建筑结构第四五章

1、答案： 第四章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算第五章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算（ 401 分）一、填空（每空 1 分，共 29 分）1. 钢筋混凝土板，除配置受力钢筋外，还应在垂直与受力钢筋的方向上布置构造钢筋，该钢 筋叫做 分布钢筋 。2. 梁、板、柱的保护层厚度与 环境类别 和 混凝土强度 有关。3. 适筋梁正截面破坏时，受压区边缘小于C50 混凝土的极限压应变为 0.0033 。4. 受弯构件的抗裂度是以 a 阶段作为计算依据；承载力的计算依据是a；变形和裂缝宽度计算以 阶段为计算依据。5. 平衡配筋梁破坏时 ,s= _fy/Es,受压区边缘砼的应变为 _ cu6.当 b

2、时，矩形截面单筋梁的正截面承载力为1 fcbh02 b（1 0.5 b） ，最大配筋率为1fc b / f y 。7为提高梁的受弯承载力，提高钢筋等级与提高混凝土等级相比，提高钢筋更有效。8梁的配筋率不变的条件下， h 与 b 相比，增大 h 对梁的受弯承载力更有效。9无腹筋梁的破坏形态主要与剪跨比 有关，其中斜压破坏靠 限制截面尺寸 来避免，斜拉破坏靠 最小配箍率 来避免。10梁内箍筋过多时，将发生斜压 破坏。11一般板不作抗剪计算，主要因为一般板的受剪承载力大于受弯承载力。12. 对于薄腹梁，截面限制条件要严些，是为了防止斜压 破坏。13. 梁内弯起多排钢筋时，相邻上下弯起点间距应小于Sm

3、ax ，是为了保证 斜截面抗剪承载力 。14. 当梁高超过 450 时，应设腰筋，这是为了防止混凝土不均匀收缩 。15. 受弯构件适筋梁破坏时，压区边缘混凝土应变等于 （大于，小于，等于）峰值时的应变，应力 小于 （大于，小于，等于）峰值时应力；受拉钢筋的应变 大于 （大于，小于，等于）屈服时的应变。16. 梁的抵抗弯矩图不切入设计弯矩图，是为了保证正截面抗弯 承载力。17. 梁内纵筋弯起时，规定弯起点应在钢筋充分利用截面之外0.5h0 处。18. 规范规定的钢筋锚固长度随混凝土等级的提高而减小 （增大，减小，不变） ，随钢筋等级提高而 增大 （增大，减小，不变） 。二、选择题（每个 2 分，

4、共 86 分）1-10 ADBBA DACBA11-20 CACBA ABAAB21-30 BDBCC ABDBC31-40 BACBB ADDCC41-43 BCB三、判断题（每个 2 分，共 20分）1-10 T F F F F F F T F T四、简答题 （每题 6 分,共 126 分）1. 进行正截面承载力计算时引入了哪些基本假设?答： 1）截面在变形的过程中保持平面；2）不考虑混凝土抵抗拉力；3）混凝土轴心受压的应力与应变关系为抛物线，其极限应变0取 0.002，相应的最大压应力取为混凝土轴心抗压强度设计值fc；对非均匀受压构件，当压应变 c 0.002 时，应力与应变关系为抛物线

5、，当压应变 c0.002 时，应力与应变关系为水平线，其极限应变 cu 取 0.0033，相应的最大压应力取为混凝土弯曲抗压强度设计值1fc。4）钢筋应力取等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。受拉钢筋极限 应变取 0.01。2. 什么叫少筋梁、适筋梁和超筋梁 ?在实际工程中为什么应避免采用少筋梁和超筋梁?答：当纵向配筋率适中时， 纵向钢筋的屈服先于受压区混凝土被压碎， 梁是因钢筋受拉屈服 而逐渐破坏的，破坏过程较长，有一定的延性，称之为适筋破坏，相应的梁称为适筋梁。当 纵向配筋率过高时， 纵向钢筋还未屈服， 受压区混凝土就被压碎， 梁是因混凝土被压碎而破 坏的，破坏过程较短，

6、延性差，破坏带有明显的脆性，称之为超筋破坏，相应的梁称为超筋 梁。当纵向配筋率过低时，梁一旦开裂，纵向钢筋即屈服，甚至进入强化阶段，梁的承载力 与同截面的素混凝土梁相当，梁是因配筋率过低而破坏的，破坏过程短，延性差， 称之为少 筋破坏，相应的梁称为少筋梁。 超筋梁配置了过多的受拉钢筋，造成钢材的浪费， 且破坏前 没有预兆； 少筋梁的截面尺寸过大， 故不经济，且是属于脆性破坏，故在实际工程中应避免 采用少筋梁和超筋梁。3. 适筋梁受弯破坏的几个阶段是如何划分的？受弯构件正常工作在那个阶段？抗裂及强度 计算分别以哪个阶段为计算依据？答：在第阶段，混凝土没有开裂， 受压区混凝土的应力图形位直线， 受

