混凝土结构设计原理试题.pdf

混凝土结构设计原理第 一 章 绪 论问答题1.什么是混凝土结构？2.以简支梁为例，说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。3.钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？4.混凝土结构有什么优缺点？5.房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么？6.简述混凝土结构设计方法的主要阶段。7.简述性能设计的主要步骤。8.简述学习 混凝土结构设计原理课程的应当注意的问题。单选题1.与素混凝土梁相比，钢筋混凝上梁承载能力（）。A.相 同；B.提高许多；C.有所提高；2.与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁抵抗开裂的能力（）oA.提高不多；B.提高许多；C.完全相同；3.与素混凝土梁相比，适量配筋的钢混凝土梁的承载力和抵抗开裂的能力（）oA.均提高很多；B.承载力提高很多，抗裂提高不多；C.抗裂提高很多，承载力提高不多；D.均提局不多；4.钢筋混凝土梁在正常使用荷载下（）。A.通常是带裂缝工作的；B.一旦出现裂缝，裂缝贯通全截面；C.一旦出现裂缝，沿全长混凝土与钢筋间的粘结力丧尽；5.钢筋与混凝土能共同工作的主要原因是（）oA.防火、防锈；B.混凝土对钢筋的握裹及保护；C.混凝土对钢筋的握裹，两者线膨胀系数接近；第一章绪论参考答案问答题1 .什么是混凝土结构？答：混凝土结构是以混凝土材料为主，并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维，形成的结构，有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点。2 .以简支梁为例，说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。答：素混凝土简支梁，跨中有集中荷载作用。梁跨中截面受拉，拉应力在荷载较小的情况下就达到混凝土的抗拉强度，梁被拉断而破坏，是无明显预兆的脆性破坏。钢筋混凝土梁，受拉区配置受拉钢筋梁的受拉区还会开裂，但开裂后，出现裂缝，拉力由钢筋承担，直至钢筋屈服以后，受压区混凝土受压破坏而达到极限荷载，构件破坏。素混凝土简支梁的受力特点是承受荷载较小，并且是脆性破坏。钢筋混凝土简支梁的极限荷载明显提高，变形能力明显改善，并且是延性破坏。3 .钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？答：混凝土和钢筋协同工作的条件是：（1）钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体；（2）钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同，两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏;（3）设置一定厚度混凝土保护层；（4）钢筋在混凝土中有可靠的锚固。4 .混凝土结构有什么优缺点？答：优点：（1）可模性好；（2）强价比合理；（3）耐火性能好；（4）耐久性能好；（5）适应灾害环境能力强，整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好，对抵抗地震、风载和爆炸冲击作用有良好性能；（6）可以就地取材;钢筋混凝土结构的缺点：如自重大，不利于建造大跨结构；抗裂性差，过早开裂虽不影响承载力，但对要求防渗漏的结构，如容器、管道等，使用受到一定限制；现场浇筑施工工序多，需养护，工期长，并受施工环境和气候条件限制等。5 .房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么？答：在房屋建筑中，永久荷载和楼面活荷载直接作用在楼板上，楼板荷载传递到梁，梁将荷载传递到柱或墙，并最终传递到基础上，各个构件受力特点如下:楼板：是将活荷载和恒荷载通过梁或直接传递到竖向支承结构（柱、墙）的主要水平构件，楼板的主要内力是弯矩和剪力，是受弯构件。梁：是将楼板上或屋面上的荷载传递到立柱或墙上，前者为楼盖梁，后者为屋面梁，梁承受板传来的荷载，主要内力有弯矩和剪力，有时也可能是扭矩，属于受弯构件。柱：柱承受梁、板体系传来的荷载，主要内力有轴向压力、弯矩和剪力，可能是轴心受压构件，当荷载有偏心作用时，柱受压的同时还会受弯，是压弯构件。墙：承重的混凝土墙常用作基础墙、楼梯间墙，或在高层建筑中用于承受水平风载和地震作用的剪力墙，它受压的同时也会受弯，是压弯构件。