1、混凝土结构作业答案第一章1.1 选择题：1B 2A 3B 4A 5C1.2 问答题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
2、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
3、）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
4、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
5、。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
6、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
7、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
8、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
9、的法律、法规的要求，否则，就要承担相应的法律责任。第二章一，选择题 1D 2A 3B 4C 5A 6B 7D 8B 9A 10A 11C 12B2.2 判断题1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2.3 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？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
10、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 作为钢筋的强度极限。另一个强度指标是钢筋极限强度 ，一般用作钢筋的实际破yf uf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
11、余应变为 0.2%所对应的应力 0.2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 0.2=0.85b，其中 b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 ，级
12、） 、热轧带肋钢筋HRB335（20MnSi ，符号 ，级） 、热轧带肋钢筋 HRB400（20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi，符号 ，级） 、余热处理钢筋 RRB400（K 20MnSi，符号 ，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
13、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
14、质？答：均匀伸长率 gt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。 sbgtEl0不包含颈缩区拉伸前的测量标距； 拉伸断裂后不包含颈缩区的测量标距； 实0l 0b测钢筋拉断强度； 钢筋弹性模量。sE均匀伸长率 gt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）的弹性极限将显著降低的软化现象
15、，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
16、 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1.25。（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
17、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
18、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：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；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
19、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；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 3565，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
