思 考 题
5.1 为什么受弯构件一般在跨中产生垂直裂缝而在支座附近区段产生斜裂缝？
答：通常受弯构件跨中的弯矩最大，由此弯矩产生的正应力也就在跨中最大，且该处剪力通常为零，则弯矩产生的正应力σ即为主拉应力，方向与梁轴平行，当此主拉应力超过混凝土的抗拉强度时就在跨中发生与梁轴垂直的垂直裂缝。而在支座附近通常剪力较大、弯矩较小，在它们产生的剪应力τ和正应力σ共同作用下，形成与梁轴有一定夹角的主拉应力，当此主拉应力超过混凝土的抗拉强度时，即发生与主拉应力方向垂直的斜裂缝。
5.2 试述无腹筋梁斜裂缝出现后应力重分布的两个主要方面。
答：无腹筋梁斜裂缝出现后应力重分布的两个主要方面是：斜裂缝所在截面的混凝土应力和纵向钢筋的应力发生了较大的变化。
（1）斜裂缝出现后，斜裂缝两侧混凝土的应力降为零，裂缝上端混凝土残余面承受的剪应力和压应力将显著增大。
（2）斜裂缝出现后，斜裂缝处纵向钢筋的应力突然增大。
5.3 什么是剪跨比和计算剪跨比？斜截面受剪承载力计算时，什么情况下需要考虑剪跨比的影响？
答：剪跨比是作用在构件截面上的弯矩与作用在构件截面上的剪力和截面有效高度乘积的比值，用λ表示，即λ＝M /Vh 0，也称广义剪跨比。
对于集中荷载作用下的简支梁，λ＝M /Vh 0可表示为λ＝a /h 0 ，称a /h 0为计算截面的剪跨比，简称计算剪跨比，也称狭义剪跨比。其中， a 为集中荷载作用点至支座或节点边缘的距离，简称剪跨。
对于集中荷载作用下（包括作用有多种荷载，其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75％以上的情况）的独立梁，斜截面受剪承载力计算时应考虑剪跨比的影响
5.4 梁的斜截面受剪破坏形态有几种？各自的破坏特征如何？
答：梁的斜截面受剪破坏形态有：斜压破坏、剪压破坏、斜拉破坏。
斜压破坏的特征是：破坏时，斜裂缝间的混凝土压酥，与斜裂缝相交的腹筋没有屈服，承载力取决于混凝土的抗压强度，脆性破坏。
剪压破坏的特征是：与临界斜裂缝相交的腹筋先屈服，最后剪压区混凝土压坏而破坏，承载力取决于剪压区混凝土的强度，脆性破坏。
斜拉破坏的特征是：一旦斜裂缝出现，就很快形成临界斜裂缝，与临界斜裂缝相交的腹筋很快屈服甚至被拉断，承载力急剧下降，破坏过程短且突然，承载力主要取决于混凝土的抗拉强度，脆性显著。
可见，三种破坏均属于脆性破坏。
5.5 什么是箍筋的配筋率？箍筋的作用有哪些？箍筋的构造又从哪几个方面作出规定？
答：箍筋的配筋率是表示沿梁轴线方向单位水平截面面积内所含有的箍筋截面面积，简称配箍率，用符号ρsv 表示，即按下式计算：
bs
A bs nA sv
sv1sv ==
ρ 在斜裂缝出现之前，箍筋的作用不明显；但在斜裂缝出现以后，与斜裂缝相交的箍筋应力突然
增大，箍筋直接分担部分剪力，作用明显。箍筋的作用具体如下：
（1）承担剪力，直接提高梁的受剪承载力；
（2）抑制斜裂缝的开展，间接提高梁的受剪承载力；
（3）参与斜截面受弯，使斜裂缝出现后纵向钢筋应力的增量减小；
（4）约束混凝土，提高混凝土的强度和变形能力，改善梁破坏时的脆性性能；
（5）固定纵筋位置，形成钢筋骨架。
箍筋的构造从箍筋间距、箍筋直径、最小配箍率、箍筋的肢数、箍筋的封闭形式等方面作出规定。
5.6 影响梁斜截面受剪承载力的4个主要因素是什么？
答：影响梁斜截面受剪承载力的因素很多，其中4个主要因素是剪跨比、混凝土强度、箍筋的配筋率和纵筋的配筋率。
5.7 规范GB50010-2002是以哪种破坏形态为基础来建立斜截面受剪承载力计算公式的？建立计算公式时又作了哪两个基本假定？
答：规范GB50010-2002的受剪承载力计算公式是以剪压破坏为基础建立的，建立时作了以下两个基本假定：
（1）假定剪压破坏时，梁的斜截面受剪承载力由剪压区混凝土、箍筋和弯起钢筋三部分承载力组成，忽略纵筋的销栓作用和斜裂缝交界面上骨料的咬合作用。
（2）假定剪压破坏时，与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋都已屈服。
5.8 斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏都是脆性破坏，为什么规范GB50010-2002却以剪压破坏的受力特征为依据来建立受弯构件的斜截面受剪承载力计算公式？
答：斜拉破坏：斜裂缝一旦出现腹筋马上屈服甚至拉断，斜截面受剪承载力接近于无腹筋梁斜裂缝产生时的受剪承载力，配置的腹筋未起到提高承载力的作用，不经济。斜压破坏：与斜裂缝相交的腹筋未屈服，剪压区混凝土先压碎，虽然斜截面受剪承载力较高，但腹筋强度未得到充分利用，也不经济。剪压破坏：与斜裂缝相交的腹筋先屈服，然后剪压区混凝土压碎，钢筋和混凝土的强度都得到充分利用。
所以，尽管斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏都是脆性破坏，但仍以剪压破坏的受力特征为依据来建立受弯构件的斜截面受剪承载力计算公式更为合理。
5.9 实际工程中，按规范设计的受弯构件，为什么就不会发生斜截面受剪破坏？
答：确切地说，按规范设计的受弯构件，其发生斜截面受剪破坏的概率很小，小到人们不再担心其会发生破坏，也就认为不会发生斜截面受剪破坏，其原因有以下两个方面：（1）目前规范GB50010-2002的计算公式是基于剪压破坏试验结果的偏下线公式，所以按该公式设计的构件，可避免发生剪压破坏。
（2）同时规范GB50010-2002给出了上述计算公式的限制条件：一是截面限制条件，满足该条件即可避免发生斜压破坏。二是构造配箍条件及其箍筋相应的构造规定，满足该条规定即可避免斜拉破坏。
所以按规范设计的受弯构件，就不会发生斜截面受剪破坏。
5.10 进行斜截面受剪承载力计算时，规范GB50010-2002将受弯构件分成哪两类？以仅配置箍筋的梁为例，分别写出两类受弯构件的斜截面受剪承载力计算公式。
答：进行斜截面受剪承载力计算时，规范GB50010-2002将受弯构件分成“一般受弯构件”和“集中荷载作用下的独立梁”两类。
对于矩形、T 形和I 形截面的一般受弯构件，当仅配置箍筋时的斜截面受剪承载力按下式计算：
0sv
yv
0t cs s
25.17.0h A f bh f V += 对于集中荷载作用下（包括作用有多种荷载，其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75％以上的情况）的独立梁，当仅配置箍筋时的斜截面受剪承载力按下式计算：
0sv yv 0t cs s
175
.1h A f bh f V ++=
λ
5.11 为什么弯起钢筋的设计强度取0.8f y ？
答：弯起钢筋的受剪承载力公式：V sb =0.8f y A sb sin α。式中：系数0.8为应力不均匀系数，用来
考虑靠近剪压区的弯起钢筋在斜截面受剪破坏时，可能达不到钢筋的抗拉屈服强度设计值。
5.12 斜截面受剪承载力计算公式的适用条件有哪些？设置这些适用条件的意义是什么？ 答：斜截面受剪承载力计算公式的适用条件有截面限制条件和构造配箍条件。
截面限制条件是计算公式的上限，设置该条件是为防止发生斜压破坏和限制梁在使用阶段的裂缝宽度。
构造配箍条件是计算公式的下限，设置该条件及其箍筋相应的构造规定是为防止发生斜拉破坏。
5.13 与简支梁相比，集中荷载作用下连续梁的受剪性能如何？受剪承载力计算时，规范又是如何处理的？
答：与简支梁相比，集中荷载作用下连续梁中间支座附近的剪跨段内存在正弯矩和负弯矩，有一个反弯点。由于反弯点两侧梁段承受的弯矩方向相同，故无论是梁的上部钢筋还是下部钢筋，都是反弯点一侧受拉，另一侧受压。因此剪跨段内纵向钢筋与混凝土间的粘结作用易遭到破坏，易出现粘结裂缝和沿纵向钢筋的撕裂裂缝。此时梁截面发生了较大的应力重分布，两条临界斜裂缝之间的上下纵向钢筋都处于受拉状态，纵向钢筋外侧混凝土的受压作用逐渐丧失，只剩梁截面中间部分混凝土来承受压力和剪力。因此，集中荷载作用下连续梁的受剪承载力比简支梁的低些。
同时，对于集中荷载作用下的连续梁，其计算剪跨比 a ?h 0大于广义剪跨比M ?Vh 0。故规范GB50010-2002对于集中荷载作用下连续梁的斜截面受剪承载力利用简支梁的计算公式计算，且使用计算剪跨比来考虑其受剪承载力的降低。因此，无论简支梁还是连续梁，只要是集中荷载作用下的独立梁均采用相同的公式计算其受剪承载力，且公式中的剪跨比λ统一采用计算剪跨比a ?h 0。
5.14 斜截面受剪承载力计算时，通常选取哪些截面作为计算截面？计算截面处的剪力设计值又是如何选取？
答：斜截面受剪承载力计算时，应选择作用效应大而抗力小或抗力发生突变的截面作为斜截面受剪承载力的计算截面，具体有：
（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）箍筋截面面积或间距改变处的截面； （4）腹板宽度改变处的截面。
计算截面处的剪力设计值取法如下：
（1）计算支座边缘截面时，取支座边缘截面的剪力设计值；
（2）计算第一排弯起钢筋弯起点处的截面时，取支座边缘截面的剪力设计值；计算以后每一排
弯起钢筋弯起点处的截面时，取前一排弯起钢筋弯起点处截面的剪力设计值；
（3）计算箍筋截面面积或间距改变处的截面时，取箍筋截面面积或间距改变处截面的剪力设计值；
（4）计算腹板宽度改变处的截面时，取腹板宽度改变处截面的剪力设计值。
5.15 什么是抵抗弯矩图？为保证正截面受弯承载力，它与设计弯矩图的关系应当如何？
答：抵抗弯矩图又称材料图，是根据实际配置的纵向受力钢筋所确定的梁各正截面所能抵抗的弯矩图形，抵抗弯矩图是抗力图。
为保证正截面受弯承载力，抵抗弯矩图应包住设计弯矩图。
5.16 受弯构件设计时，何时需要绘制抵抗弯矩图？何时又不必绘制抵抗弯矩图？
答：当梁内需要设置弯起钢筋或支座负纵筋时，需要绘制抵抗弯矩图，以便确定弯起钢筋的数量、弯起点位置和支座负纵筋的实际截断点位置等，以保证纵筋弯起或截断后仍然满足斜截面受弯承载力、斜截面受剪承载力和正截面受弯承载力的要求。
当梁内不需要设置弯起钢筋或支座负纵筋时，则不需要绘制抵抗弯矩图。
5.17 从承载力的角度考虑，纵筋的弯起必须满足哪三方面的要求？
答：从承载力的角度考虑，纵筋的弯起必须满足正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力和斜截面受弯承载力三个方面的要求。
5.18 为保证正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力和斜截面受弯承载力，纵筋的弯起应分别满足哪些构造规定？
答：（1）出于保证正截面受弯承载力需要的有关纵筋弯起的构造规定：纵筋的弯起点须位于纵筋强度的充分利用截面以外，同时弯起钢筋与梁中心线的交点应位于不需要该钢筋的截面。
