混凝土结构设计原理作业参考答案

《混凝土结构设计原理》作业参考答案作业一一、填空题：1. 1.05 0.95 接触摩阻力2.化学胶着力 摩擦力 机械咬合力3.最小配筋率4.斜拉破坏 剪压破坏 斜压破坏 脆性破坏5.少筋破坏 适筋破坏 超筋破坏 适筋破坏 脆性破坏二、名词解释：1.剪跨比：是一个无量纲常数，用 m ＝M /(Qh 0)来表示，此处M 和Q 分别为剪弯区段中某个竖直截面的弯矩和剪力，h 0为截面有效高度。

2.《规范》规定的混凝土立方体抗压强度是：边长为150mm 立方体试件、在20°C ±3°C 的温度、相对湿度在95%以上的潮湿空气中、养护28天、按标准制作方法和试验方法测得的具有95%保证率的混凝土抗压强度。

3.预应力筋张拉后，由于混凝土和钢材的性质以及制作方法上原因，预应力筋中预应力会从控制应力开始逐步减少，并经过相当长时间最终稳定下来，这种应力的降低称为预应力损失。

4.当偏心受压构件的相对偏心距00/e h 较小，或受拉侧纵向钢筋配置较多时，受拉侧的钢筋应力较小，没有达到屈服或承受压力，截面是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。

5.混凝土在长期不变的荷载作用下，混凝土的应变随时间的增加二持续增长的现象。

三、简答题：1.钢筋混凝土结构中的钢筋和混凝土两种不同的材料为什么能共同工作？钢筋与混凝土之所以能共同工作，主要是由于：两者间有良好的粘结力、相近的温度线膨胀系数和混凝土对钢筋的保护作用。

2.什么是结构的承载能力极限状态？它的表现特征包括哪些方面？承载能力极限状态：是指结构或结构构件达到最大承载力或不适于极限承载的变形或变位的状态。

四个表现特征：（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡，如滑动、倾覆等；（2）结构构件或连接处因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的塑性变形而不能继续承载；（3）结构转变成机动体系；（4）结构或结构构件丧失稳定，如柱的压屈失稳等。

3.预应力混凝土结构中传递和保持预应力的主要方式有哪些？预应力混凝土结构，后张法是靠工作锚具来传递和保持预加应力的；先张法则是靠粘结力来传递并保持预加应力的。

4.偏心受压构件的破坏特征如何？主要取决于什么因素？破坏特征：大偏心受压构件的破坏从受拉钢筋开始，受拉钢筋先达到屈服强 度，然后受压区混凝土被压坏；小偏心受压构件的破坏从受压区开始，受压 区边缘混凝土先达到极限压应变而破坏，受拉钢筋一般达不到屈服强度。

主要影响因素：相对偏心距大小和配筋率。

四、计算题：1.解：385.0,/27.1,/360,/9.11222====sb t y c mm N f mm N f mm N f α假设纵向钢筋按一排布置，则梁的有效高度 mm h 515355500=-=385.02218.05153009.110.11021026201=<=⨯⨯⨯⨯==sb c s bh f M ααα873.022218.02112211=⨯--=-+=ss αγ2601297515873.036010210mm h f MA s y s =⨯⨯⨯==γ 选428.1519,22mm A s =φ 验算最小配筋率{}%2.0%159.0360/27.145.0%,2.0max 45.0%,2.0max min ==⨯=⎭⎬⎫⎩⎨⎧=y t f f ρs s A mm bh A <=⨯⨯==2min min 330550300%2.0ρ 钢筋面积满足要求。

2.解：（1）计算,i e η判断截面类型 567.660040000>==h l ，所以要考虑二阶弯矩的影响 mm N M e 8002502000000=== mm h e a 2030600,2030,20max max =⎭⎬⎫⎩⎨⎧=⎭⎬⎫⎩⎨⎧=mm e e e a i 820208000=+=+=0.1,128.4102506003009.115.05.0131=>=⨯±⨯⨯⨯==ζζ取N bh f c 因0.1,1567.6600400020=<==ζ故取h l032.10.10.18560820140011h e 140011221200i =⨯⨯⨯⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ζζηh l mm h mm e i 1685603.03.024.846820032.10=⨯=>=⨯=η（2）计算受压区高度 mm mm b f N x s c 80a 22.703009.110.1250000'1=<=⨯⨯==α518.0125.05602.700=<===b h x ξξ 构件属于大偏心受压 （3）计算钢筋面积',s s A A mm a h e e s i 24.586402/60024.8462''=+-=+-=η 则2'0''9.782)40560(36024.586250000)(mm a h f Ne A A s y ss =-⨯⨯=-== 全部钢筋22'6005003002002.08.15659.7822mm mm A A s s =⨯⨯⨯>=⨯=+建议选2'942,203mm A A s s ==φ，钢筋面积满足要求。

