第八章 受拉构件正截面受拉承载力

1、第八章 受拉构件正截面受拉承载力1轴心受拉构件的破坏过程可分为哪三个受力阶段？答：轴心受拉构件从加载开始到破坏为止，其受力过程也可分为三个受力阶段。第阶段为从加载到混凝土受拉开裂前。第阶段为混凝土开裂后至钢筋屈服。第阶段为受拉钢筋开始屈服到全部受拉钢筋达到屈服；此时，混凝土裂缝开展很大，可认为构件达到了破坏状态，即达到极限荷载。2偏心受拉构件按纵向拉力的位置不同，可分为哪受拉两种情况？答：偏心受拉构件正截面的承载力计算，按纵向拉力的位置不同，可分为大偏心受拉与小偏心受拉两种情况：当纵向拉力N作用在钢筋As合力点及As的合力点范围以外时，属于大偏心受拉；当纵向拉力N作用在钢筋As合力点及As合力

2、点范围以内时，属于小偏心受拉。3大偏心受拉与小偏心受拉构件在破坏是各有何特点？答：大偏心受拉构件破坏时截面虽开裂，但还有受压区，截面就不会裂通。构件破坏时，钢筋As及As的应力都达到屈服强度，受压区混凝土强度达到1fc。小偏心受拉构件在临破坏前，一般情况截面全部裂通，拉力完全由钢筋承担，不考虑混凝土的受拉工作。设计时，可假定构件破坏时钢筋As及As的应力都达到屈服强度。第七章 受压构件正截面受压承载力1受压构件的一般构造要求有哪些？答：受压构件的一般构造要求包括：截面形式及尺寸，材料强度要求，纵筋和箍筋。（1）截面型式及尺寸截面形式：为便于制作模板，轴心受压构件截面一般采用方形或矩形，有时也才

3、采用圆形或多边形。偏心受压构件一般采用矩形截面，但为了节约混凝土和减轻柱的自身重力，特别是在装配式柱中，较大尺寸的柱常常采用字形截面。拱结构的肋常做成T形截面。采用离心法制造的柱、桩、电杆以及烟囱、水塔支筒等也常用环形截面。截面尺寸：方形柱的截面尺寸不宜小于250mm×250mm。为了避免矩形截面轴心受压构件长细比过大，承载力降低过多，常取。此处为柱的计算长度，为矩形截面短边边长，为长边边长。此外，为了施工支模方便，柱截面尺寸宜使用整数，及以下的，宜取的倍数, 以上者，可取的倍数。对于形截面，翼缘厚度不宜小于，因为翼缘太薄，会使构件过早出现裂缝，同时在靠近柱脚处的混凝土容易在车间生产

4、过程中碰坏，影响柱的承载力和使用年限。腹板厚度不宜小于，抗震区使用字形截面柱时，其腹板宜再加厚些。（2）材料强度要求混凝土强度等级对受压构件的承截能力影响较大。为了减小构件的截面尺寸，节省钢材，宜采用较高强等级的混凝土。一般采用C25、C30、C35、C40，对于高层建筑的底层柱，必要时可采用高强度等级的混凝土。纵向钢筋一般采用HRB400级、HRB335级和RRB400级，不宜采用高强度钢筋，这是由于它与混凝土共同受压时，不能充分发挥其高强度的作用。箍筋一般采用HPB235级、HRB335级钢筋，也可采用HRB400级钢筋。 （3）纵筋轴心受压构件、偏心受压构件全部纵筋的配筋率不应小于0.6

5、%；同时，一侧钢筋的配筋率不应小于0.2%。轴心受压构件的纵向受力钢筋应沿截面的四周均匀放置，钢筋根数不得少于4根。钢筋直径d不宜小于12mm，通常在16mm32mm范围内选用。为了减少钢筋在施工时可能产生的纵向弯曲，宜采用较粗的钢筋。从经济、施工以及受力性能等方面来考虑,全部纵筋配筋率不宜超过5%。偏心受压构件的纵向受力钢筋应放置在偏心方向截面的两边。当截面高度h600mm时，在侧面应设置直径为10mm16mm的纵向构造钢筋，并相应地设置附加箍筋见图7-1b。柱内纵筋的混凝土保护层厚度对一级环境取30mm，纵筋净距不应小于50mm。在水平位置上浇注的预制柱，其纵筋最小净距可减小，但不应小于3

6、0mm和1.5d(d为钢筋的最大直径)。纵向受力钢筋彼此间的中距不应大于300mm。纵筋的连接接头宜设置在受力较小处。钢筋的接头宜采用机械连接接头，也可采用焊接接头和搭接接头。对于直径大于的受拉钢筋和直径大于的受压钢筋，一般采用机械连接。机械连接接头和焊接接头的类型及质量应符合有关标准、规范的规定。（4）箍筋为了能箍住纵筋，防止纵筋压曲，柱中箍筋应做成封闭式；其间距在绑扎骨架中不应大于15d，在焊接骨架中则不应大于20d(d为纵筋最小直径),且不应大于400mm,也不大于构件横截面的短边尺寸。箍筋直径不应小于d/4（d为纵筋最大直径），且不应小于6mm。当纵筋配筋率超过3时，箍筋直径宜加大到不

7、小于8mm,其间距应加密到不大于10d(d为纵筋最小直径)，且不应大于200mm。当构件截面各边纵筋多于3根时，应设置复合箍筋；当截面短边不大于400mm,且纵筋不多于四根时，可不设置复合箍筋。在纵筋搭接长度范围内，箍筋的直径不宜小于搭接钢筋直径的0.25倍；箍筋间距应加密，当搭接钢筋为受拉时，其箍筋间距不应大于5d,且不应大于100mm；当搭接钢筋为受压时，其箍筋间距不应大于10d,且不应大于200mm。d为受力钢筋中的最小直径。当搭接受压钢筋直径大于25mm时，应在搭接接头两个端面外100mm范围内各设置两根箍筋。对于截面形状复杂的构件，不可采用具有内折角的箍筋，避免产生向外的拉力，致使折

