结构设计原理课后习题答案人民交通出版社第二版

〔第二版〕结构设计原理课后习题答案第一章配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？但配置在受拉区的钢筋将承当几乎全部的拉力,能继续承当荷载,直到受拉钢筋的应力到达屈服强度,继而截面受压区的混凝土也被压碎破坏.试解释一下名词：混凝土立方体抗压强度；混凝土轴心抗压强度；混凝土抗拉强度；混凝土劈裂抗拉强度.答：混凝土立方体抗压强度：我国国家标准?普通混凝土力学性能试验方法标准?〔GB/T500812022150mm20c±2C的温度和相对湿95%28d,MPa位〕作为混凝土的立方体抗压强度,用符号h表示.混凝土轴心抗压强度：我国国家标准?普通混凝土力学性能试验方法标准?〔GB/T500812022150mmX150mmX300mm20c±2C的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d,依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值〔以MPa为单位〕称为混凝土轴心抗压强度,用符号i表示.混凝土劈裂抗拉强度：我国交通部部颁标准?公路工程水泥混凝土试验规程?可编辑〔JTJ05394规定,采用150mm立方体作为标准试件进行混凝土劈裂抗拉强度测定,根据规定的试fts按下式计算：f2F0.637Fts冗 AA0100X100X500mm混凝土棱柱体轴心受拉试验,破坏时试件在没有钢筋裂试验测得的混凝土劈裂抗拉强度值换算成轴心抗拉强度,换算时应乘以换算系数0.9,即ft0.9ftso素？答：完整的混凝土轴心受拉曲线由上升段OC、下降段CD和收敛段DE三个阶段组成.0.3fcOA段〕,混凝土处于弹性阶段工作.在压应力0.3fc0.8f