7、拉区混凝土应力图 形前期是直线， 后期为曲线；受拉钢筋的应力较小；梁的弯矩与截面曲率成直线关系， 挠度 很小。在第 II 阶段，梁是带裂缝工作的。 在裂缝截面处， 受拉区大部分混凝土推出工作，拉力 由纵向钢筋承担， 钢筋没有屈服； 受压区混凝土已有塑性变形； 梁的弯矩与截面曲率成曲线 关系，挠度还不明显。在第 III 阶段，纵向受拉钢筋屈服，裂缝处，受拉区大部分混凝土退出工作；受压区混凝土 应力图形比较丰满， 到压区边缘混凝土压应变达到极限压应变时， 构件破坏； 梁的弯矩与截 面曲率成接近水平的直线，挠度大。受弯构件正常工作在第II 阶段；抗裂以 Ia 为计算依据，强度计算以 IIIa 为计算

8、依据。4. 什么要掌握钢筋混凝土受弯构件正截面受弯全过程中各阶段的应力状态，它与建立正截面受弯承载力计算公式有何关系 ?答 ：进行受弯构件截面受力工作阶段的分析， 不但可以使我们详细地了解截面受力的全过程， 而且为裂缝、变形以及承载力的计算提供了依据。截面抗裂验算是建立在第 a 阶段的基础 之上，构件使用阶段的变形和裂缝宽度验算是建立在第阶段的基础之上， 而截面的承载力 计算则是建立在在第 a 阶段的基础之上的。5. 什么叫配筋率，它对梁的正截面受弯承载力有何影响?答 ：纵向受拉钢筋总截面面积与正截面的有效面积的比值，成为纵向受拉钢筋的配筋百分率，或简称配筋率。 随着配筋率的由小到大变化， 梁

9、的破坏由少筋破坏转变为适筋破坏以致于超 筋破坏。6. 钢筋混凝土受弯构件正截面破坏的三种破坏形态和破坏特征。 答：少筋破坏、适筋破坏和超筋破坏。少筋破坏：，梁一旦开裂，纵向钢筋即屈服，甚至进入强化阶段，梁的承载力与同截面的素 混凝土梁相当，梁是因配筋率过低而破坏的，破坏过程短，延性差；适筋破坏：纵向钢筋的屈服先于受压区混凝土被压碎，梁是因钢筋受拉屈服而逐渐破坏的， 破坏过程较长，有一定的延性；超筋破坏： 纵向钢筋还未屈服， 受压区混凝土就被压碎， 梁是因混凝土被压碎而破坏的，破 坏过程较短，延性差，破坏带有明显的脆性。7. 如何防止将受弯构件设计成少筋构件和超筋构件?答：1）为了防止将受弯构件

10、设计成少筋构件，要求构件的配筋量不得低于最小配筋率的配 筋量，即： min2）为了防止将受弯构件设计成超筋构件，要求构件截面的相对受压 区高度不得超过其相对界限受压区高度，即：b。8. T形截面如何分类？怎样判别第一类 T 形截面和第二类 T 形截面？ 答：进行 T 形截面正截面承载力计算时， 首先需要判别 T形截面是属于第一类 T 形截面还是 第二类 T 形截面。当中和轴位于翼缘内时，为第一类T 形截面；当中和轴位于腹板内时，为第二类 T 形截面；当中和轴位于翼缘和腹板交界处时， 为第一类 T 形截面和第二类 T形截面 的分界线。9. 什么叫界限破坏，此时混凝土和钢筋的应变分别是多少,相对受

11、压区高度多大？答：受弯构件正截面破坏时， 钢筋应力到达屈服强度时， 受压边缘的纤维应变恰好到达极限 压应变。混凝土的应变为 cu,钢筋的应变为 fy/Es,相对受压区高度为 b。10. 在什么条件下要采用双筋截面？双筋梁的计算公式中为什么要有适用条件？ 答：下列条件：1）弯矩很大，按单筋计算时超筋，而梁的截面尺寸受到限制，混凝土强度等级又不能 提高时；2）在不同荷载组合下，梁截面承受异号弯矩。适用条件 x 2as 是为了保证受压钢筋屈服；x bh0 是为了保证受拉钢筋屈服。11. 简述受弯构件无腹筋梁斜截面的三种破坏特征，在设计中如何避免。 答：有三种破坏形态：斜压破坏，剪压破坏，斜拉破坏。在

12、设计中，用限制构件截面尺 寸的条件来防止斜压破坏；用满足最小配箍率条件及构造要求来防止斜拉破坏；通过计 算来防止剪压破坏。12. 试述剪跨比的概念及其对斜截面破坏的影响。 答：剪跨比为集中荷载到支座的距离与梁有效高度地比值，某截面的广义剪跨比为该截 面弯矩与剪力和截面有效高度乘积的比值，它们都反映了梁中正应力与剪应力的比值。 随着剪跨比的增大， 斜截面破坏形态的变化趋势是从斜压破坏转变为剪压破坏以至斜拉 破坏。当剪跨比较大（3）时，梁会出现斜拉破坏；当剪跨比较小（1）时，梁会出现斜压破坏；当剪跨比一般（ 1 3）时，梁会出现剪压破坏。13. 梁上斜裂缝是怎样形成的？它发生在梁的什么区段内？ 答

