《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部分课后习题答案
第一章1.1 钢筋混凝土梁破坏时有哪些特点？钢筋和混凝土是如何共同工作的？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 钢筋混凝土结构有哪些主要优点和主要缺点？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结构有哪些功能要求？简述承载能力极限状态和正常使用极限状态的概念。
结构功能：安全性、适用性、耐久性承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载力或者变形达到不适于继续承载的状态，称为承载能力极限状态。
正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态。
第二章2.7什么是混凝土的徐变？徐变对混凝土构件有何影响？通常认为影响徐变的主要因素有哪些？如何减小徐变？结构或材料承受的荷载或应力不变，而应变或变形随时间增长的现象称为徐变。
徐变对混凝土结构和构件的工作性能有很大影响，它会使构件的变形增加，在钢筋混凝土截面中引起应力重分布的现象，在预应力混凝土结构中会造成预应力损失。
影响混凝土徐变的主要因素有：1）时间参数；2）混凝土的应力大小；3）加载时混凝土的龄期；4）混凝土的组成成分；5）混凝土的制作方法及养护条件；6）构件的形状及尺寸；7）钢筋的存在等。
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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课后答案[1]1
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该柱截面在承受轴心受压时是不安全的。
3-3 已知一桥下螺旋箍筋柱，直径为 d=500mm，柱高 5.0m,计算高度 L0=0.7H=3.5m,配 HRB400 钢筋 10 16（As/=2010mm2），C30 混泥土，螺旋箍筋采用 R235，直径为 12mm， 螺距为 s=50mm。试确定此柱的承载力。
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。
查附表 1—2、2—3、表 4—2、4—4 得：
1 =1.0 , fc =11.9 N/ mm2 , f y =300N/ mm2 , b =0.550
M
120 106
s = 1 fcbh02 = 200 4652 1.0 11.9 =0.2330
查附表 4—1 得 =0.2692<b =0.550
5 0 0
1 1 3 . 04 / 5 0
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
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混凝土结构设计原理课后习题答案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。
混凝土结构设计原理第四版_沈蒲生版课后习题答案
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。
2 『解』查表得： ? 1 =1.0 , f c =9.6N/ m m,f y?=360N/ m m2l 0 =1.25 ? 5.4＝6.75m按构造要求取构件长细比： l : b ? 1 5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： ? =0.895AS ? =(N-0.9 ? f c A）/0.9 ? f y ? =1 4 0 ? 1 0 ? 0 .9 ? 0 .8 9 5 ? 9 .6 ? 4 5 0 ? 4 5 040 .9 ? 0 .8 9 5 ? 3 6 0mm<0.19430 0 0 按照构造配筋取 ? m in ? 0 .6 0 （ 0 .6 0 ? ? ? 3 0 ）? ? AS ＝ 0 .60 0b h = 0 .60 0? 450 ? 450 ? 1215 m m 2选配钢筋，查附表 11-1 得，4 20（ AS ＝1256 m m ）?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 4 16（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？2 『解』查表得： ? 1 =1.0 , f c =14.3N/ m m,f y?=360N/ m m2计算长度 l 0 =0.7H＝2.8ml / b ? 2 .8 / 0 .2 5 ? 1 1 .2查表 3-1 得： ? =0.962f y ? AS ? ? f c AS ）考虑轴心受压? R＝0.9 ? （= 0 .9 ? 0 .9 2 6 ? (3 6 0 ? 8 0 4 ? 1 4 .3 ? 0 .8 ? 2 5 0 ? 2 5 0 ) ?8 3 1 .7 K N ? N ? 9 5 0 K N? 该柱截面在承受轴心受压时是不安全的。
