混凝土设计原理第7章思考题与习题答案

混凝土结构设计原理课后习题答案（+思考题）第一章绪论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。

4．混凝土结构有什么优缺点？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。

5．房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么？答：在房屋建筑中，永久荷载和楼面活荷载直接作用在楼板上，楼板荷载传递到梁，梁将荷载传递到柱或墙，并最终传递到基础上，各个构件受力特点如下：楼板：是将活荷载和恒荷载通过梁或直接传递到竖向支承结构（柱、墙）的主要水平构件，楼板的主要内力是弯矩和剪力，是受弯构件。

思考题答案7.1 实际工程中，哪些受拉构件可以按轴心受拉构件设计，哪些受拉构件可以按偏心受拉构件设计？答：由于混凝土是一种非匀质材料，加之荷载不可避免的偏心和施工上的误差，无法做到纵向拉力恰好通过构件任意正截面的形心线，因此严格地说实际工程中没有真正的轴心受拉构件。

但当构件上弯矩很小（或偏心距很小）时，为方便计算，可将此类构件简化为轴心受拉构件进行设计，如承受节点荷载的屋架或托架的受拉弦杆、腹杆，刚架、拱的拉杆，承受内压力的环形管壁及圆形贮液池的壁筒等。

偏心受拉构件是一种介于轴心受拉构件与受弯构件之间的受力构件。

如矩形水池的池壁、工业厂房双肢柱的受拉肢杆、受地震作用的框架边柱、承受节间荷载的屋架下弦拉杆等可以按偏心受拉构件设计。

7.2 大小偏心受拉构件的界限是什么？这两种受拉构件的受力特点和破坏形态有何不同？答：大、小偏心受拉构件界限的本质是构件截面上是否存在受压区。

由于截面上受压区的存在与否与轴向拉力N作用点的位置有直接关系，所以在实际设计中以轴向拉力N的作用点在钢筋A s和A's 之间或钢筋A s和A's之外，作为判定大小偏心受拉的界限。

当纵向拉力N作用在A s合力点与A's合力点之间（e0≤h/2－a s）时，发生小偏心受拉破坏。

小偏心受拉破坏，裂缝贯通整个截面，偏心拉力全由左右两侧的纵向钢筋承受。

只要两侧钢筋均不超过正常需要量，则当截面达到承载能力极限状态时，钢筋A s和A's的拉应力均可达到屈服强度。

因此可以认为，对0<e0≤h/2－a s的小偏心受拉构件，混凝土完全不参加工作，两侧钢筋A s及A's均受拉屈服。

当纵向拉力N作用在A s合力点与A's合力点之外（e0>h/2－a s）时，发生大偏心受拉破坏。

大偏心受拉破坏特征与A s的数量多少有关，当A s数量适当时，受拉钢筋首先屈服，然后受压钢筋应力达到屈服强度，受压区边缘混凝土达到极限压应变而破坏，这与大偏心受压破坏特征类似。

第8章 受扭构件的扭曲截面承载力思 考 题7.1 变角度空间桁架模型的基本思路是：在裂缝充分发展且钢筋应力达到屈服强度时，截面核心混凝土退出工作，从而实心截面的钢筋混凝土受扭构件可以用一个空心箱型受扭构件代替，它是由螺旋形裂缝的混凝土外壳、纵筋、箍筋三者组成的变角度空间桁架以抵抗扭矩。

变角度空间桁架模型的基本假定：（1）混凝土只承受压力，具有螺旋形裂缝外壳的混凝土组成桁架的斜压杆。

（2）纵筋和箍筋只承受拉力，分别为桁架的弦杆和腹杆。

（3）忽略核心混凝土的受扭作用和钢筋的销栓作用。

计算公式看书7.2 简述钢筋混凝土纯扭和剪扭构件的扭转截面承载力的计算步骤 看书7.3 含义：纵向钢筋与箍筋的配筋强度比ζ表示受扭构件中所配置的受扭纵筋沿截面核心周长单位长度上的拉力与受扭箍筋沿构件纵向单位长度上的拉力的比值，其表达式为：cor st1yv st y u A f sA f l ⋅⋅=ζ作用：控制好ζ的值就可以使受扭构件中的纵筋和箍筋在构件破坏时均能达 到屈服强度，从而避免发生部分超筋破坏。