（2）出于保证斜截面受剪承载力需要的有关纵筋弯起的规定：第一，弯起钢筋的数量须由斜截面受剪承载力计算确定；第二，支座边缘到第一排弯起钢筋弯终点的距离、以及前一排的弯起点至后一排的弯终点不应大于箍筋的最大间距S max；第三，弯起钢筋的弯起角 一般为45°，当梁高大于800mm时，宜为60°；第四，弯起钢筋的弯终点外应留有平行于梁轴线方向的锚固长度，在受拉区不应小于20d，在受压区不应小于10d；第五，当不能利用纵向钢筋弯起抗剪时，可单独设置抗剪的弯筋，且该弯筋应布置成“鸭筋”形式，不能采用“浮筋”。
（3）出于保证斜截面受弯承载力需要的有关纵筋弯起的构造规定：弯起钢筋弯起点与按计算充分利用该钢筋的截面之间的距离不应小于h0/2。
5.19 纵筋的实际截断点位置应同时满足哪两个距离的要求？这两个距离分别是多少？
答：纵筋的实际截断点位置应同时满足与该钢筋强度充分利用截面的距离l d1和与不需要该钢筋截面的距离l d2的要求，见下图：
这两个距离的大小与剪力条件有关，它们的取值见下表：
5.20 什么是深受弯构件？深受弯构件又分为哪两类？ 答：深受弯构件是指l 0/h <5的简支单跨梁和多跨连续梁，其又可分为深梁和短梁。深梁是指l 0/h ≤2的简支单跨梁和l 0/h ≤2.5的简支多跨连续梁；短梁是指2 5.21 公路桥涵工程受弯构件斜截面抗剪承载力计算时，通常选取哪些截面作为斜截面抗剪承载力的计算位置？ 答：规范JTG D62-2004规定，公路桥涵工程受弯构件斜截面抗剪承载力计算时，对于“简支梁和连续梁近边支点梁段”选取下列截面作为斜截面抗剪承载力的计算位置： （1）距支座中心h /2处截面； （2）受拉区弯起钢筋弯起点处截面； （3）锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处截面； （4）箍筋数量或间距改变处截面； （5）构件腹板宽度变化处截面。 对于“连续梁和悬臂梁近中间支点梁段”选取下列截面作为斜截面抗剪承载力的计算位置： （1）支点横隔梁边缘处截面； （2）变高度梁高度突变处截面； （3）参照简支梁的要求，需要进行验算的截面。 5.22 按规范JTG D62-2004设计受弯构件时，如何避免斜压破坏和斜拉破坏？ 答：规范JTG D62-2004规定：当所设计受弯构件的截面符合) kN (10 51.00k cu,3 d 0bh f V -?≤γ的要求，即可避免斜压破坏。 同时当所设计受弯构件的箍筋间距、箍筋的最小配筋率等符合规范JTG D62-2004第9.3.13条的构造规定时，即可避免斜拉破坏。 5.23 按规范JTG D62-2004设计受弯构件时，写出其斜截面水平投影长度C 的计算公式，并简述斜截面水平投影长度C 的简化计算方法。 答：按规范JTG D62-2004设计受弯构件时，其斜截面水平投影长度C 的计算公式为C =0.6mh 0。 斜截面水平投影长度C 的简化计算方法如下： （1）确定斜截面的起点位置，并计算出斜截面起点处正截面的有效高度h 01； （2）假定斜截面水平投影长度C 1等于斜截面起点处正截面的有效高度h 01，由此得到斜截面受压端的假定位置，如图所示的截面N ；并计算出斜截面受压端假定位置的V d 、M d 、h 0； （3）利用第（2）步计算出的斜截面受压端假定位置的V d 、M d 、h 0和式C =0.6mh 0计算出斜截面水平投影长度C 。 5.24 试述按规范JTG D62-2004的斜截面抗剪承载力配筋设计方法。 答：按规范JTG D62-2004设计钢筋混凝土矩形、T 形和I 形截面受弯构件时，主要依据规范JTG D62-2004第5.2.11条的规定按下列步骤配置抗剪所需的箍筋和弯起钢筋： （1）绘出剪力设计值包络图，确定用作抗剪配筋设计的最大剪力设计值V d 。 （2）验算截面限制条件)kN (1051.00k cu,3 d 0bh f V -?≤γ，直到条件满足为止。 （3）验算构造配箍条件)kN (1050.00td 23d 0bh f V αγ-?≤。若条件满足，则仅需按规范JTG D62-2004第9.3.13条的构造要求配置箍筋；若不满足，则需按计算配置箍筋或配置箍筋与弯起钢筋。 （4）配置箍筋 通常首先选定箍筋种类、直径和肢数，然后按下式计算箍筋的间距： ()() 2 d 020 62321v 6.02102.0V bh f A f P S ξγααsv sv k cu,+?= - （5）配置弯起钢筋 首先按规范JTG D62-2004第5.2.11条第3～5款的规定确定各排弯起钢筋承担的剪力设计值V sb ，然后按下列公式计算每排弯起钢筋的截面面积。 )mm (sin 1075.02s sd 3sb 0sb θγf V A -?= 习 题 5.1 一受均布荷载作用的钢筋混凝土矩形截面简支梁，b ?h =250mm×600mm ，环境类别一类，安全等级二级，混凝土强度等级C30（f t =1.43N/mm 2，f c =14.3N/mm 2），a s =35mm ，承受剪力设计值V =230kN ，箍筋为热轧HPB235级钢筋（f yv =210N/mm 2），求受剪所需的箍筋。 【解】 由于受均布荷载作用，所以按一般受弯构件计算。 （1）验算截面条件 mm h 565356000=-= 426.2250565 0w <===b h b h ；C30混凝土，c β＝1 5652503.14125.025.00c c ????=bh f β=504.97kN ＞V ＝230kN 所以截面符合要求。 （2）验算是否需要按计算配置箍筋 56525043.17.07.00t ???=bh f ＝141.39kN ＜V ＝230kN 故需要按计算进行配箍。 （3）计算箍筋 0sv1 yv 0t 25.17.0h s nA f bh f V ?? +≤ 56521025.114139010230sv1 3?? ?+=?s nA 则 597.0565 21025.1141390 102303sv1=??-?=s nA 选φ8的双肢箍，则5.168597 .03 .502597.01=?== sv nA s mm 所以，选配箍筋φ8@160。 （4）验算箍筋间距、箍筋直径以及箍筋的最小配筋率 箍筋间距：S =160 210 43.124.024.0y v t min sv,?=? =f f ρ＝0.163％ 箍筋的实际配筋率： 160 2503 .502sv1sv sv ??= == bs nA bs A ρ＝0.252％>min sv,ρ＝0.163％（满足） 5.2 一钢筋混凝土矩形截面简支梁，净跨l n =5000mm ，环境类别一类，安全等级二级，纵筋直 径为20mm ，混凝土保护层厚度为25mm ，承受均布荷载设计值q =100kN/m （包括自重），箍筋为热轧HPB235级（f yv =210N/mm 2）。按下表给出的截面尺寸和混凝土强度等级计算箍筋的配筋量A sv /s ，并根据计算结果分析截面尺寸和混凝土强度等级对箍筋配筋量A sv /s 的影响。 序号 b ?h /mm 2 混凝土强度等级 A sv /s ① 200?500 C25 ② 200?500 C35 ③ 250?500 C25 ④ 200?600 C25 【解】 由于受均布荷载作用，所以按一般受弯构件计算。 （1）求剪力设计值 支座边缘截面的剪力最大，其设计值为： V ＝0.5ql n =0.5×100×5=250kN （2）验算截面条件 由于4种情况的剪力设计值相同，因为①截面的尺寸和混凝土强度等级均为最小，所以只要①截面满足要求，则②③④截面也满足要求。 以下验算①截面的截面条件： 查GB50010表4.1.4得：C25混凝土：f t =1.27N/mm 2，f c =11.9N/mm 2 mm h 465355000=-= 4325.2200465 0w <===b h b h ；C25混凝土，c β＝1 4652009.11125.025.00c c ????=bh f β=276675N ＞V ＝250kN 所以截面符合要求。 （3）验算是否需要按计算配置箍筋 ①截面： 46520027.17.07.00t ???=bh f ＝82677N ＜V ＝250kN 故①截面需要按计算进行配箍。 ②截面： 46520057.17.07.00t ???=bh f ＝102207N ＜V ＝250kN 故②截面需要按计算进行配箍。 ③截面： 46525027.17.07.00t ???=bh f ＝103346N ＜V ＝250kN 故③截面需要按计算进行配箍。 ④截面： 56520027.17.07.00t ???=bh f ＝100457N ＜V ＝250kN 故④截面需要按计算进行配箍。 （4）计算箍筋 0sv1 yv 0t 25.17.0h s nA f bh f V ?? +≤ ①截面：371.146521025.182677 102503sv =??-?=s A ②截面：211.146521025.1102207102503sv =??-?=s A ③截面：201.146521025.1103346102503sv =??-?=s A ④截面：008.1565 21025.1100457102503sv =??-?=s A 与①截面相比，②截面提高了混凝土强度等级、③截面增大了截面宽度、④截面增大了截面高 度。 分析以上计算结果可知：提高混凝土强度等级和增大截面宽度对减少箍筋的配筋量A sv /s 的效果相当，或者说对提高截面受剪承载力的效果相当。增大截面高度对减少箍筋的配筋量A sv /s 、或者说对提高截面受剪承载力的效果比前述两种措施要好。 5.3 如图5-？？所示的钢筋混凝土梁，b ?h =200mm×550mm ，环境类别一类，安全等级二级，混凝土强度等级C30（f t =1.43N/mm 2，f c =14.3N/mm 2），a s =35mm ，均布荷载设计值为q ＝50kN/m （包括自重），箍筋采用热轧HPB235级钢筋（f yv =210N/mm 2），求截面A 、B 左、B 右受剪所需的箍筋。 q 图5-59 习题5.3图 【解】 （1）求剪力设计值 求得的截面A 、B 左、B 右的剪力设计值见下图 q 105kN 100kN 145kN （2）验算截面条件 mm h 515355500=-= 4575.2200515 0w <===b h b h ；C30混凝土，c β＝1 5152003.14125.025.00c c ????=bh f β=368225N ＞V max ＝145kN 所以截面符合要求。 （3）验算是否需要按计算配置箍筋 51520043.17.07.00t ???=bh f ＝103103N ＝103.103kN 可见，截面A 、B 左需要按计算进行配箍；截面B 右仅需要按构造配箍。 （4）配置箍筋 （4.1）截面A ： 0sv1 yv 0t 25.17.0h s nA f bh f V ?? +≤ 51521025.110310310105sv1 3?? ?+=?s nA 则 014.0515 21025.1103103 101053sv1=??