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文檔簡介
1、第一章1.1緒學(xué)習(xí)要論點1了解工程結(jié)構(gòu)的過去、現(xiàn)在和未來發(fā)展趨勢,明確結(jié)構(gòu)材料、理論方法、施工技術(shù)是決定工程結(jié)構(gòu)發(fā)展的關(guān)鍵因素。2了解現(xiàn)有常規(guī)結(jié)構(gòu)體系及在各工程領(lǐng)域的具體應(yīng)用,明確鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)的主要特點。3了解結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的關(guān)系,明確結(jié)構(gòu)設(shè)計就是從整體結(jié)構(gòu)到局部構(gòu)件,再從局部構(gòu)件到整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程。4了解結(jié)構(gòu)計算簡圖的工程意義,學(xué)會建立實際結(jié)構(gòu)合理的可計算的力學(xué)模型的方法。5熟悉結(jié)構(gòu)荷載的種類和劃分依據(jù),掌握“永久荷載 ”、“可變荷載 ”、 “偶然荷載 ”、 “荷載代表值 ”、 “荷載標(biāo)準(zhǔn)值 ”、“可變荷載準(zhǔn)永久值 ”及“可變荷載組合值 ”等基本術(shù)語的定義,為第二章結(jié)構(gòu)設(shè)計
2、方法及后述各章的學(xué)習(xí)作好準(zhǔn)備。1.2思考題1什么叫工程結(jié)構(gòu)?何為結(jié)構(gòu)設(shè)計原理?2古代、近代、現(xiàn)代土木工程有哪些重要區(qū)別?3結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展與哪些因素直接相關(guān)?4試述框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)的特點 。5橋梁結(jié)構(gòu)有哪些可選類型?其通常適宜的跨度為多少?6一般將哪些結(jié)構(gòu)稱為特種結(jié)構(gòu)?7鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)各有哪些優(yōu)缺點?8組成結(jié)構(gòu)的“基本元素”有哪些?9何為剛域?它與剛節(jié)點有何不同?10永久作用,可變作用和偶然作用各有什么特征?11何為荷載代表值、荷載標(biāo)準(zhǔn)值、可變荷載準(zhǔn)永久值、可變荷載頻遇值及可變荷載組合值?12為什么把荷載標(biāo)準(zhǔn)值作為荷載基本代表值看待第二章第二章結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1
3、學(xué)習(xí)要方 法點本章主要介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的共性問題,是學(xué)習(xí)本課程和進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論基礎(chǔ)。由于是宏觀地、抽象地介紹近似概率的極限狀態(tài)方法,涉及到的名詞術(shù)語較多,初次接觸,會覺得生澀和難于理解,這需要在后續(xù)各章的學(xué)習(xí)中逐漸克服。結(jié)合后續(xù)各章的設(shè)計內(nèi)容,要求深入理解和掌握結(jié)構(gòu)的功能要求,結(jié)構(gòu)的安全等級,設(shè)計使用年限和設(shè)計基準(zhǔn)期的概念,極限狀態(tài)及其分類,荷載的分類及其取值,荷載效應(yīng)組合,結(jié)構(gòu)的可靠性和可靠度,實用設(shè)計表達式等內(nèi)容。對有關(guān)數(shù)理統(tǒng)計方面的內(nèi)容,要求了解。2.2思考題1建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足哪些功能要求?結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限如何確定?結(jié)構(gòu)超過其設(shè)計使用年限是否意味著不能再使用?為什么?2結(jié)構(gòu)可靠性的
4、含義是什么?它包括哪些方面的功能要求?建筑結(jié)構(gòu)安全等級是按什么原則劃分的?3 “作用 ”和 “荷載 ”有什么區(qū)別?結(jié)構(gòu)上的作用按時間的變異、按空間的變異、以及按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)各分為哪幾類 ?4影響結(jié)構(gòu)可靠性的因素有哪些?結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力與哪些因素有關(guān)?為什么說構(gòu)件的抗力是一個隨機變量?5什么是結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)?結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為幾類,其含義各是什么?或者說結(jié)構(gòu)超過極限狀態(tài)會產(chǎn)生什么后果?6什么是結(jié)構(gòu)的可靠度和可靠指標(biāo)?統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對可靠指標(biāo)是如何定義的?7什么是失效概率?可靠指標(biāo)和失效概率有何定性關(guān)系?為什么說我國“規(guī)范 ”采用的極限狀態(tài)設(shè)計法是近似概率的極限狀態(tài)設(shè)計法?分析其主要特點。8結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計時采
