《混凝土结构设计原理》作业1、2、3、4参考答案教学内容

《混凝土结构设计原理》作业1、2、3、4参考答案作业1一、选择题A D A DC DBA二、判断题1．× 2．√3.×4.×5．×6．√7．×8．×9．√10．√三、简答题1．钢筋和混凝土这两种物理和力学性能不同的材料，之所以能够有效地结合在一起而共同工作，其主要原因是什么？答：1）钢筋和混凝土之间良好的黏结力；2）接近的温度线膨胀系数；3）混凝土对钢筋的保护作用。

2．试分析素混凝土梁与钢筋混凝土梁在承载力和受力性能方面的差异。

答：素混凝土梁承载力很低，受拉区混凝土一开裂，裂缝迅速发展，梁在瞬间骤然脆裂断开，变形发展不充分，属脆性破坏，梁中混凝土的抗压能力未能充分利用。

钢筋混凝土梁承载力比素混凝土梁有很大提高，受拉区混凝土开裂后，钢筋可以代替受拉区混凝土承受拉力，裂缝不会迅速发展，直到钢筋应力达到屈服强度，随后荷载略有增加，致使受压区混凝土被压碎。

梁破坏前，其裂缝充分发展，变形明显增大，有明显的破坏预兆，结构的受力特性得到明显改善。

同时，混凝土的抗压能力和钢筋的抗拉能力得到充分利用。

3．钢筋混凝土结构设计中选用钢筋的原则是什么？答：1）较高的强度和合适的屈强比；2）足够的塑性；3）可焊性；4）耐久性和耐火性5）与混凝土具有良好的黏结力。

4．什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类，其含义是什么？答：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定状态称为该功能的极限状态。

结构的极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。

结构或构件达到最大承载能力、疲劳破坏或者达到不适于继续承载的变形时的状态，称为承载能力极限状态。

结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态，称为正常使用极限状态。

5．什么是结构上的作用？结构上的作用分为哪两种？荷载属于哪种作用？答：结构上的作用是指施加在结构或构件上的力，以及引起结构变形和产生内力的原因。

结构上的作用又分为直接作用和间接作用。

荷载属于直接作用。

6．什么叫做作用效应？什么叫做结构抗力？答：直接作用和间接作用施加在结构构件上，由此在结构内产生内力和变形，称为作用效应。

结构抗力R是指整个结构或构件承受作用效应（即内力和变形）的能力，如构件的承载力和刚度等。

作业2一、选择题ACCCD二、判断题1．√2．√3．×4．×5．×6．√7．×8．√三、简答题1．钢筋混凝土受弯构件正截面的有效高度是指什么？答：计算梁、板承载力时，因为混凝土开裂后，拉力完全由钢筋承担，力偶力臂的形成只与受压混凝土边缘至受拉钢筋截面重心的距离有关，这一距离称为截面有效高度。

2．根据配筋率不同，简述钢筋混凝土梁的三种破坏形式及其破坏特点?答：1）适筋破坏；适筋梁的破坏特点是：受拉钢筋首先达到屈服强度，经过一定的塑性变形，受压区混凝土被压碎，属延性破坏。

2）超筋破坏；超筋梁的破坏特点是：受拉钢筋屈服前，受压区混凝土已先被压碎，致使结构破坏，属脆性破坏。

3）少筋破坏；少筋梁的破坏特点是：一裂即坏，即混凝土一旦开裂受拉钢筋马上屈服，形成临的含义及其在计算中的作用是什么？界斜裂缝，属脆性破坏。

3．在受弯构件正截面承载力计算中，b答：是超筋梁和适筋梁的界限，表示当发生界限破坏即受拉区钢筋屈服与受压区砼外边缘达到极限压应变同时发生时，受压区高度与梁截面的有效高度之比。

其作用是，在计算中，用来判定梁是否为超筋梁。

4．什么情况下采用双筋截面梁？答：对于给定截面弯矩当按单筋截面梁设计时，若给定弯矩设计值过大，截面设计不能满足适筋梁的适用条件（），且由于使用要求截面高度受到限制又不能增大，同时混凝土强度等级因条件限制不能再提高时，可采用双筋截面。

即在截面的受压区配置纵向钢筋以补充混凝土受压能力的不足。

5．有腹筋梁斜截面剪切破坏形态有哪几种？各在什么情况下产生？答：受弯构件斜截面剪切破坏的主要形态有斜压、剪压和斜拉三种。

当剪力相比弯矩较大时，主压应力起主导作用易发生斜压破坏，其特点是混凝土被斜向压坏，箍筋应力达不到屈服强度。

当弯剪区弯矩相比剪力较大时，主拉应力起主导作用易发生斜拉破坏，破坏时箍筋应力在混凝土开裂后急剧增加并被拉断，梁被斜向拉裂成两部分，破坏过程快速突然。

剪压破坏时箍筋在混凝土开裂后首先达到屈服，然后剪压区混凝土被压坏，破坏时钢筋和混凝土的强度均有较充分利用。

6．影响有腹筋梁斜截面受剪承载力的主要因素有哪些？答：配有腹筋的混凝土梁，其斜截面受剪承载力的影响因素有剪跨比、混凝土强度、纵向钢筋的销栓作用、箍筋的配筋率及其强度、弯起钢筋的配置数量等。