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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。
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《混凝土结构设计原理》2003年8月第4章 受弯构件的正截面受弯承载力习 题4.1 查表知，环境类别为一类，混凝土强度等级为C30时梁的混凝土保护层最小厚度为25mm 。
故设a s ＝35mm ，则h 0＝h －a s ＝500－35＝465mm 由混凝土和钢筋等级，查表得：f c ＝14.3N/mm 2，f t ＝1.43 N/mm 2，f y ＝300N/mm 2，1α＝1.0，1β＝0.8，b ξ＝0.55求计算系数116.04652503.140.1109026201=⨯⨯⨯⨯==bh f M c s αα 则55.0124.076.01211b s =<=-=--=ξαξ，可以。
938.0)76.01(5.02211ss =+=-+=αγ故688465938.0300109060s y s =⨯⨯⨯==h f MA γmm 226850025030043.145.0)45.0(y t s =⨯⨯⨯=>bh f f A mm 2 且250500250002.0002.0=⨯⨯=>bh A s mm 2，满足要求。
选用318，A s ＝763mm 2，配筋图如图1所示。
4.2 梁自重：25.245.002.025'k=⨯⨯=g kN/m则简支梁跨中最大弯矩设计值：M 1＝)(2Qik Ci Qi Q1k Q1GkG 0∑=++ni M M M ψγγγγ＝]81)(81[2k Q 2'k k G0l q l g g ⋅++⋅γγγ 465500352503 18图1图2＝1.0×[222.58814.12.5)25.25.9(812.1⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯] ＝85.514kN ·mM 2＝)(1Qik Ci Qi GkG 0∑=+ni M M ψγγγ＝]81)(81[2k Ci Q 2'k k G0l q l g g ψγγγ⋅++⋅ ＝1.0×[222.58817.04.12.5)25.25.9(8135.1⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯]＝80.114 kN ·mM ＝max ｛M 1，M 2｝＝85.514 kN ·m查表知，环境类别为二类，混凝土强度等级为C40，梁的混凝土保护层最小厚度为30mm ，故设a s ＝40mm ，则h 0＝h －a s ＝450－40＝410mm 由混凝土和钢筋等级，查表得：f c ＝19.1 N/mm 2，f t ＝1.71 N/mm 2，f y ＝360N/mm 2，1α＝1.0，1β＝0.8，b ξ＝0.518求计算系数133.04102001.190.110514.8526201=⨯⨯⨯⨯==bh f M c s αα 则518.0143.0211b s =<=--=ξαξ，可以。
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第10章 预应力混凝土构件思 考 题10.1 为了防止钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，防止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到达的最大应力值。
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(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课后习题及参考答案
混凝土结构设计原理课后习题答案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。
混凝土结构设计原理上册__课后习题答案(中国建筑工业出版社)
《混凝土结构设计原理》第1章绪论思考题a)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.b)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。
