V 《混凝土结构设计原理》
思考题及习题
（参考答案）
苏州科技学院
土木工程系
2003年8月
第1章绪论
思考题
1.1钢筋混凝土梁破坏时的特点是：受拉钢筋屈服，受压区混凝土被压碎，破坏前变形较大，有
明显预兆，属于延性破坏类型。在钢筋混凝土结构中，利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱，钢筋的抗拉能力很强的特点，用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力，钢筋主要承受中和轴以下受拉区的拉力，即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载，直到受拉钢筋达到屈服强度以后，荷载再略有增加，受压区混凝土被压碎，梁才破坏。
由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，且钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏二者之间的粘结，从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。
1.2钢筋混凝土结构的优点有：1）经济性好，材料性能得到合理利用；2）可模性好；3）耐久
性和耐火性好，维护费用低；4）整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性；5）刚度大，阻尼大；6）就地取材。缺点有：1）自重大；2）抗裂性差；3）承载力有限；4）施工复杂；5）加固困难。
1.3本课程主要内容分为“混凝土结构设计原理”和“混凝土结构设计”两部分。前者主要讲述
各种混凝土基本构件的受力性能、截面设计计算方法和构造等混凝土结构的基本理论，属于专业基础课内容；后者主要讲述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、公路桥梁等的结构设计，属于专业课内容。学习本课程要注意以下问题：1）加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面；2）突出重点，并注意难点的学习；3）深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功，切忌死记硬背。
第2章混凝土结构材料的物理力学性能
思考题
2.1①混凝土的立方体抗压强度标准值f cu,k是根据以边长为150mm的立方体为标准试件，在
(20±3)℃的温度和相对湿度为90％以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法测得的具有95％保证率的立方体抗压强度确定的。②混凝土的轴心抗压强度标准值f ck是根据以
150mm ×150mm ×300mm 的棱柱体为标准试件，在与立方体标准试件相同的养护条件下，按照棱柱体试件试验测得的具有95％保证率的抗压强度确定的。③混凝土的轴心抗拉强度标准值f tk 是采用直接轴心抗拉试验直接测试或通过圆柱体或立方体的劈裂试验间接测试，测得的具有95％保证率的轴心抗拉强度。④由于棱柱体标准试件比立方体标准试件的高度大，试验机压板与试件之间的摩擦力对棱柱体试件高度中部的横向变形的约束影响比对立方体试件的小，所以棱柱体试件的抗压强度比立方体的强度值小，故f ck 低于f cu,k 。⑤轴心抗拉强度标准值f tk 与立方体抗压强度标准值f cu,k 之间的关系为：
245.055.0k cu,tk )645
.11(395.088.0αδ?-?=f f 。⑥轴心抗压强度标准值f ck 与立方体抗压强度标准值f cu,k 之间的关系为：k cu,21ck 88
.0f f αα=。 2.2 混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值确定的。我国新《规范》规定的混凝土强度
等级有C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80，共14个等级。
2.3 根据约束原理，要提高混凝土的抗压强度，就要对混凝土的横向变形加以约束，从而限制混凝
土内部微裂缝的发展。因此，工程上通常采用沿方形钢筋混凝土短柱高度方向环向设臵密排矩形箍筋的方法来约束混凝土，然后沿柱四周支模板，浇筑混凝土保护层，以此改善钢筋混凝土短柱的受力性能，达到提高混凝土的抗压强度和延性的目的。
2.4 单向受力状态下，混凝土的强度与水泥强度等级、水灰比有很大关系，骨料的性质、混凝土
的级配、混凝土成型方法、硬化时的环境条件及混凝土的龄期也不同程度地影响混凝土的强度。混凝土轴心受压应力—应变曲线包括上升段和下降段两个部分。上升段可分为三段，从加载至比例极限点A 为第1阶段，此时，混凝土的变形主要是弹性变形，应力—应变关系接近直线；超过A 点进入第2阶段，至临界点B ，此阶段为混凝土裂缝稳定扩展阶段；此后直至峰点C 为第3阶段，此阶段为裂缝快速发展的不稳定阶段，峰点C 相应的峰值应力通常作为混凝土棱柱体的抗压强度f c ，相应的峰值应变0ε一般在0.0015～0.0025之间波动，通常取0.002。下降段亦可分为三段，在峰点C 以后，裂缝迅速发展，内部结构的整体受到愈来愈严重的破坏，应力—应变曲线向下弯曲，直到凹向发生改变，曲线出现拐点D ；超过“拐点”，随着变形的增加，曲线逐渐凸向应变轴方向发展，此段曲线中曲率最大的一点称为收敛点E ；从“收敛点”开始以后直至F 点的曲线称为收敛段，这时贯通的主裂缝已很宽，混凝土最终被破坏。常用的表示混凝土单轴向受压应力—应变曲线的数学模型有两种，第一种为美国E.Hognestad 建议的模型：上升段为二次抛物线，下降段为斜直线；第二种为德国
Rusch建议的模型：上升段采用二次抛物线，下降段采用水平直线。
2.5连接混凝土受压应力—应变曲线的原点至曲线任一点处割线的斜率，即为混凝土的变形模
量。在混凝土受压应力—应变曲线的原点作一切线，其斜率即为混凝土的弹性模量。
2.6混凝土在荷载重复作用下引起的破坏称为疲劳破坏。当混凝土试件的加载应力小于混凝土疲
f时，其加载卸载应力—应变曲线形成一个环形，在多次加载卸载作用下，应力—劳强度f
c
应变环越来越密合，经过多次重复，这个曲线就密合成一条直线。当混凝土试件的加载应力
f时，混凝土应力—应变曲线开始凸向应力轴，在重复荷载过程中逐大于混凝土疲劳强度f
c
渐变成直线，再经过多次重复加卸载后，其应力—应变曲线由凸向应力轴而逐渐凸向应变轴，以致加卸载不能形成封闭环，且应力—应变曲线倾角不断减小。
2.7结构或材料承受的荷载或应力不变，而应变或变形随时间增长的现象称为徐变。徐变对混凝
土结构和构件的工作性能有很大影响，它会使构件的变形增加，在钢筋混凝土截面中引起应力重分布的现象，在预应力混凝土结构中会造成预应力损失。影响混凝土徐变的主要因素有：1）时间参数；2）混凝土的应力大小；3）加载时混凝土的龄期；4）混凝土的组成成分；5）混凝土的制作方法及养护条件；6）构件的形状及尺寸；7）钢筋的存在等。减少徐变的方法有：1）减小混凝土的水泥用量和水灰比；2）采用较坚硬的骨料；3）养护时尽量保持高温高湿，使水泥水化作用充分；4）受到荷载作用后所处的环境尽量温度低、湿度高。
2.8当养护不好以及混凝土构件的四周受约束从而阻止混凝土收缩时，会使混凝土构件表面出现
收缩裂缝；当混凝土构件处于完全自由状态时，它产生的收缩只会引起构件的缩短而不会产生裂缝。影响混凝土收缩的主要因素有：1）水泥的品种；2）水泥的用量；3）骨料的性质；
4）养护条件；5）混凝土制作方法；6）使用环境；7）构件的体积与表面积的比值。减少收缩的方法有：1）采用低强度水泥；2）控制水泥用量和水灰比；3）采用较坚硬的骨料；4）在混凝土结硬过程中及使用环境下尽量保持高温高湿；5）浇筑混凝土时尽量保证混凝土浇捣密实；6）增大构件体表比。
2.10钢筋主要有热轧钢筋、高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋等多种形式。钢筋冷加
工的方法有冷拉和冷拔。冷拉可提高钢筋的抗拉强度，但冷拉后钢筋的塑性有所降低。冷拔可同时提高钢筋的抗拉及抗压强度，但塑性降低很多。
2.11钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求如下：1）钢筋的强度必须能保证安全使用；2）钢筋具有
一定的塑性；3）钢筋的可焊性较好；4）钢筋的耐火性能较好；5）钢筋与混凝土之间有足够的粘结力。
2.12钢筋混凝土受力后会沿钢筋和混凝土接触面上产生剪应力，通常把这种剪应力称为钢筋和混
凝土之间的粘结力。影响钢筋与混凝土粘结强度的主要因素有：混凝土强度、保护层厚度及钢筋净间距、横向配筋及侧向压应力、钢筋表面形状以及浇筑混凝土时钢筋的位臵等。保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力的构造措施有：1）对不同等级的混凝土和钢筋，要保证最小搭接长度和锚固长度；2）为了保证混凝土与钢筋之间有足够的粘结，必须满足钢筋最小间距和混凝土保护层最小厚度的要求；3）在钢筋的搭接接头范围内应加密箍筋；4）为了保证足够的粘结在钢筋端部应设臵弯钩。此外，对高度较大的混凝土构件应分层浇注或二次浇捣，另外，对于锈蚀钢筋，一般除重锈钢筋外，可不必除锈。