8、角处的混凝土破损。2按照箍筋的作用及配置方式的不同分为哪两种？答：一般把钢筋混凝土柱按照箍筋的作用及配置方式的不同分为两种：配有纵向钢筋和普通箍筋的柱，简称普通箍筋柱；配有纵筋和螺旋式（或焊接环式）箍筋的柱，简称螺旋箍筋柱。3在普通箍筋的轴心受压柱中，纵筋与箍筋各有何作用？答：在普通箍筋的轴心受压柱中：纵筋的作用是提高柱的承载力，以减小构件的截面尺寸；防止因偶然偏心产生的破坏；改善破坏时构件的延性；减小混凝土的徐变变形。箍筋能与纵筋形成骨架；防止纵筋受力后外凸。4配有纵筋和箍筋的短柱受力分析和破坏形态如何？答：配有纵筋和箍筋的短柱的受力分析：在轴心荷载作用下，整个截面的应变基本上是均匀分布的。

9、当荷载较小时，混凝土和钢筋均处于弹性阶段，柱子压缩变形的增加与荷载的增加成正比，纵筋和混凝土的压应力的增加也与荷载的增加成正比。当荷载较大时，由于混凝土塑性变形的发展，压缩变形增加的速度快于荷载增长速度，纵筋配筋率越小，这个现象越为明显。同时，在相同荷载增量下，钢筋的压应力比混凝土的压应力增加得快。随着荷载的继续增加，柱中开始出现微细裂缝，在临近破坏荷载时，柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋发生压屈，向外凸出，混凝土被压碎，柱子即告破坏。配有纵筋和箍筋的短柱受力分析和破坏形态：在破坏时，一般是纵筋先达到屈服强度，此时可继续增加一些荷载。最后混凝土达到极限压应变值，构件破坏。当纵向钢筋的屈服

10、强度较高时，可能会出现钢筋没有达到屈服强度而混凝土达到了极限压应变值的情况。在计算时，以构件的压应变达到0.002为控制条件，此时混凝土达到了棱柱体抗压强度，相应的纵筋应力值»200×103×0.002»400N/mm2 ；这对于HRB400级,HRB335级,HPB235级和RRB400级热轧钢筋已达到屈服强度。而对于屈服强度或条件屈服强度大于400N/mm2的钢筋，在计算时只能取400N/mm2。5对于长细比较大的配有纵筋和箍筋的柱子受力分析和破坏形态如何？答：对于长细比较大的柱子的受力分析：试验表明，由各种偶然因素造成的初始偏心距的影响是不可忽略的

11、。加载后，初始偏心距导致产生附加弯矩和相应的侧向挠度，而侧向挠度又增大了荷载的偏心距；随着荷载的增加，附加弯距和侧向挠度将不断增大。这样相互影响的结果，使长柱在轴力和弯距的共同作用下发生破坏。对于长细比较大的柱子的形态：破坏时，首先在凹侧出现纵向裂缝，随后混凝土被压碎，纵筋被压屈向外凸出；凸侧混凝土出现垂直于纵轴方向的横向裂缝，侧向挠度急剧增大，柱子破坏。6为什么说“长柱的破坏荷载低于其它条件相同的短柱破坏荷载，长细比越大，其承载能力降低越多”？答：长柱的破坏荷载低于其它条件相同的短柱破坏荷载，长细比越大，其承载能力降低越多。其原因在于，长细比越大，由于各种偶然因素造成的初始偏心距将越大，从而

12、产生的附加弯矩和相应的侧向挠度也越大。对于长细比很大的细长柱，还可能发生失稳破坏现象。此外，在长期荷载作用下，由于混凝土的徐变，侧向挠度将增大更多，从而使长柱的承载力降低的更多，长期荷载在全部荷载中所占的比例越多，其承载力降低的越多。7何谓稳定系数？其作用如何？影响稳定系数的因素有哪些？答：长柱的承载力与条件相同的短柱承载力的比值称为稳定系数。混凝土规范采用稳定系数j表示长柱承载能力的降低程度，即式中 为长柱的承载力；为短柱的承载力。稳定系数j值的影响因素：构件的长细比、混凝土强度等级、钢筋的种类以及配筋率，主要和构件的长细比有关。长细比是指构件的计算长度与其截面的回转半径之比值；对于矩形截面

13、为（b为截面的短边尺寸）。越大，j值越小。当时，柱的承载力没有降低，j值可取为1。8为什么控制柱中纵筋的配筋率，要求全部纵筋配筋率不宜超过5%？答：轴心受压构件在加载后荷载维持不变的条件下，由于混凝土徐变，则随着荷载作用时间的增加，混凝土的压应力逐渐变小，钢筋的压力逐渐变大，一开始变化较快，经过一定时间后趋于稳定。在荷载突然卸载时，构件回弹，由于混凝土徐变变形的大部分不可恢复，故当荷载为零时，会使柱中钢筋受压而混凝土受拉；若柱的配筋率过大，还可能将混凝土拉裂，若柱中纵筋和混凝土之间有很强粘应力时，则能同时产生纵向裂缝，这种裂缝更为危险。这了防止出现这种情况，故要控制柱中纵筋的配筋率，要求全部纵

14、筋配筋率不宜超过5%。9什么情况下可考虑采用螺旋筋或焊接环筋？答：当柱承受很大轴心受压荷截，并且柱截面尺寸由于建筑上及使用上的要求受到限制，若设计成普通箍筋的柱，即使提高了混凝土强度等级和增加了纵筋配筋量也不足以承受该荷截时，可考虑采用螺旋筋或焊接环筋以提高构件的承载能力。10什么情况下不考虑间接钢筋的影响而按普通箍筋柱轴心受压构件承载力计算公式计算构件的承载力？答：凡属下列情况之一者，不考虑间接钢筋的影响而按普通箍筋柱轴心受压构件承载力计算公式计算构件的承载力：（1）当/d>12时，此时因长细比较大，有可能因纵向弯曲引起螺旋筋不起作用；（2）当按螺旋式或焊接环式间接钢筋柱的承截力计算公

15、式算得受压承载力小于按普通箍筋柱轴心受压构件承载力计算公式算得的受压承截力时；（3）当间接钢筋换算截面面积ASSO小于纵筋全部截面面积的25时，可以认为间接钢筋配置得太少，套箍作用的效果不明显。11：间接钢筋间距如何取值？答：间接钢筋间距不应大于80mm及dcor/5,也不小于40mm。12相关曲线的有何特点和应用？答：相关曲线的特点和应用曲线分为大偏心受压破坏和小偏心受压破坏两个曲线段，其特点是： （1），最大；时，不是最大；界限破坏时，最大。 （2）小偏心受压时，随的增大而减小；大偏心受压时，随的增大而增大。 （3）对称配筋时，如果截面形状和尺寸相同，混凝土强度等级和钢筋级别也相同，但配筋

