结构设计第一次作业

第一次作业（第一次作业（1 1、2 2、3 3 章）章） 第一章第一章 1 1、配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？、配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？ 增加砼构件的抗拉强度提高构件的整体承载力 2 2、混凝土轴心受压的应力、混凝土轴心受压的应力应变曲线有何特点？应变曲线有何特点？ 上升段：当压应力 c0.3fc 时，应力曲线-应变曲线接近直线 OA，砼处于弹 性工作阶段。在压应力 c0.3fc 后，偏离直线；压应力到 0.8fc 左右，塑形变 形增大，斜率急剧减小；当 c=fc 是斜率接近水平，构件表面出现不连续的可 见裂缝。 3 3、什么叫混凝土的徐变？影响徐变有哪些主要原因？、什么叫混凝土的徐变？影响徐变有哪些主要原因？ （1）在不变的应力长期持续作用下，砼的变形随时间而不断增长的现象。 （2）龄期越短，徐变越大；水泥用量越大，徐变越大；骨料弹性模量越高， 徐变越小；水灰比越大，徐变越大；养护时相对湿度越小，徐变越大；构件尺 寸越大，徐变越小；捣实越密实，徐变越小。 第二章第二章 1 1、桥梁结构的功能包括哪几方面的内容？何谓结构的可靠性？、桥梁结构的功能包括哪几方面的内容？何谓结构的可靠性？ （1）结构应能承受在正常施工和使用期间可能出现的各种荷载、变形、约束 变形的作用；在正常使用的条件下具有良好的工作性能；在正常使用和维护 的状态下，在规定的时间内，具有足够的耐久性；在偶然荷载作用下（地震、 强风）结构依然保持整体稳定性。 （2）可靠度：结构在规定的时间内和条件下，完成预定功能的概率。 2 2、什么叫极限状态？我国、什么叫极限状态？我国公路桥规公路桥规规定了哪两类结构的极限状态？规定了哪两类结构的极限状态？ （1）整体结构或结构的一部分超过某一特定的状态就不能满足设计规定的某一 功能要求时称为极限状态。 （2）分为：承载力极限状态和正常使用状态。 3 3、我国、我国公路桥规公路桥规规定了结构设计哪三种状况？规定了结构设计哪三种状况？ 持久、短暂、偶然状况。 4 4、钢筋混凝土梁的支点截面处，结构重力产生的剪力标准值、钢筋混凝土梁的支点截面处，结构重力产生的剪力标准值 VGk=187.01KNVGk=187.01KN； 汽车荷载产生的剪力标准值汽车荷载产生的剪力标准值 VQ1k=261.76KN,VQ1k=261.76KN,；冲击系数；冲击系数 1+=1.191+=1.19；人群荷载；人群荷载 产生的剪力标准值产生的剪力标准值 VQ2k=57.2KNVQ2k=57.2KN；温度梯度作用产生的剪力标准值；温度梯度作用产生的剪力标准值 VQ3k=41.5KNVQ3k=41.5KN，参照例题，参照例题 2-32-3，试进行正常使用极限状态设计时的作用效应组合，试进行正常使用极限状态设计时的作用效应组合 计算。计算。 解：常使正用极限状态设计时作用效力组合： 作用短期效应组合：Vsd=v1VgikijVQjk1n1j =187.01+0.7261.76(1.19+157.2+0.841.5）=431.39KN/m 长期效应组合： V1d= v1Vgiki+jNQjk2n1j =187.01+0.4261.76(1.19+0.457.2+0.841.5)=331.8KN/m 第三章第三章 1 1、什么叫受弯构件纵向受拉钢筋的配筋率？配筋率的表达式中，、什么叫受弯构件纵向受拉钢筋的配筋率？配筋率的表达式中，含义是什含义是什 0 h 么？么？ （1）主筋作为抗弯钢筋，其数量由抗弯承载力计算确定 即： =ASbH0 Ho 纵向受拉钢筋横截面重心到梁受压边缘的距离，即为截面的有效高度。 2 2、为什么钢筋要有足够的混凝土保护层厚度？钢筋的最小混凝土保护层厚度的、为什么钢筋要有足够的混凝土保护层厚度？钢筋的最小混凝土保护层厚度的 选择应考虑哪些因素？选择应考虑哪些因素？ （1）为了保护钢筋不直接受到大气的侵蚀和其他原因的作用。 （2）构件类型、砼质量、构件工作环境。 3 3、什么叫钢筋混凝土少筋梁、适筋梁和超筋梁？各自有什么样的破坏形态？、什么叫钢筋混凝土少筋梁、适筋梁和超筋梁？各自有什么样的破坏形态？ 1.少筋梁，是指少筋破坏（配筋率 min）的钢筋混凝土梁，构件承载能力 很低，只要其一开裂，裂缝就急速开展.裂缝截面处的拉力全部由钢筋承受 ，钢 筋由于突然增大的应力而屈服.构件立即发生破坏.