(完整版)混凝土设计原理思考题与习题答案

5.1为什么受弯构件一般在跨中产生垂直裂缝而在支座附近区段产生斜裂缝？

答：通常受弯构件跨中的弯矩最大，由此弯矩产生的正应力也就在跨中最大，且该处剪力通常 为零，则弯矩产生的正应力

即为主拉应力，方向与梁轴平行，当此主拉应力超过混凝土的抗拉强度

时就在跨中发生与梁轴垂直的垂直裂缝。而在支座附近通常剪力较大、弯矩较小，在它们产生的剪 应力 和正应力 共同作用下，形成与梁轴有一定夹角的主拉应力，当此主拉应力超过混凝土的抗拉 强度时，即发生与主拉应力方向垂直的斜裂缝。

5.2试述无腹筋梁斜裂缝出现后应力重分布的两个主要方面。

答：无腹筋梁斜裂缝出现后应力重分布的两个主要方面是：斜裂缝所在截面的混凝土应力和纵 向钢筋的应力发生了较大的变化。

（1） 斜裂缝出现后，斜裂缝两侧混凝土的应力降为零，裂缝上端混凝土残余面承受的剪应力和 压应力将显著

增大。

（2） 斜裂缝出现后，斜裂缝处纵向钢筋的应力突然增大。

5.3什么是剪跨比和计算剪跨比？斜截面受剪承载力计算时，什么情况下需要考虑剪跨比的影 响？

答：剪跨比是作用在构件截面上的弯矩与作用在构件截面上的剪力和截面有效高度乘积的比值， 用表示，即 =M/Vh o ，也称广义剪跨比。

对于集中荷载作用下的简支梁，

=M/Vh o 可表示为 =a/h o ，称a/h o 为计算截面的剪跨比，简

称计算剪跨比，也称狭义剪跨比。其中，a 为集中荷载作用点至支座或节点边缘的距离，

简称剪跨。

对于集中荷载作用下（包括作用有多种荷载，其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪 力值占总剪力值的

75%以上的情况）的独立梁，斜截面受剪承载力计算时应考虑剪跨比的影响

5.4 梁的斜截面受剪破坏形态有几种？各自的破坏特征如何？

答：梁的斜截面受剪破坏形态有：斜压破坏、剪压破坏、斜拉破坏。

斜压破坏的特征是：破坏时，斜裂缝间的混凝土压酥，与斜裂缝相交的腹筋没有屈服，承载力 取决于混凝土的抗压强度，脆性破坏。

剪压破坏的特征是：与临界斜裂缝相交的腹筋先屈服，最后剪压区混凝土压坏而破坏，承载力 取决于剪压区混凝土的强度，脆性破坏。

斜拉破坏的特征是：一旦斜裂缝出现，就很快形成临界斜裂缝，与临界斜裂缝相交的腹筋很快 屈服甚至被拉断，承载力急剧下降，破坏过程短且突然，承载力主要取决于混凝土的抗拉强度，脆 性显著。

可见，三种破坏均属于脆性破坏。

5.5 什么是箍筋的配筋率？箍筋的作用有哪些？箍筋的构造又从哪几个方面作出规定？ 答：箍筋的配筋率是表

示沿梁轴线方向单位水平截面面积内所含有的箍筋截面面积，简称配箍 率，用符号sv 表示，即按下式计算：

n A svi

sv

bs

在斜裂缝出现之前，箍筋的作用不明显；但在斜裂缝出现以后，与斜裂缝相交的箍筋应力突然 增大，箍筋直接分担部分剪力，作用明显。箍筋的作用具体如下：

（ 1）承担剪力，直接提高梁的受剪承载力； （ 2）抑制斜裂缝的开展，间接提高梁的受剪承载力；

（ 3）参与斜截面受弯，使斜裂缝出现后纵向钢筋应力的增量减小；

A sv bs

（4）约束混凝土，提高混凝土的强度和变形能力，改善梁破坏时的脆性性能；

（5）固定纵筋位置，形成钢筋骨架。

箍筋的构造从箍筋间距、箍筋直径、最小配箍率、箍筋的肢数、箍筋的封闭形式等方面作出规

5.6 影响梁斜截面受剪承载力的4 个主要因素是什么？答：影响梁斜截面受剪承载力的因素很多，其中4 个主要因素是剪跨比、混凝土强度、箍筋的配筋率和纵筋的配筋率。

5.7 规范GB50010-2002 是以哪种破坏形态为基础来建立斜截面受剪承载力计算公式的？建立计算公式时又作了哪两个基本假定？

答：规范GB50010-2002 的受剪承载力计算公式是以剪压破坏为基础建立的，建立时作了以下两个基本假定：（1）假定剪压破坏时，梁的斜截面受剪承载力由剪压区混凝土、箍筋和弯起钢筋三部分承载力组成，忽略纵筋的销栓作用和斜裂缝交界面上骨料的咬合作用。

（2）假定剪压破坏时，与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋都已屈服。

5.8 斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏都是脆性破坏，为什么规范GB50010-2002 却以剪压破坏的受力特征为依据来建立受弯构件的斜截面受剪承载力计算公式？

答：斜拉破坏：斜裂缝一旦出现腹筋马上屈服甚至拉断，斜截面受剪承载力接近于无腹筋梁斜裂缝产生时的受剪承载力，配置的腹筋未起到提高承载力的作用，不经济。斜压破坏：与斜裂缝相交的腹筋未屈服，剪压区混凝土先压碎，虽然斜截面受剪承载力较高，但腹筋强度未得到充分利用，也不经济。剪压破坏：与斜裂缝相交的腹筋先屈服，然后剪压区混凝土压碎，钢筋和混凝土的强度都得到充分利用。

所以，尽管斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏都是脆性破坏，但仍以剪压破坏的受力特征为依据来建立受弯构件的斜截面受剪承载力计算公式更为合理。

5.9 实际工程中，按规范设计的受弯构件，为什么就不会发生斜截面受剪破坏？答：确切地说，按规范设计的受弯构件，其发生斜截面受剪破坏的概率很小，小到人们不再担心其会发生破坏，也就认为不会发生斜截面受剪破坏，其原因有以下两个方面：

（1）目前规范GB50010-2002 的计算公式是基于剪压破坏试验结果的偏下线公式，所以按该公式设计的构件，可避免发生剪压破坏。

（2）同时规范GB50010-2002 给出了上述计算公式的限制条件：一是截面限制条件，满足该条件即

可避免发生斜压破坏。二是构造配箍条件及其箍筋相应的构造规定，满足该条规定即可避免斜拉破坏。

所以按规范设计的受弯构件，就不会发生斜截面受剪破坏。

5.10 进行斜截面受剪承载力计算时，规范GB50010-2002 将受弯构件分成哪两类？以仅配置箍筋

的梁为例，分别写出两类受弯构件的斜截面受剪承载力计算公式。

答：进行斜截面受剪承载力计算时，规范GB50010-2002 将受弯构件分成“一般受弯构件”和“集中

荷载作用下的独立梁”两类。

对于矩形、T形和I形截面的一般受弯构件，当仅配置箍筋时的斜截面受剪承载力按下式计算：

A

V cs O.7f t bh o l.25f yv 亠h o s

对于集中荷载作用下(包括作用有多种荷载，其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况)的独立梁，当仅配置箍筋时的斜截面受剪承载力按下式计算：

V cs Mf t bh o f yv jAsv h o