四、计算题1．已知钢筋混凝土矩形梁，一类环境，其截面尺寸250mm 600mm b h ⨯=⨯，承受弯矩设计值216kN m M =⋅，采用C30 混凝土和HRB335 级钢筋。

试配置截面钢筋。

解：2/300mm N f y =，2/3.14mm N f c =，2/43.1mm N f t =，0.11=α，550.0=b ξmm h 565356000=-=mmh mm bh f M h h x b c 75.310565550.06.119)5652503.140.110216211(565)211(02620100=⨯==⨯⨯⨯⨯⨯--⨯=--==ξαξ 满足要求2114253006.1192503.140.1mm f bx f A y c s =⨯⨯⨯==α %2.0%2145.030043.145.045.0 ==y t f f ，取%2145.0min =ρ %2145.0%95.06002501425 =⨯==bh A s ρ选配钢筋3 25（)14732mm A s =2．已知矩形截面梁250mm 600mm b h ⨯=⨯，已配纵向受拉钢筋4根22mm 的HRB400级钢筋，按下列条件计算此梁所能承受的弯矩设计值。

① 混凝土强度等级为C25；② 若由于施工原因，混凝土强度等级仅达到C20级。

解：① 查教材附录知：对于一类环境，可取梁的保护层厚度25c =mm ，HRB400级钢筋'2360/y y f f N mm ==，C25级混凝土211.9/c f N mm =，21520s A mm =。

13601520184111.9250y sc f A x mm f b α⨯===⨯⨯ 0s 226002560036564mm 2h h a =-=--=-=u 1c 08()21841.011.9250184(564)22.5810x M f bx h N mmα=-=⨯⨯⨯⨯-=⨯当混凝土强度等级为C25，梁所能承受的弯矩设计值为82.5810N mm ⨯。

② 若由于施工原因，混凝土强度等级仅达到C20级，C20级混凝土29.6/c f N mm =。

1360152022819.6250y sc f A x mm f b α⨯===⨯⨯ u 1c 08()22281.09.6250228(564)22.4610x M f bx h N mmα=-=⨯⨯⨯⨯-=⨯ 若由于施工原因，混凝土强度等级仅达到C20级，梁所能承受的弯矩设计值为82.4610N mm ⨯。

3．一钢筋混凝土矩形截面简支梁，处于一类环境，安全等级二级，混凝土强度等级为C25，梁的截面尺寸为250mm 550mm b h ⨯=⨯，纵向钢筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋，均布荷载在梁支座边缘产生的最大剪力设计值为250kN 。

正截面强度计算已配置425 的纵筋，求所需的箍筋。

解：（1）确定计算参数2/300mm N f y =，2/210mm N f yv =，2/9.11mm N f c =，2/27.1mm N f t =，0.1=c β，mm a h h h s o w 51535550=-=-==（2）验算截面尺寸406.2250515<==b h w，属一般梁 kN V kN N bh f o c c 2503833830315152509.110.125.025.0max ===⨯⨯⨯⨯= β截面符合要求。

（3）验算是否需要计算配置箍筋 kN V kN N bh f V o t c 2505.11411445851525027.17.07.0max =<==⨯⨯⨯==故需进行计算配置箍筋。

（4）求箍筋数量并验算最小配筋率0023.151521025.110)5.114250(25.130=⨯⨯⨯-=-≥h f V V s A yv c sv 选双肢箍Ф8（mm A sv 3.501=，2=n ）代入上式可得：mm S mm nA A s sv sv 25037.1000023.13.5020023.10023.1max 1==⨯==≤取mm s 100=，可得：%145.021027.124.024.0%402.010025023.50min ,====⨯⨯==yv t sv sv sv f f bs A ρρ 满足要求4. 承受均布荷载设计值q 作用下的矩形截面简支梁，安全等级二级，处于一类环境，截面尺寸200mm 550mm b h ⨯=⨯，混凝土为C30级，箍筋采用HPB235级钢筋。

梁净跨度5n l m =。

梁中已配有双肢8Φ箍筋，试求：梁在正常使用期间按斜截面承载力要求所能承担的荷载设计值q 。

解：（1）确定计算参数2/210mm N f yv =，2/3.14mm N f c =，2/43.1mm N f t =，0.1=c β，mm a h h h s o w 51535550=-=-==（1）求荷载设计值qNh sA n f bh f V o sv yv o t 3.1711023.679991031035152003.50221025.151520043.17.0 25.17.01=+=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=⋅+≤ N ql V n 3.17110221max == kN N q 44.689.684405/23.171102==⨯=作业3一、选择题CBDAC AA二、判断题1．√2．√ 3.× 4．√ 5．× 6．× 7．√8．√ 9．√ 10．√ 11．√ 12．√三、简答题1．钢筋混凝土柱中箍筋应当采用封闭式，其原因在于？答：钢筋混凝土柱中箍筋应当采用封闭式箍筋是为了保证钢筋骨架的整体刚度，并保证构件在破坏阶段箍筋对混凝土和纵向钢筋的侧向约束作用。

2．钢筋混凝土偏心受压破坏通常分为哪两种情况？它们的发生条件和破坏特点是怎样的？答：钢筋混凝土偏心受压破坏可分为两种情况：大偏心受压破坏与小偏心受压破坏。