混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理部分課后習(xí)題與答案

...wd......wd......wd...第一章1.1鋼筋混凝土梁破壞時有哪些特點鋼筋和混凝土是如何共同工作的鋼筋混凝土梁破壞時的特點是：受拉鋼筋屈服，受壓區(qū)混凝土被壓碎，破壞前變形較大，有明顯預(yù)兆，屬于延性破壞類型。在鋼筋混凝土構(gòu)造中，利用混凝土的抗壓能力較強而抗拉能力很弱，鋼筋的抗拉能力很強的特點，用混凝土主要承受梁中和軸以上受壓區(qū)的壓力，鋼筋主要承受中和軸以下受拉區(qū)的拉力，即使受拉區(qū)的混凝土開裂后梁還能繼續(xù)承受相當(dāng)大的荷載，直到受拉鋼筋到達屈服強度以后，荷載再略有增加，受壓區(qū)混凝土被壓碎，梁才破壞。由于混凝土硬化后鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生了良好的粘結(jié)力，且鋼筋與混凝土兩種材料的溫度線膨脹系數(shù)十分接近，當(dāng)溫度變化時，不致產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力而破壞二者之間的粘結(jié)，從而保證了鋼筋和混凝土的協(xié)同工作。1.2鋼筋混凝土構(gòu)造有哪些主要優(yōu)點和主要缺點鋼筋混凝土構(gòu)造的優(yōu)點有：1〕經(jīng)濟性好，材料性能得到合理利用；2〕可模性好；3〕耐久性和耐火性好，維護費用低；4〕整體性好，且通過適宜的配筋，可獲得較好的延性；5〕剛度大，阻尼大；6〕就地取材。缺點有：1〕自重大；2〕抗裂性差；3〕承載力有限；4〕施工復(fù)雜；5〕加固困難。1.3構(gòu)造有哪些功能要求簡述承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的概念。構(gòu)造功能：安全性、適用性、耐久性承載能力極限狀態(tài)：構(gòu)造或構(gòu)件到達最大承載力或者變形到達不適于繼續(xù)承載的狀態(tài)，稱為承載能力極限狀態(tài)。正常使用極限狀態(tài)：構(gòu)造或構(gòu)件到達正常使用或耐久性中某項規(guī)定限度的狀態(tài)稱為正常使用極限狀態(tài)。。第二章2.7什么是混凝土的徐變徐變對混凝土構(gòu)件有何影響通常認(rèn)為影響徐變的主要因素有哪些如何減小徐變構(gòu)造或材料承受的荷載或應(yīng)力不變，而應(yīng)變或變形隨時間增長的現(xiàn)象稱為徐變。徐變對混凝土構(gòu)造和構(gòu)件的工作性能有很大影響，它會使構(gòu)件的變形增加，在鋼筋混凝土截面中引起應(yīng)力重分布的現(xiàn)象，在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造中會造成預(yù)應(yīng)力損失。影響混凝土徐變的主要因素有：1〕時間參數(shù)；2〕混凝土的應(yīng)力大??；3〕加載時混凝土的齡期；4〕混凝土的組成成分；5〕混凝土的制作方法及養(yǎng)護條件；6〕構(gòu)件的形狀及尺寸；7〕鋼筋的存在等。減少徐變的方法有：1〕減小混凝土的水泥用量和水灰比；2〕采用較堅硬的骨料；3〕養(yǎng)護時盡量保持高溫高濕，使水泥水化作用充分；4〕受到荷載作用后所處的環(huán)境盡量溫度低、濕度高。2.9軟鋼和硬鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線有何不同兩者的強度取值有何不同熱軋鋼筋按強度分為幾種鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線有哪些數(shù)學(xué)模型軟鋼的應(yīng)力—應(yīng)變曲線有明顯的屈服點和流幅，而硬鋼則沒有。對于軟鋼，取屈服下限作為鋼筋的屈服強度；對于硬鋼，取極限抗拉強度σb的85％作為條件屈服點，取條件屈服點作為鋼筋的屈服強度。熱軋鋼筋按強度可分為HPB235級〔Ⅰ級，符號φ〕、HRB335級〔Ⅱ級，符號〕、HRB400級〔Ⅲ級，符號〕和RRB400級〔余熱處理Ⅲ級，符號〕四種類型。常用的鋼筋應(yīng)力—應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型有以下三種：1〕描述完全彈塑性的雙直線模型；2〕描述完全彈塑性加硬化的三折線模型；3〕描述彈塑性的雙斜線模型。