B点〕左右后,混凝土塑性变形显著增大,内部裂缝不断延伸拓展,并有几条贯穿,混力一一应变曲线斜率急剧减小,如fc时〔C点〕,应力应变曲线的斜率已接近于水平,试件外表出现不连续的可见裂缝.C增加,曲线下降坡度较陡,混凝土外表裂缝逐渐贯穿.可编辑D假设干个小柱,外载力由裂缝处的摩擦咬合力及小柱体的剩余强度所承受.影响混凝土轴心受压应力应变曲线的主要因素：混凝土强度、应变速率、测试技术和试验条件.什么叫混凝土的徐变？影响徐变有哪些主要原因？随时间继续增长,这种现象称为混凝土的徐变.主要影响因素：(2)加荷时混凝土的龄期；(3)混凝土的组成成分和配合比；(4)15 混凝土的徐变和收缩变形都是随时间而增长的变形,两者有和不同之处？答：徐变变形是在持久作用下混凝土结构随时间推移而增加的应变；收缩变形是混凝土在凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象,是一种不受力情况下的自由变形.17 什么是钢筋和混凝土之间粘结应力和粘结强度？为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力要采取哪些举措？答：(1)粘结应力：变形差(相对滑移)沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力；粘结强度：实际工程中,通常以拔出试验中粘结失效(钢筋被拔出,可编辑或者混凝土被劈裂)时的最大平均粘结应力作为钢筋和混凝土的粘结强度;主要举措：①光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度均随混凝土等级的提升而提升,所以可以通过提升混凝土强度等级来增加粘结力；②水平位置钢筋比竖位钢筋的粘结强度低,所以可通过调整钢筋布置来增强粘结力；③多根钢筋并排时,可调整钢筋之间的净距来增强粘结力；④增大混凝土保护层厚度⑤采用带肋钢筋.第二章桥梁结构的功能包括哪几方面的内容？何谓结构的可靠性？答：①桥梁结构的功能由其使用要求决定的,具体有如下四个方面：桥梁结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现的各种荷载、外加变形、约束变形等的作用；桥梁结构在正常使用条件下具有良好的工作性能,例如,不发生影响正常使用的过大变形和局部损坏；过大的裂缝宽度,不发生由于混凝土保护层碳化导致钢筋的修饰；在偶然荷载(如地震、强风)作用下或偶然事件(如爆炸)发生时和发生后,桥梁结构仍能保持整体稳定性,不发生倒塌.②结构的可靠性：指结构的平安性、适用性和耐久性.结构的设计基准期和使用寿命有何区别？答：设计基准期是指对结构进行可靠度分析时,结合结构使用期,考虑各种根本变量与时间的关系所取用的基准时间参数,设计基准期可参考结构使用寿命可编辑的要求适中选定,但二者不完全等同.当结构的使用年限超过设计基准期,外表它的失效概率可能会增大,不能保证其目标可靠指标,但不等于结构丧失了所要求的根本功能甚至报废.一般来说,使用寿命长,设计基准期也可以长一些,使用寿命短,设计基准期应短一些.通常设计基准期应该小于寿命期.什么叫极限状态？我国?公路桥规?规定了哪两类结构的极限状态？答：①极限状态功能要求时,此特定状态成为该功能的极限状态.②承载水平极限状态和正常使用极限状态.试解释一下名词：作用、直接作用、间接作用、抗力.作用：是指使结构产生内力、变形、应力和应变的所有原因；直接作用：是指施加在结构上的集中力和分布力；间接作用：是指引起结构外加变形和约束变形的原因；抗力：是指结构构件承受内力和变形的水平.我国?公路桥规?规定了结构设计哪三种状况？答：持久状况、短暂状况和偶然状况.①承载水平极限状态的计算以塑性理论为根底,设计的原那么是作用效应最不利组合〔根本组合〕的设计值必须小于或等于结构抗力设计值,即SRod o②正常使用状态是以结构弹性理论或弹塑性理论为根底,采用作用〔或荷载〕的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响,对可编辑SC.1什么叫材料强度的标准值和设计值？①材料强度标准值：是由标准试件按标准试验方法经数理统计以概率分布的0.05分位值确定强度值,即取值原那么是在符合规定质量的材料强度实测值的总体中,材料的强度的标准值应具有不小于95%的保证率.②材料强度设计值：是材料强度标准值除以材料性能分项系数后的值.答：作用分为永久作用(恒载)、可变作用和偶然作用三类；作用的标准值：是结构和结构构件设计时,采用的各种作用的根本代表值.可变作用的准永久值：指在设计基准期间,可变作用超越的总时间约为设计基准期一半的作用值.数的作用.它是指结构上较频繁出现的且量值较大的荷载作用取值.2-9钢筋混凝土梁的支点截面处,结构重力产生的剪力标准值V 187.01kN;汽车荷载产生的剪力标准Gk值V 261.76kN；冲击系数(1)1.19;人群荷载产生的剪力标准值V 57.2kN；温度梯度作用产生的剪Qik Q2k力标准值V 41.5kN,参照例题2-3,试进行正常使用极限状态设计时的作用效应组合计算.Q3k解：①作用短期效应组合汽车荷载不计冲击系数的汽车荷载剪力标准值为：可编辑VQ1kV '261.76/1.19219.97kNQ1k1mnS S ?S 187.010.7219.971.057.20.841.5=431.39kNsdGik1j Qjki1j1①作用长期效应组合mnSS ?S 187.010.4219.970.457.20.841.5=331.08kNldGik2j Qjk1 1j1第三章1.1、 试比拟图3-4和3-5,说明钢筋混凝土板和钢筋混凝土梁钢筋布置的特点.答：板：单向板内主钢筋沿板的跨度方向布置在板的受拉区,钢筋数量由计算决定.受力主钢筋的直径10mm8mm〔人行道板〕近梁肋处的板内主钢筋,可沿板高中央纵轴线的〔1/4〜1/6计算跨径处按〔30°〜45°〕弯起,但通过支承而不弯起的主钢筋,每米板宽内不应少于3根,并不少于主钢筋截面积的1/4.在简支板的跨中和连续梁的支点处,板内主钢筋间距不大于200mm.行车道板受力钢筋的最小混凝土保护层厚度c应不小于钢筋的公称直径同时满足附表18 的要求.在板内应设置垂直于板受力钢筋的分布钢筋,分布钢筋是在主筋上按一定问距设置的横向钢筋,属于构造配置钢筋,即其数量不通过计算,而是根据设计规范规定选择的.梁：梁内的钢筋常常采用骨架形式,一般分为绑扎钢筋骨架和焊接钢筋骨架两种形式.梁内纵向受拉钢筋的数量由数量决定.可选择的钢筋数量直径一般为可编辑〔12 32〕mm,通常不得超过40mm.在同一根梁内主钢筋宜用相同直径的钢筋,当采用两种以上直径的钢筋时,为了便于施工识别,直径间应相差2mm以上.什么叫受弯构件纵向受拉钢筋的配筋率？配筋率的表达式中,h0么？答：配筋率是指所配置的钢筋截面面积与规定的混凝土截面面积的比值〔化为百分数表达〕.储是指截面的有效高度.选择应考虑哪些因素？答：设置保护层是为了保护钢筋不直接受到大气的侵蚀和其他环境因素的作用,也是为了保证钢筋和混凝土有良好的粘结.影响因素：环境类别、构件形式、钢筋布置.37,答：1〕为了保证钢筋与混凝土之间的握裹力,增强两者的粘结力；2〕保证钢筋之间有一定间隙浇注混凝土；3〕方便钢筋的布置.钢筋混凝土适筋梁正截面受力全过程可划分为几个阶段？各阶段受力主要特点是什么？答：第I第I阶段末：混凝土受压区的应力根本上仍是三角形分布.但由于受拉区混凝土塑性变形的开展,拉应变增长较快,根据混凝土受拉时的应力一应变图曲线,拉区混凝土的应力图形为曲线形

