【正文】 Ax m mfb? ?? ? ??? u 1 c 08()22281 . 0 9 . 6 2 5 0 2 2 8 ( 5 6 4 )22 . 4 6 1 0xM f b x hN m m???? ? ? ? ? ??? 若由于施工原因，混凝土 強度等級僅達到 C20 級 ， 梁所能承受的彎矩設(shè)計值 為 10 N mm? 。 3．一鋼筋混凝土矩形截面簡支梁，處于一類環(huán)境，安全等級二級，混凝土強度等級為 C25，梁的截面尺寸為 2 5 0 m m 5 5 0 m mbh? ? ?，縱向鋼筋采用 HRB335級鋼筋，箍筋采用 HPB235級鋼筋，均布荷載在梁支座邊緣產(chǎn)生的最大剪力設(shè)計值為 250kN。正截面強度計算已配置 4 25 的縱筋，求所需的箍筋。 解：（ 1）確定計算參數(shù) 2/300 mmNf y ? ， 2/210 mmNf yv ? ， 2/ mmNfc ? ， 2/ mmNft ? ，?c? ， mmahhh sow 5 1 5355 5 0 ?????? （ 2）驗算截面尺寸 5 05 1 5 ???bh w ，屬一般梁 kNVkNNbhf occ 2503833 8 3 0 3 m a x ???????? ?? 截面符合要求。 5 （ 3）驗算是否需要計算配置箍筋 kNVkNNbhfV otc m a x ????????? 故需進行計 算配置箍筋。 （ 4）求箍筋數(shù)量并驗算最小配筋率 00 2 10)( 30??? ????? hf VVsAyvcsv 選雙肢箍Ф 8（ mmAsv ? ， 2?n ）代入上式可得： mmSmmnAAs svsv m a x1 ?????? ? 取 mms 100? ，可得： % % m i n, ????? ??? yvtsvsvsv ffbsA ?? ? 滿足要求 4. 承受均布荷載設(shè)計值 q 作用下的矩形截面簡支梁，安全等級二級，處于一 類環(huán)境，截面尺寸2 0 0 m m 5 5 0 m mbh? ? ?，混凝土為 C30級，箍筋采用 HPB235級鋼筋。梁凈跨度 5nlm? 。梁中已配有雙肢 8? @200箍筋，試求：梁在正常使用期間按斜截面承載力要求所能承擔(dān)的荷載設(shè)計值 q 。 解： 首先，確定計算參數(shù)， C30 混凝土 /tf N mm? ， 由于縱筋布置方式未知，暫按單排布置 ，可取 35sa mm? ，則 0 515h mm? 。 HPB235 級鋼筋 的 2210 /yvf N mm? 。 然后， 計算簡支梁所能承擔(dān)的剪力 1000. 7 1. 252 50 .30. 7 1. 43 20 0 51 5 1. 25 21 0 51 520017 1. 1svu t y vnAV f bh f hskN???? ? ? ? ? ? ? ?? 最后， 計算 該梁在正常使用期間按斜截面承載力要求所能承擔(dān)的荷載設(shè)計值 q 。 由 12unV ql?，則 2 2 17 68 .44 /5unVq k N ml ?? ? ? 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 作業(yè) 3 一、選擇題 （每小題 2 分，共 14 分） 1．螺旋箍筋柱較普通箍筋柱承載力提高的原因是（ C ）。 A．螺旋筋使縱筋難以被壓屈 B．螺旋筋的存在增加了總的配筋率 C．螺旋筋約束了混凝土的橫向變形 D．螺旋筋的彈簧作用 2．大偏心和小偏心受壓破壞的本質(zhì)區(qū)別在于（ B ）。 A．受拉區(qū)的混凝土是否破壞 B．受拉區(qū)的鋼筋是否屈服 C．受壓區(qū)的鋼筋是否屈服 D．受壓區(qū)的混凝土是否破壞 3．偏心受壓構(gòu)件界限破壞時，（ D ） 。 A．遠離軸向力一側(cè)的鋼筋屈服比受壓區(qū)混凝土壓碎早發(fā)生 B．