2.10鋼筋主要有熱軋鋼筋、高強鋼絲和鋼絞線、熱處理鋼筋和冷加工鋼筋等多種形式。鋼筋冷加工的方法有冷拉和冷拔。冷拉可提高鋼筋的抗拉強度，但冷拉后鋼筋的塑性有所降低。冷拔可同時提高鋼筋的抗拉及抗壓強度，但塑性降低很多。2.11鋼筋混凝土構(gòu)造對鋼筋的性能有哪些要求鋼筋混凝土構(gòu)造對鋼筋性能的要求如下：1〕鋼筋的強度必須能保證安全使用；2〕鋼筋具有一定的塑性；3〕鋼筋的可焊性較好；4〕鋼筋的耐火性能較好；5〕鋼筋與混凝土之間有足夠的粘結(jié)力2.12。第三章3.1混凝土彎曲受壓時的極限壓應(yīng)變εcu的取值如下：當(dāng)正截面處于非均勻受壓時，εcu的取值隨混凝土強度等級的不同而不同，即εcu＝0.0033－0.5(fcu,k－50)×10-5，且當(dāng)計算的εcu值大于0.0033時，取為0.0033；當(dāng)正截面處于軸心均勻受壓時，εcu取為0.002。3.2所謂“界限破壞〞，是指正截面上的受拉鋼筋的應(yīng)變到達屈服的同時，受壓區(qū)混凝土邊緣纖維的應(yīng)變也正好到達混凝土極限壓應(yīng)變時所發(fā)生的破壞。此時，受壓區(qū)混凝土邊緣纖維的應(yīng)變εc＝εcu＝0.0033－0.5(fcu,k－50)×10-5，受拉鋼筋的應(yīng)變εs＝εy＝fy／Es。3.4當(dāng)縱向受拉鋼筋配筋率ρ滿足ρmin≤ρ≤ρb時發(fā)生適筋破壞形態(tài)；當(dāng)ρ<ρmin時發(fā)生少筋破壞形態(tài)；當(dāng)ρ>ρb時發(fā)生超筋破壞形態(tài)。與這三種破壞形態(tài)相對應(yīng)的梁分別稱為適筋梁、少筋梁和超筋梁。由于少筋梁在滿足承載力需要時的截面尺寸過大，造成不經(jīng)濟，且它的承載力取決于混凝土的抗拉強度，屬于脆性破壞類型，故在實際工程中不允許采用。由于超筋梁破壞時受拉鋼筋應(yīng)力低于屈服強度，使得配置過多的受拉鋼筋不能充分發(fā)揮作用，造成鋼材的浪費，且它是在沒有明顯預(yù)兆的情況下由于受壓區(qū)混凝土被壓碎而突然破壞，屬于脆性破壞類型，故在實際工程中不允許采用。3.5縱向受拉鋼筋總截面面積As與正截面的有效面積bh0的比值，稱為縱向受拉鋼筋的配筋百分率，簡稱配筋率，用ρ表示。從理論上分析，其他條件均一樣(包括混凝土和鋼筋的強度等級與截面尺寸)而縱向受拉鋼筋的配筋率不同的梁將發(fā)生不同的破壞形態(tài)，顯然破壞形態(tài)不同的梁其正截面受彎承載力也不同，通常是超筋梁的正截面受彎承載力最大，適筋梁次之，少筋梁最小，但超筋梁與少筋梁的破壞均屬于脆性破壞類型，不允許采用，而適筋梁具有較好的延性，提倡使用。另外，對于適筋梁，縱向受拉鋼筋的配筋率ρ越大，截面抵抗矩系數(shù)αs將越大，則由M＝αsα1fcbh0可知，截面所能承當(dāng)?shù)膹澗匾苍酱?，即正截面受彎承載力越大。3.6單筋矩形截面梁的正截面受彎承載力的最大值Mu,max＝α1fcbh0ξb(1?0.5ξb)，由此式分析可知，Mu,max與混凝土強度等級、鋼筋強度等級及梁截面尺寸有關(guān)。3.8雙筋截面梁只適用于以下兩種情況：1)彎矩很大，按單筋矩形截面計算所得的ξ又大于ξb，而梁截面尺寸受到限制，混凝土強度等級又不能提高時；2)在不同荷載組合情況下，梁截面承受異號彎矩時。應(yīng)用雙筋梁的根本計算公式時，必須滿足x≤ξbh0和x≥2as這兩個適用條件，第一個適用條件是為了防止梁發(fā)生脆性破壞；第二個適用條件是為了保證受壓鋼筋在構(gòu)件破壞時到達屈服強度。