轴心受力构件习题及答案

习题第四章轴心受力4.1 某现浇钢筋混凝土轴心受压柱，截面尺寸为b×h=400mm×400mm，计算高度l0= 4。

2m,承受永久荷载产生的轴向压力标准值N G k=1600 kN,可变荷载产生的轴向压力标准值N Q k= 1000kN.采用C35 混凝土，HRB335级钢筋。

结构重要性系数为1.0。

求截面配筋。

（A s'＝3929 mm2）4。

2 已知圆形截面轴心受压柱，直径d=500mm，柱计算长度l0=3.5m。

采用C30 混凝土, 沿周围均匀布置6 根ф20的HRB400纵向钢筋，采用HRB335等级螺旋箍筋，直径为10mm,间距为s=50mm。

纵筋外层至截面边缘的混凝土保护层厚度为c=30mm。

求：此柱所能承受的最大轴力设计值。

（N u ＝3736.1kN）第五章正截面抗弯5.1已知某钢筋混凝土单筋矩形截面梁截面尺寸为b×h=250mm×450mm，安全等级为二级,环境类别为一类,混凝土强度等级为C40，配置HRB335级纵向受拉钢筋4ф16（A S=804mm2 ), a s = 35 mm.要求:该梁所能承受的极限弯矩设计值Mu。

(M u ＝94kN-m）5.2已知某钢筋混凝土单跨简支板, 计算跨度为2。

18m，承受匀布荷载设计值g + q= 6.4kN/m2筋（包括自重),安全等级为二级,混凝土强度等级为C20,配置HPB235级纵向受拉钢筋，环境类别为一类。

要求：试确定现浇板的厚度及所需受拉钢筋面积并配筋.（板厚80mm,A s＝321 mm2）5。

3 已知某钢筋混凝土单筋矩形截面梁截面尺寸为b×h=250mm×500mm，安全等级为二级，环境类别为一类，混凝土强度等级为C20，配置HRB335级纵向受拉钢筋，承受荷载弯矩设计值M=150kN-m.要求:计算受拉钢筋截面面积.（A s＝1451 mm2）5。

4 已知某钢筋混凝土简支梁,计算跨度5.7m，承受匀布荷载,其中:永久荷载标准值为10kN/m,不包括梁自重），可变荷载标准值为10kN/m，安全等级为二级，混凝土强度等级为C30，配置HRB335级纵向受拉钢筋。

第三章 轴心受力构件承载力1． 某多层现浇框架结构的底层内柱，轴向力设计值N=2650kN ，计算长度m H l 6.30==，混凝土强度等级为C30（f c =14.3N/mm 2），钢筋用HRB400级（2'/360mm N f y =），环境类别为一类。

确定柱截面积尺寸及纵筋面积。

解：根据构造要求，先假定柱截面尺寸为400mm ×400mm 由9400/3600/0==b l ，查表得99.0=ϕ 根据轴心受压承载力公式确定's A23''1906)4004003.1499.09.0102650(3601)9.0(1mm A f N f A c y s=⨯⨯-⨯⨯=-=ϕ%6.0%2.14004001906'min ''=>=⨯==ρρA A s ，对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2%的构造要求。

选 ，2'1964mm A s = 设计面积与计算面积误差%0.3190619061964=-<5%，满足要求。

2．某多层现浇框架厂房结构标准层中柱,轴向压力设计值N=2100kN,楼层高H=5.60m ，计算长度l 0=1.25H ，混凝土用C30（f c =14.3N/mm 2），钢筋用HRB335级（2'/300mm N f y =），环境类别为一类。

确定该柱截面尺寸及纵筋面积。

[解] 根据构造要求，先假定柱截面尺寸为400mm ×400mm长细比5.17400560025.10=⨯=b l ，查表825.0=ϕ 根据轴心受压承载力公式确定's A2''1801)4004003.14825.09.02100000(3001)9.0(1mm A f N f A c y s =⨯⨯-⨯=-=ϕ%6.0%1.14004001801'min ''=〉=⨯==ρρA A s ，对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2%的构造要求。

四、计算题（要求写出主要解题过程及相关公式，必要时应作图加以说明。

每题15分。

）第3章 轴心受力构件承载力1．某多层现浇框架结构的底层内柱，轴向力设计值N=2650kN,计算长度m H l 6.30==，混凝土强度等级为C30（f c =14.3N/mm 2），钢筋用HRB400级（2'/360mm N f y =),环境类别为一类。

