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第一章 钢筋混凝土结构基本概念及材料的物理力学性能1.混凝土立方体抗压强度cu f ：（基本强度指标）以边长150mm 立方体试件，按标准方法制作养护28d ，标准试验方法（不涂润滑剂，全截面受压，加载速度0.15~0.25MPa/s ）测得的抗压强度作为混凝土立方体抗压强度cu f 。
影响立方体强度主要因素为试件尺寸和试验方法。
尺寸效应关系： cu f （150）=0.95cu f （100）cu f （150）=1.05cu f （200）2.混凝土弹性模量和变形模量。
①原点弹性模量：在混凝土受压应力—应变曲线图的原点作切线，该切线曲率即为原点弹性模量。
表示为：E '=σ/ε=tan α0②变形模量：连接混凝土应力应变—曲线的原点及曲线上某一点K 作割线，K 点混凝土应力为σc （=0.5c f ），该割线（OK ）的斜率即为变形模量，也称割线模量或弹塑性模量。
E c '''=tan α1=σc /εc 混凝土受拉弹性模量与受压弹性模量相等。
③切线模量：混凝土应力应变—上某应力σc 处作一切线，该切线斜率即为相应于应力σc 时的切线模量''c E =d σ/d ε3 . 徐变变形：在应力长期不变的作用下，混凝土的应变随时间增长的现象称为徐变。
影响徐变的因素：a. 内在因素，包括混凝土组成、龄期，龄期越早，徐变越大；b. 环境条件，指养护和使用时的温度、湿度，温度越高，湿度越低，徐变越大；c. 应力条件，压应力σ﹤0.5c f ，徐变与应力呈线性关系；当压应力σ介于（0.5～0.8）c f 之间，徐变增长比应力快；当压应力σ﹥0.8c f 时，混凝土的非线性徐变不收敛。
徐变对结构的影响：a.使结构变形增加；b.静定结构会使截面中产生应力重分布；c.超静定结构引起赘余力；d.在预应力混凝土结构中产生预应力损失。
4.收缩变形：在混凝土中凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减少的现象称为收缩。
第三章 习题参考答案习题1：解：查表f sd =280MPa ，f cd ＝11.5MPa ，f td ＝1.23MPa ，ξb ＝0.56令a s =40mm ，则h 0＝h －a s ＝500-40＝460mm 。
b f M h h x cd d 02020γ--==mm 1.1662505.11101800.1246046062=⨯⨯⨯⨯--x <ξb h 0=0.56×460＝257.6mm 满足要求。
24.17052801.1662505.11mm f bx f As sd cd =⨯⨯==选424，As=1810mm 2， b min ＝5×30+4×27＝258mm > b ＝250mm ，不满足要求。
重选328，As=1847mm 2，b min ＝4×30+3×30.5＝212mm < b ＝250mm ，满足要求。
h 0＝h －a s ＝500-(30+15)＝455mm 。
％＝％，取2.02.0%198.028023.14545min min ρρ<=⨯==sd td f f 。
%2.0%6.14552501847A min 0=>=⨯=ρρbh s ＝，满足要求。
习题2：解：查表f sd =195MPa ，f cd ＝11.5MPa ，f td ＝1.23MPa ，ξb ＝0.62由4Φ18得As ＝1018 mm 2，由a s =40mm ，得h 0＝h －a s ＝500-40＝460mm 。
％＝％，取28.02.0%28.019523.14545min min ρρ>=⨯==sd td f f ， %28.0%9.04602501018A min 0=>=⨯=ρρbh s ＝，满足要求。
mm b f As f x cd sd 0.692505.111018195=⨯⨯==，x <ξb h 0=0.62×460＝285.2mm 满足要求。
第三章 受弯构件正截面承载力计算习题及作业一、思考题1、 试述少筋梁、适筋梁和超筋梁的破坏特征，在设计中如何控制梁的破坏形态。
