混凝土设计原理第4章答案

国家开放大学《混凝土结构设计原理》形考任务四附参考答案第一章问答题（6分）1.谈一谈混凝土结构中为什么需要配置钢筋，其作用是什么？（6分）参考答案：1)较高的强度和合适的屈强比;2)足够的塑性;3)良好的可焊性;4)耐久性和耐火性5)与混凝土具有良好的黏结力。

第二章问答题（6分）2.与普通混凝土相比，高强混凝土的强度和变形性能有何特点？（6分）参考答案：与普通混凝土相比，高强混凝土的弹性极限、与峰值应力对应的应变值、荷载长期作用下的强度以及与钢筋的粘结强度等均比较高。

但高强混凝土在达到峰值应力以后，应力－应变曲线下降很快，表现出很大的脆性，其极限应变也比普通混凝土低。

第三章问答题（6分）3.从“地震来了，房屋倒塌”这句话谈一谈你对“作用效应”和“结构抗力”这两个概念的理解。

（6分）参考答案：直接作用和间接作用施加在结构构件上，由此在结构内产生内力和变形（如轴力、剪力、弯矩、扭矩以及挠度、转角和裂缝等），称为作用效应。

结构抗力是指整个结构或结构构件承受作用效应（即内力和变形）的能力，如构件的承载能力、刚度等第四章问答题（6分）4.为什么钢筋混凝土雨篷梁的受力钢筋主要布置在截面上层，而钢筋混凝土简支梁桥的受力钢筋主要布置在截面下层？（6分）参考答案：因为前者属于悬挑构件上部受拉，后者为下部受拉。

所以钢筋混凝土雨篷梁的受力钢筋主要布置在截面上层，而钢筋混凝土简支梁桥的受力钢筋主要布置在截面下层。

第五章问答题（6分）5.想一想斜截面受剪承载力计算时为何要对梁的截面尺寸加以限制？为何规定最小配箍率？（6分）参考答案：想一想斜截面受剪承载力计算时为何要对梁的截面尺寸加以限制？为何规定最小配箍率？第六章问答题（6分）6.根据“立柱顶千斤”的道理，谈一谈轴心受压柱和偏心受压柱在受力和破坏特点上的不同？（6分）参考答案：纵向压力作用线与构件截面形心轴线重合的构件,称为轴心受压构件.实际工程中理想的轴心受压构件是不存在的,但是在设计以恒载为主的多层多跨房屋的内柱和屋架的受压腹杆等构件时,可近似地简化为轴心受压构件计算。

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×h400mm×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 Gk1600 kN，可变荷载产生的轴向压力标准值N Qk1000kN。

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 q6.4kN/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。

第四章 练习题参考答案【4-1】 已知某轴心受拉杆的截面尺寸300400b h mm mm ⨯=⨯，配有820φ钢筋，混凝土和钢筋的材料指标为：22.0/t f N mm =，42.110c E =⨯2/N mm ，2270/y f N mm =，522.110/s E N mm =⨯。

试问此构件开裂时和破坏时的轴向拉力分别为多少？【解】 配820φ钢筋，查混凝土结构设计规范（GB50010-2010）附录A ，表 A.0.1得22513s A mm =。