确定柱截面积尺寸及纵筋面积。

(附稳定系数表)2．某多层现浇框架厂房结构标准层中柱,轴向压力设计值N=2100kN ，楼层高l 0=H =5。

60m ，混凝土用C30（f c =14.3N/mm 2),钢筋用HRB335级(2'/300mm N f y =),环境类别为一类。

确定该柱截面尺寸及纵筋面积。

（附稳定系数表）3．某无侧移现浇框架结构底层中柱，计算长度m l 2.40=，截面尺寸为300mm ×300mm ，柱内配有416纵筋（2'/300mm N f y =)，混凝土强度等级为C30（f c =14.3N/mm 2),环境类别为一类.柱承载轴心压力设计值N=900kN ，试核算该柱是否安全。

(附稳定系数表）第4章 受弯构件正截面承载力1．已知梁的截面尺寸为b ×h=200mm ×500mm ，混凝土强度等级为C25，f c =11.9N/mm 2，2/27.1mm N f t =， 钢筋采用HRB335,2/300mm N f y =截面弯矩设计值M=165KN.m 。

环境类别为一类。

求：受拉钢筋截面面积。

2．已知梁的截面尺寸为b ×h=200mm ×500mm ，混凝土强度等级为C25,22/9.11,/27.1mm N f mm N f c t ==，截面弯矩设计值M=125KN 。

m 。

环境类别为一类。

3．已知梁的截面尺寸为b ×h=250mm ×450mm;受拉钢筋为4根直径为16mm 的HRB335钢筋，即Ⅱ级钢筋，2/300mm N f y =，A s =804mm 2；混凝土强度等级为C40,22/1.19,/71.1mm N f mm N f c t ==；承受的弯矩M=89KN.m 。

第4章 思考题参考答案【4-1】为什么轴心受拉构件开裂后，当裂缝增至一定数量时，不再出现新的裂缝？在裂缝处的混凝土不再承受拉力，所有拉力均由钢筋来承担，钢筋通过粘结力将拉力再传给混凝土。

随着荷载的增加，裂缝不断增加，裂缝处混凝土不断退出工作，钢筋不断通过粘结力将拉力传给相邻的混凝土。

当相邻裂缝之间距离不足以使混凝土开裂的拉力传递给混凝土时，构件中不再出现新裂缝。

【4-2】如何确定受拉构件的开裂荷载和极限荷载？（1） 当0t t εε=时，混凝土开裂，这时构件达到的开裂荷载为：000(1)tcr c t c E t N E A E A εαρε==+（2） 钢筋达到屈服强度时，构件即进入第Ⅲ阶段，荷载基本维持不变，但变形急剧增加，这时构件达到其极限承载力为：tu y s N f A =【4-3】 在轴心受压短柱荷载试验中，随着荷载的增加，钢筋的应力增长速度和混凝土的应力增长速度哪个快？为什么？（1）第Ⅰ阶段，开始加载到钢筋屈服。

钢筋增长速度较快。

此时若忽略混凝土材料应力与应变关系之间的非线性关系，则钢筋与混凝土的应力分别为s E ε和c E ε，由于s c E E >，因此钢筋增长的速度较快，若考虑混凝土非线性的影响，此时混凝土应力与荷载关系呈一条上凸的曲线，则钢筋增长的速度相对混凝土更快。

（2）第Ⅱ阶段，钢筋屈服到混凝土被压碎。

混凝土增长速度较快。

当达到钢筋屈服后，此时钢筋的应力保持不变，增加的荷载全部由混凝土承担，混凝土的应力加速增加，应力与荷载关系由原来的上凸变成上凹。

（图4-9）【4-4】如何确定轴心受压短柱的极限承载力？为什么在轴压构件中不宜采用高强钢筋？（1）当00.002εε==时，混凝土压碎，短柱达到极限承载力cu c y s N f A f A ''=+（2）由于当轴压构件达到极限承载力时00.002sεεε'===，相应的纵筋应力值为：32200100.002400/s s s E N mm σε''=≈⨯⨯=由此可知，当钢筋的强度超过2400/N mm 时，其强度得不到充分发挥，因此不宜采用高强钢筋。