限制：我国《混凝土结构设计规范》取ζ的限制条件为：0.6≤ζ≤1.7，且当ζ＞1.7时，按ζ＝1.7进行计算。

7.4钢筋混凝土纯扭构件的适筋破坏是在扭矩的作用下，纵筋和箍筋先到达屈服强度，然后混凝土被压碎而破坏，属于延性破坏类型；部分超筋破坏主要发生在纵筋与箍筋不匹配，两者配筋率相差较大时，当纵筋配筋率比箍筋配筋率小得多时，则破坏时仅纵筋屈服，而箍筋不屈服；反之，则箍筋屈服，纵筋不屈服，这种破坏亦具有一定是延性，但较适筋受扭构件破坏时的截面延性小；超筋破坏主要发生在纵筋和箍筋的配筋率都过高时，破坏时纵筋和箍筋都没有达到屈服强度而混凝土先行压坏，属于脆性破坏类型；少筋破坏主要发生在纵筋和箍筋配置均过少时，此时一旦裂缝出现，构件会立即发生破坏，破坏时纵筋和箍筋不仅达到屈服强度而且可能进入强化阶段，属于脆性破坏类型。

在受扭计算中，为了避免少筋破坏，受扭构件的配筋应有最小配筋量的要求，受扭构件的最小纵筋和箍筋配筋量，可根据钢筋混凝土构件所能承受的扭矩T 不低于相同截面素混凝土构件的开裂扭矩T cr 的原则确定；为了避免发生超筋破坏，构件的截面尺寸应满足一定的要求，即：当b h /w (或w w /t h )≤4时，c c t025.08.0f W T bh V β≤+； 当b h /w (或w w /t h )＝6时，c c t 02.08.0f W T bh V β≤+ 当4＜b h /w (或w w /t h )＜6时，按线性内插法确定。

《混凝土结构设计原理》思考题及习题（参考答案）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。

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 和正应力 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， 用表示，即 =M/Vh o ，也称广义剪跨比。

对于集中荷载作用下的简支梁，=M/Vh o 可表示为 =a/h o ，称a/h o 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。

混凝土第七章问题1，在混凝土结构中产生裂缝的原因是什么？答：在施工和使用过程中，引起建筑混凝土结构开裂的原因很多，当发生温度和湿度变化、结构受荷、地基不均匀沉降、施工方式不当时，都非常容易产生裂缝，具体原因有以下几方面：1设计构造在设计时考虑不周，结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中；在构造处理不当时，现浇主梁在搁次梁处如果没有设置附加箍筋或附加吊筋；以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。

2地基变形建筑工程基础不均匀沉降是造成钢筋混凝土开裂的主要原因：①房屋建于土质差别较大或软弱土质上。

②建筑物基础深浅不一。

③房屋相邻部分的高度、荷重、结构刚度差别较大。

④建筑物平面形状复杂、立面变化过大、长度过大等原因造成基础不均匀沉降。

裂缝的大小、形状、方向与地基变形的情况有关，由于地基变形的应力相对较大，使得裂缝一般是贯穿性的，危害较大。

3施工方面施工工艺不当是造成钢筋混凝土开裂的另一个主要原因。

由于施工原因造成裂缝出现的因素很多，主要有：①水泥、砂、石等质量不好是引起裂缝较常见的因素。

②混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能使裂缝产生的直接或间接原因。

③水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。

混凝土养护，特别是早期养护质量与裂缝关系密切。

早期表面干燥可使其内外温度较大更容易产生裂缝。

④模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都有可能造成混凝土开裂。

施工过程中，钢筋表面污染，混凝土保护层太大或太小，浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。

4结构受荷在施工中和使用中由于结构受荷都可能出现裂缝。

例如早期受震、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉应力值过大等均可能产生裂缝。

5温湿度变化当温度变化时，由于材料热胀冷缩，房屋各部分构件将产生各自不同的变形，引起彼此制约而产生应力。

因屋面混凝土与墙体的线膨胀系数不一致，屋面变形较大，当屋盖和墙体之间构造处理不当，会使墙体受拉，当其剪力和拉应力大于砌体的抗剪抗拉强度时，产生温差裂缝。

《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。

问答题参考答案绪论1．什么是混凝土构造？根据混凝土中添加材料的不同通常分哪些类型？答：混凝土构造是以混凝土材料为主，并根据需要配置与添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋与各种纤维，形成的构造，有素混凝土构造、钢筋混凝土构造、钢骨混凝土构造、钢管混凝土构造、预应力混凝土构造及纤维混凝土构造。