-?=s nA 选φ6的双肢箍，则4043014 .03 .282014.01=?== sv nA s mm 所以，选配箍筋φ6@250。 验算箍筋间距、箍筋直径以及箍筋的最小配筋率 箍筋间距：S =250≤S max =250（满足GB50010表10.2.10的要求） 箍筋直径：d =6≥ d min =6（满足GB50010第10.2.11条的要求） 箍筋的最小配筋率： 210 43.124.024.0y v t min sv,?=? =f f ρ＝0.163％ 箍筋的实际配筋率： 250 2003 .282sv1sv sv ??= == bs nA bs A ρ＝0.113％ bs nA bs A 2003 .282sv1sv sv ?= == ρ＝min sv,ρ＝0.163％得： 17400163 .02003 .282=??= s mm 因此，最后截面A 配置φ6@170的箍筋。 （4.2）截面B 左： 0sv1 yv 0t 25.17.0h s nA f bh f V ?? +≤ 51521025.110310310145sv1 3?? ?+=?s nA 则 310.0515 21025.1103103 101453sv1=??-?=s nA 选φ6的双肢箍，则183310 .03 .282310.01=?== sv nA s mm 由截面A 的箍筋计算可知，183mm 大于由最小配箍率求得的箍筋间距174mm ， 因此，最后截面B 左也配置φ6@170的箍筋。 （4.3）截面B 右： 截面B 右按GB50010第10.2.10条和10.2.11条配置构造箍筋φ6@250 5.4 如图5-60所示的钢筋混凝土简支梁，b ?h =250mm×650mm ，环境类别一类，安全等级二级，混凝土强度等级C30（f t =1.43N/mm 2，f c =14.3N/mm 2），a s =35mm ，均布荷载设计值为q ＝95kN/m （包括自重），纵筋和弯起钢筋采用热轧HRB335级钢筋（f y =300N/mm 2），箍筋采用热轧HPB235级钢筋（f yv =210N/mm 2），试求： （1）当箍筋为φ8@200时，弯起钢筋应为多少？ （2）利用现有纵筋为弯起钢筋，求所需箍筋。 q ＝95kN.m 图5-60 习题5.4图 【解】 由于受均布荷载作用，所以按一般受弯构件计算。 （1）求剪力设计值 支座边缘截面的剪力最大，其设计值为： V ＝0.5ql n =0.5×95×6=285kN （2）验算截面条件 mm h 615356500=-= 446.2250615 0w <===b h b h ；C30混凝土，c β＝1 6152503.14125.025.00c c ????=bh f β=549.656kN ＞V ＝285kN 所以截面符合要求。 （3）验算是否需要按计算配置箍筋 61525043.17.07.00t ???=bh f ＝153904N ＜V ＝285kN 故需要按计算进行配箍。 （4）当箍筋为φ8@200，计算弯起钢筋 箍筋选φ8@200，所选箍筋的间距和直径满足表5-1的要求。 验算所选箍筋的最小配筋率： %163.024.0%201.02002503 .502m in sv,sv1sv ==>=??== yv t f f bs nA ρρ 满足 求混凝土和箍筋的受剪承载力设计值V cs ： 615200 3 .50221025.161525043.17.0s 25.17.00sv yv 0t cs ????+???=+=h A f bh f V =235107N=235.1kN 由 αsin 8.0sb y cs A f V V +≤ 求A sb ： 2 y cs sb mm 1.29445sin 3008.0235107285000sin 8.0=??-=-≥ ο αf V V A q 故弯起，22 sb mm 1.294mm 2.314≥=A 满足 验算弯起钢筋弯起点处截面的受剪承载力： 弯起钢筋弯起点处截面的剪力设计值由图5-？？可得： kN 15.22563.09528563.01=?-=?-=q V V 因为V 1< V cs =235.1kN ，所以不需要弯起第二排钢筋。 （5）先利用现有纵筋弯起，再计算箍筋 按图5-？？所示先弯起，弯起角为45°，则： kN 3.53N 5.5332145sin 2.3143008.0sin 8.0sb y sb ==???==οαA f V kN 7.2313.53285sb cs =-=-=V V V 由0sv yv 0t s 25.17.0h A f bh f V cs +=得到： mm /mm 482.0615 21025.1615 25043.17.0107.23125.17.0s 230yv 0t sv =?????-?=-=h f bh f V A cs 选φ8的双肢箍，则箍筋间距S 为： mm 209482 .03 .502482.0482.0sv1sv =?==≤ nA A s 因此，箍筋选配φ8@210的双肢箍，且所选箍筋的间距和直径满足表5-1的要求。 验算箍筋的最小配筋率： %163.0%192.0210 2503 .502m in sv,sv1sv =>=??== ρρbs nA 满足 验算弯起钢筋弯起点处截面的受剪承载力： 弯起钢筋弯起点处截面的剪力设计值由图5-？？可得： kN 15.22563.09528563.01=?-=?-=q V V 因为V 1< V cs =231.7kN ，所以不需要弯起第二排钢筋。 5.5 如图5-61所示的钢筋混凝土T 形截面简支梁，环境类别二a ，安全等级二级，混凝土强度等级C25（f t =1.27N/mm 2，f c =11.9N/mm 2），a s =40mm ，均布荷载设计值q ＝10kN/m （包括自重），集中荷载设计值P ＝200kN ，箍筋采用热轧HPB235级钢筋（f yv =210N/mm 2），试为该梁配置受剪所需的箍筋。 图5-61 习题5.5图 【解】 （1）求剪力设计值 求得支座边缘的剪力设计值为： 集中荷载在支座边缘产生的剪力设计值为：V集=100kN 全部荷载在支座边缘产生的剪力设计值为：V =120kN 剪力设计值沿梁长的分布见下图（单位kN）： 1 2 1 2 1 1 （2）验算截面限制条件 h0=h-a s=550-40=510mm h w= h0-h'f=510-150=360mm h w /b=360/200=1.8<4 C25混凝土：βc＝1.0 0.25βc f c bh0=0.25×1.0×11.9×200×510=303450N=303.45kN>V max＝120kN 所以截面满足条件 （3）选择计算公式 因为V集/V=0. 83>75%，所以应采用集中荷载作用下的独立梁计算公式。 （4）计算箍筋数量 由剪力设计值沿梁长的分布图可知，支座截面的剪力设计值为120kN，跨中截面的剪力设计值为100kN，全梁剪力设计值变化不大，故全梁箍筋统一按剪力设计值120kN配置。 92 .3 510 2000 = = = h a λ>3，故取λ＝3 验算计算配置箍筋条件： kN 120 kN 67 . 56 N 75 . 56673 510 200 27 .1 1 3 75 .1 1 75 .1 t < = = ? ? ? + = + bh f λ 所以应按计算配置箍筋。 由0 sv yv t s 1 75 .1 h A f bh f V+ + = λ 得到： mm /mm 591.0510 21075.5667310120175 .1s 230yv 0 t sv =?-?=+- =h f bh f V A λ 选φ8的双肢箍，则箍筋间距S 为： mm 2.170591 .03.502591.0591.0sv1sv =?==≤ nA A s 因此，箍筋选配φ8@170的双肢箍，且所选箍筋的间距和直径满足表5-1的要求。 验算箍筋的最小配筋率条件： 0.7 f t bh 0=0.7×1.27×200×510=90678N=90.678kN %145.0210 27.124.024 .0yv t m in sv,=?==f f ρ %145.0%296.0170 2003.502m in sv,sv1sv =>=??== ρρbs nA 满足 5.6 如图5-62所示的钢筋混凝土T 形截面简支梁，环境类别二a ，安全等级二级，混凝土强度等级C25（f t =1.27N/mm 2，f c =11.9N/mm 2），a s =64.5mm ，均布荷载设计值q ＝10kN/m （包括自重），集中荷载设计值P ＝180kN ，纵筋和弯起钢筋采用热轧HRB335级钢筋（f y =300N/mm 2），箍筋采用热轧HPB235级钢筋（f yv =210N/mm 2），按下列要求为该梁配置钢筋：（1）按跨中截面的最大弯矩计算正截面受弯所需的纵向钢筋；（2）当仅配置箍筋时，计算斜截面受剪所需的箍筋；（3）当剪跨段利用纵筋弯起时，计算斜截面受剪所需的箍筋。 图5-62 习题5.6图 【解】 （1）求内力设计值 求得全部荷载在跨中截面产生的弯矩设计值为：M =520.3kN.m 求得支座边缘的剪力设计值为： 集中荷载在支座边缘产生的剪力设计值为： V 集=180kN 全部荷载在支座边缘产生的剪力设计值为： V =216.3kN 弯矩设计值、剪力设计值沿梁长的分布见下图： (b)V 图 单位：kN (a)M 图 单位：kN.m （2）按跨中截面的最大弯矩计算正截面受弯所需的纵向钢筋 h 0=h -a s =750-64.5=685.5mm 因为：1.022.05.685/150/0'>==h h f 所以：{}mm 750750,3/m in 0'==l b f 因为：() kN.m 3.8175.0'0''1=-f f f c h h h b f α>520.3kN.m 所以为第一类T 形截面 124.02 '1== h b f M f c s αα 934.02 211=-+=s s αγ 20 mm 8.2708== h f M A s y s γ 实配 ＋ ，见下图，实配钢筋面积2776mm 2，满足要求。 （3）当仅配置箍筋时，计算斜截面受剪所需的箍筋 由剪力沿梁长的分布可知，箍筋应分段布置，AC 、DB 段按剪力设计值V =216.3kN 统一 配箍；CD 段按剪力设计值V =12.5kN 统一配箍。 （3.1）验算截面限制条件 h w = h 0-h 'f =685.5-150=535.5mm h w /b =535.5/250=2.142<4 C25混凝土：βc ＝1.0 所以截面满足条件 （3.2）选择计算公式 因为V 集/V =0. 832>75%，所以应采用集中荷载作用下的独立梁计算公式。 （3.3）计算箍筋数量 65.35 .68525000=== h a λ>3，故取λ＝3 验算计算配置箍筋条件： ?? ?><==???