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混凝土结构设计原理第三版课后习题答案

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李乔主编钢筋混凝土结构第三版课后习题答案一、第一章无二、第二章2.1结构中常用的钢筋品种有哪些？其适用范围有何不同？答：结构中常用钢筋包括：HPB300、HRB335、HRB400和HRB500级钢筋。

HPB300主要用于箍筋，也可以作为一般构件的纵向受力钢筋；HRB335过去是主要的纵向受力钢筋，现受限使用并准备逐步淘汰的品种；HRB400和HRB500是目前要推广使用的主要钢筋，主要用于梁、柱等重要构件的纵向受力钢筋和箍筋。

2.2简述混凝土立方体抗压强度、混凝土等级、轴心抗压强度、轴心抗拉强度的意义以及他们之间的区别。

答：混凝土立方体抗压强度可以用来确定混凝土等级，也可以用来计算轴心抗压强度；混凝土等级根据立方体抗压强度标准值并具有95%超值保证率来确定的，表征混凝土的等级；轴心抗压强度是混凝土结构最基本的强度，其值一般通过立方体抗压强度并根据折减系数来确定；轴心抗拉强度表征混凝土抵抗拉力的能力，用于计算混凝土构件在混凝土开裂之前的承载力，或者控制混凝土构件的开裂。

2.3简述混凝土应力-应变关系特征。

（2004年真题）答：混凝土应力应变特征：应力较小时（00.3c f ≤σ），曲线基本成直线变化，混凝土内部的微裂缝没有发展；随着应力的增加000.8~0.3c c f f =σ，开始出现越来越明显的非弹性性质，内部微裂缝开始发展，但处于稳定状态；当00 1.0~0.8c c f f =σ时，应力应变曲线斜率急剧减少，内部微裂缝进入非稳定状态；最终达到峰值应力点，但此点并不是应变最大点；随后应力应变曲线下降，直至最后达到最大应变处，构件破坏。

2.4混凝土收缩、徐变与哪些因素有关？（2004年真题）答：影响徐变与收缩的因素：（1）持续压应力的大小（2）混凝土组成成分和配合比（3）养护和使用时的温度、湿度（4）构件体表比（5）受荷载时混凝土的龄期2.5如何保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力？答：混凝土角度：（1）提高混凝土的强度；（2）考虑到混凝土浇筑时泌水下沉和气泡溢出而形成空隙层对黏粘结力的影响，规范规定，对高度超过300mm的梁，应分层浇注；（3）规定了混凝土保护层的最小厚度。

钢筋角度：（1）采用变形钢筋可提高黏结力；（2）规定了钢筋的最小间距；（3）规定当锚固钢筋的混凝土保护层厚度不大于搭接钢筋直径的5倍时，锚固长度范围内应配置横向构造钢筋；（4）箍筋加密和机械锚固增加黏结。

2.6为什么说黏结是钢筋混凝土的基本问题？答：黏结是指钢筋与其周围混凝土之间的相互作用，是钢筋和混凝土这两种不同材料能形成整体、共同工作的基础。

在钢筋和混凝土之间有足够的粘结强度，才能承受相对滑移，他们之间通过粘结来传递应力、协调变形。

否则，它们就不能正常工作，故黏结是钢筋混凝土的基本问题。

第三章3.1结构的功能主要有那几项？结构的极限状态有几类，主要内容是什么？答：结构的功能主要有：安全性、适用性和耐久性结构的极限状态有两种：承载能力极限状态和正常使用极限状态承载能力极限状态是与结构的安全性相对应的极限状态，对应于结构或者构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形；正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。

3.2建筑结构的设计使用年限一般是多少年？超过这个年限的结构是否不能再使用了，为什么？答：建筑结构的设计使用年限一般是50年（桥梁为100年），超过这个年限的结构还可以使用，只是安全程度没有未超过时高。

3.3建筑结构的安全等级是怎样划分的？在结构构件的界面承载能力极限状态表达式中是怎样体现的？答：建筑结构的安全等级划分：（1）破坏后果很严重的重要建筑物为一级；（2）破坏后果严重的一般工业与民用建筑为二级；（3）破坏后果不严重的次要建筑物为三级。