混凝土构造充分利用了混凝土抗压强度高与钢筋抗拉强度高的优点。

2．钢筋与混凝土共同工作的根底条件是什么？答：混凝土与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一样，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.混凝土构造有哪些优缺点？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构造整体性好，对抵抗地震、风载与爆炸冲击作用有良好性能；〔6〕可以就地取材。

钢筋混凝土构造的缺点：如自重大，不利于建造大跨构造；抗裂性差，过早开裂虽不影响承载力，但对要求防渗漏的构造，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，并受施工环境与气候条件限制等。

4.简述混凝土构造设计方法的主要阶段。

答：混凝土构造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年左右已开场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构造的设计计算理论。

〔3〕二战以后，设计计算理论已过渡到以概率论为根底的极限状态设计方法。

〔4〕20世纪90年代以后，开场采用或积极开展性能化设计方法与理论。

第2章 钢筋与混凝土的力学性能1．软钢与硬钢的区别是什么？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，如热轧钢筋与冷拉钢筋；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。

第7章思考题1.钢筋混凝土梁在荷载作用下产生裂缝的机理是什么？无腹筋梁斜裂缝出现前后，梁中应力状态有何变化？答:由于混凝土抗拉强度很低，当荷载增大、混凝土主拉应力超过其抗拉强度时。

则在垂直主拉应力的方向上产生裂缝，此时裂缝的开展方向不再是垂直于梁纵轴线的竖向裂缝，而与梁纵轴线呈斜向交角，称为斜裂缝。

对未配置腹筋的梁式受弯构件，在剪力及弯矩作用下，斜裂缝出现前，梁中剪力基本由全截面混凝土承担。

出现斜裂缝后，梁截面上的应力发生很大变化。

随着斜裂缝的开展骨料咬合力竖向分力逐渐减弱消失，在销栓力作用下由于混凝土保护层厚度不大，难以阻止纵向钢筋在剪力下产生的剪切变形，故纵向钢筋联系斜裂缝两侧混凝土的销栓作用也不稳定，而裂缝向上开展使得未开裂区混凝土截面不断减小，单位面积上的剪应力急剧增加，与弯矩形成的压力共同作用下，形成剪压区。

2.有腹筋梁斜截面剪切破坏形态有哪几种？各在什么情况下发生？答：有腹筋梁的斜截面破坏可分为斜拉破坏、斜压破坏、剪压破坏三种:（1）斜拉破坏：当剪跨比λ>3，斜裂缝一旦出现，原来是由混凝土承受的拉力就转由箍筋承受，如果箍筋的配置数量过少，则箍筋很快就会达到屈服强度，不能抑制斜裂缝的发展，变形迅速增加，从而产生斜拉破坏。

这种破坏属于脆性破坏(2)斜压破坏：如果梁内箍筋配置数量过多，即使剪跨比较大，箍筋应力也会处于较低水平，而混凝土开裂后斜裂缝间的混凝土却因主压应力过大而发生压坏，箍筋强度得不到充分利用。

此时梁的受剪承载力主要取决于构件的截面尺寸和混凝土轴心抗压强度。

这种破坏属于脆性破坏。

（3）剪压破坏：如果箍筋的配置数量，且1<λ≤3时，则在斜裂缝出现以后，箍筋应力会明显增长，在其屈服前，箍筋可有效地限制斜裂缝的开展和延伸，荷载还可较大增长。

当箍筋屈服后，由于箍筋应力基本不变而应变迅速增加，所以斜裂缝迅速展开和延伸，最后斜裂缝上端剪压区的混凝土在剪压复合应力的作用下达到极限强度，发生剪压破坏。

混凝土结构设计原理课后习题答案（+思考题）第一章绪论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。

学习好帮手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。

4．混凝土结构有什么优缺点？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。

5．房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么？学习好帮手答：在房屋建筑中，永久荷载和楼面活荷载直接作用在楼板上，楼板荷载传递到梁，梁将荷载传递到柱或墙，并最终传递到基础上，各个构件受力特点如下：楼板：是将活荷载和恒荷载通过梁或直接传递到竖向支承结构（柱、墙）的主要水平构件，楼板的主要内力是弯矩和剪力，是受弯构件。