+=+kN kN bh f 5.123.216kN 2.95N 2.952205.68525027.11375 .1175.10t λ 所以AC 、DB 段应按计算配置箍筋；CD 段可按构造配箍。 （3.3.1）CD 段构造配箍 因为：0.7 f t bh 0=0.7×1.27×250×685.5=152.4kN>V ＝12.5kN 所以CD 段可按构造配置φ6@350的箍筋 （3.3.2）AC 、DB 段按计算配置箍筋 由0sv yv 0t s 175 .1h A f bh f V ++= λ得到： mm /mm 841.05 .6852102.95220103.216175 .1s 230yv 0 t sv =?-?=+- =h f bh f V A λ 选φ8的双肢箍，则箍筋间距S 为： mm 6.119841 .03.502841.0841.0sv1sv =?==≤ nA A s 因此，箍筋选配φ8@110的双肢箍，且所选箍筋的间距和直径满足表5-1的要求。 验算箍筋的最小配筋率条件： 0.7 f t bh 0=0.7×1.27×250×685.5=152.4kN %145.0210 27.124.024 .0yv t m in sv,=?==f f ρ %145.0%366.0110 2503.502m in sv,sv1sv =>=??== ρρbs nA 满足 （4）当剪跨段利用纵筋弯起时，计算斜截面受剪所需的箍筋 由剪力沿梁长的分布可知，箍筋应分段布置，AC 、DB 段按剪力设计值V =216.3kN 统一 配箍；CD 段按剪力设计值V =12.5kN 统一配箍。 （4.1）验算截面限制条件 h w = h 0-h 'f =685.5-150=535.5mm h w /b =535.5/250=2.142<4 C25混凝土：βc ＝1.0 所以截面满足条件 （4.2）选择计算公式 因为V 集/V =0. 832>75%，所以应采用集中荷载作用下的独立梁计算公式。 （4.3）计算箍筋数量 65.35 .68525000=== h a λ>3，故取λ＝3 验算计算配置箍筋条件： ?? ?><==???+=+kN kN bh f 5.123.216kN 2.95N 2.952205.68525027.11375 .1175.10t λ 所以AC 、DB 段应按计算配置箍筋；CD 段可按构造配箍。 （4.3.1）CD 段构造配箍 因为：0.7 f t bh 0=0.7×1.27×250×685.5=152.4kN>V ＝12.5kN 所以CD 段可按构造配置φ6@350的箍筋 （4.3.2）AC 、DB 段按下图配置弯起钢筋后，计算箍筋 20承担的剪力设计值： N A f V sb y sb 5.5332145sin 2.3143008.045sin 8.0=???==οο kN V V V sb cs 1633.533.216=-=-= 由0sv yv 0t s 175 .1h A f bh f V cs ++= λ得到： mm /mm 471.05 .6852102.9522010163175 .1s 230yv 0 t sv =?-?=+- =h f bh f V A cs λ 选φ8的双肢箍，则箍筋间距S 为： mm 6.213471 .03.502471.0471.0sv1sv =?==≤ nA A s 因此，箍筋选配φ8@210的双肢箍，且所选箍筋的间距和直径满足表5-1的要求。 验算箍筋的最小配筋率条件： 0.7 f t bh 0=0.7×1.27×250×685.5=152.4kN %145.0210 27.124.024 .0yv t m in sv,=?==f f ρ %145.0%192.0210 2503.502m in sv,sv1sv =>=??== ρρbs nA 满足 5.7 一钢筋混凝土T 形截面简支梁，净跨l n =6000mm ，梁截面尺寸：b ×h =250mm×600mm ，b ’f =750mm ，h ’f =150mm 。环境类别二a ，安全等级一级，混凝土强度等级C25（f t =1.27N/mm 2，f c =11.9N/mm 2），箍筋为热轧HPB235级（f yv =210N/mm 2），沿梁全长配置φ10@150的双肢箍筋，求梁的斜截面受剪承载力V u ，并求梁能承担的均布荷载设计值q （包括梁自重）。 【解】 （1）复核箍筋的直径、间距以及配筋率是否满足要求 箍筋直径为10mm ，大于6mm ；间距为150mm ，小于250mm ；均符合表5-1的要求 h 0= h -c-0.5d=600-30-10＝560mm %145.0210 27.124.024 .0yv t m in sv,=?==f f ρ %145.0%419.0150 2505.782m in sv,sv1sv =>=??== ρρbs nA 满足要求 （2）求V u 560150 5 .78221025.156025027.17.0s 25.17.00sv yv 0t u ????+???=+=h A f bh f V kN 32.278N 278320== 验算截面限制条件： mm 410150560'f 0w =-=-=h h h 464.1250 410 w <==b h 0.25 βc f c bh 0=0.25×1.0×11.9×250×560=416500N=416.5kN>V u ＝278.32kN 满足要求 （3）求q 由n u 2 1 ql V = 得到： kN/m 77.926 32 .27822n u =?== l V q 考虑安全等级一级的重要性系数γ0＝1.1后，梁能承担的均布荷载设计值: q ＝92.77/1.1=84.3 kN/m 5.8 如图5-63所示一钢筋混凝土矩形截面简支梁，环境类别二a ，安全等级二级，混凝土保护层厚度为30mm ，混凝土强度等级C30（f t =1.43N/mm 2，f c =14.3N/mm 2），箍筋为热轧HPB235级（f yv =210N/mm 2），沿梁全长配置φ8@150的双肢箍筋，梁底配有 级（f y =360N/mm 2）的纵向钢筋。不计梁的自重及架立钢筋的作用，求梁所能承担的集中荷载设计值P ，该梁的承载力是由正截面受弯承载力控制还是斜截面受剪承载力控制？ 图5-63 习题5.8图 【解】 （1）求由斜截面受剪承载力控制的P （1.1）复核箍筋的直径、间距以及配筋率是否满足要求 箍筋直径为8mm ，大于6mm ；间距为150mm ，小于250mm ；均符合表5-1的要求 h 0= h －40＝460mm %163.0210 43.124.024 .0yv t m in sv,=?==f f ρ %163.0%335.0150 2003.502m in sv,sv1sv =>=??== ρρbs nA 满足要求 （1.2）求V u 及其控制的P （1.2.1）求AC 段的V u 及其控制的P 326.3460 15000>=== h a λ 取3=λ 460150 6 .10021046020043.11375.1s 175.10sv yv 0t u ??+???+=++= h A f bh f V λ kN 3.122N 9.122343== 验算截面限制条件 mm 4600w ==h h 43.2200 460w <==b h 0.25 βc f c bh 0=0.25×1.0×14.3×200×460=328900N=328.9kN>V u ＝122.3kN 满足要求 求P ： 该梁在AC 段的剪力值均为2P /3，令2P /3＝122343.9，得P 1＝183.5kN 《结构设计原理》试题1（不错） 一、单项选择题 1．配螺旋箍筋的钢筋混凝土柱，其其核心混凝土抗压强度高于单轴混凝土抗压强度是因为 【 C 】 A. 螺旋箍筋参与混凝土受压 B. 螺旋箍筋使混凝土密实 C. 螺旋箍筋横向约束了混凝土 D. 螺旋箍筋使纵向钢筋参与受压更强 2．钢筋混凝土轴心受拉构件极限承载力N u有哪项提供【 B 】 A. 混凝土 B. 纵筋 C. 混凝土和纵筋 D. 混凝土、纵筋和箍筋 3．混凝土在空气中结硬时其体积【 B 】 A. 膨胀 B. 收缩 C. 不变 D. 先膨胀后收缩 4．两根适筋梁，其受拉钢筋的配筋率不同，其余条件相同，正截面抗弯承载力M u【 A 】 A. 配筋率大的，M u大 B. 配筋率小的，M u大 C. 两者M u相等 D. 两者M u接近 5．钢筋混凝土结构中要求钢筋有足够的保护层厚度是因为【 D 】 A. 粘结力方面得考虑 B. 耐久性方面得考虑 C. 抗火方面得考虑 D. 以上3者 6．其他条件相同时，钢筋的保护层厚度与平均裂缝间距、裂缝宽度（指构件表面处）的关系是 【 A 】 A. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈大，裂缝宽度也愈大 B. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈小，裂缝宽度也愈小 C. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈小，但裂缝宽度愈大 D. 保护层厚度对平均裂缝间距没有影响，但保护层愈厚，裂缝宽度愈大 7．钢筋混凝土梁截面抗弯刚度随荷载的增加以及持续时间增加而【 B 】 A. 逐渐增加 B. 逐渐减少 C. 保持不变 D. 先增加后减少 8．减小预应力钢筋与孔壁之间的摩擦引起的损失σs2的措施是【 B 】 A. 加强端部锚固 B. 超张拉 C. 采用高强钢丝 D. 升温养护混凝土 9．预应力混凝土在结构使用中【 C 】 A. 不允许开裂 B. 根据粘结情况而定 C. 有时允许开裂，有时不允许开裂 D. 允许开裂 10．混凝土结构设计中钢筋强度按下列哪项取值【 D 】 A. 比例极限 B. 强度极限 C. 弹性极限 D. 屈服强度或条件屈服强度 二、填空题 11. 所谓混凝土的线性徐变是指徐变变形与初应变成正比。 12. 钢筋经冷拉时效后，其屈服强度提高，塑性减小，弹性模量减小。 13. 在双筋矩形截面梁的基本公式应用中，应满足下列适用条件：①ξ≤ξb；②x≥2a’，其中，第①条是为了防止梁破坏时受拉筋不屈服；第②条是为了防止压筋达不到抗压设计强度。 14. 梁内纵向受力钢筋的弯起点应设在按正截面抗弯计算该钢筋强度全部发挥作用的截面以外h0／2处，以保证斜截面抗弯；同时弯起钢筋与梁中心线的交点应位于按计算不需要该钢筋的截面以外，以保证正截面抗弯。 15. 其他条件相同时，配筋率愈大，平均裂缝间距愈小，平均裂缝宽度愈小。其他条件相同时，混凝土保护层愈厚，平均裂缝宽度愈大。 16. 当截面内力大且截面受限时，梁中可配受压钢筋。 17. 在一定范围内加大配箍率可提高梁的斜截面承载力。 18. 截面尺寸和材料品种确定后，在min≤≤max条件下，受弯构件正截面承载力随纵向受拉钢筋配筋率的增加而增大。 19. 为避免少筋梁破坏，要求≥min。 