2513 2.09% 3.0%300400s A bh ρ===<⨯，2300400120000A bh mm ==⨯=， 542.110102.110s E c E E α⨯===⨯ （1）由式（4-5），开裂荷载为0(1)(1)tcr c E t t E N E A f A αρεαρ=+=+ 2.0120000(1100.0209)=⨯⨯+⨯290160N = 209.16kN =（2）由式（4-7），构件的抗拉极限承载力为2702513678510678.51tu y s N f A N kN ==⨯==【4-2】已知某钢筋混凝土轴心受拉构件，截面尺寸为200300b h mm mm ⨯=⨯，构件的长度2000l mm =，混凝土抗拉强度22.95/t f N mm =，弹性模量422.5510/c E N mm =⨯，纵向钢筋的截面积2615s A mm =，屈服强度2270/y f N mm =，弹性模量522.110/s E N mm =⨯，求（1）若构件伸长0.2mm ，外荷载是多少？混凝土和钢筋各承担多少外力？ （2）若构件伸长0.5mm ，外荷载是多少？混凝土和钢筋各承担多少外力？ （3）构件开裂荷载是多少？即将开裂时构件的变形是多少？ （4）构件的极限承载力是多少？【解】615 1.025% 3.0%200300s A bh ρ===<⨯，则220030060000A bh mm ==⨯= 542.1108.2352.5510s E c E E α⨯===⨯，4042.95 1.157102.5510t t c f E ε-===⨯⨯ （1）○1由0.2l mm ∆=可知，构件的应变为4400.21.010 1.157102000t l l εε--∆===⨯<=⨯ 构件未开裂，处于弹性工作状态，c s εεε==，构件所受的拉力为44(1) 2.551060000(18.235 1.025%) 1.010t c E N E A αρε-=+=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯3165.9110N =⨯165.91kN =○2此时混凝土承担的外力 4432.5510 1.010********.010153.0ts c N E A N kN ε-==⨯⨯⨯⨯=⨯=○3钢筋承担的外力 165.91153.012.91ts t tc N N N kN =-=-=（2）○1由0.5l mm ∆=可知，构件的应变为4400.5 2.510 1.157102000t l l εε--∆===⨯>=⨯，且35270 1.286102.110y y s f E εε-<===⨯⨯ 构件开裂，钢筋未屈服，s εε=，构件所受的拉力为542.110 2.51061532287.532.29t s s N E A N kN ε-==⨯⨯⨯⨯==○2此时，混凝土开裂，在开裂处混凝土应力 0c σ= ○3钢筋的应力 5422.110 2.51052.5/s s E N mm σε-==⨯⨯⨯= （3）○1开裂荷载为0(1)tcr c E t N E A αρε=+442.551060000(18.235 1.025%) 1.15710-=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯191.96kN =○2即将开裂时构件的变形 40 1.1571020000.23t l l mm ε-∆=⋅=⨯⨯=（4）构件的极限承载力为270615166050166.05tu y s N f A N kN ==⨯==【4-3】某钢筋混凝土轴心受拉构件的截面尺寸为300300b h mm mm ⨯=⨯，配有822的纵向受力钢筋，已知22.3/t f N mm =，422.410/c E N mm =⨯，2345/y f N mm =，521.9610/s E N mm =⨯。

思考题答案4.1荷载作用下，受弯构件可能发生哪两种破坏形式？答：荷载作用下，受弯构件可能发生两种破坏形式：一种是沿弯矩最大截面的破坏，由于破坏截面与构件的轴线垂直，故称为受弯构件的正截面破坏。

另一种是沿剪力最大截面或剪力和弯矩都较大截面的破坏，由于破坏截面与构件的轴线斜交，故称为受弯构件的斜截面破坏。

4.2 为什么要规定梁中纵向钢筋的净间距？梁中纵向钢筋的净间距具体有哪些规定？答：规定梁中纵向钢筋的净间距是为了便于浇注混凝土，保证钢筋周围混凝土的密实性，以及保证钢筋与混凝土粘结在一起共同工作。

具体规定有：梁上部纵向钢筋水平方向的净间距不应小于30mm和1.5d（d为钢筋的最大直径）；下部纵向钢筋水平方向的净间距不应小于25mm和d。

梁的下部纵向钢筋配置多于两层时，两层以上钢筋水平方向的中距应比下面两层的中距增大一倍。

各层钢筋之间的净间距不应小于25mm和d。

4.3 什么是混凝土保护层厚度？为什么要规定混凝土保护层厚度？混凝土保护层厚度的取值与哪些因素有关？答：结构构件中最外层钢筋的外边缘至混凝土表面的垂直距离，称为混凝土保护层厚度。

为保证结构的耐久性、耐火性和钢筋与混凝土的粘结性能，须对混凝土保护层厚度进行规定。

混凝土保护层厚度的取值与构件类型、混凝土强度等级、环境类别设计使用年限和钢筋直径有关。

4.4 板中分布钢筋的概念与作用。

答：分布钢筋是指垂直于板的受力钢筋方向上布置的构造钢筋。

分布钢筋的作用是：与受力钢筋绑扎或焊接在一起形成钢筋骨架，固定受力钢筋的位置；将板面的荷载更均匀地传递给受力钢筋；以及抵抗温度应力和混凝土收缩应力等。

4.5 适筋梁从开始受荷到破坏需经历哪几个受力阶段？各阶段的主要受力特征是什么？答：适筋梁从开始受荷到破坏需经历未开裂阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段。

