彎、剪、扭；受拉弦桿是受拉構(gòu)件，主要受拉、彎。（5）本課程所要解決的不僅是構(gòu)件的承載力和變形計(jì)算等問(wèn)題，還包括構(gòu)件的截面形式、材料選用及配筋構(gòu)造等。結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的問(wèn)題，需要考慮各方面的因素。因此，學(xué)習(xí)本課程時(shí)要注意學(xué)會(huì)對(duì)多種因素進(jìn)行綜合分析，培養(yǎng)綜合分析判斷能力。（6）混凝土設(shè)計(jì)與施工工作必須按照規(guī)范進(jìn)行，各種規(guī)范是長(zhǎng)期理論研究成果和工程實(shí)踐的總結(jié)。不但要熟練掌握基本要求、使用范圍，還要深入了解每一條文的理論依據(jù)，做到深入理論，靈活運(yùn)用。同時(shí)，隨著科學(xué)的發(fā)展和實(shí)踐的要求，許多新成果會(huì)不斷的涌現(xiàn)，規(guī)范會(huì)及時(shí)修訂，一般我國(guó)混凝土規(guī)范10年左右修訂一次，但隨著社會(huì)的發(fā)展，規(guī)范的修訂速度會(huì)加快，因此，具體工作時(shí)應(yīng)當(dāng)及時(shí)掌握最新的規(guī)范。（7）混凝土設(shè)計(jì)與施工是一種社會(huì)實(shí)踐行為，不能離開(kāi)社會(huì)的制約因素進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)貫徹執(zhí)行國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，做到技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量。（8）混凝土設(shè)計(jì)與施工是一種法律責(zé)任行為，工程技術(shù)人員一定要遵守國(guó)家相關(guān)的法律、法規(guī)的要求，否則，就要承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。第二章 緒 論單 選 題1與素混凝土梁相比，鋼筋混凝上梁承載能力（ ）。A 相同 ；B 提高許多；C 有所提高；2與素混凝土梁相比，鋼筋混凝土梁抵抗開(kāi)裂的能力（ ）。A. 提高不多；B. 提高許多；C. 完全相同；3與素混凝土梁相比，適量配筋的鋼混凝土梁的承載力和抵抗開(kāi)裂的能力（ ）。A. 均提高很多；B. 承載力提高很多，抗裂提高不多；C. 抗裂提高很多，承載力提高不多；D. 均提高不多；4鋼筋混凝土梁在正常使用荷載下（ ）。 A通常是帶裂縫工作的； B一旦出現(xiàn)裂縫，裂縫貫通全截面； C一旦出現(xiàn)裂縫，沿全長(zhǎng)混凝土與鋼筋間的粘結(jié)力喪盡；5鋼筋與混凝土能共同工作的主要原因是（ ）。A. 防火、防銹；B. 混凝土對(duì)鋼筋的握裹及保護(hù)；C. 混凝土對(duì)鋼筋的握裹，兩者線膨脹系數(shù)接近；第二章 緒 論 單選題參考答案1 B2 A3 B4 A5 C第二章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能問(wèn) 答 題1 軟鋼和硬鋼的區(qū)別是什么？應(yīng)力一應(yīng)變曲線有什么不同？設(shè)計(jì)時(shí)分別采用什么值作為依據(jù)？2我國(guó)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋有種？我國(guó)熱軋鋼筋的強(qiáng)度分為幾個(gè)等級(jí)？3鋼筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪幾種？簡(jiǎn)述冷拉方法？4什么是鋼筋的均勻伸長(zhǎng)率？均勻伸長(zhǎng)率反映了鋼筋的什么性質(zhì)？5什么是鋼筋的包興格效應(yīng)？6在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，宜采用哪些鋼筋？ 7試述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋的性能有哪些要求。8簡(jiǎn)述混凝土的組成結(jié)構(gòu)。并敘述混凝土的結(jié)構(gòu)組成對(duì)混凝土破壞強(qiáng)度的影響。9簡(jiǎn)述混凝土立方體抗壓強(qiáng)度。10簡(jiǎn)述混凝土軸心抗壓強(qiáng)度。11混凝土的強(qiáng)度等級(jí)是如何確定的。12簡(jiǎn)述混凝土三軸受壓強(qiáng)度的概念。13簡(jiǎn)述混凝土在單軸短期加載下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。14什么是混凝土的彈性模量、割線模量和切線模量？ 15什么叫混凝土徐變？混凝土徐變對(duì)結(jié)構(gòu)有什么影響？16鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力是如何組成的？17最小錨固長(zhǎng)度是如何確定的？18簡(jiǎn)述綁扎搭接連接的機(jī)理。第二章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能問(wèn)答題參考答案1 軟鋼和硬鋼的區(qū)別是什么？應(yīng)力一應(yīng)變曲線有什么不同？設(shè)計(jì)時(shí)分別采用什么值作為依據(jù)？答：有物理屈服點(diǎn)的鋼筋，稱為軟鋼，如熱軋鋼筋和冷拉鋼筋；無(wú)物理屈服點(diǎn)的鋼筋，稱為硬鋼，如鋼絲、鋼絞線及熱處理鋼筋。 軟鋼的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖2-1所示，曲線可分為四個(gè)階段：彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段和破壞階段。有明顯流幅的鋼筋有兩個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)：一是屈服強(qiáng)度，這是鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)鋼筋強(qiáng)度取值的依據(jù)，因?yàn)殇摻钋螽a(chǎn)生了較大的塑性變形，這將使構(gòu)件變形和裂縫寬度大大增加以致無(wú)法使用，所以在設(shè)計(jì)中采用屈服強(qiáng)度作為鋼筋的強(qiáng)度極限。另一個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)是鋼筋極限強(qiáng)度，一般用作鋼筋的實(shí)際破壞強(qiáng)度。圖2-1 軟鋼應(yīng)力應(yīng)變曲線硬鋼拉伸時(shí)的典型應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖2-2。