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文档简介

《混凝土结构设计原理》

—.选择题(1分X10=10分)

1.混凝土的弹性模量是指()。

A.原点弹性模量;

B.切线模量;

C.割线模量;

D.变形模量;

2.属于有明显屈服点的钢筋有()。

A.冷拉钢筋;

B.钢丝;

C.热处理钢筋;

D.钢绞线;

3.对于高度、截面尺寸、配筋完全相同的柱,以支承条件为()时,其轴心受压承载

力最大。

A.两端嵌固;

B.一端嵌固,一端不动钱支;

C.两端不动较支;

D.一端嵌固,一端自由;

4.()作为受弯构件抗裂计算的依据。

A.屋状态;

B.Ila状态;

C.1几状态;

D.第n阶段;

5.对于无腹筋梁,当;1<1时,常发生什么破坏()。

A.斜压破坏;

B.剪压破坏;

C.斜拉破坏;

D.弯曲破坏;

6.判别大偏心受压破坏的本质条件是:()。

A.r)ei>0.3%;

B.<Q.3h0;

C.自<4;

D.

7.对于钢筋混凝土偏心受拉构件,下面说法错误的是()。

A.如果白〉蒜,说明是小偏心受拉破坏;

B.小偏心受拉构件破坏时,混凝土完全退出工作,全部拉力由钢筋承担;

C.大偏心构件存在混凝土受压区;

D.大、小偏心受拉构件的判断是依据纵向拉力N的作用点的位置;

8.钢筋混凝土受扭构件,受扭纵筋和箍筋的配筋强度比0.6<,<1.7说明,当构件破坏时,

()。

A.纵筋和箍筋都能达到屈服;

B.仅箍筋达到屈服;

C.仅纵筋达到屈服;

D.纵筋和箍筋都不能达到屈服;

9.钢筋混凝土构件变形和裂缝验算中关于荷载、材料强度取值说法正确的是()。

A.荷载、材料强度都取设计值;

B.荷载、材料强度都取标准值;

C.荷载取设计值,材料强度都取标准值;

D.荷载取标准值,材料强度都取设计值;

10.预应力混凝土先张法构件中,混凝土预压前第一批预应力损失b”应为()。

A.CF”+<7/2;

B-%+CF/2+C/3;

C.CT"+<7/2+b/3+b/4;

D.%+CT/2+63+14+65;

二.判断题(1分X10=10分)

1.混凝土在三向压力作用下的强度可以提高。()

2.冷拉钢筋不宜用作受压钢筋。()

3.轴心受压构件的长细比越大,稳定系数值越高。()

4.对于xK4的T形截面梁,因为其正截面受弯承载力相当于宽度为%的矩形截面

A

梁,所以其配筋率应按夕来计算。()

bfhQ

5.梁剪弯段区段内,如果剪力的作用比较明显,将会出现弯剪斜裂缝。()

6.轴向压力的存在对于偏心受压构件的斜截面抗剪能力是有提高的,但是不是无限制

的。()

7.小偏心受拉构件破坏时,混凝土完全退出工作,全部拉力由钢筋承担。()

8.在钢筋混凝土受扭构件设计时,《混凝土结构设计规范》要求,受扭纵筋和箍筋的配

筋强度比应不受限制。()

9.钢筋混凝土受弯构件两条裂缝之间的平均裂缝间距为1.0倍的粘结应力传递长度。

()

10.预应力混凝土结构可以避免构件裂缝的过早出现。()

三.问答题(5分X8=40分)

1.钢筋冷加工的目的是什么?冷加工方法有哪几种?简述冷拉方法?

2.轴心受压构件设计时,如果用高强度钢筋,其设计强度应如何取值?

3.钢筋混凝土受弯构件正截面有哪几种破坏形式?其破坏特征有何不同?

4.影响斜截面受剪承载力的主要因素有哪些?

5.判别大、小偏心受压破坏的条件是什么?大、小偏心受压的破坏特征分别是什

么?

6.《混凝土结构设计规范》是如何考虑弯矩、剪力、和扭矩共同作用的?回的意

义是什么?起什么作用?上下限是多少?

7.为什么说裂缝条数不会无限增加,最终将趋于稳定?

8.何为预应力?预应力混凝土结构的优缺点是什么?