未开裂阶段的主要受力特征是构件没有裂缝，钢筋应力小，混凝土基本处于弹性阶段，荷载－挠度关系基本为线性。

带裂缝工作阶段的主要受力特征是构件已有裂缝，但裂缝宽度和挠度尚不明显，钢筋应力小于屈服强度，裂缝截面处受拉区混凝土已大部分退出工作，受压区混凝土的应力已呈曲线分布，荷载－挠度已呈曲线关系。

习 题 答 案4.1 已知钢筋混凝土矩形梁，安全等级为二级，处于一类环境，其截面尺寸b ×h =250mm×500mm ，承受弯矩设计值M =150kN ⋅m ，采用C30混凝土和HRB335级钢筋。

试配置截面钢筋。

【解】（1）确定基本参数查附表1-2和附表1-7及表4.3~4.4可知，C30混凝土f c =14.3N/mm 2，f t =1.43N/mm 2；HRB335级钢筋f y =300N/mm 2；α1=1.0，ξb =0.550。

查附表1-14，一类环境，c =25mm ，假定钢筋单排布置，取a s =35mm ，h 0=h –35=565mm 查附表1-18，%2.0%215.030043.145.045.0y t min >=⨯==f f ρ。

（2）计算钢筋截面面积由式（4-11）可得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=20c 10211bh f M h x α 3.1014652509.110.11015021146526=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯--⨯=mm 8.25546555.00b =⨯=<h ξmm 由式（4-6-1）可得2y c 1s mm 12073003.1012503.140.1=⨯⨯⨯==f bx f A α2min m m 215500250%215.0=⨯⨯=bh ＞ρ（3）选配钢筋及绘配筋图查附表1-20，选用 20（A s =1256mm 2）。

截面配筋简图如图4-62所示。

习题4.1截面配筋简图4.2 已知钢筋混凝土挑檐板，安全等级为二级，处于一类环境，其厚度为80mm ，跨度l =1200mm ，如图4-59，板面永久荷载标准值为：防水层0.35kN/m 2，80mm 厚钢筋混凝土板（自重25kN/m 3），25mm 厚水泥砂浆抹灰（容重20kN/m 3），板面可变荷载标准值为：雪荷载0.4kN/m 2。

，板采用C25的混凝土，HRB335钢筋，试配置该板的受拉钢筋。

《混凝土结构设计原理》 第4章 受弯构件的正截面受弯承载力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，使得配置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。