在结构构件的界面承载能力极限状态表达式中通过结构重要性系数0γ来体现：安全等级为一级时，0γ≥1.1安全等级为二级时，0γ≥1.0安全等级为三级时，0γ≥0.93.4结构上的作用与荷载是否是同一个概念，为什么？恒载与活载有什么区别？答：结构上的作用与荷载不是同一个概念，作用除荷载外，还有那些引起结构约束变形和外加变形的原因。

恒载：在设计基准期内量值不随时间变化，或其变化量与其平均值相比可以忽略的荷载。

活载：在设计基准期内量值不随时间变化，或其变化量与其平均值相比不可以忽略的荷载。

3.5什么是荷载效应S？荷载使构件产生的变形是否也称荷载效应？什么是结构抗力R，为什么说S和R都是随机变量？R>S，R=S和R<S各表示什么意义？答：（1）荷载效应S：由荷载引起的结构的反应，如变形和裂缝；变形也称为荷载效应；（2）结构抗力R：结构或构件承受荷载效应的能力；。

（3）由于建筑材料的离散性、结构设计尺寸和实际尺寸的偏差、设计荷载与实际荷载的取值偏差等各种不确定性说明，S和R都是随机变量；（4）R>S表示结构抗力大于结构效应，安全可靠；R=S表示结构抗力等于结构效应，结构处于极限状态；R<S表示结构抗力小于结构效应，不可靠。

[β与它有什么关系？3.6失效概率f P的意义是什么？可靠指标限值]答：失效概率：即结构不能完成预定功能的概率，用Pf表示；可靠度指标β与失效概率Pf一一对应（β越大，Pf越小，可靠度越高）。

3.7结构构件截面承载能力的极限状态设计表达式是什么？它是怎样得出来的？在表达式中是怎样体现结构可靠度的？γ答：结构构件截面承载能力的极限状态设计表达式是：RS≤考虑到设计习惯和使用方便，规范将极限状态方程转化为以基本变量的标准值和相应分项系数表达的极限状态实用设计表达式而得到上述公式；在表达式中是通过验证结构效应与结构抗力大小来体现结构可靠度的。

3.8为什么说从理论上讲，绝对可靠的结构是没有的？答：由于荷载的不确定性、材料的离散性、结构尺寸的改变、环境因素的影响，会改变设计时所考虑的因素，有可能超过可靠范围。

3.9什么是荷载的基本代表值？恒载的代表值是什么？活载的代表值有几个？荷载设计值与标准值有什么关系？答：荷载的基本代表值是荷载标准值；恒载的代表值是标准值；活载的代表值有四个：标准值、频遇值、组合值和准永久值；荷载设计值等于荷载标准值乘以荷载分项系数。

3.10钢筋的标准强度是怎样采用的？混凝土立方体抗压强度标准值是怎样采用的？材料的设计强度与标准强度有什么关系？答：（1）钢筋的标准强度如下采用：对于有明显物理流限的钢筋，采用国标规定的屈服点即屈服强度作为去爱高难度等级；对于无明显物理流限的预应力钢筋，采用国标规定的极限抗拉强度标准值来确定标准强度；（2）混凝土立方体抗压强度标准值取值原则是超值保证率95%，即取强度总体分布的0.05分位值或平均值减去1.645倍标准差；（3）材料设计强度等于材料标准强度除以材料分项系数。

第四章思考题4.1轴心受压构件中的纵向钢筋和箍筋分别起什么作用？答：轴心受压构件中纵向钢筋的作用：（1）协助混凝土受压，减小截面尺寸及构件自重；（2）承受可能出现的不大的弯矩，并减少混凝土的收缩徐变；（3）承担温度变化引起的拉应力；（4）防止构件的脆性破坏。

轴心受压构件中箍筋的作用：（1）防止纵筋压屈；（2）改善构件延性；（3）与纵筋形成钢筋骨架，便于施工。

（4）螺旋箍筋柱中约束核心部分混凝土的横向变形，使混凝土处于三向受压状态，提高混凝土的强度，更重要的提高构件破坏时的延性。

4.2轴心受压构件的破坏属于脆性破坏还是塑性破坏？能否通过改变纵筋配筋率来改变构件破坏时的延性？答：普通箍筋轴心受压构件的破坏为脆性破坏，螺旋箍筋轴心受压构件的破坏为延性破坏；可以通过改变纵筋配筋率来改变构件破坏时的延性。

