【正文】 澆鋼筋混凝土軸心受壓柱，底墻固定， 上端鉸支，柱高 ，支承條件系數(shù) ，承受軸壓力設(shè)計(jì)值 900kN，采用 C20 混凝土（ 2/ mmNfcd ? ），和 R235 鋼筋（ 239。([ 39。 ???? ssAA?，故 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課后習(xí)題答案 22 NAfAAfN sysc2 2 494 0 2]3 1 42360)3 1 429 6 163([]39。???????????? ? 實(shí)際縱筋配筋率 %3%96163314239。 由承載力計(jì)算公式得： Asso= 21 5 8 845 mmAd stc o r ??????? NAfAfAfN ssoysyc o rc28 68 06 4) 01 ()2( 39。螺旋箍筋間距 mmA Ads sso stc o r 461 5 5 5 ?????? ? 取用 s=45mm，滿足大于 40mm 及小于 80mm， 同時(shí)小于及等于 =179。 3142=786mm2），滿足構(gòu)造要求。??? 215 5 53002 )31 4 236066 0 ( 6 66 66 mm?? ????? 因 Asso＞ 39。 取混凝土保護(hù)層厚度為 30mm, 混凝土的核芯截面面積為 dcor=35060=290mm ysyc orcsso fAfAfNA2)( 39。 ???? 選用 ，相應(yīng)的 39。 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課后習(xí)題答案 21 （ 2）按配有縱筋和螺旋箍筋柱計(jì)算 假定縱筋配筋率按 39。 ???? AA S? 配筋率太大，因 l0/d＜ 12，若混凝土強(qiáng)度等級(jí)不再提高，則可采用螺旋箍筋以提高柱的承載能力。 4 9 8 73609 6 1 6 2 8 5 0 0 0 mmfAfNAycs ??????? ? 求配筋率 5 6 1 6 34 9 8 739。 = 計(jì)算穩(wěn)定系數(shù) ? 值，因 l0/d=4000/350= 查表 61 得 ? = 取園截面直徑為 350mm,圓形柱混凝 土截面面積為 222 9 6 1 6 34 3 5 mmdA ???? ? 由承載力公式求得 239。試進(jìn)行該柱配筋計(jì)算。 /360 mmNfy ?），箍筋用 HRB335（ fy=300N/mm2）。 （ 3）求 0ssA 混凝土保護(hù)層厚度為 30mm，則 mmd c o r 3 4 0604 0 0 ??? 22 908034 mmA c o r ??? 由承載力極限公式得 230 )( 1027492)( mmfAfAfNAysyc o rcss ??????????????? 20 mmAA sss ????? （滿足要求） （ 4）確定螺旋箍筋直徑和間距 假定螺旋箍筋直徑 d=8mm，則單根螺旋箍筋截面面積 21 mmAss ? ，可得 mmA Ads ss ssc o r 1 ????? ? 取 s=50mm,40mm≤ s≤ 80mm， mmds c o r 683 4 ???? (滿足構(gòu)造要求 ) 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課后習(xí)題答案 20 （ 5）復(fù)核混凝土保護(hù)層是否過早脫落 按 ?dl 查表得 ?? NkNNAfAf syc ?????????????? 37753 7 7 5 3 6 8)()( ? （滿足要求） 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) 。混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C30（ 2/ mmNf c ? ），縱筋采用 HRB400 級(jí)鋼筋（ 2/360 mmNf y ?? ）， 箍筋采用 HRB335 級(jí)鋼筋（ 2/300 mmNf y ? ），環(huán)境類別為一類，試確定柱的配筋。柱承載軸心壓力設(shè)計(jì)值 N=900kN，試核算該柱是否安全。 300mm，柱內(nèi)配有 4 16 縱筋（ 239。 1884mmAs ? 設(shè)計(jì)面積與計(jì)算面積誤差 %180118011884 ??5%，滿足要求。 ?????? ?? AA s ，對(duì)稱配筋截面每一側(cè)配筋率也滿足 %的構(gòu)造要求。m in39。39。 400mm 長細(xì)比 ???bl ，查表 ?? 根據(jù)軸心受壓承載力公式確定 39。確定該柱截面尺寸及縱筋面積。 2．某多層現(xiàn)澆框架廠房結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層中柱 ,軸向壓力設(shè)計(jì)值 N=2100kN,樓層高 H=，計(jì)算長度 l0=，混凝土用 C30（ fc=），鋼筋用HRB335 級(jí)（ 239。 選 ， 239。39。 1906) 102650(360 1)(1 mmAfNfA cys????? ???? ? %% 1 9 0 6 39。sA 2339。 解：根據(jù)構(gòu)造要求，先假定柱截面尺寸為 400mm179。 /360 mmNf y ? ），環(huán)境類別為一類。 （ 2） 若采用《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，采用 C20 混凝土 fc=，鋼筋 HRB335（ fy=300N/mm2），試設(shè)計(jì)軸心受壓柱，比較兩者差異。 /195 mmNf sd ? ），環(huán)境類別為一類。試進(jìn)行該柱配筋計(jì)算。 /360 mmNfy ?），箍筋用 HRB335（ fy=300N/mm2）。 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) 。 4．某大樓底層門廳現(xiàn)澆鋼筋混凝土內(nèi)柱，承受軸心壓力設(shè)計(jì)值 N=2749kN，計(jì)算高度 ml ? ，根據(jù)建筑設(shè)計(jì)要求，柱得截面為圓形，直徑mmdc 400? 。 /300 mmNfy ?），混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C30（ fc=），環(huán)境類別為一類 。 3．某無側(cè)移現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)底層中柱，計(jì)算長度 ml ? ，截面尺寸為 300mm179。 /300 mmNfy ?），環(huán)境類別為一類。確定柱截面積尺寸及縱筋面積。 A. 彈性模量 ； 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課后習(xí)題答案 15 B. 割線模量 ； C. 切線模量 ； D. 原點(diǎn)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(jì) 算 題 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)值 N=2650kN，計(jì)算長度 mHl ?? ，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C30（ fc=），鋼筋用 HRB400級(jí)（ 239。 A． ； B． ； C． ； D． ； 12．cccE ???39。 A． 150 mm； B． 200 mm； C． 100mm； D． 250 mm； 10．混凝土強(qiáng)度等級(jí)是由（ ）確定的。 A. 比例極限； 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課后習(xí)題答案 14 B. 彈性極限； C. 屈服上限； D. 屈服下限； 8．能同時(shí)提高鋼筋的抗拉和抗壓強(qiáng)度的冷加工方法是（ ）。 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. 平均值 fcu? ； B. ?? ?fcu ； C. ?? 2?fcu ； D. ?? ?fcu ； 4．規(guī)范規(guī)定的受拉鋼筋錨固長度 al 為（ ）。 A. 橫向受拉，縱向受壓，可提高抗壓強(qiáng)度； B. 橫向受壓，縱向受拉，可提高抗壓強(qiáng)度； C. 三向受壓會(huì)降低抗壓強(qiáng)度； D. 三向受壓能提高抗壓強(qiáng)度； 2．混凝土的彈性模量是指（ ）。因此，搭接鋼筋之間容易發(fā)生縱向劈裂裂縫，必須有較強(qiáng)的圍箍約束以維持錨固。因此，搭接鋼筋的錨固強(qiáng)度減小，與錨固長度相比，搭接長度應(yīng)予加長。因此，綁扎搭接傳力的基礎(chǔ)是錨固。 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。設(shè)計(jì) 錨固長度 la 應(yīng)當(dāng)在臨界錨固長度和極限錨固長度之間，前者是為了保證鋼筋承載受力的基本性能，后者是因?yàn)檫^長的 錨固實(shí)際已經(jīng)不起作用。錨固抗力等于鋼筋屈服強(qiáng)度 Fy時(shí)，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(huì)發(fā)生 錨固破壞的最小長度。 各種粘結(jié)力中，化學(xué)膠結(jié)力較小；光面鋼筋以摩擦力為主；變形鋼筋以機(jī)械咬合力為主。 變形鋼筋的橫肋會(huì)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。 鋼筋和混凝土之間的擠壓 力越大、接觸面越粗糙，則摩擦力越大。 （ 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(duì)滑移時(shí)，在鋼筋和混凝土界面上將產(chǎn)生摩擦力。 16． 鋼筋與混凝土之間的 粘結(jié) 力是如何組成的？ 答： 試驗(yàn)表明， 鋼筋和混凝土 之間的粘結(jié)力或者抗滑移力，由四部分組成： （ 1） 化學(xué)膠結(jié)力： 混凝土中的水泥凝膠體在鋼筋表面產(chǎn)生的化學(xué)粘著力或吸附力，來源于澆注時(shí)水泥漿體向鋼筋表面氧化層的滲透和養(yǎng)護(hù)過程中水泥晶體的生長和硬化，取決于水泥的性質(zhì)和鋼筋表面的粗糙程度。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。此切線的斜率即為該點(diǎn)的切線模量，其表達(dá)式為 Ec′ = tgα = dσ / dε 切線模量是原點(diǎn)與某點(diǎn)連線即割線的斜率作為混凝土的割線模量，稱為變形模量 Ec″ ，它的表達(dá)式為 Ec″ = tgα1 = ζc / εc 15． 