普通混凝土配合比设计方法[1] 一、基本要求 1.普通混凝土要兼顾性能与经济成本，最主要的是要控制每立方米胶凝材料用量及水泥用量，走低水胶比、大掺合料用量、高砂率的设计路线； 2.普通塑性混凝土配合比设计时，主要参数参考下表 ； ②普通混凝土掺合料不宜使用多孔、含碳量、含泥量、泥块含量超标的掺合料； ③确保外加剂与水泥及掺合料相容性良好，其中重点关注缓凝剂、膨胀剂等与水泥及掺合料的相容性，相容性不良的外加剂，不得用于配制混凝土； 3 设计普通混凝土配合比时，应用excel编计算公式，计算过程中通过调整参数以符合表1给出的范围。 2 术语、符号 2.1 术语 2.1.1普通混凝土ordinary concrete 干表观密度为2000～2800kg/m3的水泥混凝土。 2.1.2 干硬性混凝土stiff concrete 拌合物坍落度小于10mm且须用维勃时间（s）表示其稠度的混凝土。 2.1.3塑性混凝土plastic concrete 拌合物坍落度为10mm～90mm的混凝土。 2.1.4流动性混凝土pasty concrete 拌合物坍落度为100mm～150mm的混凝土。 2.1.5大流动性混凝土flowing concrete 拌合物坍落度不小于160mm的混凝土。 2.1.6抗渗混凝土impermeable concrete 抗渗等级不低于P6的混凝土。 2.1.7抗冻混凝土frost-resistant concrete 抗冻等级不低于F50的混凝土。 2.1.8高强混凝土high-strength concrete 强度等级不小于C60的混凝土。 2.1.9泵送混凝土pumped concrete 可在施工现场通过压力泵及输送管道进行浇筑的混凝土。 2.1.10大体积混凝土mass concrete 体积较大的、可能由胶凝材料水化热引起的温度应力导致有害裂缝的结构混凝土。 2.1.11 胶凝材料binder 混凝土中水泥和矿物掺合料的总称。 2.1.12 胶凝材料用量binder content 混凝土中水泥用量和矿物掺合料用量之和。 2.1.13 水胶比water-binder ratio 混凝土中用水量与胶凝材料用量的质量比。 2.1.14 矿物掺合料掺量percentage of mineral admixture 矿物掺合料用量占胶凝材料用量的质量百分比。 2.1.15 外加剂掺量percentage of chemical admixture 外加剂用量相对于胶凝材料用量的质量百分比。 线订装封密 号学 线 订装封密 级 西南交通大学 第（一）学期考试试卷 （教学班用） 课程代码0171033课程名称 混凝土结构设计原理 考试时间90分钟 阅卷教师签字： ____________________________________________________ 1、 单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个你认为最合 理的并标记“ ”。共27分，每小题1分） 1、混凝土强度等级是按其（ 证率为（）。 A.立方体、95% C.棱柱体、95% ）试块抗压强度标准值确定的，其保 B.立方体、85% D.棱柱体、85% 2、钢筋混凝土结构承载力极限状态设计计算中取用的荷载（当其效应 对结构不利时）设计值Q 与其相应的标准值Q k 、材料强度的设计值 f 与其相应的标准值f k 之间的关系为（ ）。 f f k B. Q Q k , f f f f k D. Q Q k , f f A. Q Q k , C. Q Q k , k k 3、设计和施工正常的轴心受压构件在长期压力作用下， （ ） A. 构件的极限承载力会急剧变小 B. 混凝土压应力随时间增长而变大，钢筋压应力变小 C. 混凝土压应力随时间增长而变小，钢筋压应力变大 D. 无论如何卸载钢筋一定出现拉应力、混凝土则一定出现压应 力 4、双筋矩形截面抗弯强度计算公式的适用条件： x 2a s ,其作用是（ ） A. 保留过大的受压区高度不致使混凝土过早压坏 B. 保证受拉钢筋的应力在截面破坏时能达到屈服 C. 保证受压钢筋的应力在截面破坏时能达到抗压强度设计值 D. 使总的钢筋用量为最小 5、配筋率很高的钢筋混凝土梁，提高其正截面抗弯承载力的最有效方 法是（ 7、（）的一定属于钢筋混凝土 T 形截面受弯构件 A. 截面形状是T 形或倒L 形 B. 截面形状是T 形或L 形 C. 截面形状是T 形或L 形且翼缘位于受压区 D. 截面形状是T 形或L 形且翼缘位于受拉区 & （）不是混凝土保护层的主要作用。 A. 防火 B.防锈 C.增加粘结力 D.便于装修 9、 正截面抗弯承载力计算公式是针对（ ）的。 A.少筋梁 B.适筋梁 C.超筋梁 D.上述A.、B 和C 全是 10、 梁柱中受力纵筋的保护层厚度是 指（ ）。 A. 箍筋外表面至梁柱最近表面的垂直距离 B. 纵筋外表面至梁柱最近表面的垂直距离 A. 提高混凝土强度等级 C.增大截面高度 B. 提高钢筋强度等级 D.增大截面宽度 6、在进行梁抗剪承载力计算时，验算 V 0.25 c f c bh o 的目的是（ ）。 A. 防止发生斜压破坏 C. 防止截面尺寸过大 B. 防止发生斜拉破坏 D. 防止发生锚固破坏 一、设计题目及目的 题目：某工业厂房车间的整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计。 目的：1、了解单向板肋梁盖的荷载传递关系及其计算简图的确定。 2、通过板及次梁的计算，掌握考虑塑性内力重分布的计算方法。 3、通过主梁的计算，掌握按弹性理论分析内力的方法，并熟悉内力包络图和材料图的绘制方法。 4、了解并熟悉现浇梁板的有关构造要求。 5、掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式，制图规定，进一步提高制图的基本技能。 6、学会编制钢筋材料表。 二、设计内容 1、结构平面布置图：柱网、主梁、次梁及板的布置 2、板的强度计算（按塑性内力重分布计算） 3、次梁强度计算（按塑性内力重分布计算） 4、主梁强度计算（按弹性理论计算） 5、绘制结构施工图 （1）结构平面布置图（1：200） （2）板的配筋图（1：50） （3）次梁的配筋图（1：50；1：25） （4）主梁的配筋图（1：40；1：20）及弯矩M、剪力V的包络图 （5）钢筋明细表及图纸说明 三、设计资料 1、楼面的活荷载标准值为9.0kN/m2 2、楼面面层水磨石自重为0.65kN/m2,梁板天花板混合砂浆抹灰15mm. 3、材料选用：（1）、混凝土：C25 （2）、钢筋：主梁及次梁受力筋用HRB335级钢筋，板内及梁内的其它钢筋可以采用HPB235级。 一、结构平面结构布置： 1、确定主梁的跨度为m 6.6,次梁的跨度为m 0.5,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为m 2.2。楼盖结构布置图如下： 2、按高跨比条件，当mm l h 5540 1 =≥ 时，满足刚度要求，可不验算挠度。对于工业建筑的楼盖板，要求mm h 80≥，取板厚mm h 80=。 3、次梁的截面高度应满足 121(=h ～278()181=L ～mm )417，取mm h 400=；则2 1 (=b ～ 133()3 1 =h ～mm )200，取mm b 200=。 4、主梁的截面高度应该满足81(=h ～440()141=L ～mm )660，mm h 400=，则2 1 (=h ～ 200()31 =h ～mm )300，取mm b 250=。 钢筋混凝土楼盖课程设计计算书 主梁：跨度13 = 6000mm ,截面高度h ?二怯15L 怯10即h ? =400L 600mm , 取 h^ 600 mm 。 截面宽度 b 3 = h 3 3L h 3 2 即 b 3 = 200] 300mm ，取 d = 300 mm 。 单向板肋梁楼盖结构平面布置如下图所示： 3. 板的设计(按考虑塑性内力重分布的方法计算) (1) .荷载计算 20mm 厚水泥砂浆地面 0.02 20 =0.40kN m 2 20mm 厚混合砂浆抹底 0.0乞1=7 0!<34吊 80mm 厚钢筋混凝土现浇板 0.08 25 2k. 100吊 则板的恒荷载标准值g ki =0.40 0.34 2.00=2.74 kN m 2 楼面传来的活荷载标准值q ki =7kN m 2 恒荷载分项系数取为1.2，活荷载分项系数取为1.3 。 rL P nilTbl 1= r l 厂 I L 一 二 二- ■一 -- 二 !0 Q Q O Q G o 0 ? ? ? 则板的恒荷载设计值g i =2.74 1.2=3.29kN m 2 楼面传来的活荷载设计值q i =7 1.3=9.1kN m 2 荷载总设计值g i 71 =12.39kN m 2，近似取为12.4kN m 2 (2) .计算简图 次梁截面尺寸为 200mm 400mm ，板在砖墙上的搁置长度 印=120mm , 取1m 宽 板带作为计算单元，按塑性理论计算，各跨计算跨度为： 边跨：l 01 =l n h 2 =2000 -100 -130 40=1810mm ：： l n y 2 = 1835mm 中间跨：|01 =|n =2000 -200 = 1800mm 因跨度相差(1810-1800) 1800=0.5%<10%，故可按等跨连续板计算内 力，计算简图如下： (3) .相关数据代入公式后计算结果列入下表中: (4) .正截面受弯承载力计算 环境类别一类，C25混凝土，板的最小保护层厚度c=15mm ，取板的有 效厚度 h 01 =80 -20 =60mm ，板宽 b^ 1000mm (板带宽)。C25 混凝土， f c -11.9 N mm 2，=1.0。板内 钢筋采用 HRB335级，贝U f^300N mm 2。 承载力及配筋计算列入下表中： 试卷A 一．名词解释 (本大题分5小题，每小题4分，共20分) 1．准永久组合： 准永久组合：正常使用极限状态验算时，对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合。 2．预应力混凝土结构： 预应力混凝土结构：由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土制成的结构。 3．剪力墙结构： 剪力墙结构：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。 4．极限状态： 极限状态：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定状态称为该功能的极限状态。 5．荷载效应： 荷载效应：由荷载引起的结构或结构构件的反应，例如内力、变形和裂缝等。二．简答题(本大题分6小题，共50分) 1、钢筋与混凝土粘结作用有哪些，并简述之？