4.4为什么配置螺旋箍筋的轴心受压构件的承载力不能大于1.5]0.9[）（s y c A f A f ''+ϕ？答：采用螺旋箍筋虽然能够提高柱受压承载力，但由于螺旋箍筋对混凝土保护层没有约束作用，配置过多的螺旋箍筋受压构件，在远未达到受压极限承载力之前，混凝土保护层已经脱落，从而影响正常使用，因此，配置螺旋箍筋的轴心受压构件的承载力不能大于1.5]0.9[）（s y c A f A f ''+ϕ。

4.5哪些受压构件不适宜配置螺旋箍筋？为什么？答：不满足螺旋箍筋最小配筋率原则的受压构件不适宜配置螺旋箍筋，例如对于长细比较大的构件，因为长细比过大，在受压时发生弯曲，螺旋箍筋不能充分发挥作用。

4.6混凝土徐变会导致轴心受压构件中纵向钢筋和混凝土应力发生什么变化？混凝土的收缩徐变会影响轴心受压构件的受压承载力吗？答：混凝土徐变会导致轴心受压构件中纵向钢筋应力增加，混凝土应力减少；会降低受压构件的受压承载力。

4.7轴心受压构件破坏时，纵向钢筋应力是否总是可以达到y f '？采用很高强度的钢筋是否合适？答：轴心受压构件破坏时，纵向钢筋应力不总是可以达到y f '，例如采用长细比较大的构件或采用高强度钢筋；当采用高强度钢筋时不合适，因为此时高强度钢筋不能充分发挥作用。

4.8钢筋应力与钢筋周边同位置混凝土应力之间有什么关系？答：钢筋与钢筋周边同位置混凝土有相同的变形，也即相同的应变，根据本构关系，钢筋应力与钢筋周边同位置混凝土应力有如下关系：c s E σνασ=习题4.1某现浇钢筋混凝土轴心受压柱，mm 400⨯，计算高度m l 2.40=，承受永久荷载产生的轴向压力标准值可变荷载产生的轴向压力标准值kN N Qk 1000=，采用C35混凝土，结构重要性系数为1.0.求截面配筋面积。

【解】：查附表：MPa f MPa f y c 300,7.16='=0.958=N N N Qk G 1.42.1k 1=⨯+⨯=N N G 7.01.435.1k 2⨯+⨯=kNN N N 3320),max(21==2339293004004007.16958.09.01033200.19.00s mm y f fcA N A =⨯⨯-⨯⨯⨯='-='ϕγ4.2已知圆形截面轴心受压柱，直径mm 500d =，柱计算长度m l 3.50=。

采用C30混凝土，沿周围均匀布置6根直径为20mm 的HRB400纵向钢筋，采用HRB335等级的螺旋箍筋，直径为10mm,间距mm s 50=。

纵筋外层至截面边缘的混凝土保护层mm c 30=。

求此柱所能承受的最大轴力设计值。

【解】：构件截面面积22mm 196350450014.3=⨯=A 构件长细比750035000==d l 取1=ϕ因mmmm s 8050<=混凝土保护层厚度mm c 30=，箍筋直径mm d 10='，则mmd c d d cor 42022='--=221ss 5.7841014.3mm A =⨯=20ss 2072505.7842014.3mm A =⨯⨯=25.01.1188420720>=='s ss A A ，按照螺旋箍筋柱计算螺旋箍筋柱承载力：kN A f A A f N s y ss cor c u 1.3736)2(9.00=''++=α普通箍筋柱承载力：kN A f A f N s y c u 4.3137)(9.0=''+='ϕ5.119.14.31371.3736u u <=='N N 第五章思考题5.1在外荷载作用下，受弯构件任意截面上存在哪些可能的内力？答：可能存在的内力有：弯矩，剪力，扭矩，以及以上内力的组合。

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混凝土结构设计原理课后习题及答案全案

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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。