第3章按近似概率理论的极限状态设计法
思考题
3.1结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力称为结构的可靠性。它包含安
全性、适用性、耐久性三个功能要求。结构超过承载能力极限状态后就不能满足安全性的要求；结构超过正常使用极限状态后就不能保证适用性和耐久性的功能要求。建筑结构安全等级是根据建筑结构破坏时可能产生的后果严重与否来划分的。
3.2所有能使结构产生内力或变形的原因统称为作用，荷载则为“作用”中的一种，属于直接作
用，其特点是以力的形式出现的。影响结构可靠性的因素有：1）设计使用年限；2）设计、施工、使用及维护的条件；3）完成预定功能的能力。结构构件的抗力与构件的几何尺寸、配筋情况、混凝土和钢筋的强度等级等因素有关。由于材料强度的离散性、构件截面尺寸的施工误差及简化计算时由于近似处理某些系数的误差，使得结构构件的抗力具有不确定的性质，所以抗力是一个随机变量。
3.3整个结构或构件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。结构的极限状态可分为两类，一类是承载能力极限状态，即结构或构件达到最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态。另一类是正常使用极限状态，即结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限值的状态。
3.4 建筑结构应该满足安全性、适用性和耐久性的功能要求。结构的设计工作寿命是指设计规定
的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期，它可按《建筑结构可靠度设计统一标准》确定，业主可提出要求，经主管部门批准，也可按业主的要求确定。结构超过其设计工作寿命并不意味着不能再使用，只是其完成预定功能的能力越来越差了。
3.5 正态分布概率密度曲线主要有平均值μ和标准差σ两个数字特征。μ越大，表示曲线离纵轴
越远；σ越大，表示数据越分散，曲线扁而平；反之，则数据越集中，曲线高而窄。正态分布概率密度曲线的主要特点是曲线呈钟形，并以x =μ为对称轴呈对称分布，峰点横座标为平均值μ，峰点两侧μ±σ处各有一个反弯点，且曲线以x 轴为渐近线。
3.6 P(x ＞x 0)=1－P(x ≤x 0)=1－?∞-0)(x dx x f 。
3.7 保证结构可靠的概率称为保证率，如95%、97.73%。结构的可靠度就是结构可靠性的概率度
量。结构的可靠指标β＝μz /σz ，它和失效概率一样可作为衡量结构可靠度的一个指标。我国《建筑结构设计统一标准》定义结构可靠度是结构在设计工作寿命内，在正常条件下，完成预定功能的概率。
3.8 设R 表示结构构件抗力，S 表示荷载效应，Z ＝R －S 就是结构的功能函数。整个结构或构件
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，这个特定状态就是该功能的极限状态。Z ＞0表示结构处于可靠状态；Z ＜0表示结构处于失效(破坏)状态；Z ＝0表示结构达到极限状态。
3.9 Z ＝R －S ＜0(即构件失效)出现的概率即为失效概率p f ，可靠概率p s ＝1－p f ，目标可靠指标就
是使结构在按承载能力极限状态设计时其完成预定功能的概率不低于某一允许的水平时的可靠指标。可靠指标β与失效概率p f 之间有一一对应的关系，它们都可以用来衡量结构可靠度。可靠指标β可按公式β＝μz ／σz ＝(μR －μS )／2S
2R σσ+确定。我国“规范”采用的概率极限状态设计法是一种近似方法，因为其中用到的概率统计特征值只有平均值和均方差，并非实际的概率分布，并且在分离导出分项系数时还作了一些假定，运算中采用了一些近似的处理方法，因而计算结果是近似的，所以只能称为近似概率设计法。
3.10 我国“规范”承载力极限状态设计表达式如下：
1) 对由可变荷载效应控制的组合，其表达式一般形式为：
...),,(...),/,/()(k C S k C Ck S Sk 2ik Ci Q i Q i 1k Q 1Q 1k G G 0a f f R a f f R Q C Q C G C n
i =≤++∑=γγψγγγγ
2) 对由永久荷载效应控制的组合，其表达式一般形式为：
...),,(...),/,/()(k C S k C Ck S Sk 1ik Ci Q i Q i k G G 0a f f R a f f R Q C G C n
i =≤+∑=γγψγγγ
式中，0γ——结构构件的重要性系数，与安全等级对应，对安全等级为一级或设计使用年
限为100年及以上的结构构件不应小于1.1；对安全等级为二级或设计使用年
限为50年的结构构件不应小于1.0；对安全等级为三级或设计使用年限为5
年及以下的结构构件不应小于0.9；在抗震设计中，不考虑结构构件的重要性
系数；
G k ——永久荷载标准值；
Q 1k ——最大的一个可变荷载的标准值；
Q ik ——其余可变荷载的标准值；
G γ、Q1γ、Qi γ——永久荷载、可变荷载的分项系数，当永久荷载效应对结构不利时，对由可变
荷载效应控制的组合一般G γ取1.2；对由永久荷载效应控制的组合一般G γ取
1.35，当永久荷载效应对结构有利时，取G γ＝1.0；可变荷载的分项系数Q1γ、
Qi γ一般取1.4；
C G 、C Q1、C Qi ——分别为永久荷载、第一种可变荷载、其他可变荷载的荷载效应系数，即由荷载
求出荷载效应(如荷载引出的弯矩、剪力、轴力和变形等)须乘的系数；
Ci ψ——可变荷载组合值系数。
不等式右侧为结构承载力，用承载力函数R (…)表示，表明其为混凝土和钢筋强度标准值(f Ck 、f Sk )、分项系数(C γ、S γ)、几何尺寸标准值(a k )以及其他参数的函数。式中可靠指标体现在了承载力分项系数C γ、S γ及荷载分项系数G γ、Q γ中。
3.11 荷载标准值是荷载的基本代表值。它是根据大量荷载统计资料，运用数理统计的方法确定具
有一定保证率的统计特征值，这样确定的荷载是具有一定概率的最大荷载值，称为荷载标准值。可变荷载的频遇值系数乘以可变荷载标准值所得乘积称为荷载的频遇值，可变荷载的准永久值系数乘以可变荷载标准值所得乘积称为荷载的准永久值。考虑到两个或两个以上可变荷载同时出现的可能性较小，引入荷载组合值系数对基本标准值进行折减，即可变荷载的组合值系数乘以可变荷载标准值所得乘积即为荷载的组合值。因为根据实际设计的需要，常须区分荷载的短期作用(标准组合、频遇组合)和荷载的长期作用(准永久组合)下构件的变形大小和裂缝宽度计算，所以，对正常使用极限状态验算，要按不同的设计目的，区分荷载的标准组合和荷载的准永久组合。按荷载的标准组合时，荷载效应组合的设计值S 取为永久荷载及第一个可变荷载的标准值与其他可变荷载的组合值之和。按荷载的准永久组合时，荷载效应组合的设计值S 取为永久荷载的标准值与可变荷载的准永久值之和。
3.12 根据《建筑结构设计统一标准》规定混凝土强度标准值取混凝土强度平均值减1.645倍的标
准差。混凝土材料强度分项系数是根据轴心受压构件按照目标可靠指标经过可靠度分析而确定的，混凝土强度的分项系数C γ规定取为1.4。混凝土强度标准值除以混凝土强度的分项系数，即得到混凝土强度设计值。
3.13 《混凝土结构设计规范》中取国家冶金局标准规定的钢筋废品限值作为钢筋的强度标准值。
钢筋强度标准值除以钢筋强度的分项系数即得到钢筋强度设计值。混凝土的材料强度标准值是取其强度平均值减1.645倍的标准差所得，其强度设计值则是取强度标准值除以混凝土材料强度的分项系数；钢筋的材料强度标准值是取其强度平均值减2倍的标准差所得，其强度设计值则是取强度标准值除以钢筋材料强度的分项系数。
第4章 受弯构件的正截面受弯承载力
思 考 题
4.1 混凝土弯曲受压时的极限压应变cu ε的取值如下：当正截面处于非均匀受压时，cu ε的取值
随混凝土强度等级的不同而不同，即cu ε＝0.0033－0.5(f cu,k －50)×10-5，且当计算的cu ε值大于0.0033时，取为0.0033；当正截面处于轴心均匀受压时，cu ε取为0.002。
4.2 所谓“界限破坏”，是指正截面上的受拉钢筋的应变达到屈服的同时，受压区混凝土边缘纤
维的应变也正好达到混凝土极限压应变时所发生的破坏。此时，受压区混凝土边缘纤维的应变c ε＝cu ε＝0.0033－0.5(f cu,k －50)×10-5，受拉钢筋的应变s ε＝y ε＝f y ／E s 。
4.3 因为受弯构件正截面受弯全过程中第Ⅰ阶段末(即Ⅰa 阶段)可作为受弯构件抗裂度的计算依
据；第Ⅱ阶段可作为使用荷载阶段验算变形和裂缝开展宽度的依据；第Ⅲ阶段末(即Ⅲa 阶段)可作为正截面受弯承载力计算的依据。所以必须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。正截面受弯承载力计算公式正是根据Ⅲa 阶段的应力状态列出的。
4.4 当纵向受拉钢筋配筋率ρ满足b min ρρρ≤≤时发生适筋破坏形态；当min ρρ<时发生少
