混凝土结构设计原理-主观题

1、混凝土结构设计原理第四次作业12. 为什么在钢筋混凝土受弯构件中不能有效地利用高强度钢筋和高强度混凝土？而在预应力混凝土构件中必须采用高强度钢筋和高强度混凝土?由于钢筋混凝土受弯构件拉区混凝土的过早开裂，导致使用荷载下构件的裂缝宽度与钢筋应力ss，近于成正比，而构件的刚度Bs与受拉钢筋截面面积As也近似成正比。因此，如采用高强度钢筋，且充分利用其抗拉强度设计值（fy），则As将近乎成反比的减小;ss将成比例的增大。结果是构件的挠度和裂缝宽度都超过了允许的限值，上述分析说明对构件挠度和裂缝宽度的控制等于控制了钢筋混凝土构件中钢筋的抗拉强度设计值。在钢筋混凝土受弯构件中采用高强度混凝土也

2、是不合理的，因为提高混凝土的强度对减小Wmax几乎没有作用，对提高Bs的效果也不大。其根本原因是拉区混凝土过早开裂的问题并没有得到解决。 在预应力混凝土构件中，由于混凝土的收缩、徐变，钢筋应力松弛等原因将产生预应力损失。为了扣除应力损失后，仍能保留有足够的预应力值，需施加较高的张拉控制应力，所以必须采用高强度的钢筋。为了能承受较高的预压应力，并减小构件截面尺寸以减轻构件的自重，预应力混凝土构件中须采用高强度的混凝土。同时采用高强钢筋和高强混凝土可以节约材料，取得较好的经济效果。13. 2 预应力筋的张拉控制应力con为什么不宜过高？con过高会出现以下一些值得注意的问题：con越高，

3、构件的开裂荷载与极限荷载越接近，使构件破坏前缺乏足够的预兆。当进行超张拉时，由于张拉应力的不均匀性可能使个别钢筋的应力超过屈服强度（或抗拉强度）。发生永久变形（或脆断）。使预应力松弛损失增大。对预应力筋进行张拉的过程，同时也是对它进行质量检验的过程；一旦张拉终止，预应力筋中应力将逐渐降低，con维持的时间是短暂的，因此可不受抗拉强度设计值的限制，而直接与抗拉强度的标准值相联系。14. 为什么在计算由于混凝土收缩徐变引起的预应力损失l6时，要控制pc/fcu0.5?当初应力超过0.5fc时。徐变与初应力为非线性关系，徐变将明显增大。规范的内计算公式是建立在线性徐变基础上的，因此要求控制

4、pc/fcu0.5。否则徐变过大，也难以计算。15. 梁下部和上部预应力数值大小，对梁正截面受弯承载力有何影响？对梁传力锚固阶段和使用阶段抗裂性有何影响？适当增大，对梁正截面抗弯承载力影响不大，能改善梁使用阶段抗裂性，但梁传力锚固阶段（就是施工阶段）容易开裂； 适当增大，能改善梁传力锚固阶段（就是施工阶段）抗裂性，但是会减小梁正截面受弯承载力，对使用阶段抗裂性也不利。16.  17.  已知某钢筋混凝土单筋矩形截面梁截面尺寸为b×h=250mm×450mm，安全等级为二级，混凝土强度等级为C40，配置4B16的HRB335 级纵向受拉钢筋，as

5、=35mm.【要求】：该梁所能承受的极限弯矩设计值Mu。 18.  已知某钢筋混凝土单筋矩形截面梁承受弯矩设计值M=150kN.m,环境类别为一类，截面尺寸为b×h=250mm×500mm，安全等级为二级，混凝土强度等级为C20，配置HPB335级纵向受拉钢筋。 【要求】：设计纵向受拉钢筋As。 提示：可假设asa=65mm第四次作业1. 如何减小梁弯曲裂缝宽度？减小钢筋应力，增加纵筋配筋率，合理布置钢筋，适当减小钢筋间距，采用变形钢筋替代光圆钢筋，采用预应力构件2. 最大裂缝宽度Wmax是指钢筋表面处的裂缝宽度，还是构件外表面处的裂

6、缝宽度？指构件外表面处的裂缝宽度3. 由缝宽度计算公式可知，混凝土保护层越大，裂缝宽度就越大，这是否说明小的混凝土厚度对结构的耐久性更好？足够的混凝土保护层的质和量对耐久性有好处。4. 试从Wmax<Wlim说明，普通钢筋混凝土受弯构件不适宜使用高强度钢筋？裂缝宽度与钢筋应力大致成正比，所以限制裂缝宽度就等于限制了钢筋应力值，因此无法采用高强度钢筋。5. 影响梁斜截面受剪承载力的因素有哪些？(1)剪跨比对梁顶直接施加集中荷载的梁，剪跨比之足影响受剪承载力的最主要因素，随着剪跨比的增大，破坏形态发生显著变化，梁的受剪承载力明显降低。小剪跨比时，大多发生斜压破坏