c)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d)①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.②混凝土的轴心抗压强度标准值f ck是根据以150mm×150mm×300mm的棱柱体为标准试件,在与立方体标准试件相同的养护条件下,按照棱柱体试件试验测得的具有95％保证率的抗压强度确定的。
《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 =。
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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 =。
1-3 混凝土轴心受压的应力—应变曲线有何特点？影响混凝土轴心受压应力—应变曲线有哪几个因素？答：完整的混凝土轴心受拉曲线由上升段OC 、下降段CD 和收敛段DE 三个阶段组成。
上升段：当压应力0.3c f σ<左右时，应力——应变关系接近直线变化（OA 段），混凝土处于弹性阶段工作。
在压应力0.3c f σ≥后，随着压应力的增大，应力——应变关系愈来愈偏离直线，任一点的应变ε可分为弹性应变和塑性应变两部分，原有的混凝土内部微裂缝发展，并在孔隙等薄弱处产生新的个别裂缝。
当应力达到0.8c f （B 点）左右后，混凝土塑性变形显著增大，内部裂缝不断延伸拓展，并有几条贯通，应力——应变曲线斜率急剧减小，如果不继续加载，裂缝也会发展，即内部裂缝处于非稳定发展阶段。
当应力达到最大应力c f σ=时（C 点），应力应变曲线的斜率已接近于水平，试件表面出现不连续的可见裂缝。
下降段：到达峰值应力点C 后，混凝土的强度并不完全消失，随着应力σ的减小（卸载），应变仍然增加，曲线下降坡度较陡，混凝土表面裂缝逐渐贯通。
收敛段：在反弯点D 点之后，应力下降的速率减慢，趋于残余应力。
表面纵缝把混凝土棱柱体分为若干个小柱，外载力由裂缝处的摩擦咬合力及小柱体的残余强度所承受。
影响混凝土轴心受压应力应变曲线的主要因素：混凝土强度、应变速率、测试技术和试验条件。
1-4 什么叫混凝土的徐变？影响徐变有哪些主要原因？答：在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象称为混凝土的徐变。
主要影响因素：（1）混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小；（2）加荷时混凝土的龄期；（3）混凝土的组成成分和配合比；（4）养护及使用条件下的温度与湿度。
1-5 混凝土的徐变和收缩变形都是随时间而增长的变形，两者有和不同之处？答：徐变变形是在持久作用下混凝土结构随时间推移而增加的应变；收缩变形是混凝土在凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象，是一种不受力情况下的自由变形。
1-7 什么是钢筋和混凝土之间粘结应力和粘结强度？为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力要采取哪些措施？答：（1）粘结应力：变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力；（2）粘结强度：实际工程中，通常以拔出试验中粘结失效（钢筋被拔出，或者混凝土被劈裂）时的最大平均粘结应力作为钢筋和混凝土的粘结强度；（3）主要措施：①光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度均随混凝土等级的提高而提高，所以可以通过提高混凝土强度等级来增加粘结力；②水平位置钢筋比竖位钢筋的粘结强度低，所以可通过调整钢筋布置来增强粘结力；③多根钢筋并排时，可调整钢筋之间的净距来增强粘结力；④增大混凝土保护层厚度⑤采用带肋钢筋。
第二章2-1 桥梁结构的功能包括哪几方面的内容？何谓结构的可靠性？答：①桥梁结构的功能由其使用要求决定的，具体有如下四个方面：（1）桥梁结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现的各种荷载、外加变形、约束变形等的作用；（2）桥梁结构在正常使用条件下具有良好的工作性能，例如，不发生影响正常使用的过大变形和局部损坏；（3）桥梁结构在正常使用和正常维护条件下，在规定的时间内，具有足够的耐久性，例如，不出现过大的裂缝宽度，不发生由于混凝土保护层碳化导致钢筋的修饰；（4）在偶然荷载（如地震、强风）作用下或偶然事件（如爆炸）发生时和发生后，桥梁结构仍能保持整体稳定性，不发生倒塌。
②结构的可靠性：指结构的安全性、适用性和耐久性。
2-2 结构的设计基准期和使用寿命有何区别？答：设计基准期是指对结构进行可靠度分析时，结合结构使用期，考虑各种基本变量与时间的关系所取用的基准时间参数，设计基准期可参考结构使用寿命的要求适当选定，但二者不完全等同。
