混凝土结构设计原理 课后习题答案
混凝土结构设计原理第二版(梁兴文、史庆轩)课后题答案
4－1、一钢筋混泥土矩形截面梁截面尺寸 b× h= 250mm×500mm，混泥土强度等级 C25， HRB335 级钢筋，弯矩设计值 M=125KN·m，试计算受拉钢筋截面面积，并绘制配筋图。 『解』 （1）先假定受力钢筋按一排布置，as=35mm 查附表 1—2、2—3、表 4—2、4—4 得：
2 3 mm 54 9.456
柱的承载力 N= 0.9( fc Acor f y As f y Asso 2a)
0.9 (14.3 196250 360 2010 2 210 3549.456) 3.395 103 KN
<1.5 × 0.9 （
f y AS f c AS ）
h0 =h—as=500—35=465mm
1 =1.0 , f c =11.9 N/ mm2 , f y =300N/ mm2 , b =0.550
M 125 106 s = 1 f cbh02 = 250 4652 1.0 11.9 =0.1943
查附表 4—1 得 =0.2177< b =0.550 （2）所需纵筋面积 AS ：
Υ0 →结构重要性系数 R →结构构件的承载力设计值 fC，fs→混凝土，钢筋的强度设计值
rc，rs→混凝土，钢筋的强度材料分项系数 ak→Mɑ参数标准值 3-1 某四层四跨现浇框架结构的第二层内柱轴向压力设计值 N=140×104N,楼层高 H＝5.4m, 计算长度 L0=1.25H,混泥土强度等级为 C20，HRB400 级钢筋。试求柱截面尺寸及纵筋面积。
2 『解』查表得： 1 =1.0 , f c =9.6N/ mm
,
f y =360N/ mm2
l0 =1.25 5.4＝6.75m
混凝土结构设计原理(第五版)课后习题答案
《混凝土结构设计原理》 第4章 受弯构件的正截面受弯承载力4.1混凝土弯曲受压时的极限压应变cu ε的取值如下：当正截面处于非均匀受压时，cu ε的取值随混凝土强度等级的不同而不同，即cu ε＝0.0033－0.5(f cu,k －50)×10-5，且当计算的cu ε值大于0.0033时，取为0.0033；当正截面处于轴心均匀受压时，cu ε取为0.002。
4.2所谓“界限破坏”，是指正截面上的受拉钢筋的应变达到屈服的同时，受压区混凝土边缘纤维的应变也正好达到混凝土极限压应变时所发生的破坏。
此时，受压区混凝土边缘纤维的应变c ε＝cu ε＝0.0033－0.5(f cu,k －50)×10-5，受拉钢筋的应变s ε＝y ε＝f y ／E s 。
4.3因为受弯构件正截面受弯全过程中第Ⅰ阶段末(即Ⅰa 阶段)可作为受弯构件抗裂度的计算依据；第Ⅱ阶段可作为使用荷载阶段验算变形和裂缝开展宽度的依据；第Ⅲ阶段末(即Ⅲa 阶段)可作为正截面受弯承载力计算的依据。
所以必须掌握钢筋混凝土受弯构件正截面受弯全过程中各阶段的应力状态。
正截面受弯承载力计算公式正是根据Ⅲa 阶段的应力状态列出的。
4.4当纵向受拉钢筋配筋率ρ满足b min ρρρ≤≤时发生适筋破坏形态；当min ρρ<时发生少筋破坏形态；当b ρρ>时发生超筋破坏形态。
与这三种破坏形态相对应的梁分别称为适筋梁、少筋梁和超筋梁。
由于少筋梁在满足承载力需要时的截面尺寸过大，造成不经济，且它的承载力取决于混凝土的抗拉强度，属于脆性破坏类型，故在实际工程中不允许采用。
由于超筋梁破坏时受拉钢筋应力低于屈服强度，使得配置过多的受拉钢筋不能充分发挥作用，造成钢材的浪费，且它是在没有明显预兆的情况下由于受压区混凝土被压碎而突然破坏，属于脆性破坏类型，故在实际工程中不允许采用。
4.5纵向受拉钢筋总截面面积A s 与正截面的有效面积bh 0的比值，称为纵向受拉钢筋的配筋百分率，简称配筋率，用ρ表示。
混凝土结构设计原理课后习题答案
第一章绪论问答题1．什么是混凝土结构2．以简支梁为例,说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异;3．钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么4．混凝土结构有什么优缺点5．房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么6．简述混凝土结构设计方法的主要阶段;7．简述性能设计的主要步骤;8．简述学习混凝土结构设计原理课程的应当注意的问题;第一章绪论问答题参考答案1．什么是混凝土结构答：混凝土结构是以混凝土材料为主,并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维,形成的结构,有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构;混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点;2．以简支梁为例,说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异;答：素混凝土简支梁,跨中有集中荷载作用;梁跨中截面受拉,拉应力在荷载较小的情况下就达到混凝土的抗拉强度,梁被拉断而破坏,是无明显预兆的脆性破坏;钢筋混凝土梁,受拉区配置受拉钢筋梁的受拉区还会开裂,但开裂后,出现裂缝,拉力由钢筋承担,直至钢筋屈服以后,受压区混凝土受压破坏而达到极限荷载,构件破坏;素混凝土简支梁的受力特点是承受荷载较小,并且是脆性破坏;钢筋混凝土简支梁的极限荷载明显提高,变形能力明显改善,并且是延性破坏;3．钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么答：混凝土和钢筋协同工作的条件是：1钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力,使两者结合为整体；2钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同,两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏；3设置一定厚度混凝土保护层；4钢筋在混凝土中有可靠的锚固;4．混凝土结构有什么优缺点答：优点：1可模性好；2强价比合理；3耐火性能好；4耐久性能好；5适应灾害环境能力强,整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好,对抵抗地震、风载和爆炸冲击作用有良好性能；6可以就地取材;钢筋混凝土结构的缺点：如自重大,不利于建造大跨结构；抗裂性差,过早开裂虽不影响承载力,但对要求防渗漏的结构,如容器、管道等,使用受到一定限制；现场浇筑施工工序多,需养护,工期长,并受施工环境和气候条件限制等;5．房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么答：在房屋建筑中,永久荷载和楼面活荷载直接作用在楼板上,楼板荷载传递到梁,梁将荷载传递到柱或墙,并最终传递到基础上,各个构件受力特点如下：楼板：是将活荷载和恒荷载通过梁或直接传递到竖向支承结构柱、墙的主要水平构件,楼板的主要内力是弯矩和剪力,是受弯构件;梁：是将楼板上或屋面上的荷载传递到立柱或墙上,前者为楼盖梁,后者为屋面梁,梁承受板传来的荷载,主要内力有弯矩和剪力,有时也可能是扭矩,属于受弯构件;柱：柱承受梁、板体系传来的荷载,主要内力有轴向压力、弯矩和剪力,可能是轴心受压构件,当荷载有偏心作用时,柱受压的同时还会受弯,是压弯构件;墙：承重的混凝土墙常用作基础墙、楼梯间墙,或在高层建筑中用于承受水平风载和地震作用的剪力墙,它受压的同时也会受弯,是压弯构件;基础：是将上部结构荷载传递到地基土层的承重混凝土构件,基础主要内力是压力和弯矩,是受压构件或压弯构件;6．简述混凝土结构设计方法的主要阶段;答：混凝土结构设计方法大体可分为四个阶段：1在20世纪初以前,钢筋混凝土本身计算理论尚未形成,设计沿用材料力学的容许应力方法;21938年左右已开始采用按破损阶段计算构件破坏承载力,50年代,出现了按极限状态设计方法,奠定了现代钢筋混凝土结构的设计计算理论;3二战以后,设计计算理论已过渡到以概率论为基础的极限状态设计方法;420世纪90年代以后,开始采用或积极发展性能化设计方法和理论;7．