（9分） 钢筋与混凝土的粘结作用主要由三部分组成： （1）钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用力（胶结力）。这种吸附作用力来自浇注时水泥浆体对钢筋表面氧化层的渗透以及水化过程中水泥晶体的生长和硬化。这种吸附作用力一般很小，仅在受力阶段的局部无滑移区域起作用。当接触面发生相对滑移时，该力即消失。 （3分）（2）混凝土收缩握裹钢筋而产生摩阻力。摩阻力是由于混凝土凝固时收缩，对钢筋产生垂直于摩擦面的压应力。这种压应力越大，接触面的粗糙程度越大，摩阻力就越大。（3分）（3）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用力（咬合力）。对于光圆钢筋，这种咬合力来自表面的粗糙不平。变形钢筋与混凝土之间有机械咬合作用，改变了钢筋与混凝土间相互作用的方式，显著提高了粘结强度。对于变形钢筋，咬合力是由于变形钢筋肋间嵌入混凝土而产生的。虽然也存在胶结力和摩擦力，但变形钢筋的粘结主要来自钢筋表面凸出的肋与混凝土的机械咬合作用。（3分） (1)设计资料： 1)总平面尺寸为18m×30m，四周墙体承重，中间柱承重，轴线距离墙体内边缘120mm，柱的截面为300mm×300mm。板伸入墙内120 mm；次梁伸入墙内240 mm，主梁伸入墙内370 mm。 2) 楼面做法：20 mm厚水泥砂浆面层；钢筋混凝土现浇板；梁、板底混合砂浆抹灰15 mm厚。 3) 楼面活荷载标准值为7kN／m2。 4) 材料：混凝土C25（）；梁受力主筋采用HRB335钢筋（），其余用HPB235钢筋（）。 (2)设计要求: 1)板、次梁内力按塑性内力重分布计算； 2)主梁内力按弹性理论计算； 3)绘出楼面结构平面布置及板、次梁和主梁的配筋施工图。、 图1-14 楼盖结构平面布置图 步骤如下： 1.梁格尺寸布置及确定构件尺寸 主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置，主、次梁的跨度均取为6m，板的跨度2m，板的长边和短边之比为6／2=3，按短边方向受力的单向板计算。 板的厚度，，取 次梁的尺寸： 取； 取。 即次梁的截面尺寸为 主梁的尺寸： 取； 取。 即主梁的截面尺寸为 二、板的设计(采用塑性理论计算―塑性内力重分布) 取板宽计算 1．荷载设计值 恒载 板自重 1.2 ×0.08×1×25=2.4 楼面面层 1.2×0.02×1×20=0.48 天花抹灰 1.2×0.015×1×17=0.31 活载 q=1.3×1×7.0=9.1（楼面活载大于4时， 活载分项系数取1.3） 总荷载 注：本例题中经比较，由可变荷载效应控制，因此，恒载的分项系数取为1.2，可变荷载分项系数取1.3。 2．计算简图 计算跨度： 边跨： 取较小值，故 中间跨： 边跨和中间跨计算跨度相差，故可按等跨连续板计算内力。板的计算简图如图1-15所示。（实际跨数大于5跨按5跨计算） 3．内力计算 混 凝 土 楼 盖 课 程 设 计 班级：建工XX－X班 学号：XXXXXXXXXXX 姓名：XXX 指导教师：XXX 日期：2013年6月 钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计任务书 一、设计题目：民用建筑单向板肋梁楼盖设计与计算 二、设计资料： 某建筑，采用现浇钢筋混凝土结构，梁、板、柱布置如图所示。楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面后，加铺瓷砖地面，面层下铺50mm厚水泥焦渣找平，梁、板下面用20mm厚石灰砂浆粉刷。 三、设计要求： 1、板和次梁用塑性方法设计； 2、主梁用弹性方法设计，画出主梁弯矩和剪力包络图； 3、用A2的图纸，画出板、次梁、主梁的配筋（配筋均采用分离式，手 画或CAD绘制均可）； 4、给出所有计算的计算书（手写或计算机打印均可）； 5、上交所有计算手稿； 6、购买一个档案袋，把计算书、手稿和图纸装入，档案袋封面上注明 你的学号，姓名，班级和手机号。 四、注意事项： 活荷载标准值为22 kN，其分项系数为1.4. 梁、板混凝土均采用 /m C20混凝土。钢筋直径≥12mm时，采用HRB400级钢筋，直径<12mm时，采用HPB235级钢筋。 单向板肋形楼盖设计与计算 一、板的设计 1、确定板厚及板的计算跨度 板厚：根据其厚度与跨度的最小比值（h l ）,板厚应不小于： 40 l ＝ 2400 40 ＝ 60（mm）,考虑到民用建筑楼面的最小板厚要求，取板厚h=80mm. 次梁截面尺寸： h = ( 1 12 ~ 1 18 ) l ＝( 1 12 ~ 1 18 ) * 6000 = 500 ~ 333 (mm) (l 为次梁跨度) 则可取次梁梁高h＝450mm. 梁宽则 按b=(1 3 ~ 1 2 )h估算，取b=200mm. 板的计算跨度： 边跨：l =l0 –b =2400-200=2200mm. 中间跨：2200mm.. 板的几何尺寸和计算简图如下：（详见A2图纸） 单向板肋梁楼盖板、次梁、主梁计算承载范围 中南大学考试试卷2009 -- 2010 学年二学期时间120分钟 混凝土结构设计原理（二）课程24 学时学分考试形式：卷专业年级：土木工程2007级总分100分，占总评成绩70 % 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上 一、填空题（每空1分，共计26分） 1. 先张法和后张法对混凝土构件施加预应力的途径不同，先张法通过（预应力筋与混凝土间的黏结力）施加预应力，后张法则通过（锚具）施加预应力。 2. 按照预应力筋与混凝土的粘结程度分，预应力混凝土构件分为（有粘结）预应力混凝土构件和（无粘结）预应力混凝土构件。 3. 预应力混凝土中所用的锚具种类很多，但按照传力方式分，主要可分为：（摩擦型）、（粘结型）和（承压型）三类。 4. 在其他条件相同的情况下，由于预应力构件中建立的有效预压应力 pcⅡ高低不同，使用阶段先张法构件的消压荷载N0和开裂荷载N cr均（小于）后张法构件，但先张法构件的极限承载力（等于）后张法构件的极限承载力。（填“大于”、“小于”或“等于”）。 5. 预应力混凝土轴拉构件及受弯构件正截面承载力计算均是以（构件破坏）时的受力状态为计算依据，计算方法和步骤均类似于普通钢筋混凝土构件。 6. 铁路桥涵中普通钢筋混凝土铁路桥梁按（容许应力）法计算，预应力混凝土铁路桥梁按（破坏阶段）法计算。 7. 铁路桥涵钢筋混凝土受弯构件的计算是以应力阶段（Ⅱ）的应力状态为依据，但轴心受压构件的计算则以（破坏）阶段的截面应力状态为依据，但形式上按容许应力法表达。 8. 根据《铁路钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB1002.3-2005），普通钢筋混凝土单筋矩形截面梁的受压区高度完全取决于截面尺寸、材料及（配筋率），而与荷载弯矩无关。 混凝土结构设计习题 一、填空题（共48题） 3.多跨连续梁板的力计算方法有_ 弹性计算法__和 塑性计算法___ 两种方法。 6．对于跨度相差小于10％的现浇钢筋混凝土连续梁、板，可按等跨连续梁进行力计算。 8、按弹性理论对单向板肋梁楼盖进行计算时，板的折算恒载 p g g 21'+=， 折算活载p p 2 1'= 10、对结构的极限承载能力进行分析时，满足 机动条件 和 平衡条件 的解称为上限解，上限解求得的荷载值大于真实解；满足 极限条件 和 平衡条件 的解称为下限解，下限解求得的荷载值小于真实解。 14、在现浇单向板肋梁楼盖中，单向板的长跨方向应放置分布钢筋，分布钢筋的主要作用是：承担在长向实际存在的一些弯矩、抵抗由于温度变化或混凝土收缩引起的力、将板上作用的集中荷载分布到较大面积上，使更多的受力筋参与工作、固定受力钢筋位置。 15、钢筋混凝土塑性铰与一般铰相比，其主要的不同点是：只能单向转动且转动能力有限、能承受一定弯矩、有一定区域（或长度）。 16、塑性铰的转动限度，主要取决于钢筋种类、配筋率 和 混凝土的极限压应变 。当低或中等配筋率，即相对受压区高度ξ值较低时，其力重分布主要取决于 钢筋的流幅 ，这时力重分布是 充分的 。当配筋率较高即ξ值较大时，力重分布取决于 混凝土的压应变 ，其力重分布是 不充分的 。 17、为使钢筋混凝土板有足够的刚度，连续单向板的厚度与跨度之比宜大于 1/40 18、柱作为主梁的不动铰支座应满足 梁柱线刚度比5/≥c b i i 条件，当不满足这些条件时，计算简图应 按框架梁计算。 23、双向板按弹性理论计算，跨中弯矩计算公式x y v y y x v x m m m m m m νν+=+=) ()(,，式中的ν称为 泊桑比（泊松比） ，可取为 0.2 。 24、现浇单向板肋梁楼盖分析时，对于周边与梁整浇的板，其 跨中截面 及 支座截面 的计算弯矩可以乘0.8的折减系数。 25、在单向板肋梁楼盖中，板的跨度一般以 1.7～2.7 m 为宜，次梁的跨度以 4～6 m 为宜，主梁的跨度以 5～8 m 为宜。 29、单向板肋梁楼盖的结构布置一般取决于 建筑功能 要求，在结构上应力求简单、整齐、经济、适用。柱网尽量布置成 长方形 或 正方形 。主梁有沿 横向 和 纵向 两种布置方案。 31、单向板肋梁楼盖的板、次梁、主梁均分别为支承在 次梁 、 主梁 、柱或墙上。计算时对于板和次梁不论其支座是墙还是梁，将其支座均视为 铰支座 。由此引起的误差，可在计算时所取的 跨度 、 荷载 及 弯矩值 中加以调整。 32、当连续梁、板各跨跨度不等，如相邻计算跨度相差 不超过10％ ，可作为等跨计算。这时，当计算各跨跨中截面弯矩时，应按 各自的跨度 计算；当计算支座截面弯矩时，则应按相邻两跨计算跨度的平均值 计算。 33、对于超过五跨的多跨连作用续梁、板，可按 五跨 来计算其力。当梁板跨度少于五跨时，仍按 实际跨数 计算。 34、作用在楼盖上的荷载有 永久荷载 和 可变荷载 。永久荷载是结构在使用期间基本不变的荷载；可变荷载是结构在使用或施工期间时有时无的可变作用的荷载。 35、当楼面梁的负荷面积很大时，活荷载全部满载的概率比较小，适当降低楼面均布活荷载更能符合实际。因此设计楼面梁时，应按《荷载规》对楼面活荷载值 乘以折减系数 后取用。 39、力包络图中，某截面的力值就是该截面在任意活荷载布置下可能出现的 最大力值 。根据弯矩包络图，可以检验受力纵筋抵抗弯矩的能力并确定纵筋的 截断 或弯起的位置和 数量 。 钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计任务书 一、设计题目及目的 题目：设计某三层轻工厂房车间的整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。 目的：1、了解单向板肋梁盖的荷载传递关系及其计算简图的确定。 2、通过板及次梁的计算，掌握考虑塑性内力重分布的计算方法。 