受压构件正截面承载力

1、题目部分， （卷面共有 26 题,126.0分,各大题标有题量和总分 ）一、单项选择题 （11小题,共 33.0 分）1 （3 分 ）轴心受压构件在受力过程中钢筋和砼的应力重分布均A 、存在；B 、不存在。2（3 分）轴心压力对构件抗剪承载力的影响是A、凡有轴向压力都可提高构件的抗剪承载力，抗剪承载力随着轴向压力的提高而提高；B、轴向压力对构件的抗剪承载力有提高作用，但是轴向压力太大时， 构件将发生偏压破坏；C、无影响。3 （3 分 ）大偏心受压构件的破坏特征是：A、靠近纵向力作用一侧的钢筋和砼应力不定，而另一侧受拉钢筋拉屈；B、远离纵向力作用一侧的钢筋首先被拉屈，随后另一侧钢筋压屈、砼亦被压

2、碎；C、远离纵向力作用一侧的钢筋应力不定，而另一侧钢筋压屈，砼亦压碎。4（3 分）钢筋砼柱发生小偏压破坏的条件是：A 、偏心距较大，且受拉钢筋配置不多；B、受拉钢筋配置过少；C、偏心距较大，但受压钢筋配置过多；D、偏心距较小，或偏心距较大，但受拉钢筋配置过多。5（3 分）大小偏压破坏的主要区别是：A 、偏心距的大小；B、受压一侧砼是否达到极限压应变；C、截面破坏时受压钢筋是否屈服；D、截面破坏时受拉钢筋是否屈服。6 （3 分 ）在设计双筋梁、大偏压和大偏拉构件中要求x 2as 的条件是为了：A、防止受压钢筋压屈；B、保证受压钢筋在构件破坏时能达到设计屈服强度fy ；2C、避免 fy 400N/

3、mm 2。7（3 分）对称配筋的矩形截面偏心受压构件（C20，HRB335 级钢），若 经计算， ei 0.3ho, 0.65 ，则应按（ ）构件计算。A 、小偏压； B 、大偏压； C、 界限破坏。8（3 分）对 bho，fc，fy， fy 均相同的大偏心受压截面，若已知M2M 1，N2N 1，则在下面四组内力中要求配筋最多的一组内力是A、（M1，N2）； B、（M2，N1）；C、 （ M 2，N2）；D、 （M1，N1）。9（3 分）当 x 2as ，在矩形截面大偏心受压构件的计算中求As 的作法是 :A. 对 As 的形心位置取矩 （取 x 2as ）求得；B、除计算出 A s外,尚应按

4、 As =0 求解 As，取两者中的较大值；C、按 B 法计算，但取两者中较小值；D、按 C 法取值，并应满足最小配筋率等条件。10（3 分）钢筋砼柱发生大偏压破坏的条件是A 、偏心距较大；B、偏心距较大，且受拉钢筋配置较多；C、偏心距较大，且受压钢筋配置不过多；D、偏心距较大且受拉钢筋配置不过多。11（3 分）指出下列哪些说法是错误的A、受压构件破坏时，受压钢筋总是受压屈服的；B、大偏心受压构件破坏时，受拉钢筋已经屈服；C、小偏心受压构件破坏时，受拉钢筋可能受压，也可能受拉。二、判断题 （7小题,共 7.0分）1（1分）在钢筋砼大偏心受压构件承载力计算时，若x 2as ，则在构件破坏时 As

5、 不能充分利用。 （ ）2 （1 分 ）偏压构件，若 ei0.3 h 0，则一定为大偏压构件。 （ ）3（1分）不论大、小偏压破坏时， As 总能达到 fy 。（ ）4（1 分）螺旋箍筋仅用在轴向荷载很大且截面尺寸受限制的轴心受压短柱中。（ ）5（1 分）配螺旋箍筋的轴心受压柱中的砼抗压强度大于fc。 （ ）6（1 分 ）若轴压柱承受不变的荷载， 则不论经过多长时间， 钢筋及砼压应力都不随时间的变 化。 （ ）7（1分）在对称配筋偏心受压构件中， M 相同时， N越小越安全。 （ ）三、问答题 （5小题,共 41.0分）1 （6 分 ）轴心受压普通箍筋短柱与长柱的破坏形态有何不同?2 （7 分