16、数量不同，则在界限破坏时，它们的是相同的（因为），因此各条曲线的界限破坏点在同一水平处。应用的相关方程，可以对一些特定的截面尺寸、特定的混凝土强度等级和特定的钢筋类别的偏心受压构件，通过计算机预先绘制出一系列图表。设计时可直接查图求得所需的配筋面积，以简化计算，节省大量的计算工作。设计时，先计算ei和值，然后查与设计条件完全对应的图表，由N 和Nei 值边可查出所需的AS和 As 。第六章 钢筋混凝土受扭构件承载力计算1钢筋混凝土构件受扭状态可以分为哪两大类？何谓平衡扭转和协调扭转？答：钢筋混凝土构件受扭状态可以分为两大类，平衡扭转和协调扭转。平衡扭转是指其扭矩依据构件扭矩平衡关系，由荷载直接

17、确定且与构件的扭转刚度无关的受扭状态；例如支承悬臂板的梁及吊车梁等承受的扭矩既为平衡扭转。对于平衡扭转，构件必须具有足够的受扭承载力，否则将因不能与作用扭矩平衡而引起破坏。协调扭转是指作用在构件上的扭矩由平衡关系与变形协调条件共同确定的受扭状态；例如框架中的边梁，受到次梁负弯矩的作用，在边梁上引起的扭转。对于协调扭矩，在受力过程中，因为混凝土和钢筋的非线性性能，尤其是混凝土的开裂和钢筋的屈服，会引起内力重分布。2钢筋混凝土构件在纯扭作用下的破坏状态随配筋状况的不同大致可分为哪四种类型？各有何破坏特点？答：钢筋混凝土构件在纯扭作用下的破坏状态随配筋状况的不同大致可分为适筋破坏、部分超筋破坏、超筋

18、破坏、少筋破坏四种类型。它们的何破坏特点如下：（1）适筋破坏正常配筋条件下的钢筋混凝土构件，在外扭矩的作用下，纵筋和箍筋首先达到屈服强度，然后混凝土压碎而破坏。这种破坏与受弯构件的适筋梁类似，属延性破坏，此类受扭构件称为适筋构件；（2）部分超筋破坏当纵筋和箍筋配筋比率相差较大，破坏时仅配筋率较小的纵筋或箍筋达到屈服强度，而另一种钢筋不屈服，此类构件破坏时，亦具有一定的延性，但比适筋构件的延性小，此类构件称为部分超配筋构件；这类构件应在设计中予以避免。（3）超筋破坏当纵筋和箍筋配筋率都过高，会发生纵筋和箍筋都没有达到屈服强度，而混凝土先行压坏的现象，这种现象类似于受弯构件的超筋脆性破坏，这种受扭

19、构件称为超配筋构件；这类构件应在设计中予以避免。（4）少筋破坏当纵筋和箍筋配置均过少，一旦裂缝出现，构件会立即发生破坏，此时纵筋和箍筋应力不仅能达到屈服强度而且可能进入强化阶段，配筋只能稍稍延缓构件的破坏，其破坏性质与素混凝土矩形截面构件相似，破坏过程急速而突然，破坏扭矩基本上等于开裂扭矩。其破坏特性类似于受弯构件的少筋梁，这类构件应在设计中予以避免。3如何考虑矩形截面纯扭构件的开裂扭矩？答：（1）在计算纯扭构件开裂扭矩，忽略钢筋的影响。钢筋混凝土构件受扭时，在开裂前，应变很小，从而钢筋的应力也很小，因此钢筋对开裂扭矩的影响不大。（2）若将混凝土视为弹性材料，则矩形截面构件在扭矩作用下，最大剪

20、应力发生在截面长边的中点，其主拉应力和主压应力轨迹线呈45°正交螺旋线，且在数值上等于扭剪应力。当最大扭剪应力或最大主拉应力达到混凝土的抗拉强度时，构件开裂，从而开裂扭矩为式中：混凝土的抗拉强度；矩形截面的宽度；矩形截面的高度；为与比值h/b有关的系数，当比值h/b=110时，a=0.2080.313。（3）若将混凝土视为理想塑性材料，则截面上某一点应力达到材料的屈服强度时，只意味着局部材料开始进入塑性状态，构件仍能继续承担荷载，直到截面上的应力全部达到材料的屈服强度时，构件才达到其极限承载力。截面上各点的剪应力值均等于混凝土的抗拉强度，从而开裂扭矩为式中截面受扭塑性抵抗矩；矩形截面

21、混凝土的抗拉强度；矩形截面的宽度；矩形截面的高度；（4）实际上，对于钢筋混凝土的构件来说，混凝土既非理想弹性材料，又非理想塑性材料，而是介于两者之间的弹塑性材料。因此，如果按弹性材料的应力分布进行计算，将低估构件的开裂扭矩；而按完全塑性的应力分布进行计算，却又高估构件的开裂扭矩。根据试验资料分析，规范建议采用塑性材料的应力图形，但将混凝土的抗拉强度乘以折减系数0.7，即矩形截面混凝土构件的开裂扭矩可按下列公式计算：4应用变角空间桁架模型对构件抗扭计算时有何假定？答：对于钢筋混凝土纯扭构件的承载力计算，应用变角空间桁架模型，理论研究分析表明，混凝土构件在开裂后，裂缝充分发展，直到钢筋应力接近屈服

22、强度时，截面核心混凝土退出工作，从而可以将实心截面的钢筋混凝土受扭构件，假想为一个箱形截面构件。该模型对构件抗扭计算的假定是：（1）忽略核芯混凝土的受扭作用和钢筋的销栓作用；（2）纵筋和箍筋只承受拉力，分别为桁架的弦杆和腹杆；（3）混凝土只承受压力，具有螺旋形裂缝的混凝土外壳组成桁架的斜压杆，其倾角为变角a。具有螺旋形裂缝特征的混凝土外壳结合纵筋和箍筋共同组成空间桁架以抵抗外扭矩，将构件开裂后的破坏形态比拟为一个空间桁架：纵筋可视为桁架的弦杆，箍筋可视为桁架的竖杆，斜裂缝间的混凝土条带可视为桁架的斜压腹杆，三者共同受力。采用变角度空间桁架模型旨在建立外扭矩与混凝土斜压杆、纵筋拉杆、箍筋竖杆之间