基础：是将上部结构荷载传递到地基（土层）的承重混凝土构件，基础主要内力是压力和弯矩，是受压构件或压弯构件。6 .简述混凝土结构设计方法的主要阶段。答：混凝土结构设计方法大体可分为四个阶段：（1）在2 0世纪初以前，钢筋混凝土本身计算理论尚未形成，设计沿用材料力学的容许应力方法。（2）1 9 3 8年左右已开始采用按破损阶段计算构件破坏承载力，5 0年代，出现了按极限状态设计方法，奠定了现代钢筋混凝土结构的设计计算理论。（3）二战以后，设计计算理论已过渡到以概率论为基础的极限状态设计方法。（4）2 0世纪9 0年代以后，开始采用或积极发展性能化设计方法和理论。7 .简述性能设计的主要步骤。答：性能化方法是确定工程结构要达到的总体目标或设计性能，设计师根据性能目标的不同，设计不同的设计方案，并评估设计方案是否达到性能目标的要求。8 .简 述 学 习 混凝土结构设计原理课程的应当注意的问题。答：（1）钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种材料组成的复合材.料，是非均匀、非连续、非弹性的材.料。力学关系是在试验的基础上，通过儿何、物理和平衡关系建立的。（2）钢筋混凝土构件中的两种材料在强度和数量上存在一个合理的配比范围。如果钢筋和混凝土在面积上的比例及材料强度的搭配超过了这个范围，就会引起构件受力性能的改变，从而引起构件截面设计方法的改变，这是学习时必须注意的一个方面。（3）由于混凝土材料的复杂性、离散性，混凝土材料的理论体系是建立在试验的基础上的。许多假定依赖与试验结果，许多公式来源于试验验证，许多因素无法控制，仍需通过构造措施加以解决，许多理论尚需不断发展与完善，具有不同功能的混凝土材料性能尚需不断挖掘。（4）本课程主要讲解钢筋混凝土基本构件，应当了解每一种构件在结构体系的作用、受力情况。例如梁、柱是受弯构件，主要受弯、受剪；柱、墙、受压弦杆是受压构件，主要受压、弯，受压、剪，双向受压弯；雨蓬梁、柱是受扭构件,主要受扭，受弯、剪、扭，受压、弯、剪、扭；受拉弦杆是受拉构件，主要受拉、弯。（5）本课程所要解决的不仅是构件的承载力和变形计算等问题，还包括构件的截面形式、材料选用及配筋构造等。结构构件设计是一个综合性的问题，需要考虑各方面的因素。因此，学习本课程时要注意学会对多种因素进行综合分析，培养综合分析判断能力。（6）混凝土设计与施工工作必须按照规范进行，各种规范是长期理论研究成果和工程实践的总结。不但要熟练掌握基本要求、使用范围，还要深入了解每一条文的理论依据，做到深入理论，灵活运用。同时，随着科学的发展和实践的要求，许多新成果会不断的涌现，规范会及时修订，一般我国混凝土规范1 0年左右修订一次，但随着社会的发展，规范的修订速度会加快，因此，具体工作时应当及时掌握最新的规范。（7）混凝土设计与施工是一种社会实践行为，不能离开社会的制约因素进行，应当贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量。（8）混凝土设计与施工是一种法律责任行为，工程技术人员一定要遵守国家相关的法律、法规的要求，否则，就要承担相应的法律责任。单选题参考答案1.B2.A3.B4.A5.C第二章钢筋和混凝土的力学性能判断题1 .混凝土立方体试块的尺寸越大，强度越高。（）2 .混凝土在三向压力作用下的强度可以提高。（）3 .钢筋受压时的屈服强度与受拉时基本相同。（）4 .钢筋经冷拉后，强度和塑性均可提高。（）5 .冷拉钢筋不宜用作受压钢筋。（）6 .C 2 0表示 L u=2 0 N/m m。（）7 .混凝土受压破坏是由于内部微裂缝扩展的结果。（）8 .混凝土抗拉强度随着混凝土强度等级提高而增大。（）9 .混凝土在剪应力和法向应力双向作用下，抗剪强度随拉应力的增大而增大。（）10.混凝土受拉时的弹性模量与受压时相同。（）11.线性徐变是指压应力较小时，徐变与应力成正比，而非线性徐变是指混凝土应力较大时，徐变增长与应力不成正比。（）12.混凝土强度等级愈高，胶结力也愈大（）13.混凝土收缩、徐变与时间有关，且互相影响。（）问答题1.软钢和硬钢的区别是什么？应力一应变曲线有什么不同？设计时分别采用什么值作为依据？2.我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？3.钢筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪儿种？简述冷拉方法？4.什么是钢筋的均匀伸长率？均匀伸长率反映了钢筋的什么性质？5.什么是钢筋的包兴格效应？6.在钢筋混凝土结构中，宜采用哪些钢筋？7.试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求。8.简述混凝土的组成结构。