遠離軸向力一側(cè)的鋼筋屈服比受壓區(qū)混凝土壓碎晚發(fā)生 C．遠離軸向力一側(cè)的鋼筋屈服與另一側(cè)鋼筋屈服同時發(fā)生 D．遠離軸向力一側(cè)的鋼筋屈服與受壓區(qū)混凝土壓碎同時發(fā)生 4．進行構(gòu)件的裂縫寬度和變形驗算的目的是（ A ）。 A．使構(gòu)件滿足正常使用極限狀態(tài)要求 B．使構(gòu)件能夠在彈性階段工作 C．使構(gòu)件滿足承載能力極限狀態(tài)要求 D．使構(gòu)件能夠帶裂縫工作 6 5．軸心受拉構(gòu)件破壞時，拉力（ C ）承擔(dān)。 A．由鋼筋和混凝土共同 B．由鋼筋和部分 混凝土共同 C．僅由鋼筋 D．僅由混凝土 6．其它條件相同時，鋼筋的保護層厚度與平均裂縫間距、裂縫寬度的關(guān)系是（ A ）。 A．保護層越厚，平均裂縫間距越大，裂縫寬度也越大 B．保護層越厚，平均裂縫間距越小，裂縫寬度越大 C．保護層厚度對平均裂縫間距沒有影響，但保護層越厚，裂縫寬度越大 7．通過對軸心受拉構(gòu)件裂縫寬度公式的分析可知，在其它條件不變的情況下，要想減小裂縫寬度，就只有（ A ）。 A．減小鋼筋直徑或增大截面配筋率 B．增大鋼筋直徑或減小截面配筋率 C．增大截面尺寸和減小鋼筋截 面面積 二、判斷題 （每小題 2 分，共 24 分） 1．鋼筋混凝土受壓構(gòu)件中的縱向鋼筋一般采用 HRB400 級、 HRB335 級和 RRB400 級，不宜采用高強度鋼筋。（ √ ） 2．在軸心受壓短柱中，不論受壓鋼筋在構(gòu)件破壞時是否屈服，構(gòu)件的最終承載力都是由混凝土被壓碎來控制的。（ √ ） 3. 鋼筋混凝土長柱的穩(wěn)定系數(shù) ? 隨著長細比的增大而增大。（ ） 4． 兩種偏心受壓破壞的分界條件為： b??? 為大偏心受壓破壞； b??? 為小偏心受壓破壞。（ √ ） 5．大偏心受拉構(gòu)件為全截面受拉，小偏心受拉構(gòu)件截面上為部分受壓部分受拉。（ ） 6．鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件破壞時，混凝土的拉裂與鋼筋的受拉屈服同時發(fā)生。（ ） 7．靜定的受扭構(gòu)件，由荷載產(chǎn)生的扭矩是由構(gòu)件的靜力平衡條件確定的，與受扭構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)剛度無關(guān)，此時稱為平衡扭轉(zhuǎn)。（ √ ） 8．對于超靜定結(jié)構(gòu)體系，構(gòu)件上產(chǎn)生的扭矩除了靜力平衡條件以外，還必須由相鄰構(gòu)件的變形協(xié)調(diào)條件才能確定，此時稱為協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)。（ √ ） 9．受扭的素混凝土構(gòu)件，一旦出現(xiàn)斜裂縫即完全破壞。若配置適量的受扭縱筋和受扭箍筋，則不但其承載力有較顯著的提高，且構(gòu)件破壞時會具有較好的延性。（ √ ） 10．在彎剪扭構(gòu)件中，彎曲受拉邊縱向受拉鋼筋的最小配筋量，不應(yīng)小于按彎曲受拉鋼筋最小配筋率計算出的鋼筋截面面積，與按受扭縱向受力鋼筋最小配筋率計算并分配到彎曲受拉邊鋼筋截面面積之和。（ √ ） 11．鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫的開展是由于混凝土的回縮和鋼筋伸長所造成的。（ √ ） 12．荷載長期作用下鋼筋混凝土受彎構(gòu)件撓度增長的主要原因是混凝 土的徐變和收縮。（ √ ） 三、簡答題 （每小題 5 分，共 45 分） 1．鋼筋混凝土柱中箍筋應(yīng)當(dāng)采用封閉式，其原因在于？ 