混凝土结构设计原理习题与答案.pdf
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1、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=14 104N,楼层高H=5.4m,计算长度l0=1.25H,混凝土强度等级为C20,HRB400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250 250,柱高4.0m,计算高度l0=0.7H=2.8m,配筋为4 16(As=804 2)。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,柱高 5.0m,计算高度 l0=0.7H=3.5m,配 HRB400钢筋 10 16(As=2010 2),C30
2、混凝土,螺旋箍筋采用R235,直径为 12,螺距为 s=50。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bh=250 500,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bh=200 500,弯矩设计值M=120 KN m,混凝土强度等级C25。试计算下列三种情况纵向受力钢筋截面面积As:(1)当选用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 HRB2
3、35 钢筋按一排布置:h0=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.fy=210N/mm.b=0.614,1=1.0.对于s=20cMf bh=621.01.0=0.2332.=12s=1120.2332=0.26950.614.bAs=c0yfbhf=1.011.9210mm2.minAbh=0.2=mm2选用 618(As=1527mm2)钢筋.当 HRB335 钢筋时,选假定受力钢筋按一排布置h0=h-35=500-35=465mm.查表可知:对于 HRB335 钢筋.fy=300N/mm2.b=0.550.1=1.0.对于s
4、=20cMf bh=621.01.0=0.2332.=12s=0.2695b=0.550.As=c0yfbhf=0.26951.0 11.9300=994.18mm2 minAbh=0.2=mm2选用 516(As=1005mm2)钢筋.当 M=180kN 时,选假定受力钢筋按一排布置.查表得 fc=11.9N/mm2,fy=210N/mm2,b=0.614,1=1.0.对于s=20cMf bh=621801.0=0.3498.=12s=1-120.3498=0.452b=0.614.As=c0yfbhf=0.45211.9210=2382mm2.minAbh=0.2=mm2选用 820 钢筋
5、(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(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,s=25。图 4-50 习题 4-3 附图解:求得最大弯矩设计值:22011()88Mqg l=3.564kN?m.由附表 1-2,表 4-2 与表 2-3 查得,取
6、h=80mm.C20 混凝土:fc=9.6N/mm2,1=1.0 HPB235 钢筋:fy=210N/mm2.h0=h-as=180-25mm=155mm.x=h0-1-21021cMf bh=1551-2235640017.42.9.6mmAs=cyf bxf=1.0210=339.2mm2.验算条件:minAbh=0.2362188.8mm.选用8140 钢筋(As=359mm2)07.420.1350.614.55bxh4-4 一 钢 筋 混 凝 土 矩 形 梁,承 受 弯 矩 设 计 值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。
7、4-5 一钢筋混凝土矩形梁截面尺寸bh=200 500,混凝土强度等级C25,HRB335钢筋(2 18),As=509 2。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bh=250 600,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b h混凝土强度等级钢筋级别钢筋截面面积As2最 大 弯 矩 设 计值 M/(
8、KN m)1 2 3 4 5 6 200400 200400 200400 200400 200500 300400 C20 C20 C20 C25 C25 C30 HPB235 HPB235 HRB335 HPB235 HPB235 HPB235 4186204 18 4184184184-8 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b h 与所需受拉钢筋截面面积A,并绘配筋图。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
9、-52),bh=250 500,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4 16钢筋。(荷载分项系数:均布活荷载G=1.2,计算跨度l0=4960 240=5200)。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=rGgk=2.7 KN/m 活荷载设计值:q=rQqk=2.8 KN/m 最大弯矩设计值M M=201)103.766 KN/m8gq l(根据混凝土与钢筋等级查表得:fc=11.9N/mm2,fy=300 N/mm2 sA=804 mm2b=0.55 取1=