并叙述混凝土的结构组成对混凝土破坏强度的影响。9.简述混凝土立方体抗压强度。10.简述混凝土轴心抗压强度。11.混凝土的强度等级是如何确定的。12.简述混凝土三轴受压强度的概念。13.简述混凝土在单轴短期加载下的应力应变关系。14.什么是混凝土的弹性模量、割线模量和切线模量？15.什么叫混凝土徐变？混凝土徐变对结构有什么影响？16.钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的？17.最小锚固长度是如何确定的？18.简述绑扎搭接连接的机理。选择题1.混凝土若处于三向应力作用下，当（）oA.横向受拉，纵向受压，可提高抗压强度；B.横向受压，纵向受拉，可提高抗压强度；C.三向受压会降低抗压强度；D.三向受压能提高抗压强度；2.混凝土的弹性模量是指（）oA.原点弹性模量；B.切线模量；C.割线模量；D.变形模量；3.混凝土强度等级由150mm立方体抗压试验，按（A.平均值；B.；C.；D.；4.规范规定的受拉钢筋锚固长度为（）0A.随混凝土强度等级的提高而增大；B.随钢筋等级提高而降低；C.随混凝土等级提高而减少，随钢筋等级提高而增大;D.随混凝土及钢筋等级提高而减小；5.属于有明显屈服点的钢筋有（）。A.冷拉钢筋；B.钢丝；C.热处理钢筋；D.钢绞线；6.钢材的含碳量越低，则（）。A.屈服台阶越短，伸长率也越短，塑性越差；B.屈服台阶越长，伸长率越大，塑性越好；C.强度越高，塑性越好；D.强度越低，塑性越差；）确定。7.钢筋的屈服强度是指（）。A.比例极限；B.弹性极限；C.屈服上限；D.屈服下限；8.能同时提高钢筋的抗拉和抗压强度的冷加工方法是（）。A,冷拉；B.冷拔；9.规范确定所用试块的边长是（）。A.150 mm；B.200 mm；C.100mm；D.250 mm；10.混凝土强度等级是由（）确定的。A.；B.；C.；D.；11.边长为100mm的非标准立方体试块的强度换算成标准试块的强度，则需乘以换算系数（）oA.1.05；B.1.0；C.0.95；D.0.90；12.指的是混凝土的（）。A.弹性模量；B.割线模量；C.切线模量；D.原点切线模量；第二章 钢筋和混凝土的力学性能参考答案判断题1.错；2.对；3.对；4.错；5.对；6.错；7.对；8.对；9.错；10.对；11.对12.对；13.对；问答题1.软钢和硬钢的区别是什么？应力应变曲线有什么不同？设计时分别采用什么值作为依据？答：有物理屈服点的钢筋，称为软钢，如热轧钢筋和冷拉钢筋；无物理屈服点的钢筋，称为硬钢，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。软钢的应力应变曲线如图2-1所示，曲线可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段。有明显流幅的钢筋有两个强度指标：一是屈服强度，这是钢筋混凝土构件设计时钢筋强度取值的依据，因为钢筋屈服后产生了较大的塑性变形，这将使构件变形和裂缝宽度大大增加以致无法使用，所以在设计中采用屈服强度作为钢筋的强度极限。另一个强度指标是钢筋极限强度，般用作钢筋的实际破坏强度。图2-1软钢应力应变曲线硬钢拉伸时的典型应力应变曲线如图2-2。钢筋应力达到比例极限点之前，应力应变按直线变化，钢筋具有明显的弹性性质，超过比例极限点以后，钢筋表现出越来越明显的塑性性质，但应力应变均持续增长，应力应变曲线上没有明显的屈服点。到达极限抗拉强度b点后，同样由于钢筋的颈缩现象出现下降段，至钢筋被拉断。设计中极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据，一般取残余应变为0.2%所对应的应力/作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为条件屈服强度。对于高强钢丝，条件屈服强度相当于极限抗拉强度0.85倍。对于热处理钢筋，则为0.9倍。为了简化运算，混凝土结构设计规范统一取d,2=0.8 5 6,其 中 3,为无明显流幅钢筋的极限抗拉强度。图2-2硬钢拉伸试验的应力应变曲线2.我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？答：目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线。根据轧制和加工工艺，钢筋可分为热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋。热轧钢筋分为热轧光面钢筋HPB235（Q 235,符 号，I级）、热轧带肋钢筋 HRB335（20MnSi,符号，II 级）、热轧带肋钢筋 HRB400C20MnSiV.20MnSiNb.20MnTi,符号，HI级）、余热处理钢筋RRB400（K 20MnSi,符号，HI级）。