筋破坏形态；当b ρρ>时发生超筋破坏形态。与这三种破坏形态相对应的梁分别称为适筋梁、少筋梁和超筋梁。由于少筋梁在满足承载力需要时的截面尺寸过大，造成不经济，且它的承载力取决于混凝土的抗拉强度，属于脆性破坏类型，故在实际工程中不允许采用。由于超筋梁破坏时受拉钢筋应力低于屈服强度，使得配臵过多的受拉钢筋不能充分发挥作用，造成钢材的浪费，且它是在没有明显预兆的情况下由于受压区混凝土被压碎而突然破坏，属于脆性破坏类型，故在实际工程中不允许采用。
4.5 纵向受拉钢筋总截面面积A s 与正截面的有效面积bh 0的比值，称为纵向受拉钢筋的配筋百分
率，简称配筋率，用ρ表示。从理论上分析，其他条件均相同(包括混凝土和钢筋的强度等
级与截面尺寸)而纵向受拉钢筋的配筋率不同的梁将发生不同的破坏形态，显然破坏形态不同的梁其正截面受弯承载力也不同，通常是超筋梁的正截面受弯承载力最大，适筋梁次之，少筋梁最小，但超筋梁与少筋梁的破坏均属于脆性破坏类型，不允许采用，而适筋梁具有较好的延性，提倡使用。另外，对于适筋梁，纵向受拉钢筋的配筋率ρ越大，截面抵抗矩系
数s α将越大，则由M ＝20c 1s bh f αα可知，截面所能承担的弯矩也越大，即正截面受弯承载
力越大。
4.6 单筋矩形截面梁的正截面受弯承载力的最大值M u,max ＝)
5.01(b b 20c 1ξξα-bh f ，由此式分析
可知，M u,max 与混凝土强度等级、钢筋强度等级及梁截面尺寸有关。
4.7 在双筋梁计算中，纵向受压钢筋的抗压强度设计值采用其屈服强度'y f ，但其先决条件是：
's
2a x ≥或's 0a h z -≤，即要求受压钢筋位臵不低于矩形受压应力图形的重心。 4.8 双筋截面梁只适用于以下两种情况：1)弯矩很大，按单筋矩形截面计算所得的ξ又大于b ξ，
而梁截面尺寸受到限制，混凝土强度等级又不能提高时；2)在不同荷载组合情况下，梁截面
承受异号弯矩时。应用双筋梁的基本计算公式时，必须满足x ≤b ξh 0和 x ≥2's a 这两个适用
条件，第一个适用条件是为了防止梁发生脆性破坏；第二个适用条件是为了保证受压钢筋在
构件破坏时达到屈服强度。x ≥2's a 的双筋梁出现在受压钢筋在构件破坏时达到屈服强度'y
f 的情况下，此时正截面受弯承载力按公式：)()2/('s 0's 'y 0c 1u a h A f x h bx f M -+-=α计算；
x ＜2's a 的双筋梁出现在受压钢筋在构件破坏时不能达到其屈服强度'y f 的情况下，此时正截
面受弯承载力按公式：)('s 0s y u a h A f M -=计算。
4.9 T 形截面梁有两种类型，第一种类型为中和轴在翼缘内，即x ≤'f h ，这种类型的T 形梁的受
弯承载力计算公式与截面尺寸为'f b ×h 的单筋矩形截面梁的受弯承载力计算公式完全相同；第二种类型为中和轴在梁肋内，即x ＞'
f h ，这种类型的T 形梁的受弯承载力计算公式与截
面尺寸为b ×h ，'s a ＝'f h ／2，'s A ＝A s1(A s1满足公式'f 'f c 1s1y )(h b b f A f -=α)的双筋矩形截面梁的受弯承载力计算公式完全相同。
4.10 在正截面受弯承载力计算中，对于混凝土强度等级等于及小于C50的构件，1α值取为1.0；
对于混凝土强度等级等于及大于C80的构件，1α值取为0.94；而对于混凝土强度等级在C50～C80之间的构件，1α值由直线内插法确定，其余的计算均相同。
习 题
4.1 查表知，环境类别为一类，混凝土强度等级为C30时梁的混凝土保护层最小厚度为25mm 。
故设a s ＝35mm ，则h 0＝h －a s ＝500－35＝465mm
由混凝土和钢筋等级，查表得：
f c ＝14.3N/mm 2，f t ＝1.43 N/mm 2，f y ＝300N/mm 2，
1α＝1.0，1β＝0.8，b ξ＝0.55
求计算系数
116.04652503.140.110902
6
201=????==bh f M c s αα
M 1＝)(2Qik Ci Qi Q1k Q1Gk G 0∑=++n
i M M M ψγγγγ
＝]8
1)(81[2k Q 2'k k G
0l q l g g ?++?γγγ ＝1.0×[222.58814.12.5)25.25.9(812.1???+?+??] ＝85.514kN 〃m
M 2＝)(1
Qik Ci Qi Gk G 0∑=+n i M M ψγγγ
＝]8
1)(81[2k Ci Q 2'k k G
0l q l g g ψγγγ?++? ＝1.0×[222.58817.04.12.5)25.25.9(8135.1????+?+??] ＝80.114 kN 〃m
M ＝max ｛M 1，M 2｝＝85.514 kN 〃m
查表知，环境类别为二类，混凝土强度等级为C40，梁的混凝土保护层最小厚度为30mm ，故设a s ＝40mm ，则h 0＝h －a s ＝450－40＝410mm
由混凝土和钢筋等级，查表得：
f c ＝19.1 N/mm 2，f t ＝1.71 N/mm 2，f y ＝360N/mm 2，
1α＝1.0，1β＝0.8，b ξ＝0.518
M 砼板＝25×0.06×1×1×0.5+25×1/2×0.02×1×1×(1/3×1)=0.83kN 〃m
M Gk ＝0.4+0.83＝1.23 kN 〃m
方法二：
M Gk ＝??=-=???-1010
23.1)5.08.2(1)5.08.2(dx x x x dx x kN 〃m 又M Qk ＝P ×l ＝1×1＝1 kN 〃m 故雨篷板根部处的最大弯矩设计值：
M 1＝)(2
Qik Ci Qi Q1k Q1Gk G 0∑=++n i M M M ψγγγγ
＝1.0×(1.2×1.23+1.4×1)＝2.876 kN 〃m
M 2＝)(1Qik Ci Qi Gk G 0∑=+n
i M M ψγγγ
＝1.0×(1.35×1.23+1.4×0.7×1)＝2.6405 kN 〃m
M ＝max ｛M 1，M 2｝＝2.876 kN 〃m
（2）查表知，环境类别为二类，混凝土强度等级为C25时，板的混凝土保护层最小厚度为25mm ，
故设a s ＝30mm ，则h 0＝h －a s ＝80－30＝50mm
由砼和钢筋的强度等级，查表得：
f c ＝11.9 N/mm 2，f t ＝1.27 N/mm 2，f y ＝300 N/mm 2
1α＝1.0，b ξ＝0.550
则 097.05010009.110.110876.22
6
201=????==bh f M c s αα 518.0102.0211b s =<=--=ξαξ，可以。
949.02
211s s =-+=αγ 故 20250949.030010876.260s y s =???==h f M
A γmm 2 4.152801000
=?mm 2 160=mm 2，满足要求。
4.4 f c ＝14.3 N/mm 2，f t ＝1.43 N/mm 2，f y ＝300 N/mm 2，1α＝1.0，b ξ＝0.55
查表知，环境类别为一类，混凝土强度等级为C30，梁的混凝土保护层最小厚度为25mm ，故设a s ＝35mm ，则h 0＝h －a s ＝450－35＝415mm
s A ＝804mm 219345020030043.145.0)45
.0(y t =???=>bh f f mm 2 且180450200002.0002.0=??=>bh A s mm 2，满足要求。
又203.03
.140.13000097.0c 1y =??==f f αρξ＜b ξ＝0.55 满足适用条件。
故 M u ＝)5.01(20c 1ξξα-bh f
＝)203.05.01(203.04152003.140.12?-?????
＝89.84kN 〃m ＞M ＝70kN 〃m ，安全。
4.5 f c ＝11.9N/mm 2，f y ＝'y f ＝300N/mm 2，1α＝1.0，1β＝0.8，b ξ＝0.55
查表知，环境类别为二类，混凝土强度等级为C25，梁的混凝土保护层最小厚度为25mm ，故设's a ＝35mm 。假设受拉钢筋放两排，故a s ＝60mm ，则h 0＝h －a s ＝500－60＝440mm 取ξ＝b ξ，则
'
s
A ＝)5.01(''b b 20c 1bh f M --ξξα
配筋图如图3所示。
4.6 （1）选用混凝土强度等级为C40时
f c ＝19.1N/mm 2，f t ＝1.71N/mm 2，
f y ＝'
y f ＝360N/mm 2，1α＝1.0，1β＝0.8，b ξ＝0.518
鉴别类型：
假设受拉钢筋排成两排，故取a s ＝60mm ，则
h 0＝h －a s ＝750－60＝690mm
)
10021
690(1005501.190.1)2('
f 0'
f 'f c 1?-????=-h h h b f α ＝672.32kN 〃m ＞M ＝500kN 〃m
属于第一种类型的T 形梁。以'
f b 代替b ，可得
100.0690
5501.190.11050026
20'f c 1s =????==h b f M αα
则 518.0106.0211b s =<=--=ξαξ，可以。
947.02211
s
s =-+=αγ
故 2126690947.