2、 什么是有效截面高度、相对受压区高度、界限相对受压区高度、最小配筋率和最大配筋率？3、 梁的截面高度、截面宽度与哪些因素有关,设计中通常如何选取？4、 梁中共有几种钢筋，其作用分别是什么？5、 受弯构件计算中采用了几个基本假定,这些基本假定是什么?如何理解?6、 单筋矩形截面梁的计算方法是什么？对矩形截面受弯构件而言，为提高其受弯承载力，可采取的措施有多少种？其中最有效的是哪种？7、 何时采用双筋截面梁？双筋截面梁的计算方法是什么？双筋截面梁有少筋或超筋问题吗?如何在设计中进行控制？8、 T 形截面形成的原因？如何计算T 形截面最小配筋率，为什么? 9、 T 形截面的计算方法是什么？工程中何时采用T 形截面进行计算?10、翼缘在受拉区的T 形截面对承载力有无影响?工程中还有无应用价值？若有价值何时采用？二、作业题1、某办公楼一钢筋混凝土简支梁，梁的计算跨度m l 2.50 ，承受均布线荷载，其中可变荷载标准值为8m kN /,永久荷载标准值为9.5m kN /(不包括梁的自重），拟采用C30混凝土和HRB335级钢筋，结构安全等级为二级，环境类别为一类.钢筋混凝土容重为25m kN /3。
试设计该构件所需的纵向钢筋面积，并选配钢筋.2、某办公楼一矩形截面简支梁,截面尺寸为200X450mm 2，计算跨度4。
5m ，承受均布荷载设计值为79kN/m （含自重).结构安全等级为二级，环境类别为一类。
混凝土强度等级C30，钢筋采用HRB500级。
A 、试设计该梁？B 、若该梁已经配有HRB500级受压钢筋320，受拉钢筋需要多少？3、已知梁截面尺寸为b ×h ＝250×500mm,混凝土强度等级C30，纵向钢筋级别为HRB335，受压区配有216钢筋，受拉区配有625钢筋，试求该梁能够承受的极限弯矩是多少？4、一T 形截面梁,截面尺寸如图，混凝土强度等级C30，钢筋级别为HRB400,结构安全等级为二级,环境类别为一类.试按以下三种弯矩设计值M ，分别设计纵向受拉钢筋面积。
结构设计原理第四版课后答案目录第一章 (1)第二章 (3)第三章 (5)第四、五章 (13)第六章...........16 第七、八章.......18 第九章.. (26)第一章1-1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？答：当荷载超过了素混凝土的梁的破坏荷载时，受拉区混凝土开裂，此时，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将承担几乎全部的拉力，能继续承担荷载，直到受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎破坏。
1-2 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/T 50081-2002）规定以每边边长为150mm 的立方体为标准试件，在20℃±2℃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）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号cu f 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/T 50081-2002）规定以150mm ×150mm ×300mm 的棱柱体为标准试件，在20℃±2℃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c f 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》（JTJ 053-94）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，按照规定的试验方法操作，则混凝土劈裂抗拉强度ts f 按下式计算：20.637ts F F f A ==πA 。