这时,受拉边缘混凝土的拉应变临近极限拉应可编辑变,拉应力到达混凝土抗拉强度,表示裂缝即将出现,梁截面上作用的弯矩用M表小0第RMc「后,在梁混凝土抗拉强度最弱截面上出现了第一批裂缝.这时,在有裂缝的截面上,拉区混凝土退出工作,把它原承当的拉力传递给钢筋,发生了明显的应力重分布,钢置向上移动.第n阶段末：钢筋拉应变到达屈服值时的应变值,表示钢筋应力到达其屈服强度,第R阶段结束.这时,裂缝急剧开展,中和轴继续上升,混凝土受压区不断缩小,压应力也不断增大,压应力图成为明显的饱满曲线形.第m阶段末：这时,截面受压上边缘的混凝土压应变到达其极限压应变值,压应力图呈明显曲线形,并且最大压应力已不在上边缘而是在距上边缘稍下处,这都是混凝土受压时的应力一应变图所决定的在第田阶段末,压区混凝土的抗压强度耗尽,在临界裂缝两侧的一定区段内,压区混凝土出现纵向水平裂缝,随即混凝土被压碎,梁破坏,在这个阶段,纵向钢筋的拉应力仍维持在屈服强度.都成为脆性破坏？答：实际配筋率小于最小配筋率的梁称为少筋梁；大于最小配筋率且小于最大配筋率的梁称为适筋梁；大于最大配筋率的梁称为超筋梁.可编辑少筋梁的受拉区混凝土开裂后,受拉钢筋到达屈服点,并迅速经历整个流幅而进入强化阶段,梁仅出现一条集中裂缝,不仅宽度较大,而且沿梁高延伸很高,此时受压区混凝土还未压坏,而裂缝宽度已经很宽,挠度过大,钢筋甚至被拉断.适筋梁受拉区钢筋首先到达屈服,其应力保持不变而应变显著增大,直到受压区边缘混凝土的应变到达极限压应变时,受压区出现纵向水平裂缝,随之因混凝土压碎而破坏.超筋梁的破坏是受压区混凝土被压坏,而受拉区钢筋应力尚未到达屈服强度.破坏前的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点,受拉区的裂缝开展不宽,破坏忽然,没有明显预兆.少筋梁和超筋梁的破坏都很忽然,没有明显预兆,故称为脆性破坏.3-7钢筋混凝土适筋梁当受拉钢筋屈服后能否再增加荷载？为什么？少筋梁能否这样？答：适筋梁可以再增加荷载,由于当受拉区钢筋屈服后,钢筋退出工作,受压区混凝土开始受压,直到受压区边缘混凝土的应变到达极限压应变时,受压区出现纵向水平裂缝,随之因混凝土压碎而破坏,这时不能再增加荷载.少筋梁裂缝出现在钢筋屈服前,此时构件已不再承受荷载,假设继续增加荷载,迅速经历整个流幅而进入强化阶段,梁仅出现一条集中裂缝,不仅宽度较大,而且沿梁高延伸很高,此时受拉区混凝土还未压坏,而裂缝宽度已经很宽,挠度过大,钢筋甚至被拉断.3-8答：根本假定有：1〕平截面假定2〕不考虑混凝土的抗拉强度3〕材可编辑料应力与物理关系对于钢筋混凝土受弯构件,从开始加荷到破坏的各个阶段,截面的平均应变都能较好地符合平截面假定.对于混凝土的受压区来讲,平截面假定是正确的.而对于混凝土受压区,裂缝产生后,裂缝截面处钢筋和相邻的混凝土之间发生了某些相对滑移,因此,在裂缝附近区段,截面变形已不能完全符合平截面假定.3-9什么叫做钢筋混凝土受弯构件的截面相对受压区高度和相对界限受压区高度在正截面承载力计算中起什么作用？取值与哪些因素有关？b?b bx答：①相对受压区局度：相对受压区图度二,其中X为受压区图度,hhi i o o为截面有效高度.相对界限受压区高度：当钢筋混凝土梁受拉区钢筋到达屈服应变而开始y屈服时,受压区混凝土边缘也同时到达其极限压应变而破坏,此时受压区高cu度为Xh 被称为相对界限混凝土受压区高.bb o,b②作用：在正截面承载水平计算中通常用

&来作为界限条件,来判断bh截面的破坏类型,是始筋破坏还是少筋破坏.③相关因素：受拉区钢筋的抗拉强度值无量纲参数有关.

f 受拉区钢筋的弹性模量E 混凝土极限压应变以及； ； 3-16解：根本公式法：b查附表可得fcd11.5MPa,ftd1.23MPa,fsd280MPa,0.56,01.0,那么弯矩计算值MM1.0145145kN?m.b0 d可编辑s采用绑扎钢筋骨架,按一层钢筋布置,假设a 40mm,那么有效高度shha50040460mm.0 s(1)求受压区高度xX63-14得：11451011.5200x(460-)22,_