23、的静力平衡方程式。5纯扭构件受扭配筋的限制条件是什么？答：纯扭构件受扭配筋限制条件有截面限制要求和最小的受扭配筋要求。（1）截面限制要求当受扭钢筋配筋量过多时，可能在受扭钢筋屈服以前便由于混凝土被压碎而使构件破坏。这时，即使进一步增加钢筋，构件的受扭承载力几乎不再增加。也就是说，在这种情况下，构件的受扭承载力取决于混凝土强度和截面尺寸。因此，规范规定，当h/b<6时，受纯扭构件的截面限制条件为式中受纯扭构件承受的扭矩； bc为混凝土强度的影响系数；其取值与斜截面承载力计算公式相同。受纯扭构件的截面受扭塑性抵抗矩。混凝土抗压强度设计值。（2）最小的受扭配筋要求当受扭钢筋配量过少或过稀时，配

24、筋将无助于开裂后构件的受扭承载力。因此，为防止受纯扭构件在适筋时混凝土发生脆断，应使钢筋混凝土受纯扭构件的承载力不小于其开裂扭矩。根据此原则和试验结果分析，受纯扭构件的最小配筋率为受扭箍筋配筋率： 受扭纵向钢筋配筋率：当作用于构件上的扭矩小于构件的开裂扭矩时，该扭矩将由混凝土承担。于是，规范规定，对于h/b6的纯扭构件，当满足式时，可按构造要求配置受扭钢筋。6钢筋混凝土构件在弯矩、剪力和扭矩，甚至轴力共同作用下，其破坏特征和承载力与哪些因素有关？答：钢筋混凝土构件在弯矩、剪力和扭矩，甚至轴力共同作用下的受力状态是较为复杂的，要准确地计算其承载力是相当复杂的问题。其破坏特征和承载力是与所作用的外

25、部荷载条件和构件的内在因素有关。对于外部荷载条件，通常以扭弯比和扭剪比表示。构件的内在因素，则是指构件的截面形状、尺寸，配筋和材料强度。7构件在弯剪扭共同作用下有哪几种破坏形式？答：构件在弯剪扭共同作用下有以下几种破坏形式：（1）试验表明，受弯剪扭作用的构件，在适筋条件下，扭弯比Y较小时，即弯矩作用比扭矩显著，即裂缝首先发生在构件的受拉底面，这是在弯矩和扭矩共同作用下拉应力的叠加且以弯曲拉应力为主造成的；然后裂缝发展到两个侧面，截面顶部纵筋受压，在弯曲受压的基础上承受扭矩引起的拉力，这是互相消弥的有利方面。在三个面上的螺旋形裂缝形成一个扭曲破坏面，第四个面为弯曲受压顶面。构件破坏时体现为先是与

26、螺旋形裂缝相交的纵筋和箍筋受拉达到屈服强度，最终截面上边缘的混凝土受压破坏。这种破坏形式称为弯型破坏。（2）若扭弯比Y和扭剪比c均较大，即扭矩作用显著时，如果构件顶部配筋较少，因为弯矩较小，在构件顶面产生的压应力也较小，受到扭矩作用下的拉力就会抵消弯曲作用下的压应力，且所余的拉力作用较大，这时顶部纵筋先于构件底部纵筋达到受拉屈服强度，破坏面始于构件顶面发展到两个侧面。这种破坏形式称为扭型破坏。（3）当剪力和扭矩都较大，扭剪比又较大时，则裂缝首先出现在构件扭矩产生应力流和剪力流同向的侧面上，然后向顶面和底面发展，这三个面上的螺旋形裂缝形成破坏面，破坏时与螺旋形裂缝相交的钢筋受拉并达到屈服强度，受

27、压区靠近另一侧面（扭矩产生应力流与剪力应力流异向）。这种破坏称为剪扭型破坏。（4）试验表明，如果剪力起显著作用而扭矩较小即扭剪比c较小时，还会发生与剪压破坏十分相近的受剪破坏形态，实际上已经是剪力在起控制作用了。8在弯剪扭共同作用下，规范简化计算构件承载力的思路如何？答：在弯剪扭共同作用下，构件的受弯、受剪、受扭承载力是相互影响的，即存在相关性。规范简化计算构件承载力的思路：对单独由混凝土贡献的承载力部分考虑相关关系，对于钢筋贡献的承载力部分采用线性叠加的方法。即对于弯矩的作用，按受弯构件的正截面受弯承载力计算公式，单独计算其所需的纵向钢筋；对于剪力和扭矩的作用，采用混凝土受力相关、钢筋受力不

28、相关的计算方法，计算其所需的纵向钢筋和箍筋；然后，将上述二者的计算结果相叠加，即得弯剪扭构件所需的纵筋和箍筋。具体的讲，在受剪、受扭承载力计算公式中，均有反映混凝土提供承载力的一项，受剪计算式中的（或在集中荷载作用下的独立梁为）和受扭计算式中的。显然在扭剪共同作用下，对混凝土的抗扭和抗剪能力进行简单叠加是既不合理也不安全，所以应考虑其相关性。扭矩将降低混凝土受剪承载力，同时，剪力将降低混凝土受扭承载力。为了与受弯构件的受剪承载力计算和受纯扭构件的承载力计算相协调，在计算受剪扭构件的承载力时，仍采用受弯构件的受剪承载力计算公式和受纯扭构件的承载力计算公式，但将公式中的混凝土抗扭和抗剪承载力项分别

29、乘以上相应的降低系数。9剪扭构件配筋的限制条件是什么？答：剪扭构件配筋的限制条件有截面限制条件和配筋的下限要求。（1）剪扭构件的截面限制条件当构件截面尺寸过小而配筋量过大时，构件将由于混凝土首先被压碎而发生脆性破坏。因此，必须规定截面的限制条件，以防止发生这种破坏现象。试验表明，剪扭构件截面限制条件基本上符合剪、扭叠加的线性分布规律。因此，规范规定，对于的剪扭构件，其截面限制条件可用下列公式表示：（2）配筋的下限要求剪扭构件箍筋最小配箍率和纵向钢筋以最小配筋率应按下列公式确定：其中b为矩形截面的宽度，T形或I形截面的腹板宽度，当T/Vb >2.0时，取T/Vb =2.0。对于弯剪扭构件纵