答： 鋼筋混凝土柱中箍筋應(yīng)當(dāng)采用封閉式箍筋是為了保證鋼筋骨架的整體剛度，并保證構(gòu)件在破壞階段箍筋對混凝土和縱向鋼筋的側(cè)向約束作用。 2．鋼筋混凝土偏心受壓破壞通常分為哪兩種情況？它們的發(fā)生條件和破壞特點是怎樣的？ 答： 鋼筋混凝土柱偏心受壓破壞通常分為大偏壓破壞和小偏壓破壞。 當(dāng)偏心距較大，且受拉鋼筋配置得不太多時，發(fā)生的破壞屬大偏壓破壞。這種破壞特點是受拉區(qū)、受壓區(qū)的鋼筋都能達到屈服，受壓區(qū) 的混凝土也能達到極限壓應(yīng)變。 當(dāng)偏心距較小或很小時，或者雖然相對偏心距較大，但此時配置了很多的受拉鋼筋時，發(fā)生的破壞屬小偏壓破壞。這種破壞特點是，靠近縱向力一端的鋼筋能達到受壓屈服，混凝土被壓碎，而遠離縱向力那一端的鋼筋不管是受拉還是受壓，一般情況下達不到屈服。 3．簡述矩形截面大偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算公式的使用條件？ 答： 矩形截面大偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算公式的適用條件如下： 1）為了保證構(gòu)件破壞時受拉區(qū)鋼筋的應(yīng)力先達到屈服強度，要求滿足： 0hx b?? 2）為了 保證構(gòu)件破壞時，受壓鋼筋應(yīng)力能達到抗壓屈服強度設(shè)計值，與雙筋受彎構(gòu)件相同，要求滿足： sax ??2 7 4．實際工程中，哪些受拉構(gòu)件可以按軸心受拉構(gòu)件計算，哪些受拉構(gòu)件可以按偏心受拉構(gòu)件計算？ 答： 在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，真正的軸心受拉構(gòu)件是罕見的。近似按軸心受拉構(gòu)件計算的有承受節(jié)點荷載的屋架或托架受拉弦桿和腹桿，剛架、拱的拉桿，承受內(nèi)壓力的環(huán)形管壁及圓形儲液池的壁筒等；可按偏心受拉計算的構(gòu)件有矩形水池的池壁、工業(yè)廠房雙肢柱的受拉肢桿、受地震作用的框架邊柱和承受節(jié)間荷載的屋架下弦拉桿 等。 5．軸心受拉構(gòu)件從加載開始到破壞為止可分為哪三個受力階段？其承載力計算以哪個階段為依據(jù)？ 答： 軸心受拉構(gòu)件 從加載開始到破壞為止可分為三個受力階段： 第 Ⅰ 階段為從加載到混凝土受拉開裂前，第 Ⅱ 階段為混凝土開裂至鋼筋即將屈服，第 Ⅲ 階段為受拉鋼筋開始屈服到全部受拉鋼筋達到屈服。在第 Ⅲ 階段，混凝土裂縫開展很大，可認為構(gòu)件達到了破壞狀態(tài)，即達到極限荷載，受拉構(gòu)件的承載力計算以第 Ⅲ 階段為依據(jù)。 6．大、小偏心受拉構(gòu)件的破壞特征有什么不同？如何劃分大、小偏心受拉構(gòu)件？ 答： 大偏心受拉構(gòu)件破壞時，混凝土雖開裂，但還有受壓 區(qū)，破壞特征與 的數(shù)量有關(guān)，當(dāng)數(shù)量適當(dāng)時，受拉鋼筋首先屈服，然后受壓鋼筋應(yīng)力達到屈服強度，混凝土受壓邊緣達到極限應(yīng)變而破壞。 小偏心受拉構(gòu)件破壞時，一般情況下，全截面均為拉應(yīng)力，其中 一側(cè)的拉應(yīng)力較大。隨著荷載增加， 一側(cè)的混凝土首先開裂，而且裂縫很快貫通整個截面，混凝土退出工作，拉力完全由鋼筋承擔(dān)，構(gòu)件破壞時， 及 都達到屈服強度。 偏心受拉構(gòu)件正截面承載力 計算，按縱向拉力 N 的作用位置不同，可以分為大偏心受拉與小偏心受拉兩種情況：當(dāng)縱向拉力 N 作用在鋼筋 sA 合力點和 sA? 合力點范圍之外時，為大 偏心受拉。當(dāng)縱向拉力 N 作用在鋼筋 sA 合力點和 sA? 合力點范圍之間時，為小偏心受拉。 7．鋼筋混凝土純扭構(gòu)件有哪幾種破壞形式？