鋼筋應(yīng)力達(dá)到比例極限點(diǎn)之前，應(yīng)力應(yīng)變按直線變化，鋼筋具有明顯的彈性性質(zhì)，超過(guò)比例極限點(diǎn)以后，鋼筋表現(xiàn)出越來(lái)越明顯的塑性性質(zhì)，但應(yīng)力應(yīng)變均持續(xù)增長(zhǎng)，應(yīng)力應(yīng)變曲線上沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)。到達(dá)極限抗拉強(qiáng)度b點(diǎn)后，同樣由于鋼筋的頸縮現(xiàn)象出現(xiàn)下降段，至鋼筋被拉斷。設(shè)計(jì)中極限抗拉強(qiáng)度不能作為鋼筋強(qiáng)度取值的依據(jù)，一般取殘余應(yīng)變?yōu)?.2%所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力0.2作為無(wú)明顯流幅鋼筋的強(qiáng)度限值，通常稱為條件屈服強(qiáng)度。對(duì)于高強(qiáng)鋼絲，條件屈服強(qiáng)度相當(dāng)于極限抗拉強(qiáng)度0.85倍。對(duì)于熱處理鋼筋，則為0.9倍。為了簡(jiǎn)化運(yùn)算，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范統(tǒng)一取0.2=0.85b，其中b為無(wú)明顯流幅鋼筋的極限抗拉強(qiáng)度。圖2-2硬鋼拉伸試驗(yàn)的應(yīng)力應(yīng)變曲線2 我國(guó)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋有幾種？我國(guó)熱軋鋼筋的強(qiáng)度分為幾個(gè)等級(jí)？答：目前我國(guó)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋主要品種有鋼筋、鋼絲和鋼絞線。根據(jù)軋制和加工工藝，鋼筋可分為熱軋鋼筋、熱處理鋼筋和冷加工鋼筋。熱軋鋼筋分為熱軋光面鋼筋HPB235（Q235，符號(hào)，級(jí)）、熱軋帶肋鋼筋HRB335（20MnSi，符號(hào)，級(jí)）、熱軋帶肋鋼筋HRB400（20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi，符號(hào)，級(jí)）、余熱處理鋼筋RRB400（K 20MnSi，符號(hào)，級(jí)）。熱軋鋼筋主要用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力普通鋼筋。3 鋼筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪幾種？簡(jiǎn)述冷拉方法？答：鋼筋冷加工目的是為了提高鋼筋的強(qiáng)度，以節(jié)約鋼材。除冷拉鋼筋仍具有明顯的屈服點(diǎn)外，其余冷加工鋼筋無(wú)屈服點(diǎn)或屈服臺(tái)階，冷加工鋼筋的設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高，而延性大幅度下降。冷加工方法有冷撥、冷拉、冷軋、冷扭。冷拉鋼筋由熱軋鋼筋在常溫下經(jīng)機(jī)械拉伸而成，冷拉應(yīng)力值應(yīng)超過(guò)鋼筋的屈服強(qiáng)度。鋼筋經(jīng)冷拉后，屈服強(qiáng)度提高，但塑性降低，這種現(xiàn)象稱為冷拉強(qiáng)化。冷拉后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間鋼筋的屈服點(diǎn)比原來(lái)的屈服點(diǎn)有所提高，這種現(xiàn)象稱為時(shí)效硬化。時(shí)效硬化和溫度有很大關(guān)系，溫度過(guò)高（450以上）強(qiáng)度反而有所降低而塑性性能卻有所增加，溫度超過(guò)700，鋼材會(huì)恢復(fù)到冷拉前的力學(xué)性能，不會(huì)發(fā)生時(shí)效硬化。為了避免冷拉鋼筋在焊接時(shí)高溫軟化，要先焊好后再進(jìn)行冷拉。鋼筋經(jīng)過(guò)冷拉和時(shí)效硬化以后，能提高屈服強(qiáng)度、節(jié)約鋼材，但冷拉后鋼筋的塑性（伸長(zhǎng)率）有所降低。為了保證鋼筋在強(qiáng)度提高的同時(shí)又具有一定的塑性，冷拉時(shí)應(yīng)同時(shí)控制應(yīng)力和控制應(yīng)變。4 什么是鋼筋的均勻伸長(zhǎng)率？均勻伸長(zhǎng)率反映了鋼筋的什么性質(zhì)？答：均勻伸長(zhǎng)率gt為非頸縮斷口區(qū)域標(biāo)距的殘余應(yīng)變與恢復(fù)的彈性應(yīng)變組成。不包含頸縮區(qū)拉伸前的測(cè)量標(biāo)距；拉伸斷裂后不包含頸縮區(qū)的測(cè)量標(biāo)距；實(shí)測(cè)鋼筋拉斷強(qiáng)度；鋼筋彈性模量。均勻伸長(zhǎng)率gt比延伸率更真實(shí)反映了鋼筋在拉斷前的平均（非局部區(qū)域）伸長(zhǎng)率，客觀反映鋼筋的變形能力，是比較科學(xué)的指標(biāo)。5 什么是鋼筋的包興格效應(yīng)？答：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在反復(fù)荷載作用下，鋼筋的力學(xué)性能與單向受拉或受壓時(shí)的力學(xué)性能不同。1887年德國(guó)人包興格對(duì)鋼材進(jìn)行拉壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的，所以將這種當(dāng)受拉（或受壓）超過(guò)彈性極限而產(chǎn)生塑性變形后，其反向受壓（或受拉）的彈性極限將顯著降低的軟化現(xiàn)象，稱為包興格效應(yīng)。6 在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，宜采用哪些鋼筋？ 答：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋，應(yīng)按下列規(guī)定采用：（1）普通鋼筋宜采用HRB400級(jí)和HRB335級(jí)鋼筋,也可采用HPB235級(jí)和RRB400級(jí)鋼筋；（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲，也可采用熱處理鋼筋。7 試述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋的性能有哪些要求。答：（1）對(duì)鋼筋強(qiáng)度方面的要求普通鋼筋是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，主要是HPB235、HRB335、HRB400、RRB400等熱軋鋼筋。（2）強(qiáng)屈比的要求所以設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)那鼜?qiáng)比，對(duì)于抗震結(jié)構(gòu)，鋼筋應(yīng)力在地震作用下可考慮進(jìn)入強(qiáng)化段，為了保證結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下“裂而不倒”，對(duì)鋼筋的極限抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值有一定的要求，一般不應(yīng)小于1.25。