混凝土结构设计原理标准答案(A卷)

混凝土结构设计基本原理
试题标准答案
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一、填空题（25分）
1、计算混凝土受弯构件的挠度、裂缝宽度时，荷载按准永久组合计算，并考
虑荷载长期效应的影响。

2、钢筋混凝土受弯构件的短期刚度大于长期刚度；刚度越大，挠度越小；
弯矩越大，挠度越大。

3、钢筋混凝土偏心受力构件，采用对称配筋时总配筋量大于非对称配筋。

4、图1中五种截面，当材料强度相同（忽略自重，截面下侧受拉）、As相同，
其正截面受弯承载力的关系为：M ua = M ub < M uc = M ud = M ue。

图1
5、混凝土偏心受压构件的破坏形式主要与偏心距、远离轴向力一侧的配筋量
有关。

6、钢筋和混凝土之间的黏结力主要由胶结力、摩阻力、咬合力组成。

相同
钢筋的受拉锚固长度大于受压锚固长度。

7、钢筋的总延伸率为钢筋承受最大力下总的伸长率，包括弹性和塑性
应变。

8、混凝土保护层厚度是指最外层钢筋的外侧至构件表面的距离，主要作用是
保护钢筋不受腐蚀。

混凝土保护层最小厚度主要与环境等级、构件类型有关。

9、利用受弯纵向钢筋弯起作为抗剪钢筋需满足钢筋充分利用点到弯起点的距
离≥0.5h0。

10、钢筋混凝土结构中，钢筋的抗拉强度的取值≥抗压强度。

二、简答题（35分）
1、用约束混凝土特性来解释配螺旋箍筋钢筋混凝土轴心受压构件承载力提高的
原因。

答：混凝土在结硬过程中，由于水泥石的收缩、骨料下沉以及温度变化等原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂缝，成为混凝土中的薄弱部位。

当混凝土承担压力时，由于微裂缝处的应力集中，裂缝开始有所延伸发展，微裂缝的发展导致混凝土的横向变形增加，随应变增长，试件上相继出现多条不连续的纵向裂缝，横向变形急剧发展，承载力明显下降，混凝土的最终破坏就是由于这些微裂缝的发展造成的。

配螺旋箍筋的钢筋混凝土轴心受压构件，由于配箍率高，箍筋能有效地约束其内部的混凝土在纵向受压时产生的横向变形，从而提高混凝土的抗压强度和变形能力。

2、什么是硬钢？什么是软钢？它们的标准强度的取值如何确定？
答：没有明显屈服点的钢筋称为硬钢，有明显的屈服点的钢筋称为软钢。

没有明显屈服点的钢筋强度标准值由极限强度（或条件屈服点）确定，有明显屈服点的钢筋强度标准值由屈服强度确定。

3、为什么说钢筋混凝土受拉构件的裂缝条数不会无限增加，最终将趋于稳定?
答：离裂缝越远，钢筋的应力越小，混凝土的应力越大，只有当距离达到一定长
度时（设为l ），钢筋应力由σs1降低到σs2，混凝土的拉应力σc 由零增大到
f t ，才有可能出现新的裂缝。

显然，在距裂缝两侧l 的范围内，即在间距小
于2l 的两条裂缝之间，将不可能再出现新裂缝。

4、结构的功能要求有哪些？各功能设计时按承载能力极限状态还是正常使用极限状态标准设计？为什么？
答：结构的功能包括安全性、适应性和耐久性。

安全性按承载能力极限状态进行设计，适应性、耐久性按正常使用极限状态
设计。

按承载能力极限状态进行设计时，材料强度和荷载效应均取设计值，而按正
常使用进行状态进行设计时材料强度和荷载效应均取标准值，因此按承载能
力极限状态进行设计可靠度更高。