115x105800x145000000b 0 2x167.6mm h0.56460258,xb 0 21(2)求所需钢筋数A.fA cd

bx11.5200167.62f280sd

s 1377mm.2

1608mm)s混凝土保护层厚度c30mmd22mm,且满足附表要求“25.1一…3042.6mm,取45mm2td 最小配筋率计算: 45(f/f )45(1.23/280) 0.2,td 际配筋率4 1.5%

0.2%,实bh 200455及Sd及n查表法:查附表可得 f11.5MPa,f 1.23MPa,fcd td sd

280MPa,0.56,b

1.0假设a40mm,那么有效高度h ha500 40460mm.假设s ° s2M 1.01451062fbhcd b

11.5200460 0.298,查附表1-50.37

0.815M 1450000002f h0sd0

0.815280460 1381mm3-17解:可编辑td 查附表可得f 9.2MPa,f1.06MPa,f 280MPatd cd最小配筋率计算：45(f/f)45(1.06/280)0.17,故取 0.2%td sd mincad/24018.4/2mm30.8d16mms

20030.82318.4一八升日钢肋净距S

41.6mm,满足n2实际配筋率：一603—0.74%,满足200410f A280603 sd s

0.56410230mm求受压区局度：x91.8mmhfb 0f抗弯承载水平

b9.2200x 91.8Mfbx(h-)9.220091.8(410 ~2))ucd 061500859N?mm61.5kN?mM不满足承载水平要求.3-18解:查附表可得f 11.5MPa,f1.23MPa,f 280MPa,0.56,1.0.cd td sd b 0弯矩计算值MM1.012.912.9kN?m,上侧受拉.0 d1mb=1000mm采用绑扎钢筋骨架,按一层钢筋布置,假设a25mm,那么有效高度shha14025115mm.0 sxx63-14得：112.910611.51000x(115一)2211.5x22645x258000x10.2mmh0.5610056,x219.8mm(舍)1 b 0 2求所需钢筋数As可编辑f419mm2sd

f280

bx11.5100010.2cd 222钢筋布置可选452(A452mm),或者660(A471mm),钢筋布置在受拉一s侧,即上缘.混凝土保护层厚度c30mmd12mm,且满足附表要求CL13.9“什a2532mm,取35mmss2最小配筋率计算：45(f/f)45(1.23/280)0.2,所以配筋率不应小于0.2%,实td sd际配筋率为 4520.45%,bh100010003-19解：cd 查附表可得cd sdsd b弯矩计算值MM1.1190209kN?m.0 ds设a 35mm,受拉钢筋按两层钢筋布置,假设a65mm,那么有效高度sshha50065435mm.0 s取0.56bMfbhcd b

2(10.5) 2091069.220043520.56(10.50.56)

612.6mmf'(ha') 280(43535)sd 0 sfbxf'A'9.2200(4350.56)280612.6cd sd s 2A2213.4mmsdf280sd3-21解：内梁1.简支梁计算跨径的1/3,即l/324200/38067mm.02.取相邻两梁平均间距2200mm可编辑3.h60mm,b1100mm君1/3h hb6h12h'160660121502320mm,满足h fb'取三个中的最小值,即2200mmf不满足承载水平要求.边梁bb220016015060150,f——6h'————62260mm,又外侧悬臂板实际宽度f22222为2200mm,所以边梁有效宽度为2200mm3-22受压区高度在翼板厚度内,即

xhTxhT形f f截面第一类T形截面,中和轴在受压翼板内,受压区高度xh'o此时,截面f虽为T形,但受压区形状为宽b'的矩形,而受拉截面形状与截面抗弯承载水平无关,故以宽度为b'的矩f f形来进行抗弯承载力计算.3-23解:弯矩计算值M保护层厚度c钢筋净距Sn4295as-

M1.011871187kN?m0 d42 22.7 30.7mm30mm,d3503.72622.7 30.5mm30mm,d568.5mm,那么h0

135068.51281.5mm查附表可得f11.5MPa,f1.23MPa,f280MPa,0.56,1.0.cd td sd b 0T11/3:l012600/34200mm322100mm可编辑3.b6h12h'350640121001790mmh fTb1790mm,h'120mm

100140f f211.517901202.47kN?m.11.517901202.47kN?m.cd f fT形截面类型：fA280188421.06kN?msd sT形截面(2)fAsd sx

280188411.51790

51.3mmhffb'cd f(3)(3)正截面抗弯水平

Mfb'x(h|)11.5179051.3(1281.5uMfb'x(h|)11.5179051.3(1281.5ucd f0满足承载水平要求.