（3）延性在工程設(shè)計(jì)中，要求鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)為具有明顯預(yù)兆，避免脆性破壞，抗震結(jié)構(gòu)則要求具有足夠的延性，鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變曲線上屈服點(diǎn)至極限應(yīng)變點(diǎn)之間的應(yīng)變值反映了鋼筋延性的大小。（4）粘結(jié)性粘結(jié)性是指鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能。粘結(jié)力是鋼筋與混凝土得以共同工作的基礎(chǔ)，其中鋼筋凹凸不平的表面與混凝土間的機(jī)械咬合力是粘結(jié)力的主要部分，所以變形鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能最好，設(shè)計(jì)中宜優(yōu)先選用變形鋼筋。（5）耐久性混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是指，在外部環(huán)境下材料性、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)隨時(shí)間的退化，主要包括鋼筋銹蝕、凍融循環(huán)、堿骨料反應(yīng)、化學(xué)作用等的機(jī)理及物理、化學(xué)和生化過(guò)程?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性的降低可引起承載力的降低，影響結(jié)構(gòu)安全。 （6）適宜施工性在施工時(shí)鋼筋要彎轉(zhuǎn)成型，因而應(yīng)具有一定的冷彎性能。鋼筋彎鉤、彎折加工時(shí)應(yīng)避免裂縫和折斷。熱軋鋼筋的冷彎性能很好，而性脆的冷加工鋼筋較差。預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線不能彎折，只能以直條形式應(yīng)用。同時(shí)，要求鋼筋具備良好的焊接性能，在焊接后不應(yīng)產(chǎn)生裂紋及過(guò)大的變形，以保證焊接接頭性能良好。（7）經(jīng)濟(jì)性衡量鋼筋經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)是強(qiáng)度價(jià)格比，即每元錢可購(gòu)得的單位鋼筋的強(qiáng)度，強(qiáng)度價(jià)格比高的鋼筋比較經(jīng)濟(jì)。不僅可以減少配筋率，方便了施工，還減少了加工、運(yùn)輸、施工等一系列附加費(fèi)用。8 簡(jiǎn)述混凝土的組成結(jié)構(gòu)。并敘述混凝土的結(jié)構(gòu)組成對(duì)混凝土破壞強(qiáng)度的影響。答：混凝土材料結(jié)構(gòu)分為三種基本類型：微觀結(jié)構(gòu)，即水泥石結(jié)構(gòu)，水泥石結(jié)構(gòu)由水泥凝膠、晶體骨架、未水化完的水泥顆粒和凝膠孔組成，其物理力學(xué)性能取決于水泥的礦物成份、粉磨細(xì)度、水灰比和硬化條件；亞微觀結(jié)構(gòu)，即混凝土的水泥砂漿結(jié)構(gòu)，水泥砂漿結(jié)構(gòu)可看作以水泥石為基相、砂子為分散相的二組混凝土體系，砂子和水泥石的結(jié)合面是薄弱面。對(duì)于水泥砂漿結(jié)構(gòu)，除上述決定水泥石結(jié)構(gòu)的因素外，砂漿配合比、砂的顆粒級(jí)配與礦物組成、砂粒形狀、顆粒表面特性及砂中的雜質(zhì)含量是重要控制因素；宏觀結(jié)構(gòu)，即砂漿和粗骨料兩組分體系?；炷恋暮暧^結(jié)構(gòu)中，水泥作為基相，粗骨料隨機(jī)分布在連續(xù)的水泥砂漿中。粗骨料的強(qiáng)度遠(yuǎn)比混凝土高，硬化水泥砂漿的強(qiáng)度也比混凝土高，由砂漿和粗骨料組成的混凝土復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度低于砂漿和粗骨料單一材料的抗壓強(qiáng)度?；炷羶?nèi)砂漿與骨料界面的粘結(jié)強(qiáng)度只有砂漿抗拉強(qiáng)度的3565，這說(shuō)明砂漿與骨料界面是混凝土內(nèi)的最薄弱環(huán)節(jié)。混凝土破壞后，其中的粗骨料一般無(wú)破損的跡象，裂縫和破碎都發(fā)生在粗骨料表面和水泥砂漿內(nèi)部，所以混凝土的強(qiáng)度和變形性能在很大程度上取決于水泥砂漿的質(zhì)量和密實(shí)性。9 簡(jiǎn)述混凝土立方體抗壓強(qiáng)度。答：混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體的抗壓強(qiáng)度，我國(guó)普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50081-2002）規(guī)定：邊長(zhǎng)為150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試件在標(biāo)準(zhǔn)條件（溫度203，相對(duì)溫度90%）下養(yǎng)護(hù)28天后，以標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法(中心加載，加載速度為0.31.0N/mm2/s)，試件上、下表面不涂潤(rùn)滑劑，連續(xù)加載直至試件破壞，測(cè)得混凝土抗壓強(qiáng)度為混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體的抗壓強(qiáng)度f(wàn)ck，單位N/mm2。fck混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度；F試件破壞荷載；A試件承壓面積。10 簡(jiǎn)述混凝土軸心抗壓強(qiáng)度。答：我國(guó)普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50081-2002）采用150mm150mm300mm棱柱體作為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試件，混凝土試件軸心抗壓強(qiáng)度 (2-8)fcp混凝土軸心抗壓強(qiáng)度；F試件破壞荷載；A試件承壓面積。11 混凝土的強(qiáng)度等級(jí)是如何確定的。答：混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定，混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu，k，我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值系指按上述標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)得的具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度，根據(jù)立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分為C15、C20、 C25、C30、C35、C40、C45、C50、 C55、 C60、C65、 C70、 C75、 C80十四個(gè)等級(jí)。