西南大学《钢筋混凝土结构基本原理》作业.docx

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西南大学《钢筋混凝土结构基本原理》作业

一;填空题

1．混凝土结构包括素混凝土结构、钢筋砼结构、预应力砼结构和其他形式加筋混凝土结构。

2钢筋混凝土结构由很多受力构件组合而成，主要受力构件有楼板、梁、柱、墙、基础等。

3.在测定混凝土的立方体抗压强度时，我国通常采用的立方体标准试件的尺寸为150mm*150mm*150mm。

4.长期荷载作用下，混凝土的应力保持不变，它的应变随着时间的增长而增大的现象称为混凝土的徐变。

5.混凝土在凝结过程中，体积会发生变化。

在空气中结硬时，体积要缩小；在水中结硬时，则体积膨胀。

6.在钢筋混凝土结构的设计中，屈服强度和延伸率是选择钢筋的重要指标。

7.在浇筑混凝土之前，构件中的钢筋由单根钢筋按设计位置构成空间受力骨架，构成骨架的方法主要有两种：

焊接骨架与绑扎骨架。

8.当构件上作用轴向拉力，且拉力作用于构件截面的形心时，称为轴心受拉构件。

9、轴心受拉构件的受拉承载力公式为N

FyAs。

10．钢筋混凝土轴心受压柱根据箍筋配置方式和受力特点可分为普通钢箍柱和螺旋钢箍柱两种。

11．钢筋混凝土轴心受压柱的稳定系数为长柱承载力与短柱承载力的比值。

12.长柱轴心受压时的承载力小于具有相同材料，截面尺寸及配筋的短柱轴心受压时的承载力。

13.钢筋混凝土轴心受压构件，稳定性系数

是考虑了附加弯矩的影响。

二：

简答题

1.混凝土的强度等级是怎样划分的？

答：

是按混凝土立方强度划分的，是衡量混凝土强度大小的基本指标，也是评价混凝土等级的标准。

2．钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求。

答：

（1）强度高：

采用较高强度的钢筋可以节省钢材，获得较好的经济效益；

（2）塑性好：

要求钢筋在断裂前有足够的变形，能给人以破坏的预兆。

因此，应保证钢筋的伸长率和冷弯性能合格；

（3）可焊性好：

在很多情况下，钢筋的接长和钢筋之间的连接需要通过焊接。

因此要求在一定工艺条件下钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好；

（4）为了使钢筋的强度能够充分被利用和保证钢筋与混凝土共同工作，二者之间应有足够的粘结力。

在寒冷地区，对钢筋的低温性能也有一定的要求。

3．徐变定义；减少徐变的方法。

答：

徐变是指混凝土在长期不变荷载的作用下，应变随时间持续增长的现象。

减少徐变的方法：

提高砼强度，增加集料含量，矿物掺合料的加入，水泥浆数量的降低，都会使徐变一定量的降低。

4．钢筋混凝土共同工作的基础。

答：

1.二者具有相近的线膨胀系数；2.在混凝土硬化后，二者之间产生了良好的粘结力，包括

（1）钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用力

（2）混凝土收缩握裹钢筋而产生摩阻力（3）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用力;3.混凝土能够很好的保护钢筋不被侵蚀。

5．简述钢筋与混凝土间的黏结力组成部分。

答:

钢筋与混凝土的粘结力由三部分组成:

（1） 混凝土中水泥胶体与钢筋表面的化学胶着力; 

（2） 钢筋与混凝土接触面上的摩擦力; 

（3） 钢筋表面粗糙产生的机械咬合作用。

6.轴心受压普通箍筋短柱与长柱的破坏形态有何不同？

答：

短柱：

随着荷载的继续增加，柱中开始出现微细裂缝，在临近破坏荷载时，柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋发生压屈，向外凸出，混凝土被压碎，柱子即告破坏。