20、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 203 ，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 0.31.0N/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 fck，单位 N/mm2。AFfckfck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
21、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 150mm150mm300mm 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(2-8)AFfcpfcp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 fcu，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 、 C
22、55、 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 2=3=r 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fcc = fc + r (2-18)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；fc 混凝土的单轴圆柱体轴心抗压强度； 系数，一般普通混凝土取 4；r 侧
23、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 0.3 f c sh当荷载较小时，即 0.3 fc 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 0.3 fc sh 0、 Z0 表示结构处于可靠状态，Z150mm ，不应大于 1.5h 且不应大于 250mm。分布钢筋宜采用HPB235 级、 HRB335
24、 级和 HRB400 级钢筋，常用直径是 6mm 和 8mm。单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的 15%，且不应小于该方向板截面面积的 0.15%，分布钢筋的间距不宜大于 250mm。保护层厚度根据环境类别一般为 153 0mm。3混凝土保护层的作用是什么？梁、板的保护层厚度按规定应取多少？答：保护层是为了保证钢筋和混凝土之间的黏结、防止钢筋过早锈蚀。梁、板受力构件混凝土保护层最小厚度（mm）梁 板环境类别C20 C25C45 C50 C20 C25C45 C50一 30 25 25 20 15 15a - 30 30 - 20 20二b - 35 30 - 25
25、 20三 - 40 35 - 30 254梁内纵向受拉钢筋的根数、直径及间距有何具体规定？纵向受拉钢筋什么情况下多层布筋？答：纵向钢筋有强度等级一般宜采用 HRB400 或 RRB400 级和 HRB335 级钢筋。直径是10、 12、 14、16、 18、20、22、25mm ，根数一般不少于 3 根。间距梁下部钢筋水平方向的净间距不应小于 25mm 和钢筋直径；梁上部钢筋水平方向的净间距不应小于 30mm 和 1.5 倍钢筋直径。当梁底部钢筋较多，无法满足要求时，梁的纵向受力钢筋可置成两层或两层以上，梁 的 下 部 纵 向 钢 筋 配 置 多 于 两 层 时 ，从第三层起，钢筋的中距应比下
26、面两层的中距增大一倍。各 层 钢 筋 之 间 净 间 距 不 应 小 于 25mm 和 钢 筋直 径 d。5受弯构件适筋梁从开始加荷至破坏，经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？各个阶段是哪种极限状态的计算依据？答：适筋受弯构件正截面工作分为三个阶段。第阶段荷载较小，梁基本上处于弹性工作阶段，随着荷载增加，弯矩加大，拉区边缘纤维混凝土表现出一定塑性性质。第阶段弯矩超过开裂弯矩 Mcrsh，梁出现裂缝，裂缝截面的混凝土退出工作，拉力由纵向受拉钢筋承担，随着弯矩的增加，受压区混凝土也表现出塑性性质，当梁处于第阶段末 a 时，受拉钢筋开始屈服。第阶段钢筋屈服后，梁的刚度迅速下降，挠度急剧增大，中
27、和轴不断上升，受压区高度不断减小。受拉钢筋应力不再增加，经过一个塑性转动构成，压区混凝土被压碎，构件丧失承载力。第阶段末的极限状态可作为其抗裂度计算的依据。第阶段可作为构件在使用阶段裂缝宽度和挠度计算的依据。第阶段末的极限状态可作为受弯构件正截面承载能力计算的依据。6什么叫纵向受拉钢筋的配筋率？钢筋混凝土受弯构件正截面有哪几种破坏形式？其破坏特征有何不同？答：配筋率是钢筋混凝土构件中纵向受力钢筋的面积与构件的有效面积之比（轴心受压构件为全截面的面积） 。 ， 为配筋率；A s 为受拉区纵向钢筋的截面面积；b 为矩形截面的宽度；%10bhAsh0 为截面的有效高度。钢筋混凝土受弯构件正截面有适筋