什么叫混凝土徐變？混凝土徐變對(duì)結(jié)構(gòu)有什么影響？ 答： 在不變的應(yīng)力長期持 續(xù)作用下，混凝土的變形隨時(shí)間而緩慢增長的現(xiàn)象稱為混凝土的徐變。 當(dāng)應(yīng)力較大時(shí)，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(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。 4） 超過峰值應(yīng)力后 超過 C 點(diǎn)以后 ，曲線進(jìn)入下降段 ，試件的承載力隨應(yīng)變?cè)鲩L逐漸減小，這種現(xiàn)象為應(yīng)變軟化。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(diǎn) 稱為臨界應(yīng)力點(diǎn)，相應(yīng)的應(yīng)力相當(dāng)于混凝土的條件屈服強(qiáng)度。 2）應(yīng)力 fc sh ζ≤ fc sh 隨著荷載的增加，當(dāng)應(yīng)力約為 (～ ) fc sh，曲線明顯偏離直線，應(yīng)變?cè)鲩L比應(yīng)力快，混凝土表現(xiàn)出越來越明顯的彈塑性。 圖 23 混凝土軸心受壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線 1）應(yīng)力 σ≤ fc sh 當(dāng)荷載較小時(shí)，即 ζ≤ fc sh，曲線近似是直線（圖 23 中 OA段）， A點(diǎn)相當(dāng)于混凝 土的彈性極限。 答：一般用標(biāo)準(zhǔn)棱柱體或圓柱體試件測定混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，三軸受力時(shí)混凝土縱向抗壓強(qiáng)度為 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)沿圓柱體縱軸的軸心抗壓強(qiáng)度； fc′ —— 混凝土的單軸圓柱體軸心抗壓強(qiáng)度； β —— 系數(shù)，一般普通混凝土取 4； σr —— 側(cè)向壓應(yīng)力。試驗(yàn)時(shí)先通過液體靜壓力對(duì)混凝土圓柱體施加徑向等壓應(yīng)力，然后對(duì)試件施加縱向壓應(yīng)力直到破壞。 12． 簡述混凝土 三軸受壓強(qiáng)度的概念。 11． 混凝土的強(qiáng)度等級(jí)是如何確定的。 10． 簡述混凝土軸心抗壓強(qiáng)度。 3℃，相對(duì)溫度≥ 90%）下養(yǎng)護(hù) 28 天后，以標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法 (中心加載，加載速度為 ～ )，試件上、下表面不涂潤滑劑，連續(xù)加載直至試件破壞，測得混凝土抗壓強(qiáng)度為混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體的抗壓強(qiáng)度 fck，單位 N/mm2。 9． 簡述混凝土立方體抗壓強(qiáng)度。 混凝土內(nèi)砂漿與骨料界面的粘結(jié)強(qiáng)度只有砂漿抗拉強(qiáng)度的 35％－ 65％，這說明砂漿與骨料界面是混凝土內(nèi)的最薄弱環(huán)節(jié)。 混凝土的宏觀結(jié)構(gòu)中，水泥作為基相， 粗骨料隨機(jī) 分布 在連續(xù)的水泥砂漿中。 答：混凝土材料結(jié)構(gòu)分為三種基本類型： ① 微觀結(jié)構(gòu)，即水泥石結(jié)構(gòu)，水泥石結(jié)構(gòu)由水泥凝膠、晶體骨架、未水化完的水泥顆粒和凝膠孔組成，其物理力學(xué)性能取決于水泥的礦物成份、粉磨細(xì)度、水灰比和硬化條件； ② 亞微觀結(jié)構(gòu)，即混凝土的水泥砂漿結(jié)構(gòu)，水泥砂漿結(jié)構(gòu)可看作以水泥石為基相、砂子為分散相的二組混凝土體系，砂子和水泥石的結(jié)合面是薄弱面。 8． 簡述混凝土的組成結(jié)構(gòu)。 （ 7） 經(jīng)濟(jì)性 衡量鋼筋經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)是強(qiáng)度價(jià)格比，即每元錢可購得的單位鋼筋的強(qiáng)度，強(qiáng)度價(jià)格比高的鋼筋比較 經(jīng)濟(jì)。預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線不能彎折，只能以直條形式應(yīng)用。鋼筋彎鉤、彎折加工時(shí)應(yīng)避免裂縫和折斷。 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。粘結(jié)力是鋼筋與混凝土得以共同工作的基礎(chǔ)，其中鋼筋凹凸不平的表面與混凝土間的機(jī)械咬合力是粘結(jié)力的主要部分，所以變形鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能最好，設(shè)計(jì)中宜優(yōu)先選用變形鋼筋。 （ 3） 延性 在 工程設(shè)計(jì)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)