10、1.0 as=33mm 则 h0=h-as=467mm X=sAyf/1cfb=81.076mmbh=275mm Mu=sAyf(h0-0.5x)=102.863 KN.mM。所以此梁的正截面是不安全的。4-10 如图 4-53 所示雨篷板,板厚 h=60,板面上有20 厚防水砂浆,板底抹有20 混合砂浆。板上活荷载标准值考虑500N/。HPB235钢筋,混凝土强度等级C20。试求受拉钢筋截面面积A,并绘配筋图。图 4-53 习题 4-10 附图解:取板的宽度1m。As=20mm,h0=40mm 查表得:fc=9.6N/mm2,fy=210/mm2,b=0.614.跨度:l0=1200+30=
11、1230mm 荷载设计值:恒载标准值:防水砂浆:0.02 m220K N/m2=0.4KN/m;混合砂浆:0.02 m215K N/m2=0.3KN/m;钢筋混凝土板自重:0.06 m225K N/m2=1.5KN/m;得:Gk=2.2 KN/m 活荷载标准值:qk=0.5 KN/m 恒载设计值:g=rGgk=2.64 KN/m 活载设计值:q=rQqk=0.7 KN/m 最大弯矩设计值:M=1/8(g+q)l02=0.6316 KN.m 以恒载为主:M=1.35 1 8 2.2 1.232+1.4 0.7 1 8 0.5 1.232=0.65430.6316 KN.m 取 M=0.6543
12、KN.m。21020/0.042611 20.04350.61479.54scsbcsyMf bhfAbhmmf取6200mm 以满足构造要求。4-11如图 4-54 所示试验梁,截面尺寸bh=120 250,其混凝土的立方体抗压强度fcu=21.8N/2,配有 216 钢筋,钢筋试件的实测屈服强度为fy=385 N/2。试计算该试验梁破坏时的荷载(应考虑自重)。4-12.解:1.先求 x,20.760.7621.816.568/ccuffNmm220221.8/,385/,25035215120,401.92402cuyssfN mmfNmm hhammbmm Amm135840277.84
13、67816.568 120yscf Axmmmmf b2.求 Mu1(0)16.568 120 78(21578)27.1932xMufcbx hkNm?由题意可知:构件的容量为25kN/m3Fmax=2863081231812900900uMNmax=31812-2250=9562NFFF自重自重荷载Mg=21(250.12 0.25)3.3752kNm?4-12 已知一矩形梁截面尺寸bh=200 500,弯矩设计值M=216KN m,混凝土强度等级 C30,在受压区配有3 20 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:220214.3/300/50035
14、465200,942cyssfNmm fNmmhhammbAmm(1).先求 x 则有02001621()2210 10300 942(46535)465465246538778yssccMfAhaxhhf bf bmm(2)再算1230094214.3200781685.6300yscyfAf bxAsmmf选用 328,201847780.1680.55046578270bsAsmmxhxmmamm且4-13 已知一矩形梁截面尺寸bh=200 500,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6 20,试复核该梁是否安全。若不安全,但不改变截面尺寸与
15、混凝土强度等级(s=70)。解:由题意,钢筋强度等级为C20,HRB335,620,查表得:222219.6/,1.1/,300/,1884,1ctysfNmmfNmmfNmmAmm求配筋率:0sAbh取y1 c07050070430()1884=2.19%0.2%200 430f300=2.19%=0.6860.550f9.6hhmm 按两排布置梁处于超筋状态220max0.3999.60141.65216MuasfcbhkNmMkNm?不安全.重新设计:最大弯矩设计值:22100.3992004309.6141.65sbcMua bhfM不满足条件,采用双筋截面.受压钢筋按一排布置.35a
16、 smm,为经济配筋,取0.bxh221022160.3999.6200430627.44300(43035)0.559.6200430627.442141.04.300sbcysyAmmf bhfAAsmmf受压钢筋选用配筋220(2628A smm)受拉钢筋选用配筋818(22036Asmm)4-14 已知一双筋矩形梁截面尺寸b h=200 450,混凝土强度等级C30,HRB335钢筋,配置 212 受压钢筋,3 25+2 22 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:2/3.14mmNfc,2/43.1mmNft,2/3
17、00mmNfy,55.0b,11。由配置的受拉、受压钢筋,22233mmAs,2226mmAs。取mmhh39060450350(按两排布置受拉钢筋)求 x 与 Mu:mmaxmmfcbfyAAxsss5.21439055.052.2102003.141300)2262233()(1所以此截面满足要求设计。mKNahsAyfxhfcbxMus?507.195)35390(226300)26.105390(52.2102003.141)()2/(0014-15 某连续梁中间支座截面尺寸bh=250 650,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
