混凝土结构设计原理习题与答案574.pdf
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1、300 第三章习题 3-1 某四层四跨现浇框架结构的第二层内柱轴向压力设计值 N=14X 104N,楼层高 H=5.4m,计算长度 l o=1.25H,混凝土强度等级为 C20,HRB4O0 级钢筋。试求柱截面尺寸及纵筋面积。3-2 由于建筑上使用要求,某现浇柱截面尺寸为 250 mmx 250 mm,柱高 4.0m,计算高度 lo=O.7H=2.8m,配筋为 4Q16(As=804 m)。C30 混凝土,HRB400 级钢筋,承受轴向力设 计值N=950KN 试问柱截面是否安全?3-3 已知一桥下螺旋箍筋柱,直径为 d=500 m,柱高 5.0m,计算高度 10=0.7H=3.5m,配 HR
2、B400 2 钢筋 1016(As=2010 m),C30 混凝土,螺旋箍筋采用 R235,直径为 12 m,螺距为 s=50 m。试确定此柱的承载力。3-4 编写轴心受拉与轴心受压构件截面承载力计算程序。第四章习题 4-1 一钢筋混凝土矩形梁截面尺寸 b X h=250 mx 500 mm,混凝土强度等级 C25,HRB335 钢 筋,弯矩设计值 M=125KN m 试计算受拉钢筋截面面积,并绘配筋图。4-2 一钢筋混凝土矩形梁截面尺寸 bX h=200 mx 500 m,弯矩设计值 M=120 KN-m 混凝 土强度等级C25o 试计算下列三种情况纵向受力钢筋截面面积 As:(1)当选用
3、HPB235 钢筋 时;(2)改用 HRB335 钢筋时;(3)M=180KN m 时。最后,对三种结果进行对比分析。解:当 HRB235 钢筋按一排布置:h=h-35=500-35=465mm.查表可知:对于混凝土强度等级 C25 可得 fc=11.9N/mm.f y=210N/mm.b=0.614,-:1=1.0.M 1.0 勺 06 对于:s=2 2=0.2332.:fcbh。1.0 二=1-1-2:s=1 一.1 2 0.2332=0.2695 八=0.614.:fc 1.0 11.9.2 As=bh0=mm.fy 210 A;minbh=0.2%=篇 mm2 选用 6:18(As=1
4、527mm2)钢筋.当 HRB335 钢筋时,选假定受力钢筋按一排布置 h=h-35=500-35=465mm.查表可知:对于 HRB335 钢筋.fy=300N/mm 2;b=0.550.:1=1.0.如工 M 1.0 06 对于:s=-=2=0.2332.a ifcbho 1.0 1.缪 20 挾 465 2 300 =-1 2:s=0.2695:b=0.550.As=;bh0=0.2695-畀;1.0 11.9=994.18mm2fy 验算条件:Aminbh=0.2%36=188.8mm2.2 A;minbh=0.2%:;.=mm 选用 5:G 16(As=1005mm2)钢筋.当 M=
5、180kN 时,选假定受力钢筋按一排布置.查表得 fc=11.9N/mm2,f y=210N/mm2,;b=0.614,:1=1.0.卡工 M 180H06 对于:s=2 2=0.3498.二ifcbh0 1.0 m.、=i 1-2:s=1-,1-2 0.3498=0.452:b=0.614.As=;bh0*=0.452,:119=2382mm2 fy 210 2 A;minbh=0.2%m ML=:【mm 选用 8:G 20 钢筋(As=2513mm2).由上述可知:由其它条件不变,仅改变受拉钢筋等级,则受拉钢筋强度高时,钢筋面积 小,否则,钢筋面积大:其它条件不变,荷载太小,钢筋面积大,否
6、则,钢筋面积小.4-3 某大楼中间走廊单跨简支板(图 4-50),计算跨度 l=2.18 没,承受均布荷载设计值 g+q=6KN怦(包括自重),混凝土强度等级 C20,HRB235 钢筋。试确定现浇板的厚度 h 及所 需受拉钢筋截面面积 A,选配钢筋,并画钢筋配置图。计算时,取 b=1.0m,a s=25 伽。图 4-50 习题 4-3 附图 1 2 1 2 解:求得最大弯矩设计值:M(q g)l0 =3.564kNm.8 8 由附表 1-2,表 4-2 与表 2-3 查得,取 h=80mm.2 C20 混凝土:fc=9.6N/mm,:1=1.0 2 HPB235 钢筋:fy=210N/mm.