0360105006
0s y s =???==h f M A γmm
2 401750
=?mm 2
mm 2，满足要求。
360N/mm 2，
鉴别类型：
图
3
假设受拉钢筋排成两排，故取a s ＝60mm ，则
h 0＝h －a s ＝750－60＝690mm
5.2798.0)2('f 0'f
'
f c 1?=-h h h b f α＝948.64kN 〃m ＞M 仍然属于第一种类型的T A s ＝2200mm 2。
由此可见，对于此T 形梁，选用C40对增大受弯构件正截面受弯承载力的作用不显著。
4.7 f c ＝14.3N/mm 2，
y f ＝'y f ＝300N/mm 2，1α＝1.0，b ξ＝0.55
鉴别类型：
假设受拉钢筋排成两排，故取a s ＝60mm ，则
h 0＝h －a s ＝500－60＝440mm )8021440(804003.140.1)2('f 0'f
'
f c 1?-????=-h h h b f α ＝183.04kN 〃m ＜M ＝250kN 〃m
属于第二种类型的T 形梁。
)2()('0''11f f f c h h h b b f M -
-=α ＝)8021440(80)200400
(3.140.1?-
??-?? ＝91.52kN 〃m M 2＝M －M 1＝250－91.52＝158.48kN 〃m
286.0440
2003.140.11048.15826
20c 12s =????==bh f M αα 则 55.0346.0211b s =<=--=ξαξ，可以。
827.02
211s s =-+=αγ
1452440
827.03001048.1586
0s y 2s2=???==h f M A γmm 2
763
80)200400(3.140.1)('
f 'f c 1=?-??-h b b f αmm 2 5.1 ①集中力到临近支座的距离a 称为剪跨，剪跨a 与梁截面有效高度h 0的比值，称为计算剪跨比，
用λ表示，即λ＝a ／h 0。但从广义上来讲，剪跨比λ反映了截面上所受弯矩与剪力的相对比值，因此称λ＝M ／Vh 0为广义剪跨比，当梁承受集中荷载时，广义剪跨比λ＝M ／Vh 0＝a ／h 0；当梁承受均匀荷载时，广义剪跨比λ可表达为跨高比l ／h 0的函数。
②剪跨比λ的大小对梁的斜截面受剪破坏形态有着极为重要的影响。对于无腹筋梁，通常当λ＜1时发生斜压破坏；当1＜λ＜3时常发生剪压破坏；当λ＞3时常发生斜拉破坏。对于有腹筋梁，剪跨比λ的大小及箍筋配臵数量的多少均对斜截面破坏形态有重要影响，从而使得有腹筋梁的受剪破坏形态与无腹筋梁一样，也有斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种。
5.2 钢筋混凝土梁在其剪力和弯矩共同作用的剪弯区段内，将发生斜裂缝。在剪弯区段内，由于
截面上同时作用有弯矩M 和剪力V ，在梁的下部剪拉区，因弯矩产生的拉应力和因剪力产生的剪应力形成了斜向的主拉应力，当混凝土的抗拉强度不足时，则开裂，并逐渐形成与主拉应力相垂直的斜向裂缝。
5.3 斜裂缝主要有两种类型：腹剪斜裂缝和弯剪斜裂缝。腹剪斜裂缝是沿主压应力迹线产生于梁
腹部的斜裂缝，这种裂缝中间宽两头细，呈枣核形，常见于薄腹梁中。而在剪弯区段截面的下边缘，由较短的垂直裂缝延伸并向集中荷载作用点发展的斜裂缝，称为剪弯斜裂缝，这种裂缝上细下宽，是最常见的。
5.4 梁斜截面受剪破坏主要有三种形态：斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏。斜压破坏的特征是，
混凝土被腹剪斜裂缝分割成若干个斜向短柱而压坏，破坏是突然发生的。剪压破坏的特征通常是，在剪弯区段的受拉区边缘先出现一些垂直裂缝，它们沿竖向延伸一小段长度后，就斜
向延伸形成一些斜裂缝，而后又产生一条贯穿的较宽的主要斜裂缝，称为临界斜裂缝，临界斜裂缝出现后迅速延伸，使斜截面剪压区的高度缩小，最后导致剪压区的混凝土破坏，使斜截面丧失承载力。斜拉破坏的特征是当垂直裂缝一出现，就迅速向受压区斜向伸展，斜截面承载力随之丧失，破坏荷载与出现斜裂缝时的荷载很接近，破坏过程急骤，破坏前梁变形亦小，具有很明显的脆性。
5.5 简支梁斜截面受剪机理的力学模型主要有三种。第一种是带拉杆的梳形拱模型，适用于无腹
筋梁，这种力学模型把梁的下部看成是被斜裂缝和垂直裂缝分割成一个个具有自由端的梳状齿，梁的上部与纵向受拉钢筋则形成带有拉杆的变截面两铰拱。第二种是拱形桁架模型，适用于有腹筋梁，这种力学模型把开裂后的有腹筋梁看作为拱形桁架，其中拱体是上弦杆，裂缝间的齿块是受压的斜腹杆，箍筋则是受拉腹杆。第三种是桁架模型，也适用于有腹筋梁，这种力学模型把有斜裂缝的钢筋混凝土梁比拟为一个铰接桁架，压区混凝土为上弦杆，受拉纵筋为下弦杆，腹筋为竖向拉杆，斜裂缝间的混凝土则为斜压杆。后两种力学模型与第一种力学模型的主要区别在于：1)考虑了箍筋的受拉作用；2)考虑了斜裂缝间混凝土的受压作用。
5.6 影响斜截面受剪性能的主要因素有：1)剪跨比；2)混凝土强度；3)箍筋配箍率；4)纵筋配筋
率；5)斜截面上的骨料咬合力；6)截面尺寸和形状。
5.7 梁的斜压和斜拉破坏在工程设计时都应设法避免。为避免发生斜压破坏，设计时，箍筋的用
量不能太多，也就是必须对构件的截面尺寸加以验算，控制截面尺寸不能太小。为避免发生斜拉破坏，设计时，对有腹筋梁，箍筋的用量不能太少，即箍筋的配箍率必须不小于规定的最小配箍率；对无腹筋板，则必须用专门公式加以验算。
5.8 (1) 在均匀荷载作用下(即包括作用有多种荷载，但其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产
生的剪力值小于总剪力值的75％的情况)，矩形、T 形和I 形截面的简支梁的斜截面受剪承载力的计算公式为：
s sb y 0sv yv 0t sb cs u sin 8.025.17.0αA f h s
A f bh f V V V +??+=+= 式中 V cs ——构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值，
V cs ＝V c ＋V s ；
V sb ——与斜裂缝相交的弯起钢筋的受剪承载力设计值；
f t ——混凝土轴心抗拉强度设计值；
f yv ——箍筋抗拉强度设计值；
f y ——弯起钢筋的抗拉强度设计值；
A sv ——配臵在同一截面内的各肢箍筋的全部截面面积，A sv ＝n ?A sv1，其中n 为在同
一截面内的箍筋肢数，A sv1为单肢箍筋的截面面积；
s ——沿构件长度方向的箍筋间距；
A sb ——与斜裂缝相交的配臵在同一弯起平面内的弯起钢筋截面面积；
s α——弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角；
b ——矩形截面的宽度，T 形或I 形截面的腹板宽度；
h 0——构件截面的有效高度。
(2) 在集中荷载作用下(即包括作用有各种荷载，且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)，矩形、T 形和I 形截面的独立简支梁的截面受剪承载力的计算公式为：
s sb y 0sv yv 0t sb cs u sin 8.00.10.175.1αλA f h s A f bh f V V V +??++=
+= 式中 λ——计算剪跨比，可取λ＝a ／h 0，a 为集中荷载作用点至支座截面或节点边缘的
距离，当λ＜1.5时，取λ＝1.5；当λ＞3时，取λ＝3。
5.9 连续梁与简支梁的区别在于，前者在支座截面附近有负弯矩，在梁的剪跨段中有反弯点，因此连续梁斜截面的破坏形态受弯矩比+-=ΦM M /的影响很大。对于受集中荷载的连续梁，在弯矩和剪力的作用下，由于剪跨段内存在有正负两向弯矩，因而会出现两条临界斜裂缝。并且在沿纵筋水平位臵混凝土上会出现一些断断续续的粘结裂缝。临近破坏时，上下粘结裂缝分别穿过反弯点向压区延伸，使原先受压纵筋变成受拉，造成在两条临界斜裂缝之间的纵筋都处于受拉状态，梁截面只剩中间部分承受压力和剪力，这就相应提高了截面的压应力和剪应力，降低了连续梁的受剪承载力，因而，与相同广义剪跨比的简支梁相比，其受剪能力要低。对于受均布荷载的连续梁，当弯矩比Φ＜1.0时，临界斜裂缝将出现于跨中正弯矩区段内，连续梁的抗剪能力随Φ的加大而提高；当Φ＞1.0时，临界斜裂缝的位臵将移到跨中负弯矩区内，连续梁的抗剪能力随Φ的加大而降低。另外，由于梁顶的均布荷载对混凝土保护层起着侧向约束作用，因而，负弯矩区段内不会有严重的粘结裂缝，即使在正弯矩区段内存在有粘结破坏，但也不严重。试验表明，均布荷载作用下连续梁的受剪承载力不低于相同条件下的简支梁的受剪承载力。由于连续梁的受剪承载力与相同条件下的简支梁相比，仅在受集中荷载时偏低于简支梁，而在受均布荷载时承载力是相当的。不过，在集中荷载时，连续梁与简支梁的这种对比，用的是广义剪跨比，如果改用计算剪跨比来对比，由于连续梁的计算剪跨比大于广义剪跨比，连续梁的受剪承载力将反而略高于同跨度的简支梁的受剪
承载力。据此，为了简化计算，连续梁可以采用于简支梁相同的受剪承载力计算公式，但式中的 应为计算剪跨比，而使用条件及其他的截面限制条件和最小配箍率等均与简支梁相同。5.10计算梁斜截面受剪承载力时应选取以下计算截面：1)支座边缘处斜截面；2)弯起钢筋弯起点
处的斜截面；3)箍筋数量和间距改变处的斜截面；4)腹板宽度改变处的斜截面。
5.11由钢筋和混凝土共同作用，对梁各个正截面产生的受弯承载力设计值M u所绘制的图形，称
为材料抵抗弯矩图M R。以确定纵筋的弯起点来绘制M R图为例，首先绘制出梁在荷载作用下的M图和矩形M R图，将每根纵筋所能抵抗的弯矩M Ri用水平线示于M R图上，并将用于弯起的纵筋画在M R图的外侧，然后，确定每根纵筋的M Ri水平线与M图的交点，找到用于弯起的纵筋的充分利用截面和不需要截面，则纵筋的弯起点应在该纵筋充分利用截面以外大于或等于0.5h0处，且必须同时满足在其不需要截面的外侧。该弯起纵筋与梁截面高度中心线的交点及其弯起点分别垂直对应于M R图中的两点，用斜直线连接这两点，这样绘制而成的M R图，能完全包住M图，这样既能保证梁的正截面和斜截面的受弯承载力不致于破坏，又能将部分纵筋弯起，利用其受剪，达到经济的效果。同理，也可以利用M R图来确定纵筋的截断点。因此，绘制材料抵抗弯矩图M R的目的是为了确定梁内每根纵向受力钢筋的充分利用截面和不需要截面，从而确定它们的弯起点和截断点。
5.12为了保证梁的斜截面受弯承载力，纵筋的弯起、锚固、截断以及箍筋的间距应满足以下构造
要求：1)纵筋的弯起点应在该钢筋充分利用截面以外大于或等于0.5h0处，弯终点到支座边或到前一排弯起钢筋弯起点之间的距离，都不应大于箍筋的最大间距。2)钢筋混凝土简支端的下部纵向受拉钢筋伸入支座范围内的锚固长度l as应符合以下条件：当V≤0.7f t bh0时，l as ≥5d；当V＞0.7f t bh0时，带肋钢筋l as≥12d，光面钢筋l as≥15d，d为锚固钢筋直径。如l as 不能符合上述规定时，应采取有效的附加锚固措施来加强纵向钢筋的端部。3)梁支座截面负弯矩区段内的纵向受拉钢筋在截断时必须符合以下规定：当V≤0.7f t bh0时，应在该钢筋的不需要截面以外不小于20d处截断，且从该钢筋的充分利用截面伸出的长度不应小于1.2l a；
当V＞0.7f t bh0时，应在该钢筋的不需要截面以外不小于h0且不小于20d处截断，且从该钢筋的充分利用截面伸出的长度不应小于1.2l a＋h0；当按上述规定的截断点仍位于负弯矩受拉区内，则应在该钢筋的不需要截面以外不小于1.3h0且不小于20d处截断，且从该钢筋的充分利用截面伸出的长度不应小于1.2l a＋1.7h0。4)箍筋的间距除按计算要求确定外，其最大间距应满足《规范》规定要求。箍筋的间距在绑扎骨架中不应大于15d，同时不应大于400mm。
当梁中绑扎骨架内纵向钢筋为非焊接搭接时，在搭接长度内，箍筋的间距应符合以下规定：
受拉时，间距不应大于5d ，且不应大于100mm ；受压时，间距不应大于10d ，且不应大于200mm ，d 为搭接箍筋中的最小直径。采用机械锚固措施时，箍筋的间距不应大于纵向箍筋直径的5倍。
习 题
5.1 （1）验算截面条件
4325.2200
355000w <=-==b h b h ，属厚腹梁 c β＝1 4652003.14125.025.00c c ????=bh f β=332475N
＞V ＝1.4×105N
截面符合要求。
（2）验算是否需要计算配臵箍筋
46520043.17.07.00t ???=bh f ＝93093N ＜V ＝1.4×105
故需要进行配箍计算。
（3）配臵箍筋（采用HPB235级钢筋）
0sv1yv 0t 25.17.0h s
nA f bh f V ??