30、向钢筋的最小配筋率应取受弯构件纵向受力钢筋的最小配筋率与受剪扭构件纵向受力钢筋的最小配筋率之和。 第5章受弯构件斜截面承载力计算1何谓无腹筋梁？简述无腹筋梁斜裂缝形成的过程。答：不配置腹筋或不按计算配置腹筋的梁称为无腹筋梁。无腹筋梁的斜截面破坏发生在剪力和弯矩共同作用的区段。只配置受拉主筋的混凝土简支梁在集中荷载作用下。当荷载较小，裂缝出现以前，可以把钢筋混凝土梁看作匀质弹性体，按材料力学的方法进行分析。随着荷载增加，当主拉应力值超过复合受力下混凝土抗拉极限强度时，首先在梁的剪拉区底部出现垂直裂缝，而后在垂直裂缝的顶部沿着与主拉应力垂直的方向向集中荷载作用点发展并形成几条斜裂缝，当荷载增加到一

31、定程度时，在几条斜裂缝中形成一条主斜裂缝。此后，随荷载继续增加，剪压区高度不断减小，剪压区的混凝土在剪应力和压应力的共同作用下达到复合应力状态下的极限强度，导致梁失去承载能力而破坏。2无腹筋梁斜截面受剪破坏的主要形态有哪几种？破坏发生的条件及特点如何？答：无腹筋梁斜截面受剪破坏的主要形态有斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种类型。如图题2所示。题图2(a) 破坏形态(b) 荷载-挠度曲线（1）斜压破坏这种破坏多发生在集中荷载距支座较近，且剪力大而弯矩小的区段，即剪跨比比较小（）时，或者剪跨比适中，但腹筋配置量过多，以及腹板宽度较窄的T形或I形梁。由于剪应力起主要作用，破坏过程中，先是在梁腹部出现多

32、条密集而大体平行的斜裂缝（称为腹剪裂缝）。随着荷载增加，梁腹部被这些斜裂缝分割成若干个斜向短柱，当混凝土中的压应力超过其抗压强度时，发生类似受压短柱的破坏，此时箍筋应力一般达不到屈服强度。（2）剪压破坏这种破坏常发生在剪跨比适中（），且腹筋配置量适当时，是最典型的斜截面受剪破坏。这种破坏过程是，首先在剪弯区出现弯曲垂直裂缝，然后斜向延伸，形成较宽的主裂缝临界斜裂缝，随着荷载的增大，斜裂缝向荷载作用点缓慢发展，剪压区高度不断减小，斜裂缝的宽度逐渐加宽，与斜裂缝相交的箍筋应力也随之增大，破坏时，受压区混凝土在正应力和剪应力的共同作用下被压碎，且受压区混凝土有明显的压坏现象，此时箍筋的应力到达屈服强

33、度。（3）斜拉破坏这种破坏发生在剪跨比较大（），且箍筋配置量过少的情况，其破坏特点是，破坏过程急速且突然，当斜裂缝在粱腹部出现，很快就向上下延伸，形成临界斜裂缝，将梁劈裂为两部分而破坏，且往往伴随产生沿纵筋的撕裂裂缝。破坏荷载与开裂荷载很接近。与适筋梁正截面破坏相比较，斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏时梁的变形要小，且具有脆性破坏的特征，尤其是斜拉破坏，破坏前梁的变形很小，有较明显的脆性。试验表明，无论简支梁还是连续梁或约束梁均有斜拉破坏、剪压破坏和斜压破坏三种受剪破坏形态。3影响无腹筋简支梁斜截面受剪承载力的主要因素有哪些？这些因素是如何影响斜截面受剪承载力？答：影响无腹筋简支梁斜截面受剪承载力

34、的主要因素有：剪跨比、混凝土强度和纵筋配筋率。（1）剪跨比剪跨比定义为：剪跨比是影响梁斜截面受剪承载力的主要因素之一，它可以决定斜截面破坏的形态。剪跨比由小到大变化时，破坏形态是不同的。随着剪跨比增大，破坏时的名义剪应力值减小。当剪跨比较小时，对梁受剪承载力的影响较大，随着剪跨比增大，对梁受剪承载力的影响减弱，名义剪应力与剪跨比大致呈双曲线关系。（2）混凝土强度梁的斜截面破坏都与混凝土强度有密切的关系。试验表明，在相同剪跨比的条件下，抗剪强度随混凝土强度的提高而增大。剪跨比不同的梁，其破坏形态也不同，梁的抗剪强度取决于混凝土的抗压强度或抗拉强度。随着混凝土强度的提高，抗剪强度的提高幅度有较大差

35、别，在大剪跨比的情况下，抗剪强度随混凝土强度的提高而增加的速率低于小剪跨比的情况。高强混凝土抗拉强度的提高不像其抗压强度提高那么明显。我国混凝土结构设计规范采用混凝土抗拉强度作为受剪承载力计算时的混凝土强度指标。（3）纵筋配筋率纵筋对受剪承载力的影响主要是直接在横截面承受一定剪力，起“销栓”作用。同时，纵筋对梁的斜截面受剪承载力也有一定影响。纵筋能抑制斜裂缝的发展，增大斜裂缝间交互面的剪力传递。增加纵筋量能加大混凝土剪压区高度，从而间接地提高梁的受剪承载力。纵筋配筋率对斜截面承载力的影响程度随剪跨比而不同，纵筋配筋率和名义剪应力大体呈线性关系。剪跨比比较大（），容易产生撕裂裂缝，使纵筋的“销栓

36、”作用减弱，纵筋的影响不大。纵筋配筋率较低时，受剪承截力提高较快，纵筋配筋率较高时提高速度减慢。由于实际工程结构的纵筋配筋率一般小于3%，我国混凝土结构设计规范的计算公式中没有考虑纵筋配筋率对抗剪强度的影响。（4）截面尺寸和形状的影响对无腹筋混凝土受弯构件，随着高度增加斜截面上出现的裂缝宽度加大，裂缝内表面骨料之间的机械咬合作用被削弱，使得接近开裂端部的开裂区拉应力弱化，传递剪应力的能力降低，构件破坏时，斜截面受剪承载力随着构件高度的增加而降低。因此，截面尺寸是影响斜截面受剪承载力的主要因素之一。试验研究还表明，当无腹筋梁配有较多分布钢筋时，尺寸效应会消失，说明受拉分布钢筋在一定程度上控制了裂