这种破坏具有明显的脆性性质， 即一裂即坏。 2. 梁适筋，是指适筋破坏（ min max）的钢筋混凝土梁构件的破坏 首先是由于受拉区纵向受力钢筋屈服.然后受压区混凝土被压碎，钢筋和混凝土 的强度都得到充分利用。这种破坏前有明显的塑性变形和裂缝预兆.破坏不是突 然发生的，呈塑性性质。 3.多筋梁也就是超筋梁，指超筋破坏（max）的钢筋混凝土梁，构件的破 坏是由于受压区的混凝土被压碎而引起，受拉区纵向受力钢筋不屈服，在破坏 前虽然也有一定的变形和裂缝预兆.但不象适筋破坏那样明显，而且当混凝土压 碎时，破坏在然发生，钢筋的强度得 不到充分利用，破坏带有脆性性质。少筋破坏和超筋破坏都具有脆性性质破坏 前无明显预兆.破坏时将造成严重后果，材料的强度得不到充分利用.因此应避免 将受弯件设计成少筋构件和超筋构件，只允许设计成适筋构件。在后面的讨论 中，我们将所讨论的范围限制在适筋构件范围以内，并且将通过控制配筋率或 控制相对受压区高度等措施使设计成为适筋构件 ） （bfcdM2-0h） 4 4、截面尺寸、截面尺寸 bh=200500mmbh=200500mm 的钢筋混凝土矩形截面梁，采用的钢筋混凝土矩形截面梁，采用 C25C25 混凝土和混凝土和 HRB335HRB335 钢筋，环境钢筋，环境 I I 类，安全等级二级，最大弯矩组合设计值类，安全等级二级，最大弯矩组合设计值 Md=145KNMd=145KN .m.m， 进行截面设计并复核？进行截面设计并复核？ 解：1、基本资料 安全等级二级 机构重要系数 ro=1.0（表 2-2） 环境资料 I 类受拉主筋的最小保护层厚度 Cmin=30mm（表 3-1） 选择材料：砼 C25，fcuk=25mpa fck=16.7mpa fck=1.78mpa 表（1-1）fcd=11.5mpa ftd=1.23mpa（表 2-3）Ec=28*10mpa 表（1-2） 钢筋：HRB335 fsk=335mpa Es=2*10*10mpa fsd=280mpa 2、尺寸拟定：b*h=200*500mm 3、作用及作用拟定效应计算：最大弯矩组合设计值 Md=145kn/m 4、持久状况承载能力极限状态设计正截面承载力计算 （1）选择控制截面：最大弯矩截面，计算弯矩 M=roMd=145kn/m （2）截面设计假设 as:采用绑扎钢筋骨架，按一层钢筋布置则 as=40mm 即： ho=h-as=500-40=460mm 计算截面受压区高度 x=h0-)*fcdM2- 02hb（=176.6mm b*h0=0.56*460=257.6mm 满足要求 计算受拉钢筋截面面 积 As=fcd*bx/fsd=1376.7mm 选择配置钢筋 1）选择钢筋根据表 1-4 得：选择 914 钢筋 d 外=16.2mm 2）钢筋布置：按一层布置钢筋横向间距 Sn=b-9d 外-2c/20（不与考虑） 当 As=1473mm时选用 325 钢筋 d 外=28.4mm 则 Sn=b-3d 外-2c/2=54.8mmSn，minmm302530max 实际 as 和 h0 ：as=c+d 外/2=44.2mm 则 h0=h-as=455.8mm 3）计算配筋率： =As/b*h0=0.2% min%2.0%2.028023.1*45.0max0.2%fsd0.45ftdmax）(3) 截 面核算计算截面受压区高度。 x=fsd*As/fcd*b=179.3mmbh0(0.54*455.8=246.1mm)满足要求 计算抗弯承载 力 Mu：Mu=fcd*b*x（h0-x/2)=147.2kn/m 满足要求 当为多层钢筋时和单层钢筋 基础资料一致故省略 截面设计：假设 as=65mm h0=h-as=435mm 截面区受压高度 x=183.7mmbh0(0.54*435=234.9mm)满足要求 受拉钢筋 As=fcd*b*x/fsd=1508.96mm 选择布置钢筋（表 1-4）第一层用 320 外径 22.7mm 第二层用 220 外径 22.7mm 则 实际面积为 1570mm。 1）砼保护层厚度为 C=max2030=30mm 2）钢筋布置按两层布置：第一层钢筋横向间净距 Sn1=（b-3d 外-2c） /2=35.95mmSn1 第二层钢筋横向净距 Sn2=（b-2d 外-2c）/2=94.6mmSn2 钢筋的纵向间净距为：Sn=mm302030 实际 as 和 h0 ：as1=c+(d1 外/2)=41.35mm as2=as1+（d1 外/2）+Sn+(d2