第6章受压构件的截面承载力6.1选择题1.钢筋混凝土轴心受压构件，稳定系数是考虑了（ D ）。

A．初始偏心距的影响；B．荷载长期作用的影响；C．两端约束情况的影响；D．附加弯矩的影响；2.对于高度、截面尺寸、配筋完全相同的柱，以支承条件为（ A ）时，其轴心受压承载力最大。

A．两端嵌固；B．一端嵌固，一端不动铰支；C．两端不动铰支；D．一端嵌固，一端自由；3.钢筋混凝土轴心受压构件，两端约束情况越好，则稳定系数（A）。

A．越大；B．越小；C．不变；4.一般来讲，配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱同配有普通箍筋的钢筋混凝土柱相比，前者的承载力比后者的承载力（B）。

A．低；B．高；C．相等；5.对长细比大于12的柱不宜采用螺旋箍筋，其原因是（ D ）。

A．这种柱的承载力较高；B．施工难度大；C．抗震性能不好；D．这种柱的强度将由于纵向弯曲而降低，螺旋箍筋作用不能发挥；6.轴心受压短柱，在钢筋屈服前，随着压力而增加，混凝土压应力的增长速率（C）。

A．比钢筋快；B．线性增长；C．比钢筋慢；7.两个仅配筋率不同的轴压柱，若混凝土的徐变值相同，柱A配筋率大于柱B，则引起的应力重分布程度是（B）。

A．柱A=柱B；B．柱A>柱B；C．柱A<柱B；8.与普通箍筋的柱相比，有间接钢筋的柱主要破坏特征是（D）。

A．混凝土压碎，纵筋屈服；B．混凝土压碎，钢筋不屈服；C．保护层混凝土剥落；D．间接钢筋屈服，柱子才破坏；9. 螺旋筋柱的核心区混凝土抗压强度高于fc 是因为（ C ）。

A ．螺旋筋参与受压；B ．螺旋筋使核心区混凝土密实；C ．螺旋筋约束了核心区混凝土的横向变形；D ．螺旋筋使核心区混凝土中不出现内裂缝；10. 有两个配有螺旋钢箍的柱截面，一个直径大，一个直径小，其它条件均相同，则螺旋箍筋对哪一个柱的承载力提高得大些（ B ）。

A ．对直径大的；B ．对直径小的；C ．两者相同；11. 为了提高钢筋混凝土轴心受压构件的极限应变，应该（ C ）。

第四章 轴心受力构件4.1 验算由2∟635⨯组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。

轴心拉力的设计值为270KN ，只承受静力作用，计算长度为3m 。

杆端有一排直径为20mm 的孔眼（图4.37），钢材为Q235钢。

如截面尺寸不够，应改用什么角钢？ 注：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。

解：（1）强度 查表得 ∟635⨯的面积A=6.14cm 2 ，min 1.94x i i cm ==，22()2(614205)1028n A A d t mm =⨯-⋅=⨯-⨯=， N=270KN327010262.62151028n N Mpa f Mpa A σ⨯===≥=，强度不满足，所需净截面面积为32270101256215n N A mm f ⨯≥==， 所需截面积为212562057282n A A d t mm =+⋅=+⨯=， 选636⨯，面积A=7.29cm 22729mm =2728mm ≥ （2）长细比[]min3000154.635019.4o l i λλ===≤= 4.2 一块-40020⨯的钢板用两块拼接板-40012⨯进行拼接。

螺栓孔径为22mm ，排列如图4.38所示。

钢板轴心受拉，N=1350KN （设计值）。

钢材为Q235钢，解答下列问题; （1）钢板1-1截面的强度够否？（2）是否需要验算2-2截面的强度？假定N 力在13个螺栓中平均分配，2-2截面应如何验算？（3）拼接板的强度够否？解：（1）钢板1-1截面强度验算：210min (3)(400322)206680n A b d t mm =-⋅⋅=-⨯⨯=∑， N=1350KN31135010202.12056680n N Mpa f Mpa A σ⨯===≤=，强度满足。

（2）钢板2-2截面强度验算：（a ），种情况，（a ）是最危险的。

2222()0(5)(400808080522)206463n a A l d t mm =-⋅⋅=-++-⨯⨯=， N=1350KN32135010208.92056463n N Mpa f Mpa A σ⨯===≥=，但不超过5%，强度满足。