《混凝土结构设计原理》2003年8月第4章 受弯构件的正截面受弯承载力习 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116.04652503.140.1109026201=⨯⨯⨯⨯==bh f M c s αα 则55.0124.076.01211b s =<=-=--=ξαξ，可以。

938.0)76.01(5.02211ss =+=-+=αγ故688465938.0300109060s y s =⨯⨯⨯==h f MA γmm 226850025030043.145.0)45.0(y t s =⨯⨯⨯=>bh f f A mm 2 且250500250002.0002.0=⨯⨯=>bh A s mm 2，满足要求。

选用318，A s ＝763mm 2，配筋图如图1所示。

4.2 梁自重：25.245.002.025'k=⨯⨯=g kN/m则简支梁跨中最大弯矩设计值：M 1＝)(2Qik Ci Qi Q1k Q1GkG 0∑=++ni M M M ψγγγγ＝]81)(81[2k Q 2'k k G0l q l g g ⋅++⋅γγγ 465500352503 18图1图2＝1.0×[222.58814.12.5)25.25.9(812.1⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯] ＝85.514kN ·mM 2＝)(1Qik Ci Qi GkG 0∑=+ni M M ψγγγ＝]81)(81[2k Ci Q 2'k k G0l q l g g ψγγγ⋅++⋅ ＝1.0×[222.58817.04.12.5)25.25.9(8135.1⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯]＝80.114 kN ·mM ＝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求计算系数133.04102001.190.110514.8526201=⨯⨯⨯⨯==bh f M c s αα 则518.0143.0211b s =<=--=ξαξ，可以。

第七章 思考题7.1 试从变形和内力两方面分析框架和剪力墙是如何协同工作的。

框架和剪力墙结构的计算简图有何物理意义？答：框架-剪力墙结构在结构的上部剪力墙的位移比框架大，而在结构的下部，剪力墙的位移又比框架要小。

在结构的上部，框架与墙相拉，因而框架-剪力墙的位移比框架的单独位移要小，比剪力墙的单独位移要大；在结构的上部，框架和墙相推，因而框架-剪力墙结构的位移比框架的单独位移要大，比剪力墙的单独位移要小。

剪力墙和框架的连接有两类：1：通过楼板连接，在同一楼层的标高处，剪力墙与框架的水平位移是相同的，楼板平面外刚度为0，它对各平面抗侧力结构不产生约束弯矩。

连杆代表刚性楼板作用，将剪力墙和框架连在一起，同一楼层标高处，有相同的水平位移。

2：通过楼板和连梁连接：连杆代表刚性楼板，对横向抗侧力结构不产生约束弯矩，连梁对墙体有转动约束。

7.2 框架-剪力墙结构计算简图中的总剪力墙、总框架和总连梁各代表实际结构中的哪些具体构件？他们是否有具体的几何尺寸？各用什么参数表示其刚度特征？答：总剪力墙是指框架-剪力墙结构中的剪力墙部分，具有具体的几何尺寸，用总的抗弯刚度来表示总剪力墙的刚度特征；总框架是指框架-剪力墙结构中的框架部分，包括某些单独的柱，也具有具体的几何尺寸，用框架的抗推刚度总和表示总框架的刚度；总连梁代表剪力墙与框架之间的梁或剪力墙与剪力墙之间的梁，也具有具体几何尺寸，用梁端的约束弯矩系数来表示其刚度。

7.3 框架-剪力墙结构中剪力墙的合理数量如何确定？试分析剪力墙数量变化对结构侧移及内力的影响？答：剪力墙数量的确定有两种方法：1经验表格法；2：按水平位移的限值确定法。