7、，受剪承载力很高;中等剪跨比时，大多发生剪压破坏，受剪承载力次之;大剪跨比时，大多发生斜拉破坏，受剪承载力很低。当剪跨比X>3以后.剪跨比对受剪承载力无显著的影响。(2)混凝土强度混凝土强度反映了混凝土的抗压张度和抗拉强度，因此，直接影响余留截面抵抗主拉应力和主压应力的能力，试验表明，受剪承载力随混凝土抗拉张度r的提高而提高，两者基本呈线性关系。梁斜截面破坏的形态不同，混凝土张度影响程度也不同.)1=1.0时为斜压破坏，直线的斜率较大;),>3时为斜拉破坏，直线的斜率较小;1.O<3,<3.0时为剪压破坏，其直线的斜率介于上述之间。(3)纵筋配筋率p增加纵筋配筋率P可抑

8、制斜裂缝向受压区的伸展，从而提高骨料咬合力，并加大了剪压区高度，使混凝上的抗剪能力提高，同时也提高了纵筋的销栓作用。总之，随着P的增大，梁的受剪承载力有所提高，但增幅不大。6. 如何避免梁发生斜拉破坏、斜压破坏？参见教材关于斜截面抗剪承载力公式的上限和下限。截面限制条件防止斜压破坏，合格的配箍率和箍筋间距防止斜拉破坏。7.  某矩形截面简支梁，承受匀布荷载。C25混凝土，fc=11.9MPa，ft=1.27MPa，b=250mm，h=700mm，h0=640mm。只设置双肢8-HRB335箍筋，fyv=300MPa，S=200mm。该梁承受剪力设计值V=500KN。 问：（

9、1）此构件斜截面受剪承载力是否合格？ （2）此构件斜截面破坏特征属于斜压破坏、剪压破坏还是斜拉破坏？ hw/b=640/250=2.56<4，一般梁，Vu,max=0.25fc bh0=476KN， Vu=0.7ft bh0+1.25fyvAsvh0/S=262.84KN <Vu,max 不会发生斜压破坏。 Vc =0.7ft bh0=142.24KNVu sv =Asv /(bs)=0.20%sv,min = 0.24ft /fyv=0.10%，S Smax，不会发生斜拉破坏。 VuV=500KN，斜截面承载力不合格，发生剪压破坏（适筋破坏）。 注意

10、，构件实际承受的剪力值V不影响破坏性质。 8. 轴心受压构件中的纵向钢筋和箍筋分别起什么作用？纵向钢筋主要是和混凝土共同纵向受压，可以大大减少构件截面尺寸。箍筋主要是限制混凝土垂直于轴心的变形，可以大大加大混凝土的抗压能力。9. 配置螺旋箍筋的轴心受压柱与普通箍筋柱有哪些不同？旋筋柱延性和承载力都高于普通箍筋柱。10. 轴心受压构件破坏时，纵向钢筋应力是否总是可以达到？采用很高强度的纵筋是否合适？11. 偏心受压构件正截面破坏形态有几种？大小偏心受压破坏形态有哪些不同？受压构件截面分为受压区和受拉区，所以其破坏分为：受压区破坏（受压区的砼抗压承载力不足）

11、;受拉区砼被拉裂。偏心受压构件的分类划分是跟据其偏心矩e来划分的;当e大于等于1/6长边的一半时为大偏心受压构件，当e小于1/6长边的一半是为小偏心受压构件12. 偏心受压构件正截面破坏特征与哪些因素有关？如何判断属于受压还是受拉破坏？偏心距较大时为什么也会发生受压破坏？偏心受压构件正截面破坏特征与偏心距、截面尺寸、配筋率、材料强度、构件计算长度等因素有关。受拉破坏是指，破坏始于受拉钢筋先屈服，最后混凝土被压坏。受压破坏是指，受压区混凝土破坏而受拉钢筋还未屈服。大偏心受压构件混凝土截面部分受拉（混凝土受拉区大部分已开裂），部分受压，如果压应力大于混凝土抗压强度而对面的受拉钢筋还未屈服

12、，也会发生受压破13. 短柱、长柱、细长柱的破坏特征有何不同？短柱、长柱为材料破坏，但是长柱需要考虑偏心距增大系数或考虑二次弯矩的影响。细长柱为失稳破坏。14. 大、小偏心受压构件截面设计和截面复核，是否都应该验算垂直弯矩作用平面的承载力？都要验算15. 绘制偏心受压构件正截面承载力计算简图（包括大偏心受压和小偏心受压构件）。对于给定的一个偏心受压构件正截面，它的受压承载力设计值 Nu与正截面的受弯承载力设计值Mu之间的关系（Nuei=M）如图所示。小偏心受压情况下，随着轴向压力的增加，正截面受弯承载力随之减小，但在大偏心受压情况下，轴向压力的增加反而使