简述性能设计的主要步骤;答：性能化方法是确定工程结构要达到的总体目标或设计性能,设计师根据性能目标的不同,设计不同的设计方案,并评估设计方案是否达到性能目标的要求;8．简述学习混凝土结构设计原理课程的应当注意的问题;答：1钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种材料组成的复合材料,是非均匀、非连续、非弹性的材料;力学关系是在试验的基础上,通过几何、物理和平衡关系建立的;2钢筋混凝土构件中的两种材料在强度和数量上存在一个合理的配比范围;如果钢筋和混凝土在面积上的比例及材料强度的搭配超过了这个范围,就会引起构件受力性能的改变,从而引起构件截面设计方法的改变,这是学习时必须注意的一个方面;3由于混凝土材料的复杂性、离散性,混凝土材料的理论体系是建立在试验的基础上的;许多假定依赖与试验结果,许多公式来源于试验验证,许多因素无法控制,仍需通过构造措施加以解决,许多理论尚需不断发展与完善,具有不同功能的混凝土材料性能尚需不断挖掘;4本课程主要讲解钢筋混凝土基本构件,应当了解每一种构件在结构体系的作用、受力情况;例如梁、柱是受弯构件,主要受弯、受剪；柱、墙、受压弦杆是受压构件,主要受压、弯,受压、剪,双向受压弯；雨蓬梁、柱是受扭构件,主要受扭,受弯、剪、扭,受压、弯、剪、扭；受拉弦杆是受拉构件,主要受拉、弯;5本课程所要解决的不仅是构件的承载力和变形计算等问题,还包括构件的截面形式、材料选用及配筋构造等;结构构件设计是一个综合性的问题,需要考虑各方面的因素;因此,学习本课程时要注意学会对多种因素进行综合分析,培养综合分析判断能力;6混凝土设计与施工工作必须按照规范进行,各种规范是长期理论研究成果和工程实践的总结;不但要熟练掌握基本要求、使用范围,还要深入了解每一条文的理论依据,做到深入理论,灵活运用;同时,随着科学的发展和实践的要求,许多新成果会不断的涌现,规范会及时修订,一般我国混凝土规范10年左右修订一次,但随着社会的发展,规范的修订速度会加快,因此,具体工作时应当及时掌握最新的规范;7混凝土设计与施工是一种社会实践行为,不能离开社会的制约因素进行,应当贯彻执行国家的技术经济政策,做到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量;8混凝土设计与施工是一种法律责任行为,工程技术人员一定要遵守国家相关的法律、法规的要求,否则,就要承担相应的法律责任;第二章绪论单选题1．与素混凝土梁相比,钢筋混凝上梁承载能力 ;A．相同；B．提高许多；C．有所提高；2．与素混凝土梁相比,钢筋混凝土梁抵抗开裂的能力 ;A.提高不多；B.提高许多；C.完全相同；3．与素混凝土梁相比,适量配筋的钢混凝土梁的承载力和抵抗开裂的能力 ;A.均提高很多；B.承载力提高很多,抗裂提高不多；C.抗裂提高很多,承载力提高不多；D.均提高不多；4．钢筋混凝土梁在正常使用荷载下 ;A．通常是带裂缝工作的；B．一旦出现裂缝,裂缝贯通全截面；C．一旦出现裂缝,沿全长混凝土与钢筋间的粘结力丧尽；5．钢筋与混凝土能共同工作的主要原因是 ;A.防火、防锈；B.混凝土对钢筋的握裹及保护；C.混凝土对钢筋的握裹,两者线膨胀系数接近；第二章绪论单选题参考答案1．B2．A3．B4．A5．C第二章钢筋和混凝土的力学性能问答题1．软钢和硬钢的区别是什么应力一应变曲线有什么不同设计时分别采用什么值作为依据2．我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有种我国热轧钢筋的强度分为几个等级3．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4．什么是钢筋的均匀伸长率均匀伸长率反映了钢筋的什么性质5．什么是钢筋的包兴格效应6．在钢筋混凝土结构中,宜采用哪些钢筋7．试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求;8．简述混凝土的组成结构;并叙述混凝土的结构组成对混凝土破坏强度的影响;9．简述混凝土立方体抗压强度;10．简述混凝土轴心抗压强度;11．混凝土的强度等级是如何确定的;12．简述混凝土三轴受压强度的概念;13．简述混凝土在单轴短期加载下的应力应变关系;14．什么是混凝土的弹性模量、割线模量和切线模量15．什么叫混凝土徐变混凝土徐变对结构有什么影响16．钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的17．最小锚固长度是如何确定的18．简述绑扎搭接连接的机理;第二章钢筋和混凝土的力学性能问答题参考答案1．软钢和硬钢的区别是什么应力一应变曲线有什么不同设计时分别采用什么值作为依据答：有物理屈服点的钢筋,称为软钢,如热轧钢筋和冷拉钢筋；无物理屈服点的钢筋,称为硬钢,如钢丝、钢绞线及热处理钢筋;软钢的应力应变曲线如图2-1所示,曲线可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段;有明显流幅的钢筋有两个强度指标：一是屈服强度,这是钢筋混凝土构件设计时钢筋强度取值的依据,因为钢筋屈服后产生了较大的塑性变形,这将使构件变形和裂缝宽度大大增加以致无法使用,所以在设计中采用屈服强度f作为钢筋的强度极限;另一个强度指标是钢筋极限强度u f,一般用作钢y筋的实际破坏强度;图2-1 软钢应力应变曲线硬钢拉伸时的典型应力应变曲线如图2-2;钢筋应力达到比例极限点之前,应力应变按直线变化,钢筋具有明显的弹性性质,超过比例极限点以后,钢筋表现出越来越明显的塑性性质,但应力应变均持续增长,应力应变曲线上没有明显的屈服点;到达极限抗拉强度b点后,同样由于钢筋的颈缩现象出现下降段,至钢筋被拉断;设计中极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据,一般取残余应变为%所对应的应力σ作为无明显流幅钢筋的强度限值,通常称为条件屈服强度;对于高强钢丝,条件屈服强度相当于极限抗拉强度倍;对于热处理钢筋,则为倍;为了简化运算,混凝土结构设计规范统一取σ=σb,其中σb为无明显流幅钢筋的极限抗拉强度;图2-2硬钢拉伸试验的应力应变曲线2．我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种我国热轧钢筋的强度分为几个等级答：目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线;根据轧制和加工工艺,钢筋可分为热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋;热轧钢筋分为热轧光面钢筋HPB235Q235,符号Φ,Ⅰ级、热轧带肋钢筋HRB33520MnSi,符号,Ⅱ级、热轧带肋钢筋HRB40020MnSiV、20MnSiNb、20MnTi,符号,Ⅲ级、余热处理钢筋RRB400K 20MnSi,符号,Ⅲ级;热轧钢筋主要用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力普通钢筋;3．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;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;4．什么是钢筋的均匀伸长率均匀伸长率反映了钢筋的什么性质答：均匀伸长率δgt为非颈缩断口区域标距的残余应变与恢复的弹性应变组成;l——不包含颈缩区拉伸前的测量标距；'l——拉伸断裂后不包含颈缩区0的测量标距；0——实测钢筋拉断强度；s E——钢筋弹性模量;b均匀伸长率δgt比延伸率更真实反映了钢筋在拉断前的平均非局部区域伸长率,客观反映钢筋的变形能力,是比较科学的指标;5．什么是钢筋的包兴格效应答：钢筋混凝土结构或构件在反复荷载作用下,钢筋的力学性能与单向受拉或受压时的力学性能不同;1887年德国人包兴格对钢材进行拉压试验时发现的,所以将这种当受拉或受压超过弹性极限而产生塑性变形后,其反向受压或受拉的弹性极限将显着降低的软化现象,称为包兴格效应;6．