+≤ 46521025.193093104.1sv15???+=?s nA 则 384.0465
21025.193093104.15sv1=??-?=s nA 选配箍筋φ8@200，实有
384.0503.0200
3.502sv1>=?=s nA （可以） 200
503.0sv1sv sv ===bs nA bs A ρ＝0.25％ 210
43.124.024.0yv t min sv,?=?=f f ρ＝0.163％＜sv ρ（可以） 5.2 （1）当V ＝6.2×104 N 时
1）截面符合要求
2）验算是否需要配臵箍筋
0.7f t bh 0＝93093N ＞V ＝6.2×104
仅需按构造配臵箍筋，选配箍筋φ8@300
（2）当V ＝2.8×105N 时
1）截面符合要求
2）验算是否需要计算配臵箍筋
0.7f t bh 0＝93093N ＜V ＝2.8×105
故需要进行配箍计算
3）配臵箍筋（采用HRB335级）
V ≤0sv1yv 0t 25.17.0h nA f bh f ??+ 072
（可以） 200sv =ρ＝0.654％＞30043.124.024.0yv t min sv,?=?=f f ρ ＝0.114％（可以）
5.3 （1）求剪力设计值
如图4所示为该梁的计算简图和内力图，计算剪力值列于图4中。
绪论 0-1：钢筋和混凝土是两种物理、力学性能很不相同的材料，它们为什么能结合在一起工作？ 答：其主要原因是：①混凝土结硬后，能与钢筋牢固的粘结在一起，相互传递内力。粘结力是两种性质不同的材料能共同工作的基础。②钢筋的线膨胀系数为1.2×10-5C-1，混凝土的线膨胀系数为1.0×10-5～1.5×10-5C-1，二者的数值相近。因此，当温度变化时，钢筋与混凝土之间不会存在较大的相对变形和温度应力而发生粘结破坏。 习题0-2：影响混凝土的抗压强度的因素有哪些？ 答: 实验方法、实验尺寸、混凝土抗压实验室，加载速度对立方体抗压强度也有影响。 第一章 1-1 混凝土结构对钢筋性能有什么要求？各项要求指标能达到什么目的？ 答：1强度高，强度系指钢筋的屈服强度和极限强度。采用较高强度的钢筋可以节省钢筋，获得较好的经济效益。2塑性好，钢筋混凝土结构要求钢筋在断裂前有足够的的变形，能给人以破坏的预兆。因此，钢筋的塑性应保证钢筋的伸长率和冷弯性能合格。3可焊性好，在很多情况下，钢筋的接长和钢筋的钢筋之间的链接需通过焊接，因此，要求在一定的工艺条件下钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好。4与混凝土的粘结锚固性能好，为了使钢筋的强度能够充分的被利用和保证钢筋与混凝土共同作用，二者之间应有足够的粘结力。 1-2 钢筋冷拉和冷拔的抗压、抗拉强度都能提高吗？为什么？ 答:冷拉能提高抗拉强度却不能提高抗压强度，冷拉是使热轧钢筋的冷拉应力值先超过屈服强度，然后卸载，在卸载的过程中钢筋产生残余变形，停留一段时间再进行张拉，屈服点会有所提高，从而提高抗拉强度，在冷拉过程中有塑性变化，所以不能提高抗压强度。冷拨可以同时提高钢筋的抗拉和抗压强度，冷拨是将钢筋用强力拔过比其径小的硬质合金拔丝模，钢筋受到纵向拉力和横向压力作用，内部结构发生变化，截面变小，而长度增加，因此抗拉抗压增强。
钢筋混凝土结构习题及答案 一、填空题 1、斜裂缝产生的原因是：由于支座附近的弯矩和剪力共同作用，产生的 超过了混凝土的极限抗拉强度而开裂的。 2、随着纵向配筋率的提高，其斜截面承载力 。 3、弯起筋应同时满足 、 、 ，当设置弯起筋仅用于充当支座负弯矩时，弯起筋应同时满足 、 ，当允许弯起的跨中纵筋不足以承担支座负弯矩时，应增设支座负直筋。 4、适筋梁从加载到破坏可分为3个阶段，试选择填空：A 、I ；B 、I a ；C 、II ；D 、II a ；E 、III ；F 、III a 。①抗裂度计算以 阶段为依据；②使用阶段裂缝宽度和挠度计 算以 阶段为依据；③承载能力计算以 阶段为依据。 5、界限相对受压区高度b ζ需要根据 等假定求出。 6、钢筋混凝土受弯构件挠度计算中采用的最小刚度原则是指在 弯矩范围内，假定其刚度为常数，并按 截面处的刚度进行计算。 7、结构构件正常使用极限状态的要求主要是指在各种作用下 和 不超过规定的限值。 8、受弯构件的正截面破坏发生在梁的 ，受弯构件的斜截面破坏发生在梁 的 ，受弯构件内配置足够的受力纵筋是为了防止梁发生 破坏，配置足够的腹筋是为了防止梁发生 破坏。 9、当梁上作用的剪力满足：V ≤ 时，可不必计算抗剪腹筋用量，直接按构造配置箍筋满足max min ,S S d d ≤≥；当梁上作用的剪力满足：V ≤ 时，仍可不必计算 抗剪腹筋用量，除满足max min ,S S d d ≤≥以外，还应满足最小配箍率的要求；当梁上作用的 剪力满足：V ≥ 时，则必须计算抗剪腹筋用量。 10、当梁的配箍率过小或箍筋间距过大并且剪跨比较大时，发生的破坏形式为 ；当梁的配箍率过大或剪跨比较小时，发生的破坏形式为 。
第十一章思考题答案 11.1 现浇单向板肋梁楼盖中的主梁按连续梁进行内力分析的前提条件是什么？ 答：（ 1）次梁是板的支座，主梁是次梁的支座，柱或墙是主梁的支座。 （ 2）支座为铰支座--但应注意：支承在混凝土柱上的主梁，若梁柱线刚度比<3，将按框架梁计算。板、次梁均按铰接处理。由此引起的误差在计算荷载和内力时调整。 （ 3）不考虑薄膜效应对板内力的影响。 （ 4）在传力时，可分别忽略板、次梁的连续性，按简支构件计算反力。 （ 5）大于五跨的连续梁、板，当各跨荷载相同，且跨度相差大10%时，可按五跨的等跨连续梁、板计算。 11.2 计算板传给次梁的荷载时，可按次梁的负荷范围确定，隐含着什么假定？ 答： 11.3 为什么连续梁内力按弹性计算方法与按塑性计算方法时，梁计算跨度的取值是不同的？ 答：两者计算跨度的取值是不同的,以中间跨为例,按考虑塑性内力重分布计算连续梁内力时其计算跨度是取塑性铰截面之间的距离,即取净跨度;而按弹性理论方法计算连续梁 内力时，则取支座中心线间的距离作为计算跨度，即取。 11.4 试比较钢筋混凝土塑性铰与结构力学中的理想铰和理想塑性铰的区别。 答：1）理想铰是不能承受弯矩，而塑性铰则能承受弯矩（基本为不变的弯矩）； 2）理想铰集中于一点，而塑性铰有一定长度； 3）理想铰在两个方向都能无限转动，而塑性铰只能在弯矩作用方向作一定限度的转动，是有限转动的单向铰。 11.5 按考虑塑性内力重分布设计连续梁是否在任何情况下总是比按弹性方法设计节省钢筋？ 答：不是的 11.6 试比较内力重分布和应力重分布 答：适筋梁的正截面应力状态经历了三个阶段： 弹性阶段--砼应力为弹性，钢筋应力为弹性； 带裂缝工作阶段--砼压应力为弹塑性，钢筋应力为弹性； 破坏阶段--砼压应力为弹塑性，钢筋应力为塑性。 上述钢筋砼由弹性应力转为弹塑性应力分布，称为应力重分布现象。由结构力学知，静定结构的内力仅由平衡条件得，故同截面本身刚度无关，故应力重分布不会引起内力重分布，而对超静定结构，则应力重分布现象可能会导： ①截面开裂使刚度发生变化，引起内力重分布； ②截面发生转动使结构计算简图发生变化，引起内力重分布。 11.7 下列各图形中，哪些属于单向板，哪些属于双向板？图中虚线为简支边，斜线为固定边，没有表示的为自由边。
《混凝土结构设计原理》 思考题及习题 第1章绪论 思考题 1.1钢筋混凝土梁破坏时的特点是：受拉钢筋屈服，受压区混凝土被压碎，破坏前变形较大，有 明显预兆，属于延性破坏类型。在钢筋混凝土结构中，利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱，钢筋的抗拉能力很强的特点，用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力，钢筋主要承受中和轴以下受拉区的拉力，即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载，直到受拉钢筋达到屈服强度以后，荷载再略有增加，受压区混凝土被压碎，梁才破坏。 由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，且钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏二者之间的粘结，从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。 1.2钢筋混凝土结构的优点有：1）经济性好，材料性能得到合理利用；2）可模性好；3）耐久 性和耐火性好，维护费用低；4）整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性；5）刚度大，阻尼大；6）就地取材。缺点有：1）自重大；2）抗裂性差；3）承载力有限；4）施工复杂；5）加固困难。 1.3本课程主要内容分为“混凝土结构设计原理”和“混凝土结构设计”两部分。前者主要讲述 各种混凝土基本构件的受力性能、截面设计计算方法和构造等混凝土结构的基本理论，属于专业基础课内容；后者主要讲述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、公路桥梁等的结构设计，属于专业课内容。学习本课程要注意以下问题：1）加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面；2）突出重点，并注意难点的学习；3）深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功，切忌死记硬背。 第2章混凝土结构材料的物理力学性能 思考题 2.1①混凝土的立方体抗压强度标准值f cu,k是根据以边长为150mm的立方体为标准试件，在 (20±3)℃的温度和相对湿度为90％以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法测得的具有95％保证率的立方体抗压强度确定的。②混凝土的轴心抗压强度标准值f ck是根据以150mm×150mm×300mm的棱柱体为标准试件，在与立方体标准试件相同的养护条件下，按照棱柱体试件试验测得的具有95％保证率的抗压强度确定的。③混凝土的轴心抗拉强度标准值f tk是采用直接轴心抗拉试验直接测试或通过圆柱体或立方体的劈裂试验间接测试，
