(钢结构设计原理)第四章 轴心受力构件
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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。