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

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1、第一章 緒 論 問 答 題 1． 什么是混凝土結(jié)構(gòu)？ 2． 以簡(jiǎn)支梁為例，說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)注意的問題。 第一章 緒 論 問答題參考答案 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

2、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)?；炷两Y(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)開裂，但開裂后，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

3、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

4、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，過早開裂雖不影響承載力，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，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

5、墻上，前者為樓蓋梁，后者為屋面梁，梁承受板傳來的荷載，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。 基礎(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)

6、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)注意的問題。

7、 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，許多公式來源于試驗(yàn)驗(yàn)證，許多因素?zé)o法控制，仍需通過構(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

8、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

9、種規(guī)范是長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，不能離開社會(huì)的制約因素進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)貫徹執(zhí)行國家的技術(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。

10、 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；

11、 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． B 2． A 3． B 4． A 5． C 第二章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能 問 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．我國用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋有種

12、？我國熱軋鋼筋的強(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率？均勻伸長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

13、、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

14、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)，超過比例極限點(diǎn)以后，鋼筋表現(xiàn)出越來越明顯的塑性性質(zhì)，但應(yīng)力應(yīng)變均持續(xù)增長，應(yīng)力應(yīng)變曲線上沒有明顯的屈服點(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

15、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σ0.2作為無明顯流幅鋼筋的強(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σ0.2=0.85σb，其中σb為無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． 我國用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋有幾種？我國熱軋鋼筋的強(qiáng)度分為幾個(gè)等級(jí)？ 答：目前我國用于鋼筋混凝土結(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

16、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)Φ，Ⅰ級(jí)）、熱軋帶肋鋼筋HRB335（20MnSi，符號(hào)，Ⅱ級(jí)）、熱軋帶肋鋼筋HRB400（20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi，符號(hào)，Ⅲ級(jí)）、余熱處理鋼筋RRB400（K 20MnSi，符號(hào)，Ⅲ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，其余冷加工鋼筋無屈服點(diǎn)或屈服臺(tái)階，冷加工鋼筋的設(shè)計(jì)強(qiáng)度提

17、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)過一段時(shí)間鋼筋的屈服點(diǎn)比原來的屈服點(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（伸長率）有所降低。為了保證鋼筋在強(qiáng)度

18、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率？均勻伸長率反映了鋼筋的什么性質(zhì)？ 答：均勻伸長率δgt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。 均勻伸長率δgt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年德國人包興格對(duì)鋼

19、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、H

20、RB335、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

21、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)生裂紋及過大的變形，以保證

22、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：①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；②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

23、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；③宏觀結(jié)構(gòu)，即砂漿和粗骨料兩組分體系。 混凝土的宏觀結(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35％－65％，這說明砂漿與骨料界面是混凝土內(nèi)的最薄弱環(huán)節(jié)?；炷疗茐暮?，其中的粗骨料一般無破損的跡象，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

24、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《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0.3～1.0N/mm2/s)，試件上、下表面不涂潤滑劑，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fck，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

25、土軸心抗壓強(qiáng)度。 答：我國《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《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

26、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σ2=σ3=σr的三軸受壓，即所謂常規(guī)三軸。試驗(yàn)時(shí)先通過液體靜壓力對(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′+βσr

27、 (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； β ——系數(shù)，一般普通混凝土取4； σr ——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σ≤0.3 fc sh 當(dāng)荷載較小時(shí)

28、，即σ≤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 <σ≤0.8 fc sh 隨著荷載的增加，當(dāng)應(yīng)力約為(0.3～0.8) fc sh，曲線明顯偏離直線，應(yīng)變?cè)鲩L比應(yīng)力快，混凝土表現(xiàn)出越來越明顯的彈塑性。 3）應(yīng)力0.8 fc sh <σ≤1.0 fc sh 隨著荷載進(jìn)一步增加，當(dāng)應(yīng)力約為(0.8～1.0) fc sh，曲線進(jìn)一步彎曲，應(yīng)變?cè)鲩L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

29、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fc sh，相應(yīng)的峰值應(yīng)變?yōu)棣?。 4）超過峰值應(yīng)力后 超過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 = tgα0 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

30、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′= tgα = dσ / dε 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″= tgα1 = σc / εc 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)力長期持續(xù)作用下，混凝土的變形隨時(shí)間而緩慢增長的現(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

31、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)過程中水泥晶體的生長和硬化，取決于水泥的性質(zhì)和鋼筋表面的粗糙程度。當(dāng)