x≥2as的雙筋梁出現(xiàn)在受壓鋼筋在構(gòu)件破壞時到達屈服強度fy'''的情況下，此時正截面受彎承載力按公式：Mu=α1fcbx(h0?x/2)+fy'As(h0?as)計算；'x＜2as的雙筋梁出現(xiàn)在受壓鋼筋在構(gòu)件破壞時不能到達其屈服強度fy'的情況下，此時正截'面受彎承載力按公式：Mu=fyAs(h0?as)計算。第四章受彎構(gòu)件的斜截面承載力4.4梁斜截面受剪破壞主要有三種形態(tài)：斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞。斜壓破壞的特征是，混凝土被腹剪斜裂縫分割成假設(shè)干個斜向短柱而壓壞，破壞是突然發(fā)生的。剪壓破壞的特征通常是，在剪彎區(qū)段的受拉區(qū)邊緣先出現(xiàn)一些垂直裂縫，它們沿豎向延伸一小段長度后，就斜向延伸形成一些斜裂縫，而后又產(chǎn)生一條貫穿的較寬的主要斜裂縫，稱為臨界斜裂縫，臨界斜裂縫出現(xiàn)后迅速延伸，使斜截面剪壓區(qū)的高度縮小，最后導(dǎo)致剪壓區(qū)的混凝土破壞，使斜截面喪失承載力。斜拉破壞的特征是當(dāng)垂直裂縫一出現(xiàn)，就迅速向受壓區(qū)斜向伸展，斜截面承載力隨之喪失，破壞荷載與出現(xiàn)斜裂縫時的荷載很接近，破壞過程急驟，破壞前梁變形亦小，具有很明顯的脆性。4.6影響斜截面受剪性能的主要因素有：1)剪跨比；2)混凝土強度；3)箍筋配箍率；4)縱筋配筋率；5)斜截面上的骨料咬合力；6)截面尺寸和形狀。4.7梁的斜壓和斜拉破壞在工程設(shè)計時都應(yīng)設(shè)法防止。為防止發(fā)生斜壓破壞，設(shè)計時，箍筋的用量不能太多，也就是必須對構(gòu)件的截面尺寸加以驗算，控制截面尺寸不能太小。為防止發(fā)生斜拉破壞，設(shè)計時，對有腹筋梁，箍筋的用量不能太少，即箍筋的配箍率必須不小于規(guī)定的最小配箍率；對無腹筋板，則必須用專門公式加以驗算。4.9連續(xù)梁與簡支梁的區(qū)別在于，前者在支座截面附近有負彎矩，在梁的剪跨段中有反彎點，因此連續(xù)梁斜截面的破壞形態(tài)受彎矩比Φ=M?/M+的影響很大。對于受集中荷載的連續(xù)梁，在彎矩和剪力的作用下，由于剪跨段內(nèi)存在有正負兩向彎矩，因而會出現(xiàn)兩條臨界斜裂縫。并且在沿縱筋水平位置混凝土上會出現(xiàn)一些斷斷續(xù)續(xù)的粘結(jié)裂縫。臨近破壞時，上下粘結(jié)裂縫分別穿過反彎點向壓區(qū)延伸，使原先受壓縱筋變成受拉，造成在兩條臨界斜裂縫之間的縱筋都處于受拉狀態(tài)，梁截面只剩中間局部承受壓力和剪力，這就相應(yīng)提高了截面的壓應(yīng)力和剪應(yīng)力，降低了連續(xù)梁的受剪承載力，因而，與一樣廣義剪跨比的簡支梁相比，其受剪能力要低。對于受均布荷載的連續(xù)梁，當(dāng)彎矩比Φ＜1.0時，臨界斜裂縫將出現(xiàn)于跨中正彎矩區(qū)段內(nèi)，連續(xù)梁的抗剪能力隨Φ的加大而提高；當(dāng)Φ＞1.0時，臨界斜裂縫的位置將移到跨中負彎矩區(qū)內(nèi)，連續(xù)梁的抗剪能力隨Φ的加大而降低。另外，由于梁頂?shù)木己奢d對混凝土保護層起著側(cè)向約束作用，因而，負彎矩區(qū)段內(nèi)不會有嚴(yán)重的粘結(jié)裂縫，即使在正彎矩區(qū)段內(nèi)存在有粘結(jié)破壞，但也不嚴(yán)重。試驗說明，均布荷載作用下連續(xù)梁的受剪承載力不低于一樣條件下的簡支梁的受剪承載力。由于連續(xù)梁的受剪承載力與一樣條件下的簡支梁相比，僅在受集中荷載時偏低于簡支梁，而在受均布荷載時承載力是相當(dāng)?shù)?。不過，在集中荷載時，連續(xù)梁與簡支梁的這種比照，用的是廣義剪跨比，如果改用計算剪跨比來比照，由于連續(xù)梁