12 簡(jiǎn)述混凝土三軸受壓強(qiáng)度的概念。答：三軸受壓試驗(yàn)是側(cè)向等壓2=3=r的三軸受壓，即所謂常規(guī)三軸。試驗(yàn)時(shí)先通過(guò)液體靜壓力對(duì)混凝土圓柱體施加徑向等壓應(yīng)力，然后對(duì)試件施加縱向壓應(yīng)力直到破壞。在這種受力狀態(tài)下，試件由于側(cè)壓限制，其內(nèi)部裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展受到阻礙，因此當(dāng)側(cè)向壓力增大時(shí)，破壞時(shí)的軸向抗壓強(qiáng)度相應(yīng)地增大。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，三軸受力時(shí)混凝土縱向抗壓強(qiáng)度為fcc= fc+r (2-18)式中：fcc混凝土三軸受壓時(shí)沿圓柱體縱軸的軸心抗壓強(qiáng)度； fc 混凝土的單軸圓柱體軸心抗壓強(qiáng)度； 系數(shù)，一般普通混凝土取4； r 側(cè)向壓應(yīng)力。13 簡(jiǎn)述混凝土在單軸短期加載下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。答：一般用標(biāo)準(zhǔn)棱柱體或圓柱體試件測(cè)定混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線。軸心受壓混凝土典型的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖2-3，各個(gè)特征階段的特點(diǎn)如下。圖2-3 混凝土軸心受壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線1）應(yīng)力0.3 fc sh當(dāng)荷載較小時(shí)，即0.3 fc sh，曲線近似是直線（圖2-3中OA段），A點(diǎn)相當(dāng)于混凝土的彈性極限。此階段中混凝土的變形主要取決于骨料和水泥石的彈性變形。2）應(yīng)力0.3 fc sh <0.8 fc sh隨著荷載的增加，當(dāng)應(yīng)力約為(0.30.8) fc sh，曲線明顯偏離直線，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)比應(yīng)力快，混凝土表現(xiàn)出越來(lái)越明顯的彈塑性。3）應(yīng)力0.8 fc sh <1.0 fc sh隨著荷載進(jìn)一步增加，當(dāng)應(yīng)力約為(0.81.0) fc sh，曲線進(jìn)一步彎曲，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度進(jìn)一步加快，表明混凝土的應(yīng)力增量不大，而塑性變形卻相當(dāng)大。此階段中混凝土內(nèi)部微裂縫雖有所發(fā)展，但處于穩(wěn)定狀態(tài)，故b點(diǎn)稱為臨界應(yīng)力點(diǎn)，相應(yīng)的應(yīng)力相當(dāng)于混凝土的條件屈服強(qiáng)度。曲線上的峰值應(yīng)力C點(diǎn)，極限強(qiáng)度f(wàn)c sh，相應(yīng)的峰值應(yīng)變?yōu)?。 4）超過(guò)峰值應(yīng)力后超過(guò)C點(diǎn)以后，曲線進(jìn)入下降段，試件的承載力隨應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)逐漸減小，這種現(xiàn)象為應(yīng)變軟化。14 什么是混凝土的彈性模量、割線模量和切線模量？ 答：取混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線在原點(diǎn)O切線的斜率，作為混凝土的初始彈性模量，簡(jiǎn)稱彈性模量Ec，即:Ec = tg0 Ec初始彈性模量；a0原點(diǎn)切線的斜率夾角。當(dāng)應(yīng)力較大時(shí)，混凝土已進(jìn)入彈塑性階段，彈性模量已不能正確反映此時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。比較精確的方法采用切線模量Ec，即在應(yīng)力應(yīng)變曲線任一點(diǎn)處作一切線。此切線的斜率即為該點(diǎn)的切線模量，其表達(dá)式為Ec= tg = d / d 切線模量是原點(diǎn)與某點(diǎn)連線即割線的斜率作為混凝土的割線模量，稱為變形模量Ec，它的表達(dá)式為Ec= tg1 = c / c 15 什么叫混凝土徐變？混凝土徐變對(duì)結(jié)構(gòu)有什么影響？答：在不變的應(yīng)力長(zhǎng)期持續(xù)作用下，混凝土的變形隨時(shí)間而緩慢增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為混凝土的徐變。徐變對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響既有有利方面又有不利方面。有利影響，在某種情況下，徐變有利于防止結(jié)構(gòu)物裂縫形成；有利于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)力重分布，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象及減少溫度應(yīng)力等。不利影響，由于混凝土的徐變使構(gòu)件變形增大；在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，徐變會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失；徐變使受彎和偏心受壓構(gòu)件的受壓區(qū)變形加大，故而使受彎構(gòu)件撓度增加，使偏壓構(gòu)件的附加偏心距增大而導(dǎo)致構(gòu)件承載力的降低。16 鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力是如何組成的？答：試驗(yàn)表明，鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力或者抗滑移力，由四部分組成：（1）化學(xué)膠結(jié)力：混凝土中的水泥凝膠體在鋼筋表面產(chǎn)生的化學(xué)粘著力或吸附力，來(lái)源于澆注時(shí)水泥漿體向鋼筋表面氧化層的滲透和養(yǎng)護(hù)過(guò)程中水泥晶體的生長(zhǎng)和硬化，取決于水泥的性質(zhì)和鋼筋表面的粗糙程度。當(dāng)鋼筋受力后變形，發(fā)生局部滑移后，粘著力就喪失了。