混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理作業(yè)1答案

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第一章 鋼筋混凝土的力學(xué)性能1、 鋼和硬鋼的應(yīng)力應(yīng)變曲線有什么不同，其抗拉設(shè)計(jì)值fy各取曲線上何處的應(yīng)力值作為依據(jù)？答：軟鋼即有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋，其應(yīng)力應(yīng)變曲線上有明顯的屈服點(diǎn)，應(yīng)取屈服強(qiáng)度作為鋼筋抗拉設(shè)計(jì)值fy的依據(jù)。 硬鋼即沒有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋，其應(yīng)力應(yīng)變曲線上無明顯的屈服點(diǎn)，應(yīng)取殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力0.2作為鋼筋抗拉設(shè)計(jì)值fy的依據(jù)。2、 鋼筋冷加工的目的是什么？冷加工的方法有哪幾種？各種方法對(duì)強(qiáng)度有何影響？答：冷加工的目的是提高鋼筋的強(qiáng)度，減少鋼筋用量。冷加工的方法有冷拉、冷拔、冷彎、冷軋、冷軋扭加工等。這幾種方法對(duì)鋼筋的強(qiáng)度都有一定的提高， 3、我國(guó)用于

2、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)？用什么符號(hào)表示？答：我國(guó)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋有4種：熱軋鋼筋、鋼鉸絲、消除預(yù)應(yīng)力鋼絲、熱處理鋼筋。我國(guó)的熱軋鋼筋分為HPB235、HRB335、HRB400和RRB400三個(gè)等級(jí)，即I、II、III三個(gè)等級(jí)，符號(hào)分別為 ( R ) 。4、 什么叫混凝土徐變？線形徐變和非線形徐變？混凝土的收縮和徐變有什么本質(zhì)區(qū)別？答：混凝土在長(zhǎng)期荷載作用下，應(yīng)力不變，變形也會(huì)隨時(shí)間增長(zhǎng)，這種現(xiàn)象稱為混凝土的徐變。當(dāng)持續(xù)應(yīng)力C 0.5fC 時(shí)，徐變大小與持續(xù)應(yīng)力大小呈線性關(guān)系，這種徐變稱為線性徐變。當(dāng)持續(xù)應(yīng)力C 0.5fC 時(shí)，徐變與持續(xù)應(yīng)力不再呈線

3、性關(guān)系，這種徐變稱為非線性徐變?；炷恋氖湛s是一種非受力變形，它與徐變的本質(zhì)區(qū)別是收縮時(shí)混凝土不受力，而徐變是受力變形。第二章 混凝土結(jié)構(gòu)基本計(jì)算原則1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的極限狀態(tài)是指什么？答：整個(gè)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過某一特定狀態(tài)時(shí)（如達(dá)極限承載能力、失穩(wěn)、變形過大、裂縫過寬等）就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，這種特定狀態(tài)就稱為該功能的極限狀態(tài)。按功能要求，結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)可分為：承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。2結(jié)構(gòu)抗力是指什么？包括哪些因素？答：結(jié)構(gòu)抗力是指整個(gè)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件所能承受內(nèi)力和變形的能力。包括的因素的有：材料的強(qiáng)度、構(gòu)件的幾何特性。 3什么是結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性破壞？什么是脆性破壞？在可靠指標(biāo)上是如何

4、體現(xiàn)它們的不同？答：結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生破壞前有預(yù)兆，可及時(shí)采取彌補(bǔ)措施的稱為延性破壞；結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞是突然性的，難以補(bǔ)救的稱為脆性破壞。延性破壞的目標(biāo)可靠指標(biāo)可定得低些，脆性破壞的目標(biāo)可靠指標(biāo)定得高些。第三章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算1在外荷載作用下，受彎構(gòu)件任一截面上存在哪些內(nèi)力？受彎構(gòu)件有哪兩種可能的破壞?破壞時(shí)主裂縫的方向如何？答：在外荷載作用下，受彎構(gòu)件的截面產(chǎn)生彎矩和剪力。受彎構(gòu)件的破壞有兩種可能:一是可能沿正截面破壞，即沿彎矩最大截面的受拉區(qū)出現(xiàn)正裂縫 圖31(a)；二是可能沿斜截面破壞，即沿剪力最大或彎矩和剪力都比較大的截面出現(xiàn)斜裂縫圖31(b)。圖3-1 受彎構(gòu)件兩種可能的破