28、破坏、超筋破坏、少筋破坏。梁配筋适中会发生适筋破坏。受拉钢筋首先屈服，钢筋应力保持不变而产生显著的塑性伸长，受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变，混凝土压碎，构件破坏。梁破坏前，挠度较大，产生较大的塑性变形，有明显的破坏预兆，属于塑性破坏。梁配筋过多会发生超筋破坏。破坏时压区混凝土被压坏，而拉区钢筋应力尚未达到屈服强度。破坏前梁的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点，拉区的裂缝宽度较小，破坏是突然的，没有明显预兆，属于脆性破坏，称为超筋破坏。梁配筋过少会发生少筋破坏。拉区混凝土一旦开裂，受拉钢筋即达到屈服，并迅速经历整个流幅而进入强化阶段，梁即断裂，破坏很突然，无明显预兆，故属于脆性破坏。7什么
29、是延性的概念？受弯构件破坏形态和延性的关系如何？影响受弯构件截面延性的因素有那些？如何提高受弯构件截面延性？答：延性是指组成结构的材料、组成结构的构件以及结构本身能维持承载能力而又具有较大塑性变形的能力。因此延性又包括材料的延性、构件的延性以及结构的延性。适筋破坏是延性破坏，超筋破坏、少筋破坏是脆性破坏。在单调荷载下的受弯构件，延性主要取决于两个综合因素，即极限压应变 cu 以及受压区高度 x。影响受弯构件截面延性的因素包括，如混凝土强度等级和钢筋级别、受拉钢筋配筋率、受压钢筋配筋率、混凝土极限压应变、箍筋直径和间距、截面形式等。在设计混凝土受弯构件时，承载力问题与延性问题同样重要。主要措施是
30、：1）抗震设计时，限制纵向受拉钢筋的配筋率，一般不应大于 2.5%；受压区高度 x （ 0.25 0.35）h0；2）双筋截面中，规定受压钢筋和受拉钢筋的最小比例，一般使受压钢筋与受拉钢筋面积之比保持为0.30.5；在弯矩较大的区段适当加密箍筋。8什么是受弯构件纵向钢筋配筋率？什么叫最小配筋率？它们是如何确定的？它们在计算中作用是什么？答：配筋率是钢筋混凝土构件中纵向受力钢筋的面积与构件的有效面积之比（轴心受压构件为全截面的面积） 。，其中， 为配筋率；A s 为受拉区纵向钢筋的截面面积；b 为矩形截面的%10bhAs宽度；h 0 为截面的有效高度。配筋率是反映配筋数量的一个参数。最小配筋率是
31、指，当梁的配筋率 很小，梁拉区开裂后，钢筋应力趋近于屈服强度，这时的配筋率称为最小配筋率 min。是根据 Mu=Mcy 时确定最小配筋率。配筋率是影响构件受力特征的一个参数，控制配筋率可以控制结构构件的破坏形态，不发生超筋破坏和少筋破坏，配筋率又是反映经济效果的主要指标。控制最小配筋率是防止构件发生少筋破坏，少筋破坏是脆性破坏，设计时应当避免。9单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是什么？等效矩形应力图的基本假定是什么？它们作用是什么？答：单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是（1）平截面假定；（2 ）混凝土应力应变关系曲线的规定；（3 ）钢筋应力应变关系的规定；（4）不考虑混凝土
32、抗拉强度。以上规定的作用是确定钢筋、混凝土在承载力极限状态下的受力状态，并作适当简化，从而可以确定承载力的平衡方程或表达式。混凝土结构设计规范规定，将实际应力图形换算为等效矩形应力图形时必须满足以下两个条件：（1 ） 受压区混凝土压应力合力 C 值的大小不变，即两个应力图形的面积应相等；（2） 合力 C 作用点位置不变，即两个应力图形的形心位置应相同。等效矩形应力图的基本假定使简化计算成为可能。10单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？为什么要规定适用条件？答：单筋矩形受弯构件正截面承载力应符合下列规定 sycAfbxf1)2(0hMu或 (0xfsy适用条件：（1）
33、 ，保证这一条件，防止发生超筋破坏，超筋破坏是脆性破坏；（2 ）b，保证这一条件，防止发生少筋破坏，少筋破坏是脆性破坏，若 ，应按min/bhAs min/bhAs构造配置 As，即取 。hsmini,11什么是双筋截面？在什么情况下才采用双筋截面？双筋截面中的受压钢筋和单筋截面中的架立钢筋有何不同？双筋梁中是否还有架立钢筋？答：在单筋截面受压区配置受力钢筋后便构成双筋截面。在受压区配置钢筋，可协助混凝土承受压力，提高截面的受弯承载力；由于受压钢筋的存在，增加了截面的延性，有利于改善构件的抗震性能；此外，受压钢筋能减少受压区混凝土在荷载长期作用下产生的徐变，对减少构件在荷载长期作用下的挠度也是