（2）摩擦力：混凝土收縮后，將鋼筋緊緊地握裹住而產(chǎn)生的力，當(dāng)鋼筋和混凝土產(chǎn)生相對(duì)滑移時(shí)，在鋼筋和混凝土界面上將產(chǎn)生摩擦力。它取決于混凝土發(fā)生收縮、荷載和反力等對(duì)鋼筋的徑向壓應(yīng)力、鋼筋和混凝土之間的粗糙程度等。鋼筋和混凝土之間的擠壓力越大、接觸面越粗糙，則摩擦力越大。（3）機(jī)械咬合力：鋼筋表面凹凸不平與混凝土產(chǎn)生的機(jī)械咬合作用而產(chǎn)生的力，即混凝土對(duì)鋼筋表面斜向壓力的縱向分力，取決于混凝土的抗剪強(qiáng)度。變形鋼筋的橫肋會(huì)產(chǎn)生這種咬合力，它的咬合作用往往很大，是變形鋼筋粘結(jié)力的主要來(lái)源，是錨固作用的主要成份。（4）鋼筋端部的錨固力：一般是用在鋼筋端部彎鉤、彎折，在錨固區(qū)焊接鋼筋、短角鋼等機(jī)械作用來(lái)維持錨固力。各種粘結(jié)力中，化學(xué)膠結(jié)力較小；光面鋼筋以摩擦力為主；變形鋼筋以機(jī)械咬合力為主。17 最小錨固長(zhǎng)度是如何確定的？答：達(dá)到錨固極限狀態(tài)時(shí)所需要的鋼筋最小錨固長(zhǎng)度，稱為臨界錨固長(zhǎng)度lcra。錨固抗力等于鋼筋屈服強(qiáng)度Fy時(shí)，相應(yīng)的錨固長(zhǎng)度就是臨界錨固長(zhǎng)度lcra，這是保證受力鋼筋真到屈服也不會(huì)發(fā)生錨固破壞的最小長(zhǎng)度。鋼筋屈服后強(qiáng)化，隨錨固長(zhǎng)度的延長(zhǎng)，錨固抗力還能增長(zhǎng)，到錨固抗力等于鋼筋拉斷強(qiáng)度Fu時(shí)，相應(yīng)的錨固長(zhǎng)度就是極限錨固長(zhǎng)度l ua。設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度la應(yīng)當(dāng)在臨界錨固長(zhǎng)度和極限錨固長(zhǎng)度之間，前者是為了保證鋼筋承載受力的基本性能，后者是因?yàn)檫^(guò)長(zhǎng)的錨固實(shí)際已經(jīng)不起作用。18 簡(jiǎn)述綁扎搭接連接的機(jī)理。答：綁扎搭接鋼筋之間能夠傳力是由于鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)錨固作用。兩根相背受力的鋼筋分別錨固在搭接連接區(qū)段的混凝土中，都將應(yīng)力傳遞給混凝土，從而實(shí)現(xiàn)了鋼筋之間的應(yīng)力過(guò)渡。因此，綁扎搭接傳力的基礎(chǔ)是錨固。但是搭接鋼筋之間的縫間混凝土?xí)蚣羟卸杆倨扑?，握裹力受到削弱。因此，搭接鋼筋的錨固強(qiáng)度減小，與錨固長(zhǎng)度相比，搭接長(zhǎng)度應(yīng)予加長(zhǎng)。此外，由于錐楔作用造成的徑向力引起了兩根鋼筋之間的分離趨勢(shì)。因此，搭接鋼筋之間容易發(fā)生縱向劈裂裂縫，必須有較強(qiáng)的圍箍約束以維持錨固。第二章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能選 擇 題1混凝土若處于三向應(yīng)力作用下，當(dāng)（ ）。A. 橫向受拉，縱向受壓，可提高抗壓強(qiáng)度；B. 橫向受壓，縱向受拉，可提高抗壓強(qiáng)度；C. 三向受壓會(huì)降低抗壓強(qiáng)度；D. 三向受壓能提高抗壓強(qiáng)度；2混凝土的彈性模量是指（ ）。A. 原點(diǎn)彈性模量；B. 切線模量；C. 割線模量；D. 變形模量；3混凝土強(qiáng)度等級(jí)由150mm立方體抗壓試驗(yàn)，按（ ）確定。A. 平均值；B. ；C. ；D. ；4規(guī)范規(guī)定的受拉鋼筋錨固長(zhǎng)度為（ ）。 A隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而增大； B隨鋼筋等級(jí)提高而降低； C隨混凝土等級(jí)提高而減少，隨鋼筋等級(jí)提高而增大； D隨混凝土及鋼筋等級(jí)提高而減??；5屬于有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋有（ ）。A冷拉鋼筋 ；B鋼絲；C熱處理鋼筋；D鋼絞線；6鋼材的含碳量越低，則（ ）。 A屈服臺(tái)階越短，伸長(zhǎng)率也越短，塑性越差； B屈服臺(tái)階越長(zhǎng)，伸長(zhǎng)率越大，塑性越好； C強(qiáng)度越高，塑性越好； D強(qiáng)度越低，塑性越差；7鋼筋的屈服強(qiáng)度是指（ ）。A. 比例極限；B. 彈性極限；C. 屈服上限；D. 屈服下限；8能同時(shí)提高鋼筋的抗拉和抗壓強(qiáng)度的冷加工方法是（ ）。A. 冷拉；B. 冷拔；9規(guī)范確定所用試塊的邊長(zhǎng)是（ ）。A150 mm；B200 mm；C100mm；D250 mm；10混凝土強(qiáng)度等級(jí)是由（ ）確定的。A；B ；C ；D ；11邊長(zhǎng)為100mm的非標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊的強(qiáng)度換算成標(biāo)準(zhǔn)試塊的強(qiáng)度，則需乘以換算系數(shù)（ ）。A1.05 ；B1.0 ；C0.95 ；D0.90 ；12指的是混凝土的（ ）。A. 彈性模量 ；B. 割線模量 ；C. 切線模量 ；D. 原點(diǎn)切線模量；第二章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能選 擇 題 參 考 答 案1 D2 A3 B4 C5 A6 B7 D8 B9 A10 A11 C12 B第三章 軸心受力構(gòu)件承載力計(jì) 算 題1某多層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的底層內(nèi)柱，軸向力設(shè)計(jì)值N=2650kN，計(jì)算長(zhǎng)度，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30（fc=14.3N/mm2），鋼筋用HRB400級(jí)（），環(huán)境類別為一類。確定柱截面積尺寸及縱筋面積。2某多層現(xiàn)澆框架廠房結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層中柱,軸向壓力設(shè)計(jì)值N=2100kN,樓層高H=5.60m，計(jì)算長(zhǎng)度l0=1.25H，混凝土用C30（fc=14.3N/mm2），鋼筋用HRB335級(jí)（），環(huán)境類別為一類。確定該柱截面尺寸及縱筋面積。3某無(wú)側(cè)移現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)底層中柱，計(jì)算長(zhǎng)度，截面尺寸為300mm300mm，柱內(nèi)配有416縱筋（），混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30（fc=14.3N/mm2），環(huán)境類別為一類。