5、用的可靠指標(biāo)值與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞類型是否有關(guān)?9深入理解承載能力極限狀態(tài)實用設(shè)計表達式,能說明式中各符號的物理意義。結(jié)構(gòu)可靠性的要求在式中是如何體現(xiàn)的?10荷載 的代 表值 有哪 些? 其基 本代 表值 是什 么?11什么是荷載標(biāo)準(zhǔn)值?什么是活荷載的頻遇值和準(zhǔn)永久值?什么是荷載的組合值?對正常使用極限狀態(tài)驗算,為什么要區(qū)分荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合?如何考慮荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合和荷載的準(zhǔn)永久組合?對于承載能力極限狀態(tài),如何確定其荷載效應(yīng)組合?永久荷載和可變荷載的分項系數(shù)一般情況下如何取值?12各種材料強度的標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)什么原則確定?材料性能分項系數(shù)和強度設(shè)計值是如何確定的?13混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計是如
6、何考慮的?第三章第三章結(jié)構(gòu)學(xué) 習(xí) 要 3.1材 料 點本章介紹工程結(jié)構(gòu)常用之鋼材、混凝土、磚石、砌塊等材料的力學(xué)性能和強度取值,是后續(xù)構(gòu)件承載能力、變形等設(shè)計計算的基礎(chǔ)。1材料的力學(xué)性能由強度指標(biāo),變形指標(biāo),冷彎、沖擊韌性等構(gòu)成。作為強度指標(biāo)的有比例極限、彈性極限、屈服極限(屈服點)和強度極限等參數(shù),結(jié)構(gòu)設(shè)計用屈服極限作為強度指標(biāo)。衡量變形能力除彈性模量(或變形模量)以外,還有延伸率、截面收縮率等塑性指標(biāo)。冷彎是一個綜合性指標(biāo),沖擊韌性用沖擊功來定義。不同質(zhì)量等級的鋼材除化學(xué)成分要求不同以外,對不同溫度下的沖擊韌性指標(biāo)有要求。2材料強度有平均值 fm ,標(biāo)準(zhǔn)值 fk 和設(shè)計值 f 之分。平均值
7、是若干標(biāo)準(zhǔn)試件按規(guī)范規(guī)定進行實驗,測得的材料屈服極限的平均值;而標(biāo)準(zhǔn)值則為具有95%保證率的材料強度取值,即低于平均值1.645 倍標(biāo)準(zhǔn)差;材料強度設(shè)計值由標(biāo)準(zhǔn)值除以材料的分項系數(shù)( 1)而得到。3了解鋼材、鋼筋的分類和規(guī)格,掌握鋼材各種強度設(shè)計值(抗拉、抗壓、抗剪、承壓)的確定方法,熟悉鋼材的本構(gòu)模型。4 掌握鋼材焊接連接,螺栓連接的設(shè)計計算方法。5混凝土屬于人工石材,是典型的脆性材料,抗壓能力遠遠高于抗拉能力,其性能和配合比有關(guān)。了解混凝土受壓破壞機理、變形特點,掌握抗拉、抗壓、抗剪強度之間的差異,熟悉砼的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。6砌體的承載力和變形能力和塊體、砂漿,砌筑質(zhì)量密不可分。了解塊體、砂
8、漿的種類和強度等級,掌握砌體種類和強度取值,熟悉砌體的變形特性。3.2思考題1試繪出有明顯流幅的鋼材(鋼筋)的拉伸圖,說明各階段的特點,指出比例極限、屈服極限和強度極限(極限強度)的含義。2軟鋼和硬鋼的拉伸圖有何不同,抗拉強度設(shè)計值 fy 各對應(yīng)于圖中何處的應(yīng)力值?3鋼材的沖擊韌性如何定義?4鋼材質(zhì)量等級分A 、 B、 C、 D、E 級的依據(jù)是什么?5為什么說冷彎性能是衡量鋼材力學(xué)性能的一項綜合指標(biāo)?6鋼材抗剪強度取抗拉強度的58%,依據(jù)何在?7何謂伸長率?何謂屈強比?8鋼材強度取值與尺寸有關(guān),Q345 鋼何時 fy=345N/mm2 ? 在 其 他 情 況 下 fy 是 小 于 還 是 大
9、于345N/mm2 ?9角焊縫在彎矩、軸力、剪力、扭矩作用下的焊接強度是按哪種形式計算的?與對接焊縫有何區(qū)別?10高強度螺栓的預(yù)拉力起什么作用?預(yù)拉力的大小與承載能力有什么關(guān)系?高強度螺栓與普通螺栓計算有什么不同?摩擦型高強度螺栓與承壓型高強度螺栓有何區(qū)別 ?11在交變受力過程中,鋼材的疲勞計算是用最大應(yīng)力、最小應(yīng)力、平均應(yīng)力、還是用應(yīng)力幅?為什么不采用材料力學(xué)中的“疲勞極限”這一概念?12鋼筋進行冷加工的目的是什么?冷加工的方法有哪幾種?每種加工方法對強度有何影響?13何謂冷拉時效?14我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中使用的鋼筋有幾種?熱軋鋼筋的強度分哪幾個等級,分別用什么符號表示?15混凝土立方體抗壓