各有何特點？ 答： 受扭構(gòu)件的破壞形態(tài)與受扭縱筋和受扭箍筋配筋率的大小有關(guān)，大致可分為適筋 破壞、部分超筋破壞、完全超筋破壞和少筋破壞四類。 對于正常配筋條件下的鋼筋混凝土構(gòu)件，在扭矩作用下，縱筋和箍筋先到達屈服強度，然后混凝土被壓碎而破壞。這種破壞與受彎構(gòu)件適筋梁類似，屬延性破壞。此類受扭構(gòu)件稱為適筋受扭構(gòu)件。 若縱筋和箍筋不匹配，兩者配筋比率相差較大，例如縱筋的配筋率比箍筋的配筋率小很多，破壞時僅縱筋屈服，而箍筋不屈服；反之，則箍筋屈服，縱筋不屈服，此類構(gòu)件稱為部分超筋受扭構(gòu)件。部分超筋受扭構(gòu)件破壞時，亦具有一定的延性，但較適筋受扭構(gòu)件破壞時的截面延性小。 當(dāng)縱筋和箍筋配筋率都過高，致使縱筋和 箍筋都沒有達到屈服強度，而混凝土先行壓壞，這種破壞和受彎構(gòu)件超筋梁類似，屬脆性破壞類型。此類受扭構(gòu)件稱為超筋受扭構(gòu)件。 若縱筋和箍筋配置均過少，一旦裂縫出現(xiàn)，構(gòu)件會立即發(fā)生破壞。此時，縱筋和箍筋不僅達到屈服強度而且可能進入強化階段，其破壞特性類似于受彎構(gòu)件中的少筋梁，稱為少筋受扭構(gòu)件。這種破壞以及上述超筋受扭構(gòu)件的破壞，均屬脆性破壞，在設(shè)計中應(yīng)予以避免。 8. 鋼筋混凝土彎剪扭構(gòu)件的鋼筋配置有哪些構(gòu)造要求？ 答： 1）縱筋的構(gòu)造要求 ： 對于彎剪扭構(gòu)件，受扭縱向受力鋼筋的間距不應(yīng)大于 200mm 和梁的截面寬度；在截 面四角必須設(shè)置受扭縱向受力鋼筋，其余縱向鋼筋沿截面周邊均勻?qū)ΨQ布置。當(dāng)支座邊作用有較大扭矩時，受扭縱向鋼筋應(yīng)按受拉鋼筋錨固在支座內(nèi)。當(dāng)受扭縱筋按計算確定時，縱筋的接頭及錨固均應(yīng)按受拉鋼筋的構(gòu)造要求處理。在彎剪扭構(gòu)件中，彎曲受拉邊縱向受拉鋼筋的最小配筋量，不應(yīng)小于按彎曲受拉鋼筋最小配筋率計算出的鋼筋截面面積，與按受扭縱向受力鋼筋最小配筋率計算并分配到彎曲受拉邊鋼筋截面面積之和。 2）箍筋的構(gòu)造要求 ： 箍筋的間距及直徑應(yīng)符合受剪的相關(guān)要求。箍筋應(yīng)做成封閉式，且應(yīng)沿截面周邊布置；當(dāng)采用復(fù)合箍筋時，位于截面內(nèi)部的箍筋 不應(yīng)計入受扭所需的箍筋面積；受扭所需箍筋的末端應(yīng)做成 135186。 彎鉤，彎鉤端頭平直段長度不應(yīng)小于 10d（ d 為箍筋直徑 )。 9．鋼筋混凝土裂縫控制的目的是什么？ 8 答： 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的目的一方面是為了保證結(jié)構(gòu)的耐久性。因為裂縫過寬時，氣體和水分、化學(xué)介質(zhì)侵入裂縫，會引起鋼筋銹蝕，不僅削弱了鋼筋的面積，還會因鋼筋體積的膨脹，引起保護層剝落，產(chǎn)生長期危害，影響結(jié)構(gòu)的使用壽命。 另一方面是考慮建筑物觀瞻、人的心理感受和使用者不安全程度的影響。 四、計算題 （第 1 小題 10 分，第 2 小題 7分，共 17 分） 1．已知某柱兩端 為不動鉸支座，柱高 H=，截面尺寸為 400mm 400mm，采用 C20 混凝土、 HRB335 鋼筋，柱頂截面承受軸心壓力設(shè)計值 N=1692kN， 確定該柱所需的縱向鋼筋截面面積。 解： 首先，確定計算參數(shù) ， C20 混凝土 /cf N mm? ， HRB335 級 鋼筋 2300 /yf N mm? 。 然后， 確定穩(wěn)定系數(shù) ? 。 由 于 0 5000 400lb ??，查 教材附錄， 并經(jīng)插值得 ?? 。