13、构件正截面的受弯承载力提高。在界限破坏时，正截面受弯承载力达到最大值。16. 已知两组内力(N1,M1)和(N2,M2)，采用对称配筋，判断以下情况哪组内力的配筋大？(1) N1=N2,M2>M1(2)N1<N2<Nb,M2=M1(3)Nb<N1<N2,M2=M1 (1) N1=N2,M2>M1（按第2组荷载配筋）(2)N1<N2<Nb,M2=M1（按第1组荷载配筋）(3)Nb<N1<N2,M2=M1（按第2组荷载配筋）17.  已知某钢筋混凝土双筋矩形截面梁，承受荷载弯矩设计值M=125kN-m，混凝土截面尺寸为

14、b= 200mm，h=400mm ，安全等级为二级，混凝土强度等级为C30，配置HRB335 级纵向受拉钢筋3 B 25，HPB235 级纵向受压钢筋216，as=38mm,as'=33mm.【要求】：该梁所能承受的极限弯矩设计值Mu 并判断正截面受弯承载力是否合格。注意，具体解答步骤应该比以上详细。18.  已知某钢筋混凝土双筋矩形截面梁，承受荷载弯矩设计值M=420kN.m，混凝土截面尺寸为b=300mm，h=600mm，环境类别为一类，安全等级为二级，混凝土强度等级为C20，采用HRB335 级纵向钢筋。【要求】：（1）设计纵向钢筋AS和AS'（提示：

15、可估计as=65mm,as'=40mm)（2）若已知设计纵向受拉钢筋为325，as'=42.5mm,求AS（取as=65mm)注意，具体解答要比以上步骤详细，不要用拆分公式，用基本公式就可以了。基本公式只有2个!第五次作业1. 大偏心受拉构件混凝土截面是否存在受压区？存在2.  3.  4.  5. 钢筋混凝土受扭构件有那几种破坏形态？有4种形态：结构的破坏特征，主要与配筋数量有关： (1)当混凝土受扭构件配筋数量较少时(少筋构件)，结构在扭矩荷载作用下，混凝土开裂并退出工作，混凝土承担的拉力转移给

16、钢筋，由于结构配置纵筋及箍筋数量很少，钢筋应力立即达到或超过屈服点，结构立即破坏。破坏过程急速而突然，破坏扭矩基本上等于抗裂扭矩。破坏类似于受弯构件的少筋梁，被称为“少筋破坏”，为了避免脆性破坏的发生，规范对受扭构件提出了抗扭箍筋及抗扭纵筋的下限（最小配筋率）及箍筋最大间距等严格规定。 (2)当混凝土受扭构件按正常数量配筋时(适筋构件)，结构在扭矩荷载作用下，混凝土开裂并退出工作，钢筋应力增加但没有达到屈服点。随着扭矩荷载不断增加，结构纵筋及箍筋相继达到屈服点，进而混凝土裂缝不断开展，最后由于受压区混凝土达到抗压强度而破坏。结构破坏时其变形及混凝土裂缝宽度均较大，破坏过程表现出一定的塑性特征。

17、破坏类似于受弯构件的适筋梁，属于延性破坏即“适筋破坏”，下面列出的受扭承载力公式所计算的也就是这一类破坏形态。 (3)当混凝土受扭构件配筋数量过大或混凝土强度等级过低时(超筋构件)，结构破坏时纵筋和箍筋均未达到屈服点，受压区混凝土首先达到抗压强度而破坏。结构破坏时其变形及混凝土裂缝宽度均较小，其破坏类似于受弯构件的超筋梁，属于无预兆的脆性破坏即“超筋破坏”，在工程设计中应予避免，因此规范中规定了配筋上限，也就是规定了最小的截面尺寸条件。 (4) 当混凝土受扭构件的纵筋与箍筋比率相差较大时(部分超筋构件)，即一种钢筋配置数量较多，另一种钢筋配置数量较少，随着扭矩荷载的不断增加，配置数量较少的钢筋

18、达到屈服点，最后受压区混凝土达到抗压强度而破坏。结构破坏时配置数量较多的钢筋并没有达到屈服点，结构具有一定的延性性质。这种破坏的延性比完全超筋要大一些，但又小于适筋构件，这种破坏叫“部分超筋破坏”。为防止出现这种破坏，规范用抗扭纵筋和抗扭箍筋的比值的合适范围来控制。6. 钢筋混凝土梁正截面受弯破坏有哪几种破坏形式？各自的破坏特点是什么?少筋梁、适筋梁、超筋梁。破坏特点见教材第63页（新教材）或第48页（老教材）7. 适筋梁从加载到破坏经历了哪几个应力阶段？正截面受弯承载力是根据哪个应力阶段计算的？3个阶段，根据第3a阶段8. 受弯构件正截面承载力计算的基本假定有哪