10、強度能不能代表實際構(gòu)件中混凝土的強度?既然用立方體抗壓強度 fcu 作為混凝土的強度 等 級 , 為 什 么 還 要 有 軸 心 抗 壓 強 度 fc ?16混凝土的基本強度指標(biāo)有哪些?各用什么符號表示,它們之間有什么關(guān)系?17混凝土在短期一次加載軸心壓力作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線,和熱軋鋼筋一次加載受接時的應(yīng)力應(yīng)變曲線相比有什么不同?并指出前者曲線的某些特點。18混凝土應(yīng)力等于 fc 時的應(yīng)變 0和極限壓應(yīng)變 cu有什么區(qū)別?它們各在什么受力情況下考慮,其應(yīng)變值大致為多少?19為什么混凝土棱柱體試件在短期軸壓作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線中有一個 “下降段 ”。為什么會出現(xiàn)應(yīng)變不斷增加,而應(yīng)力不斷降低的現(xiàn)象
11、?20什么叫約束混凝土?處于三向受壓的混凝土,其變形特點如何?21混凝土的受壓變形模量有幾種表達方式?我國現(xiàn)行規(guī)范是怎樣確定混凝土的受壓彈性模量的?22混凝土在重復(fù)荷載作用下,其應(yīng)力應(yīng)變曲線有何特征,在實用上有何意義?23混凝土的收縮和徐變有什么不同?是由什么原因引起的?變形特點是什么?24混凝土的收縮和徐變對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)各有什么影響?減少收縮和徐變的措施有哪些?25為什么鋼筋和混凝土能夠共同工作?它們之間的粘結(jié)力是由哪幾部分組成的?提高鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力可采取哪些措施?26粘結(jié)力沿鋼筋長度方向的分布圖形如何?鋼筋埋入混凝土中的長度無限增大時,粘結(jié)力圖形的長度是否也隨之無限增大?為什么
12、?27為使鋼筋在混凝土中有可靠的錨固,可采取哪些措施?28磚砌體的抗壓強度為什么低于它所用磚所能達到的抗壓強度?29影響砌體抗壓強度的因素有哪些?30從影響砌體抗壓強度的因素分析,如何提高磚墻的施工質(zhì)量?31在何種情況下可按砂漿強度為零來確定砌體強度?32為什么工程上不允許采用沿水平通縫截面軸心受拉的構(gòu)件?33砌體在彎曲受拉時有哪幾種破壞形態(tài)?34垂直壓應(yīng)力對砌體抗剪強度有何影響第四章3.3練習(xí)題選擇題1碳素結(jié)構(gòu)鋼中含碳量增加時,對鋼材的強度、塑性、韌性和可焊性的影響是目。( A)強度增加,塑性、韌性降低,可焊性提高( B)強度增加,塑性、韌性、可焊性都好了( C)強度增加,塑性、韌性、可焊性
13、降低了( D)強度、塑性、韌性、可焊性都降低了2鋼材經(jīng)冷作硬化處理后屈服點 ,塑性降低了。(A)降低 (B)不變(C)提高 (D)降為零3低碳鋼標(biāo)準(zhǔn)試件在一次拉伸實驗中,應(yīng)力由零增加到比例極限,彈性模量很大,變形很小,則此階段為階段。( A) 彈 性( B)彈塑性( C)塑性(D )強化4將兩塊鋼板用普通螺栓搭接連接,螺栓桿的直徑為20mm,已知兩鋼板的厚度分別為12mm 和 10mm ,且fbc=400N/mm2 ,鋼板在軸心力作用下,則一個螺栓的承壓承載力應(yīng)為kN。(A)96(B)176(C)40(D)805牌號Q235-D 表示此碳素結(jié)構(gòu)鋼的。( A )屈服點是235MPa,質(zhì)量最好(
14、B )抗拉強度是235MPa,質(zhì)量最好( C )屈服點是235MPa ,質(zhì)量最差( D )合金含量2.35%,鎮(zhèn)靜平爐鋼6結(jié)構(gòu)上所用鋼材,主要是碳素結(jié)構(gòu)鋼的和低合金結(jié)構(gòu)鋼。( A)高碳鋼(B)低碳鋼(C)硅錳結(jié)構(gòu)鋼(D)沸騰鋼7在常溫下使鋼材產(chǎn)生塑性變形,從而提高,這個過程稱為冷加工強化處理或冷作硬化。(A)屈服強度(B)抗拉強度(C)塑性韌性(D)冷彎性能8對于無明顯流幅的鋼筋,其強度標(biāo)準(zhǔn)值取值的依據(jù)是。(A)0.9倍極限強度(B)0.2倍極限強度( C)極限抗拉強度( D )殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時的應(yīng)力9為減小混凝土徐變對結(jié)構(gòu)的影響,以下措施何者正確?。( A )提早對結(jié)構(gòu)施加荷載( B)采
15、用高等級水泥,增加 水( C)加大水灰比泥用( D )提高混凝土的密實度和養(yǎng)護量濕度10同一 強度 等級 的混 凝土 ,各 種力 學(xué)指 標(biāo)的關(guān)系為。( A) fcu fc ft( B ) fcu fc ft( C) fcu ft fc( D ) fcu fc ft11只配螺旋筋的混凝土柱體,其抗壓強度高于fc 是因為螺旋筋。( A)參與受壓(B)使混凝土密實( C)約束了混凝土的橫向變形( D)使混凝土中不出現(xiàn)微裂縫12有關(guān)減少混凝土收縮裂縫的措施,下列何項所述正確?。( A )在澆注混凝土?xí)r增設(shè)鋼絲網(wǎng)( B )在混凝土配比中增加水泥用量( C)采用高標(biāo)號水泥( D )采用彈性模量小的骨料13
