【正文】 鋼筋（ 2/360 mmNf y ?? ）， 箍筋采用 HRB335 級鋼筋（ 2/300 mmNf y ? ），環(huán)境類別為一類，試確定柱的配筋。 300mm，柱內(nèi)配有 4 16 縱筋（ 239。 ?????? ?? AA s ，對稱配筋截面每一側(cè)配筋率也滿足 %的構(gòu)造要求。39。確定該柱截面尺寸及縱筋面積。 選 ， 239。 1906) 102650(360 1)(1 mmAfNfA cys????? ???? ? %% 1 9 0 6 39。 解：根據(jù)構(gòu)造要求，先假定柱截面尺寸為 400mm179。 （ 2） 若采用《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，采用 C20 混凝土 fc=，鋼筋 HRB335（ fy=300N/mm2），試設(shè)計軸心受壓柱，比較兩者差異。試進(jìn)行該柱配筋計算。 5．已知某公共建筑門廳底層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架內(nèi)柱，承受軸向壓力 N=2850kN，從基礎(chǔ)頂面到二屋樓面的高度為 ，支承條件系數(shù) 。 /300 mmNfy ?），混凝土強度等級為 C30（ fc=），環(huán)境類別為一類 。 /300 mmNfy ?），環(huán)境類別為一類。 A. 彈性模量 ； 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課后習(xí)題答案 15 B. 割線模量 ； C. 切線模量 ； D. 原點切線模量； 第二章 鋼筋和混凝土的 力學(xué)性能 選 擇 題 參 考 答 案 1． D 2． A 3． B 4． C 5． A 6． B 7． D 8． B 9． A 10． A 11． C 12． B 第三章 軸心受力構(gòu)件承載力 計 算 題 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課后習(xí)題答案 16 1．某多層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的底層內(nèi)柱，軸向力設(shè)計值 N=2650kN，計算長度 mHl ?? ，混凝土強度等級為 C30（ fc=），鋼筋用 HRB400級（ 239。 A． 150 mm； B． 200 mm； C． 100mm； D． 250 mm； 10．混凝土強度等級是由（ ）確定的。 A．冷拉鋼筋 ； B．鋼絲； C．熱處理鋼筋； D． 鋼絞線； 6．鋼材的含碳量越低，則（ ）。 A. 橫向受拉，縱向受壓，可提高抗壓強度； B. 橫向受壓，縱向受拉，可提高抗壓強度； C. 三向受壓會降低抗壓強度； D. 三向受壓能提高抗壓強度； 2．混凝土的彈性模量是指（ ）。因此，搭接鋼筋的錨固強度減小，與錨固長度相比，搭接長度應(yīng)予加長。 答： 綁扎搭接鋼筋之間能夠傳力是由于 鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)錨固作用。錨固抗力等于鋼筋屈服強度 Fy時，相應(yīng)的錨固長度就是臨界錨固長度lcra，這是保證受力鋼筋真到屈服也不會發(fā)生 錨固破壞的最小長度。 變形鋼筋的橫肋會產(chǎn)生這種咬合力，它的咬合作用往往很大，是變形鋼筋粘結(jié)力的主要來源，是錨固作用的主要成份。 （ 2） 摩擦力：混凝土收縮后，將鋼筋緊緊地握裹住而產(chǎn)生的力，當(dāng)鋼筋和混凝土產(chǎn)生相對滑移時，在鋼筋和混凝土界面上將產(chǎn)生摩擦力。有利影響，在某種情況下，徐變有利于防止結(jié)構(gòu)物裂縫形成；有利于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)力重分布，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象及減少溫度應(yīng)力等。 當(dāng)應(yīng)力較大時，混凝土已進(jìn)入彈塑性階段，彈性模量已不能正確反映此時的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。此階段中混凝土內(nèi)部微裂縫雖有所發(fā)展，但處于穩(wěn)定狀態(tài)，故 b 點 稱為臨界應(yīng)力點，相應(yīng)的應(yīng)力相當(dāng)于混凝土的條件屈服強度。 圖 23 混凝土軸心受壓時的應(yīng)力應(yīng)變曲線 1）應(yīng)力 σ≤ fc sh 當(dāng)荷載較小時，即 ζ≤ fc sh，曲線近似是直線（圖 23 中 OA段）， A點相當(dāng)于混凝 土的彈性極限。