在钢筋混凝土结构中,宜采用哪些钢筋答：钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋,应按下列规定采用：1普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋,也可采用HPB235级和RRB400级钢筋；2预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝,也可采用热处理钢筋;7．试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求;答：1对钢筋强度方面的要求普通钢筋是钢筋混凝土结构中和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋,主要是HPB235、HRB335、HRB400、RRB400等热轧钢筋;2强屈比的要求所以设计中应选择适当的屈强比,对于抗震结构,钢筋应力在地震作用下可考虑进入强化段,为了保证结构在强震下“裂而不倒”,对钢筋的极限抗拉强度与屈服强度的比值有一定的要求,一般不应小于;3延性在工程设计中,要求钢筋混凝土结构承载能力极限状态为具有明显预兆,避免脆性破坏,抗震结构则要求具有足够的延性,钢筋的应力应变曲线上屈服点至极限应变点之间的应变值反映了钢筋延性的大小;4粘结性粘结性是指钢筋与混凝土的粘结性能;粘结力是钢筋与混凝土得以共同工作的基础,其中钢筋凹凸不平的表面与混凝土间的机械咬合力是粘结力的主要部分,所以变形钢筋与混凝土的粘结性能最好,设计中宜优先选用变形钢筋;5耐久性混凝土结构耐久性是指,在外部环境下材料性、构件、结构随时间的退化,主要包括钢筋锈蚀、冻融循环、碱—骨料反应、化学作用等的机理及物理、化学和生化过程;混凝土结构耐久性的降低可引起承载力的降低,影响结构安全;6适宜施工性在施工时钢筋要弯转成型,因而应具有一定的冷弯性能;钢筋弯钩、弯折加工时应避免裂缝和折断;热轧钢筋的冷弯性能很好,而性脆的冷加工钢筋较差;预应力钢丝、钢绞线不能弯折,只能以直条形式应用;同时,要求钢筋具备良好的焊接性能,在焊接后不应产生裂纹及过大的变形,以保证焊接接头性能良好;7经济性衡量钢筋经济性的指标是强度价格比,即每元钱可购得的单位钢筋的强度,强度价格比高的钢筋比较经济;不仅可以减少配筋率,方便了施工,还减少了加工、运输、施工等一系列附加费用;8．简述混凝土的组成结构;并叙述混凝土的结构组成对混凝土破坏强度的影响;答：混凝土材料结构分为三种基本类型：①微观结构,即水泥石结构,水泥石结构由水泥凝胶、晶体骨架、未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成,其物理力学性能取决于水泥的矿物成份、粉磨细度、水灰比和硬化条件；②亚微观结构,即混凝土的水泥砂浆结构,水泥砂浆结构可看作以水泥石为基相、砂子为分散相的二组混凝土体系,砂子和水泥石的结合面是薄弱面;对于水泥砂浆结构,除上述决定水泥石结构的因素外,砂浆配合比、砂的颗粒级配与矿物组成、砂粒形状、颗粒表面特性及砂中的杂质含量是重要控制因素；③宏观结构,即砂浆和粗骨料两组分体系;混凝土的宏观结构中,水泥作为基相,粗骨料随机分布在连续的水泥砂浆中;粗骨料的强度远比混凝土高,硬化水泥砂浆的强度也比混凝土高,由砂浆和粗骨料组成的混凝土复合材料的抗压强度低于砂浆和粗骨料单一材料的抗压强度;混凝土内砂浆与骨料界面的粘结强度只有砂浆抗拉强度的35％－65％,这说明砂浆与骨料界面是混凝土内的最薄弱环节;混凝土破坏后,其中的粗骨料一般无破损的迹象,裂缝和破碎都发生在粗骨料表面和水泥砂浆内部,所以混凝土的强度和变形性能在很大程度上取决于水泥砂浆的质量和密实性;9． 简述混凝土立方体抗压强度;答：混凝土标准立方体的抗压强度,我国普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2002规定：边长为150mm 的标准立方体试件在标准条件温度20±3℃,相对温度≥90%下养护28天后,以标准试验方法中心加载,加载速度为～mm 2/s,试件上、下表面不涂润滑剂,连续加载直至试件破坏,测得混凝土抗压强度为混凝土标准立方体的抗压强度f ck ,单位N/mm 2;f ck ——混凝土立方体试件抗压强度；F ——试件破坏荷载；A ——试件承压面积;10． 简述混凝土轴心抗压强度;答：我国普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2002采用150mm×150mm×300mm 棱柱体作为混凝土轴心抗压强度试验的标准试件,混凝土试件轴心抗压强度AF f cp 2-8f cp——混凝土轴心抗压强度；F——试件破坏荷载；A——试件承压面积;11．混凝土的强度等级是如何确定的;答：混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定,混凝土立方体抗压强度标准值f cu,k,我国混凝土结构设计规范规定,立方体抗压强度标准值系指按上述标准方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度,根据立方体抗压强度标准值划分为C15、C20、 C25、C30、C35、C40、C45、C50、 C55、 C60、C65、 C70、 C75、 C80十四个等级;12．简述混凝土三轴受压强度的概念;答：三轴受压试验是侧向等压σ2=σ3=σr的三轴受压,即所谓常规三轴;试验时先通过液体静压力对混凝土圆柱体施加径向等压应力,然后对试件施加纵向压应力直到破坏;在这种受力状态下,试件由于侧压限制,其内部裂缝的产生和发展受到阻碍,因此当侧向压力增大时,破坏时的轴向抗压强度相应地增大;根据试验结果分析,三轴受力时混凝土纵向抗压强度为f cc′= f c′+βσr2-18 式中：f cc′——混凝土三轴受压时沿圆柱体纵轴的轴心抗压强度；f c′——混凝土的单轴圆柱体轴心抗压强度；β——系数,一般普通混凝土取4；σr ——侧向压应力;13．简述混凝土在单轴短期加载下的应力应变关系;答：一般用标准棱柱体或圆柱体试件测定混凝土受压时的应力应变曲线;轴心受压混凝土典型的应力应变曲线如图2-3,各个特征阶段的特点如下;图2-3 混凝土轴心受压时的应力应变曲线1应力σ≤ f c sh当荷载较小时,即σ≤ f c sh,曲线近似是直线图2-3中OA段,A点相当于混凝土的弹性极限;此阶段中混凝土的变形主要取决于骨料和水泥石的弹性变形;2应力 f c sh <σ≤ f c sh随着荷载的增加,当应力约为～ f c sh,曲线明显偏离直线,应变增长比应力快,混凝土表现出越来越明显的弹塑性;3应力 f c sh <σ≤ f c sh随着荷载进一步增加,当应力约为～ f c sh,曲线进一步弯曲,应变增长速度进一步加快,表明混凝土的应力增量不大,而塑性变形却相当大;此阶段中混凝土内部微裂缝虽有所发展,但处于稳定状态,故b点称为临界应力点,相应的应力相当于混凝土的条件屈服强度;曲线上的峰值应力C点,极限强度f csh,相应的峰值应变为ε0;4超过峰值应力后超过C点以后,曲线进入下降段,试件的承载力随应变增长逐渐减小,这种现象为应变软化;14．什么是混凝土的弹性模量、割线模量和切线模量答：取混凝土应力应变曲线在原点O切线的斜率,作为混凝土的初始弹性模量,简称弹性模量E c,即:E c= tgα0E c——初始弹性模量；a0——原点切线的斜率夹角;当应力较大时,混凝土已进入弹塑性阶段,弹性模量已不能正确反映此时的应力应变关系;比较精确的方法采用切线模量Ec′,即在应力应变曲线任一点处作一切线;此切线的斜率即为该点的切线模量,其表达式为Ec′= tgα= dσ / dε切线模量是原点与某点连线即割线的斜率作为混凝土的割线模量,称为变形模量Ec″,它的表达式为Ec″= tgα1 = σc / εc15．什么叫混凝土徐变混凝土徐变对结构有什么影响答：在不变的应力长期持续作用下,混凝土的变形随时间而缓慢增长的现象称为混凝土的徐变;徐变对钢筋混凝土结构的影响既有有利方面又有不利方面;有利影响,在某种情况下,徐变有利于防止结构物裂缝形成；有利于结构或构件的内力重分布,减少应力集中现象及减少温度应力等;不利影响,由于混凝土的徐变使构件变形增大；在预应力混凝土构件中,徐变会导致预应力损失；徐变使受弯和偏心受压构件的受压区变形加大,故而使受弯构件挠度增加,使偏压构件的附加偏心距增大而导致构件承载力的降低;16．钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的答：试验表明,钢筋和混凝土之间的粘结力或者抗滑移力,由四部分组成：1化学胶结力：混凝土中的水泥凝胶体在钢筋表面产生的化学粘着力或吸附力,来源于浇注时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和养护过程中水泥晶体的生长和硬化,取决于水泥的性质和钢筋表面的粗糙程度;当钢筋受力后变形,发生局部滑移后,粘着力就丧失了;2摩擦力：混凝土收缩后,将钢筋紧紧地握裹住而产生的力,当钢筋和混凝土产生相对滑移时,在钢筋和混凝土界面上将产生摩擦力;它取决于混凝土发生收缩、荷载和反力等对钢筋的径向压应力、钢筋和混凝土之间的粗糙程度等;钢筋和混凝土之间的挤压力越大、接触面越粗糙,则摩擦力越大;3机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力,即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力,取决于混凝土的抗剪强度;变形钢筋的横肋会产生这种咬合力,它的咬合作用往往很大,是变形钢筋粘结力的主要来源,是锚固作用的主要成份;4钢筋端部的锚固力：一般是用在钢筋端部弯钩、弯折,在锚固区焊接钢筋、短角钢等机械作用来维持锚固力;各种粘结力中,化学胶结力较小；光面钢筋以摩擦力为主；变形钢筋以机械咬合力为主;17．最小锚固长度是如何确定的答：达到锚固极限状态时所需要的钢筋最小锚固长度,称为临界锚固长度l cr a;锚固抗力等于钢筋屈服强度F y时,相应的锚固长度就是临界锚固长度l cr a,这是保证受力钢筋真到屈服也不会发生锚固破坏的最小长度;钢筋屈服后强化,随锚固长度的延长,锚固抗力还能增长,到锚固抗力等于钢筋拉断强度F u时,相应的锚固长度就是极限锚固长度l u a;设计锚固长度l a应当在临界锚固长度和极限锚固长度之间,前者是为了保证钢筋承载受力的基本性能,。
混凝土结构设计原理_课后习题答案
第三章 轴心受力构件承载力1． 某多层现浇框架结构的底层内柱，轴向力设计值N=2650kN ，计算长度m H l 6.30==，混凝土强度等级为C30（f c =14.3N/mm 2），钢筋用HRB400级（2'/360mm N f y =），环境类别为一类。
确定柱截面积尺寸及纵筋面积。
解：根据构造要求，先假定柱截面尺寸为400mm ×400mm 由9400/3600/0==b l ，查表得99.0=ϕ 根据轴心受压承载力公式确定's A23''1906)4004003.1499.09.0102650(3601)9.0(1mm A f N f A c y s=⨯⨯-⨯⨯=-=ϕ%6.0%2.14004001906'min ''=>=⨯==ρρA A s ，对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2%的构造要求。
选 ，2'1964mm A s = 设计面积与计算面积误差%0.3190619061964=-<5%，满足要求。
2．某多层现浇框架厂房结构标准层中柱,轴向压力设计值N=2100kN,楼层高H=5.60m ，计算长度l 0=1.25H ，混凝土用C30（f c =14.3N/mm 2），钢筋用HRB335级（2'/300mm N f y =），环境类别为一类。
确定该柱截面尺寸及纵筋面积。
[解] 根据构造要求，先假定柱截面尺寸为400mm ×400mm长细比5.17400560025.10=⨯=b l ，查表825.0=ϕ 根据轴心受压承载力公式确定's A2''1801)4004003.14825.09.02100000(3001)9.0(1mm A f N f A c y s =⨯⨯-⨯=-=ϕ%6.0%1.14004001801'min ''=〉=⨯==ρρA A s ，对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2%的构造要求。
混凝土结构设计原理课后题解答(第四版)-沈浦生主编(完整版)
绪论0-1：钢筋和混凝土是两种物理、力学性能很不相同的材料，它们为什么能结合在一起工作？答：其主要原因是：①混凝土结硬后，能与钢筋牢固的粘结在一起，相互传递内力。
粘结力是两种性质不同的材料能共同工作的基础。
②钢筋的线膨胀系数为1.2×10-5C-1，混凝土的线膨胀系数为1.0×10-5～1.5×10-5C-1，二者的数值相近。
因此，当温度变化时，钢筋与混凝土之间不会存在较大的相对变形和温度应力而发生粘结破坏。
习题0-2：影响混凝土的抗压强度的因素有哪些？答: 实验方法、实验尺寸、混凝土抗压实验室，加载速度对立方体抗压强度也有影响。
第一章1-1 混凝土结构对钢筋性能有什么要求？各项要求指标能达到什么目的？答：1强度高，强度系指钢筋的屈服强度和极限强度。
采用较高强度的钢筋可以节省钢筋，获得较好的经济效益。
2塑性好，钢筋混凝土结构要求钢筋在断裂前有足够的的变形，能给人以破坏的预兆。
因此，钢筋的塑性应保证钢筋的伸长率和冷弯性能合格。
3可焊性好，在很多情况下，钢筋的接长和钢筋的钢筋之间的链接需通过焊接，因此，要求在一定的工艺条件下钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好。
4与混凝土的粘结锚固性能好，为了使钢筋的强度能够充分的被利用和保证钢筋与混凝土共同作用，二者之间应有足够的粘结力。
1-2 钢筋冷拉和冷拔的抗压、抗拉强度都能提高吗？为什么？答:冷拉能提高抗拉强度却不能提高抗压强度，冷拉是使热轧钢筋的冷拉应力值先超过屈服强度，然后卸载，在卸载的过程中钢筋产生残余变形，停留一段时间再进行张拉，屈服点会有所提高，从而提高抗拉强度，在冷拉过程中有塑性变化，所以不能提高抗压强度。
冷拨可以同时提高钢筋的抗拉和抗压强度，冷拨是将钢筋用强力拔过比其径小的硬质合金拔丝模，钢筋受到纵向拉力和横向压力作用，内部结构发生变化，截面变小，而长度增加，因此抗拉抗压增强。
1-3 影响混凝土的收缩和徐变的因素有哪些？答：1、混凝土的组成和配合比是影响徐变的内在因素。
混凝土结构设计原理第四版课后习题答案
3-1某四层四跨现浇框架结构的第二层内柱轴向压力设计值N=140×104N,楼层高H ＝5.4m,计算长度L0=1.25H,混泥土强度等级为C20，HRB400级钢筋。
试求柱截面尺寸及纵筋面积。
『解』查表得：1α=1.0 , cf =9.6N/2mm ,y f '=360N/2mm 0l =1.25⨯5.4＝6.75m按构造要求取构件长细比：:15l b = 即b=l 0=6.75⨯103/15=450mm设该柱截面为方形，则b ⨯h=450mm ⨯450mm 查表3-1得：ϑ=0.895S A '=(N-0.9ϑcf A ）/0.9ϑy f '=4140100.90.8959.64504500.90.895360⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯mm<0.1943按照构造配筋取00min0.6P=（00000.63≤P ≤）∴SA '＝00.6bh =000.64504501215⨯⨯=2mm选配钢筋，查附表11-1得，420（SA '＝12562mm ） 箍筋按构造要求选取，取s=250mm ，d=6mm 3-2 由于建筑上使用要求，某现浇柱截面尺寸为250mm ×250mm ，柱高4.0m ，计算高度L0=0.7H=2.8m,配筋为416（As/=804mm2）。
C30混泥土，HRB400级钢筋，承受轴向力设计值N=950KN 。