16、評定混凝土強度采用的標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸,應(yīng)為。( A ) 150mm× 150mm× 150mm ( B ) 150mm×300mm(C)100mm× 100mm× 100mm(D)200mm×200mm×200mm14除施工因素外,下列哪項是影響實心磚砌體抗壓強度的最主要因素?。(A)塊材的強度(B)砂漿的強度(C)塊體的尺寸(D)砂漿的和易性和保水性15磚砌體的抗壓強度較磚的抗壓強度。(A)高(B)低( C) 相 同( D)不可定16砌體的抗拉強度主要取決于。( A)砌塊抗拉強度(B)砂漿的抗拉強度( C)灰縫的厚度(D)砂漿
17、中的水泥用量17當(dāng)用水泥砂漿砌筑時,對各類砌體的強度設(shè)計值均要乘以調(diào)整系數(shù) a,這是由于水泥砂漿 的緣故。(A)強度設(shè)計值較高 (B)密實性較好(C)耐久性較差 (D)保水性、和易性較差18砌體彈性模量的取值為 。( A )原點初始彈性模量(B)=0.43fm 時的割線模量( C) =0.43fm時的切線模量 (D) =fm時的割線模量19用 MU10 混凝土小型空心砌塊錯孔砌筑的T 型截面砌體,水泥砂漿采用M5 ,該砌體抗壓強度設(shè)計值f為MPa。(A)2.22(B)1.26(C)1.60(D)1.7020施工階段砂漿尚未硬化的新砌體,砌體強度。(A)按砂漿強度為零確定(B)按零計算(C)按
18、50%計算(D)按設(shè)計1 試計算Q235、 Q27575%計算計鋼 的 抗算剪 強 度fv題 。2工地上往往需要進行鋼筋代換,其方式之一是等面積代換:鋼筋級別不變,改變直徑;方式之二是等強度代換;改變鋼筋級別,鋼筋直徑可變、可不變。某鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計鋼筋為12 根直徑 20mm的 HPB235級鋼筋,假設(shè)工地上僅有直徑為16mm的 HPB235級鋼筋,問需要幾根方能滿足要求?如果改用 HRB335級鋼筋,試選擇代用鋼筋直徑和根數(shù)。 3 如果 已知邊長 150mm 立方體抗 壓強 度的 平均值fcu=35N/mm2,試估算下列混凝土強度的平均值:( 1)棱柱體試件的抗壓強度;( 2)構(gòu)件的抗拉
19、強度。該混凝土的彈性模量取值大致是多少?4經(jīng)抽測某工地磚的強度為 10.5MPa,混合砂漿強度為 4.8MPa , 試 計 算 其 砌 體 的 抗 壓 強 度 平 均 值 。5毛料石砌體之石材強度等級為MU60,砂漿強度等級為 M5,試計算該砌體的抗壓強度平均值、標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值。6對 10.9 級 M16 摩擦型高強度螺栓,其預(yù)拉力P=100kN, 在 受 拉 連 接 中 , 連接 所 承 受 的 靜 載 拉 力N=1200kN,且連接板件具有足夠的剛度,試計算連接所需的螺栓根數(shù)。7圖示螺栓連接采用Q235 鋼,精制螺栓( B 級)直徑d=20mm,鋼板也是Q235 鋼,求此連接能承受的Fma
20、x。設(shè)計計算題7圖8 兩塊 Q235鋼板 厚度 和寬 度 相同: 厚 10mm, 寬500mm。今用 E43 焊條手工焊接連接,使其承受軸向拉力1000kN,試設(shè)計焊縫。9驗算圖示桁架節(jié)點焊縫“ A”是否滿足要求,并確定焊縫“ B”的長度。鋼材為Q235,焊條E43 型,手工焊,級檢驗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。其中N1=150kN, N2=489.4kN,N3=230kN,N4=14.1kN,N5=250kN。設(shè)計計算題9 圖本篇文章共4.1學(xué)2 頁,習(xí)當(dāng)前在第2 頁要12點本章討論受彎構(gòu)件(許多場合,受彎構(gòu)件又稱為梁)的承載能力計算,是全書的重點之一,應(yīng)足夠重視。在彎矩 M 作用下,構(gòu)件的變形引進 “平截面
21、 ”假定,以中和軸為界,一側(cè)受拉、另一側(cè)受壓,線應(yīng)變呈線性分布。彈性應(yīng)力在截面上亦呈線性分布,彈塑性應(yīng)力分布比較復(fù)雜。正截面承載力計算,在極限狀態(tài)(塑性階段)截面應(yīng)力圖式按矩形考慮。剪力 V 的參與,導(dǎo)致主拉應(yīng)力和主壓應(yīng)力的作用面為斜截面,故破壞沿斜截面發(fā)生。構(gòu)件彎曲抗剪的問題,即是斜截面承載力計算的問題。構(gòu)件承載能力除滿足相應(yīng)的公式以外,還需要滿足構(gòu)造要求 。1鋼筋混凝土梁正截面從加載到破壞,可分為三個階段。每個受力階段截面上應(yīng)力、應(yīng)變圖形都有自己的特點和變化規(guī)律,分別作為抗裂、變形、承載力計算的依據(jù)。根據(jù)鋼筋數(shù)量的不同,受彎構(gòu)件正截面破壞時有三種破壞形態(tài),注意它們之間質(zhì)的區(qū)別以及相互之間的