)1326.2kN?mM2一3-24bh的矩形孔k k面积相等：bhk k

—d2 2 4 ab—380380801437544惯性矩相等:

I2II 13

1952226249I380803162133331 12I2H(")2^(40里)2^1283838

968006458解得:

404mm356mm故上翼板厚度h'300k98mm2f下翼板厚度h300u98mm2f腹板厚度bbf2bk 9902356278mm第四章可编辑答：斜拉破坏,发生在剪跨比比拟大〔m3〕时；剪压破坏,发生在剪跨比在1m3时；斜压破坏,发生在剪跨比时.m1影响钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯水平的主要因素有哪些？答：主要因素有剪跨比、混凝土强度、纵向受拉钢筋配筋率和箍筋数量及强度等.钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯承载力根本公式的适用范围是什么？公式答：适用范围：1〕截面尺寸需满足V0.51103.答：适用范围：1〕截面尺寸需满足V0 d cu,k o2〕2〕按构造要求配置箍筋

V0.51103fbho d 2td o物理意义：1〕上限值：截面最小尺寸；2〕下限值：按构造要求配置钢筋解释以下术语Mm——Vh0

M和VAsvbSsv v配筋率:分别为剪弯区段中某个竖直截面的弯矩和剪力,h0为截面有效高度.剪压破坏：随着荷载的增大,梁的剪弯区段内陆续出现几条斜裂缝,其中一条开展成临界斜裂缝.临界斜裂缝出现后,梁承受的荷载还能继续增加,而斜裂缝伸展至荷载垫板下,直到斜裂缝顶端的混凝土在正应力、剪应力及荷载引起的竖向局部压应力的共同作用下被压酥而破坏.这种破坏为剪压破坏.斜截面投影长度：是纵向钢筋与斜裂缝底端相交点至斜裂缝顶端距离的水平投影长度,其大小与有效高度和剪跨比有关.充分利用点：所有钢筋的强度被充分利用的点可编辑不需要点：不需要设置钢筋的点弯矩包络图：沿梁长度各截面上弯矩组合设计值的分布图反抗弯矩图：又称材料图,是沿梁长度各个正截面按实际配置的总受拉钢筋面积能产生的反抗弯矩图,即表示各正截面所具有的抗弯承载力.钢筋混凝土抗剪承载力复核时,如何选择复核截面？答：?公路桥规?规定,在进行钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪承载力复核时,其复核位置应根据以下规定选取：1〕距支座中央h/2处的截面2〕受拉区弯起钢筋弯起处的截面以及锚于受拉区的纵向受拉钢筋开始不受力处的截面3〕箍筋数量或间距有改变处的截面4〕梁的肋板宽度改变处的截面答：?公路桥规?有以下规定：1〕在钢筋混凝土梁的支点处,应至少有两根且不少于总数1/5的下层受拉主钢筋通过；2〕底层两外侧之间不向上弯曲的受拉主钢筋,伸出支点截面以外的长度应不小于10d;对环氧树脂涂层钢筋应不小于12.5d,d为受拉钢筋直径.4-9解：纵向受拉钢筋：查附表可得f9.2MPa,f1.06MPa,f280MPa,0.56,1.0,那么cd td sd b 0弯矩计算值MM 1.0147147kN?m.I?° d,l/2可编辑采用绑扎钢筋骨架,按两层层钢筋布置,假设a 65mm,那么有效高度shha50065435mm.0 s单筋截面最大承载水平为：Mf bh2(10.5)9.22004350.56(10.50,56)140.4kNM 所以采用双面配筋.ucd 0b b 2 l/2取0.56,a'35mmb sMfbhcd b

2(10.5)1471069.220043520.56(10.50,56)

mm591mmf'(ha')280(43535)mmsd b s .fbxf'A'9.2200(4350.56)28059.1cd sd s 2A1670mmsdf280sd2M2(A'226mm),32+36(A1743mm).取s受拉钢筋层距为55mm,净距为5518.4/225.1/2=33.3mm,满足要求；那么114045603100a64mms

174320030225.13钢筋间净距Sn32.4mm,满足要求2h50064436mm,a'40mm0 s...1743配筋率=0.02200436箍筋：取混凝土和箍筋共同的抗剪水平取混凝土和箍筋共同的抗剪水平V0.6V',不考虑弯起钢筋作用,那么:cs0.6V'(0.45103)bh,(20.6p)；f f 解得13 o cu,ksvsv,SV(20.6p).fcu,k

f bhsv13

1.78106(V')2

()minsv由此可得：S1232S

(0.5610

)(20.6p).KAvf6

bh2sv 0v 2(V‛)2米用直径米用直径48的双肢箍筋,箍筋截面积AnA2250.3100.6mmsv sv1跨中截面V V 1.025.225.2kN,l/20 dl?支点截面VV 1.0124.8124.8kNO° d,0LVh(VO oL

