混凝土结构设计原理习题答案（第四章）

本文格式为Word版，下载可任意编辑——混凝土结构设计原理习题答案（第四章）教材P97

习题1：钢筋混凝土简支梁，计算跨度为l0?5.7m，承受均布荷载为26.5kN/m(已考虑和在分项系数，但不包括梁自重)。混凝土强度等级为C20，环境类别为一类，采用HRB400钢筋。试确定梁的截面尺寸并计算受拉钢筋截面面积和选择钢筋。

提醒：(1)根据梁的跨度初选截面尺寸；(2)钢筋混凝土容重为25kN/m3；(3)此题的计算结果有多种答案。

解：(1)初选截面根据梁的高跨比和高宽比，查表4-1，初选梁的截面尺寸为250mm?500mm。

(2)设计参数查附录1、附录6可知，C20混凝土fc=9.6N/mm2，ft=1.1N/mm2,HRB400级钢筋fy=360N/mm2；查表4-5，α1=1.0，ξb=0.518。查附录16，一类环境，c=25mm，假定钢筋单排布置，则as=c+ds+d/2=45mm，h0=h–45=455mm

f1.1?min?0.2%?0.45t?0.45??0.138%。

fy360(3)内力计算

梁上均布荷载设计值：由可变荷载效应控制的组合

p??Ggk??k?1.2?25?0.25?0.5?26.5?30.25kN/m由永久荷载效应控制的组合

p??Ggk??Q?qk?1.35?25?0.25?0.5?0.7?26.5?22.77kN/m跨中最大弯矩设计值：

11M??0pl02?1.0??30.25?5.72?122.85kN?m

88(4)计算钢筋截面面积由式(4-11)可得

2M2?122.85?1062x?h0?h??455?455??131.5mm??bh0?235.7mm?1fcb1.0?9.6?25020

由式(4-11)可得

?1fcbx1.0?9.6?250?131.5As?fy?360?876.7mm2??minbh?0.2%?250?500?250mm2

符适合用条件。

(5)选配钢筋及绘配筋图

所取截面合理。由以上计算查表，选用

3C20(As=942mm2)，截面配筋简图如右图所示。

例4-1配筋图

习题2．已知一钢筋混凝土梁b×h=300×800mm，混凝土强度等级为C25，环境类别为一类，采用热轧钢筋HRB400。该梁在所计算截面中承受设计弯矩M=570kN·m，试分别用基本方程式和表格法计算所需受拉钢筋的截面面积，并画出该梁的截面配筋图，注明所选受力钢筋及其它构造钢筋的根数及直径。

提醒：受拉钢筋的截面面积预计较大，可能需要排成二排，因此在计算h0时，可取h0=800-60=740mm。

所谓其它构造钢筋是指架立钢筋和沿截面侧边一定间隔设置的纵向构造钢筋。

解：(1)设计参数查附录1、附录6可知，C25混凝土fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2,HRB400级钢筋fy=360N/mm2；查表4-5，α1=1.0，ξb=0.518。

查附录16，一类环境，c=25mm，受拉钢筋的截面面积预计较大，可能需要排成二排，取h0=800-60=740mm。

查表，?min?0.2%?0.45(2)基本方程法：由公式

1??Mu??1fcbx?h0?x?

2??1??代入数据：570?106?1.0?11.9?300x?740?x?

2??ft1.27?0.45??0.159%。fy360解之得：x?262.22mm??bh0?383.32mm

As??1fcbxfy?1.0?11.9?300?262.22?2600mm2

360As，min??minbh?0.2%?300?800?480mm2，所以As?As,min

(3)表格法：

M570?106?s???0.29

?1fcbh021.0?11.9?300?7402??1?1?2??s?1-1-2?0.29?0.35??b

As??1fcb?h0fy?1.0?11.9?300?0.35?740?2568mm2，As?As,min

360(4)选配钢筋由以上计算受力钢筋选配3C22+3C25，As=(1140+1473)mm2=2613mm2，钢筋排两排。

选纵向构造钢筋：由构造要求，架立钢筋选2C14，置于梁顶面箍筋角点处；腰筋选6C14，满足As=923mm2，As>0.1%bh=240mm2，且间距不大于200mm。

该梁截面配筋图如下所示：

习题3．已知某单跨简支板，处于一类环境，计算跨度l=2.18m，承受均布荷载设计值g+q=6kN/m2（包括板自重），采用C30混凝土和HPB300级钢筋，求现浇板的厚度h以及所需受拉钢筋截面面积As。