22、界限。規(guī)范以適筋破壞作為設(shè)計計算的依據(jù)。2適筋梁正截面承載力極限狀態(tài)可簡單表述為:鋼筋屈服的同時,壓區(qū)混凝土達到極限應(yīng)變。即鋼筋達到強度設(shè)計值,壓區(qū)混凝土應(yīng)力取矩形圖式。要求了解計算簡圖,掌握單筋矩形截面、雙筋矩形截面和 T 形截面這三種最常用的受彎構(gòu)件正截面承載力計算問題,熟悉構(gòu)造規(guī) 定 。3鋼筋混凝土梁斜截面必須進行計算。了解斜截面的破壞形態(tài),影響抗剪承載力的主要因素:掌握斜截面抗剪承載力計算理論依據(jù)和方法;熟悉斜截面抗彎承載力的構(gòu)造措施 縱筋截斷、彎起和錨固;了解材料圖的概念和繪制方法;熟悉抗剪構(gòu)造要求。4砌體結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件之抗彎、抗剪承載力均可按材料力學(xué)理論計算最大應(yīng)力,使其不超過設(shè)計值
23、,并用內(nèi)力表示。受剪構(gòu)件需考慮法向應(yīng)力對抗剪承載力的有利影響 。5鋼材是典型的各向同性材料,應(yīng)力分布與初等力學(xué)理論符合良好。彈性應(yīng)力在構(gòu)件的上、下邊緣最大,考慮全截面屈服時,應(yīng)力呈矩形分布。設(shè)計計算時用截面的彈性抵抗矩,同時引進塑性發(fā)展系數(shù)。強度計算包括正應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部承壓應(yīng)力和腹翼交界處的折算應(yīng)力計算。鋼梁一般是薄壁截面,穩(wěn)定至關(guān)重要,整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定均需要考慮。整體失穩(wěn),又稱彎扭失穩(wěn);整體穩(wěn)定驗算,由穩(wěn)定系數(shù)來考慮。局部穩(wěn)定,如果不滿足驗算要求,可設(shè)加勁肋來保證。組合鋼梁還需驗算焊縫或連接螺栓。6了解鋼梁的類型和梁格布置,熟悉鋼梁的設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計步驟,掌握梁的強度計算、穩(wěn)定驗算方法。
24、4.2思考題1什么叫配筋率?適筋梁,超筋梁和少筋梁的破壞特征有什么不同?2適筋梁從開始加載到破壞,經(jīng)歷了哪幾個階段,各階段截面上應(yīng)力應(yīng)變分布,裂縫展開,中和軸位置,梁跨中撓度等變化的規(guī)律如何?每個階段是哪種極限狀態(tài)設(shè)計的依據(jù)?3矩形截面應(yīng)力圖中的高度 x 的含義是什么?它是否是截面實際的受壓區(qū)高度?4什么叫 “界限 ”破壞? “界限 ”破壞時 cu及 s各等于多少?何謂相對界限受壓區(qū)高度 b?它在受彎承載力計算中起什么作用?5適筋梁的適用條件是什么?其限制目的何在?6 在 適 筋 梁 承 載 力 計 算 公 式M= sbh20 1fc或M=fyAs sh0中, s、s的物理意義是什么?它與什么
25、因素有關(guān)?7當(dāng)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力不足時,可采取哪幾種措施來提高截面的抗彎承載力,其中哪個措施最為有效?8梁、板中應(yīng)配置哪幾種鋼筋,各種鋼筋起何作用?在構(gòu)造上有什么要求?9混凝土保護層起什么作用?梁內(nèi)縱向受拉鋼筋的根數(shù)、直徑及間距有何規(guī)定,與梁寬 b 之間的關(guān)系如何?10什么情況下可采用雙筋截面?受壓鋼筋起什么作用,為什么說在一般情況下采用受壓鋼筋是不經(jīng)濟的?11雙筋矩形截面受彎構(gòu)件,當(dāng)受壓區(qū)混凝土壓碎時,受壓鋼筋的抗壓強度設(shè)計值如何確定?12雙筋矩形截面受彎構(gòu)件不滿足適用條件 x 2a時,應(yīng)按什么公式計算正截面受彎承載力?并解釋理由。13設(shè)計雙筋梁時,當(dāng) As 和 As均未知時,則
26、有三個未知數(shù) As,As和 x,這個問題應(yīng)如何解決?若 As已知時 , 如 何 求 As ?14為什么需要確定 T 形截面梁的翼緣計算寬度?如何確15兩類定T形梁如何?鑒別?16 T 形梁受彎承載力計算公式與單筋及雙筋矩形截面梁的受彎承載力計算公式有何異同?17鋼筋混凝土梁在荷載作用下,為什么會出現(xiàn)斜裂縫?18無腹筋梁和有腹筋梁沿斜裂縫破壞的主要形態(tài)有哪幾種?它們的破壞特征是怎樣的?滿足什么條件才能避免這些破壞發(fā)生?19影響有腹筋梁斜截面承載力的主要因素有哪些?剪跨比20配箍率載力的定義是什么? sv的表達式是怎樣的?它與斜截面受剪承有何關(guān)系?21有腹筋簡支梁在斜裂縫出現(xiàn)后,其傳力過程怎樣?可
27、以比擬成一個什么結(jié)構(gòu)?22斜截面受剪承載力計算時,應(yīng)考慮哪些截面位置?23斜截面受剪承載力計算時,為什么要對梁的最小截面尺寸加以限制?所有梁都一樣嗎?24均勻分布荷載作用下的鋼筋混凝土簡支梁,沿梁長配置直徑相同的等間距箍筋,單從受力角度來考慮,是否合理?如果綜合地從受力、施工,構(gòu)造等要求來考慮,則又怎樣?如果按計算不需要配置箍筋和彎起鋼筋,此時梁中是否還要配置腹筋?25在一般情況下,限制箍筋及彎起鋼筋的最大間距的目的是什么?滿足最大間距時,是不是必須滿足最小配箍率 svmin 的規(guī) 定 ? 如果 有 矛盾, 該 怎 樣處 理 ?26設(shè)計板時為何一般不進行斜截面承載力計算,不配置箍筋?27何謂抵