V l/2

4800124.8500(124.825.2)一一一…114.43kNp1002I232

(0.5610

)(20.6p)KA6

fsv

bh/

4800vS 2v(0.5610

)(20.62)20100.619520043626(114.43)2h

=456.5mm由构造要求得：Sv

-250mm

=250mm,箍筋配筋率vAv 100.6sv

20.18%,满足要求,根据要求:0.18%,满足要求,根据要求:vbS 200250v5500mmSv=100mm,此后至跨中截面统一采用S=250mmv叫作柱的稳定系数？影响稳定系数的主要因素有哪些？可编辑解:P土全截面和纵向钢筋均发生压缩变形.当轴向力P到达破坏荷载的90%左右时,柱中部四周混凝土外表出现纵向裂缝,局部混凝土保护层剥落,最后是箍筋间的纵向钢筋发生屈服,向外鼓出,混凝土被压碎而整个试验柱破坏.钢筋混凝土短柱的破坏是材料破坏,即混凝土压碎破坏.Pu,凹侧压应力较大,凸侧较小.在长柱破坏前,横向挠度增加得很快,使长柱的破坏来得比拟忽然,导致失稳破坏.破坏时,凹侧的混凝土首先被压碎,混凝土外表有纵向裂缝,纵向钢筋被压弯而向外鼓出,混凝土保护层脱落；凸侧那么由受压忽然转变为受拉,出现横向裂缝.稳定系数：钢筋混凝土轴心受压构件计算中,考虑构件长细比增大的附加效应使构件承载力降低的计算系数主要影响因素：构件的长细比6-5b250mm,0.75,f11.5MPa,f'280MPa,1.0cd sd 0

l05000

20,查表得

b250N0.9(fAf' A')0.90.75(11.5250250280804)637.11kNNu ed sd s 0 d,那么满足承载水平要求.6-7可编辑

560kNf11.5MPa,1.1,HRB335级钢筋抗压cd 0f'280MPa,R235级钢筋抗拉强度设计值f195MPa,轴心压力计算sd sd值NN1.115601716kN0 d港面设计长细比l0

6.6712,可按螺旋箍筋柱设计.3000d450计算所需纵向钢筋截面积cor 由附表1-8,取纵向钢筋的混凝土保护层厚度为c40mm,那么核心面积直径: cor d2 2柱截面面积：A-3.14450 柱截面面积：A-158962.5mm24 4核心面积：A)

d2coror dcor

3.1437024

107466.5mm2假定纵向钢筋配筋率 1.2%,那么可得至A''A 0.012107466.51290mm2s cor2716的,A'1407mmsSNN1716kN,Au s0N/0.9的A fA cor

'A's0 kfsd1716000/0.911.5107466.528014072195

710mm2

0.25A'351.75mm2s选①10单肢箍筋的截面积A '78.5mm2,这时箍筋所需的间距为：s013& 5S. 128.5mm,S应满足A710s0Sd /574mmS80mm,S70mmcor感面复核可编辑一_2_.2

1407/107466.51.31% 0.5%107466.5mm,A

'1407mm,sd A 3.1437078.5cor s01 2三21303mm2 700 u cd cor sd s0N 0.9(f0 u cd cor sd s0

0.9(11.5107466.52195满足承载力要求!N'0.9(fAf'A')0.91u cd sd s

(11.5158962.52801407)

1999.83kN1924kN故混凝土保护层不会剥落.1924kN故混凝土保护层不会剥落.u u检查混凝土保护层是否会剥落.第七章答：破坏形态：坏是受拉钢筋先到达屈服强度,然后受压混凝土压坏,临近破坏时有明显的预兆,裂缝显著开展,构件的承载水平取决于受拉钢筋的强度和数量.筋的横向变形无明显急剧增长,正截面承载力取决于受压区混凝土的抗压强度和受拉钢筋强度.破坏类型：1)短柱破坏；2)长柱破坏；3)细长柱破坏由式(7-2)偏心距增大系数与哪些因素有关？由公式11

21L2可知,偏心距增大系数与构件的计算长度,偏心21400e

/h)h0 0距,截面的有效高度,截面高度,荷载偏心率对截面曲率的影响系数,率的影响系构件长细比对截面曲数.偏心受压还是小偏心受压?答：截面设计时,当e0.3he0.3h0 0 0 0压构件设计.截面复核时,当时,为大偏心受压,时,为小偏心受压.b b可编辑图注意是流程图解：查表得：f11.5MPa,ff'280MPa,1.0cd sdsd 0NN?542.81.0542.8kN,MM?326.61.0326.6kN?mdo do偏心距e

^M3266l6000——602mm,弯矩作用平面内的长细比—105,故应0N542.8h600考虑偏心距增大系数.设aa'40mm,Uhha560mms s 0 se602仃00.22.7—0.22.7——1,取1

1.01h56001.150.011.150.0160001.051,取1.0h6002 2e(h)11400e0, 1

1.07% h 10211大小偏心受压的初步判断 1400602/560(1)所以偏心距增大系数e1.07602644mm0.3%,故可先根据大偏心受压来进行配筋计算.0eeh/2a64430040904mms 0 s(2)计算所需的纵向钢筋面积取0.56b可编辑Nefbh