混凝土结构设计原理第三版课后习题答案

混凝土结构设计原理第三版课后习题答案

李乔主编钢筋混凝土结构第三版课后习题答案一、第一章无二、第二章2.1结构中常用的钢筋品种有哪些？其适用范围有何不同？答：结构中常用钢筋包括：HPB300、HRB335、HRB400和HRB500级钢筋。

HPB300主要用于箍筋，也可以作为一般构件的纵向受力钢筋；HRB335过去是主要的纵向受力钢筋，现受限使用并准备逐步淘汰的品种；HRB400和HRB500是目前要推广使用的主要钢筋，主要用于梁、柱等重要构件的纵向受力钢筋和箍筋。

2.2简述混凝土立方体抗压强度、混凝土等级、轴心抗压强度、轴心抗拉强度的意义以及他们之间的区别。

答：混凝土立方体抗压强度可以用来确定混凝土等级，也可以用来计算轴心抗压强度；混凝土等级根据立方体抗压强度标准值并具有95%超值保证率来确定的，表征混凝土的等级；轴心抗压强度是混凝土结构最基本的强度，其值一般通过立方体抗压强度并根据折减系数来确定；轴心抗拉强度表征混凝土抵抗拉力的能力，用于计算混凝土构件在混凝土开裂之前的承载力，或者控制混凝土构件的开裂。

2.3简述混凝土应力-应变关系特征。

（2004年真题）答：混凝土应力应变特征：应力较小时（00.3c f ≤σ），曲线基本成直线变化，混凝土内部的微裂缝没有发展；随着应力的增加000.8~0.3c c f f =σ，开始出现越来越明显的非弹性性质，内部微裂缝开始发展，但处于稳定状态；当00 1.0~0.8c c f f =σ时，应力应变曲线斜率急剧减少，内部微裂缝进入非稳定状态；最终达到峰值应力点，但此点并不是应变最大点；随后应力应变曲线下降，直至最后达到最大应变处，构件破坏。

2.4混凝土收缩、徐变与哪些因素有关？（2004年真题）答：影响徐变与收缩的因素：（1）持续压应力的大小（2）混凝土组成成分和配合比（3）养护和使用时的温度、湿度（4）构件体表比（5）受荷载时混凝土的龄期2.5如何保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力？答：混凝土角度：（1）提高混凝土的强度；（2）考虑到混凝土浇筑时泌水下沉和气泡溢出而形成空隙层对黏粘结力的影响，规范规定，对高度超过300mm的梁，应分层浇注；（3）规定了混凝土保护层的最小厚度。

结构设计原理课后习题答案(第三版).

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结构设计原理课后习题答案1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？混凝土梁的受拉能力很弱，当荷载超过c f 时，混凝土受拉区退出工作，受拉区钢筋承担全部荷载，直到达到钢筋的屈服强度。

因此，钢筋混凝土梁的承载能力比素混凝土梁提高很多。

2解释名词：混凝土立方体抗压强度：以边长为150mm 的混凝土立方体为标准试件，在规定温度和湿度下养护28天，依照标准制作方法，标准试验方法测得的抗压强度值。

混凝土轴心抗压强度：采用150*150*300的混凝土立方体为标准试件，在规定温度和湿度下养护28天，依照标准制作方法和试验方法测得的混凝土抗压强度值。

混凝土抗拉强度：采用100*100*150的棱柱体作为标准试件，可在两端预埋钢筋，当试件在没有钢筋的中部截面拉断时，此时的平均拉应力即为混凝土抗拉强度。

混凝土劈裂抗拉强度：采用150mm 立方体试件进行劈裂抗拉强度试验，按照规定的试验方法操作，按照下式计算AF A F 673.02f ts ==π 3 混凝土轴心受压的应力—应变曲线有何特点？影响混凝土轴心受压应力—应变曲线有哪几个因素？完整的混凝土轴心受压的应力-应变曲线由上升段OC ，下降段CD,收敛段DE组成。