28、抗彎矩圖,它與設(shè)計彎矩圖應(yīng)有怎樣的關(guān)系?28為什么會發(fā)生斜截面受彎破壞?應(yīng)采取哪些措施來保證不發(fā)生這些破壞?29縱向受拉鋼筋一般不宜在受拉區(qū)截斷,如必需截斷時,應(yīng)從理論切斷點外延伸一段長度,試解釋其理由。30在抵抗彎矩圖中何謂鋼筋充分利用點,不需要點和理論切斷點?它們與斜截面受彎承載力有什么關(guān)系?為什 么 彎 起 鋼 筋 的 彎 起 點 要 距 充 分 利 用 點 h0/2?31何謂 “鴨筋 ”及 “浮筋 ”?浮筋為什么不能作為受剪鋼筋?32如何計算砌體受彎構(gòu)件的受剪承載力和砌體受剪構(gòu)件的受剪承載力?33鋼梁的種類和截面形式有哪些?34鋼梁的強度計算包括哪些內(nèi)容?整體穩(wěn)定如何考慮?35在組合梁
29、腹板計算高度邊緣處,折算應(yīng)力計算的依據(jù)是什么?36鋼結(jié)構(gòu)薄壁受彎構(gòu)件,提高局部穩(wěn)定性的措施有哪些?4.24.3練習(xí)題選擇題1梁的混凝土保護層厚度是指。( A )箍筋外表面至梁表面的距離(B )主筋外表面至梁表面的距離( C)箍筋外表面至梁中心的距離( D)主筋截面形心至梁表面的距離2鋼筋混凝土梁的受拉區(qū)邊緣達到下述哪一種情況時,受拉區(qū)開始出現(xiàn)裂縫?。( A )混凝土實際的抗拉強度( B)混凝土的抗拉標(biāo)準(zhǔn)強度( C)混凝土的抗拉設(shè)計強度( D)混凝土彎曲時的極限拉應(yīng)變3某矩形截面簡支梁b×h=200mm×500mm ,混凝土強度等級為 C20,受拉區(qū)配置鋼筋420,該梁沿正截
30、面破壞時為。(A)界限破壞( B)適筋破壞(C)少筋破壞( D)超筋破壞4驗算 T形截面梁的 min 時 , 梁 寬 為。( A ) 梁 腹 寬 b( B ) 梁 翼 緣 寬 bf( C)2 倍梁腹寬(D)1.2 倍梁翼緣寬5雙筋梁中受壓鋼筋 As的抗壓設(shè)計強度 f y得到充分利用的條件是。( A ) b ( B ) x2a ( C ) =b ( D ) x bh06條件相同的無腹筋梁,發(fā)生斜壓、剪壓、斜拉三種破壞形態(tài)時,梁的斜截面抗剪承載能力的大致關(guān)系是。( A )斜壓破壞的承載力剪壓破壞的承載力斜拉破壞的承載力( B )剪壓破壞的承載力斜壓破壞的承載力斜拉破壞的承載力( C)剪壓破壞的承載
31、力斜壓破壞的承載力斜拉破壞的承載力( D)剪壓破壞的承載力斜壓破壞的承載力=斜拉破壞的承載力7砌體結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的受剪承載力計算公式為V fvbz,其中 z 稱為內(nèi)力臂。當(dāng)截面為矩形時,z 取值為。(A)h(B)h/3(C)2h(D)2h/38引起鋼梁受壓翼緣板局部失穩(wěn)的原因是。(A)彎曲壓應(yīng)力(B)剪應(yīng)力(C)局部壓應(yīng)力(D)折算應(yīng)力9鋼材的疲勞是因為連續(xù)反復(fù)荷載作用的結(jié)果。某吊車梁應(yīng) 力 循環(huán) 中最 大( 拉 )應(yīng)力 為252N/mm2 , 最 ?。▔海?yīng)力為134N/mm2 ,則應(yīng)力幅為N/mm2 。(A)386(B)-118(C)118(D)-3864.3.2設(shè)計計算題1已知一鋼筋混凝土
32、簡支梁,計算跨度l=5.2m ,承受均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值15kN/m (不含梁自重),試確定梁的截面尺寸 和配筋。(用C20 混凝土, HRB335級鋼筋)。2已知一鋼筋混凝土矩形截面簡支梁b×h=200mm×450mm,混凝土強度等級為C20,HPB235級鋼筋,承受彎矩設(shè)計值,試用基本公式求As。3已知矩形截面梁 b×h=200mm×500mm,荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計值為,混凝土強度等級 C25,HRB335 級鋼筋,求受拉鋼筋面 積 As 。4已知單向單跨簡支板,計算跨度2.24m , 板 厚100mm,混凝土強度等級C15, HPB235 級鋼筋,板上承
33、受均布活荷載qk=2kN/m及 20mm 厚水泥砂漿面層,求 1m 板寬的配筋量 As。(鋼筋混凝土重度按 25kN/m3計 , 水 泥 砂 漿 面 層 重 度 按 20kN/m3 計 )5鋼筋混凝土梁b×h=250mm×450mm , C20 混凝土,HPB235 級鋼筋,受拉區(qū)配3 18鋼筋( As=763mm2 ),試 求 該 梁 能 承 受 的 彎 矩 設(shè) 計 值 Mu 。6一矩形梁b×h=200mm×400mm,取 a=60mm,C20 混凝 土 , HRB335級 鋼 筋 , 受 拉 區(qū) 配 有620( As=1884mm2 ) , 外 荷
34、載 作 用 下 的 彎 矩 設(shè) 計 值M=110kN.m ,實驗算該梁是否安全。7一鋼筋混凝土矩形截面梁b×h=200mm× 500mm ,混凝土強度等級為C25,HRB335級鋼筋,若梁承受的彎矩設(shè)計值M=200kN.m,試求As及As 。8已知某梁截面b×h=200mm×500mm , C20 混凝土,HRB335 級鋼筋,彎矩設(shè)計值M=210kN.m ,試求As 及As。(取a=60mm)9b×h=200mm×500mm 矩形截面梁,混凝土強度等級為C25, HRB335 級鋼筋,彎矩設(shè)計值M=200kN.m ,受壓區(qū)已配置31