5、壞（a）沿正截面破壞；（b）沿斜截面破壞2適筋梁從加載到破壞經(jīng)歷哪幾個(gè)階段？各階段的主要特征是什么？每個(gè)階段是哪個(gè)極限狀態(tài)的計(jì)算依據(jù)？答：適筋梁的破壞經(jīng)歷三個(gè)階段：第階段為截面開裂前階段，這一階段末a，受拉邊緣混凝土達(dá)到其抗拉極限應(yīng)變時(shí)，相應(yīng)的應(yīng)力達(dá)到其抗拉強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)的截面應(yīng)力狀態(tài)作為抗裂驗(yàn)算的依據(jù)；第階段為從截面開裂到受拉區(qū)縱筋開始屈服a的階段，也就是梁的正常使用階段，其對(duì)應(yīng)的應(yīng)力狀態(tài)作為變形和裂縫寬度驗(yàn)算的依據(jù)；第階段為破壞階段，這一階段末a，受壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到其極限壓應(yīng)變，對(duì)應(yīng)的截面應(yīng)力狀態(tài)作為受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算的依據(jù)。3什么是配筋率？配筋量對(duì)梁的正截面承載力有何影響？答：配筋率

6、是指縱向受力鋼筋截面面積與截面有效面積的百分比，即式中 梁的截面寬度； 梁截面的有效高度，取受力鋼筋截面重心至受壓邊緣的距離； 縱向受力鋼筋截面面積； 梁的截面配筋率。當(dāng)材料強(qiáng)度及截面形式選定以后，根據(jù)的大小，梁正截面的破壞形式可以分為下面三種類型：適筋破壞、超筋破壞和少筋破壞。4什么是最小配筋率，最小配筋率是根據(jù)什么原則確定的?答：為了防止將構(gòu)件設(shè)計(jì)成少筋構(gòu)件，要求構(gòu)件的配筋面積。不得小于按最小配筋率所確定的鋼筋面積。即要求：規(guī)范規(guī)定，受彎構(gòu)件受拉鋼筋的最小配筋率。按構(gòu)件全截面面積扣除位于受壓邊的翼緣面積后的截面面積計(jì)算。對(duì)于常用的矩形截面、T形截面和I形截面，其最小配筋率要求的計(jì)算如圖32

7、。規(guī)范規(guī)定：對(duì)受彎構(gòu)件，取0.2和0.45ftfy中的較大值。 最小配筋率的數(shù)值是根據(jù)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的破壞彎矩等于同樣截面的素混凝土受彎構(gòu)件的破壞彎矩確定的。5在什么情況下可采用雙筋截面？其計(jì)算應(yīng)力圖形如何確定？其基本計(jì)算公式與單筋截面有和不同？在雙筋截面中受壓鋼筋起什么作用？其適應(yīng)條件除了滿足之外為什么還要滿足？答：（1）雙筋截面主要應(yīng)用于下面幾種情況： 截面承受的彎矩設(shè)計(jì)值很大，超過了單筋矩形截面適筋梁所能承擔(dān)的最大彎矩，而構(gòu)件的截面尺寸及混凝土強(qiáng)度等級(jí)大都受到限制而不能增大和提高； 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受某種交變作用，使構(gòu)件同一截面上的彎矩可能變號(hào)； 因某種原因在構(gòu)件截面的受壓區(qū)已經(jīng)布置了一

8、定數(shù)量的受力鋼筋。（2）其計(jì)算應(yīng)力圖形與單筋截面相比，只是在受壓區(qū)多了受壓鋼筋項(xiàng)。（3）雙筋矩形截面基本計(jì)算公式： 合力公式 力矩公式 與單筋截面相比，右邊均多了受壓鋼筋項(xiàng)。（4）在雙筋截面中受壓區(qū)鋼筋起協(xié)助受壓的作用。（5）對(duì)于雙筋矩形截面中，只要能滿足的條件，構(gòu)件破壞時(shí)受壓鋼筋一般均能達(dá)到其抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。習(xí)題1、一鋼筋混凝土矩形截面梁，截面尺寸為b=300mm，h=600mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35，鋼筋為HRB400，彎矩設(shè)計(jì)值M=200kN.m，環(huán)境類別為一類。試計(jì)算受拉鋼筋截面的面積As。解：對(duì)于C20： 由于環(huán)境類別為一類，對(duì)C20梁： 對(duì)HRB335： 則： 向As取矩求x： 滿