四.计算题(40分)

1.已知:T形截面梁,bf=4OO?ra77,b=200mm,h=500mm,h.f=80»M=250KN•m,

C30(A=14.3N/〃"〃2),HRB335(力=300N/mm2),环境类别为一类。求:As(10

分)

2.一钢筋混凝土矩形截面简支梁,截面尺寸250mm义500mm,混凝土强度等级为C20

(ft=LlN/〃"〃2、力=9.6N/〃澳2),箍筋为热轧HPB235级钢筋(办=210N/〃"7,),

2

纵筋为3925的HRB335级钢筋(fy=300N/mm),支座处截面的剪力最大值为180kN„

求:箍筋和弯起钢筋的数量。(10分)

3.已知:N=3100KN,M=85KN-m,bxh=400x600;4=a;=45mm,混凝土

2

C20:fc=9.6N/mn-,fl=1.IN/mm2;钢筋HRB400级(/v=360N/mm),计算长

度为6m。配筋有:A;=1964〃"/;A,=603〃”"2,试复核截面是否安全。(20分)

《混凝土结构设计原理》

参考答案

一.选择题(1分X10=10分)

1.A;2oA;3oA;4oA;5。A;6。C;7。A;8。A;9。B;10oC

二.判断题(1分x10=10分)

1.V;2oV;3=X;4oX;5oX;6。J;7。J;8。X;9。X;10。,

三.问答题(5分义8=40分)

1.钢筋冷加工的目的是什么?冷加工方法有哪几种?简述冷拉方法?

答:钢筋冷加工目的是为了提高钢筋的强度,以节约钢材。除冷拉钢筋仍具有明显的屈

服点外,其余冷加工钢筋无屈服点或屈服台阶,冷加工钢筋的设计强度提高,而延性大幅度

下降。

冷加工方法有冷拨、冷拉、冷轧、冷扭。

冷拉钢筋由热轧钢筋在常温下经机械拉伸而成,冷拉应力值应超过钢筋的屈服强度。钢

筋经冷拉后,屈服强度提高,但塑性降低,这种现象称为冷拉强化。冷拉后,经过一段时间

钢筋的屈服点比原来的屈服点有所提高,这种现象称为时效硬化。时效硬化和温度有很大关

系,温度过高(450℃以上)强度反而有所降低而塑性性能却有所增加,温度超过700℃,

钢材会恢复到冷拉前的力学性能,不会发生时效硬化o为了避免冷拉钢筋在焊接时高温软化,

要先焊好后再进行冷拉。钢筋经过冷拉和时效硬化以后,能提高屈服强度、节约钢材,但冷

拉后钢筋的塑性(伸长率)有所降低。为了保证钢筋在强度提高的同时又具有一定的塑性,

冷拉时应同时控制应力和控制应变。

2.轴心受压构件设计时,如果用高强度钢筋,其设计强度应如何取值?

答:纵向受力钢筋一般采用HRB400级、HRB335级和RRB400级,不宜采用高强度钢

筋,因为与混凝土共同受压时,不能充分发挥其高强度的作用。混凝土破坏时的压应变0.002,

32

此时相应的纵筋应力值6;=ES£S=200X10X0.002=400N/mm;对于HRB400级、HRB335

级、HPB235级和RRB400级热扎钢筋已达到屈服强度,对于IV级和热处理钢筋在计算fy

值时只能取400N/mm2。

3.钢筋混凝土受弯构件正截面有哪几种破坏形式?其破坏特征有何不同?

答:钢筋混凝土受弯构件正截面有适筋破坏、超筋破坏、少筋破坏。

梁配筋适中会发生适筋破坏。受拉钢筋首先屈服,钢筋应力保持不变而产生显著的塑性

伸长,受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变,混凝土压碎,构件破坏。梁破坏前,挠度

较大,产生较大的塑性变形,有明显的破坏预兆,属于塑性破坏。

梁配筋过多会发生超筋破坏。破坏时压区混凝土被压坏,而拉区钢筋应力尚未达到屈服

强度。破坏前梁的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点,拉区的裂缝宽度较小,破坏是突

然的,没有明显预兆,属于脆性破坏,称为超筋破坏。

梁配筋过少会发生少筋破坏。拉区混凝土一旦开裂,受拉钢筋即达到屈服,并迅速经历

整个流幅而进入强化阶段,梁即断裂,破坏很突然,无明显预兆,故属于脆性破坏。

4.影响斜截面受剪承载力的主要因素有哪些?

答:(1)剪跨比的影响,随着剪跨比的增加,抗剪承载力逐渐降低;

(2)混凝土的抗压强度的影响,当剪跨比一定时,随着混凝土强度的提高,抗剪承

载力增加;

(3)纵筋配筋率的影响,随着纵筋配筋率的增加,抗剪承载力略有增加;

(4)箍筋的配箍率及箍筋强度的影响,随着箍筋的配箍率及箍筋强度的增加,抗剪

承载力增加;

(5)斜裂缝的骨料咬合力和钢筋的销栓作用;

(6)加载方式的影响;

(7)截面尺寸和形状的影响;

5.判别大、小偏心受压破坏的条件是什么?大、小偏心受压的破坏特征分别是什么?

答:(1)蒜,大偏心受压破坏;J>蒜,小偏心受压破坏;

(2)破坏特征:

大偏心受压破坏:破坏始自于远端钢筋的受拉屈服,然后近端混凝土受压破坏;

小偏心受压破坏:构件破坏时,混凝土受压破坏,但远端的钢筋并未屈服;

6.《混凝土结构设计规范》是如何考虑弯矩、剪力、和扭矩共同作用的?⑸的意义是

什么?起什么作用?上下限是多少?