长柱：

随着荷载的增加，附加弯矩和侧向挠度将不断增大。

破坏时，首先在凹侧出现纵向裂缝，随后混凝土被压碎，纵筋被压屈向外凸出；凸侧混凝土出现垂直于纵轴方向的横向裂缝，侧向挠度急剧增大，柱子破坏。

7．轴心受压构件的稳定系数；影响稳定系数的主要因素。

答：

设以ψ代表长柱承载力与短柱承载力的比值,称为轴心受压构件的稳定系数. 稳定系数ψ主要与柱的长细比lo/b有关, lo/b越大, ψ值越小.当lo/bπ8时,柱的承载力没有降低, ψ值可取等于1.对于具有相同lo/b比值的柱,由于混凝土强度等级和钢筋的种类以及配筋率的不同, ψ值还略有大小.

三：

计算题

1.某高层办公楼门厅的钢筋混凝土圆柱，承受轴向力设计值N=3000kN。

柱的计算长度为4.2米，根据建筑设计的要求，柱截面的直径不得大于400mm.混凝土的强度等级为C35，纵筋为HRB335，箍筋为热轧HPB235级钢筋。

试确定该柱钢筋用量。

解：

 已知L0＝4.2m,   D=400mm,  N=3000KN.  由L0/D=4200/400=10.5,查表得

ф＝0.95.  fc=16.7N/mm2,  fy=300N/mm2.A=3.14*4002/4=125600mm2 

根据公式：

N=ф（A*fc+fy*As） 得

As＝N-ф*A*fc/ф*fy=3000000N-0.95*125600mm2*16.7N/mm2/0.95*300 

N/mm2=3534mm2 

答：

该柱钢筋用量为As＝3534mm2。

2.已知梁截面弯矩设计值M=90kN.m，混凝土强度等级为C30，钢筋采用HRB335，梁的截面尺寸为b×h=200mm×500mm,环境类别为一类。

试求：

所需纵向钢筋截面面积

。

解：

 已知M=90 kN-m, b=200mm,  h0=465mm, fc=146N/mm2  fy=300N/mm2. 

由公式：

A0＝M/bh02 fc=9000000/200*4652*146=0.014. 根据A0＝0.014查表得：

r0＝0.993。

由公式：

As＝M/ fy*r0 h0＝90000000/300*0.993*465＝649.709 mm2. 

答：

所需纵向钢筋截面面积As＝649.709 mm2.