混凝土抗拉强度：采用100×100×500mm 混凝土棱柱体轴心受拉试验，破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断，其平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度，目前国内外常采用立方体或圆柱体的劈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0.9t ts f f =。
结构设计原理第三章受弯构件习题及答案第三章受弯构件正截面承载力一、填空题1、受弯构件正截面计算假定的受压区混凝土压应力分布图形中，0 ，cu 。
2、梁截面设计时，可取截面有效高度：一排钢筋时，h0h ；两排钢筋时，h0h 。
3、梁下部钢筋的最小净距为 mm及≥d上部钢筋的最小净距为 mm及≥。
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、Ia；C、II；D、IIa；E、III；F、IIIa。
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、受弯构件min是为了；max是为了。
6、第一种T形截面梁的适用条件及第二种T形截面梁的适用条件中，不必验算的条件分别是及。
7、T形截面连续梁，跨中按截面，而支座边按截面计算。
8、界限相对受压区高度b需要根据等假定求出。
9、单筋矩形截面梁所能承受的最大弯矩为，否则应。
10、在理论上，T形截面梁，在M作用下，bf越大则受压区高度。
内力臂，因而可受拉钢筋截面面积。
11、受弯构件正截面破坏形态有、、3种。
12、板内分布筋的作用是：(1) ；(2) ；(3) 。
13、防止少筋破坏的条件是，防止超筋破坏的条件是。
14、受弯构件的最小配筋率是构件与构件的界限配筋率，是根据确定的。
15、双筋矩形截面梁正截面承载力计算公式的适用条件是：(1) 保证时，；(2) 保证。
当bh0时，说明，此时Mu= ，如M外Mu，则此构件。
二、判断题1、在梁的设计中，避免出现超筋破坏是通过构造措施来实现的。
2、在梁的设计中，避免出现少筋破坏是通过构造措施来实现的。
3、梁的曲率延性随配筋率的减少而提高，延性最好的是少筋梁。
4、要求梁的配筋率min是出于对混凝土随温度变化的变形和收缩变形的考虑。
5、在受弯构件的正截面中，混凝土受压变形最大处即是受压应力的最大处。
6、受弯构件正截面强度计算公式MufyAs(h0-x/2)表明：①Mu与fy成正比，因此在一般梁内所配的钢筋应尽可能使用高强度钢筋；②Mu与As成正比，因此配筋越多，梁正截面承载力越大。
第三章 轴心受力构件
本章的意义和内容：在设计以承受恒荷载为主的多层房屋的内柱及桁架的腹杆等构件时，可近似地按轴心受力构件计算。
轴心受力构件有轴心受压构件和轴心受拉构件。
本章主要讲述轴心受压构件的正截面受压承载力计算、构造要求，以及轴心受拉构件的受拉承载力计算等问题。
本章习题内容主要涉及：
轴心受压构件——荷载作用下混凝土和钢筋的应力变化规律；稳定系数ϕ的确定；配有纵筋及普通箍筋柱的强度计算；配有纵筋及螺旋形箍筋柱的强度计算；构造要求。
轴心受拉构件——荷载作用下构件的破坏形态；构件的强度计算。
一、概 念 题
（一）填空题
1. 钢筋混凝土轴心受压构件计算中，ϕ是 系数，它是用来考虑 对柱的承载力的影响。
2. 配普通箍筋的轴心受压构件的承载力为u N = 。
3. 一普通箍筋柱，若提高混凝土强度等级、增加纵筋数量都不足以承受轴心压力时，可采用 或 方法来提高其承载力。
4. 矩形截面柱的截面尺寸不宜小于 mm 。
为了避免矩形截面轴心受压构件长细比过大，承载力降低过多，常取≤l 0 ，≤h l 0 （0l 为柱的计算长度，b 为矩形截面短边边长，h 为长边边长）。
5.《混凝土结构设计规范》规定，受压构件的全部纵筋的配筋率不应小于 ，且不宜超过 ；一侧纵筋的配筋率不应小于 。
6.配螺旋箍筋的钢筋混凝土轴心受压构件的正截面受压承载力为
sso y s y cor c u 2(9.0A f A f A f N α+''+=），其中，α是 系数。
（二）选择题
1. 一钢筋混凝土轴心受压短柱，由混凝土徐变引起的塑性应力重分布现象与纵筋配筋率ρ'的关系是：[ ]
a 、ρ'越大，塑性应力重分布越不明显
b 、ρ'越大，塑性应力重分布越明显