由于结构的安全性不满足产生的后果将会
比适应性、耐久性不满足的后果严重，因此安全性应按承载能力极限状态进
行设计，适应性、耐久性按正常使用极限状态设计。

5、 同时承担弯矩、剪力、扭矩的钢筋混凝土构件，钢筋如何配置？
答：需配置受扭纵向钢筋和箍筋，受弯纵向钢筋，受剪箍筋。

受扭纵向钢筋沿周
边均匀布置；受弯纵向钢筋布置在受拉侧，也可同时在受压侧布置；受扭箍
筋与受剪箍筋可按配筋量叠加一并布置。

三、 计算题（40分）
1、某框架柱截面尺寸为300*400mm 2，柱计算高度l 0=4.5m ，偏心距增大系数ηns =1.0，
经内力计算，M 1=M 2=M 0，弯矩沿长边方向作用，截面可能出现如下三组内力：
若采用C30混凝土，受力钢筋采用HRB400，对称配筋，求所需的纵向钢筋面积。

已知：f c =14.3N/mm 2，f t =1.43N/mm 2，f y = f y ’=360 N/mm 2，ξb =0.518，a s = a s ’= 40mm ， e a =20mm ，ρmin =0.2%，C m =0.7+0.3 M 1/ M 2，对称配筋小偏心受压时，相对受压区
⎪⎩⎪⎨⎧-==-=kN V kN
N m kN M 120750.1600⎪⎩⎪⎨⎧===kN V kN N m kN M 120500.1600⎪⎩
⎪⎨⎧===KN V kN N m kN M 100500.1800
高度可按b c s b c c b bh f a h bh f Ne bh f N ξξξξ++'----=00200)
)(8.0(43.0计算。

解：
e 0(1)=160/750=0.213m ， e 0(2)=160/500=0.32 m ， e 0(3)=180/500=0.32 m
取a =a ′=40 mm ，则h 0=360mm ，
假设三组荷载均为大偏压，则由于对称配筋 x=N/α1bf c 因此
mm x 825.174)3003.14/(10750301=⨯⨯=
mm x x 54.116)3003.14/(1050030302=⨯⨯==
均小于ξb h 0=186.48，故大偏压假定正确。

同为大偏压，当M 相同时，N 越小越危险，当N 相同时，M 越大越危险而剪力不影响纵筋配筋量，故第三组荷载为控制荷载：
e a =20mm ，e i =e 0+e a
mm a h e e i 500402003402
=-+=-+= 2
min 23001240400300002.066.860)
40360(360)2/54.116360(54.1163003.1450010500)
()2(mm bh mm a h f x h bx f Ne A A y c s s =⨯⨯=>=--⨯⨯⨯-⨯⨯='-'--='=ρα 2、某矩形截面简支梁，跨中承受弯矩设计值m kN M ⋅=150，两端承受剪力设计值kN V 100=，采用混凝土强度等级C30，箍筋和纵筋采用HRB400，该梁的截
面尺寸b ×h =200×500mm ，mm 40='=s
s a a （1）计算梁所需的受弯纵筋面积；
（2）计算梁所需的受剪钢筋（只配箍筋，直径6mm 钢筋截面面积28.3mm2，直径为8mm 钢筋截面面积50.3mm2，Smax=200mm ）
解：（1）
mm
a h h s 460405000=-=-=
min 2
06
0200500002002.01060360/5.1332003.14/238460518.05.13310150)2/460(2003.14)2/(mm
bh mm f bx f A A f bx f mm
h mm x x x x h bx f M y c s s
y c b c =⨯⨯=>=⨯⨯====⨯=<=⨯=-⨯=-=ρξ
（2）
kN V 100= kN bh f V c 9.32825.00=<
kN bh f V t 1.927.00=>
可按计算配置箍筋
%095.0/24.0%1415.0200
2003.282mm
2001204047
.03.282047.046036046020043.17.010100min 3==>=⨯⨯====⨯==⨯⨯
+⨯⨯⨯=⨯yv t sv sv sv sv sv f f bs A s mm s s
A s A ρρ取 配双肢箍，直径为6，间距为200mm 。