试问柱截面是否安全？『解』查表得：1α=1.0 , cf =14.3N/2mm ,y f '=360N/2mm 计算长度0l =0.7H ＝2.8m/ 2.8/0.2511.2l b == 查表3-1得：ϑ=0.962考虑轴心受压∴R ＝0.9ϑ（yf 'Sc SA f A '+） =0.90.926(36080414.30.8250250)831.7950KN N KN ⨯⨯⨯+⨯⨯⨯==p ∴该柱截面在承受轴心受压时是不安全的。
混凝土结构设计原理梁兴文课后习题答案
4． 什么是钢筋的均匀伸长率？均匀伸长率反映了钢筋的什么性质？
答：均匀伸长率δgt为非颈缩断口区域标距的残余应变与恢复的弹性应变组成。
第一章 绪 论
问答题
1． 什么是混凝土结构？ 2． 以简支梁为例，说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。 3． 钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？ 4． 混凝土结构有什么优缺点？ 5． 房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么？ 6． 简述混凝土结构设计方法的主要阶段。 7． 简述性能设计的主要步骤。 8． 简述学习《混凝土结构设计原理》课程的应当注意的问题。
压、弯、剪、扭；受拉弦杆是受拉构件，主要受拉、弯。 （5）本课程所要解决的不仅是构件的承载力和变形计算等问题，还包括构件的截面形
式、材料选用及配筋构造等。结构构件设计是一个综合性的问题，需要考虑各方面的因素。 因此，学习本课程时要注意学会对多种因素进行综合分析，培养综合分析判断能力。
（6）混凝土设计与施工工作必须按照规范进行，各种规范是长期理论研究成果和工程 实践的总结。不但要熟练掌握基本要求、使用范围，还要深入了解每一条文的理论依据，做 到深入理论，灵活运用。同时，随着科学的发展和实践的要求，许多新成果会不断的涌现， 规范会及时修订，一般我国混凝土规范 10 年左右修订一次，但随着社会的发展，规范的修 订速度会加快，因此，具体工作时应当及时掌握最新的规范。
加以致无法使用，所以在设计中采用屈服强度 f y 作为钢筋的强度极限。另一个强度指标是 钢筋极限强度 fu ，一般用作钢筋的实际破坏强度。
图 2-1 软钢应力应变曲线 硬钢拉伸时的典型应力应变曲线如图 2-2。钢筋应力达到比例极限点之前，应力应变按 直线变化，钢筋具有明显的弹性性质，超过比例极限点以后，钢筋表现出越来越明显的塑性 性质，但应力应变均持续增长，应力应变曲线上没有明显的屈服点。到达极限抗拉强度 b 点后，同样由于钢筋的颈缩现象出现下降段，至钢筋被拉断。
《混凝土结构设计原理》课后习题答案
第一章1-1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？答：当荷载超过了素混凝土的梁的破坏荷载时，受拉区混凝土开裂，此时，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将承担几乎全部的拉力，能继续承担荷载，直到受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎破坏。
1-2 试解释一下名词：混凝土立方体抗压强度；混凝土轴心抗压强度；混凝土抗拉强度；混凝土劈裂抗拉强度。
答：混凝土立方体抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以每边边长为150mm 的立方体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d ，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa 为单位）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号cu f 表示。
混凝土轴心抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以150mm ×150mm ×300mm 的棱柱体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d ，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa 为单位）称为混凝土轴心抗压强度，用符号c f 表示。
混凝土劈裂抗拉强度：我国交通部部颁标准《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ 053-94）规定，采用150mm 立方体作为标准试件进行混凝土劈裂抗拉强度测定，按照规定的试验方法操作，则混凝土劈裂抗拉强度ts f 按下式计算：20.637ts F F f A ==πA 。
混凝土抗拉强度：采用100×100×500mm 混凝土棱柱体轴心受拉试验，破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断，其平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度，目前国内外常采用立方体或圆柱体的劈裂试验测得的混凝土劈裂抗拉强度值换算成轴心抗拉强度，换算时应乘以换算系数0.9，即0.9t ts f f =。
混凝土结构设计原理课后题解答(沈浦生主编)
bh=0.2% 200 500=200
（3）当选用HPB235钢筋M=180 kN·m时：
查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得：
=1.0 , =11.9 N/ , =210N/ , =0.614
= = =0.350
查附表4—1得 =0.4523< =0.614
『解』
先假定受力钢筋按一排布置，as=35mm
=h—as=500—35=465mm
（1）当选用HPB235钢筋时：
查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得：
=1.0 , =11.9 N/ , =210N/ , =0.614
= = =0.2330
查附表4—1得 =0.2692< =0.614
所需纵筋面积 ：
(4)先假定受力钢筋按一排布置，as=35mm
=h—as=400—35=365mm
查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得：
=1.0 , =11.9N/ , =210N/ , =0.614
由题设的 =1017
= = =0.246< =0.614
= (1 0.5 )=0.216
= =0.216 200 1.0 11.9=68.41kN·m
=h—as=600—35=565mm
查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得：
=1.0 , =9.6N/ , =300N/ , =0.550
由题设的 =1964
= = =0.543< =0.550
= (1 0.5 )=0.396
= =0.396 200 1.0 9.6=242.5 kN·m
(2)C25混凝土
查表3-1得： =0.962
混凝土结构设计原理课后习题答案
80 140 140
0.193 0.117 0.337
0.216 0.124 0.429
0.55 0.55 0.55
0.151 0.151 0.151
642.9 选用2Φ 18+1Φ 16(710.1) 1080.0 1278.0 48.4 140.0 91.6 0.0
单筋负筋计算 双筋计算 不考虑负筋
习题答案——受弯构件正截面承载力计算
载力M u计算
xb
239.316 186.48
Mu
136.6 102.0
ρ
0.94 1.18
ρ min
0.18 0.18
备注
q
30.3485
ξ
0.257 0.329
αs
0.224 0.275
面积A s计算
ξb
0.55
As
564.1
ρ
0.63
ρ min
0.18
gk 6
e 574
e’ 23.5
x 263.5
ξ 0.44
ξ b 0.48
xb 289.2
2as' 100.0
As'=As 1169.4
ρ 0.72
As min 650.0
大偏压
η
ηei
0.3h0 0
e’ #DIV/0!