3、通过主梁的计算，掌握按弹性理论分析内力的方法，并熟悉内力包络图和材料图的绘制方法。 4、了解并熟悉现浇梁板的有关构造要求。 5、掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式，制图规定，进一步提高制图的基本技能。 6、学会编制钢筋材料表。 二、设计内容 1、结构平面布置图：柱网、主梁、次梁及板的布置 2、板的强度计算（按塑性内力重分布计算） 3、次梁强度计算（按塑性内力重分布计算） 4、主梁强度计算（按弹性理论计算） 5、绘制结构施工图 （1）、结构平面布置图（1：200） （2）、板的配筋图（1：50） （3）、次梁的配筋图（1：50；1：25） （4）、主梁的配筋图（1：40；1：20）及弯矩M、剪力V的包络图 （5）、钢筋明细表及图纸说明 三、设计资料 1、车间类别为三类金工车间，车间内无侵蚀性介质，结构平面及柱网布置如图。经查规范资料：板跨≥1.2m时，楼面的活荷载标准值为16.0kN/㎡；板跨≥2.0m时，楼面的活荷载标准值为10.0kN/㎡；次梁（肋梁）间距≥1.2m时，楼面的活荷载标准值为10.0kN/㎡；次梁（肋梁）间距≥2.0m时，楼面的活荷载标准值为8.0kN/㎡。数据：Lx=6000, Ly=6300。 L L L 2 楼面构造。采用20mm厚水泥砂浆抹面，15mm厚混合砂浆天棚抹灰。 3 屋面构造（计算柱内力用）。三毡四油防水层，20厚水泥砂浆找平层、150厚（平均）炉渣找坡层、120厚水泥珍珠岩制品保温层、一毡二油隔气层、60厚钢筋混凝土屋面板、15厚混合砂浆天棚抹灰。 4 梁、柱用15厚混合砂浆抹灰。 5 混凝土采用C25；主梁、次梁受力筋采用HRB335级钢筋，其他均采用HPB235级钢筋。 第1题 抗冻混凝土应掺（）外加剂。 A.缓凝剂 B.早强剂 C.引气剂 D.膨胀剂 答案:C 您的答案：C 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 第2题 一般地，混凝土强度的标准值为保证率为（）的强度值。 A.50% B.85% C.95% D.100% 答案:C 您的答案：C 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 第3题 进行混凝土配合比配置强度计算时，根据统计资料计算的标准差，一般有（）的限制。 A.最大值 B.最小值 C.最大值和最小值 D.以上均不对 答案:B 您的答案：B 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 第4题 在混凝土掺加粉煤灰主要为改善混凝土和易性时，应采用（）。 A.外加法 B.等量取代法 C.超量取代法 D.减量取代法 答案:A 您的答案：A 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 第5题 进行水下混凝土配合比设计时，配制强度应比相对应的陆上混凝土（）。 A.高 B.低 C.相同 D.以上均不对 答案:A 您的答案：A 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 第6题 大体积混凝土中，一定不能加入的外加剂为（）。 A.减水剂 B.引气剂 C.早强剂 D.膨胀剂 答案:C 您的答案：C 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 第7题 在配制混凝土时，对于砂石的选择下列说法正确的是（）。 A.采用的砂粒较粗时，混凝土保水性差，宜适当降低砂率，确保混凝土不离析 B.采用的砂粒较细时，混凝土保水性好，使用时宜适当提高砂率，以提高拌合物和易性 C.在保证混凝土不离析的情况下可选择中断级配的粗骨料 D.采用粗细搭配的集料可使混凝土中集料的总表面积变大，减少水 混凝土结构设计原理试卷及答案 一、判断题（正确的打“√”，错误的 打“×”）（每题1分，共10分） [× ]1、对钢筋冷拉可提高其抗拉强度和延性。 [√ ]2、对于任何承载的结构或构件，都需要按承载能力极限状态进行设计。 [√ ]3、荷载分项系数与荷载标准值的乘积，称为荷载设计值。 [√ ]4、同样尺寸和材料的钢筋混凝土梁，适筋梁的极限承载力不是最高的。 [× ]5、对所有偏心受压构件必须考虑全截面受压时离轴力较远一侧钢筋受压屈服的可能性。 [√ ]6、受弯构件斜截面的抗剪承载力通过计算加以控制，斜截面的抗弯承载力一般不用计算而是通过构造措施加以控制。 [√ ]7、动力荷载作用下的裂缝宽度有所增大。 [× ]8、裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数越大，表明裂缝间受拉混凝土参与工作的程度越高。 [× ]9、I 形截面各部分所受到的扭矩按其截面面积进行分配。 [× ]10、预应力混凝土构件的延性要比普通钢筋混凝土构件的延性要好。 二、单项选择题 （每题2分，共22分） 1、钢筋混凝土短柱在不变的轴压力长期作用下，由于混凝土的徐变使得（ B ） A.混凝土应力增大钢筋应力减小 B. 混凝土应力减小钢筋应力增大 C. 混凝土应力增大钢筋应力增大 D. 混凝土应力减小钢筋应力减小 2、复合受力下，混凝土抗压强度的次序为（ B ） A. Fc1 < Fc2 < Fc3； B. Fc2 < Fc1 < Fc3 ； C. Fc2 < Fc1 = Fc3； D.Fc1 = Fc2 < Fc3； 3、在二a 环境类别下，混凝土强度等级不大于C25时，钢筋混凝土梁的保护层最小厚度是（ D ） A. 15mm B. 20 mm C. 25 mm D. 30 mm 4、仅配筋不同的梁（1、少筋；2、适筋；3、超筋）的相对受压区高度系数ξ（ A ） A. ξ3＞ξ2＞ξ 1 B. ξ3＝ξ2＞ξ 1 C. ξ2＞ξ3＞ξ 1 D. ξ3＞ξ2＝ξ 1 5、双筋矩形截面应满足s a 2x '≥的条件，其目的是（ B ） A. 防止超筋破坏 B. 保证受压钢筋屈服 C. 防止少筋破坏 D. 保证受拉钢筋 屈服 6、适筋梁的受弯破坏是（ B ） A 受拉钢筋屈服以前混凝土压碎引起的破坏 4.3.2.9 单向板楼盖设计例题第一部分——内力分析 某多层厂房的建筑平面如图4-37所示，环境类别为一类，楼梯设置在旁边的附属楼房内。楼面均布可变荷载标准值为8kN/m2，楼盖拟采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖，试进行设计。其中板、次梁按考虑塑性内力重分布设计，主梁内力按弹性理论计算。 图4-37 +5.00建筑平面 （1）设计资料 楼面做法：水磨石面层；钢筋混凝土现浇板；20mm混合砂浆抹底。 材料：混凝土强度等级C30；梁钢筋采用HRB400级钢筋，板采用HPB300级钢筋。 （2）楼盖的结构平面布置 主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置（对应横向承重方案）。主梁的跨度为6.6m，次梁的跨度为6.6m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为6.6/3 2.2m，l02/l01=6.6/2.2=3，因此按单向板设计。 根据表4－1，按跨高比条件，要求板厚h≥2200/40=55mm，对工业建筑的楼盖板，要求h≥80mm，故取板厚h=80mm（注：在民用建筑中，楼板内往往要双向布设电线管，故板厚常不宜小于100mm）。 次梁截面高度应满足h=l0/18～l0/12=6600/18～6600/12=367～550mm。考虑到楼面可变荷载比较大，取h=500mm。截面宽度取为b=200mm。 主梁的截面高度应满足h=l0/15～l0/10=6600/15～6600/10=440～660mm，取h=650mm。截面宽度取为b=300mm。 楼盖的平面布置见下图。结构平面布置图上应表示梁、板、柱，墙等所有结构构件的平面位置，截面尺寸、水平构件的竖向位置以及编号，构件编号由代号和序号组成，相同的构件可以用一个序号。 200 图4-38 +4.965结构平面布置图（注：板厚均为80mm）图中柱、主梁、次梁、板的代号分别用“Z”、“KL”、“L”和“B”表示，主、次梁的跨数写在括号内。 （3）板的内力计算 1）荷载 板的永久荷载标准值 水磨石面层 0.65kN/m2 80mm钢筋混凝土板 0.08×25=2.0kN/m2 20mm混合砂浆 0.02×17=0.34kN/m2小计 2.99 kN/m2板的可变荷载标准值 8.0kN/m2永久荷载分布项系数取1.2；因楼面可变荷载标准值大于4.0kN/m2，所以可变荷载分项系数应取1.3（见《规范》）。于是板的 永久荷载设计值g=2.99×1.2=3.59kN/m2 可变荷载设计值q=8×1.3=10.4kN/m2 混凝土配合比设计计算实例（JGJ/T55-2011） 一、已知:某现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级C30，施工要求坍落度为75～90mm， 使用环境为室内正常环境使用。施工单位混凝土强度标准差σ取5.0MPa。所用的原材料情况如下： 1.水泥：4 2.5级普通水泥，实测28d抗压强度f ce为46.0MPa，密度ρc=3100kg／m3； 2.砂：级配合格，μf=2.7的中砂，表观密度ρs=2650kg／m3；砂率βs取33%； 3.石子：5～20mm的卵石，表观密度ρg=2720 kg／m3；回归系数αa取0.49、αb取0.13； 4. 拌合及养护用水：饮用水； 试求：（一）该混凝土的设计配合比(试验室配合比)。 （二）如果此砼采用泵送施工，施工要求坍落度为120～150mm，砂率βs取36%，外加剂选用UNF-FK高效减水剂，掺量0.8%,实测减水率20%，试确定该混凝土的设计配合比（假定砼容重2400 kg／m3）。 解：（一） 1、确定砼配制强度 f cu , 0 =f cuk+1.645σ=30+1.645×5 = 38.2MPa 2．计算水胶比： f b = γf γs f ce =1×1×46=46 MPa W/B = 0.49×46/（38.2+0.49×0.13×46）= 0.55 求出水胶比以后复核耐久性(为了使混凝土耐久性符合要求，按强度要求计的水灰比值不得超过规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格，此时取规定的最大水灰比值作为混凝土的水灰比值。) 0.55小于0.60，此配合比W/B 采用计算值0.55； 3、计算用水量（查表选用） 查表用水量取m w0 =195Kg /m 3 4．计算胶凝材料用量 m c0 = 195 / 0.55 =355Kg 5.选定砂率（查表或给定） 砂率 βs 取33； 6. 