34、有利的。双筋截面一般不经济，但下列情况可以采用：（1）弯矩较大，且截面高度受到限制，而采用单筋截面将引起超筋；（2 ）同一截面内受变号弯矩作用；（3 ）由于某种原因（延性、构造） ，受压区已配置；（4）为了提高构件抗震性能或减少结构在长期荷载下的变形。sA单筋截面中的架立钢筋是根据构造配置，计算时不参与受力，双筋截面中的受压钢筋是根据计算确定的。双筋截面中配置了受压钢筋就没有必要配置架立钢筋。12双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？为什么要规定适用条件？答：双筋矩形截面受弯构件正截面承载力的两个基本公式： sysycAffbx10012ssycu ahfhfM适用条
35、件：（1），是为了保证受拉钢筋屈服，不发生超筋梁脆性破坏，且保证受压钢筋b1在构件破坏以前达到屈服强度；（2）为了使受压钢筋能达到抗压强度设计值，应满足 ， 其含2sax义为受压钢筋位置不低于受压应力矩形图形的重心。当不满足条件时，则表明受压钢筋的位置离中和轴太近，受压钢筋的应变太小，以致其应力达不到抗压强度设计值。13双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算为什么要 ？当 x2a s 应如何计算？2sa答：为了使受压钢筋能达到抗压强度设计值，应满足 ， 其含义为受压钢筋位置不低于受压sx应力矩形图形的重心。当不满足条件时，则表明受压钢筋的位置离中和轴太近，受压钢筋的应变太小，以致其应力达不到抗压
36、强度设计值。此时对受压钢筋取矩 )2()(10xabfahAfMscssyu x=0.123，满足。 ，满2min 39065%.0147hs 足要求。 图 34 已知梁的截面尺寸为 bh=200mm500mm，混凝土强度等级为 C25，截面弯矩设计值 M=125KN.m。环境类别为一类。22/9.1,/. NfNfct求：（1）当采用钢筋 HRB335 级 时，受拉钢筋截面面积；（2 ）当采用钢筋/30mfyHPB235 级 时，受拉钢筋截面面积；（截面弯矩设计值 M=225KN.m，当采用钢筋2/0mfyHRB335 级 2 时，受拉钢筋截面面积；N3解：（1）由公式得 =0.243262
37、04509.1bhfMcs83.1s 85.0)24.1(.)2-(5.s s 60 0458.31/ mhfMAsys 选用钢筋 4 27,18ms2min 052%.0104mbhAs （2）采用双排配筋 46=201/bhfMcs271.029.16=s3.70.5)-(15.0ss 0.8371(）260 4083.215/ mhfMAsys 选用钢筋 8 16 A =1608mm2 s2min 75%7.0164bhs (3)假定受拉钢筋放两排 6am4060=201/bhfMcs8.29.12=1-s5.04.8故采用双筋矩形截面取 Mb).1(201bbchf)5.01(5.04
38、9.2=183.7KN m2660 9.3)(307.1825)(/ mahfAys .0/429/01 ysycbs ffh=2260mm2故受拉钢筋选用 6 A =2281mm22s受压钢筋选用 2 A =402mm2,满足最小配筋率要求。1s25KN.m，当采用钢筋 HRB335 级 2 时，受拉钢筋截面面积；mNfy/305已知梁的截面尺寸为 bh=250mm450mm;受拉钢筋为 4 根直径为 16mm 的 HRB335 钢筋，即级钢筋， ，A s=804mm2；混凝土强度等级为 C40，2/30mNfy；承受的弯矩 M=89KN.m。环境类别为一类。验算此梁截面2/1.9,/71.
39、ffct是否安全。解：f c=19.1N/mm2，f t=1.7 N/mm2，f y=300 N/mm2。由表知，环境类别为一类的混凝土保护层最小厚度为 25mm，故设 a=35mm，h 0=450-35=415mm2min 93450%6.84mbAs 则 ， 满 足 适 用 条 件 。.12.90.137.1 bcyf ， 安 全 。mKNMbhu .8.49.3 12.0512.045.520 6已知梁的截面尺寸为 bh=200mm500mm，混凝土强度等级为 C40，钢筋采用 HRB335，即级钢筋， ，22/1.,/71.fmNfct 2/3mNfy截面弯矩设计值 M=330KN.m
40、。环境类别为一类。求：所需受压和受拉钢筋截面面积解：f c=19.1N/mm2，f y=fy=300N/mm2， 1=1.0， 1=0.8。假定受拉钢筋放两排，设 a=60mm，则 h0=h-a=500-60=440mm 46.0.93026201 bhfMcs5.71bs这就说明，如果设计成单筋矩形截面，将会出现超筋情况。若不能加大截面尺寸，又不能提高混凝土等级，则应设计成双筋矩形截面。取 ， 由 式 得bmKNhfMbc 9.245.015.04102202660 9.8349.3mahfAsys 214.370 30.8041.5.0mfAfbysycs 受拉钢筋选用 725mm 的钢筋