热轧钢筋主要用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力普通钢筋。3.钢筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪儿种？简述冷拉方法？答：钢筋冷加工目的是为了提高钢筋的强度，以节约钢材.。除冷拉钢筋仍具有明显的屈服点外，其余冷加工钢筋无屈服点或屈服台阶，冷加工钢筋的设计强度提高，而延性大幅度下降。冷加工方法有冷拨、冷拉、冷轧、冷扭。冷拉钢筋由热轧钢筋在常温下经机械拉伸而成，冷拉应力值应超过钢筋的屈服强度。钢筋经冷拉后，屈服强度提高，但塑性降低，这种现象称为冷拉强化。冷拉后，经过一段时间钢筋的屈服点比原来的屈服点有所提高，这种现象称为时效硬化。时效硬化和温度有很大关系，温 度 过 高（4 5 0 以上）强度反而有所降低而塑性性能却有所增加，温度超过7 0 0 C,钢材会恢复到冷拉前的力学性能，不会发生时效硬化。为了避免冷拉钢筋在焊接时高温软化，要先焊好后再进行冷拉。钢筋经过冷拉和时效硬化以后，能提高屈服强度、节约钢材，但冷拉后钢筋的塑性（伸长率）有所降低。为了保证钢筋在强度提高的同时又具有一定的塑性,冷拉时应同时控制应力和控制应变。4 .什么是钢筋的均匀伸长率？均匀伸长率反映了钢筋的什么性质？答：均匀伸长率为非颈缩断口区域标距的残余应变与恢复的弹性应变组成。不包含颈缩区拉伸前的测量标距；拉伸断裂后不包含颈缩区的测量标距；实测钢筋拉断强度；钢筋弹性模量。均匀伸长率“比延伸率更真实反映了钢筋在拉断前的平均（非局部区域）伸长率，客观反映钢筋的变形能力，是比较科学的指标。5 .什么是钢筋的包兴格效应？答：钢筋混凝土结构或构件在反复荷载作用下，钢筋的力学性能与单向受拉或受压时的力学性能不同。1 8 8 7年德国人包兴格对钢材进行拉压试验时发现的，所以将这种当受拉（或受压）超过弹性极限而产生塑性变形后，其反向受压（或受拉）的弹性极限将显著降低的软化现象，称为包兴格效应。6 .在钢筋混凝土结构中，宜采用哪些钢筋？答：钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋，应按下列规定采用：（1）普 通 钢 筋 宜 采 用H R B 4 0 0级 和H R B 3 3 5级 钢 筋，也 可 采 用H P B 2 3 5级和R R B 4 0 0级钢筋；（2）预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢 丝，也可采用热处理钢筋。7 .试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求。答：（1）对钢筋强度方面的要求普 通 钢 筋 是 钢 筋 混 凝 土 结 构 中 和 预 应 力 混 凝 土 结 构 中 的 非 预 应 力 钢筋，主要是 HPB235、HRB335、HRB400.RRB400等热轧钢筋。(2)强屈比的要求所以设计中应选择适当的屈强比，对于抗震结构，钢筋应力在地震作用下可考虑进入强化段，为了保证结构在强震下“裂而不倒”，对钢筋的极限抗拉强度与屈服强度的比值有一定的要求，一般不应小于1.25。(3)延性在工程设计中，要求钢筋混凝土结构承载能力极限状态为具有明显预兆，避免脆性破坏，抗震结构则要求具有足够的延性，钢筋的应力应变曲线上屈服点至极限应变点之间的应变值反映了钢筋延性的大小。(4)粘结性粘结性是指钢筋与混凝土的粘结性能。粘结力是钢筋与混凝土得以共同工作的基础，其中钢筋凹凸不平的表面与混凝土间的机械咬合力是粘结力的主要部分，所以变形钢筋与混凝土的粘结性能最好，设计中宜优先选用变形钢筋。(5)耐久性混凝土结构耐久性是指，在外部环境下材料性、构件、结构随时间的退化，主要包括钢筋锈蚀、冻融循环、碱一骨料反应、化学作用等的机理及物理、化学和生化过程。混凝土结构耐久性的降低可引起承载力的降低，影响结构安全。(6)适宜施工性在施工时钢筋要弯转成型，因而应具有一定的冷弯性能。钢筋弯钩、弯折加工时应避免裂缝和折断。热轧钢筋的冷弯性能很好，而性脆的冷加工钢筋较差。预应力钢丝、钢绞线不能弯折，只能以直条形式应用。同时，要求钢筋具备良好的焊接性能，在焊接后不应产生裂纹及过大的变形,以保证焊接接头性能良好。(7)经济性衡量钢筋经济性的指标是强度价格比，即每元钱可购得的单位钢筋的强度，强度价格比高的钢筋比较经济。不仅可以减少配筋率，方便了施工，还减少了加工、运输、施工等一系列附加费用。8.简述混凝土的组成结构。并叙述混凝土的结构组成对混凝土破坏强度的影响。