35、6( As=603mm2),試求受拉鋼筋面積As。10某矩形梁b×h=200mm×500mm,混凝土強度等級為C20, HRB335 級鋼筋,彎矩設(shè)計值 M=250kN.m ,受壓區(qū) 已 配 置 320( As=941mm2) , 取 a=60mm ,a =40mm,試求截面所需的受拉鋼筋面積 As。 11鋼筋混凝土梁 b×h=200mm× 400mm,h0=365mm, C15 級混凝土, HPB235 級鋼筋,受拉鋼筋 325,受壓鋼筋 216,彎 矩 設(shè) 計 值, 驗 算該 截 面 是 否 安 全 。12矩形梁 b×h=200mm
36、5;400mm, h0=365mm,C20 級混凝 土 , HPB235 級 鋼 筋 , 受 拉 鋼 筋 325( As=1473mm2 ),受壓鋼筋 216(As=402mm2),彎矩 設(shè) 計 值 M=94kN.m , 驗 算 該 梁 截 面 是 否 安 全 。13 T 形截面梁, b=300mm , b f=600mm, h=700mm , h f=120mm, C25 級 混 凝 土 , HRB335 級 鋼 筋 ,a=60mm,彎矩設(shè)計值 M=520kN.m ,試求受拉鋼筋 As。14 T 形截面梁, b=300mm , b f=600mm, h=800mm , h f=100mm,
37、C20 級 混 凝 土 , HRB335 級 鋼 筋 ,a=60mm,彎矩設(shè)計值 M=691kN.m ,試求受拉鋼筋 As。 15 某 T 形 截 面 梁 , b=200mm , b f=400mm, h=500mm , h f=100mm, C20 級混凝土, HRB335 級鋼筋,彎矩設(shè)計值M=240kN.m ,取 a=60mm,求縱向受力鋼 筋 As 。16 T 形截面梁, b=200mm , bf=400mm, h=600mm , h f=100mm, C20 級混凝土, a=35mm,受拉鋼筋 3 28( As=1847mm2 ),承受彎矩設(shè)計值 M=252kN.m ,實驗算截面是否
38、安全。17 矩 形 截 面 簡 支 梁 b×h=250mm×550mm , 凈 跨 ln=6000mm , 承 受 設(shè) 計 荷 載 ( 包 括 梁 自 重 )g+q=50kN/m , 混 凝 土 強 度 等 級 為 C25 , 箍 筋 采 用。試確定箍筋數(shù)量。 HPB23518 矩 形 截 面 簡 支 梁 b×h=250mm×550mm , 凈 跨 ln=5400mm , 承 受 設(shè) 計 荷 載 ( 包 括 梁 自 重 )g+q=55kN/m ,混凝土強度等級為 C20。根據(jù)正截面強度計 算 已 配 置 225+222的 受 拉 縱 筋 , 箍 筋 擬
39、采 用HPB235,試分別按下述兩種腹筋配置方式對梁進行斜截面受剪承載力計算:( 1)只配置箍筋;( 2)按最小配箍率和構(gòu)造要求沿梁長配置箍筋,試計算所需彎起鋼筋。19 某T 形 截面 簡 支 梁, b=250mm , b f=600mm,h=850mm, h f=200mm, a=60mm,計算截面承受剪力設(shè)計 值 V=296.8kN ( 其 中 集 中 荷 載 產(chǎn) 生 的 剪 力 值 占80%),剪跨比 =3,C30 混凝土, HPB235 級鋼筋,若設(shè) 雙 肢 8 箍 筋 , 求 箍 筋 間 距 s 。20矩形截面外伸梁,截面尺寸為 b×h=250mm×700mm ,
40、取 a=a =35mm,其余尺寸和設(shè)計荷載(已含梁自重)如圖所示。C25 混凝土,縱筋 HRB335 級,箍筋 HPB235 級。試設(shè)計此梁,并繪制梁的配筋詳圖和抵抗彎矩圖。設(shè)計計算題20圖21有一磚砌圍墻,用 MU10 粘土磚, M5 混合砂漿砌筑。一個標(biāo)準(zhǔn)間距的截面如圖所示,墻底截面彎矩設(shè)計值為、剪力設(shè)計值為5.82kN 。驗算該圍墻的承載力。設(shè)計計算題21圖22磚砌弧拱,拱支座產(chǎn)生水平推力設(shè)計值V=32kN ,支 座 上 部 傳 來 墻 體 自 重 壓 力 設(shè) 計 值 為54kN( G=1.35),支座砌體截面為900mm× 240mm ,采用MU10 粘土磚、 M5 混合砂漿
41、砌筑,試計算拱支座處砌體抗剪的承載力。23某簡支鋼梁跨度 4.5m,梁上非動力均布可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 15kN/m 、永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 10kN/m (未包括自重),選用 Q235 鋼,普通熱軋工字鋼。試選擇型鋼型號 。24焊接工字形等截面簡支梁,跨度為 9m,非動力均布荷 載 設(shè) 計 值 g+q=110kN/m ( 含 梁 的 自 重 ) ,gk+qk=88KN/m ,荷載作用于上翼緣,截面如圖所示,材料為 Q345 鋼, E50 焊條,手工焊。試作下列驗算:(1)強度(2)穩(wěn)定性( 3)撓度(容許值為跨度的 1/4000,)( 4)焊縫(采用二級對接焊縫)設(shè)計計算題24 圖4.3第五章 軸向