钢结构试卷题号 一二三四 总 分分数一、填空题（每空1分，共10分）1、钢材的两种破坏形式分别为脆性破坏和 。

2、焊接的连接形式按构件的相对位置分为 、搭接、角接和T 形连接。

3、钢结构中轴心受力构件的应用十分广泛，其中轴心受拉构件需进行钢结构强度和 的验算。

4、轴心受压构件整体屈曲失稳的形式有 、 和 。

5、梁整体稳定判别式11l b 中， 1l 是 ， 1b 是 。

6、静力荷载作用下，若内力沿侧面角焊缝没有均匀分布，那么侧面角焊缝的计算长度不宜大于 。

7、当组合梁腹板高厚比0w h t ≤ 时，对一般梁可不配置加劲肋。

二．单项选择题（每题1分，共25分）1、有两个材料分别为Q235和Q345钢的构件需焊接，采用手工电弧焊， 采用E43焊条。

(A)不得 (B)可以 (C)不宜 (D)必须 2、工字形轴心受压构件，翼缘的局部稳定条件为yf t b 235)1.010(1λ+≤，其中λ的含义为 。

(A )构件最大长细比，且不小于30、不大于100 (B)构件最小长细比(C)最大长细比与最小长细比的平均值 (D)30或100 3、偏心压杆在弯矩作用平面内的整体稳定计算公式x 1(10.8')mx x x x Ex M f A W N N βNϕγ+≤-中，其中，1x W 代表 。

(A)受压较大纤维的净截面抵抗矩 (B)受压较小纤维的净截面抵抗矩 (C)受压较大纤维的毛截面抵抗矩 (D)受压较小纤维的毛截面抵抗矩4、承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是 。

(A)抗拉强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯性能 (C)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (D)屈服强度、伸长率、冷弯性能 5、随着钢材厚度的增加，下列说法正确的是 。

(A )钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均下降 (B)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均有所提高(C)钢材的抗拉、抗压、抗弯强度提高，而抗剪强度下降 (D)视钢号而定6、在低温工作(-20ºC)的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需要 的指标是 。

钢结构练习四 轴心受力构件一、选择题（××不做要求）1．工字形轴心受压构件，翼缘的局部稳定条件为()yf t b 2351.0101λ+≤，其中λ的含义为（ A ）。

A ）构件最大长细比，且不小于30、不大于100 B ）构件最小长细比C ）最大长细比与最小长细比的平均值D ）30或1002．轴心压杆整体稳定公式f AN ≤ϕ的意义为（ D ）。

A ）截面平均应力不超过材料的强度设计值B ）截面最大应力不超过材料的强度设计值C ）截面平均应力不超过构件的欧拉临界应力值D ）构件轴心压力设计值不超过构件稳定极限承载力设计值3．用Q235钢和Q345钢分别制造一轴心受压柱，其截面和长细比相同，在弹性范围内屈曲时，前者的临界力（ C ）后者的临界力。

A ）大于B ）小于C ）等于或接近D ）无法比较4．为防止钢构件中的板件失稳采取加劲措施，这一做法是为了（ A ）。

A ）改变板件的宽厚比B ）增大截面面积C ）改变截面上的应力分布状态D ）增加截面的惯性矩5．为提高轴心压杆的整体稳定，在杆件截面面积不变的情况下，杆件截面的形式应使其面积分布（ B ）。

A ）尽可能集中于截面的形心处B ）尽可能远离形心C ）任意分布，无影响D ）尽可能集中于截面的剪切中心××6．轴心压杆采用冷弯薄壁型钢或普通型钢，其稳定性计算（ B ）。

A ）完全相同B ）仅稳定系数取值不同C ）仅面积取值不同D ）完全不同7．实腹式轴压杆绕x ，y 轴的长细比分别为λx ，λy ，对应的稳定系数分别为φx , φy ，若λx =λy ，则（ D ）。

A ）φx >φyB ）φx =φyC ）φx <φyD ）需要根据稳定性分类判别8．轴心受压杆的强度与稳定，应分别满足（ B ）。

A ）f A N n ≤=σ，f A N n⋅≤=ϕσ B ）f A N n ≤=σ，f AN ⋅≤=ϕσ C ）f A N ≤=σ，f A N n ⋅≤=ϕσD ）f A N ≤=σ，f AN ⋅≤=ϕσ 式中，A 为杆件毛截面面积；A n 为净截面面积。