c 、ρ'与塑性应力重分布无关
d 、开始，ρ'越大，塑性应力重分布越明显，但ρ'超过一定值后，塑性应力重分布反
而不明显了
2. 配置螺旋箍筋的钢筋混凝土柱的抗压承载力，高于同等条件下不配置螺旋箍筋时的抗压承载力是因为 [ ]。
a 、又多了一种钢筋受压
b 、螺旋箍筋使混凝土更密实
c 、截面受压面积增大
d 、螺旋箍筋约束了混凝土的横向变形
3. 一圆形截面钢筋混凝土螺旋箍筋柱，柱长细比为d l 0=13。
按螺旋箍筋柱计算该柱的承载力为550kN ，按普通箍筋柱计算，该柱的承载力为400kN 。
该柱的承载力应视为 [ ]。
a 、400kN
b 、475kN
c 、500kN
d 、550kN
4. 一圆形截面钢筋混凝土螺旋箍筋柱，柱长细比为d l 0=10。
按螺旋箍筋柱计算该柱的承载力为480kN ，按普通箍筋柱计算，该柱的承载力为500kN 。
该柱的承载力应视为[ ]。
a 、480kN
b 、490kN
c 、495kN
d 、500kN
5. 两个轴心受拉构件的截面尺寸、混凝土强度等级和钢筋级别均相同，只是纵筋配筋率ρ不同，则即将开裂时[ ]。
a 、配筋率ρ大的钢筋应力s σ也大
b 、配筋率ρ大的钢筋应力s σ小
c 、直径大的钢筋应力s σ小
d 、两个构件的钢筋应力s σ相同
6.《混凝土结构设计规范》规定：按螺旋箍筋柱计算的承载力不得超过普通柱的1.5 倍，这是为了[ ]。
a 、限制截面尺寸
b 、不发生脆性破坏
c 、在正常使用阶段外层混凝土不致脱落
d 、保证构件的延性
（三）判断题
1. 实际工程中没有真正的轴心受压构件。
[ ]
2. 受压构件的长细比越大，稳定系数ϕ值越高。
[ ]
3. 螺旋箍筋既能提高轴心受压柱的承载力，又能提高柱的稳定性。
[ ]
4. 轴心受压构件计算中，考虑到受压时容易压屈，所以钢筋的抗压强度设计值最多取为4002N/mm 。
[ ]
5. 构件截面上的塑性应力重分布现象，不仅在钢筋混凝土超静定结构中存在，在钢筋混凝土静定结构中也存在。
[ ]
6. 钢筋混凝土轴心受拉构件破坏时，混凝土被拉裂，全部外力由钢筋来承担。
[ ]
（四）问答题
1. 试述钢筋混凝土轴心受压柱的受力破坏过程。
2. 简述钢筋混凝土轴心受拉构件的受力破坏阶段和特点。
3.在配置普通箍筋和配置螺旋或焊接环式箍筋的轴心受压柱中，纵筋和箍筋的主要作用有哪些？
4.轴心受压构件的稳定系数ϕ的表格中b l 0与d l 0及i
l 0的换算关系如何？
5.轴心受压构件中为什么不宜采用高强度钢筋？
6.轴心受压短柱和长柱的破坏特征有何不同？在长柱的承载力计算中如何考虑长细比的影响？
7.螺旋箍筋柱的受压承载力为什么不应大于按式)f (f .s y c u A A 90N N ''+=≤ϕ算得的受压承载力的1.5倍？螺旋箍筋柱的受压承载力计算公式中的α是什么系数？考虑什么影响因素？如何取值？
8.钢筋混凝土轴心受压构件受压承载力计算公式乘以0.9的目的是什么？计算时如果纵向受压钢筋的配筋率>3%,应怎样计算？
9.为什么螺旋箍筋柱的受压承载力比同等条件下的普通箍筋柱的承载力提高较大？什么情况下不能考虑螺旋箍筋的作用？
二、计 算 题
1. 某钢筋混凝土现浇框架结构的底层柱，截面尺寸为400mm ×400mm ，从基础顶面到一层楼盖顶面的高度H = 4.5m ，轴心压力设计值N = 2260kN ，混凝土强度等级为C25，纵向钢筋为HRB400级钢筋。
求所需的纵向钢筋面积。
2. 某钢筋混凝土轴心受压柱，截面尺寸为350mm ×350mm ，计算长度0l =4.5m ，混凝土强度等级为C25，柱内配有825的HRB335级纵向钢筋。
柱上作用的轴向压力设计值为2000kN ，试验算该柱的正截面受压承载力。
3. 某宾馆门厅内轴心受压柱，截面如图3－1所示，计算长度l 0=
4.2m ，混凝土强度等级为C30，纵向钢筋采用HRB400级钢筋，螺旋箍筋采用HRB335级钢筋，环境类别为一类。
求柱正截面受压承载力设计值u N 。
图3—1
4. 某钢筋混凝土屋架下弦 ，截面尺寸为200mm ⨯200mm,其所受的轴心拉力设计值为300kN ，混凝土强度等级为C25，纵向钢筋用HRB335级钢筋。
求截面纵向钢筋面积。