第三章

一、填空题

1、当混凝土开裂后，截面上混凝土与钢筋之间应力的调整，称为截面上的应力重分布

 2、钢筋混凝土受压构件中，配置箍筋的作用是：

防止纵向钢筋的压屈和保证其位置正确，形成钢筋骨架，便于施工。

3、梁的正截面破坏形态根据配筋率的大小可分为三种破坏形态：

适筋梁、超筋梁和少筋梁。

4、T型截面梁按中和轴所在位置的不同分为两类∶第一类

T型截面为x≤hf，第二类T型截面为x

hf

5、适筋梁从加荷到破坏经历了弹性阶段、带裂缝工作阶段、

和破坏阶段三个受力阶段。

6、一般混凝土受弯构件的跨高比lo/h>5,而lo/h≤5的粱通称为深受弯构件。

7、沿截面的两个主轴平面均作用有弯矩Mx，My的受弯构件称为双向受弯构件

8、纵向钢筋的配筋率是纵向受拉钢筋截面面积与截面有效面积的比值

9、混凝土结构的破坏，可以分为延性破坏和脆性破坏。

二、简答题

1、为什么要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？

它与建立正截面受弯承载力计算公式有何关系？

答：

进行受弯构件截面受力工作阶段的分析不但可以使我们详细地了解截面受力的全过程，而且为裂缝、变形以及承载力的计算提供了依据。

截面抗裂验算是建立在I阶段的基础之上，构件使用阶段的变形和裂缝宽度验算是建立在第II阶段的基础之上，而截面的承载力计算则是建立在第IIIa阶段的基础之上的。

2、简述我国规范对正截面承载力计算所采用的基本假定。

答：

1） 截面的平均应变符合平截面假定

 2） 混凝土的应力—应变关系 

3）钢筋的应力—应变关系 

4） 不考虑混凝土的抗拉强度 

3、简述受弯构件适筋梁的破坏特征。

答：

由于受拉钢筋首先到达屈服,然后混凝土收压破坏的梁,称为适筋梁。

这种梁的破坏特征是钢筋屈服处的临界裂缝显著开展,顶部压区混凝土产生很大局部变形,形成集中的塑性变形区域。

在这个区域内截面转角急剧增大,预示着梁的破坏即将到来,其破坏形态具有”塑性破坏”的特征,即破坏前有明显的预兆----裂缝和变形的急剧发展.钢筋屈服后,梁破坏前变形的增大表明构件具有较好的耐受变形的能力----延性。

三、计算题

1、已知某单筋矩形截面梁受均布荷载作用，截面尺寸为

b*h=200*400mm，已知混凝土ft＝1.27N/mm2,fc=11.9N/mm2，

a1＝1.0,纵向受力钢筋As＝1473mm2,fy=300N/mm2,çmin=0.2%,

az=35mm,§b=0.550,要求承受弯矩设计值M＝100KN-m的作用，验算该梁截面的承载力是否满足要求。

解：

已知b*h=200*400mm，ft＝1.27N/mm2，fc=11.9N/mm2，a1＝1.0,纵向受力钢筋As＝1473mm2,fy=300N/mm2,

ρ＝As/bh0=1473/200*（400-35）=0.0202.

ρmax=§b*a1*fc/fy=0.55*1.0*11.9/300=0.0218.

ρmin＜ρ＜ρmax,故为适筋梁。

由公式得：

b*h＝ρ*fy/a1*fc＝0.0202*300/1*11.9＝0.509.

由公式得：

Mu=ρ*fy*b*h02（1-0.5§）

=0.020*300*200*3652*（1-0.5*0.509）=120374916=120KN•m

答：

理论计算值Mu＝120KN•m＞100KN-m,

故该梁截面的承载力满足要求。

2、某矩形截面简支梁跨中承受的最大弯矩值M＝240KN•m,截面尺寸为200mm*550mm,采用C25混凝土。

截面受压区配有2根直径为18mm的HRB335级钢筋。

求受拉钢筋面积As.

已知条件＝1.27N/mm2，fc=11.9N/mm2，fy＝fy1＝300N/mm2,

a1＝1.0,ß1＝0.8,§b＝0.55,a＝60mm（双排筋），as1=35mm,

ρmin=0.2%,且不小于45ft/fy%，M＝240KN•m。

解：

令

X=2*as1=2*35mm=70mm,

根据公式（4-65）MU=fy*As*h0（1-as1/h0）得：

As＝MU/fy*h0（1-as1/h0）＝240,000,000/300*（550-60）*（1-35/（550-60）＝1758mm2

答：

受拉钢筋面积As＝1758mm2。

3、已知单筋矩形截面梁。

截面尺寸b*h=250mm*500mm，混凝土C30级，纵向受拉钢筋为4根d=16mm（As=804mm2）HRB335级钢筋如图所示。

求截面的承载力。

解：

已知As＝804mm2，b*h=250mm*500mm，fy=369N/mm2,

h0=467mm，由公式得：

§b＝0.8/（1+fy/0.0033Es）

=0.8/（1+369/0.0033*200000）=0.513.

ρ＝As/bh0=804/250*467=0.0069.

ρmax=§b*a1*fc/fy=0.513*1*14.3/369=0.020.

ρ＜ρmax,

故为适筋梁。

§＝ρ*fy/a1*fc＝0.0069*369/1*14.3＝0.178.