9、足要求。 由合力公式求As： 按計(jì)算配筋：查附表1.18可知，應(yīng)選用418實(shí)配鋼筋面積為2、有一混凝土簡(jiǎn)支梁，計(jì)算跨度，承受均布荷載，其中永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值為（不包括梁自重）?？勺兒奢d標(biāo)準(zhǔn)值為，采用C30混凝土，HRB335鋼筋，環(huán)境類別為二（a）類。試確定梁的截面尺寸和縱向受拉鋼筋面積。（鋼筋混凝容重為，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.0）。解：對(duì)C30： 對(duì)HRB335： 取 由于環(huán)境類別為二（a）類，對(duì)C30梁：，考慮一排鋼筋，由向As取矩求x：滿足要求。由合力公式求As：查附表1.18可知，選用320，實(shí)配鋼筋面積為3、已知矩形梁的截面尺寸b=200mm，h=450mm，受拉鋼筋為320，混凝土強(qiáng)度等

10、級(jí)為C20，承受的彎矩設(shè)計(jì)值M=70kN.m，環(huán)境類別為一類，試計(jì)算此截面的正截面承載力是否足夠？解：對(duì)C20： 對(duì)HRB335： 由于環(huán)境類別為一類，對(duì)C20梁：則： 查表可知（1）由合力公式：滿足要求。（2）向As取矩： 正截面承載力足夠。4、某鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁截面尺寸，跨中最大彎矩設(shè)計(jì)值，混凝土強(qiáng)度等級(jí)，采用鋼筋配筋。受壓區(qū)已配好218受壓鋼筋。環(huán)境類別為一類。求截面所需配置的受拉鋼筋面積。解： ： ：218， 由于環(huán)境類別為一類，對(duì)C20梁：，受拉鋼筋按一排考慮： （1）由雙筋向取矩公式求：滿足要求。（2）因?yàn)?，故由雙筋合力公式求：受拉鋼筋選用425，5、某鋼筋混凝土雙筋矩形截面梁，截

11、面尺寸，混凝土強(qiáng)度等級(jí)，采用鋼筋配筋。受拉鋼筋為420，受壓鋼筋為218。承受彎矩設(shè)計(jì)值,環(huán)境類別為一類，求驗(yàn)算梁的正截面承載力是否足夠。解： 但則所以正截面承載力不夠。6、某鋼筋混凝土雙筋矩形截面梁，截面尺寸，混凝土強(qiáng)度等級(jí)，采用鋼筋配筋。受拉鋼筋為425，受壓鋼筋為216，環(huán)境類別為二（a）類，試計(jì)算該梁所能承擔(dān)的極限彎矩。解： 7、某T形截面梁，?；炷翉?qiáng)度等級(jí)，采用鋼筋配筋。承受彎矩設(shè)計(jì)值,環(huán)境類別為一類。求受拉鋼筋所需截面面積。解： ：考慮布置兩排： 屬第二類T形截面 受拉鋼筋選用822，第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力計(jì)算思考題1軸心受壓短柱的破壞與長(zhǎng)柱有何區(qū)別?其原因是什么?影響

12、的主要因素有哪些?答：對(duì)于軸心受壓短柱，不論受壓鋼筋在構(gòu)件破壞時(shí)是否屈服，構(gòu)件最終承載力都是由混凝土被壓碎來控制的。臨近破壞時(shí)，短柱四周出現(xiàn)明顯的縱向裂縫。箍筋間的縱向鋼筋發(fā)生壓曲外鼓，呈燈籠狀圖51(a)，以混凝土壓碎而告破壞。對(duì)于軸心受壓長(zhǎng)柱，破壞時(shí)受壓一側(cè)產(chǎn)生縱向裂縫，箍筋之間的縱向鋼筋向外凸出，構(gòu)件高度中部混凝土被壓碎。另一側(cè)混凝土則被拉裂，在構(gòu)件高度中部產(chǎn)生一水平裂縫圖51 (b)。 （a）軸心受壓短柱 （b）軸心受壓長(zhǎng)柱圖5-1 軸心受壓柱的破壞形態(tài)原因是由于各種因素造成的初始偏心的影響，使構(gòu)件產(chǎn)生側(cè)向撓度，因而在構(gòu)件的各個(gè)截面上將產(chǎn)生附加彎矩M=Ny，此彎矩對(duì)短柱影響不大，而對(duì)細(xì)長(zhǎng)柱，附加彎矩產(chǎn)生的側(cè)向撓度，將加大原來的初始偏心矩，隨著荷載的增加，側(cè)向撓度和附加彎矩將不斷增