第一章绪论 问答题 1．什么是混凝土结构？ 2．以简支梁为例，说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。 3．钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？ 4．混凝土结构有什么优缺点？ 5．房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么？ 6．简述混凝土结构设计方法的主要阶段。 7．简述性能设计的主要步骤。 8．简述学习《混凝土结构设计原理》课程的应当注意的问题。 第一章绪论 问答题参考答案 1．什么是混凝土结构？ 答：混凝土结构是以混凝土材料为主，并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维，形成的结构，有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点。 2．以简支梁为例，说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。 答：素混凝土简支梁，跨中有集中荷载作用。梁跨中截面受拉，拉应力在荷载较小的情况下就达到混凝土的抗拉强度，梁被拉断而破坏，是无明显预兆的脆性破坏。 钢筋混凝土梁，受拉区配置受拉钢筋梁的受拉区还会开裂，但开裂后，出现裂缝，拉力由钢筋承担，直至钢筋屈服以后，受压区混凝土受压破坏而达到极限荷载，构件破坏。 素混凝土简支梁的受力特点是承受荷载较小，并且是脆性破坏。钢筋混凝土简支梁的极限荷载明显提高，变形能力明显改善，并且是延性破坏。 3．钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？ 答：混凝土和钢筋协同工作的条件是： （1）钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体； （2）钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同，两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏； （3）设置一定厚度混凝土保护层； （4）钢筋在混凝土中有可靠的锚固。
第三章钢筋混凝土受弯构件 问答题 1.适筋梁正截面受弯全过程可划分为几个阶段？各阶段的主要特点是什么？与计算有何联 系? 1.答：适筋梁正截面受弯全过程可划分为三个阶段—混凝土开裂前的未裂阶段、混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段和钢筋开始屈服前至截面破坏的破坏阶段。 第Ⅰ阶段的特点是：1）混凝土没有开裂；2）受压区混凝土的应力图形是直线，受拉区混凝土的应力图形在第Ⅰ阶段前期是直线，后期是曲线；3）弯矩与截面曲率基本上是直线关系。I阶段可作为受弯构件抗裂度的计算依据。 a 第Ⅱ阶段的特点是：1）在裂缝截面处，受拉区大部分混凝土推出工作，拉力主要由纵向受拉钢筋承担，但钢筋没有屈服；2）受压区混凝土已有塑性变形，但不充分，压应力图形为只有上升段的曲线；3）弯矩与截面曲率是曲线关系，截面曲率与挠度的增长加快了。阶段Ⅱ相当于梁使用时的受力状态，可作为使用阶段验算变形和裂缝开展宽度的依据。 第Ⅲ阶段的特点是：1）纵向受拉钢筋屈服，拉力保持为常值；裂缝截面处，受拉区大部分混凝土已退出工作，受压区混凝土压应力曲线图形比较丰满，有上升曲线，也有下降段曲线；2）由于受压区混凝土合压力作用点外移使内力臂增大，故弯矩还略有增加；3）受压区边缘 时，混凝土被压碎，截面破坏；4）弯矩—曲率关混凝土压应变达到其极限压应变实验值0 cu 系为接近水平的曲线。第Ⅲ阶段末可作为正截面受弯承载力计算的依据。 2.钢筋混凝土梁正截面受力全过程与匀质弹性材料梁有何区别？ 2．答：钢筋混凝土梁正截面受力全过程与匀质弹性材料梁的区别有：钢筋混凝土梁从加载到破坏的全过程分为三个阶段；从第Ⅱ阶段开始，受拉区混凝土就进入塑性阶段，梁就开始带裂缝工作，受拉区拉力都由钢筋来承担，直到第Ⅲ阶段末整个梁破坏，而匀质弹性材料梁没有这两个阶段,始终是在弹性阶段内工作的。
4.1钢筋混凝土简支梁，截面尺寸mm mm h b 500200?=?，mm a s 35=，混凝土 为C30，承受剪力设计值N V 5104.1?=，环境类别为一类，箍筋采用HPB235，求所需受剪箍筋。 解：查表得：2/3.14mm N f c =、2/43.1mm N f t =、2/210mm N f yv = 1）验算截面尺寸 mm h h w 465355000=-== 4325.2200 465<==b h w ，属于厚腹梁 混凝土为C30，故取0.1=c β 0.25N V N bh f c c 1400003324754652003.140.125.00=>=????=β 截面符合要求。 （2）验算是否需要按计算配置箍筋 V N bh f t <=???=9309346520043.17.07.00 故需要进行配箍计算。 （3）计算箍筋 箍筋采用6，双肢箍，则213.28mm A sv = 01 025.17.0h s nA f bh f V sv yv t += mm bh f V h nA f s t sv yv 14793093 140000465 3.28221025.17.025.10 01=-????= -= 取mm s 120= 故箍筋为6@120，双肢箍。 验算：%236.0120 2003 .2821=??== bs nA sv sv ρ sv yv t sv f f ρρ<=?==%163.0210 43 .124.024 .0min ，可以。 取mm s 120= 故箍筋为6@120，双肢箍。 验算：%236.0120 2003 .2821=??== bs nA sv sv ρ
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 。
13.1钢筋混凝土框架结构按施工方法的不同有哪些形式?各有何优缺点? 答：钢筋混凝土框架结构按施工方法的不同有如下形式： 1）现浇框架 其做法为--每层柱与其上层的梁板同时支模、绑扎钢筋，然后一次浇混凝土，是目前最常用的形式 优点：整体性，抗震性好;缺点：施工周期长，费料、费力 2）装配式框架 其做法为--梁、柱、楼板均为预制，通过预埋件焊接形成整体的框架结构 优点：工业化，速度化，成本低;缺点：整体性，抗震性差 3）装配整体式 其做法为--梁、柱、板均为预制，在构件吊装就位后，焊接或绑扎节点区钢筋，浇节点区混凝土，从而将梁、柱、楼板连成整体框架。 其性能介于现浇和全装配框架之间。 13.2试分析框架结构在水平荷载作用下，框架柱反弯点高度的影响因素有哪些? 答：框架柱反弯点高度的影响因素有:结构总层数、该层所在位置、梁柱线刚度比、上下两层梁的线刚度比以及上下层层高的变化 13.3 D值法中D值的物理意义是什么? 答：反弯点位置修正后的侧向刚度值。 13.4试分析单层单跨框架结构承受水平荷载作用，当梁柱的线刚度比由零变到 无穷大时，柱反弯点高度是如何变化的? 答：当梁柱的线刚度比由零变到无穷大时，柱反弯点高度的变化：反弯点高度逐渐降低。 13.5某多层多跨框架结构，层高、跨度、各层的梁、柱截面尺寸都相同，试分 析该框架底层、顶层柱的反弯点高度与中间层的柱反弯点高度分别有何 区别? 答： 13.6试画出多层多跨框架在水平风荷载作用下的弹性变形曲线。 答： 13.7框架结构设计时一般可对梁端负弯矩进行调幅，现浇框架梁与装配整体式 框架梁的负弯矩调幅系数取值是否一致?哪个大?为什么? 答：现浇框架梁与装配整体式框架梁的负弯矩调幅系数取值是不一致的，整浇式框架弯矩调幅系数大。 对于整浇式框架，弯矩调幅系数=0.8~0.9；对于装配式框架，弯矩调幅系数=0.7~0.8。 13.8钢筋混凝土框架柱计算长度的取值与框架结构的整体侧向刚度有何联系? 答：
混凝土超静定结构出现一个塑性铰，超静定结构只减少一个多余约束，既减少一次超静定，但结构还能继续承受荷载，只有当结构出现若干个塑性铰，使结构局部或整体成为几何可变体系时结构才达到承载力极限状态。 1-9何谓结构塑性内力重分布？塑性铰的部位及塑性弯矩值与塑性内力重分布有何关系？试举例说明按塑性内力重分布方法设计梁，板时为什么能节省钢筋？结构内力分布规律相对于弹性内力分布的变化称为内力重分布。 当支座B出现塑性铰时，此时跨中1,2弯矩为M1，2=1.15F’l0=0.117Fl0 混凝土结构中册习题答案 第11 章 11．1 解： 1、求支座截面出现塑性铰时的均布荷载q1 首先计算支座截面极限抗弯承载力M uA： C20混凝土查得 f c2s2 =9.6N/mm,316A =603mm 1B A 按弹性分析： M A ql212 M uA1275.6 M uA, q25.2kNm l 2 1262 2、计算跨中极限抗弯承载力M u1：2 2 16As=402mm 402300M u1402300 46563 52.3kNm x63mm , 2 9.6200 总弯矩 M 总M uA M u175.652.3127.9kNm p l28M 总8127.9 u得 p u 由 M 总 l 26228.4kN / m 8 3、若均布荷载同为p u, 按弹性计算的支座弯矩 则调幅系数M Ae M Au85.3 75.60.114 M Ae85.3 11．2解： A =A =644mm/m，f y =210N/mm,h =120-20=100mm s1sA22 x64421014.1mm b h0, M u644 210(10014 ) 12.58kNm / m 9.6100028/10@100 11．3解：塑性铰线位置如图所示。