双筋矩形截面——截面复核、求A' s 、 A s
ho 435 435 385 x 294.4 239.3 313.6 xb 239.3 239.3 211.8 144.9 206.3 71.1 23.4 Mu 1 Mu 2 Mu 162.7 单筋(不满足） 216.0 229.7 令x=xb 超筋
T形截面——截面设计
混凝土结构设计原理(第五版)课后习题答案
在双筋梁计算中，纵向受压钢筋的抗压强度设计值采用其屈服强度 ，但其先决条件是： 或 ，即要求受压钢筋位置不低于矩形受压应力图形的重心。
双筋截面梁只适用于以下两种情况：1)弯矩很大，按单筋矩形截面计算所得的 又大于 ，而梁截面尺寸受到限制，混凝土强度等级又不能提高时；2)在不同荷载组合情况下，梁截面承受异号弯矩时。应用双筋梁的基本计算公式时，必须满足x≤ h0和x≥2 这两个适用条件，第一个适用条件是为了防止梁发生脆性破坏；第二个适用条件是为了保证受压钢筋在构件破坏时达到屈服强度。x≥2 的双筋梁出现在受压钢筋在构件破坏时达到屈服强度 的情况下，此时正截面受弯承载力按公式： 计算；x＜2 的双筋梁出现在受压钢筋在构件破坏时不能达到其屈服强度 的情况下，此时正截面受弯承载力按公式： 计算。
单向受力状态下，混凝土的强度与水泥强度等级、水灰比有很大关系，骨料的性质、混凝土的级配、混凝土成型方法、硬化时的环境条件及混凝土的龄期也不同程度地影响混凝土的强度。混凝土轴心受压应力—应变曲线包括上升段和下降段两个部分。上升段可分为三段，从加载至比例极限点A为第1阶段，此时，混凝土的变形主要是弹性变形，应力—应变关系接近直线；超过A点进入第2阶段，至临界点B，此阶段为混凝土裂缝稳定扩展阶段；此后直至峰点C为第3阶段，此阶段为裂缝快速发展的不稳定阶段，峰点C相应的峰值应力通常作为混凝土棱柱体的抗压强度fc，相应的峰值应变 一般在0.0015～0.0025之间波动，通常取0.002。下降段亦可分为三段，在峰点C以后，裂缝迅速发展，内部结构的整体受到愈来愈严重的破坏，应力—应变曲线向下弯曲，直到凹向发生改变，曲线出现拐点D；超过“拐点”，随着变形的增加，曲线逐渐凸向应变轴方向发展，此段曲线中曲率最大的一点称为收敛点E；从“收敛点”开始以后直至F点的曲线称为收敛段，这时贯通的主裂缝已很宽，混凝土最终被破坏。常用的表示混凝土单轴向受压应力—应变曲线的数学模型有两种，第一种为美国E.Hognestad建议的模型：上升段为二次抛物线，下降段为斜直线；第二种为德国Rusch建议的模型：上升段采用二次抛物线，下降段采用水平直线。
混凝土结构设计原理(第五版)课后习题答案
《混凝土结构设计原理》思考题及习题（参考答案）第1章绪论思考题1.1钢筋混凝土梁破坏时的特点是：受拉钢筋屈服，受压区混凝土被压碎，破坏前变形较大，有明显预兆，属于延性破坏类型。
在钢筋混凝土结构中，利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱，钢筋的抗拉能力很强的特点，用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力，钢筋主要承受中和轴以下受拉区的拉力，即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载，直到受拉钢筋达到屈服强度以后，荷载再略有增加，受压区混凝土被压碎，梁才破坏。
由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，且钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏二者之间的粘结，从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。
1.2钢筋混凝土结构的优点有：1）经济性好，材料性能得到合理利用；2）可模性好；3）耐久性和耐火性好，维护费用低；4）整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性；5）刚度大，阻尼大；6）就地取材。
缺点有：1）自重大；2）抗裂性差；3）承载力有限；4）施工复杂；5）加固困难。
1.3本课程主要内容分为“混凝土结构设计原理”和“混凝土结构设计”两部分。
前者主要讲述各种混凝土基本构件的受力性能、截面设计计算方法和构造等混凝土结构的基本理论，属于专业基础课内容；后者主要讲述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、公路桥梁等的结构设计，属于专业课内容。
学习本课程要注意以下问题：1）加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面；2）突出重点，并注意难点的学习；3）深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功，切忌死记硬背。
第2章混凝土结构材料的物理力学性能思考题2.1①混凝土的立方体抗压强度标准值f cu,k是根据以边长为150mm的立方体为标准试件，在(20±3)℃的温度和相对湿度为90％以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法测得的具有95％保证率的立方体抗压强度确定的。
混凝土结构设计原理课后习题答案解析[最新]
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混凝土结构设计原理课后习题答案（+思考题）第一章绪论1．什么是混凝土结构？答：混凝土结构是以混凝土材料为主，并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维，形成的结构，有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。
混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点。
2．以简支梁为例，说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。
答：素混凝土简支梁，跨中有集中荷载作用。
梁跨中截面受拉，拉应力在荷载较小的情况下就达到混凝土的抗拉强度，梁被拉断而破坏，是无明显预兆的脆性破坏。
钢筋混凝土梁，受拉区配置受拉钢筋梁的受拉区还会开裂，但开裂后，出现裂缝，拉力由钢筋承担，直至钢筋屈服以后，受压区混凝土受压破坏而达到极限荷载，构件破坏。
素混凝土简支梁的受力特点是承受荷载较小，并且是脆性破坏。
钢筋混凝土简支梁的极限荷载明显提高，变形能力明显改善，并且是延性破坏。
学习好帮手3．钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？答：混凝土和钢筋协同工作的条件是：（1）钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体；（2）钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同，两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏；（3）设置一定厚度混凝土保护层；（4）钢筋在混凝土中有可靠的锚固。
4．混凝土结构有什么优缺点？答：优点：（1）可模性好；（2）强价比合理；（3）耐火性能好；（4）耐久性能好；（5）适应灾害环境能力强，整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好，对抵抗地震、风载和爆炸冲击作用有良好性能；（6）可以就地取材。
钢筋混凝土结构的缺点：如自重大，不利于建造大跨结构；抗裂性差，过早开裂虽不影响承载力，但对要求防渗漏的结构，如容器、管道等，使用受到一定限制；现场浇筑施工工序多，需养护，工期长，并受施工环境和气候条件限制等。
5．房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么？学习好帮手答：在房屋建筑中，永久荷载和楼面活荷载直接作用在楼板上，楼板荷载传递到梁，梁将荷载传递到柱或墙，并最终传递到基础上，各个构件受力特点如下：楼板：是将活荷载和恒荷载通过梁或直接传递到竖向支承结构（柱、墙）的主要水平构件，楼板的主要内力是弯矩和剪力，是受弯构件。
混凝土结构设计原理(第五版)课后习题标准答案
第１0章 预应力混凝土构件思 考 题10.1 为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，避免因满足变形和裂缝控制的要求而导致构件自重过大所造成的不经济和不能应用于大跨度结构，也为了能充分利用高强度钢筋及高强度混凝土,可以采用对构件施加预应力的方法来解决,即设法在结构构件受荷载作用前,使它产生预压应力来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力,从而使结构构件的拉应力不大，甚至处于受压状态。
预应力混凝土结构的优点是可以延缓混凝土构件的开裂,提高构件的抗裂度和刚度，并取得节约钢筋，减轻自重的效果,克服了钢筋混凝土的主要缺点。
其缺点是构造、施工和计算均较钢筋混凝土构件复杂,且延性也差些。
1０.2 预应力混凝土结构构件必须采用强度高的混凝土，因为强度高的混凝土对采用先张法的构件，可提高钢筋预混凝土之间的粘结力，对采用后张法的构件,可提高锚固端的局部承压承载力。
预应力混凝土构件的钢筋（或钢丝)也要求由较高的强度，因为混凝土预压应力的大小,取决于预应力钢筋张拉应力的大小,考虑到构件在制作过程中会出现各种应力损失,因此需要采用较高的张拉应力,也就要求预应力钢筋具有较高的抗拉强度。