37、缝的发展。当配置箍筋后，由于箍筋对开裂的抑制作用，截面高度的影响会减小。我国混凝土结构设计规范规定，对一般板类构件，考虑到随着截面高度增大受剪承载力的降低，在截面高度比较大时，对受剪承载力作了折减修正。截面形状对受剪承载力也有一定的影响，对T形、I字形截面梁，翼缘有利于提高受剪承载力，所以它们的抗剪能力略高于矩形截面梁。另外，支座约束条件、加载方式（间接加载、直接加载）等对斜截面受剪承载力也有不同程度的影响。4简述有腹筋梁的剪力传递机理答：有腹筋梁的剪力传递与无腹筋梁不同。在斜裂缝尚未形成时，剪力主要由混凝土来传递，而这时箍筋中的应力一般很小。一旦斜裂缝出现，混凝土传递剪力的能力会突然降低，这

38、时与斜裂缝相交的箍筋中的应力迅速增大，随着荷载进一步增大，斜裂缝数量增加，宽度逐渐加大，此时弯剪区段的受力状态如图题4所示。一部分剪力由混凝土弧形拱直接传递到支座，而另一部分剪力则由混凝土以斜压形式借助骨料间的咬合力以及箍筋的连接作用向支座方向传递。斜裂缝出现后被斜裂缝分割成的混凝土块体可以看作一个承受压力的斜压块体，箍筋将混凝土块体连接在一起，共同把剪力传递到支座上。题图4剪力传递机理5箍筋和弯起钢筋对改善梁的抗剪能力有何作用？答：箍筋可以增强和改善梁的抗剪能力。梁内斜向主拉应力的作用是混凝土沿斜向开裂的主要原因。所以，为了有效地限制斜裂缝的扩展，箍筋应布置成与斜裂缝正交，其方向应与主拉应力

39、的方向相同。但是，斜向布置箍筋施工很不方便，所以一般都采用将箍筋垂直布置，且箍筋应在剪弯区段内均匀布置。由于荷载形式、支承条件以及由此产生的斜裂缝的分布及其发展的影响，每根箍筋的受力是不相同的。配置弯起钢筋也是提高梁的斜截面受剪承载力的常用方法。弯起钢筋通常是由纵筋直接弯起，用以限制斜裂缝的扩展。但是弯起钢筋在弯起处传力较集中，容易引起弯起处混凝土发生劈裂破坏。所以，在实际设计中宜首先选用箍筋，当需要的箍筋较多时，再考虑使用弯起钢筋。不应选用梁边缘处的纵筋作弯起钢筋，弯起钢筋的直径也不宜过粗。6斜截面受剪承载力计算公式为什么要设置上限和下限（适用范围）？答：斜截面受剪承载力计算公式的上限植，即

40、截面限制条件。它是为了防止斜压破坏和限制使用阶段的斜裂缝宽度，使得构件的截面尺寸不应过小，配置的腹筋也不应过多。斜截面受剪承载力计算公式的下限植，即最小箍筋配筋率。它是为了防止斜拉破坏。需要注意的是，即使满足最小箍筋配筋率，即不需要按计算配置箍筋，也必须按最小箍筋用量的要求配置构造箍筋，即应满足箍筋最大间距和箍筋最小直径的构造要求。7有腹筋连续梁与简支梁比较斜裂缝模型及破坏特征为什么不同，影响有腹筋连续梁的斜截面承载力的因素与简支梁有何异同？答：集中荷载以及均布荷载作用下的连续梁在支座端有负弯矩，在剪弯区段有正负弯矩及存在反弯点（理论弯矩零点）。由于存在反弯点和负弯矩，破坏时的斜裂缝模型及破坏

41、特征与简支梁有所不同。影响有腹筋连续梁的斜截面承载力的因素，如混凝土强度等级、纵筋配筋率、剪跨比、截面尺寸、腹筋等，与简支梁相同外，弯矩比（负弯矩与正弯矩之比的绝对值）对连续梁的斜截面受剪承载力有很大的影响。连续梁和简支梁的剪跨比也略有区别。对简支梁而言，剪跨比既可以表示为，又可表示为，即；但是对连续梁的剪跨比，由于存在弯矩比，则。通常把称为广义剪跨比，把称为计算剪跨比。可以看出，计算剪跨比大于广义剪跨比。8连续梁斜截面的破坏特点如何？答：由于正、负两种弯矩的存在，连续梁的破坏特点是：斜裂缝出现后，随着荷载增加按弹性分析在简支梁发生压应变的区域发生了拉应变。梁在反弯点处的上下纵筋的应变不等于零

42、，而是发生拉应变。梁在破坏前，在正弯矩区和负弯矩区可能分别出现一条临界斜裂缝，分别向支座及荷载作用点方向发展，由这两条临界斜裂缝所包围的梁体形成混凝土斜压支柱。破坏时，一种可能是在两条主要斜裂缝中的任一条斜裂缝的顶端的剪压区，发生剪压破坏，混凝土被压碎；另一种可能是在梁体的混凝土斜压支柱内混凝土被压碎，即发生斜压破坏。在腹筋较少或无腹筋的情况下，也会发生斜拉破坏或劈裂破坏，只出现一条主要斜裂缝。另外，在整个区段内，纵筋应变多处于拉应变状态，在沿纵筋的较长范围内会产生针脚状斜裂缝，由于这些斜裂缝的发展，使包围纵筋的外部混凝土保护层脱落，形成粘结开裂。这种裂缝扩展到剪压区使混凝土受压区高度减小，混

43、凝土的压应力和剪应力相应增大，这些变化使连续梁的抗剪强度要比简支梁的抗剪强度低。集中荷载作用下的连续梁，当支座负弯矩大于跨中正弯矩时，剪切破坏常发生在负弯矩区段；反之，破坏常发生在正弯矩区段。梁截面尺寸、配筋及材料相同时，集中荷载作用下连续梁的斜截面承载力要比相同剪跨比的简支梁低，且剪跨比越小，其差别越大。均布荷载作用下的连续梁，其破坏特征与简支梁也不相同。当弯矩比小于1时，临界斜裂缝出现在跨中正弯矩区段，且其抗剪强度随弯矩比增大而提高。当弯矩比大于1时，这时剪切破坏常发生在负弯矩区段，梁的斜截面承载力随着弯矩比的加大而降低。与集中荷载作用不同，作用在梁顶的均布荷载，对混凝土保护层有侧压作用，