B 取出一块梯形板块为隔离体，对铰支座AB取力矩平衡： 第 12 章A a8/10@100B 12．1 解：a l A y2y3 y1y4 0.4 4. 1.15 4.4 1.6 y 3 1 y 1 0.45 0.075 影响线 6 0.45 4.4 y 2 0.808 6 y 4 1.6 0.267 6 水平荷载系数 0.12 12．2 解： 计算柱顶水平集中力 W k ：柱顶标高处 z 1.0, 檐口处 z 1.07 剪力分配系数计算： A 41.24 0.417 ， 98.96 57.72 q 1k q 2k B 0.583 98.96 计算约束反力 R A 、 R B ： 剪力计算： A B A 柱顶剪力 V A =8.76-8.21=0.55Kn( ) B 柱顶剪力 V B =12.25-5.26=7kN( ) 弯矩图： M=124.85kNm M B =147.8kNm A 12．3 解：从前题知 A B 3.5 0.318 n =0.148,n =0.369, 11 计算剪力分配系数： 1 1 (36.38 55.38) E c 91.76 E c （相对值） u A u B H 3 H 3 36.38 0.4 ， 55.38 0.6 A 91.76 B 91.76 计算约束反力 R A 、R B ： M 1 第1章钢筋和混凝土的力学性能 1. 错；对；对；错；对； 2. 错；对；对；错；对；对;对；对； 第3章轴心受力构件承载力 1．错；对；对；错；错；错； 第4章受弯构件正截面承载力 1．错；错；错；对；错； 2．错；对；错；对； 第5章受弯构件斜截面承载力 1．对；错；错；错；错； 第6章受扭构件承载力 1．错；错；错； 第7章偏心受力构件承载力 1．对；对；对；对；对； 2．对；错；错；错；对；对；对；第8章钢筋混凝土构件的变形和裂缝1．错；错；对；错；错；对；对；错； 第9章预应力混凝土构件1．对；对；错；错；错；对；错； 单选题参考答案 绪论 B A B A C 第1章钢筋和混凝土的力学性能 D A B C A B D A A.C B 第3章轴心受力构件承载力 D A A B D C B D C C A D C； 第4章受弯构件正截面承载力 C A D B C A C D C A B A； 第5章受弯构件斜截面承载力 B A C B C D A C A B； 第6章受扭构件承载力 A A D D C； 第7章偏心受压构件承载力 D C B A A D D.D A； 第8章钢筋混凝土构件的变形和裂缝 D B B D B A A D C C； 第9章预应力混凝土构件 B C C C C A D B A B A A； 绪论 1．什么是混凝土结构？根据混凝土中添加材料的不同通常分哪些类型？ 答：混凝土结构是以混凝土材料为主，并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维，形成的结构，有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点。 2．钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？ 答：混凝土和钢筋协同工作的条件是： （1）钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体； （2）钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同，两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏； （3）设置一定厚度混凝土保护层； （4）钢筋在混凝土中有可靠的锚固。 3.混凝土结构有哪些优缺点？ 答：优点：（1）可模性好；（2）强价比合理；（3）耐火性能好；（4）耐久性能好；（5）适应灾害环境能力强，整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好，对抵抗地震、风载和爆炸冲击作用有良好性能；（6）可以就地取材。 钢筋混凝土结构的缺点：如自重大，不利于建造大跨结构；抗裂性差，过早开裂虽不影响承载力，但对要求防渗漏的结构，如容器、管道等，使用受到一定限制；现场浇筑施工工序多，需养护，工期长，并受施工环境和气候条件限制等。 4.简述混凝土结构设计方法的主要阶段。 答：混凝土结构设计方法大体可分为四个阶段： （1）在20世纪初以前，钢筋混凝土本身计算理论尚未形成，设计沿用材料力学的容许应力方法。 （2）1938年左右已开始采用按破损阶段计算构件破坏承载力，50年代，出现了按极限状态设计方法，奠定了现代钢筋混凝土结构的设计计算理论。 （3）二战以后，设计计算理论已过渡到以概率论为基础的极限状态设计方法。 （4）20世纪90年代以后，开始采用或积极发展性能化设计方法和理论。 第2章钢筋和混凝土的力学性能 1．软钢和硬钢的区别是什么？设计时分别采用什么值作为依据？ 答：有物理屈服点的钢筋，称为软钢，如热轧钢筋和冷拉钢筋；无物理屈服点的钢筋，称为硬钢，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。 软钢有两个强度指标：一是屈服强度，这是钢筋混凝土构件设计时钢筋强度取值的依据，因为钢筋屈服后产生了较大的塑性变形，这将使构件变形和裂缝宽度大大增加以致无法使 f作为钢筋的强度极限。另一个强度指标是钢筋极限强度用，所以在设计中采用屈服强度 y f，一般用作钢筋的实际破坏强度。 u 设计中硬钢极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据，一般取残余应变为0.2%所对应的应力σ0.2作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为条件屈服强度。对于高强钢丝，条件屈服强度相当于极限抗拉强度0.85倍。对于热处理钢筋，则为0.9倍。为了简化运算，《混凝土结构设计规范》统一取σ0.2=0.85σb，其中σb为无明显流幅钢筋的极限抗拉强度。 2．我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？ 本文档如对你有帮助，请帮忙下载支持! 章思考题答案 11.1现浇单向板肋梁楼盖中的主梁按连续梁进行内力分析的前提条件是什么？答：（1 ）次梁是板的支座，主梁是次梁的支座，柱或墙是主梁的支座。 （2 ）支座为铰支座--但应注意：支承在混凝土柱上的主梁，若梁柱线刚度比<3,将按框架梁计算。板、次梁均按铰接处理。由此引起的误差在计算荷载和内力时调整。 （3）不考虑薄膜效应对板内力的影响。 （4）在传力时，可分别忽略板、次梁的连续性，按简支构件计算反力。 （5 ）大于五跨的连续梁、板，当各跨荷载相同，且跨度相差大10%寸，可按五跨的等跨连续梁、板计算。 11.2计算板传给次梁的荷载时，可按次梁的负荷范围确定，隐含着什么假定？ 答： 11.3为什么连续梁内力按弹性计算方法与按塑性计算方法时，梁计算跨度的取值是不同的？ 答：两者计算跨度的取值是不同的，以中间跨为例，按考虑塑性内力重分布计算连续梁内力时其计 算跨度是取塑性铰截面之间的距离，即取净跨度"=；而按弹性理论方法计算连续梁内力时，贝U取支座 中心线间的距离作为计算跨度，即取+ b。 11.4试比较钢筋混凝土塑性铰与结构力学中的理想铰和理想塑性铰的区别。 答：1）理想铰是不能承受弯矩，而塑性铰则能承受弯矩（基本为不变的弯矩）； 2）理想铰集中于一点，而塑性铰有一定长度； 3）理想铰在两个方向都能无限转动，而塑性铰只能在弯矩作用方向作一定限度的转动，是有限转动的单向铰。 11.5按考虑塑性内力重分布设计连续梁是否在任何情况下总是比按弹性方法设计节省钢筋？ 答：不是的 11.6试比较内力重分布和应力重分布 答：适筋梁的正截面应力状态经历了三个阶段： 弹性阶段--砼应力为弹性，钢筋应力为弹性； 带裂缝工作阶段--砼压应力为弹塑性，钢筋应力为弹性； 破坏阶段--砼压应力为弹塑性，钢筋应力为塑性。 上述钢筋砼由弹性应力转为弹塑性应力分布，称为应力重分布现象。由结构力学知，静定结构的内力仅由平衡条件得，故同截面本身刚度无关，故应力重分布不会引起内力重分布，而对超静定结构，则应力重分布现象可能会导： ①截面开裂使刚度发生变化，引起内力重分布； ②截面发生转动使结构计算简图发生变化，引起内力重分布。 11.7下列各图形中，哪些属于单向板，哪些属于双向板？图中虚线为简支边，斜线为固定边，没有表示的为自由边。 《混凝土结构基本原理》习题参考答案 受弯构件正截面的性能与设计 (1) M u 122.501 kN ?m (2) M u 128.777 kN ?m (3) M u 131.126 kN ?m (4) M u 131.126 kN ?m 2 2 a s 45mm , A s 878mm ，选配 320 ( A s 942mm ) ' 2 2 a s a s 40mm , A s 1104mm ，选配 220+218 ( A s 1137mm ) (1) M u 121.882 kN ?m (2) M u 214.169 kN ?m 2 2 (1) A 822mm ，选配 220+218 ( A 1137mm ) 2 2 (2) A s 2167mm ，选配 622 ( A 2281mm ) 2 2 a s 60mm , A s 2178mm ，选配 622 ( A 2281mm ) q k h 0 19.4kN/m 600 40 560mm, A 100 03 h ° HRB400, C30 , b 875mm 2 177mm 2 , 70mm, A s x h = 200m M 500mm ,220 +118 ( A s =882m^ 2 6@ 150 ( A s =189mm/m ) 2 A =450mm 3 1 4 ( A s =462mm) h 450mm, h 0 h 500mm, 450 40 410mm, A s h 0 500 40 460mm, h 0 550 40 510mm, h 550mm, 随梁截面高度增加，受拉钢筋面积减小。 