１0．3 张拉控制应力是指预应力钢筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值。
其值为张拉设备所指示的总张拉力除以预应力钢筋截面面积而得的应力值，以con σ表示。
张拉控制应力的取值不能太高也不能太低。
如果张拉控制应力取值过低，则预应力钢筋经过各种损失后,对混凝土产生的预压应力过小,不能有效地提高预应力混凝土构件的抗裂度和刚度。
如果张拉控制应力取值过高,则可能引起以下问题：1）在施工阶段会使构件的某些部位受到预拉力甚至开裂,对后张法构件可能造成端部混凝土局压破坏；2)构件出现裂缝时的荷载值与继续荷载值很接近，使构件在破坏前无明显的预兆,构件的延性较差;3）为了减小预应力损失，有时需进行超张拉,有可能在超张拉过程中使个别钢筋的应力超过它的实际屈服强度，使钢筋产生较大塑性变形或脆断。
《混凝土结构设计原理》1～3章课后习题参考答案
1-1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？当荷载超过了素混凝土的梁的破坏荷载时，受拉区混凝土开裂，此时，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将承担几乎全部的拉力，能继续承担荷载，直到受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎破坏。
1-2 试解释一下名词：混凝土立方体抗压强度；混凝土轴心抗压强度；混凝土抗拉强度；混凝土劈裂抗拉强度。
混凝土立方体抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以每边边长为150mm 的立方体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d ，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa 为单位）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号cu f 表示。
混凝土轴心抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以150mm ×150mm ×300mm 的棱柱体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d ，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa 为单位）称为混凝土轴心抗压强度，用符号c f 表示。
混凝土劈裂抗拉强度：我国交通部部颁标准《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ 053-94）规定，采用150mm 立方体作为标准试件进行混凝土劈裂抗拉强度测定，按照规定的试验方法操作，则混凝土劈裂抗拉强度ts f 按下式计算：20.637ts F Ff A ==πA 。
混凝土抗拉强度：采用100×100×500mm 混凝土棱柱体轴心受拉试验，破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断，其平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度，目前国内外常采用立方体或圆柱体的劈裂试验测得的混凝土劈裂抗拉强度值换算成轴心抗拉强度，换算时应乘以换算系数0.9，即0.9t ts f f =。
混凝土结构设计原理梁兴文课后习题答案
第二章 钢筋和混凝土的力学性能
问答题参考答案
1． 软钢和硬钢的区别是什么？应力一应变曲线有什么不同？设计时分别采用什么值作 为依据？
答：有物理屈服点的钢筋，称为软钢，如热轧钢筋和冷拉钢筋；无物理屈服点的 钢筋，称为硬钢，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。 软钢的应力应变曲线如图 2-1 所示，曲线可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化 阶段和破坏阶段。 有明显流幅的钢筋有两个强度指标：一是屈服强度，这是钢筋混凝土构件设计时钢筋强 度取值的依据，因为钢筋屈服后产生了较大的塑性变形，这将使构件变形和裂缝宽度大大增
4．钢筋混凝土梁在正常使用荷载下（ ）。 A．通常是带裂缝工作的； B．一旦出现裂缝，裂缝贯通全截面； C．一旦出现裂缝，沿全长混凝土与钢筋间的粘结力丧尽；
5．钢筋与混凝土能共同工作的主要原因是（ ）。 A. 防火、防锈； B. 混凝土对钢筋的握裹及保护； C. 混凝土对钢筋的握裹，两者线膨胀系数接近；
（7）混凝土设计与施工是一种社会实践行为，不能离开社会的制约因素进行，应当贯 彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量。
（8）混凝土设计与施工是一种法律责任行为，工程技术人员一定要遵守国家相关的法 律、法规Biblioteka 要求，否则，就要承担相应的法律责任。
第二章 绪 论
单选题
1．与素混凝土梁相比，钢筋混凝上梁承载能力（ ）。 A． 相同 ； B．提高许多； C．有所提高；
第一章 绪 论
问答题参考答案
1． 什么是混凝土结构？ 答：混凝土结构是以混凝土材料为主，并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应 力钢筋和各种纤维，形成的结构，有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢 管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。混凝土结构充分利用了混凝土抗压强 度高和钢筋抗拉强度高的优点。 2． 以简支梁为例，说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。 答：素混凝土简支梁，跨中有集中荷载作用。梁跨中截面受拉，拉应力在荷载较小的情 况下就达到混凝土的抗拉强度，梁被拉断而破坏，是无明显预兆的脆性破坏。 钢筋混凝土梁，受拉区配置受拉钢筋梁的受拉区还会开裂，但开裂后，出现裂缝，拉力 由钢筋承担，直至钢筋屈服以后，受压区混凝土受压破坏而达到极限荷载，构件破坏。 素混凝土简支梁的受力特点是承受荷载较小，并且是脆性破坏。钢筋混凝土简支梁的极 限荷载明显提高，变形能力明显改善，并且是延性破坏。 3． 钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？ 答：混凝土和钢筋协同工作的条件是： （1）钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体； （2）钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同，两者之间不会发生相对的温度变形 使粘结力遭到破坏； （3）设置一定厚度混凝土保护层； （4）钢筋在混凝土中有可靠的锚固。
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第一章绪论问答题1．什么是混凝土结构？2．以简支梁为例，说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。
3．钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？4．混凝土结构有什么优缺点？5．房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么？6．简述混凝土结构设计方法的主要阶段。
7．简述性能设计的主要步骤。
8．简述学习《混凝土结构设计原理》课程的应当注意的问题。
第一章绪论问答题参考答案1．什么是混凝土结构？答：混凝土结构是以混凝土材料为主，并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维，形成的结构，有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。
混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点。
2．以简支梁为例，说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。
答：素混凝土简支梁，跨中有集中荷载作用。
梁跨中截面受拉，拉应力在荷载较小的情况下就达到混凝土的抗拉强度，梁被拉断而破坏，是无明显预兆的脆性破坏。
钢筋混凝土梁，受拉区配置受拉钢筋梁的受拉区还会开裂，但开裂后，出现裂缝，拉力由钢筋承担，直至钢筋屈服以后，受压区混凝土受压破坏而达到极限荷载，构件破坏。
素混凝土简支梁的受力特点是承受荷载较小，并且是脆性破坏。
钢筋混凝土简支梁的极限荷载明显提高，变形能力明显改善，并且是延性破坏。
3．钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？答：混凝土和钢筋协同工作的条件是：（1）钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体；（2）钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同，两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏；（3）设置一定厚度混凝土保护层；（4）钢筋在混凝土中有可靠的锚固。