作业二一、填空题：1.养护环境 加载速率 试件尺寸2.少筋破坏 适筋破坏 超筋破坏 适筋破坏3.'2s a x ≥ 0h x b ξ≤4.正截面抗弯承载力 斜截面抗剪承载力 斜截面抗弯承载力5.箍筋 纵向钢筋 周边 抗扭二、名词解释：1.将钢筋和混凝土两种性能不同的材料组成的非匀质截面，换算成由一种拉压性能相同的假想材料组成的与原截面功能相等的匀质截面称为换算面积。

2.当偏心受压构件的相对偏心距00/h e 较大，且纵向钢筋配置合适时，先受拉侧混凝土较早出现裂缝，随后受拉侧钢筋首先达到屈服强度，裂缝迅速开展，受压区高度减小，最后受压侧钢筋达到受压屈服，受压区混凝土压碎而达到破坏。

3.受拉的钢筋面积与混凝土截面的有效面积之比称为配筋率，矩形截面的配筋率为%1000⨯=bh A s μ。

4.对于没有明显屈服点的钢筋，取对应的残留塑性应变为0.2%所对应的应力为强度指标，称为条件流限。

三、简答题：1.什么是结构的可靠度与可靠性？结构的可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。

结构的安全性、适用性和耐久性总称为结构的可靠性。

2.简述预应力混凝土结构的优缺点。

预应力混凝土结构的优点：提高了构件的抗裂度和刚度；可以节省材料，减少自重，可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力；结构质量安全可靠；预应力可做为结构构件连接的手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。

缺点：工艺较复杂，对施工质量要求甚高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍；需要有一定的专门设备；预应力反拱度不易控制；预应力混凝土结构的开工费用较大，对于跨径小、构件数量少的工程，成本较高。

3.钢筋混凝土梁设置预拱度的目的是什么？如何设置预拱度？钢筋混凝土梁设置预拱度的目的是为了消除结构自重这个长期荷载引起的变形，另外，希望构件在平时无活载作用时保持一定的拱度。

当结构自重和汽车荷载（不计冲击力）产生的最大竖向挠度，不超过计算跨径的 1/1600 时，可不设预拱度，超过就要设预拱度。

预拱度的设置值为按结构自重和 1/2 可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和采用。

4.钢筋混凝土梁正截面的破坏形式有哪几种？哪些因素决定破坏形式？每一种破坏形式对应于哪一种破坏性质？画出三种破坏形式的M －f 相关曲线.。

适筋梁破坏、超筋梁破坏、少筋梁破坏。

配筋量以及混凝土的强度等级决定 梁正截面的破坏形式。

适筋梁破坏属于延性破坏，超筋梁破坏和少筋梁破坏 属于脆性破坏。

四、计算题：1.解：%2.0,55.0,40,/300,/6.9min 22=====ρξb s y c mm a mm N f mm N f梁的有效高度 mm h 460405000=-=（亦可按钢筋的实际直径计算0h ）受压区高度 mm b f f A x c ys 1572506.90.130012561=⨯⨯⨯==α 验算适筋梁条件 mm h mm x b 25346055.01570=⨯=<=ξ%2.0%09.14602501256min 0=>=⨯==ρρbh A s 截面的极限抵抗弯矩 )2/(01x h bx f M c u -=α)2/157460(1572506.90.1-⨯⨯⨯⨯=m kN M mm .135N.107.1436=>⨯= 故正截面强度足够，截面安全。

2.解：（1）初始偏心距 %2.0,55.0,/300,/6.9'min min 2'2======ρρξb y y c mm N f f mm N f mm m N M e 9009.03002700====mm h e a 2030500,2030,20max max =⎭⎬⎫⎩⎨⎧=⎭⎬⎫⎩⎨⎧=mm e e e a i 920209000=+=+=（2）判别大小偏心受压 mm h mm e i 138)40500(3.03.0943920025.10=-⨯=>=⨯=η构件属于大偏心受压 mm a h e e s i 1153)402/500(943)2(=-+=-+=η （3）计算钢筋面积',s s A A)()5.01('0'201's y b b c sa h f bh f Ne A ---=ξξα )40460(300)55.05.01(55.04603006.90.111531030023-⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯= 22300500300%2.0%2.0817mm bh mm =⨯⨯=>=y y s b c s f Nf A bh f A -+=''01ξα3001030030081755.04603006.90.13⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯= 22300%2.02264mm bh mm =>=作业三一、填空题：1.应力计算 变形验算 裂缝宽度2.混凝土 箍筋 弯起钢筋 剪跨比3.简支梁的计算跨度 相邻梁的平均间距 受压翼缘的厚度4.开裂扭矩 破坏扭矩5.混凝土 协助棍凝土承受压力 减少构件截面尺寸 弯矩二、名词解释：1.所配的纵向受力钢筋比较合理，相应的梁称为适筋梁。

其破坏特征为受拉区钢筋首先屈服，而后压区混凝土受压破坏，会产生明显的挠曲变形和裂缝，破坏预兆明显，这种破坏我们称为适筋梁破坏。

2.极限状态是指当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态，而不能满足设计规定的某一功能要求时的特定状态。