210.5scd ob bf'(ha')sd o s542.890411.5300560374mm

0.56(10.50.56)〞,22 2

2'bh360mmmin280(56040)所以A'374mm

一一_

A'452mm22412的钢筋,22s sfbh.cdAs

fb

'A'Nsfsd11.53005600.56280452542.822377mm280428解：查表得：f9.2MPa,ff'280MPa,1.0cd sdsd 0NN?1881.0188kN,MM?1201.0120kN?md0 d0偏心距e

M120638mml000105,故应考0N188h400虑偏心距增大系数.设aa'40mm,Uhha360mms s ° s可编辑e638仃00.22.7—0.22.7——1,取1

1.01h3600

I40001.150.01—1.150.01h400 2

1.051,取

1.02所以偏心距增大系数1400h0

21400638/360 102111.04大小偏心受压的初步判断e1.04638664mm0.3h,故可先根据大偏心受压来进行配筋计算.0 0eeh/2a66420040824mms 0 se'eh/2a66420040504mms 0 s计算所需的纵向钢筋面积2A'942mms22[Ne

'A

a')]X%,h0fcd

ssd s 0 s360.3602[1881000824280942(36040)]79.8mm2a'2 s9.2300Ne'A ss f(ha')sd 0 s1881000504280(36040)

21058mm2322的钢筋,A1140mms1解：查表得：fcd9.2MPa,fsdfsd'280MPa,01.0NNd?01741.0174kN,M Md?054.81.054.8kN?m可编辑偏心距e

M54.8

315mm,弯矩作用平面内的长细比

1 35000x0 N174

h 7.85,故应450考虑偏心距增大系数.sa a 40mm,那么h a410mmss s 00.2

h.

2.71.15

105 1

1.071,

1.01h 450 21所以偏心距增大系数1(32屋屋he h

7.82

1.060 1400315/410e 1.06315 334mm00 e eh/2 a334 225 0 s0 e eh/2 a334 225 0 s弯矩作用平面内截面承载力复核(1)大小偏心受压的初步判断fbx(e f'A'e'cd s sd s s代入整理得2 代入整理得138x30084x

36413720,解得：x1

87mm,x

305mm(舍)2—0.212b,410 为大偏心受压.h0(2)求截面承载水平sx2a'80mm所以: 截面承载水平为sNfbxf'A' Aucd sd s s s9.230087280 308280339231.4kN满足承载水平要求垂直于弯矩作用平面的截面承载力复核垂直弯矩作用平面的长细比N0.9[f bh那么

l60000y——20,查附表得:b300'(AA')]

0.75得：uLcd u cd

sd s s

满足承载力要求.0.90.75[9.2300450280(339308)]可编辑

960.63kN7-9解：查表得:f9.2MPa,ff'cd sdsd

280MPa,1.10NN?26451.1d0

2909.5kN,MM?1191.1 130.9kN?md0偏心距e M130.9

45mm, 弯矩作用平面内的长细比四 6000 100 N2909.5 h 600考虑偏心距增大系数.设a a'40mm,那么 h ha 560mms s 0 s0.22.7

2.7至

0.417h. 560l10h所以偏心距增大系数1[(g)2

1.15

6000600

1,取 1.01.05 210h

102 0.417 11.37截面设计

he°h0

140045/560大小偏心受压的初步判断1.3745 62mm 0.3h0 故可先根据小偏心受压来进行配筋计算.0 e eh/2 a62 300 0 s0 e eh/2 a0 s计算所需的纵向钢筋面积As

'bh0.002bh0.002 300 600 2360mm412的钢筋,360mm

2As 452mmAAx2 BxC000.5fbh0.59.2300560 7728000cdh0as' 56040-—-fAfbha'

2803609.2300560

40 156576000sd scd ° s

0.560.8可编辑ha'0 sC-一-f

AhNe'hsd s o s ob56040…0.82803605602909.51985604204485600000.560.8求得x643mm,x846mm(舍)1 2x/h643/5601.15h/h,截面为全截面受压,取xh600mm0 0Nefbh(h.h/2)scdf'(ha')sd 0 s32909.5103229.2300600(560300)3477mm6

2280106(56040)628的钢筋,A'3695mm2s截面复核垂直弯矩作用平面垂直弯矩作用平面的长细比皿 600020,查附表得：0.75b300那么得：N

0.9[fbhfsd'(AA')]不满足承载力要求.u cd ss0.90.75[9,2300600280(4523695)]1901.6kN一...Xfcdbx(esh0~)fsdAsesfsdAses代入整理得138x265688x245603120,解得：x722mm,x1 2

246mm(舍),b,为小偏心受压.b,为小偏心受压.h0取x600mmA0.5fbh.A0.5fbh.cdBfbh(eh

) dAesscd ° s 0s9.2300560(322560)Ax2BxC0

2803603220.560.8

232612800可编辑sd f'A'a')hsd s o0.82803603220.560.8

2803695 198)560 175303968000求得x650mm,x349mm(舍)1 2x/h650/560h/h,截面为全截面受压,取xh600mm,h/h1.070 0 0f(sd0.560.8