柱承載軸心壓力設(shè)計(jì)值N=900kN，試核算該柱是否安全。4某大樓底層門(mén)廳現(xiàn)澆鋼筋混凝土內(nèi)柱，承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N=2749kN，計(jì)算高度，根據(jù)建筑設(shè)計(jì)要求，柱得截面為圓形，直徑?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C30（），縱筋采用HRB400級(jí)鋼筋（），箍筋采用HRB335級(jí)鋼筋（），環(huán)境類別為一類，試確定柱的配筋。5已知某公共建筑門(mén)廳底層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架內(nèi)柱，承受軸向壓力N=2850kN，從基礎(chǔ)頂面到二屋樓面的高度為4.0m，支承條件系數(shù)1.0。混凝土選用C35（fc=16.7N/mm2），縱筋用HRB400（），箍筋用HRB335（fy=300N/mm2）。按建筑設(shè)計(jì)要求柱截面采用圓形，其直徑不大于400mm，環(huán)境類別為一類。試進(jìn)行該柱配筋計(jì)算。6某橋下現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸心受壓柱，底墻固定，上端鉸支，柱高6.5m，支承條件系數(shù)0.7，承受軸壓力設(shè)計(jì)值900kN，采用C20混凝土（），和R235鋼筋（），環(huán)境類別為一類。試問(wèn)：（1） 試設(shè)計(jì)軸心受壓柱。（2） 若采用混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，采用C20混凝土fc=9.6N/mm2，鋼筋HRB335（fy=300N/mm2），試設(shè)計(jì)軸心受壓柱，比較兩者差異。第三章 軸心受力構(gòu)件承載力計(jì)算題參考答案1 某多層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的底層內(nèi)柱，軸向力設(shè)計(jì)值N=2650kN，計(jì)算長(zhǎng)度，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30（fc=14.3N/mm2），鋼筋用HRB400級(jí)（），環(huán)境類別為一類。確定柱截面積尺寸及縱筋面積。解：根據(jù)構(gòu)造要求，先假定柱截面尺寸為400mm400mm由，查表得根據(jù)軸心受壓承載力公式確定，對(duì)稱配筋截面每一側(cè)配筋率也滿足0.2%的構(gòu)造要求。選 ，設(shè)計(jì)面積與計(jì)算面積誤差<5%，滿足要求。2某多層現(xiàn)澆框架廠房結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層中柱,軸向壓力設(shè)計(jì)值N=2100kN,樓層高H=5.60m，計(jì)算長(zhǎng)度l0=1.25H，混凝土用C30（fc=14.3N/mm2），鋼筋用HRB335級(jí)（），環(huán)境類別為一類。確定該柱截面尺寸及縱筋面積。解 根據(jù)構(gòu)造要求，先假定柱截面尺寸為400mm400mm長(zhǎng)細(xì)比，查表根據(jù)軸心受壓承載力公式確定 ，對(duì)稱配筋截面每一側(cè)配筋率也滿足0.2%的構(gòu)造要求。選620，設(shè)計(jì)面積與計(jì)算面積誤差<5%，滿足要求。3某無(wú)側(cè)移現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)底層中柱，計(jì)算長(zhǎng)度，截面尺寸為300mm300mm，柱內(nèi)配有416縱筋（），混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30（fc=14.3N/mm2），環(huán)境類別為一類。柱承載軸心壓力設(shè)計(jì)值N=900kN，試核算該柱是否安全。解： （1）求則，由表得（2）求4某大樓底層門(mén)廳現(xiàn)澆鋼筋混凝土內(nèi)柱，承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N=2749kN，計(jì)算高度，根據(jù)建筑設(shè)計(jì)要求，柱得截面為圓形，直徑?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C30（），縱筋采用HRB400級(jí)鋼筋（），箍筋采用HRB335級(jí)鋼筋（），環(huán)境類別為一類，試確定柱的配筋。解 （1）判別是否可采用螺旋箍筋柱 ，可設(shè)計(jì)成螺旋箍筋柱（2）求假定，則選用，。（3）求混凝土保護(hù)層厚度為30mm，則由承載力極限公式得 （滿足要求）（4）確定螺旋箍筋直徑和間距假定螺旋箍筋直徑d=8mm，則單根螺旋箍筋截面面積，可得取s=50mm,40mms80mm， (滿足構(gòu)造要求)（5）復(fù)核混凝土保護(hù)層是否過(guò)早脫落按 查表得 （滿足要求）5 已知某公共建筑門(mén)廳底層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架內(nèi)柱，承受軸向壓力N=2850kN，從基礎(chǔ)頂面到二屋樓面的高度為4.0m，支承條件系數(shù)1.0?；炷吝x用C35（fc=16.7N/mm2），縱筋用HRB400（），箍筋用HRB335（fy=300N/mm2）。按建筑設(shè)計(jì)要求柱截面采用圓形，其直徑不大于400mm，環(huán)境類別為一類。試進(jìn)行該柱配筋計(jì)算。解（1）先按配有縱筋和箍筋柱計(jì)算柱子計(jì)算長(zhǎng)度按規(guī)范規(guī)定取1.0H，則 l0=1.0H=1.04.0=4.0m計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)值，因 l0/d=4000/350=11.43查表6-1得=0.931 取園截面直徑為350mm,圓形柱混凝土截面面積為 由承載力公式求得求配筋率配筋率太大，因l0/d12，若混凝土強(qiáng)度等級(jí)不再提高，則可采用螺旋箍筋以提高柱的承載能力。具體計(jì)算如下。（2）按配有縱筋和螺旋箍筋柱計(jì)算假定縱筋配筋率按計(jì)算，則選用，相應(yīng)的=3142mm2。取混凝土保護(hù)層厚度為30mm, 混凝土的核芯截面面積為dcor=350-60=290mm 因Asso0.25（=0.253142=786mm2），滿足構(gòu)造要求。假定螺旋箍筋直徑為10mm，則單肢箍筋截面面積Ast1=78.5mm2。螺旋箍筋間距取用s=45mm，滿足大于40mm及小于80mm，同時(shí)小于及等于0.2dcor=0.2290=58mm的要求。由承載力計(jì)算公式得：Asso= 實(shí)際縱筋配筋率，故N故該柱能承受滿足設(shè)計(jì)要求。