6、 ）简述偏心受压短柱的破坏形态 ?偏心受压构件如何分类 ?3 （8 分 ）为什么要引入附加偏心距 ea，如何计算附加偏心距？4（10 分 ）什么是结构的二阶效应？混凝土结构设计规范GB50010-2002 中如何考虑结构的二阶效应？5（10 分 ）大小偏心受压破坏的界限是什么？大小偏心受压构件的破坏特点是什么？四、计算题 （3小题,共 45.0分）1（12 分）某多层现浇框架底层柱，设计承受纵向为3000kN 。基础顶面至一层楼盖之间的距离为 6.3m。混凝土强度等级为 C40（ fc=19.1N/mm2 ），钢筋为 HRB335 级钢（ fy =300N/mm2 ）， 柱截面尺寸为 4004

7、00mm，求需要的纵向受力钢筋面积。2（15 分）某方形截面柱，截面尺寸为 bh 600 600mm，柱子计算长度为 3m。已知轴向压 力设计值 N 1500kN ，混凝土强度等级为C30（ fc=14.3N/mm2 ），采用 HRB335 级钢（ fy =300N/mm2 ），As1256mm2， As 1964 mm2 。求该截面能够承受的弯矩设计值。3（18 分 ）某方形截面柱，截面尺寸为600600mm。柱子的计算长度为 3m。轴向压力设计值为 N 3500kN ，弯矩设计值为 M 100kN m 。混凝土强度等级为 C30（fc=14.3N/mm 2）， 纵向受力钢筋采用 HRB33

8、5 级钢（ fy =300N/ mm2），若设计成对称配筋，求所需的钢筋面积。= 答案 = 答案部分， （卷面共有 26 题,126.0分,各大题标有题量和总分 ）、单项选择题 （11小题,共 33.0 分）1（3 分）答案 A2（3 分）答案 B3（3 分）答案 B4（3 分）答案 D5（3 分）答案 D6（3 分）答案 B7（3 分）答案 A8（3 分）答案 B9（3 分）答案 D10（3 分）答案D11（3 分）答案A二、判断题 （7小题,共 7.0分）1(1分）答案对2(1分）答案错3(1分）答案错4(1分）答案对5(1分）答案对6(1分）答案错7(1分）答案错三、问答题 （5小题,共

9、 41.0分）1（6 分）答案短柱： 随着荷载的继续增加，柱中开始出现微细裂缝，在临近破坏荷载时，柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋发生压屈，向外凸出，混凝土被压碎，柱子即告破坏。长柱： 随着荷载的增加，附加弯矩和侧向挠度将不断增大。破坏时，首先在凹侧出现纵向裂缝， 随后混凝土被压碎， 纵筋被压屈向外凸出； 凸侧混凝土出现垂直于纵轴方向的横向 裂缝，侧向挠度急剧增大，柱子破坏。2（7 分）答案 偏心受压短柱的破坏形态有大偏心受压破坏和小偏心受压破坏两种情况。 大偏心受压破坏的 特点是受拉钢筋先达到屈服强度， 导致压区混凝土压碎， 是与适筋梁破坏形态相类似的延性 破坏类型。小偏心受压破坏形态

10、的特点是混凝土先被压碎，远侧钢筋可能受拉也可能受压， 但都不屈服，属于脆性破坏类型。偏心受压构件的分类： 1、当轴心压力的相对偏心矩较大， 且受拉钢筋又配置不很多时， 为大偏心受压破坏； 2、当轴心压力的相对偏心矩较大，但受拉钢筋配置很多时，或当轴心 压力的相对偏心矩较小时，为小偏心受压破坏。3（8 分）答案由于施工过程中， 结构的几何尺寸和钢筋位置等不可避免地与设计规定存在一定的偏差， 混 凝土的质量不可能绝对均匀， 荷载作用位置与计算位置也可能有一定偏差， 这就使得轴向荷 载的实际偏心距与理论偏心距之间有一定误差。因此，引入附加偏心距ea 来考虑上述因素可能造成的不利影响。根据混凝土结构设

11、计规范 GB50010-2002 中规定，附加偏心距 ea 应取 20mm 和偏心方向 截面尺寸的 1/30 中的较大值。4（10 分）答案 所谓二阶效应是指在结构产生侧移 （层间位移） 和受压构件产生纵向挠曲变形时， 在构件中 由轴向压力引起的附加内力。 在长细比较大的受压构件中， 二阶效应的影响不容忽略， 否则 将导致不安全的后果。混凝土结构设计规范 GB50010 2002 提出两种计算结构二阶效应的方法： -l0法原规范在偏心受压构件的截面设计计算中， 采用由标准偏心受压柱 （两端铰支， 作用有等偏 心距轴压力的压杆） 求得的偏心距增大系数 与柱段计算长度 l 0相结合的方法， 来估算