答：混凝土材料结构分为三种基本类型：微观结构，即水泥石结构，水泥石结构由水泥凝胶、晶体骨架、未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成，其物理力学性能取决于水泥的矿物成份、粉磨细度、水灰比和硬化条件；亚微观结构，即混凝土的水泥砂浆结构，水泥砂浆结构可看作以水泥石为基相、砂子为分散相的二组混凝土体系，砂子和水泥石的结合面是薄弱面。对于水泥砂浆结构，除上述决定水泥石结构的因素外，砂浆配合比、砂的颗粒级配与矿物组成、砂粒形状、颗粒表面特性及砂中的杂质含量是重要控制因素；宏观结构，即砂浆和粗骨料两组分体系。混凝土的宏观结构中，水泥作为基相，粗骨料随机分布在连续的水泥砂浆中。粗骨料的强度远比混凝土高，硬化水泥砂浆的强度也比混凝土高，由砂浆和粗骨料组成的混凝土复合材料的抗压强度低于砂浆和粗骨料单一材料的抗压强度。混凝土内砂浆与骨料界面的粘结强度只有砂浆抗拉强度的35%65%,这说明砂浆与骨料界面是混凝土内的最薄弱环节。混凝土破坏后，其中的粗骨料般无破损的迹象，裂缝和破碎都发生在粗骨料表面和水泥砂浆内部，所以混凝土的强度和变形性能在很大程度上取决于水泥砂浆的质量和密实性。9.简述混凝土立方体抗压强度。答：混凝土标准立方体的抗压强度，我 国 普通混凝土力学性能试验方法标准(GB/T50081-2002)规定：边长为150mm的标准立方体试件在标准条件(温度203,相对温度与90%)下养护28天后，以标准试验方法(中心加载，加载速度为0.3 1.0N/mm2/s),试件上、下表面不涂润滑剂，连续加载直至试件破坏,测得混凝土抗压强度为混凝土标准立方体的抗压强度心，单 位N/mm2ofck一混凝土立方体试件抗压强度；F一 试 件 破 坏 荷 载；A-试件承压面积。10.简述混凝土轴心抗压强度。答：我 国 普通混凝土力学性能试验方法标准(GB/T50081-2002)采用150mmx 150mmx300mm棱柱体作为混凝土轴心抗压强度试验的标准试件，混凝土试件轴心抗压强度(2-8)fcp混凝土轴心抗压强度；F试件破坏荷载；A试件承压面积。1 1 .混凝土的强度等级是如何确定的。答：混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定，混凝土立方体抗压强度标准值九.k，我 国 混凝土结构设计规范规定，立方体抗压强度标准值系指按上述标准方法测得的具有9 5%保证率的立方体抗压强度，根据立方体抗压强度标准值划分为 C1 5、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C5 0、C5 5、C6 0、C6 5、C7 0、C7 5、C8 0 十四个等级。1 2.简述混凝土三轴受压强度的概念。答：三轴受压试验是侧向等压戈=6=5的三轴受压，即所谓常规三轴。试验时先通过液体静压力对混凝土圆柱体施加径向等压应力，然后对试件施加纵向压应力直到破坏。在这种受力状态下，试件由于侧压限制，其内部裂缝的产生和发展受到阻碍，因此当侧向压力增大时，破坏时的轴向抗压强度相应地增大。根据试验结果分析，三轴受力时混凝土纵向抗压强度为fee=fc 7+B g（2-18）式中：人 混凝土三轴受压时沿圆柱体纵轴的轴心抗压强度；f j混凝土的单轴圆柱体轴心抗压强度；系数，一般普通混凝土取4；6r-侧向压应力。1 3.简述混凝土在单轴短期加载下的应力应变关系。答：一般用标准棱柱体或圆柱体试件测定混凝土受压时的应力应变曲线。轴心受压混凝土典型的应力应变曲线如图2-3,各个特征阶段的特点如下。图2-3混凝土轴心受压时的应力应变曲线1）应 力。W 0.3 4s h当荷载较小时，即。或0.3 fc s h,曲线近似是直线（图2-3中0 A段），A点相当于混凝土的弹性极限。此阶段中混凝土的变形主要取决于骨料和水泥石的弹性变形。2）应力0.3口sh oW0.8人sh随着荷载的增加，当应力约为（0.3 0.8）/*,曲线明显偏离直线，应变增长比应力快，混凝土表现出越来越明显的弹塑性。3）应力0.8 sh 0.25 (=0.25 X 314 2=7 8 6 m m 2),满足构造要求。假定螺旋箍筋直径为10m m,则单肢箍筋截面面积A s t l=7 8.5 m m 2。螺旋箍筋间距取 用 s=4 5 m m ,满 足 大 于 4 0 m m 及 小 于 8 0m m ,同 时 小 于 及 等 于0.2d c o r=0.2 X 29 0=5 8 m m 的要求。由承载力计算公式得：A s s o=实际纵筋配筋率，故N故该柱能承受满足设计要求。6.某桥下现浇钢筋混凝土轴心受压柱，底墙固定，上端较支，柱高6.5 m,支承条件系数0.7,承受轴压力设计值9 00k N,采用C20混凝土()，和 R 235钢 筋()，环境类别为一类。试问：(1)试设计轴心受压柱。