19、些？基本假定：1截面应变保持平面2不考虑混凝土的抗拉强度3混凝土受压应力与应变关系曲线的假定设计中应选择适筋破坏，因为超筋与少筋都属于脆性破坏，适筋破坏属于延性破坏。受拉钢筋屈服就表示适筋梁已被破坏，承载力达到极限，如果在增加荷载，你是想把梁压断还是怎么滴？9. 什么是界限破坏，梁正截面受弯破坏属于界限破坏时，是否具有延性？受拉纵筋应力达到屈服强度时，混凝土最大受压边缘达到极限拉应变。界限破坏无延性。10. 在什么情况采用双筋梁？双筋梁有什么优点截面尺寸受限制而承载力不够，承受正负弯矩； 优点： 在不增加截面尺寸的前提下，提高了梁的正截面抗弯承载力； 可以降低受压区混凝土相

20、对高度，这既可以使超筋梁转变成适筋梁，又因为的降低，导致还可以在受拉区增加纵向受拉钢筋，提高受弯承载力； 受压纵筋阻碍混凝土的收缩徐变，从而减小了持续荷载作用下由于混凝土收缩徐变产生的长期挠度（附加变形）； 增加了构件破坏时的延性。 承受变号弯矩。11.  已知某钢筋混凝土T 形截面梁，承受荷载弯矩设计值M=280kN.m，混凝土截面尺寸b'f=500mm,b=250mm,h'f=80mm,h=600mm,。安全等级为二级，混凝土强度 等级为C30，配置HRB400级纵向受拉钢筋（ AS=1571mm2),as=35mm.【问】：该梁正截面受弯承载力是否合格。 12.

21、  混凝土的变形模量是指： 应力与塑性应变的比值（ × ） 应力应变曲线切线的斜率（× ） 应力应变曲线原点切线的斜率（ ×） 应力与总瞬时应变的比值（ ） 13.  线性徐变是指： 徐变与荷载持续时间成正比（× ） 徐变系数与初应力成正比（× ） 徐变变形与初应力为线性关系（ ） 徐变变形和瞬时变形之和与初应力为线性关系（× ） 14. 为什么混凝土立方体强度大于棱柱体强度？立方体强度为三向受压，其强度高度单向受压（棱柱体强度）。15. 混凝土徐变与哪些因素有关？混凝土的应变与荷载作用时间的关

22、系 影响混凝土徐变变形的因素主要有：水泥用量越大（水灰比一定时），徐变越大。W/C越小，徐变越小。龄期长、结构16. 简述钢筋混凝土和预应力混凝土结构的优缺点.钢筋混凝土结构的优点很多，除了能合理地利用钢筋和混凝土两种材料的特性外还有如下优点： （1）可模性好：新拌和的混凝土是可塑的，可根据需要设计制成各种形状和尺寸的结构或构件。 （2）整体性好：现浇钢筋混凝土结构的整体性较好，设计合理时具有良好的抗震、抗爆和抗振动的性能。 （3）耐久性好：钢筋混凝土结构具有很好的耐久性。正常使用条件下不需要经常性的保养和维修。 （4）耐火性好：钢筋混凝土结构与钢结构相比具有较好的耐火性。 （5）易

23、于就地取材：钢筋混凝土结构所用比重较大的砂、石材料易于就地取材，且可有效利用矿渣、粉煤灰等工业废渣有利于保护环境。钢筋混凝土结构具有下述主要缺点： （1）自重大。钢筋混凝土的重力密度约为25kN/m3，比砌体和木材的重度都大。尽管比钢材的重度小，但结构的截面尺寸较大，因而其自重远远超过相同跨度或高度的钢结构的重量。 （2）抗裂性差。如前所述，混凝土的抗拉强度非常低，因此，普通钢筋混凝土结构经常带裂缝工作。尽管裂缝的存在并不一定意味着结构发生破坏，但是它影响结构的耐久性和美观。当裂缝数量较多和开展较宽时，还将给人造成一种不安全感。 （3）性质脆。混凝土的脆性随混凝土强度等级的提高而加大。 综上所述不难看出，钢筋混凝土结构的优点多于其缺点。而且，人们已经研究出许多克服其缺点的有效措施。例如，为了克服钢筋混凝土自重大的缺点，已经研究出许多质量轻、强度高的混凝土和强度很高的钢筋。为了克服普通钢筋混凝土容易开裂的缺点，可以对它施加预应力。为了克服混凝土的脆性，可以在混凝土中掺入纤维做成纤维混凝土。混凝土是脆性材料，抗压强度很高，但抗拉/抗弯强度较低。混