12、附加 弯矩。这种方法也称为 -l0法，属于近似方法之一。 GB500102002 仍保留了此种方法。 考虑二阶效应的弹性分析法假定材料性质是弹性的， 各构件的刚度则采用折减后的弹性刚度。 但它考虑了结构变形的非 线性，也就是考虑了二阶效应的影响。 由它算得的各构件控制截面的最不利内力可以直接用 于截面的承载力设计， 而不再需要像原规范那样通过偏心距增大系数 来增大相应截面的初 始偏心距。考虑二阶效应的弹性分析法的关键是如何对构件的弹性刚度加以折减， 新规范规定： 当按考虑二阶效应的弹性分析方法时， 可在结构分析中对构件的弹性抗弯刚度 EI （ I 为不计钢筋的混凝土毛截面的惯性矩）乘以如下的折

13、减系数： 梁 0.4 柱 0.6 剪力墙 0.45 核心筒壁 0.45 由于剪力墙肢及核心筒壁在底部截面开裂后刚度变化较大， 实际工程中的剪力墙肢及筒壁在 承载力极限状态下有可能开裂， 也有可能不开裂。 为了避免每次设计时必须先验算墙底是否 开裂， 规范是按开裂剪力墙及开裂筒壁给出折减系数的， 这样处理在总体上偏于安全。 同时 规范也指明， 当验算表明剪力墙或核心筒底部正截面不开裂时， 其刚度折减系数可取为 0.7。 5（10 分）答案 两种偏心受压坏形态的界限为： 两种偏心受压破坏形态的界限与受弯构件两种破坏的界限相同， 即在破坏进纵向钢筋应力达 到屈服强度， 同时受压区混凝土亦达到极限压应

14、变cu 值，此时其相对受压区高度称为界限相对受压区高度 b。当： b 时，属于大偏心受压破坏；b 时，属于小偏心受压破坏。大偏心受压（受拉破坏） 当构件的偏心距较大面受拉纵筋配置适量时， 构件由于受拉纵筋首先达到屈服强度， 此后变 形及裂缝不断发展， 截面受压区高度逐渐在减小， 最后受压区混凝土被压碎而导致构件的破 坏。这种破坏形态在破坏前有明显的预兆，属于塑性破坏小偏心受压 当构件偏心距较小， 或虽偏心距较大， 但受拉钢筋配置数量较多时， 构件的破坏是由于受压 区混凝土达到极限压应变值而旨起的。 破坏时， 距轴向压力较远一侧的混凝土和纵向钢筋可能受压或受拉， 其混凝土可能出现裂缝或不出现裂缝

15、， 相应的钢筋应力一般均未达到屈服 强度，而距轴向力较近一侧的纵向受压钢筋应力达到屈服强度； 此时，构件受压区高度较大， 最终由于受压区混凝土出现大致与构件纵轴平行的裂缝和剥落的碎渣而破坏。 破坏时没有明 显预兆。属脆性破坏。四、计算题 （3小题,共 45.0分）1（12 分）答案 根据混凝土结构设计规范 GB50010-2002 ，取柱子计算长度为 1.0H ，则l0 1.0H 1.0 6.3 6.3m 计算温度系数 ，因 l0 /h 6300/ 400 15.75 查表得， 0.875。则： AsN0.9fcAfy33000 10 30.9 0.87519.1 400 4003002251

16、2mmAs2512 1.57% ，因此 min 0.4% 1.57% 3% ，As 400 400 min因此符合配筋率要求。2（15 分）答案 设 as as 40mm ，则 h0 600 40 560mm设该构件为大偏心构件，则令 b 0.55Nb 1 fc bbh0 fy As fyAs求得： 1.0 14.3 0.55 600 560 300 1964 300 12562855.0kN1500kN故该构件属于大偏心受压构件N fy As fyAsx1fcb3则： 1500 103 300 1964 300 12561.0 14.3 600150.1mm2as 80mm x 150.1m

17、m bho0.55 560 308mml0/h 3000/ 600 5 ，则1.01 fcbx e150.11.0 14.3 600 150.1 560 300 1964 560 40231500 103620.6mmhh600因： e eiasei eas 620.6 40 360.6mm222e0 ei ea 360.6 20 340.6mm则： M Ne0 1500 340.6 10 3=510.9kN m3（18 分）答案 设 as as 40mm ，则 h0 600 40 560mm100 106e0 M /N 3 =28.6mm0 3500 103ea h/30 20mmei e0 ea 28.6 20 48.6mm l0/h 3000/ 600 5 ，则 1.0e ei h as 1.0 48.6 600/ 2 40 308.6mm i 2 s因为对称配筋，则Nb 1 fc bbh01.0 14.3 0.55 600 5602642.6kNN 3500kN故该构件为小偏心受压构件，则N 1 fc bbh02bNe 0.43 1 fc bb