(2)若采用 混凝土结构设计规范，采用C20混凝土 fc=9.6 N/m m 2,钢筋H R B335 (fy=300N/m m 2),试设计轴心受压柱，比较两者差异。(1)解：已知：，1)确定截面尺寸在设计时有三个未知量。即：，现设，暂取，由轴心受压构件正截面承载力公式可得选方形截面，其边长为，取 b=300m m,A=9 0000m m 2o2)计算截面配筋一端固定一端较接柱：=0.7=0.7 X 6 5 00m m=4 5 5 0m m,/b=4 5 5 0m m/300m m15.2,查表得。则截面所需配筋为配4 6 22(),满足要求。箍筋按构造要求选 8 200o(2)若采用 混凝土结构设计规范，采 用 C20混凝土 fc=9.6 N/m m 2,钢筋H R B335 (fy=300N/m m 2)o采用方形截面300300m m ,则故不必配置螺旋箍筋。查表得：由轴心受压承载力公式：,对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2%的构造要求。选4 18 =1017 m m 2实际配筋率：，满足要求。箍筋按构造要求6 8 25 0m m。判断题1 .错；2.对；3.对；4.错；5.错；6.错；问答题1.简述结构工程中轴心受力构件应用在什么地方？答：当纵向外力N 的作用线与构件截面的形心线重合时，称为轴心受力构件。房屋工程和一般构筑物中，桁架中的受拉腹杆和下弦杆以及圆形储水池的池壁，近似地按轴心受拉构件来设计，以恒载为主的多层建筑的内柱以及屋架的受压腹杆等构件，可近似地按轴心受压构件来设计。在桥梁工程内中桁架桥中的某些受压腹杆可以按轴心受压构件设计；桁架拱桥的拉杆、桁架桥梁的拉杆和系杆拱桥的系杆等按轴心受拉构件设计。2.轴心受压构件设计时，如果用高强度钢筋，其设计强度应如何取值？答：纵向受力钢筋一般采用H R B 4 0 0级、H R B 3 3 5级 和R R B 4 0 0级，不宜采用高强度钢筋，因为与混凝土共同受压时，不能充分发挥其高强度的作用。混凝 土 破 坏 时 的 压 应 变0.0 0 2 ,此 时 相 应 的 纵 筋 应 力 值6 s=E s e s,=2 0 0 X 1 0 3 X 0.0 0 2=4 0 0 N/m m 2；对于 H R B 4 0 0级、H R B 3 3 5级、H P B 2 3 5级 和R R B 4 0 0级热扎钢筋已达到屈服强度，对于I V级和热处理钢筋在计算fy 值时只能取4 0 0 N/m m 2 o3 .轴心受压构件设计时，纵向受力钢筋和箍筋的作用分别是什么？答：纵筋的作用：与混凝土共同承受压力，提高构件与截面受压承载力；提高构件的变形能力，改善受压破坏的脆性；承受可能产生的偏心弯矩、混凝土收缩及温度变化引起的拉应力；减少混凝土的徐变变形。横向箍筋的作用：防止纵向钢筋受力后压屈和固定纵向钢筋位置；改善构件破坏的脆性；当采用密排箍筋时还能约束核芯内混凝土，提高其极限变形值。4.受压构件设计时，规范规定最小配筋率和最大配筋率的意义是什么？答：规范规定受压构件最小配筋率的目的是改善其脆性特征，避免混凝土突然压溃，能够承受收缩和温度引起的拉应力，并使受压构件具有必要的刚度和抗偶然偏心作用的能力。考虑到材料对混凝土破坏行为的影响，规范规定受压构件最大配筋率的目的为了防止混凝土徐变引起应力重分布产生拉应力和防止施工时钢筋过于拥挤。5 .简述轴心受压构件的受力过程和破坏过程？答：第I阶段加载到钢筋屈服前0 W e y此阶段钢筋和混凝土共同工作，应力与应变大致成正比。在相同的荷载增量下，钢筋的压应力比混凝土的压应力增加得快而先进入屈服阶段。第 H阶段钢筋屈服到混凝土压应力达到应力峰值 y V W 0钢筋进入屈服，对于有明显屈服台阶的钢筋，其应力保持屈服强度不变,而构件的应变值不断增加，混凝土的应力也随应变的增加而继续增长。混凝土结构设计规范(GB 50 0 1 0-2 0 0 2)取最大压应变为0.0 0 2。第III阶段混凝土应力达到峰值到混凝土应变达到极限压应变，构件产 生 破 坏e 0 e 1 2时，此时因长细比较大，有可能因纵向弯曲引起螺旋箍筋不起作用；如果因混凝土保护层退出工作引起构件承载力降低的幅度大于因核芯混凝土强度提高而使构件承载力增加的幅度，当间接钢筋换算截面面积A s s O小于纵筋全部截面面积的2 5%时，可以认为间接钢筋配置得过少，套箍作用的效果不明显。1 0.简述轴心受拉构件的受力过程和破坏过程？答：第I阶段加载到开裂前此阶段钢筋和混凝土共同工作，应力与应变大致成正比。在这一阶段末，混凝土拉应变达到极限拉应变，裂缝即将产生。对于不允许开裂的轴心受拉构件应以此工作阶段末作为抗裂验算的依据。第I I阶段混凝土开裂后至钢筋屈服前裂缝产生后，混凝土不再承受拉力，所有的拉力均由钢筋来承担，这种应力间的调整称为截面上的应力重分布。