计算砂、石用量（据已知采用体积法） 355/3100+ m s0/2650+ m g0/2720+195/1000+0.11×1=1 a b cu,0a b b /f W B f f ααα= + 中南大学考试试卷 2009 -- 2010 学年二学期时间120分钟 混凝土结构设计原理（二）课程24 学时学分考试形式：卷专业年级：土木工程2007级总分100分，占总评成绩70 % 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上 一、填空题（每空1分，共计26分） 1. 先张法和后张法对混凝土构件施加预应力的途径不同，先张法通过（预应力筋与混凝土间的黏结力）施加预应力，后张法则通过（锚具）施加预应力。 2. 按照预应力筋与混凝土的粘结程度分，预应力混凝土构件分为（有粘结）预应力混凝土构件和（无粘结）预应力混凝土构件。 3. 预应力混凝土中所用的锚具种类很多，但按照传力方式分，主要可分为：（摩擦型）、（粘结型）和（承压型）三类。 4. 在其他条件相同的情况下，由于预应力构件中建立的有效预压应力 pcⅡ高低不同，使用阶段先张法构件的消压荷载N0和开裂荷载N cr均（小于）后张法构件，但先张法构件的极限承载力（等于）后张法构件的极限承载力。（填“大于”、“小于”或“等于”）。 5. 预应力混凝土轴拉构件及受弯构件正截面承载力计算均是以（构件破坏）时的受力状态为计算依据，计算方法和步骤均类似于普通钢筋混凝土构件。 6. 铁路桥涵中普通钢筋混凝土铁路桥梁按（容许应力）法计算，预应力混凝土铁路桥梁按（破坏阶段）法计算。 7. 铁路桥涵钢筋混凝土受弯构件的计算是以应力阶段（Ⅱ）的应力状态为依据，但轴心受压构件的计算则以（破坏）阶段的截面应力状态为依据，但形式上按容许应力法表达。 8. 根据《铁路钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB1002.3-2005），普通钢筋混凝土单筋矩形截面梁的受压区高度完全取决于截面尺寸、材料及（配筋率），而与荷载弯矩无关。 9. 铁路桥涵钢筋混凝土偏心受压构件的计算与受弯构件相同，同样以（平截面假定）、（弹性体假定）及（受拉区混凝土不参加工作）三个基本假定基础，截面应力采用（应力叠加）原理或（静力平衡）条件进行计算。 10．预应力受弯构件的变形由两部分组成：一部分是由（荷载）产生的挠度，另一部分是由（预应力）产生的反拱，这两部分的代数和即为构件的总变形。11．用作图法布置斜筋时，还应检查纵筋弯起后所余部分能否满足（截面抗弯）要求，即要求材料图覆盖（包络图）。 12．预应力混凝土结构，就是在结构承受外荷载之前，预先采用人为的方法，在结构内部形成一种预应力状态，使结构在使用阶段产生拉应力的区域预先受到（压）应力，从而达到推迟或限制（裂缝）的出现或开展，提高结构抗裂度的目的。 二、简答题（共5题，计34分） 1．什么是张拉控制应力？为什么要对钢筋的张拉应力进行控制？(7分) 课程设计计算书 课程：混凝土结构设计原理(一)课程设计设计题目：现浇板肋梁楼盖设计 指导教师： 所在学院：土木工程学院 专业年级： 13建筑 班级： 学生姓名： 学号： 日期： 一、课程设计目的 本设计是混凝土结构设计原理（一）中课程中的一个重要的实践性教学环节，对培养和提高学生的基本技能，启发学生对实际结构工作情况的认识以及巩固所学的理论知识具有重要作用。 1．了解钢筋混凝土梁板结构设计的一般程序和内容，为今后从事实际工作奠定初步的基础。 2．复习和巩固课程中基本构件的正截面受弯和斜截面受剪承载力的计算，以及钢筋混凝土梁板结构等章节的理论知识。 3．掌握钢筋混凝土肋梁楼盖的一般设计方法，诸如： （1）掌握单向板和双向板肋梁楼盖的结构布置、荷载传递途径和计算简图的确定； （2）掌握弹性理论和塑性理论的设计方法； （3）掌握内力包络图和材料抵抗弯矩图的绘制方法； （4）掌握现浇梁板的有关构造要求； （5）掌握现浇钢筋混凝土结构施工图的表示方法和制图规定； （6）学习使用相关设计规范。 二、设计资料 某多层混合结构建筑物的平面布置如附图1所示，层高4.5m，房屋安全等级为二级，采用钢筋混凝土现浇楼盖，柱网及外部围护墙体已设置。请进行主梁、次梁、板的布置并确定梁和板的截面尺寸，梁、板的受弯承载力及梁的受剪承载力计算，选择合适的配筋，并绘制结构施工图。楼面荷载、材料及构造等设计资料如下： 1．按使用要求不同，楼盖做法分两种类型： 水磨石地面（或35mm厚水泥砂浆面层），钢筋混凝土现浇板，12mm厚纸筋灰板底粉刷； 2．柱网尺寸和楼面活荷载标准值，见附表； 3．材料：混凝土强度等级选用范围C 20~C 35 ，梁内受力主筋采用HRB335级、HRB400 级钢筋，其余均用HPB300级、HRB335级钢筋，钢筋直径最大不超过25mm；注：1）该建筑物的楼梯位于建筑物外部； 三、设计内容和要求 1、板和次梁按考虑塑性内力重分布方法计算内力；主梁按弹性理论计算内力， 并绘制出主梁的弯矩包络图以及材料图。 课程设计结构计算书 一：设计资料 设计某三层轻工厂房车间的楼盖，拟采用整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖，结构平面及柱同布置如图示（楼梯间在此平面外）。 结构平面及柱网布置图 （1）楼面构造：楼面为20mm 厚水泥砂浆抹面；顶棚为15mm 厚混合砂浆抹灰；梁用15mm 厚混合砂浆抹灰。 （2）活荷载：标准值为3/5.4m KN 。 （3）恒载分项系数为1.2；活荷载分项系数为1.3。 （4）材料选用：混凝土采用C20（22/10.1,/6.9mm N f mm N f t c ==）；钢筋：主、次梁受力筋采用HRB400级（2/360mm N f y =），板中受力筋用HRB335级（2/300mm N f y =）；其它用HPB300级（2/270mm N f y =）。 二：板的计算 板按塑性理论方法计算。板的 33.32000 6600 12>==l l ，按单向板设计。 板的厚度按构造要求取为)5040 200040( 801h mm mm l mm h <===。次梁截面高度取 )44015 6600 15(4502h mm l mm h <===，截面宽度取为mm b 200=，板的尺寸及支撑 情况如下图1—1所示。 图1—1 (1)荷载 恒载标准值 20mm 厚水泥砂浆抹面 23/4.0/2002.0m KN m KN m =? 80mm 厚钢筋混凝土板 23/0.2/2508.0m KN m KN m =? 15mm 厚混合砂浆抹灰 23/255.0/17015.0m KN m KN m =? 2/655.2m KN g k = 线荷载设计值 m KN g /186.3655.22.1=?= 线活载设计值 m KN m KN q /85.5/5.43.1=?= 合计 m KN q g /036.9=+ 即每米板宽为m KN /036.9 （2）内力计算 计算跨度 m m m m m m a l m m m m m h l n n 82.184.12 12.022.012.00.2282.12 08.022.012.00.22>=+--=+=+--=+ 边跨取。m l o 82.1= 中间跨 m m m l o 8.120.00.2=-= 计算跨度差%10%1.18.1/)8.182.1(<=-m m m ，说明可按等跨连续板计算内力（为简化计算起见，统一取m l o 82.1=）。取1m 宽板带作为计算单元，计算简图如图1—2所示。 混凝土配合比设计 第1题 抗冻混凝土应掺（）外加剂。 A.缓凝剂 B.早强剂 C.引气剂 D.膨胀剂 答案:C 您的答案：C 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 第2题 一般地，混凝土强度的标准值为保证率为（）的强度值。 A.50% B.85% C.95% D.100% 答案:C 您的答案：C 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 第3题 进行混凝土配合比配置强度计算时，根据统计资料计算的标准差，一般有（）的限制。 A.最大值 B.最小值 C.最大值和最小值 D.以上均不对 答案:B 您的答案：B 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 第4题 在混凝土掺加粉煤灰主要为改善混凝土和易性时，应采用（）。 A.外加法 B.等量取代法 C.超量取代法 D.减量取代法 答案:A 您的答案：A 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 第5题 进行水下混凝土配合比设计时，配制强度应比相对应的陆上混凝土（）。 A.高 B.低 C.相同 D.以上均不对 答案:A 您的答案：A 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 第6题 大体积混凝土中，一定不能加入的外加剂为（）。 A.减水剂 B.引气剂 C.早强剂 D.膨胀剂 答案:C 您的答案：C 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 第7题 在配制混凝土时，对于砂石的选择下列说法正确的是（）。 A.采用的砂粒较粗时，混凝土保水性差，宜适当降低砂率，确保混凝土不离析 B.采用的砂粒较细时，混凝土保水性好，使用时宜适当提高砂率，以提高拌合物和易性 C.在保证混凝土不离析的情况下可选择中断级配的粗骨料 D.采用粗细搭配的集料可使混凝土中集料的总表面积变大，减少水泥用量，且混凝土密实 答案:C 您的答案：C 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 第8题 抗冻混凝土中必须添加的外加剂为（）。 A.减水剂 B.膨胀剂 C.防冻剂 D.引气剂 答案:D 您的答案：D 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 第9题 高性能混凝土中水泥熟料中铝酸三钙含量限制在6%~12%的原因是（）。 A.铝酸三钙含量高造成强度降低 B.铝酸三钙容易造成闪凝 C.铝酸三钙含量高易造成混凝土凝结硬化快 D.铝酸三钙含量高易造成体积安定性不良 答案:C 您的答案：C 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 第10题 抗渗混凝土中必须添加的外加剂为（）。 A.减水剂 B.膨胀剂 C.早强剂 D.引气剂 答案:B 您的答案：B d min =6（满足GB50010第10.2.11条的要求） 箍筋的最小配筋率：混凝土设计原理试题和答案解析(3套)教学提纲
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