18、跨中正弯矩计算的钢筋中弯起2 18 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为多少?2122min62201:250650,239.2,1.0041514.3/,300/,300/35,35,0.2150.550,0.3988:239.2100.17692506151.014.31121120.17ssbsbssbhmmmm MkNmfcNmmfyNmmfyNmmamm ammmMbhfc?解 已知按单筋考虑26200690.1960.55239.2 1014376150.196300(615)()22218,),)byMA
19、smmhfh22222的As=509mm还需钢筋面积1437-509=928mm 所以选 225(As=982mm如不考虑弯起钢筋则需钢筋 1437mm 选422(As=1520mm4-16 某整体式肋梁楼盖的T 形截面主梁,翼缘计算宽度bf=2200,b=300,hf=80,选用混凝土强度等级C30,HRB335 钢筋,跨中截面承受最大弯矩设计值M=275KN 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。1010010:,35();2275 1068014921.0 14.32200 80214935184;200,3520035165;
20、80()1.0 14.32200 80(165)322fcfffcfffcffasmmhMf bhhhMmmf bhhasmmhmm hhmmhf bhhQ0解 假定中性轴通过翼缘底边则根据得h=设梁高221010214.6275;,275 1060.321;1.0 14.3 2200 16511211 20.3210.4020.551.0 14.32200 165 0.4026956300fscsbcfyKNmMKNmxhTMf bf hf bhAsmmf?0属于第一类形截面钢筋用量太大把梁高加大至 600mm,即h=600mm,h=6010210200min275 1060.02741.0
21、 14.3 2200 5652112112 0.02740.02780.551.0 14.32200 5650.02781647300620,18840.2300600360cfbcyMf bhsf bf hAsmmfAsbhmms0-35=565mm;仍属第一类 T型截面=取4-17 某 T形截面梁翼缘计算宽度bf=500,b=250,h=600,hf=100,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,b=200,h=600,h f=80,混凝土强度等级C25,配有 42
22、0 受拉钢筋,承受弯矩设计值M=131KN m。试复核梁截面是否安全。1:300 1ycff Asf b21c22bssy1 cff解 已知混凝土强度等级为C25,=1.0,f=11.9N/mm;fy=300N/mm,=0.55,As=1256mm考虑一排钢筋布置=35mm,h0=h-=600-35=565mm;判别截面类型:f As=300 1256=376800N f b h =11.9120080N=1142400N;属于第一类 T形截面x=2200min01025626.381.0 11.9 120012560.220060024026.380.04670.5556526.38()1.
23、0 11.9 120026.38(565)207.87013122bcfmmAsmmbhmmxhxf bx hKNmKNm?该梁截面安全4-19 某 T 形截面梁,翼缘计算宽度bf=400,b=200,h=600,h f=100,s=60,混凝土强度等级C25,HRB335钢筋 6 20。试计算该梁能承受的最大弯矩M。4-20 试编写单、双筋矩形梁正截面承载力计算程序。第五章习题5-1 已知某承受均布荷载的矩形截面梁截面尺寸bh=250 600(取 s=35),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?2220222:11.9/
24、,1.27/;210/,35,6003556501500000.71.27250565/0.165/1.252105658,150.3,250.36100.165yysvfNmmftNmmfNmmasmm hhasmmAhsAsvlmmmmmmsAsvmmmmt0yv解 已知取由V0.7fbh+1.25f得:选用双肢箍 2则可求:s00000,min.0.70.71.27250565125.571150250.30.241.270.1610.240.145.250250210tsvtsvyvf bhKNmVKNAfbsf?sv且根据构造要求选配筋间距即可,取s=250mm0.240.163%y
25、vsvtsvtyvKNmmmmfA hsmmsmmvf b hnAfbsfsv应该计算配筋箍筋数量计算选用双肢10箍筋,A由上式得箍筋间距为:选符合要求。最小配箍率验算满足要求。箍筋沿梁全长均匀布置,梁配筋图如下5-3 某 T形截面简支梁尺寸如下:bh=200 500 (取 s=35,bf=400,hf=100);采用C25 混凝土,箍筋为HPB235 钢筋由集中荷载产生的支座边剪力设计值V=120KN(包括自重),剪跨比 =3。试选择该梁箍筋。解:已知条件:混凝土C25:fc=11.9N/mm2ft=1.27 N/mm2 fyv=210 N/mm2h0=h-as=465mm 复核截面尺寸:0
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