6某橋下現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸心受壓柱，底墻固定，上端鉸支，柱高6.5m，支承條件系數(shù)0.7，承受軸壓力設(shè)計(jì)值900kN，采用C20混凝土（），和R235鋼筋（），環(huán)境類別為一類。試問(wèn)：（1） 試設(shè)計(jì)軸心受壓柱。（2） 若采用混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，采用C20混凝土fc=9.6N/mm2，鋼筋HRB335（fy=300N/mm2），試設(shè)計(jì)軸心受壓柱，比較兩者差異。（1）解： 已知：， 1）確定截面尺寸在設(shè)計(jì)時(shí)有三個(gè)未知量。即：，現(xiàn)設(shè)，暫取，由軸心受壓構(gòu)件正截面承載力公式可得選方形截面，其邊長(zhǎng)為，取b=300mm，A=90000mm2。2）計(jì)算截面配筋一端固定一端鉸接柱：= 0.7=0.76500mm=4550mm，/b=4550mm/300mm15.2，查表得。則截面所需配筋為配422（），滿足要求。箍筋按構(gòu)造要求選8200。(2) 若采用混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，采用C20混凝土fc=9.6N/mm2，鋼筋HRB335（fy=300N/mm2）。采用方形截面300300mm ，則故不必配置螺旋箍筋。查表得：由軸心受壓承載力公式：，對(duì)稱配筋截面每一側(cè)配筋率也滿足0.2%的構(gòu)造要求。選418=1017mm2實(shí)際配筋率：，滿足要求。箍筋按構(gòu)造要求8250mm。第四章 受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算題參考答案1 已知梁的截面尺寸為bh=200mm500mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25,fc =11.9N/mm2，, 鋼筋采用HRB335，截面彎矩設(shè)計(jì)值M=165KN.m。環(huán)境類別為一類。求：受拉鋼筋截面面積解：采用單排布筋 將已知數(shù)值代入公式 及 得 1.011.9200x=300 16510=1.011.9200x(465-x/2) 兩式聯(lián)立得：x=186mm A=1475.6mm2 驗(yàn)算 x=186mm<0.55465=255.8mm 所以選用325 A=1473mm22已知一單跨簡(jiǎn)支板，計(jì)算跨度l=2.34m，承受均布荷載q k=3KN/m2（不包括板的自重），如圖所示；混凝土等級(jí)C30，；鋼筋等級(jí)采用HPB235鋼筋，即級(jí)鋼筋，?？勺兒奢d分項(xiàng)系數(shù)Q=1.4，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)G=1.2，環(huán)境類別為一級(jí)，鋼筋混凝土重度為25KN/m3。求：板厚及受拉鋼筋截面面積As解：取板寬b=1000mm的板條作為計(jì)算單元；設(shè)板厚為80mm，則板自重gk=250.08=2.0KN/m2,跨中處最大彎矩設(shè)計(jì)值： 圖1由表知，環(huán)境類別為一級(jí)，混凝土強(qiáng)度C30時(shí)，板的混凝土保護(hù)層最小厚度為15mm，故設(shè)=20mm，故h0=80-20=60mm,fc=14.3，ft=1.43， fy=210，=0.618查表知， 圖2 選用8140，As=359mm2（實(shí)際配筋與計(jì)算配筋相差小于5%），排列見(jiàn)圖，垂直于受力鋼筋放置6250的分布鋼筋。驗(yàn)算適用條件： 3某矩形截面簡(jiǎn)支梁，彎矩設(shè)計(jì)值M=270KN.m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C70，；鋼筋為HRB400，即級(jí)鋼筋，。環(huán)境類別為一級(jí)。求：梁截面尺寸bh及所需的受拉鋼筋截面面積As解：fc=31.8N/mm2，fy=360N/mm2，查表4-5，得1=0.96，1=0.76。假定=0.01及b=250mm，則令M=Mu 由表知，環(huán)境類別為一類，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C70的梁的混凝土保護(hù)層最小厚度為25mm，取a=45mm，h=h0+a=564+45=609mm，實(shí)際取h=600mm，h0=600-45=555mm。 選配325，As=1473mm2，見(jiàn)圖3驗(yàn)算適用條件： 查表知b=0.481，故b=0.481>=0.123，滿足。，滿足要求。 圖3 4已知梁的截面尺寸為bh=200mm500mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，截面彎矩設(shè)計(jì)值M=125KN.m。環(huán)境類別為一類。求：（1）當(dāng)采用鋼筋HRB335級(jí)時(shí)，受拉鋼筋截面面積；（2）當(dāng)采用鋼筋HPB235級(jí)時(shí)，受拉鋼筋截面面積；（3）截面彎矩設(shè)計(jì)值M=225KN.m，當(dāng)采用鋼筋HRB335級(jí)2時(shí)，受拉鋼筋截面面積；解：（1）由公式得 =0.243 選用鋼筋4 （2）采用雙排配筋 = = 0.5 選用鋼筋816 A=1608mm2 (3)假定受拉鋼筋放兩排 = =1- 故采用雙筋矩形截面 取 M =183.7KN =2260mm2 故受拉鋼筋選用6 A=2281mm2 受壓鋼筋選用2 A=402mm2,滿足最小配筋率要求。5已知梁的截面尺寸為bh=250mm450mm;受拉鋼筋為4根直徑為16mm的HRB335鋼筋，即級(jí)鋼筋，As=804mm2；混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，；承受的彎矩M=89KN.m。環(huán)境類別為一類。驗(yàn)算此梁截面是否安全。解：fc=19.1N/mm2，ft=1.7 N/mm2，fy=300 N/mm2。由表知，環(huán)境類別為一類的混凝土保護(hù)層最小厚度為25mm，故設(shè)a=35mm，h0=450-35=415mm 則 6已知梁的截面尺寸為bh=200mm500mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，鋼筋采用HRB335，即級(jí)鋼筋，截面彎矩設(shè)計(jì)值M=330KN.m。環(huán)境類別為一類。求：所需受壓和受拉鋼筋截面面積解：fc=19.1N/mm2，fy=fy=300N/mm2，1=1.0，1=0.8。假定受拉鋼筋放兩排，設(shè)a=60mm，則h0=h-a=500-60=440mm這就說(shuō)明，如果設(shè)計(jì)成單筋矩形截面，將會(huì)出現(xiàn)超筋情況。若不能加大截面尺寸，又不能提高混凝土等級(jí)，則應(yīng)設(shè)計(jì)成雙筋矩形截面。取 受拉鋼筋選用725mm的鋼筋，As=3436mm2。受壓鋼筋選用214mm的鋼筋，As=308mm2。