44、加强了钢筋和混凝土之间的粘结。因此，在负弯矩区段，受拉纵筋尚未屈服时很少出现沿受拉纵筋方向的粘结裂缝。在跨中正弯矩区段，受拉纵筋位置上的粘结裂缝也不严重。在工程中常见的跨高比和弯矩比的范围内，均布荷载作用下的连续梁，在负弯矩区段发生剪切破坏时支座截面抗剪强度大于集中荷载作用下简支梁的抗剪强度。均布荷载作用下的连续梁的斜截面承载力一般不低于相同条件下简支梁的抗剪承载力。9在进行斜截面受剪承载力设计时，计算截面位置应如何确定？答：在进行斜截面受剪承载力设计时，计算截面位置应为斜截面受剪承载力较薄弱的截面。计算截面位置按下列规定采用： （1）支座边缘处的截面；（2）受拉区弯起钢筋弯起点处的截面；（3

45、）箍筋截面面积和间距改变处的截面；（4）腹板宽度改变处的截面。同时，箍筋间距以及弯起钢筋前一排（对支座而言）的弯起点至后一排弯起终点的距离应符合箍筋最大间距的要求，同时，箍筋也应满足最小直径的要求。10简述梁的斜截面受剪承载力设计步骤。答：受剪承载力设计步骤可归纳如下：（1）构件的截面尺寸和纵筋由正截面承载力计算已初步选定，所以进行斜截面受剪承载力计算时应首先复核是否满足截面限制条件，如不满足应加大截面或提高混凝土强度等级。（2）判定是否需要按照计算配置箍筋，当不需要按计算配置箍筋时，应按照构造满足最小箍筋用量的要求。（3）需要按计算配置箍筋时，按计算截面位置采用剪力设计值；（4）按计算确定箍

46、筋用量时，选用的箍筋也应满足箍筋最大间距和最小直径的要求；（5）当需要配置弯起钢筋时，可先计算，再计算弯起钢筋的截面面积，这时剪力设计值按如下方法取用：计算第一排弯起钢筋（对支座而言）时，取支座边缘的剪力；计算以后每排弯起钢筋时，取前一排弯起钢筋弯起点处的剪力；两排弯起钢筋的间距应小于箍筋的最大间距。11为保证斜截面的受弯承载力不小于正截面的受弯承载力，规范有何规定？答：为保证斜截面的受弯承载力不小于正截面的受弯承载力，规范规定在梁的受拉区段弯起钢筋时，要保证材料抵抗弯矩图形必须包在弯矩图形之外，弯起点应在按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋截面面积之前。即：弯起钢筋梁中心线的交点应在不需要该钢

47、筋的截面之外，且弯起点分别与按计算充分利用该钢筋截面面积点之间的距离不应小于。同时，为了保证每根弯起钢筋都能与斜裂缝相交，弯起钢筋的弯终点到支座边缘或到前一排弯起钢筋弯起点的距离，都不应大于箍筋的最大间距的要求。12什么是钢筋的延伸长度？它与钢筋在支座处的锚固有何不同。答：为了充分利用钢筋的强度，在梁支座截面负弯矩区，如果需要分批截断纵向受拉钢筋，每批钢筋必须过钢筋的理论截断点延伸至按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋的截面之外才能截断，这段距离称为钢筋的延伸长度。需要注意的是：钢筋的延伸长度不同于钢筋在支座处的锚固作用，它是钢筋在有斜裂缝的弯剪区段的粘结锚固问题。13混凝土结构设计规范对纵筋的

48、锚固有何规定？答：混凝土结构设计规范对纵筋的锚固规定如下：（1）伸人梁支座范围内的纵向受力钢筋数量。当梁宽为100mm 及以上时，不应小于二根，当梁宽小于100mm时可为一根；（2）钢筋混凝土简支梁和连续梁简支端的下部纵向受力钢筋伸入梁支座范围内的锚固长度应符合下列要求：当时：带肋钢筋；光面钢筋当时：当纵向受力钢筋伸入梁支座范围内的锚固长度不符合上述规定时，应采取其它有效锚固措施，如在钢筋上加焊钢板或将钢筋的端部焊接在梁端的预埋件上等。在混合结构房屋钢筋混凝土梁的独立简支支座处或预制梁的简支支座处，应在纵向受力钢筋的锚固长度范围内至少配置二根箍筋。箍筋直径不宜小于锚固钢筋直径的倍，间距不宜大于

49、锚固钢筋最小直径的倍，当采用机械锚固措施时尚不宜大于锚固钢筋最小直径的倍。（3）当设置弯起钢筋时，弯起钢筋的弯终点外应留有平行梁轴线方向的锚固长度，其长度在受拉区不应小于，在受压区不应小于。同时，混凝土结构设计规范在“梁柱节点”一节中还对框架梁、连续梁以及框架柱中纵向受拉钢筋的锚固作了详细的规定。14当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，对箍筋的间距有何要求？答：当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋应为封闭式；箍筋的间距在绑扎骨架中不应大于，在焊接骨架中不应小于（为纵向受压钢筋的最小直径），同时在任何情况下均不应大于；当一层内的纵向受压钢筋多于3根时，应设置复合箍筋；当一层内的纵向受压钢筋多

50、于5根时且直径大于18mm时，箍筋间距不应大于；当梁的宽度不大于，且一层内的纵向受压钢筋不多于4根时，可不设置复合箍筋。第4章 受弯构件的正截面承载力计算1具有正常配筋率的钢筋混凝土梁正截面受力过程可分为哪三个阶段，各有何特点？答：第阶段：混凝土开裂前的未裂阶段当荷载很小，梁内尚未出现裂缝时，正截面的受力过程处于第阶段。由于截面上的拉、压应力较小，钢筋和混凝土都处于弹性工作阶段，截面曲率与弯矩成正比，应变沿截面高度呈直线分布（即符合平截面假定），相应的受压区和受拉区混凝土的应力图形均为三角形。随着荷载的增加，截面上的应力和应变逐渐增大。受拉区混凝土首先表现出塑性特征，因此应力分布由三角形逐渐变