32、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

33、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度，稱為臨界錨固長度lcra。錨固抗力等于鋼筋屈服強(qiáng)度Fy時(shí)，相應(yīng)的錨固長度就是臨界錨固長度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度。鋼筋屈服后強(qiáng)化，隨錨固長度的延長，錨固抗力還能增長，到錨固抗力等于鋼筋拉斷強(qiáng)度Fu時(shí)，相應(yīng)的錨固長度就是極限錨固長度l ua。設(shè)計(jì)錨固長度la應(yīng)當(dāng)在臨界錨固長度和極限錨固長度之間，前者是為了保證鋼筋承載受力的基

34、本性能，后者是因?yàn)檫^長的錨固實(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，與錨固長度相比，搭接長度應(yīng)予加長。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

35、 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度為（ ）。 A．隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而增大；

36、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，伸長率也越短，塑性越差； B．屈服臺(tái)階越長，伸長率越大，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

37、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是（ ）。 A．150 mm； B．200 mm； C．100mm； D．250 mm； 10．混凝土強(qiáng)度等級(jí)是由（ ）確定的。 A．； B． ； C． ； D． ； 11．邊長為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)（ ）。 A．1.05 ； B．1.0 ； C．0.95 ； D．0.90 ； 12．指的是混凝土的（ ）。 A. 彈性模量 ； B. 割線模量 ； C. 切線

38、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． D 2． A 3． B 4． C 5． A 6． B 7． D 8． B 9． A 10． A 11． C 12． 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

39、高H=5.60m，計(jì)算長度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．某無側(cè)移現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)底層中柱，計(jì)算長度，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

40、（），環(huán)境類別為一類，試確定柱的配筋。 5．已知某公共建筑門廳底層現(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。 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： （1） 試設(shè)計(jì)軸心受壓柱

41、。 （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

42、 ， 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．某無側(cè)移現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)底層中柱，計(jì)算長度，截面尺寸為300mm30

43、0mm，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3

44、0mm，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,40mm≤s≤80mm， (滿足構(gòu)造要求) （5）復(fù)核混凝土保護(hù)層是否過早脫落 按 查表得 （滿足要求） 5． 已知某公共建筑門廳底層現(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

45、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/d＜12，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

46、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Asso＞0.25（=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

47、，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： （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

48、=4550mm，/b=4550mm/300mm 15.2，查表得。則截面所需配筋為 配4φ22（），，滿足要求。 箍筋按構(gòu)造要求選φ8@200。 (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φ8@250mm。 第四章 受彎構(gòu)件正截面承載力

49、 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

50、<0.55465=255.8mm 所以選用325 A=1473mm2 2．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Ⅰ級(jí)鋼筋，?？勺兒奢d分項(xiàng)系數(shù)γQ=1.4，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)γG=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

51、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φ8@140，As=359mm2（實(shí)際配筋與計(jì)算配筋相差小于5%），排列見圖，垂直于受力鋼筋放置φ6@250的分布鋼筋。 驗(yàn)算適用條件： ⑴ ⑵ 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

52、C70，；鋼筋為HRB400，即Ⅲ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α1=0.96，β1=0.76。 假定ρ=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。

53、 選配3φ25，As=1473mm2，見圖3 驗(yàn)算適用條件： ⑴ 查表知ξb=0.481，故ξb=0.481>ξ=0.123，滿足。 ⑵，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

54、 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

55、 =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Ⅱ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25

56、mm，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Ⅱ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，α1=1.0，β1=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

57、 受拉鋼筋選用7φ25mm的鋼筋，As=3436mm2。受壓鋼筋選用2φ14mm的鋼筋，As’=308mm2。 7．已知條件同上題，但在受壓區(qū)已配置3φ20mm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6φ25mm的鋼筋，As=2945.9mm2 8．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3φ25的鋼筋，As=1473mm2，

58、受壓鋼筋為2φ6的鋼筋，A’s = 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，C3

59、0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

60、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 可見滿足基本公式的適用條件。 將x值代入基本公式得 由于M=90kNm＜M=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

61、 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4Ф282Ф25（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，試問此截面承載力是

62、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。 =599.00kNm M＞M=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’

63、=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，α1=1.0，β1=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6φ25，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。

64、 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6ф20，AS實(shí)=1884mm2，考慮按兩層布置，ф20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

65、 (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）

66、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βc=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Φ8@120 ，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Φ6@200 ，實(shí)用 。 2．鋼筋混凝土矩形截面簡(jiǎn)支梁，如圖5－27 ，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5－27 習(xí)題5-2圖 解：