7、h=h-as=180-25mm=155mm.x=h g1 2M 2 356400:1 吠=1551-厂 9.6 厂 7.42 诃 验算条件:Aminbh=0.2%36=188.8mm2.alfcbx 1.0 乂 9“馭 100 挾 7,42 2=339.2mm.fy 210 选用:.:8140 钢筋(As=359mm2)x 7 42 0.135:b=0.614.4-4 钢筋混凝土矩形梁,承受弯矩设计值 ho 55 M=160KN m,混凝土强度等级 C25,HRB335 钢筋。试按正截面承载力要求确定截面尺寸及配 筋。4-5 一钢筋混凝土矩形梁截面尺寸 b X h=200 mmx 500 mm
8、,混凝土强度等级 C25,HRB335 钢 2 筋(2Q18),As=509 mm。试计算梁截面上承受弯矩设计值 M=80KN m 时是否安全?4-6 一钢筋混凝土矩形梁截面尺寸 b X h=250 mX 600 m,配置 425 HRB335 钢筋,分别选 用 C20,C25,C30,C35 与 C40 强度等级混凝土。试计算梁能承担的最大弯矩设计值,并对 计算结果进行分析。4-7 计算表 4-14 所示钢筋混凝土矩形梁能承受的最大弯矩设计值,并对计算结果进行分 析。表 4-14 习题 4-7 附表 项目 截面尺寸 bX h m 混凝土强度等级 钢筋级别 钢筋截面面积 2 m As 最大弯矩
9、设计 值 M/(KN-m 1 200X 400 C20 HPB235 418 2 200X 400 C20 HPB235 620 3 200X 400 C20 HRB335 418 4 200X 400 C25 HPB235 418 5 200X 500 C25 HPB235 418 6 300X 400 C30 HPB235 418 4-8 一钢筋混凝土矩形梁(图 4-51),承受均布荷载设计值 g+q=15KN/m,距 A 支座 3m 处作 用有一集中力设计值 F=15KN 混凝土强度等级 C25,HRB335 钢筋。试确定截面尺寸 bX h 与 所需受拉钢筋截面面积 A,并绘配筋图。F=
10、15KN :mo 吕 mou 图 4-51 习题 4-8 附图 4-9 一钢筋混凝土矩形截面简支梁(图 4-52),bX h=250 mX 500 m,承受均布荷载标准 值 qk=20KN/m 恒荷载标准值 gk=2.25KN/m,HRB335 钢筋,混凝土强度等级 C25,梁内配有 416 钢筋。(荷载分项系数:均布活荷载 丫 G=1.2,计算跨度 I 0=4960 m+240 mm=5200 m)。试验 算梁正截面是否安全?图 4-52 习题 4-9 附图 解:由题意得:恒荷载设计值:g=3gk=2.7 KN/m 活荷载设计值:q=gqk=2.8 KN/m 1 2 最大弯矩设计值 M M=
11、(g q)l02=103.766 KN/m 8 根据混凝土与钢筋等级查表得:fc=11.9N/mm 2,fy=300 N/mm 2 As=804 mm 2 取=1.0 as=33mm 贝 V h0=h-as=467mm X=As fy/-:fcb=81.076mm bh=275mm Mu=As fy(h-0.5x)=102.863 KN m 0.6316 KN m 附图 解:取板的宽度 1m。d 取 M=0.6543 KN m。2:s=M/:fcbh0-0.0426=1-1-2:=0.0435 b 7614 A=:bh0 主=79.54mm2 fy 取 6200mm 以满足构造要求。4-11
12、如图 4-54 所示试验梁,截面尺寸 bX h=120 伽X 250 伽,其混凝土的立方体抗压强度 fcu=21.8N/mm 2,配有 216 钢筋,钢筋试件的实测屈服强度为 fy=385 N/mm 2。试计 算该试验梁破坏时的荷载(应考虑自重)。300 (1).先求 x 则有 x 二 h。一 h02_2M 7 yAs(h0-as)=4654652-2210 一3 942(465一35):1 feb(2)再算=465-387 二 78mm AsyAs:1febx fy 300 942 14.3 200 78 2 1685.6mm 4-12 解:2 1.先求 x,fc=0.76 feu=0.76