混凝土结构设计原理试题及答案一、判断题（请在你认为正确陈述的各题干后的括号内打“√”，否则打“×”。

每小题1分。

）第1章 钢筋和混凝土的力学性能1．混凝土立方体试块的尺寸越大，强度越高。

（ ）2．混凝土在三向压力作用下的强度可以提高。

（ ）3．普通热轧钢筋受压时的屈服强度与受拉时基本相同。

（ ）4．钢筋经冷拉后，强度和塑性均可提高。

（ ）5．冷拉钢筋不宜用作受压钢筋。

（ ）6．C20表示f cu =20N/mm 。

（ ）7．混凝土受压破坏是由于内部微裂缝扩展的结果。

（ ）8．混凝土抗拉强度随着混凝土强度等级提高而增大。

（ ）9．混凝土在剪应力和法向应力双向作用下，抗剪强度随拉应力的增大而增大。

（ ）10．混凝土受拉时的弹性模量与受压时相同。

（ ）11．线性徐变是指压应力较小时，徐变与应力成正比，而非线性徐变是指混凝土应力较大时，徐变增长与应力不成正比。

（ ）12．混凝土强度等级愈高，胶结力也愈大（ ）13．混凝土收缩、徐变与时间有关，且互相影响。

（ ）第3章 轴心受力构件承载力1．轴心受压构件纵向受压钢筋配置越多越好。

（ ）2．轴心受压构件中的箍筋应作成封闭式的。

（ ）3．实际工程中没有真正的轴心受压构件。

（ ）4．轴心受压构件的长细比越大，稳定系数值越高。

（ ）5．轴心受压构件计算中，考虑受压时纵筋容易压曲，所以钢筋的抗压强度设计值最大取为2/400mm N 。

（ ）6．螺旋箍筋柱既能提高轴心受压构件的承载力，又能提高柱的稳定性。

（ ）第4章 受弯构件正截面承载力1．混凝土保护层厚度越大越好。

（ ）2．对于'f h x ≤的T 形截面梁，因为其正截面受弯承载力相当于宽度为'f b 的矩形截面梁，所以其配筋率应按0'h b A f s =ρ来计算。

（ ）3．板中的分布钢筋布置在受力钢筋的下面。

（ ）4．在截面的受压区配置一定数量的钢筋对于改善梁截面的延性是有作用的。

第2章-思考题2.1 混凝土立方体抗压强度f cu,k 、轴心抗压强度标准值f ck 和抗拉强度标准值f tk 是如何确定的？为什么f ck 低于f cu,k ？f tk 与f cu,k 有何关系？f ck 与f cu,k 有何关系？答：混凝土立方体抗压强度f cu,k ：以边长为150mm 的立方体为标准试件，标准立方体试件在（20±3）℃的温度和相对湿度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作为混凝土立方体抗压强度标准值。

轴心抗压强度标准值f ck ：以150mm ×150mm ×300mm 的棱柱体作为混凝土轴心抗压强度试验的标准试件，棱柱体试件与立方体试件的制作条件与养护条件相同，按照标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度作为混凝土轴心抗压强度标准值。

轴心抗拉强度标准值f tk ：以150mm ×150mm ×300mm 的棱柱体作为混凝土轴心抗拉强度试验的标准试件，棱柱体试件与立方体试件的制作条件与养护条件相同，按照标准试验方法测得的具有95%保证率的抗拉强度作为混凝土轴心抗拉强度标准值。

（我国轴心抗拉强度标准值是以轴拉试验确定，美国和加拿大是以劈拉实验确定）为什么f ck 低于f cu,k ：我国规定的标准试验方法是不涂润滑剂的，试件在加载过程中横向变形就会受到加载板的约束（即“套箍作用”），而这种横向约束对于立方体试件而言可以到达试件的中部；由于棱柱体试件的高度较大，试验机压板与试件之间摩擦力对试件高度中部的横向变形的约束影响较小，所以棱柱体试件的抗压强度标准值f ck 都比立方体抗压强度标准值f cu,k 小，并且棱柱体试件高宽比越大，强度越小。

f tk 与f cu,k 的关系：()0.450.55,20.880.3951 1.645tk cu k c f f δα=⨯-⨯2c α-高强砼的脆性折减系数； δ-变异系数。

混凝土结构设计原理知到章节测试答案智慧树2023年最新北方工业大学第一章测试1.与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁的承载力（）。

参考答案:提高很多2.与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁抗开裂的能力（）。

参考答案:提高不多3.钢筋混凝土构件在正常使用荷载下（）。

参考答案:通常是带裂缝工作的4.在混凝土中配置受力钢筋的主要作用是提高结构或构件的（）。

参考答案:承载力;变形能力5.结构或构件的破坏类型有（）。

参考答案:脆性破坏;延性破坏第二章测试1.混凝土立方体标准试件的边长是（）。

参考答案:150mm2.混凝土强度的基本指标是（）。

参考答案:立方体抗压强度标准值3.混凝土在复杂应力状态下强度降低的是（）。

参考答案:一拉一压4.混凝土的侧向约束压应力提高了混凝土的（）。

参考答案:抗压强度和延性5.混凝土强度等级越高，则其受压应力-应变曲线的下降段（）。

参考答案:越陡峭6.混凝土在持续不变的压力长期作用下，随时间延续而增长的变形称为（）。

参考答案:徐变7.碳素钢的含碳量越高，则其（）。

参考答案:强度越高，延性越低8.对于无明显屈服点的钢筋，其强度标准值取值的依据是（）。

参考答案:条件屈服强度9.混凝土立方体试块尺寸越大，量测的抗压强度就越高。

（）参考答案:错10.水灰比越大，混凝土的徐变和收缩也越大。

（）参考答案:对11.对有明显流幅的钢筋的屈服强度对应于其应力应变曲线的上屈服点。

（）参考答案:错12.粘结应力实际上也就是钢筋与混凝土接触面上的剪应力。

（）参考答案:对第三章测试1.结构的可靠度是指结构在规定时间内和规定的条件下完成预定功能的____ 。

参考答案:null2.一般情况下普通住宅和办公楼的安全等级属于 ____ 级。

参考答案:null3.整个结构或结构构件承受作用效应的能力，称为结构____，用R表示。

null4.永久荷载的代表值只有____值一种。

参考答案:null5.材料强度的设计值 ____材料强度的标准值。

《混凝土结构设计原理》思考题及习题（参考答案）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。