42、受力構(gòu)件的承載力計算5.1學(xué)習(xí)要點本章主要介紹鋼筋混凝土、砌體及鋼結(jié)構(gòu)軸向受力構(gòu)件的承載力計算,包括截面強度、構(gòu)件的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定等計算內(nèi)容和構(gòu)造要求。要求掌握構(gòu)件長細比的大小對軸向受壓構(gòu)件承載力的影響情況,以及在構(gòu)件設(shè)計時如何考慮其影響。(1)鋼筋混凝土軸向受力構(gòu)件掌握偏心受壓構(gòu)件正截面的兩種破壞形態(tài)及它們發(fā)生的條件,大小偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算公式的建立方法,以及公式應(yīng)滿足的適用條件。正確使用相應(yīng)的計算公式進行截面設(shè)計和承載力復(fù)核。深入理解大小偏心分類的關(guān)鍵,及按對稱配筋和非對稱配筋設(shè)計時判別大小偏心的方法的區(qū)別。掌握偏心受拉構(gòu)件大小偏心判別的方法。能根據(jù)大小偏心受拉構(gòu)件截面的受力
43、情況建立它們的承載力計算公式,并用之進行截面設(shè)計。掌握偏心受力構(gòu)件斜截面承載力計算與受彎構(gòu)件的區(qū)別。正確理解構(gòu)件的Mu-Nu 相關(guān)曲線的含義。了解偏心距增大系數(shù)計算公式的建立過程。( 2)砌體軸向受力構(gòu)件掌握無筋砌體受壓構(gòu)件高厚比的計算,及其承載力計算方法。掌握無筋砌體局部均勻受壓、梁端支承處砌體局部受壓、梁端下設(shè)墊塊的砌體局部受壓及柔性墊梁下砌體局部受壓承載力計算方法。掌握無筋砌體軸心受拉構(gòu)件的承載力計算。掌握網(wǎng)狀配筋、組合磚砌體構(gòu)件的承載力計算方法及構(gòu)造要求。( 3)鋼結(jié)構(gòu)軸向受力構(gòu)件掌握軸心受力構(gòu)件的強度計算、剛度要求、以及實腹式軸心構(gòu)件整體穩(wěn)定性計算和局部穩(wěn)定性的保證。并根據(jù)上述各項要
44、求,且考慮相關(guān)的構(gòu)造規(guī)定,能進行軸心受力構(gòu)件的截面設(shè)計。能根據(jù)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的構(gòu)造規(guī)定,整體穩(wěn)定性要求,分肢的穩(wěn)定性要求,以及綴材的強度、剛度要求設(shè)計格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件。掌握拉彎和壓彎構(gòu)件的強度計算方法。正確理解實腹式壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定計算和彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定計算的區(qū)別,并能驗算實腹式雙向壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定性。能根據(jù)實腹式壓彎構(gòu)件的各項設(shè)計要求(強度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定),進行截面設(shè)計。深入理解格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的截面設(shè)計在強度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定等方面的計算和實腹式壓彎構(gòu)件的不同之處。并熟練掌握格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的截面設(shè)計方法。5.2思考題5.2.1鋼筋混凝土受壓構(gòu)件
45、1在實際工程中,哪些構(gòu)件可按軸心受壓構(gòu)件或軸心受拉構(gòu)件計算?哪些應(yīng)按偏心受力構(gòu)件進行計算?2混凝土的抗壓性能較好,為什么在軸心受壓柱中還要配置一定數(shù)量的鋼筋?3軸心受壓普通箍筋短柱和長柱的破壞形態(tài)有何不同?構(gòu)件的長細比對其破壞形態(tài)有何影響?軸心受壓長柱的穩(wěn) 定 系 數(shù) 如 何 確 定 ?4軸心受壓普通箍筋柱與螺旋箍筋柱的正截面受壓承載力計算有何不同?5如何計算軸心受壓構(gòu)件和偏心受壓構(gòu)件的長細比?受壓構(gòu)件的計算長度如何確定?為何不直接采用其實際長度?6試分析軸心受壓柱在長期受力過程 ,縱向受壓鋼筋和混凝土的應(yīng)力由于混凝土徐變而導(dǎo)致變化規(guī)律,即截面上鋼筋和混凝土間應(yīng)力重分布的現(xiàn)象。7受壓柱采用高強
46、度鋼筋是否合適?為什么?8按螺旋配箍柱計算時,規(guī)范規(guī)定了哪些限制條件?為什 么 ?9偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)有哪些?根據(jù)其破壞特點偏心受壓構(gòu)件如何分類?大小偏受壓構(gòu)件的根本區(qū)別是什么 ?10偏心受壓長柱正截面受壓破壞與短柱的破壞有何不同?什么是偏心受壓長柱的二階彎矩?11偏心距增大系數(shù) 的含義是什么,其計算公式如何建立 ? 與軸 心 受 壓 構(gòu)件 的 穩(wěn) 定系 數(shù) 有 何不 同 ?12附加偏心距的物理意義是什么?如何取值?13如何計算矩形截面大偏心受壓構(gòu)件正截面的受壓承載力?不滿足適用條件時該如何進行?14如何計算矩形截面小偏心受壓構(gòu)件斜截面的受壓承載 力 ?15偏心受壓構(gòu)件按對稱配筋或不對稱配
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