0~0.3fc 时呈直线；0.3~0.8fc 曲线偏离直线。

0.8fc 之后，塑性变形显著增大，曲线斜率急速减小，fc 点时趋近于零，之后曲线下降较陡。

D 点之后，曲线趋于平缓。

因素：混凝土强度，应变速率，测试技术和试验条件。

4 什么叫混凝土的徐变？影响徐变有哪些主要原因？在荷载的长期作用下，混凝土的变形随时间增长，即在应力不变的情况下，混凝土应变随时间不停地增长。

这种现象称为混凝土的徐变。

主要影响因素：混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小，加载时龄期，混凝土结构组成和配合比，养生及使用条件下的温度和湿度。

5 混凝土的徐变和收缩变形都是随时间而增长的变形，两者有和不同之处？徐变变形是在长期荷载作用下变形随时间增长，收缩变形是混凝土在凝结和硬化的物理化学反应中体积随时间减小的现象，是一种不受外力的自由变形。

钢筋混凝土原理和分析第三版课后答案

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思考与练习1.基本力学性能1-1混凝土凝固后承受外力作用时，由于粗骨料和水泥砂浆旳体积比、形状、排列旳随机性，弹性模量值不同，界面接触条件各异等因素，虽然作用旳应力完全均匀，混凝土内也将产生不均匀旳空间微观应力场。

在应力旳长期作用下，水泥砂浆和粗骨料旳徐变差使混凝土内部发生应力重分布，粗骨料将承受更大旳压应力。

在水泥旳水化作用进行时，水泥浆失水收缩变形远大于粗骨料，此收缩变形差使粗骨料受压，砂浆受拉，和其他应力分布。

这些应力场在截面上旳合力为零，但局部应力也许很大，以至在骨料界面产生微裂缝。

粗骨料和水泥砂浆旳热工性能（如线膨胀系数）旳差别，使得当混凝土中水泥产生水化热或环境温度变化时，两者旳温度变形差受到互相约束而形成温度应力场。

由于混凝土是热惰性材料，温度梯度大而加重了温度应力。

环境温度和湿度旳变化，在混凝土内部形成变化旳不均匀旳温度场和湿度场，影响水泥水化作用旳速度和水分旳散发速度，产生相应旳应力场和变形场，促使内部微裂缝旳发展，甚至形成表面宏观裂缝。

混凝土在应力旳持续作用下，因水泥凝胶体旳粘性流动和内部微裂缝旳开展而产生旳徐变与时俱增，使混凝土旳变形加大，长期强度减少。

此外，混凝土内部有不可避免旳初始气孔和缝隙，其尖端附近因收缩、温湿度变化、徐变或应力作用都会形成局部应力集中区，其应力分布更复杂，应力值更高。

1-2解：若要获得受压应力-应变全曲线旳下降段，实验装置旳总线刚度应超过试件下降段旳最大线刚度。

采用式（1-6）旳分段曲线方程，则下降段旳方程为：20.8(1)xy x x=-+ ，其中c y f σ= p x εε= ，1x ≥ 混凝土旳切线模量d d d d cct pf y E x σεε==⋅ 考虑切线模量旳最大值，即d d yx旳最大值： 222222d 0.8(1)(1.60.6)0.8(1) , 1d [0.8(1)][0.8(1)]y x x x x x x x x x x x -+----==≥-+-+令22d 0d yx =，即：223221.6(1)(1.60.6) 1.60[0.8(1)][0.8(1)]x x x x x x x ---=-+-+ 221.6(1)(1.60.6) 1.6[0.8(1)]x x x x x ∴--=-+整顿得：30.8 2.40.60 , 1x x x -+=≥ ；解得： 1.59x ≈222max 1.59d d 0.8(1.591)0.35d d [0.8(1.591) 1.59]x y y x x =-⨯-⎛⎫===- ⎪⨯-+⎝⎭ 2,max 3max max d d 260.355687.5N/mm d d 1.610c ct p f y E x σεε-⎛⎫⎛⎫∴==⋅=⨯= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭ 试件下降段旳最大线刚度为：222,max 100mm 5687.5N/mm 189.58kN/mm >150kN/mm 300mmct A E L ⋅=⨯= 因此试件下降段最大线刚度超过装置旳总线刚度，因而不能获得受压应力-应变全曲线（下降段）。