41、，A s=3436mm2。受压钢筋选用 2 14mm 的钢筋，A s=308mm27 已知条件同上题，但在受压区已配置 320mm 钢筋，A s=941mm2求：受拉钢筋 As解： KN60 103.454091ahfMy m则 KN6661 7.23.3已知后，就按单筋矩形截面求 As1。设 a=60mm、h 0=500-60=440mm。9.41.907252621 bhfcs， 满 足 适 用 条 件 。5.03. bs 823925.25.0 ss601 14083.71mhfMAsys 最后得 221 .99ss 选用 625mm 的钢筋， As=2945.9mm28已知梁截面尺寸为
42、 200mm400mm，混凝土等级 C30， ，钢筋采用2/3.14NfcHRB335， ，环境类别为二类，受拉钢筋为 325 的钢筋，A s=1473mm2，受压钢筋2/30mNfy为 26 的钢筋，A s = 402mm2；要求承受的弯矩设计值 M=90 KN.m。求：验算此截面是否安全解：f c=14.3N/mm2，f y=fy=300N/mm2。由表知，混凝土保护层最小厚度为 35mm，故 mm，h 0=400-47.5=352.5mm5.4723a由式 ， 得sysycAffbx1mamhfA bcsy 8042945.32.0 3.13.107 01 代入式 ， 安 全 。mNhA
43、fxhbfMsycu .109.1087.32 405.324023.532466 001 注意，在混凝土结构设计中，凡是正截面承载力复核题，都必须求出混凝土受压区高度 x 值。9已知梁的截面尺寸 b=250mm， h=500mm，混凝土为 C30 级，采用 HRB400 级钢筋， ，承受弯距设22/3.14,/43.1mNfNfct 2/360mNfy计值 M=300kNm，试计算需配置的纵向受力钢筋。解：（1）设计参数由表查得材料强度设计值，C30 级混凝土 ,HRB400 级钢筋 ，MPafc3.14MPafy，等级矩形图形系数 。518.0,34.max, bs0.初步假设受拉钢筋为双
44、排配置，取 。mh60（2）计算配筋 384.043.0253.14ax,2620 scsbhfM故需配受压筋，取 。ma 22602x, )40(35.18.1)( mffAycss 2132560.458.bhfsycs 由表知，受压钢筋选用 2 14， ；3mAs受拉钢筋选用 8 。251,0s若取 ，则有b.)(4.020ahfbfMAycs 20 26 315045360.1458.8. )(36158.13 mAffbAsyycs 此时总用钢量为 2315+504=2819mm2，大于前面取 时计算的总用钢量 2501+238=2739mm2。受压b钢筋选用 2 18， ；受拉钢筋
45、选用 4 。509mS 273,182As10 已知梁截面尺寸 b=200mm，h=400mm，混凝土强度等级为 C30， ，钢筋2/.4mNfc采用 HRB400 级， ，环境类别为二类 b，受拉钢筋采用2/36Nfy3 ，受压钢筋为 2 要求承受的弯矩设计值)1473(252mAS),402(16mASM=90kNm 验算此梁是否安全。解：查表或计算得： 混,518.0,/36,/3.,0. 221 byc NfNf 凝土保护层最小厚度为 35mm，故。mhmaass 470,4/165,.472/53 将以上有关数值代入基本公式，可得 bfAxcsysy 81.3203.601 mamx
46、h sb 86432.4185.32.0 可见满足基本公式的适用条件。将 x 值代入基本公式得 mNahAfxhbfaMssycu 6001 17.54)3.52(436 )2/8.3(8.)(由于 M=90kNmM =154.71KNm，故此梁安全。u11 已知 T 形截面梁，截面尺寸如图所示，混凝土采用 C30， ，纵向钢筋采用2/3.14mNfcHRB400 级钢筋， ，环境类别为一类。若承受的弯矩设计值为 M=700kNm，计算2/360Nfy所需的受拉钢筋截面面积 AS（预计两排钢筋， as=60mm） 。解：1、确定基本数据由表查得 ； ；a =1.0； 。2/3.14mNfc2/
47、360mNfy1518.0b2、判别 T 形截面类 )24(1.0)(01 ffchba mkNMkNm 707.597.596 故属于第二类 T 形截面。3、计算受拉钢筋面积 AS。如图 4 201 )()(bhfaMacfffs = 26 6403. )210()(4.70=0.228 5188.2121 bsa yffccS hbhbfA)(0360120)360(.142.3.14 28m选用 428 225（A S=2463+982=3445mm2）12某钢筋混凝土 T 形截面梁，截面尺寸和配筋情况（架立筋和箍筋的配置情况略）如图所示。混凝土强度等级为 C30， ，纵向钢筋为2/3.1NfcHRB400 级钢筋， ， =70mm。若截面承60mysa受的弯矩设计值为 M=550kNm，试问此截面承载力是否足够？解：1、确定基本数据由表查得， ； ； =1.