由公式：

Mu=ρ*fy*b*h02（1-0.5§）

＝0.0069*369*250*4672*（1-0.5*0.178）

＝126,464,200.＝126KN•m.

答：

此截面承载力为Mu＝126KN•m.

第四章

填空题

1、按柱长细比的不同，钢筋混凝土偏心受压柱可以分为短柱、长柱和细长柱三种。

2、短柱、长柱和细长柱中，短柱的破坏属于材料破坏。

3、梁中一般配置以下几种钢筋：

主筋、弯起钢筋、腰筋、架立筋和箍筋。

4、偏心受压构件中，当ξ＜ξb时，属于大偏心受压构件。

5、偏心受压构件正截面破坏形态有大偏心受压破坏和小偏心受压破坏两种。

6、大偏心受压破坏前的破坏有预兆，属延性破坏，小偏心受压破坏前，变形和裂缝均不明显，属脆性破坏。

7、偏心受拉构件，当轴向力N作用在钢筋As和As'之间时，为小偏心受拉；当轴向力N作用在钢筋As和As'之外时，为大偏心受拉。

二、简答题

1、为什么要引入附加偏心距ea？

答：

由于荷载偏差，施工误差等因素的影响，偏心受压构件的偏心距

e0值会增大或减小，即便是轴心受压也不存在e0＝0的情况，偏心距的增加会使截面的偏心弯矩M增大，考虑这种不利影响，故列入附加偏心距ea.

2、对称配筋矩形截面偏心受压构件大、小偏心受压破坏的界限如何区分？

答：

当ξ≤ξb时，属大偏心受压构件；当ξ＞ξb时，属小偏心受压构件。

3、矩形截面大偏心受压构件正截面受压承载力如何计算？

答：

计算公式为 

适用条件

4、矩形截面小偏心受压构件正截面受压承载力如何计算？

答：

计算公式为：

适用条件：

三、计算题

第1题

解：

已知：

fy=300N/mm2，M=150KN·m,截面尺寸250*500

（h0＝470mm），混凝土强度为C25。

A0=M/bh02fc=150*103*103/250*4702*11.9=0.228,根据A0=0.228查附表

3-2得

r0=0.87

As=M/fy·r0·h0=150×103×103/300×0.87×470=1223mm2.

答：

梁的纵向受拉钢筋截面面积为1223mm2.

第2题

解：

已知：

as=as′=35mm,混凝土强度为C25，截面尺寸200*500,

fc=9.6N/mm2,钢筋HRB335,fy=fy′=300N/mm2.

1）、判别大小偏心

2）、e0＝M/N=50KN·m/500KN=100mm.＜h/2-as=250-35=215mm.,

轴向力作用在两侧钢筋之间，属小偏拉。

3）.求As、As′e=h/2-e0-as=500/2-100-35=115mm.

e′=h/2+e0-as′=500/2+100-35=315mm.

As′=Ne/fy（h0-as′）=500*103*115/300（465-35）=445mm2

＞ρmin′bh0=0.002*200*465＝186mm2As=Ne′/fy（h0′

-as）=500*103*315/300（465-35）=1221mm2.

答：

As′＝186mm2，As＝1221mm2.

3、已知：

荷载作用下柱的轴向力设计值N=300KN，弯矩M=159KN．m；截面尺寸b=300mm，h=400mm，as=as′=40mm；

混凝土强度等级为C20，HRB335级；l0/h=6。

（设计成对称配筋）

（fy=fy′=300N/mm2，fc=9.6N/mm2,ξb=0.614）

求：

钢筋截面面积As=As′=?