当结构的使用年限超过设计基准期，表面它的失效概率可能会增大，不能保证其目标可靠指标，但不等于结构丧失了所要求的基本功能甚至报废。
一般来说，使用寿命长，设计基准期也可以长一些，使用寿命短，设计基准期应短一些。
通常设计基准期应该小于寿命期。
2-3 什么叫极限状态？我国《公路桥规》规定了哪两类结构的极限状态？答：①极限状态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，此特定状态成为该功能的极限状态。
②承载能力极限状态和正常使用极限状态。
2-4 试解释一下名词：作用、直接作用、间接作用、抗力。
作用：是指使结构产生内力、变形、应力和应变的所有原因；直接作用：是指施加在结构上的集中力和分布力；间接作用：是指引起结构外加变形和约束变形的原因；抗力：是指结构构件承受内力和变形的能力。
2-5我国《公路桥规》规定了结构设计哪三种状况？答：持久状况、短暂状况和偶然状况。
2-6结构承载能力极限状态和正常使用极限状态设计计算原则是什么？我国《公路桥规》采用的是近似概率极限状态设计法。
①承载能力极限状态的计算以塑性理论为基础，设计的原则是作用效应最不利组合（基本组合）的设计值必须小于或等于结构抗力设计值，即0d S R γ≤。
②正常使用状态是以结构弹性理论或弹塑性理论为基础，采用作用（或荷载）的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响，对构建的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算，并使各项计算值不超过《公路桥规》规定的各相应限值。
设计表达式为1S C ≤.2-7什么叫材料强度的标准值和设计值？①材料强度标准值：是由标准试件按标准试验方法经数理统计以概率分布的0.05分位值确定强度值，即取值原则是在符合规定质量的材料强度实测值的总体中，材料的强度的标准值应具有不小于95%的保证率。
②材料强度设计值：是材料强度标准值除以材料性能分项系数后的值。
2-8作用分为几类？什么叫作用的标准值，可变作用的准永久值可变作用的频遇值？答：作用分为永久作用（恒载）、可变作用和偶然作用三类；作用的标准值：是结构和结构构件设计时，采用的各种作用的基本代表值。
可变作用的准永久值：指在设计基准期间，可变作用超越的总时间约为设计基准期一半的作用值。
可变作用频遇值：在设计基准期间，可变作用超越的总时间为规定的较小比率或超越次数为规定次数的作用。
它是指结构上较频繁出现的且量值较大的荷载作用取值。
2-9钢筋混凝土梁的支点截面处，结构重力产生的剪力标准值187.01Gk V kN =；汽车荷载产生的剪力标准值1261.76Q k V kN =；冲击系数(1) 1.19μ+=；人群荷载产生的剪力标准值257.2Q k V kN =；温度梯度作用产生的剪力标准值341.5Q k V kN =，参照例题2-3，试进行正常使用极限状态设计时的作用效应组合计算。
解：①作用短期效应组合汽车荷载不计冲击系数的汽车荷载剪力标准值为：11'261.76/1.19219.971Q kQ k V V kN μ===+111187.010.7219.97 1.057.20.841.5m nsd Gik j Qjk i j S S S φ===+•=+⨯+⨯+⨯∑∑=431.39kN①作用长期效应组合211187.010.4219.970.457.20.841.5m nld Gik j Qjk i j S S S φ===+•=+⨯+⨯+⨯∑∑=331.08kN第三章3.1、试比较图3-4和3-5，说明钢筋混凝土板和钢筋混凝土梁钢筋布置的特点。
答：板：单向板内主钢筋沿板的跨度方向布置在板的受拉区，钢筋数量由计算决定。
受力主钢筋的直径不宜小于10mm （行车道板）或8mm （人行道板）。
近梁肋处的板内主钢筋，可沿板高中心纵轴线的（1/4～1/6）计算跨径处按（30°～45°）弯起，但通过支承而不弯起的主钢筋，每米板宽内不应少于3根，并不少于主钢筋截面积的1/4。
在简支板的跨中和连续梁的支点处，板内主钢筋间距不大于200mm 。
行车道板受力钢筋的最小混凝土保护层厚度c 应不小于钢筋的公称直径且同时满足附表1-8的要求。
在板内应设置垂直于板受力钢筋的分布钢筋，分布钢筋是在主筋上按一定间距设置的横向钢筋，属于构造配置钢筋，即其数量不通过计算，而是按照设计规范规定选择的。
梁：梁内的钢筋常常采用骨架形式，一般分为绑扎钢筋骨架和焊接钢筋骨架两种形式。
梁内纵向受拉钢筋的数量由数量决定。
可选择的钢筋数量直径一般为（12～32）mm ，通常不得超过40mm 。
在同一根梁内主钢筋宜用相同直径的钢筋，当采用两种以上直径的钢筋时，为了便于施工识别，直径间应相差2mm 以上。
3-2什么叫受弯构件纵向受拉钢筋的配筋率？配筋率的表达式中，0h 含义是什么？答： 配筋率是指所配置的钢筋截面面积与规定的混凝土截面面积的比值（化为百分数表达）。