)—280—(1.070.8)252MPa(压应力)Nfbxf'A'A9.230060028036952523602781.32kNUIcd sd ss sfN

bh(h.'h/2)f

'AUh.'a)sd sU2 e'09.2300600(560300)280360(56040)“八一2246.4kN1.0215e'h/2ea'3004540215mm0 sN2246.4kN,不满足承载力要求.u7-10与非对称布筋的矩形截面偏心受压构件相比,对称布筋设计时的大、小偏心受压的判别方法有何不同之处？答：对称布筋时：由于AA',ff',由此可得Nfbxs s sdsd cdx/h0

可直接求出.fbh.cd然会根据,判断为大偏心受压；,判断为小偏心受压；b b非对称布筋时：x/h无法直接求出.0判断依据为e0.3h°,可先按小偏心受压构件计算；e0.3h,可先按大偏心受0 0 °压构件计算可编辑第九章同之处？答：〔1能由于构件变形或裂缝过大影响了构件的适用性及耐久性,而达不到结构正常使用要求.因此,钢筋混凝土构件除要求进行持久状况承载水平极限状态计算外,还要进行持久状况正常使用极限状态的计算,以及短暂状况的构件应力计算.〔2〕不同之处：1〕钢筋混凝土受弯构件的承载水平极限状态是取构件破坏阶段,而使用阶段一般取梁带裂缝工作阶段；2〕在钢筋混凝土受弯构件的设计中,其承载水平计算决定了构件设计尺寸、材料、配筋数量及钢筋布置,以保证截面承载水平要大于最不利荷载效应

MM,计算内容分0 d u为截面设计和截面复核两局部.使用阶段计算是根据构件使用条件对已设计的构件进行计算,以保证在正常使用状态下得裂缝宽度和变形小于标准规定的各项限值,这种计算称为“验算〞；3〕承载水平极限状态计算时汽车荷载应计入冲击系数,作用〔或荷载〕效应及结构构件抗力均应采用考虑了分项系数的设计值；在多种作用〔或荷载〕效应情况下,应将各效应设计值进行最不利组合,并根据参与组合的作用〔或荷载〕效应情况,取用不同的效应组合系数.公路桥规?明确规定这是汽车荷载可不计冲击系数.什么是钢筋混凝土构件的换算截面？将钢筋混凝土开裂截面化为等效的换算截面根本前提是什么？答：换算截面：将受压区的混凝土面积和受拉区的钢筋换算面积所组成的截面称为钢筋混凝土构件开裂截面的换算截面；根本前提：〔1〕平截面假定,即认为梁的正截面在梁受力并发生弯曲变形以后,仍保持为明面；〔2〕弹性体假定.混凝土受压区的应力分布图可近似看作直线分布；〔3〕受拉区混凝土完全不能承受拉应力.拉应力完全由钢筋承受.答：〔1〕作用效应〔如弯矩、剪力、扭矩及拉力等〕〔2〕外加变形或约束变形

可编辑〔3〕钢筋锈蚀9-4影响混凝土结构耐久性的主要因素有哪些？混凝土结构耐久性设计应考虑哪些问题？答：主要因素：影响混凝土结构耐久性的因素主要有内部和外部两个方面.内部因素主要有混凝土的强度、渗透性、保护层厚度、水泥品种、等级和用量、外加剂用量等；外部条件那么有环境温度、湿度、二氧化碳含量等.〔1〔2与结构耐久性有关的结构构造举措与裂缝限制举措；〔3承载力核算；〔4〕与结构耐久性有关的施工质量要求,特别是混凝土的养护〔包括温度和湿度限制〕方法与期限以及保护层厚度的质量要求与质量保证举措；在设计施工图上应标明不同钢筋〔如主筋或箍筋〕的混凝土保护层厚度及施工允差；〔5〕结构使用阶段的定期维修与检测要求；〔6〕对于可能遭受氯盐引起钢筋锈蚀的重要混凝土工程,宜根据具体环境条件和材料劣化模型,按?混凝土结构耐久性设计与施工指南?的要求进行结构使用年限验算.9-5解：1〕构件的最大裂缝宽度〔1〕带肋钢筋系数c1.0i荷载短期效应组合弯矩计算值为：MM Ms G11 Q1400.71550.5kN?m荷载长期效应组合弯矩计算值为：MM Mi G21 Q1400.41546kN?m…M46系数

1.00.5L1.00.51.4562M50.5s系数CC1.03, 3〔2〕钢筋应力ss的计算hha50040460mm0 s可编辑M50.51000sss

209.3MPa(3)d16mm

h0.8760346010s 0(4)纵向受拉钢筋配筋率的计算A 603sbh0 200460

0.0066W

C ss

(30dfk 2 3 0.2810209.33016

满足要求1.01.4561.0()0.20mm[W]f2000000.28100.0066W的计算fkc1.01

0