13、 21.8=16.568N/mm 2 2 feu=21.8N/mm,fy=385N/mm,h0 二 h-as 二 250-35 二 215mm 2 b=120mm,As 二 401.92 二 402mm 2.求 Mu Mu=1fcbx(h0-?)=16.568 120 78(215-78)=27.193kN m 由题意可知:构件的容量为 25kN/m 3 F=Fmax-F 自重=31812-2250=9562N 1 2 自重荷载 Mg=(25 0.12 0.25)3.375kN*m 4-12 已知一矩形梁截面尺寸 bX h=200 mmx 500 mm,弯矩设计值 M=216KN m 混凝土强
14、度 等级 C30,在受压区配有 320 的受压钢筋。试计算受拉钢筋截面面积 As(HRB335 钢筋)。解:由题意得:2 2 fc=14.3N/mm f y=300N/mm h。=h-as=500-35=465mm b=200,A s=942 mm2 fyAs 358 x 402 x ot1fcb 16.568 020=77.846mm 二 78mm _ Mu Fmax=-900 空遊1812N 900 选用 3G28,2 As=1847 mm 口 w x 78*且 0.168;:心 0.550 h。465 x=78mm 2a s=70mm 4-13 已知一矩形梁截面尺寸 bx h=200 伽
15、X 500 伽,承受弯矩设计值 M=216KN m 混凝土 强度等级 C20,已配有 HRB335 受拉钢筋 620,试复核该梁是否安全。若不安全,但不改变 截面尺寸与混凝土强度等级(a s=70 伽)。解:由题意,钢筋强度等级为 C20,HRB335,6 G 20,查表得:2 2 2 2 fc=9.6N/mm,ft=1.1N/mm,fy 二 300N/mm,As=1884mm,:1=1 As 求配筋率:bh0 取 h0=h-70=500-70 二 430mm(按两排布置)1884:=2.19%0.2%200 430 吊 300=-=2.19%=0.686 0.550:-1fc 9.6-梁处于
16、超筋状态 2 2 Mu=asmax fcbh0=0.399 9.6 H 10=141.65kN*m:M=216kN*m”不安全 重新设计:2 2 最大弯矩设计值:Mu=asbbh0:血=0.399 200 430:9.6=141.65:M 不满足条件,采用双筋截面 受压钢筋按一排布置 a s=35mm,为经济配筋,取 x=bh0.,216 0.399 7.6X200 江4302 2 As 627.44mm 300(430-35)厶0(1 fcbh0+ftAs 0.55 汉 9.6 汉 200 汉 430 2 As 627.44=2141.04mm.fy 300 受压钢筋选用配筋 2 门 20(
17、A s=628mm2)受拉钢筋选用配筋 8 门 18(As=2036mm2)4-14 已知一双筋矩形梁截面尺寸 bX h=200 伽X 450 伽,混凝土强度等级 C30,HRB335 钢 筋,配 置 212 受压钢筋,325+222 受拉钢筋。试求该截面所能承受的最大弯矩设计值 M 解:由题意,钢筋混凝土强度为 C30,HRB335 查表得:2 2 2 尹 fc=14.3N/mm,ft=1.43N/mm,fy 二 300N/mm,b=0.55,-1=1。由配置的受拉、受压钢筋,As=2233mm2,A=226mm。取ho=h _35=450 60=390mm(按两排布置受拉钢筋)求 x 与
18、Mu x _:as=0.55 390=214.5mm 所以 此截面满足要求设计。Mu-:fcbx(h0-x/2)fy As(h0-as)=1 14.3 200 210.52(390-105.26)300 226(390-35)=195.507KN m 4-15 某连续梁中间支座截面尺寸 bX h=250 伽X 650 伽,承受支座负弯矩设计值 M=239.2 KN-m 混凝土强度等级 C30,HRB335 钢筋。现由跨中正弯矩计算的钢筋中弯起 218 伸入 支座承受负弯矩,试计算支座负弯矩所需钢筋截面面积 As,如果不考虑弯起钢筋的作用时,支 座 需 要 钢 筋 截 面 面 积 As 为 多
19、少?解:已知:b h=250mm 650mm,M=239.2kN m/1.004-15 2 2 2 fc=14.3N/mm,fy 二 300N/mm,fy二 300 N/mm as=35mm,as=35mm,min=0.215 b=0.550,jsb=0.3988m 按单筋考虑:0.1769 2 2bh0 Jfc 250 615 1.0 14.3 J1-1-2:s=1-.1-2 0.17692=0.196:b=0.55 2 6159196 437mm 300(615)二还需钢筋面积 1437-509=928mm2,所以选 J25(As=982mm2)如不考虑弯起钢筋,则需钢筋 1437mm,选