500 40 460mm, A b 250mm, h ° 500 40 460mm, h 300mm, 随梁截面宽度增加, C20, h 0 h 0 500 40 500 40 460mm, 受拉钢筋面积减小。 460mm, A h 0 500 40 460mm, h 0 500 40 460mm, 915mm 2 2 A s 755mm 2 2 925mm 2 A s 709mm 2 2 981mm C25, C30, 随梁截面宽度增加，受拉钢筋面积减小。 A s A s 925mm 2 2 895mm HRB500, h o 500 40 460mm, 随受拉钢筋强度增加，受拉钢筋面积减 2 925mm 2 A 765mm 西南交通大学2010-2011学年第(一)学期考试试卷A 课程代码 课程名称 结构设计原理I 考试时间 120分钟 阅卷教师签字： 一、单项选择题（每小题1.5分，共15分） 在下列各题给出的四个备选项中只有一个是正确的，请将其代码填写在下面的表格中。 1. 钢筋混凝土构件中纵筋的混凝土保护层厚度是指（ B ）。 A. 箍筋外表面至构件表面的距离；B. 纵筋外表面至构件表面的距离； C. 箍筋形心处至构件表面的距离；D. 纵筋形心处至构件表面的距离。 2. 两个轴心受拉构件，其截面形式和尺寸、混凝土强度等级、钢筋级别均相同，只是纵筋配筋率不同，构件受荷即将开裂时（尚未开裂），（ D ）。 A. 配筋率大的构件钢筋应力σs 也大； B. 配筋率大的构件钢筋应力σs 小； C. 直径大的钢筋应力σs 小； D. 因为混凝土极限拉应变基本相同，所以两个构件的钢筋应力σs 基班 级 学 号 姓 名 密 封装订线 密 封装 订线 密封 装 订 线 本相同。 3. 为保证受扭构件的纵筋和箍筋在破坏时基本达到屈服，设计时需满足 （ D ）的要求。 A. 混凝土受压区高度x ≤ ξb h0； B. 配筋率大于最小配筋率； C. 纵筋与箍筋的配筋强度比系数ζ 在0.6至1.7之间； D.上述A、B、C都正确 4. 一般螺旋箍筋柱比普通箍筋柱承载能力提高的主要原因是因为 （ A ）。 A. 螺旋箍筋约束了混凝土的横向变形使其处于三向受压状态； B. 螺旋箍筋参与受压； C. 螺旋箍筋使混凝土更加密实，其本身又能分担部分压力； D. 螺旋筋为连续配筋，配筋量大。 5. 大偏心受拉截面破坏时，若受压区高度x<2a s’，则（A）。 A. 钢筋A s达到受拉设计强度，钢筋A s’达到受压设计强度； B. 钢筋A s达到受拉设计强度，钢筋A s’达不到受压设计强度； C. 钢筋A s达不到受拉设计强度，钢筋A s’达到受压设计强度； D. 钢筋A s、A s’均达不到设计强度。 6. 钢筋混凝土受弯构件的挠度计算是按（A）。 A. 短期荷载效应组合和长期刚度计算； B. 短期荷载效应组合和短期刚度计算； C. 长期荷载效应组合和长期刚度计算； D. 上述A、B、C均不对。 7. 某钢筋砼梁经计算挠度过大，为提高该梁的抗弯刚度，最为有效的方 法是（ B ）。 A. 提高砼强度等级； B. 加大截面的高度； 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 2.1 我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构中的钢筋或钢丝有哪些种类？有明显屈服点钢筋和没有明显屈服点钢筋的应力—应变关系有什么不同？为什么将屈服强度作为强度设计指标？ 提示：我国混凝土结构用钢筋可分为热轧钢筋、冷加工钢筋、热处理钢筋及高强钢丝和钢绞线等。 有明显屈服点钢筋的应力—应变曲线有明显的屈服台阶，延伸率大，塑性好，破坏前有明显预兆；没有明显屈服点钢筋的应力—应变曲线无屈服台阶，延伸率小，塑性差，破坏前无明显预兆。 2.2 钢筋的力学性能指标有哪些？混凝土结构对钢筋性能有哪些基本要求？ 提示：钢筋的力学性能指标有强度和变形。 对有明显屈服点钢筋，以屈服强度作为钢筋设计强度的取值依据。对无屈服点钢筋，通常取其条件屈服强度作为设计强度的依据。 钢筋除了要有足够的强度外，还应具有一定的塑性变形能力，反映钢筋塑性性能的一个指标是伸长率。钢筋的冷弯性能是检验钢筋韧性、内部质量和加工可适性的有效方法。 混凝土结构对钢筋性能的要求：①强度高：强度越高，用量越少；用高强钢筋作预应力钢筋，预应力效果比低强钢筋好。②塑性好：钢筋塑性性能好，破坏前构件就有明显的预兆。③可焊性好：要求在一定的工艺条件下，钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后 的接头性能良好。④为了保证钢筋与混凝土共同工作，要求钢筋与混凝土之间必须有足够的粘结力。 2.3 混凝土的立方体抗压强度是如何确定的？与试件尺寸、试验方法和养护条件有什么关系？ 提示：我国规范采用立方体抗压强度作为评定混凝土强度等级的标准，规定按标准方法制作、养护的边长为150mm的立方体试件，在28d或规定期龄用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度值（以N/mm2计）作为混凝土的强度等级。 试件尺寸：考虑尺寸效应影响，试件截面尺寸越小，承压面对其约束越强，测得的承载力越高，因此，采用边长为200mm的立方体试件的换算系数为 1.05，采用边长为100mm的立方体试件的换算系数为0.95。 试验方法：在一般情况下，试件受压时上下表面与试验机承压板之间将产生阻止试件向外横向变形的摩擦阻力，在“套箍作用”影响下测得的试件抗压强度有所提高。如果在试件的上下表面涂润滑剂，可以减小“套箍作用的影响”。我国规定的标准试验方法是不涂润滑剂的。养护条件：混凝土立方体抗压强度在潮湿环境中增长较快，而在干燥环境中增长较慢，甚至还有所下降。我国规范规定的标准养护条件为温度（20±3）℃、相对湿度在90%以上的潮湿空气环境。 2.4 我国规范是如何确定混凝土的强度等级的？ 2.4 双向板肋梁楼盖如图2-83所示，梁、板现浇，板厚100mm ，梁截面尺寸均为300mm ×500mm ，在砖墙上的支承长度为240mm ；板周边支承于砖墙上，支承长度120mm 。楼面永久荷载（包括板自重）标准值3kN/㎡，可变荷载标准值5kN/㎡。混凝土强度等级C30，板受力钢筋采用HRB335级钢筋。试分别用弹性理论和塑性理论计算板的力和相应的配筋。 解: 1． 按弹性理论计算板的力和相应的配筋 （1）荷载设计值 g ＝1.2×3=3.6 kN/m 2 q ＝1.4×5=7 kN/m 2 g +q /2＝3.6+7/2=7.1 kN/m 2 q /2＝7/2＝3.5kN/m 2 g +q ＝3.6+7=10.6 kN/m 2 （2）计算跨度 跨：l 0＝l c （轴线间距离），边跨l 0＝l c -120+100/2。 （3）弯矩设计值计算 计算板跨截面最大弯矩值，活荷载按棋盘式布置，为便于计算，将荷载分为正对称荷载(g +q /2)及反对称荷载(±q /2)。在正对称荷载作用下，中间支座可视为固定支座；在反对称荷载作用下，中间支座可视为铰支座。边支座按实际情况考虑，可视边支座梁的约束刚度按固定或按简支考虑。由于教材附表7的系数是根据材料的泊松比ν=0制定的，故还需根据钢筋混凝土泊松比ν＝0.2调整弯矩设计值。 区格 1B 2B l x (m ) 5.1 5.03 l y (m ) 4.43 4.43 l x /l y 0.87 0.88 跨 计算简图 g+q /2q /2 g+q /2q /2 （4）截面设计 截面有效高度：跨中x h 0=h -30=70mm ，y h 0=h -20=80mm ，支座截面0h =h -20=80mm 。 各跨中、支座弯矩既已求得，即可近似按y s s f h m A 0γ= ，近似取s γ=0.9，算出相应的钢筋截面面积。 m in ,s A =bh f f y t )45 .0%,20.0max (=1001000%)2145.0300 43.145.0%,20.0max(??=?=214mm 2 /m 按弹性理论设计的截面配筋 一、单项选择题（每小题1分，共20小题，共计20分） 1、结构在规定时间内，在规定条件下完成预定功能的概率称为（B ） A.安全度 B.可靠度 C.可靠性 D.耐久性 2、与素混凝土梁相比，适量配筋的钢筋混凝土梁的承载力和抵抗开裂的能力（ B ） A.均提高很多 B.承载力提高很多，抗裂提高不多 C.抗裂提高很多，承载力提高不多 D.均提高不多 3、能同时提高钢筋的抗拉和抗压强度的冷加工方法是（ B ） A.冷拉 B.冷拔 C.热处理 D.淬火 4、正截面承载力计算中采用等效矩形应力图形，其确定原则为：（ A ） A.保证压应力合力的大小和作用点位置不变 B.矩形面积=c f x 1α曲线面积，a x x 8.0= C.由平截面假定确定a x x 8.0= D.保证拉应力合力的大小和作用点位置不变 5、当双筋矩形截面受弯构件' 2s a x <时，表明：（B ） A.受拉钢筋不屈服 B.受压钢筋不屈服 C.受压、受拉钢筋均已屈服 D.应加大截面尺寸 6、T 形截面受弯构件承载力计算中，翼缘计算宽度'f b ：（ C ） A.越大越好 B.越小越好 C. 越大越好，但应加以限制 D. 越大越好 7、梁内弯起多排钢筋时，相邻上下弯点间距max S ≤其目的是保证（A ） A.斜截面受剪能力 B.斜截面受弯能力 C.正截面受弯能力 D.正截面受剪能力 8、梁的剪跨比小时，受剪承载力（ B ） A.减小 B.增加 C.无影响 D.可能增大也可能减小 9、弯起钢筋所承担的剪力计算公式中，α取值为（h ＜800mm ） （B ） A.30° B.45° C.60° D.20° 10、剪扭构件计算0.1=t β时（ A ） A.混凝土承载力不变 B.混凝土受剪承载力不变 C.混凝土受扭承载力为纯扭时的一半 D.混凝土受剪承载力为纯剪时的一半(完整版)混凝土结构中册习题答案.docx
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