解：

lo/h=6则η=1.0,e0=M/N=159000000/300000=530mm;

ea=20mm,h0=400-40=360mm,ei=e0+ea=530+20=550mm,

则ηei=550mm>0.3h0=108mm且N

ξb=1.0*9.6*300*360*0.550=570KN为大偏心受压

截面受压区高度x=N/afcb=101mm>2as=80mm

As=As′=[Ne-afcbx（h0-x/2）]/[fy′（h0-as′]=779mm2

>0.002bh=240mm

五到六章  

一.填空 

1.影响受弯构件斜截面破坏形态的主要因素有：

（剪跨比、砼强度）和（配筋率）。

 2.受弯构件斜截面有三种破坏形态:

（斜压破坏）、（剪压破坏）和斜拉破坏。

 3.在有腹筋梁的受剪承载力计算中，截面限制条件是为了防止（斜压）破坏。

 4.受扭构件的破坏形态随配筋率的不同有四种类：

适筋破坏、少筋破坏、（超筋破坏）和（部分超筋破坏）。

二.简答题：

1.什么叫配筋率，它对梁的正截面受弯承载力有何影响？

答：

纵向受拉钢筋总截面面积AS与正截面的有效面积bhD的比值称为纵向受拉钢筋的配筋百分率，用p表示，简称配筋率。

控制适当的配筋率可使梁发生适筋破坏，这种破坏有明显的破坏预兆，属于延性破坏。

而当配筋率过大或是过小时，则会发生超筋破坏和少筋破坏，这两种破坏都属于脆性破坏，是不允许发生的。

2.如何防止将受弯构件设计成少筋构件和超筋构件？

答：

要从控制配筋率入手。

最好是使配筋率控制在下列范围：

 ，避免出现少筋构件和超筋构件。

3.在什么情况下可以采用双筋截面梁，双筋梁的基本计算公式为什么要有适用条件？

 答：

在下列情况下可采用双筋截面梁：

（1）当截面的弯矩设计值超过单筋适筋构件能够承受的最大弯矩设计值，面截面尺寸、混凝土的强度等级和钢筋的种类不能改变；

（2）构件在不同荷载组合下，截面的弯矩可能变号；（3）由于构造上的原因，在截面的受压区已经配置一定数量的受力钢筋。

双筋梁的基本计算公式的适用条件：

x≤ξbho和x≥2a`。

第一个适用条件是为了防止超筋破坏；第二个适用条件可防止受压区纵向受力钢筋在构件破坏时达不到抗压强度设计值。

4.纯扭构件控制T≤0.25fcwt的目的是什么？

当T≤0.7fcwt,应如何配筋？

答：

纯扭构件控制T≤0.25ƒcWt的目的是为了保证构件破坏时有一定的延性，防止完全超筋破坏，规定截面尺寸不能太小。

而当T≤0.7ƒcWt时，构件可按配筋率的下限及构造要求配筋。

其中最小配箍率为0.055ƒc/ƒyv，最小纵筋配筋率为0.08ƒc/ƒy。

同时配筋还应符合规范规定的构造要求。

三.计算题 

1. 某矩形截面梁受集中荷载作用，横截面尺寸b×h=250×500mm, 采用C20砼，HPB235级箍筋，fc=9.6N/mm2, ft=1.1N/mm2, fyv=210 N/mm2 ，h0=465mm，由集中荷载产生的支座处最大剪力设计值V＝150kN，剪跨比λ＝3.2，现配有直径8mm双肢箍箍筋，Asv=101mm2,试求所需的箍筋间距S.（Smax＝200mm） 

答：

某矩形截面梁受集中荷载作用，横截面尺寸b×h=250×500mm, 采用C20砼，HPB235级箍筋，fc=9.6N/mm2, ft=1.1N/mm2, fyv=210 N/mm2 ，h0=465mm，由集中荷载产生的支座处最大剪力设计值V＝150kN，剪跨比λ＝3.2，现配有直径8mm双肢箍箍筋，Asv=101mm2,试求所需的箍筋间距S.（Smax＝200mm）。

解：

剪跨比λ＝3.2>3.0,取λ＝3.0进行计算 

Vc=1.75×f t×b×h0/（λ+1.0）=1.75×1.1×250×465/（3.0+1.0）=55945N V-Vc=150000-55945=94055N 