根據(jù)試驗結(jié)果分析，三軸受力時混凝土縱向抗壓強度為 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課后習(xí)題答案 10 fcc′ = fc′ +β σr (218) 式中： fcc′ —— 混凝土三軸 受壓時沿圓柱體縱軸的軸心抗壓強度； fc′ —— 混凝土的單軸圓柱體軸心抗壓強度； β —— 系數(shù)，一般普通混凝土取 4； σr —— 側(cè)向壓應(yīng)力。 12． 簡述混凝土 三軸受壓強度的概念。 10． 簡述混凝土軸心抗壓強度。 9． 簡述混凝土立方體抗壓強度。 混凝土的宏觀結(jié)構(gòu)中，水泥作為基相， 粗骨料隨機 分布 在連續(xù)的水泥砂漿中。 8． 簡述混凝土的組成結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線不能彎折，只能以直條形式應(yīng)用。 混凝土結(jié)構(gòu) 耐久性的降低可引起承載力的降低，影響結(jié)構(gòu)安全。 （ 3） 延性 在 工程設(shè)計中，要求鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)為具有明顯預(yù)兆，避免脆性破壞，抗震結(jié)構(gòu)則要求具有足夠的延性 ，鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變曲線上屈服點至極限應(yīng)變點之間的應(yīng)變值反映了鋼筋延性的大小 。 6． 在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，宜采用哪些鋼筋？ 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課后習(xí)題答案 8 答： 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋，應(yīng)按下列規(guī)定采用：（ 1）普 通鋼筋宜采用 HRB400 級和 HRB335 級鋼筋 ,也可采用 HPB235級和 RRB400 級 鋼筋；（ 2） 預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲，也可采用熱處理鋼筋。l —— 拉伸斷裂后不包含頸縮區(qū)的測量標(biāo)距； 0b? —— 實測鋼筋拉斷強度； sE —— 鋼筋彈性模量。為了保證鋼筋在強度提高的同時又具有一定的塑性，冷拉時應(yīng)同時控制應(yīng)力和控制應(yīng)變。 冷拉后，經(jīng)過一段時間鋼 筋的屈服點比原來的屈服點有所提高，這種現(xiàn)象稱為時效硬化。除冷拉鋼筋仍具有明顯的屈服點外，其余冷加工鋼筋無屈服點或屈服臺階， 冷加工鋼筋的設(shè)計強度提高，而延性大幅度下降 。根據(jù)軋制和加工工藝，鋼筋可分為熱軋鋼筋、熱處理鋼筋和冷加工鋼筋。對于高強鋼絲，條件屈服強度相當(dāng)于極限抗拉強度 。 圖 21 軟鋼應(yīng)力應(yīng)變曲線 硬鋼拉伸時的典型應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖 22。 第二章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能 問答題參考答案 1． 軟鋼和硬鋼的區(qū)別是什么？應(yīng)力一應(yīng)變曲線有什么不同？設(shè)計時分別采用什么值作為依據(jù)？ 答：有物理屈服點的鋼筋，稱為軟鋼，如熱軋鋼筋和冷拉鋼筋；無物理屈服點的鋼筋，稱為硬鋼，如鋼絲、鋼絞線及熱處理鋼筋。 11．混凝土的強度等級是如何確定的。 8．簡述混凝土的組成結(jié)構(gòu)。 A. 提高不多； B. 提 高許多； C. 完全相同； 3．與素混凝土梁相比，適量配筋的鋼混凝土梁的承載力和抵抗開裂的能力（ ）。 （ 7）混凝土設(shè)計與施工是一種社會實踐行為，不能離開社會的制約因素進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)貫徹執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，做到技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量。因此，學(xué)習(xí)本課程時要注意學(xué)會對多種因素進(jìn)行綜合分析，培養(yǎng)綜合分析判斷能力。 （ 4）本課程主要講解鋼筋混凝土基本構(gòu)件，應(yīng)當(dāng)了解每一種構(gòu)件在結(jié)構(gòu)體系的作用、受力情況。 （ 2）鋼筋混凝土構(gòu)件中的兩種材料在強度和數(shù)量上存在一個合理的配比范圍。 答： 性能化方法是確定工程結(jié)構(gòu)要達(dá)到的總體目標(biāo)或設(shè)計性能，設(shè)計師根據(jù)性能目標(biāo)的不同，設(shè)計不同的設(shè)計方案，并評估設(shè)計方案是否達(dá)到性能目標(biāo)的要求。 （ 2） 1938年左右已開始采用按破損階段計算構(gòu)件破壞承載力， 50 年代，出現(xiàn)了按極限狀態(tài)設(shè)計方法，奠定了現(xiàn)代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算理論。 墻：承重的混凝土墻常用作基礎(chǔ)墻、樓梯間墻，或在高層建筑中用于承受水平風(fēng)載和地震作用的剪力墻，它受壓的同時也會受彎，是壓彎構(gòu)件。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的缺點：如自重大，不利于建造大跨結(jié)構(gòu)；抗裂性差，過早開裂雖不影響承載力，但對要求防滲漏的結(jié)構(gòu)，如容器、管道等，使用受到一定限制；現(xiàn) 場澆筑施工工序多，需養(yǎng)護(hù)，工期長，并受施工環(huán)境和氣候條件限制等。 素混凝土簡支梁的受力特點是承受荷載較小，并且是脆性破壞。 2． 以 簡支梁為例，說明素混凝土與鋼筋混凝土受力性能的差異?；炷两Y(jié)構(gòu)充分利用了混凝土抗壓強度高和鋼筋抗拉強度高的優(yōu)點。 鋼筋混凝土梁，受拉區(qū)配置受拉鋼筋梁的受拉區(qū)還會開裂，但開裂后，出現(xiàn)裂縫，拉力由鋼筋承擔(dān)，直至鋼筋屈服以后，受壓區(qū)混凝土受壓破壞而達(dá)到極限荷載，構(gòu)件破壞。 4． 混凝土結(jié)構(gòu)有什么優(yōu)缺點？ 答：優(yōu)點：（ 1）可模性好；（ 2）強價比合理；（ 3）耐火性能好；（ 4）耐久性能好；（ 5）適應(yīng)災(zāi)害環(huán)境能力強，整體澆筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體性好，對抵抗地震、風(fēng)載和爆炸沖擊作用有良好性能；（ 6）可以就地取材。 柱： 柱承受梁、板體系傳來的荷載，主要內(nèi)力有軸向壓力、彎矩和剪力，可能是軸心受壓構(gòu)件 ，當(dāng)荷載有偏心作用時，柱受壓的同時還會受彎，是壓彎構(gòu)件。 答： 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法大體可分為四個階段： （ 1）在 20 世紀(jì)初以前，鋼筋混凝土 本身計算理論尚未形成，設(shè)計沿用材料力學(xué)的容許應(yīng)力方法 。 7． 簡述性能設(shè)計的主要步驟。力學(xué)關(guān)系是在試驗的基礎(chǔ)上，通過幾何、物理和平衡關(guān)系建立的。許多假定依賴與試驗結(jié)果，許多公式來源于試驗驗證，許多因素?zé)o法控制，仍需通過構(gòu)造措施加以解決，許多理論尚需不斷發(fā)展與完善，具有不同功能的混凝土材料性能尚需不斷挖掘。結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計是一個綜合性的問題，需要考慮各方面的因素。同時，隨著科學(xué)的發(fā)展和實踐的要求，許多新成果會不斷的涌現(xiàn)，規(guī)范會及時修訂，一般我國混凝土規(guī)范 10 年左右修訂一次，但隨著社會的發(fā)展，規(guī)范的修訂速度會加快，因此， 具體工作時應(yīng)當(dāng)及時掌握最新的規(guī)范。 A． 相同 ； B． 提高許多； C． 有所提高； 2．與素混凝土梁相比，鋼筋混凝土梁抵抗開裂的能力（ ）。 A. 防火、防銹； B. 混凝土對鋼筋的握裹及保護(hù)； C. 混凝土對鋼筋的握裹，兩者線 膨脹系數(shù)接近； 第二章 緒 論 單選題參考答案 1． B 2． A 3． B 4． A 5． C 第二章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能 問 答 題 1． 軟鋼和硬鋼的區(qū)別是什么？應(yīng)力一應(yīng)變曲線有什么不同？設(shè)計時分別采用什么值作為依據(jù)？ 2．我國用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋有種？我國熱軋鋼筋的強度分為幾個等級？ 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課后習(xí)題答案 5 3．