【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，柱內配有 4 16 縱筋（ 239。 ?????? ?? AA s ，對稱配筋截面每一側配筋率也滿足 %的構造要求。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)構造要求，先假定柱截面尺寸為 400mm179。 （ 2） 若采用《混凝土結構設計規(guī)范》，采用 C20 混凝土 fc=，鋼筋 HRB335（ fy=300N/mm2），試設計軸心受壓柱，比較兩者差異。試進行該柱配筋計算。 5．已知某公共建筑門廳底層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架內柱，承受軸向壓力 N=2850kN，從基礎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 ； 混凝土結構設計原理課后習題答案 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 軸心受力構件承載力 計 算 題 混凝土結構設計原理課后習題答案 16 1．某多層現(xiàn)澆框架結構的底層內柱，軸向力設計值 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錨固作用。錨固抗力等于鋼筋屈服強度 Fy時，相應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，徐變有利于防止結構物裂縫形成；有利于結構或構件的內力重分布，減少應力集中現(xiàn)象及減少溫度應力等。 當應力較大時，混凝土已進入彈塑性階段，彈性模量已不能正確反映此時的應力應變關系。此階段中混凝土內部微裂縫雖有所發(fā)展，但處于穩(wěn)定狀態(tài)，故 b 點 稱為臨界應力點，相應的應力相當于混凝土的條件屈服強度。 圖 23 混凝土軸心受壓時的應力應變曲線 1）應力 σ≤ fc sh 當荷載較小時，即 ζ≤ fc sh，曲線近似是直線（圖 23 中 OA段）， A點相當于混凝 土的彈性極限。根據(jù)試驗結果分析，三軸受力時混凝土縱向抗壓強度為 混凝土結構設計原理課后習題答案 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 —— 側向壓應力。 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。 混凝土的宏觀結構中，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構。預應力鋼絲、鋼絞線不能彎折，只能以直條形式應用。 混凝土結構 耐久性的降低可引起承載力的降低，影響結構安全。 （ 3） 延性 在 工程設計中，要求鋼筋混凝土結構承載能力極限狀態(tài)為具有明顯預兆，避免脆性破壞，抗震結構則要求具有足夠的延性 ，鋼筋的應力應變曲線上屈服點至極限應變點之間的應變值反映了鋼筋延性的大小 。 6． 在鋼筋混凝土結構中，宜采用哪些鋼筋？ 混凝土結構設計原理課后習題答案 8 答： 鋼筋混凝土結構及預應力混凝土結構的鋼筋，應按下列規(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） 預應力鋼筋宜采用預應力鋼絞線、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，冷拉時應同時控制應力和控制應變。 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，條件屈服強度相當于極限抗拉強度 。 圖 21 軟鋼應力應變曲線 硬鋼拉伸時的典型應力應變曲線如圖 22。 第二章 鋼筋和混凝土的力學性能 問答題參考答案 1． 軟鋼和硬鋼的區(qū)別是什么？應力一應變曲線有什么不同？設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構。 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行，應當貫徹執(zhí)行國家的技術經(jīng)濟政策，做到技術先進、安全適用、經(jīng)濟合理、確保質量。因此，學習本課程時要注意學會對多種因素進行綜合分析，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件，應當了解每一種構件在結構體系的作用、受力情況。 （ 2）鋼筋混凝土構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構要達到的總體目標或設計性能，設計師根據(jù)性能目標的不同，設計不同的設計方案，并評估設計方案是否達到性能目標的要求。 （ 2） 1938年左右已開始采用按破損階段計算構件破壞承載力， 50 年代，出現(xiàn)了按極限狀態(tài)設計方法，奠定了現(xiàn)代鋼筋混凝土結構的設計計算理論。 墻：承重的混凝土墻常用作基礎墻、樓梯間墻，或在高層建筑中用于承受水平風載和地震作用的剪力墻，它受壓的同時也會受彎，是壓彎構件。 鋼筋混凝土結構的缺點：如自重大，不利于建造大跨結構；抗裂性差，過早開裂雖不影響承載力，但對要求防滲漏的結構，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，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構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，直至鋼筋屈服以后，受壓區(qū)混凝土受壓破壞而達到極限荷載，構件破壞。 4． 混凝土結構有什么優(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）適應災害環(huán)境能力強，整體澆筑的鋼筋混凝土結構整體性好，對抵抗地震、風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，主要內力有軸向壓力、彎矩和剪力，可能是軸心受壓構件 ，當荷載有偏心作用時，柱受壓的同時還會受彎，是壓彎構件。 答： 混凝土結構設計方法大體可分為四個階段： （ 1）在 20 世紀初以前，鋼筋混凝土 本身計算理論尚未形成，設計沿用材料力學的容許應力方法 。 7． 簡述性能設計的主要步驟。力學關系是在試驗的基礎上，通過幾何、物理和平衡關系建立的。許多假定依賴與試驗結果，許多公式來源于試驗驗證，許多因素無法控制，仍需通過構造措施加以解決，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。結構構件設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， 具體工作時應當及時掌握最新的規(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； 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性能 問 答 題 1． 軟鋼和硬鋼的區(qū)別是什么？應力一應變曲線有什么不同？設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構的鋼筋有種？我國熱軋鋼筋的強度分為幾個等級？ 混凝土結構設計原理課后習題答案 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？ 5．什么是 鋼筋的包興格效應？ 6．在鋼筋混凝土結構中，宜采用哪些鋼筋？ 7．試述鋼筋混凝土結構對 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？混凝土徐變對結構有什么影響？ 16．鋼筋與混凝土之間的 粘結 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。另一個強度指標是鋼筋極限強度 uf ，一般用作鋼混凝土結構設計原理課后習題答案 6 筋的實際破壞強度。 設計中極限抗拉強度不能作為鋼筋強度取值的依據(jù)，一般取殘余應變?yōu)?%所對應的應力 ，通常稱為條件屈服強度。 圖 22硬鋼 拉伸試驗的應力應變曲線 2． 我國用于鋼筋混凝土結構的鋼筋有幾種？我國熱軋鋼筋的強度分為幾個等級？ 混凝土結構設計原理課后習題答案 7 答：目前我國用于鋼筋混凝土結構和 預應力混凝土結構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)拉伸前的測量標距； 39。 1887 年德國人包興格對鋼材進行拉壓試驗時發(fā)現(xiàn)的，所以將這種當受拉（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。 （ 2）強屈比的要求 所以設計中應選擇適當?shù)那鼜姳龋?對于抗震結構，鋼筋應力在地震作用下可考慮進入強化段，為了保證結構在強震下“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，一般不應小于 。 （ 5）耐久性 混凝土結構 耐久性是指，在外部環(huán)境下材料性、構件、結構隨時間的退化，主要包括鋼筋銹蝕、凍融循環(huán)、堿 — 骨料 反應、化學作用等的機理及物理、化學和生化過程。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。對于水泥砂漿結構，除上述決定水泥 石結構的因素外，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含量是重要控制因素； ③ 宏觀結構，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：混凝土強度等級應按立方體抗壓強度標準值確定，混凝土立方體抗壓強度標準值 fcu， k，