20、 4一 22(As=1520mnf)4-16 某整体式肋梁楼盖的 T 形截面主梁,翼缘计算宽度 bf=2200mm,b=300mm,hf=80 m,选用混凝土强度等级 C30,HRB33 密冈筋,跨中截面承受最大弯矩设计值 M=275 KN-m。试确定该梁的高度 h 与受拉钢筋截面面积 As,并绘配筋图。x=(As-As)fy 二(2233-226)300=210.52mm fcb 1 14.3 200 239.2 106 6 239.2 10 A M hr-fy(h0-一)2.18 的 As=509mm 解:假定中性轴,通过翼缘底边,as=35mm 则根据 M 二:1 fb hf(h。-丄)
21、;2 M hf 275 106 80 得 ho 二 149mm 冷 fcbfhj 2 1.0 14.3 2200 80 2:h0 as=149 35=184mm;.设梁高 h=200mm,h0 二 h-35 二 20035 二 165mm;hf 80:1fcbf hf(h)1.0 14.3 2200 80(165)=314.6KN m M=275KN m;.x:hf,属于第一类 T 形截面 M 275 106 2 2-0.321;冷 fcbfh02 1.0 14.3 2200 1652=1 一、1 二 2 二s=1 .1 一 2 0.321 二 0.402:b 二 0.55 0/4*0:1.0
22、X14.3X2200X165X0.402 2的垃讯日+缶 As -6956mm 钢筋用量太大 fy 300.取 6 一 20,As=1884 爲nbh=0.2 o 300 60360mm2 4-17 某 T 形截面梁翼缘计算宽度 bf =500m,b=250m,h=600m,hf=100 m,混凝土强度等级 C30,HRB335 钢筋,承受弯矩设计值 M=256KN m。试求受拉钢筋截面面积,并绘配筋图。4-18 某 T 形截面梁,翼缘计算宽度 bf=1200 m,b=200 m,m,混凝土强度等级 C25,配有 420 受拉钢筋,承受弯矩设计值 截 面 是 否 安fy 300.把梁高加大至
23、600mm 即 h=600mm,h=600-35=565mm;仍属第一类 T 型截面-M 275106 cw:s=0.0274 隔 fcbf h0E 1.034.3 咒 2200 冥 5652=1-.1-2 s=1-,1-2 0.0274 二 0.0278:b 二 0.55 A 1 fcbf h01.0X14.3X2200X565X0.0278“一 2 275 106 h=600 mm,h f =80 M=131KN m。试复核梁 全 4-19 mm,M 4-20 某 T 形截面梁,翼缘计算宽度 bf=400 m,a s=60 mm,混凝土强度等级 C25,HRB335 钢筋 试编写单、双筋矩
24、形梁正截面承载力计算程序。b=200 m,h=600 m,h f =100 620。试计算该梁能承受的最大弯矩 第五章习题 已知某承受均布荷载的矩形截面梁截面尺寸 bX h=250 mX 600 m(取a s=35 m),采 用 C25 混凝土,箍筋为 HPB235 钢筋。若已知建立设计值 V=150KN 试求采用 8 双肢箍的 箍 筋 间 距 s 5-1 解:已知 fy=11.9 N/mm2,ft=1.27N/mm2;fy 二 210N/mm2,取 as=35mm,h0 二 has 二 600-35 二 565mm 由 V 0.7f tbh+1.25f yv 得:s Asvl 150000-
25、0.7 1.27 250 565 2 2 工 mm/m=0.165mm/m s 选用双肢箍 1.25 210 565 28,则 Asv1=50.3mm2,可2 50.3 s-0.165 且 0.7ftbh0=0.7 1.27 250 565=125.571KN m:V=150KN 根据构造要求选配筋间距即可,取 s=250mm610mm.二 610mm.2 50.3 0.161 0。Lmin=0.24 bs 250 250 t 0.2J=0.145 0.210 yv 解:已知混凝土强度等级为 C25,r=1.0,f c=11.9N/mm2;fy=300N/mmi2,b=0.55,As=1256
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