第H阶段是构件的正常使用阶段，此时构件受到的使用荷载大约为构件破坏时荷载的5 0畀 一7 0%,构件的裂缝宽度和变形的验算是以此阶段为依据的。第i n阶段钢筋屈服到构件破坏当加载达到某点时，某一截面处的个别钢筋首先达到屈服，裂缝迅速发展，这时荷载稍稍增加，甚至不增加都会导致截面上的钢筋全部达到屈服（即荷载达到屈服荷载Ny时）。评判轴心受拉破坏的标准并不是构件拉断，而是钢筋屈服。正截面强度计算是以此阶段为依据的。选择题1.D；2.A；3.A；4.B；5.D；6.C；7.B；8.D；9.C；1 0.B；1 1.C；1 2.A；1 3.D；1 4.C；第四章 受弯构件正截面承载力计算题1 .已知梁的截面尺寸为b Xh=2 0 0 m m X 5 0 0 m m,混凝土强度等级为C 2 5,fc=1 1.9 N/m m 2,钢筋采用HRB 3 3 5,截面弯矩设计值M=1 6 5 KN.m。环境类别为一类。求：受拉钢筋截面面积；2 .已知一单跨简支板，计 算 跨 度1=2.3 4 m,承受均布荷载q k=3 KN/m 2 （不包括板的自重），如图所示；混凝土等级C 3 0,；钢筋等级采用HPB 2 3 5钢筋，即I级钢筋，。可 变 荷 载 分 项 系 数Y Q=L 4,永久荷载分项系数Y G=1.2,环境类别为一级，钢筋混凝土重度为2 5 KN/m 3。求：板厚及受拉钢筋截面面积A s3 .某矩形截面简支梁，弯矩设计值M=2 7 0 KN.m,混凝土强度等级为C 7 0,；钢筋为HRB 4 0 0,即III级钢筋，。环境类别为一级。求：梁截面尺寸b X h 及所需的受拉钢筋截面面积A s4 .已知梁的截面尺寸为b Xh=2 0 0 m m X5 0 0 m l n,混凝土强度等级为C 2 5,截面弯矩设计值M=1 2 5 KN.m。环境类别为一类。求：（1）当采用钢筋HRB 3 3 5 级时，受拉钢筋截面面积；（2）当采用钢筋HPB 2 3 5级时，受拉钢筋截面面积；（3）截面弯矩设计值M=2 2 5 KN.m,当采用钢筋 HRB 3 3 5 级2 时，受拉钢筋截面面积；5 .已知梁的截面尺寸为b Xh=2 5 0 m m X4 5 0 m m;受拉钢筋为4 根直径为1 6 m m 的HRB 3 3 5 钢筋，即H 级钢筋，A s=8 0 4 m m 2；混凝土强度等级为C 4 0,；承受的弯矩M=8 9 KN.m。环境类别为一类。验算此梁截面是否安全。6 .已知梁的截面尺寸为b Xh=2 0 0 m m X5 0 0 m m,混凝土强度等级为C 4 0,钢筋采用HRB 3 3 5,即H 级钢筋，截面弯矩设计值M=3 3 0 KN.m。环境类别为一类。求：所需受压和受拉钢筋截面面积7 .已知条件同上题，但在受压区已配置3 62 0 m m 钢筋，A s =9 4 1 m m 2求：受拉钢筋A s8 .已知梁截面尺寸为2 0 0 n l m X 4 0 0 m m,混凝土等级C 3 0,钢筋采用HRB 3 3 5,环境类别为二类，受拉钢筋为3 6 2 5 的钢筋,A s=1 4 7 3 m m 2,受压钢筋为2 6 6的钢筋，A s =4 0 2 m m 2；要求承受的弯矩设计值M=9 0 KN.m。求：验算此截面是否安全9 .已知梁的截面尺寸b=2 5 0 m m,h=5 0 0 m m,混凝土为C 3 0 级，采 用 HRB 4 0 0级钢筋，承受弯距设计值M=3 0 0 k N m,试计算需配置的纵向受力钢筋。1 0 .已知梁截面尺寸b=2 0 0 m m,h=4 0 0 m m,混凝土强度等级为C 3 0,钢筋采用HRB400级，环境类别为二类b,受拉钢筋采用3,受压钢筋为2要求承受的弯矩设计值M=90kN m验算此梁是否安全。11.已知T形截面梁，截面尺寸如图所示，混凝土采用C 3 0,纵向钢筋采用HRB400级钢筋，环境类别为一类。若承受的弯矩设计值为M=700kN-m,计算所需的受拉钢筋截面面积AS（预计两排钢筋，as=60mm）o12.某钢筋混凝土 T形截面梁，截面尺寸和配筋情况（架立筋和箍筋的配置情况略）如图所示。混凝土强度等级为C 30,纵向钢筋为HRB400级钢筋，=70mmo若截面承受的弯矩设计值为M=550kN m,试问此截面承载力是否足够？13.已知肋形楼盖的次梁，弯 矩 设 计 值M=410KN.m,梁的截面尺寸为b X h=200mmX 600mm,bf,=1000mm,h f=90mm；混凝土等级为 C20,钢筋采用H R B 335,环境类别为一类。求：受拉钢筋截面面积14.某一般环境中的中型公路桥梁中，梁的截面尺寸为bXh=200mmX500mll1,混 凝 土 强 度 等 级 为C 2 5,钢 筋 采 用HRB335,截面弯矩设计值Md=165KN.mo求：（1）受拉钢筋截面面积；（2）若是一建筑工程单跨简支梁，情况又如何。