51、为曲线形。当截面受拉边缘纤维的应变达到混凝土的极限拉应变时，相应的拉应力也达到其抗拉强度，受拉区混凝土即将开裂，截面的受力状态便达到第阶段末，或称为a阶段。此时，在截面的受压区，由于压应变还远远小于混凝土弯曲受压时的极限压应变，混凝土基本上仍处于弹性状态，故其压应力分布仍接近于三角形。第阶段：混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段受拉区混凝土一旦开裂，正截面的受力过程便进入第阶段。在裂缝截面中，已经开裂的受拉区混凝土退出工作，拉力转由钢筋承担，致使钢筋应力突然增大。随着荷载继续增加，钢筋的应力和应变不断增长，裂缝逐渐开展，中和轴随之上升；同时受压区混凝土的应力和应变也不断加大，受压区混凝土的塑性性

52、质越来越明显，应力图形由三角形逐渐变为较平缓的曲线形。在这一阶段，截面曲率与弯矩不再成正比，而是截面曲率比弯矩增加得更快。还应指出，当截面的受力过程进入第阶段后，受压区的应变仍保持直线分布。但在受拉区由于已经出现裂缝，就裂缝所在的截面而言，原来的同一平面现已部分分裂成两个平面，钢筋与混凝土之间产生了相对滑移。这与平截面假定发生了矛盾。但是试验表明，当应变的量测标距较大，跨越几条裂缝时,就其所测得的平均应变来说，截面的应变分布大体上仍符合平截面假定，即变形规律符合“平均应变平截面假定”。因此，各受力阶段的截面应变均假定呈三角形分布。第阶段：钢筋开始屈服至截面破坏的破坏阶段随着荷载进一步增加，受拉

53、区钢筋和受压区混凝土的应力、应变也不断增大。当裂缝截面中的钢筋拉应力达到屈服强度时，正截面的受力过程就进入第阶段。这时，裂缝截面处的钢筋在应力保持不变的情况下将产生明显的塑性伸长，从而使裂缝急剧开展，中和轴进一步上升，受压区高度迅速减小，压应力不断增大，直到受压区边缘纤维的压应变达到混凝土弯曲受压的极限压应变时，受压区出现纵向水平裂缝，混凝土在一个不太长的范围内被压碎，从而导致截面最终破坏。我们把截面临破坏前（即第阶段末）的受力状态称为a阶段。在第阶段，受压区混凝土应力图形成更丰满的曲线形。在截面临近破坏的a阶段，受压区的最大压应力不在压应变最大的受压区边缘，而在离开受压区边缘一定距离的某一纤

54、维层上。这和混凝土轴心受压在临近破坏时应力应变曲线具有“下降段”的性质是类似的。至于受拉钢筋，当采用具有明显流幅的普通热轧钢筋时，在整个第阶段，其应力均等于屈服强度。2钢筋混凝土梁正截面受力过程三个阶段的应力与设计有何关系？答：a阶段的截面应力分布图形是计算开裂弯矩M cr的依据；第阶段的截面应力分布图形是受弯构件在使用阶段的情况，是受弯构件计算挠度和裂缝宽度的依据；a阶段的截面应力分布图形则是受弯构件正截面受弯承载力计算的依据。3何谓配筋率？配筋率对梁破坏形态有什么的影响？答：配筋率是指受拉钢筋截面面积As与梁截面有效面积bh0之比（见图题3-1），即题-3-1配筋率式中 As 受拉钢筋截面

55、面积； b 梁截面宽度； h0 梁截面有效高度，h0=h-a； h 梁截面高度；a 纵向受拉钢筋合力点至截面受拉边缘的距离。随着配筋率不同，钢筋混凝土梁可能出现下面三种不同的破坏形态：题3-2 梁正截面的三种破坏形式a）适筋梁b）超筋梁c）少筋梁1） 适筋破坏形态适筋梁从开始加荷直至破坏，截面的受力过程符合前面所述的三个阶段。这种适筋梁的破坏特点是：受拉钢筋首先达到屈服强度，维持应力不变而发生显著的塑性变形，直到受压区边缘纤维的应变达到混凝土弯曲受压的极限压应变时，受压区混凝土被压碎，截面即告破坏，其破坏类型属延性破坏。试验表明，适筋梁在从受拉钢筋开始屈服到截面完全破坏的这个过程中，虽然截面所

56、能承担的弯矩增加甚微，但承受变形的能力却较强，截面的塑性转动较大，即具有较好的延性，使梁在破坏时裂缝开展较宽，挠度较大，而具有明显的破坏预兆（图题4-2a）。除此之外，钢筋和混凝土这两种材料的强度都能得到充分利用，符合安全、经济的要求，故在实际工程中，受弯构件都应设计成适筋梁。2） 超筋破坏形态配筋率过大的梁称为“超筋梁”。试验表明，由于超筋梁内钢筋配置过多，抗拉能力过强，当荷载加到一定程度后，在钢筋的拉应力尚未达到屈服强度之前，受压区混凝土已先被压碎，致使构件破坏（图4-4b）。由于超筋梁在破坏前钢筋尚未屈服而仍处于弹性工作阶段，裂缝开展不宽,延伸不高,梁的挠度较小,如图题3-2b所示。由于

57、它在没有明显预兆的情况下突然破坏，故其破坏类型属脆性破坏。超筋梁虽然配置有很多受拉钢筋，但其强度不能充分利用，这是不经济的，同时破坏前又无明显预兆，所以在实际工程中应避免设计成超筋梁。题3-3不同配筋量梁的M0Ø0关系3） 少筋破坏形态配筋率过低的梁称为“少筋梁”。这种梁在开裂以前受拉区的拉力主要由混凝土承担，钢筋承担的拉力占很少一部分。到了第阶段末，受拉区一旦开裂，拉力就几乎全部转由钢筋承担。由于钢筋数量太少，使裂缝截面的钢筋拉应力突然剧增至超过屈服强度而进入强化阶段，此时钢筋塑性伸长已很大，裂缝开展过宽，梁将严重下垂，即使受压区混凝土暂未压碎，但过大的变形及裂缝已经不适于继续承载，从而标志着梁的破坏（图题3-2c），在个别情况下，钢筋甚至可能被拉断。上述破坏过程一般是