S=（nAsv1×1.0×fyv×h0）/（V-Vc）=（2×1.0×210×465）/94055=210mm>Smax＝200mm,取S＝200mm。

2. 钢筋混凝土矩形截面纯扭构件，承受的扭矩设计值T＝12kN.m，截面尺寸b×h=250mm×500mm。

混凝土ft=1.27 N/mm2 ，fc=11.9 N/mm2 ，纵筋fy=300N/mm2,箍筋s=200mm，fyv=210N/mm2。

取bcor×hcor=200mm×450mm，ζ＝1.2。

求此构件需要配置的受扭纵筋和箍筋截面积。

解：

（1）验算截面积 

Wt=b2（3h-b）/6=2502（3×500-250）6=13.02×106mm3 

验算：

0.25ƒcWt=0.25×11.9×13.02×106=38.73×106N-mm>T=12×106N-mm，符合要求。

 而：

0.7ƒtWt=0.7×1.27×13.02×106=11.6×106N-mm3.0,取λ＝3.0进行计算 Vc=1.75×ft×b×h0/（λ+1.0）=1.75×1.1×250×465/（3.0+1.0）=55945N V-Vc=150000-55945=94055N 

S=（nAsv1×1.0×fyv×h0）/（V-Vc）=（2×1.0×210×465）/94055=210mm>Smax＝200mm,取S＝200mm。

选择题 

1．当V>0.25fcbh0时，应采取的措施是（  C：

提高箍筋抗拉强度或加配弯起钢筋     ）。

  2．在纯扭构件承载力计算中，定义 为纵筋和箍筋的配筋强度比，即纵筋与箍筋的（ C：

强度比和体积比的乘积  ）。

3、根据试验资料，《规范》取混凝土开裂扭矩的计算公式为（  C：

0.7ftx（b2/6）（3h-b）  ）。

4、在大多数情况下，大偏心受拉截面的破坏是从（  C：

受压区混凝土压碎 ）开始的。

 5．轴心受压构件的稳定系数主要与（   C：

长细比  ）有关。

6.配置螺旋箍筋的轴心受压混凝土柱试件，其抗压强度高于fc，是因为（ C：

螺旋箍筋约束了混凝土的横向变形    ）。

第七到十二章

1、先张拉预应力筋，然后浇筑混凝土的施工方法称为（先张法）；先浇筑混凝土，后张拉预应力筋的施工方法称为（后张法）。

2、预应力混凝土受荷后，根据拉区混凝土的应力状况，可将预应力混凝土分为3类：

全预应力混凝土、（有限预应力混凝土）和（部分预应力混凝土）

3、《混凝土规范》规定，总损失值σ1不应小于下列数值：

先张法构件σ1≥（100）N/mm2；后张法构件σ1≥（80）N/mm2

4、轴心受压短柱，在钢筋屈服前，随着压力的增加，混凝土压应力的增长速率比钢筋（慢）

5、混凝土立方体抗压强度比混凝土柱体抗压强度（大）

6、混凝土结构的（耐久性）是指结构或构件在预定设计工作寿命期内，在正常维护条件下，不需进行大修即可满足正常使用和可靠功能要求的能力

7、受弯构件截面上通常有弯矩和剪力共同作用而（轴力）可以忽略不计的构件

选择题

1、在进行承载能力极限状态设计时，对安全等级不同的建筑结构，采用一个重要性系数进行调整，安全等级为二级的一般建筑物，其重要性能系数取为（C1.0）。

2、与预应力先张法相比，后张法（B不需要台座等较大设备）。

3、普通房屋和构筑物结构设计使用年限是（C50年）。

4、下列哪种状态出现时，可认为结构超过了承载能力极限状态？

（A整个结构作为刚体失去平衡）

5、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（D可靠性）。

6、结构在正常使用荷载作用下，具有良好的工作性能，称为结构的（B适用性）。