鋼筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪幾種？簡述 冷拉 方法？ 4．什么是鋼筋的均勻伸長率？均勻伸長率反映了鋼筋的什么性質(zhì)？ 5．什么是 鋼筋的包興格效應(yīng)？ 6．在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，宜采用哪些鋼筋？ 7．試述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對 鋼筋的性能有哪些要求。 10．簡述混凝土軸心抗壓強度。 14．什么是混凝土的彈性模量、割線模量和切線模量？ 15．什么叫混凝土徐變？混凝土徐變對結(jié)構(gòu)有什么影響？ 16．鋼筋與混凝土之間的 粘結(jié) 力是如何組成的？ 17． 最小錨固長度是如何確定的？ 18．簡述 綁扎搭接連接的機理。另一個強度指標(biāo)是鋼筋極限強度 uf ，一般用作鋼混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課后習(xí)題答案 6 筋的實際破壞強度。 設(shè)計中極限抗拉強度不能作為鋼筋強度取值的依據(jù)，一般取殘余應(yīng)變?yōu)?%所對應(yīng)的應(yīng)力 ，通常稱為條件屈服強度。 圖 22硬鋼 拉伸試驗的應(yīng)力應(yīng)變曲線 2． 我國用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋有幾種？我國熱軋鋼筋的強度分為幾個等級？ 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課后習(xí)題答案 7 答：目前我國用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋主要品種有鋼筋、鋼絲和鋼絞線。 3． 鋼筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪幾種？簡述 冷拉 方法？ 答： 鋼筋冷加工 目的是為了提高鋼筋的強度，以節(jié)約鋼材。 鋼筋經(jīng)冷拉后，屈服強度提高，但塑性降低，這種現(xiàn)象稱為冷拉強化。鋼筋經(jīng)過冷拉和時效硬化以后，能提高屈服強度、節(jié)約鋼材，但冷拉后鋼筋的塑性（伸長率）有所降低。 ?? ??? 0l —— 不包含頸縮區(qū)拉伸前的測量標(biāo)距； 39。 1887 年德國人包興格對鋼材進(jìn)行拉壓試驗時發(fā)現(xiàn)的，所以將這種當(dāng)受拉（或受壓）超過彈性極限而產(chǎn)生塑性變形后，其反向受壓（或受拉）的彈性極限將顯著降低的軟化現(xiàn)象，稱為包興格效應(yīng)。 （ 2）強屈比的要求 所以設(shè)計中應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)那鼜姳龋?對于抗震結(jié)構(gòu)，鋼筋應(yīng)力在地震作用下可考慮進(jìn)入強化段，為了保證結(jié)構(gòu)在強震下“裂而不倒”，對鋼筋的極限抗拉強度與屈服強度的比值有一定的要求，一般不應(yīng)小于 。 （ 5）耐久性 混凝土結(jié)構(gòu) 耐久性是指，在外部環(huán)境下材料性、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)隨時間的退化，主要包括鋼筋銹蝕、凍融循環(huán)、堿 — 骨料 反應(yīng)、化學(xué)作用等的機理及物理、化學(xué)和生化過程。熱軋鋼筋的冷彎性能很好，而性脆的冷加工鋼筋較差。不僅可以減少配筋率，方便了施工，還減少了加工、運輸、施工等一系列附加費用。對于水泥砂漿結(jié)構(gòu)，除上述決定水泥 石結(jié)構(gòu)的因素外，砂漿配合比、砂的顆粒級配與礦物組成、砂粒形狀、顆粒表面特性及砂中的雜質(zhì)含量是重要控制因素； ③ 宏觀結(jié)構(gòu)，即砂漿和粗骨料兩組分體系?；炷疗茐暮?，其中的粗骨料一般無破損的跡象，裂縫和 破碎都發(fā)生在粗骨料表面和水泥砂漿內(nèi)部，所以混凝土的強度和變形性能在很大程度上取決于水泥砂漿的質(zhì)量和密實性。 AFfck? fck—— 混凝土立方體試件抗壓強度； F—— 試件破壞荷載； A—— 試件承壓面積。 答：混凝土強度等級應(yīng)按立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值確定，混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值 fcu， k，