解：(1)设计参数查附录1、附录6可知，C30混凝土fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2,HRB300级钢筋fy=270N/mm2；查表4-5，α1=1.0，ξb=0.576。

1查附录16，一类环境，c=15mm，取as=20mm。计算跨度l=2.18m，板厚h?l，

35取h=80mm，则h0=80-20=60mm。

?min?0.45ft1.43?0.45??0.238%?0.2%fy270(2)内力计算取板宽b=1000mm的板条作为计算单元，则板上线荷载

q=6kN/m2?1=6kN/m。跨中最大弯矩设计值：

11mM?ql2??6?2.182?3.56kN·

88(3)计算钢筋截面面积

M3.56?106?s???0.069122?1fcbh01.0?14.3?1000?60??1?1?2??s?1-1-2?0.0691?0.0717??bAs??1fcb?h0fy?1.0?14.3?1000?0.0717?60?228mm2

2702As，min??mibhn?0.238%?80?1000?190.4mm，As?As,min

所以，现浇板厚取80mm，所需受拉钢筋截面面积As=228mm2。

习题4．已知矩形梁b?h=200mm×450mm，混凝土强度等级为C20，环境类

别为一类，钢筋为4B16，若承受弯矩设计值M＝70kN·m。试验算此梁正截面是否安全。

解：(1)设计参数查附录1、附录6可知，C20混凝土fc=9.6N/mm2，ft=1.1N/mm2,HRB335级钢筋fy=300N/mm2；查表4-5，α1=1.0，ξb=0.55。

查附录16，一类环境，c=25mm，取as=45mm，则h0=450-45=405mm。

?min?0.2%?0.45ft1.1?0.45??0.165%fy300?200-2?35-4?16?钢筋净间距Sn????22mm?25mm，所以钢筋应当布两

3??排。取as=65mm，则h0=450-65=385mm。

(2)公式适用条件判断1)判断是否少筋

As?804mm2??minbh?0.2%?200?450?180mm2

因此，截面不会产生少筋破坏。2)计算受压高度，判断是否超筋。

x?fyAs?1fcb?300?804?125.625mm??bh0?211.75mm

1.0?9.6?200因此，截面不会产生超筋破坏。

(3)计算截面所能承受的最大弯矩并复核截面

x?125.625???Mu??1fcbx?h0???1.0?9.6?200?125.625??385???77.71kN·

22????m

Mu?M，因此，该截面安全。

习题5．已知某矩形梁，处于一类环境，截面尺寸b×h＝250×550mm，采用

C30混凝土和HRB400级钢筋，截面弯距设计值M＝340kN·m。试配置截面钢筋。解：(1)设计参数查附录1、附录6可知，C30混凝土fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2,HRB400级钢筋fy=360N/mm2；查表4-5，α1=1.0，ξb=0.518。

查附录16，一类环境，c=20mm。(2)判断是否需要双筋截面

因弯矩设计值较大，预计受拉钢筋需排成两排，故取

as?c?ds?d?e?20?20?10?25?62.5mm，取as?63mm，则

22h0=550-63=487mm。

M340?106?s???0.40122?1fcbh01.0?14.3?250?487??1?1?2?s?1?1?2?0.401?0.555??b?0.518

在混凝土强度等级和截面尺寸不改变的前提下，应当采用双筋截面。(3)计算受压钢筋As'和受拉钢筋As取ξ=ξb=0.518，as=63mm，a′s=40mm。

2M??1fcbh0?b?1?0.5?b???Asfy?(h0?a?s)6?340?10?1.0?14.3?250?487?0.518??1?0.5?0.518?360?(487?40)2

=90.4mm2

As????1fcb?bh0?fy?Asfy1.0?14.3?250?0.518?487?360?90.4

360?2595.5mm2ft1.43?0.45??0.179%fy360?min?0.2%?0.45As??minbh?0.2%?250?550?275mm2，As?As,min。

(4)配筋

受压钢筋选用2C14，As=308mm2，受拉钢筋选用3C22+3C25，As=(1140+1473)mm2=2613mm2，钢筋排两排。

习题6．已知条件同题5，但在受压区已配有3B20的HRB335钢筋。试计算受拉钢筋的截面面积As。

解：(1)设计参数查附录13得，As??942mm2，其他条件同上题。

(2)计算受拉钢筋As

?s???h0?a?M?fy?Ass??1fcbh02340?106?300?942??487?40??21.0?14.3?250?487?0.252??1?1?2?s?1?1?2?0.252?0.296??b?0.518