答:实际工程的受扭构件中,大都是弯矩、剪力、扭矩共同作用的。构件的受弯、受剪

和受扭承载力是相互影响的,这种相互影响的性质称为复合受力的相关性。由于构件受扭、

受弯、受剪承载力之间的相互影响问题过于复杂,采用统一的相关方程来计算比较困难。为

了简化计算,《混凝土结构设计规范》对弯剪扭构件的计算采用了对混凝土提供的抗力部分

考虑相关性,而对钢筋提供的抗力部分采用叠加的方法。A=—(0.5WQW

1.0),白称为剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数,当月小于0.5时,取回等于0.5;当月大

于1.0时,取回等于1.0。

7.为什么说裂缝条数不会无限增加,最终将趋于稳定?

答:直到距开裂截面为I处,钢筋应力由贝1降低到贝2,混凝土的应力仇由零增大到ft,

才有可能出现新的裂缝。显然,在距第一条裂缝两侧/的范围内,即在间距小于2/的两条

裂缝之间,将不可能再出现新裂缝。

8.何为预应力?预应力混凝土结构的优缺点是什么?

答:①预应力:在结构构件使用前,通过先张法或后张法预先对构件混凝土施加的压

应力。

②优点:提高构件的抗裂性、刚度及抗渗性,能够充分发挥材料的性能,节约钢

材。

③缺点:构件的施工、计算及构造较复杂,且延性较差。

四.计算题(40分)

1.已知:T形截面梁,bf—400mm,b=200tnm,h=500mm,hf=80,M=250KN«m,C30,

HRB335,环境类别为一类。求:As

解:

2

a=60,fc=14.3N/mm,fy=300N/mm,

%=1.0,菰=0.550,力=lA3N/mm2

h0=h—a=500-60=440mm

M=250kN^m>%于$于"于(110——-)

2属于第二类截面

=1.0X14.3X400x80x(440-y)=183左N•m

,,hf

250xlQ6-91.5xl06

a=-----------------:-------—=0.286

s%人岷1.0xl4.3x200x4402

4=1-J-2as=0.346<5=0.550

ys=1—0.54=0.827

M(250-91.5)X106一。

---2-=----------------=1452mm-2

A2

fyYsh0300x0.827x440

a\fc(b'f一叫1.0x14.3x(400-200)x80…2

Ai=------------—=------------------------=763mm

300

2

A、=+AS2=1452+763=2215mm

2.一钢筋混凝土矩形截面简支梁,截面尺寸250mmX500mm,混凝土强度等级为C20

2

(>1.lN/mm\fc=9.6N/mm),箍筋为热轧HPB235级钢筋(启=210N/mn?),纵筋为3625

的HRB335级钢筋(^,=300N/mm2),支座处截面的剪力最大值为180kN。

求:箍筋和弯起钢筋的数量。

解:

(1)验算截面尺寸

h465

h=A=465mm,—=---=1.86<4

卬n°b250

属厚腹梁,混凝土强度等级为C20,人片20N/mm2<50N/mm2故屐=i

0.25(3cfcbh0=0.25xlx9.6x250x465=279000N>Vmax=180000N

截面符合要求。

(2)验算是否需要计算配置箍筋

0.7/;^)=0.7x1.1x250x465=89512.5N<Vmax(=180000N),故需要进行配

箍计算。

(3)只配箍筋而不用弯起钢筋

V=OJftbh0+1.25fyv-^-h0

TJA

则———=0.741mm2/mm

s

若选用①8@120,实有

叫1=2x503=0.838>0.741(可以)

s120

配箍率psv=4='"OB=0.335%

bs250x120

最小配箍率小3力。尔募426。/”(可以)

(4)既配箍筋又配弯起钢筋

根据已配的3虫25纵向钢筋,可利用1虫25以45°弯起,则弯筋承担的剪力:

%=0-84"ySin%

=0.8x490.9x300x—=833O8.52V

2

混凝土和箍筋承担的剪力:

Vcs^V-Vsh=180000-83308.5=96691.5N

选用中6@200,实用

S

。。Q2

=89512.5+1.25x210x——-x4650

200

=124056.2N>96691.5N(可以)

3.已知:N=3100KN,M=85KN.m,用=400义600;as=as=45mm,混凝土C20,钢

筋HRB400级,计算长度为6m。配筋有:=1964〃"〃之;4=,试复核截面是

否安全。

解:C20:力=9.6N"出〃°;力=LlN/mm?

2

钢筋HRB400级:fy=360N/mm

(1)弯矩作用平面外轴压验算

〜黑不取i895

N“=0.9夕(力A+/X)

=0.9x0.895x[9.6x400x600+360x(1964+603)]=26QQKN<310QKN

不安全。

(2)弯矩作用平面内承载力验算

h0=h-as=600-45=555mm

由M=%/>+//—AA得到:

Nu-M+AA3100X103-300x1964+300x603”,

x=----------------------=-----------------------------------

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