4．混凝土结构有什么优缺点？答：优点：（1）可模性好；（2）强价比合理；（3）耐火性能好；（4）耐久性能好；（5）适应灾害环境能力强，整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好，对抵抗地震、风载和爆炸冲击作用有良好性能；（6）可以就地取材。
钢筋混凝土结构的缺点：如自重大，不利于建造大跨结构；抗裂性差，过早开裂虽不影响承载力，但对要求防渗漏的结构，如容器、管道等，使用受到一定限制；现场浇筑施工工序多，需养护，工期长，并受施工环境和气候条件限制等。
5．房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么？答：在房屋建筑中，永久荷载和楼面活荷载直接作用在楼板上，楼板荷载传递到梁，梁将荷载传递到柱或墙，并最终传递到基础上，各个构件受力特点如下：楼板：是将活荷载和恒荷载通过梁或直接传递到竖向支承结构（柱、墙）的主要水平构件，楼板的主要内力是弯矩和剪力，是受弯构件。
梁：是将楼板上或屋面上的荷载传递到立柱或墙上，前者为楼盖梁，后者为屋面梁，梁承受板传来的荷载，主要内力有弯矩和剪力，有时也可能是扭矩，属于受弯构件。
柱：柱承受梁、板体系传来的荷载，主要内力有轴向压力、弯矩和剪力，可能是轴心受压构件，当荷载有偏心作用时，柱受压的同时还会受弯，是压弯构件。
墙：承重的混凝土墙常用作基础墙、楼梯间墙，或在高层建筑中用于承受水平风载和地震作用的剪力墙，它受压的同时也会受弯，是压弯构件。
基础：是将上部结构荷载传递到地基（土层）的承重混凝土构件，基础主要内力是压力和弯矩，是受压构件或压弯构件。
6．简述混凝土结构设计方法的主要阶段。
答：混凝土结构设计方法大体可分为四个阶段：（1）在20世纪初以前，钢筋混凝土本身计算理论尚未形成，设计沿用材料力学的容许应力方法。
（2）1938年左右已开始采用按破损阶段计算构件破坏承载力，50年代，出现了按极限状态设计方法，奠定了现代钢筋混凝土结构的设计计算理论。
（3）二战以后，设计计算理论已过渡到以概率论为基础的极限状态设计方法。
（4）20世纪90年代以后，开始采用或积极发展性能化设计方法和理论。
7．简述性能设计的主要步骤。
答：性能化方法是确定工程结构要达到的总体目标或设计性能，设计师根据性能目标的不同，设计不同的设计方案，并评估设计方案是否达到性能目标的要求。
8．简述学习《混凝土结构设计原理》课程的应当注意的问题。
答：（1）钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种材料组成的复合材料，是非均匀、非连续、非弹性的材料。
力学关系是在试验的基础上，通过几何、物理和平衡关系建立的。
（2）钢筋混凝土构件中的两种材料在强度和数量上存在一个合理的配比范围。
如果钢筋和混凝土在面积上的比例及材料强度的搭配超过了这个范围，就会引起构件受力性能的改变，从而引起构件截面设计方法的改变，这是学习时必须注意的一个方面。
（3）由于混凝土材料的复杂性、离散性，混凝土材料的理论体系是建立在试验的基础上的。
许多假定依赖与试验结果，许多公式来源于试验验证，许多因素无法控制，仍需通过构造措施加以解决，许多理论尚需不断发展与完善，具有不同功能的混凝土材料性能尚需不断挖掘。
（4）本课程主要讲解钢筋混凝土基本构件，应当了解每一种构件在结构体系的作用、受力情况。
例如梁、柱是受弯构件，主要受弯、受剪；柱、墙、受压弦杆是受压构件，主要受压、弯，受压、剪，双向受压弯；雨蓬梁、柱是受扭构件，主要受扭，受弯、剪、扭，受压、弯、剪、扭；受拉弦杆是受拉构件，主要受拉、弯。
（5）本课程所要解决的不仅是构件的承载力和变形计算等问题，还包括构件的截面形式、材料选用及配筋构造等。
结构构件设计是一个综合性的问题，需要考虑各方面的因素。
因此，学习本课程时要注意学会对多种因素进行综合分析，培养综合分析判断能力。
（6）混凝土设计与施工工作必须按照规范进行，各种规范是长期理论研究成果和工程实践的总结。
不但要熟练掌握基本要求、使用范围，还要深入了解每一条文的理论依据，做到深入理论，灵活运用。
同时，随着科学的发展和实践的要求，许多新成果会不断的涌现，规范会及时修订，一般我国混凝土规范10年左右修订一次，但随着社会的发展，规范的修订速度会加快，因此，具体工作时应当及时掌握最新的规范。
（7）混凝土设计与施工是一种社会实践行为，不能离开社会的制约因素进行，应当贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量。
（8）混凝土设计与施工是一种法律责任行为，工程技术人员一定要遵守国家相关的法律、法规的要求，否则，就要承担相应的法律责任。
第二章绪论单选题1．与素混凝土梁相比，钢筋混凝上梁承载能力（）。
A．相同；B．提高许多；C．有所提高；2．与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁抵抗开裂的能力（）。
A.提高不多；B.提高许多；C.完全相同；3．与素混凝土梁相比，适量配筋的钢混凝土梁的承载力和抵抗开裂的能力（）。
A.均提高很多；B.承载力提高很多，抗裂提高不多；C.抗裂提高很多，承载力提高不多；D.均提高不多；4．钢筋混凝土梁在正常使用荷载下（）。
A．通常是带裂缝工作的；B．一旦出现裂缝，裂缝贯通全截面；C．一旦出现裂缝，沿全长混凝土与钢筋间的粘结力丧尽；5．钢筋与混凝土能共同工作的主要原因是（）。
A.防火、防锈；B.混凝土对钢筋的握裹及保护；C.混凝土对钢筋的握裹，两者线膨胀系数接近；第二章绪论单选题参考答案1．B2．A3．B4．A5．C第二章钢筋和混凝土的力学性能问答题1．软钢和硬钢的区别是什么？应力一应变曲线有什么不同？设计时分别采用什么值作为依据？2．我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？3．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？4．什么是钢筋的均匀伸长率？均匀伸长率反映了钢筋的什么性质？5．什么是钢筋的包兴格效应？6．在钢筋混凝土结构中，宜采用哪些钢筋？7．试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求。
8．简述混凝土的组成结构。
并叙述混凝土的结构组成对混凝土破坏强度的影响。
9．简述混凝土立方体抗压强度。
10．简述混凝土轴心抗压强度。
11．混凝土的强度等级是如何确定的。
12．简述混凝土三轴受压强度的概念。
13．简述混凝土在单轴短期加载下的应力应变关系。
14．什么是混凝土的弹性模量、割线模量和切线模量？15．什么叫混凝土徐变？混凝土徐变对结构有什么影响？16．钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的？17．最小锚固长度是如何确定的？18．简述绑扎搭接连接的机理。
第二章钢筋和混凝土的力学性能问答题参考答案1．软钢和硬钢的区别是什么？应力一应变曲线有什么不同？设计时分别采用什么值作为依据？答：有物理屈服点的钢筋，称为软钢，如热轧钢筋和冷拉钢筋；无物理屈服点的钢筋，称为硬钢，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。
软钢的应力应变曲线如图2-1所示，曲线可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段。
有明显流幅的钢筋有两个强度指标：一是屈服强度，这是钢筋混凝土构件设计时钢筋强度取值的依据，因为钢筋屈服后产生了较大的塑性变形，这将使构件变形和裂缝宽度大大增f作为钢筋的强度极限。
另一个强度指标是加以致无法使用，所以在设计中采用屈服强度yf，一般用作钢筋的实际破坏强度。
钢筋极限强度u图2-1 软钢应力应变曲线硬钢拉伸时的典型应力应变曲线如图2-2。
钢筋应力达到比例极限点之前，应力应变按直线变化，钢筋具有明显的弹性性质，超过比例极限点以后，钢筋表现出越来越明显的塑性性质，但应力应变均持续增长，应力应变曲线上没有明显的屈服点。
到达极限抗拉强度b 点后，同样由于钢筋的颈缩现象出现下降段，至钢筋被拉断。
设计中极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据，一般取残余应变为0.2%所对应的应力σ0.2作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为条件屈服强度。
对于高强钢丝，条件屈服强度相当于极限抗拉强度0.85倍。
对于热处理钢筋，则为0.9倍。
为了简化运算，《混凝土结构设计规范》统一取σ0.2=0.85σb ，其中σb 为无明显流幅钢筋的极限抗拉强度。
图2-2硬钢拉伸试验的应力应变曲线2． 我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？答：目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线。
根据轧制和加工工艺，钢筋可分为热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋。
热轧钢筋分为热轧光面钢筋HPB235（Q235，符号Φ，Ⅰ级）、热轧带肋钢筋HRB335（20MnSi ，符号，Ⅱ级）、热轧带肋钢筋HRB400（20MnSiV 、20MnSiNb 、20MnTi ，符号，Ⅲ级）、余热处理钢筋RRB400（K 20MnSi ，符号，Ⅲ级）。
热轧钢筋主要用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力普通钢筋。
3． 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。