且??2a?2?40s??0.164h0487

As???1fcb?h0?fy?As?fy

1.0?14.3?250?0.296?487?300?9423602

=2216.5mm

选配2C22+3C25，As=(760+1473)mm2=2233mm2，钢筋排两排。第7题解：（1）

1）确定设计参数。查附录1、附录6、表4-4、表4-5可知，

2?1?1.0fc?9.6Nmmfy?300Nmm2?b?0.55

查附录16，一类环境，c?25mm，则

as?c?ds?d?25?10?10?45mm

2h0?h?as?500?45?455mm

2）计算截面所能承受的最大弯矩并复核截面

?1fcbx?fyAsx?fyAs?300?940?146.88mm??bh0?250.25mm

1.0?9.6?200?1fcbx146.88Mu?fyAs(h0?)?300?940?(455?)?107.6KN?m

22（2）

1）确定设计参数。查附录1、附录6、表4-4、表4-5可知，

2Nmm?1?1.0fc?11.9fy?300Nmm2?b?0.55

查附录16，一类环境，c?25mm，则

as?c?ds?d?25?10?10?45mm2h0?h?as?500?45?455mm

2）计算截面所能承受的最大弯矩并复核截面

?1fcbx?fyAsx?fyAs?300?940?118.49mm??bh0?250.25mm

1.0?11.9?200?1fcbx118.49Mu?fyAs(h0?)?300?940?(455?)?111.6KN?m

22（3）

1）确定设计参数。查附录1、附录6、表4-4、表4-5可知，

2?1?1.0fc?9.6Nmmfy?360Nmm2?b?0.55

查附录16，一类环境，c?25mm，则

as?c?ds?d?25?10?10?45mm

2h0?h?as?500?45?455mm

2）计算截面所能承受的最大弯矩并复核截面

?1fcbx?fyAsx?fyAs?360?940?176.25mm??bh0?250.25mm

1.0?9.6?200?1fcbx176.25Mu?fyAs(h0?)?360?940?(455?)?124.2KN?m

22（4）

1）确定设计参数。查附录1、附录6、表4-4、表4-5可知，

2?1?1.0fc?9.6Nmmfy?300Nmm2?b?0.55

查附录16，一类环境，c?25mm，则

as?c?ds?d?25?10?10?45mm

2h0?h?as?600?45?555mm

2）计算截面所能承受的最大弯矩并复核截面

?1fcbx?fyAsx?fyAs?300?940?146.88mm??bh0?305.25mm

1.0?9.6?200?1fcbx146.88Mu?fyAs(h0?)?300?940?(555?)?135.8KN?m

22（5）

1）确定设计参数。查附录1、附录6、表4-4、表4-5可知，

2?1?1.0fc?9.6Nmmfy?300Nmm2?b?0.55

查附录16，一类环境，c?25mm，则

as?c?ds?d?25?10?10?45mm

2h0?h?as?500?45?455mm

2）计算截面所能承受的最大弯矩并复核截面

?1fcbx?fyAs

x?fyAs?1fcb?300?940?117.5mm??bh0?250.25mm

1.0?9.6?250x117.5Mu?fyAs(h0?)?300?940?(455?)?111.7KN?m

22

第8题

解：1）确定设计参数。查附录1、附录6、表4-4、表4-5可知，

2Nmm?1?1.0fc?14.3fy?300Nmm2?b?0.55

查附录16，一类环境，c?20mm，则

as?c?ds?d?20?10?10?40mm2h0?h?as?600?40?560mm

2）判别截面类型

?1fcb'fh'f(h0?h'f2)?1.0?14.3?500?120?(560?120)?429KN?m?M?105KN?m2故属于第?类T型截面。3）求受拉钢筋面积

M105?106?s???0.0468'22?1fcbfh01.0?14.3?500?560??1?1?2?s?1?1?2?0.0468?0.0479??b?0.55

As??1fcb'fh0?fy?1.0?14.3?500?0.0479?560?639mm2

300选用3

18As?763mm2

4）验算适用条件

Asmin??minbh?0.002?250?600?300mm2?As?639mm2（满足适用条件）

出现的问题：

习题1.(1)保护层厚度取20mm，没注意到附录下的解释：混凝土强度等级不大于C25时，表中保护层厚度数值