7已知條件同上題，但在受壓區(qū)已配置320mm鋼筋，As=941mm2求：受拉鋼筋A(yù)s解：KN則 KN已知后，就按單筋矩形截面求As1。設(shè)a=60mm、h0=500-60=440mm。 最后得 選用625mm的鋼筋，As=2945.9mm28已知梁截面尺寸為200mm400mm，混凝土等級(jí)C30，鋼筋采用HRB335，環(huán)境類別為二類，受拉鋼筋為325的鋼筋，As=1473mm2，受壓鋼筋為26的鋼筋，As = 402mm2；要求承受的彎矩設(shè)計(jì)值M=90KN.m。求：驗(yàn)算此截面是否安全解：fc=14.3N/mm2，fy=fy=300N/mm2。由表知，混凝土保護(hù)層最小厚度為35mm，故mm，h0=400-47.5=352.5mm由式 代入式注意，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，凡是正截面承載力復(fù)核題，都必須求出混凝土受壓區(qū)高度x值。9已知梁的截面尺寸b=250mm，h=500mm，混凝土為C30級(jí)，采用HRB400級(jí)鋼筋，承受彎距設(shè)計(jì)值M=300kNm，試計(jì)算需配置的縱向受力鋼筋。解：（1）設(shè)計(jì)參數(shù)由表查得材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，C30級(jí)混凝土,HRB400級(jí)鋼筋，等級(jí)矩形圖形系數(shù)。初步假設(shè)受拉鋼筋為雙排配置，取。（2）計(jì)算配筋故需配受壓筋，取。由表知，受壓鋼筋選用214，；受拉鋼筋選用8。若取，則有此時(shí)總用鋼量為2315+504=2819mm2，大于前面取時(shí)計(jì)算的總用鋼量2501+238=2739mm2。受壓鋼筋選用218，；受拉鋼筋選用4。10已知梁截面尺寸b=200mm，h=400mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，鋼筋采用HRB400級(jí)，環(huán)境類別為二類b，受拉鋼筋采用3，受壓鋼筋為2要求承受的彎矩設(shè)計(jì)值M=90kNm驗(yàn)算此梁是否安全。解：查表或計(jì)算得：混凝土保護(hù)層最小厚度為35mm，故。將以上有關(guān)數(shù)值代入基本公式，可得可見(jiàn)滿足基本公式的適用條件。將x值代入基本公式得由于M=90kNmM=154.71KNm，故此梁安全。11已知T形截面梁，截面尺寸如圖4所示，混凝土采用C30，縱向鋼筋采用HRB400級(jí)鋼筋，環(huán)境類別為一類。若承受的彎矩設(shè)計(jì)值為M=700kNm，計(jì)算所需的受拉鋼筋截面面積AS（預(yù)計(jì)兩排鋼筋，as=60mm）。解：1、確定基本數(shù)據(jù)由表查得；a=1.0；。2、判別T形截面類 故屬于第二類T形截面。3、計(jì)算受拉鋼筋面積AS。 如圖4 = =0.228 選用428225（AS=2463+982=3445mm2）12 某鋼筋混凝土T形截面梁，截面尺寸和配筋情況（架立筋和箍筋的配置情況略）如圖5所示?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C30，縱向鋼筋為HRB400級(jí)鋼筋，=70mm。若截面承受的彎矩設(shè)計(jì)值為M=550kNm，試問(wèn)此截面承載力是否足夠？ 解：1、確定基本數(shù)據(jù)由表查得，；=1.0；AS=2945mm2。2、判別T形截面類型 如圖5故屬于第二類T形截面。3、計(jì)算受彎承載力M。=156.56mm，滿足要求。 =599.00kNmMM=550kNm故該截面的承載力足夠。13 已知肋形樓蓋的次梁，彎矩設(shè)計(jì)值M=410KN.m，梁的截面尺寸為bh=200mm600mm，bf=1000mm，hf= 90mm；混凝土等級(jí)為C20，鋼筋采用HRB335，環(huán)境類別為一類。求：受拉鋼筋截面面積解：fc=9.6N/mm，fy=300N/mm，1=1.0，1=0.8鑒別類型：因彎矩較大，截面寬度較窄，預(yù)計(jì)受拉鋼筋需排成兩排，故取 屬于第一種類型的T形梁。以bf代替b，可得 選用625，As=2945mm2。14 某一般環(huán)境中的中型公路橋梁中，梁的截面尺寸為bh=200mm500mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，鋼筋采用HRB335，截面彎矩設(shè)計(jì)值Md=165KN.m。求：（1）受拉鋼筋截面面積；（2）若是一建筑工程單跨簡(jiǎn)支梁，情況又如何。解：（1）查取相關(guān)數(shù)據(jù)38采用綁扎骨架，按兩層布置鋼筋，假設(shè)as=65mm，=435mm。求受壓區(qū)高度相關(guān)數(shù)據(jù)代入式得，有解得 取 求所需鋼筋數(shù)量AS有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式 =1816.2mm2選配鋼筋并滿足最小配筋率由表查得620，AS實(shí)=1884mm2，考慮按兩層布置，20鋼筋的外徑為22mm，梁側(cè)混凝土保護(hù)層采用。鋼筋凈間距為 滿足要求。實(shí)際配筋率(2)若是建筑工程中單跨簡(jiǎn)支梁 查取有關(guān)數(shù)據(jù)： 45 取按雙層布筋 選配鋼筋，查表知3 配筋率，滿足要求第五章 受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算題參考答案1一鋼筋混凝土矩形截面簡(jiǎn)支梁，截面尺寸250mm500mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20（ft=1.1N/mm2、fc=9.6 N/mm2），箍筋為熱軋HPB235級(jí)鋼筋（fyv=210 N/mm2），縱筋為325的HRB335級(jí)鋼筋（fy=300 N/mm2），支座處截面的剪力最大值為180kN。求：箍筋和彎起鋼筋的數(shù)量。解：（1）驗(yàn)算截面尺寸屬厚腹梁，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，fcuk=20N/mm2<50 N/mm2故c=1截面符合要求。 （2）驗(yàn)算是否需要計(jì)算配置箍筋故需要進(jìn)行配箍計(jì)算。（3）只配箍筋而不用彎起鋼筋則 若選用8120 ，實(shí)有 配箍率最小配箍率 （4）既配箍筋又配彎起鋼筋 根據(jù)已配的325縱向鋼筋，可利用125以45彎起，則彎筋承擔(dān)的剪力：混凝土和箍筋承擔(dān)的剪力： 選用6200 ，實(shí)用 。2鋼筋混凝土矩形截面簡(jiǎn)支梁，如圖527 ，截面尺寸250mm500mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20（ft=1.1N/mm2、fc=9.6 N/mm2），箍筋為熱軋HPB235級(jí)鋼筋（fyv=210 N/mm2），縱筋為225和222的HRB400級(jí)鋼筋（fy=360 N/mm2）。求：（1）只配箍筋；（2）配彎起鋼筋又配箍筋。圖527 習(xí)題5-2圖解：