13、：对于钢筋混凝土梁，由于混凝土的抗拉强度很低，因此随着荷载的增加，当主拉应 力值超过混凝土抗拉强度时，将首先在达到该强度的部位产生裂缝，其裂缝走向与主拉 应力的方向垂直，故称为斜裂缝。斜裂缝的出现和发展使梁内应力的分布和数值发生变 化，最终导致在剪力较大的近支座区段内不同部位的混凝土被压碎或混凝土拉坏而丧失 承载能力，即发生斜截面破坏。它发生在梁的剪力和弯矩共同作用的剪弯区段内。14. 斜裂缝有几种类型 ?有何特点 ? 答：斜裂缝主要有两类：腹剪斜裂缝和弯剪斜裂缝。在中和轴附近，正应力小，剪应力 大，主拉应力方向大致为 45 。当荷载增大，拉应变达到混凝土的极限拉应变值时，混 凝土开裂，沿主压

14、应力迹线产生腹部的斜裂缝，称为腹剪斜裂缝。腹剪斜裂缝中间宽两 头细， 呈枣核形， 常见于薄腹梁中。 在剪弯区段截面的下边缘， 主拉应力还是水平向的， 所以，在这些区段仍可能首先出现一些较短的垂直裂缝，然后延伸成斜裂缝，向集中荷 载作用点发展，这种由垂直裂缝引伸而成的斜裂缝的总体，称为弯剪斜裂缝。这种裂缝 上细下宽。15. 影响斜截面受剪性能的主要因素有哪些?答：影响斜截面受剪性能的主要因素有：剪跨比、混凝土强度、箍筋配筋率、纵筋配筋 率、斜截面上的骨料咬合力、截面尺寸和形状。16. 在设计中采用什么措施来防止梁的斜压和斜拉破坏?答： 1）截面最小尺寸：为了防止斜压破坏，当 hw/b4 时（厚腹

15、梁，即一般梁） V 0.25c fcbh0当 hw/b 6 时（薄腹梁） V 0.20 c fcbh0当 4hw/b3）时，或箍筋配置不足时出现。此破坏系由梁中主拉应力 所致， 其特点是斜裂缝一出现梁即破坏， 破坏呈明显脆性， 类似于正截面承载力中的少筋破 坏。斜压破坏：当剪跨比较小（ 0.726 满足。2 分）若选用 8120,则 ngAsv1 2 50.3 s 120配箍率svngAsv1 2 50.3bs 200 1200.419%2 分）f1.1最小配箍率 sv,min 0.24 t 0.240.126 svsv,min f yv210sv满足要求。8受均布荷载作用的矩形简支梁，截面尺

16、寸、支承情况如图所示。均布荷载设计值q 90kN/m ， 纵 筋 为 热 轧 HRB335 级 钢 筋 （fy=300N/mm2） ， 混 凝 土 强 度 等 级 为 C20 级 （ ft=1.1N/mm2,fc=9.6N/mm2 ），箍筋为热轧 HPB235 级钢筋 （fyv=210N/mm2） 。设箍筋配置 为双肢 6200 。求：此梁需配置的弯起钢筋并验算全梁的承载力。（15 分）解：（ 1）求 VcsngAsv1Vcs 0.7 ftbh0 1.25fyvgsv1 gh0s 2 28.3 （ 3 分） 0.7 1.1 200 4651.25 210 465 106154 N200（2）求

17、弯起钢筋的截面面积Vcb设Asbs450 ，则 V Vcs0.8f y sin s160200 1061540.8 300 0.7072318.5mm（2 分 ）根据已配的纵筋，可将中间一根直径为 22mm 的钢筋弯起，则实有：22Asb 380.1mm 分） 318.5mm 2 , 满足要求。 （2 分） （3）验算全梁斜截面承载力验算全梁斜截面承载力，主要是验算受力和配筋有突变的点，故本题只验算弯筋弯起点即 可。如右图所示，该处的剪力设计值为： V117000N 106154N ，不 满足要求。（2 分）方案一：加密箍筋重选 6150 ，则实有n gAsv1Vcs 0.7 ftbh0 1.

18、25f yvgsv1 gh0s2 28.30.7 1.1 200 4651.25 210 465（4 分 ）150117668 N 117000 N （满足）方案二：单独设置弯起钢筋 如图所示，可以在弯起点的位置焊接一根鸭筋，也可满足要求， 具体计算过程略。（ 2 分）9 已知一矩形截面简支梁，荷载及支承情况如下图所示。截面尺寸 bh=200mm 450mmHPB235 级钢筋 （fyv=210N/mm2） 。（15 分） 求：此梁需配置的箍筋。解：1）求支座边缘截面剪力设计值VA12ql042 3P168.8kN12 103.76 3 20042 分）VB1ql0 1 P204103.76 1420068.8kN（h0440mm），混凝土强度等级为 C25级（ ft=1.27N/mm2, fc=11.9N/mm