剪力墙的数量增多，结构的抗侧刚度提高，侧移减少，剪力墙承担的剪力也会增大，结构刚度变大。

7.4 框架-剪力墙结构的平衡微分方程是如何建立的？边界条件如何确定？答：框架-剪力墙结构的平衡微分方程是采用连续化，把沿着连杆切开后各层连杆中的未知力Fi P 化成未知函数()F x P ，通过悬臂梁的弯曲变形和内力的关系，再通过运算，可得到其微分方程。

第7章 习题1.某矩形截面简支梁，安全等级为二级，处于二a 类环境，承受均布荷载标准值为q =50kN/m （包括自重）。

梁净跨度ll nn =5.8mm ，计算跨度ll 0=6.0mm ，截面尺寸为b ×h =250mm ×500mm ，混凝土强度等级为C30,纵向钢筋采用HRB400级钢筋，箍筋采用HPB300级钢筋。

正截面受弯承载力计算以配6〇22的纵向受拉钢筋，按两排布置。

分别按下列两种情况计算配筋：①由混凝土和箍筋抗剪；②由混凝土、箍筋和弯起钢筋共同抗剪。

解：（1）确定参数c=25mm ff cc =14.3NN /mmmm 2ff tt =1.43NN /mmmm 2ff yyyy =270NN /mmmm 2ff yy =360NN /mmmm 2ββcc =1.0 纵筋6〇22纵筋布置两排ℎww =ℎ0=ℎ−25−22×32−10=ℎ−68 取aa ss =70mmmmℎww =ℎ0=ℎ−70=430mmmm（2）截面尺寸验算ℎww b =430250=1.72<4 属于一般梁0.25ββcc ff cc bbℎ0=0.25×1.0×14.3×250×430=384.3kkNNv =12×1.2ll 0qq =12×1.2×6.0×50=180kkNN <384.3kkNN故截面尺寸满足要求(3)yy cc =0.7ββℎff tt bbℎ0=0.7×1×1.43×250×430=107.6kkNN ①当只配箍筋时AA ssyy ss ≥yy −yy cc ff yyyy ℎ0=(180−107.6)×103270×430=0.624 ρρssyy .mmmm nn =0.24ff tt yyyy =0.24×1.43=1.271×10−3 选用双肢箍Φ10AA ssyy 1=78.5mmmm 2，nn =2s ≤251.6mm 取s=250mmρρssyy =AA ssyy bbss =2×78.5250×250=2.512×10−3>ρρssyy .mmmm nn 满足要求 钢筋配置图如下，配Φ10@250②既配箍筋又配弯起钢筋时，选用Φ8@200的双肢箍筋，弯起钢筋弯起角ααss =45° AA ssbb≥yy −yy cc −yy ss yy ss =(180−107.6)×103−270×50.3×2×4302000.8×360×ssmm nn 45°=68.75mmmm 2弯起1Φ22AA ssbb =380.1mmmm 2>68.75mmmm 2 满足要求（4）验算弯起钢筋弯起点处斜截面抗剪承载力取弯起钢筋的弯终点到支座距离ss 1=50mmmm ，ααss =45°，求出弯起钢筋的弯起点到支座边缘的距离为 50+430-70=410mm故弯起点的剪力设计值为v=180-0.41*50=159.5kNyy ccss =yy cc +yy ss =107.6+58.,4=166kkNN >VV 满足要求2.承受均布荷载设计值q 作用下的矩形截面简支梁，安全等级二级，处于一类环境，截面尺寸为b ×h =200mm ×550mm ，混凝土等级C30级,箍筋采用HPB300级钢筋。

混凝土结构设计原理部分思考题答案第一章钢筋混凝土的力学性能思考题1、钢筋冷加工的目的是什么冷加工的方法有哪几种各种方法对强度有何影响答：冷加工的目的是提高钢筋的强度，减少钢筋用量。

冷加工的方法有冷拉、冷拔、冷弯、冷轧等。

这几种方法对钢筋的强度都有一定的提高，2、试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求答：钢筋混凝土结构中钢筋应具备：（1）有适当的强度；（2）与混凝土粘结良好；（3）可焊性好；（4）有足够的塑性。