问答题1.建筑工程中的梁在截面尺寸、混凝土、钢筋配置方面有那些一般构造要求？2.建筑工程中的板在截面尺寸、混凝土、钢筋配置方面有那些一般构造要求？3.混凝土保护层的作用是什么？梁、板的保护层厚度按规定应取多少？4.梁内纵向受拉钢筋的根数、直径及间距有何具体规定？纵向受拉钢筋什么情况下多层布筋？5.受弯构件适筋梁从开始加荷至破坏，经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？各个阶段是哪种极限状态的计算依据？6.什么叫纵向受拉钢筋的配筋率？钢筋混凝土受弯构件正截面有哪儿种破坏形式？其破坏特征有何不同？7.什么是延性的概念？受弯构件破坏形态和延性的关系如何？影响受弯构件截面延性的因素有那些？如何提高受弯构件截面延性？8.什么是受弯构件纵向钢筋配筋率？什么叫最小配筋率？它们是如何确定的？它们在计算中作用是什么？9.单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是什么？等效矩形应力图的基本假定是什么？它们作用是什么？10.单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？为什么要规定适用条件？11.什么是双筋截面？在什么情况下才采用双筋截面？双筋截面中的受压钢筋和单筋截面中的架立钢筋有何不同？双筋梁中是否还有架立钢筋？12.双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？为什么要规定适用条件？13.双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算为什么要？当 x 应如何计算？14.T形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？为什么要规定适用条件？15.计算T形截面的最小配筋率时，为什么是用梁肋宽度b 而不用受压翼缘宽度bf?16.单筋截面、双筋截面、T形截面在承载力计算方面有何异同？1 7.写出桥梁工程中单筋截面、双筋截面、T形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？比较这些公式与建筑工程中相应公式的异同。选择题1.作为受弯构件正截面承载力计算的依据（）。A.l a状态；B.Ha状态；C.I l l a 状态;D.第n阶段;2 .作为受弯构件抗裂计算的依据（）。A.l a状态；B.Ha状态；C.I l l a 状态；D.第I I阶段；3.作为受弯构件变形和裂缝验算的依据（）oA.I a状态；B.Ha状态；C.I l l a 状态；D.第I I阶段；4 .受弯构件正截面承载力计算基本公式的建立是依据哪种破坏形态建立的（）A.少筋破坏；B.适筋破坏；C.超筋破坏；D.界限破坏；5 .下列那个条件不能用来判断适筋破坏与超筋破坏的界限（）oA.；B.；C.；D.6 .受弯构件正截面承载力计算中，截面抵抗矩系数取值为：（）。A.；B.；C.；D.；7 .受弯构件正截面承载力中，对于双筋截面，下面哪个条件可以满足受压钢筋的屈服（）oA.；B.；C.；D.；8 .受弯构件正截面承载力中，T形截面划分为两类截面的依据是（）。A.计算公式建立的基本原理不同；B.受拉区与受压区截面形状不同；C.破坏形态不同；D.混凝土受压区的形状不同；9.提高受弯构件正截面受弯能力最有效的方法是（）A.提高混凝土强度等级；B.增加保护层厚度；C.增加截面高度；D.增加截面宽度；1 0.在T 形截面梁的正截面承载力计算中，假定在受压区翼缘计算宽度范围内混凝土的压应力分布是（）oA.均匀分布；B.按抛物线形分布；C.按三角形分布；D.部分均匀，部分不均匀分布；1 1.混凝土保护层厚度是指（）oA.纵向钢筋内表面到混凝土表面的距离;B.纵向钢筋外表面到混凝土表面的距离；C.箍筋外表面到混凝土表面的距离；D.纵向钢筋重心到混凝土表面的距离；1 2.在进行钢筋混凝土矩形截面双筋梁正截面承载力计算中，若，则说明（）-A.受压钢筋配置过多；B.受压钢筋配置过少；C.梁发生破坏时受压钢筋早已屈服；D.截面尺寸过大；判断题1.混凝土保护层厚度越大越好。（）2.对于的T形截面梁，因为其正截面受弯承载力相当于宽度为的矩形截面梁，所以其配筋率应按来计算。（）3.板中的分布钢筋布置在受力钢筋的下面。（）4.在截面的受压区配置一定数量的钢筋对于改善梁截面的延性是有作用的。（）5.双筋截面比单筋截面更经济适用。（）6.截面复核中，如果，说明梁发生破坏，承载力为0。（）7.适筋破坏的特征是破坏始自于受拉钢筋的屈服，然后混凝土受压破坏。（）8.正常使用条件下的钢筋混凝土梁处于梁工作的第H I 阶段