4、除凝土立方体抗压强度外，为什么还有轴心抗压强度答：立方体抗压强度采用立方体受压试件，而混凝土构件的实际长度一般远大于截面尺寸，因此采用棱柱体试件的轴心抗压强度能更好地反映实际状态。

所以除立方体抗压强度外，还有轴心抗压强度。

5、混凝土的抗拉强度是如何测试的答：混凝土的抗拉强度一般是通过轴心抗拉试验、劈裂试验和弯折试验来测定的。

由于轴心拉伸试验和弯折试验与实际情况存在较大偏差，目前国内外多采用立方体或圆柱体的劈裂试验来测定。

6、什么叫混凝土徐变线形徐变和非线形徐变混凝土的收缩和徐变有什么本质区别答：混凝土在长期荷载作用下，应力不变，变形也会随时间增长，这种现象称为混凝土的徐变。

当持续应力σC ≤时，徐变大小与持续应力大小呈线性关系，这种徐变称为线性徐变。

当持续应力σC >时，徐变与持续应力不再呈线性关系，这种徐变称为非线性徐变。

混凝土的收缩是一种非受力变形，它与徐变的本质区别是收缩时混凝土不受力，而徐变是受力变形。

10、如何避免混凝土构件产生收缩裂缝答：可以通过限制水灰比和水泥浆用量，加强捣振和养护，配置适量的构造钢筋和设置变形缝等来避免混凝土构件产生收缩裂缝。

对于细长构件和薄壁构件，要尤其注意其收缩。

第二章混凝土结构基本计算原则思考题1．什么是结构可靠性什么是结构可靠度答：结构在规定的设计基准使用期内和规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成预定功能的能力，称为结构可靠性。

思考题答案7.1 实际工程中，哪些受拉构件可以按轴心受拉构件计算，哪些受拉构件可以按偏心受拉构件计算？答：由于混凝土是一种非匀质材料，加之荷载不可避免的偏心和施工上的误差，无法做到纵向拉力能通过构件任意正截面的形心线，因此严格地说实际工程中没有真正的轴心受拉构件。

但当构件上弯矩很小（或偏心距很小）时，为方便计算，可将此类构件简化为轴心受拉构件进行设计，如承受节点荷载的屋架或托架的受拉弦杆、腹杆，刚架、拱的拉杆，承受内压力的环形管壁及圆形贮液池的壁筒等。

偏心受拉构件时一种介于轴心受拉构件与受弯构件之间的受力构件。

如矩形水池的池壁、工业厂房双肢柱的受拉肢杆、受地震作用的框架边柱、承受节间荷载的屋架下弦拉杆等。

7.2 大小偏心受拉构件的界限是什么？这两种受拉构件的受力特点和破坏形态有何不同？答：大、小偏心受拉构件的本质界限是构件截面上是否存在受压区。

由于截面上受压区的存在与否与轴向拉力N作用点的位置有直接关系，所以在实际设计中以轴向拉力N的作用点在钢筋A s和A's之间或钢筋A s和A's之外，作为判定大小偏心受拉的界限。

当纵向拉力N作用在A s合力点与A's合力点之间（e0≤h/2－a s）时（图7.3），发生小偏心受拉破坏。

小偏心受拉破坏，截面混凝土都将裂通，偏心拉力全有左右两侧的纵向钢筋承受。

只要两侧钢筋均不超过正常需要量，则当截面达到承载能力极限状态时，钢筋A s和A's的拉应力均可能达到屈服强度。

因此可以认为，对0<e0≤h/2－a s的小偏心受拉构件，混凝土完全不参加工作，两侧钢筋A s及A's均受拉屈服。

当纵向拉力N作用在A s合力点与A's合力点之外（e0>h/2－a s）时（图7.4），发生大偏心受拉破坏。

大偏心受拉破坏特征与A s的数量多少有关，当A s数量适当时，受拉钢筋首先屈服，然后受压钢筋应力达到屈服强度，受压区边缘混凝土达到极限压应变而破坏，这与大偏心受压破坏特征类似。

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。

4．混凝土结构有什么优缺点？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。