《混凝土结构设计原理》

《混凝土结构设计原理》形成性考核册作业1、2、3、4参考答案作业1说明：本次作业对应于文字教材1至3章，应按相应教学进度完成。一、选择题1．下列关于钢筋混凝土结构的说法错误的是（A）。A．钢筋混凝土结构自重大，有利于大跨度结构、高层建筑结构及抗震B．取材较方便、承载力高、耐久性佳、整体性强C．施工需要大量模板、工序复杂、周期较长、受季节气候影响大D．耐火性优、可模性好、节约钢材、抗裂性差2．我国混凝土结构设计规范规定：混凝土强度等级依据（D）确定。A．圆柱体抗压强度标准B．轴心抗压强度标准值D．立方体抗压强度标准值C．棱柱体抗压强度标准值3．混凝土的弹性系数反映了混凝土的弹塑性性质，定义（A）为弹性系数。A．弹性应变与总应变的比值B．塑性应变与总应变的比值C．弹性应变与塑性应变的比值D．塑性应变与弹应变的比值4．混凝土的变形模量等于（D）。A．应力与弹性应变的比值B．应力应变曲线原点切线的曲率C．应力应变曲线切线的斜率D．弹性系数与弹性模量之乘积5．我国混凝土结构设计规范规定：对无明显流幅的钢筋，在构件承载力设计时，取极限抗拉强度的（C）作为条件屈服点。A．75%B．80%C．85%D．70%6．结构的功能要求不包括（D）A安全性B适用性C耐久性D经济性7．结构上的作用可分为直接作用和间接作用两种，下列不属于间接作用的是（B）。A地震B风荷载C地基不均匀沉降D温度变化8．（A）是结构按极限状态设计时采用的荷载基本代表值，是现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）中对各类荷载规定的设计取值。A荷载标准值B组合值C频遇值D准永久值二、判断题1．通常所说的混凝土结构是指素混凝土结构，而不是指钢筋混凝土结构。（×）2．混凝土结构是以混凝土为主要材料，并根据需要配置钢筋、预应力筋、型钢等，组成承力构件的结构。（√）3．我国《混凝土规范》规定：钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C10。（×）4．钢筋的伸长率越小，表明钢筋的塑性和变形能力越好。（×）5．钢筋的疲劳破坏不属于脆性破坏。（×）6．粘结和锚固是钢筋和混凝土形成整体、共同工作的基础。（√）7．只存在结构承载能力的极限状态，结构的正常使用不存在极限状态。（×）8．一般来说，设计使用年限长，设计基准期可能短一些；设计使用年限短，设计基准期可能长一些。（×）9．钢筋和混凝土的强度标准值是钢筋混凝土结构按极限状态设计时采用的材料强度基本代表值。（√）10．荷载设计值等于荷载标准值乘以荷载分项系数，材料强度设计值等于材料强度标准值乘以材料分项系数。（√）三、简答题1．钢筋和混凝土这两种物理和力学性能不同的材料，之所以能够有效地结合在一起而共同工作，其主要原因是什么？答：1）钢筋和混凝土之间良好的黏结力；2）接近的温度线膨胀系数；3）混凝土对钢筋的保护作用。2．试分析素混凝土梁与钢筋混凝土梁在承载力和受力性能方面的差异。答：素混凝土梁承载力很低，受拉区混凝土一开裂，裂缝迅速发展，梁在瞬间骤然脆裂断开，变形发展不充分，属脆性破坏，梁中混凝土的抗压能力未能充分利用。钢筋混凝土梁承载力比素混凝土梁有很大提高，受拉区混凝土开裂后，钢筋可以代替受拉区混凝土承受拉力，裂缝不会迅速发展，直到钢筋应力达到屈服强度，随后荷载略有增加，致使受压区混凝土被压碎。梁破坏前，其裂缝充分发展，变形明显增大，有明显的破坏预兆，结构的受力特性得到明显改善。同时，混凝土的抗压能力和钢筋的抗拉能力得到充分利用。3．钢筋混凝土结构设计中选用钢筋的原则是什么？答：1）较高的强度和合适的屈强比；2）足够的塑性；3）可焊性；4）耐久性和耐火性5）与混凝土具有良好的黏结力。4．什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类，其含义是什么？答：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定状态称为该功能的极限状态。结构的极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。结构或构件达到最大承载能力、疲劳破坏或者达到不适于继续承载的变形时的状态，称为承载能力极限状态。结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态，称为正常使用极限状态。5．什么是结构上的作用？结构上的作用分为哪两种？荷载属于哪种作用？答：结构上的作用是指施加在结构或构件上的力，以及引起结构变形和产生内力的原因。结构上的作用又分为直接作用和间接作用。荷载属于直接作用。6．什么叫做作用效应？什么叫做结构抗力？答：直接作用和间接作用施加在结构构件上，由此在结构内产生内力和变形，称为作用效应。结构抗力R是指整个结构或构件承受作用效应（即内力和变形）的能力，如构件的承载力和刚度等。作业2说明：本次作业对应于文字教材4至5章，应按相应教学进度完成。一、选择题1．受弯构件抗裂度计算的依据是适筋梁正截面（A）的截面受力状态。A．第I阶段末B．第II阶段末C．第III阶段末2．受弯构件正截面极限状态承载力计算的依据是适筋梁正截面（C）的截面受力状态。A．第I阶段末B．第II阶段末C．第III阶段末3．梁的破坏形式为受拉钢筋的屈服与受压区混凝土破坏同时发生，则这种梁称为（C）。A．少筋梁C．平衡配筋梁2a'的物理意义是（C）。4．双筋矩形截面梁正截面承载力计算基本公式的第二个适用条件xA．防止出现超筋破坏B．防止出现少筋破坏B．适筋梁D．超筋梁C．保证受压钢筋屈服D．保证受拉钢筋屈服5．受弯构件斜截面承载力计算公式是以（D）为依据的。A．斜拉破坏C．斜压破坏二、判断题1．混凝土强度等级的选用须注意与钢筋强度的匹配，当采用HRB335、HRB400钢筋时，为了保证必要的粘结力，混凝土强度等级不应低于C25；当采用新HRB400钢筋时，混凝土强度等级不应低于C30。（√）2．一般现浇梁板常用的钢筋强度等级为HPB235、HRB335钢筋。（√）3．混凝土保护层应从受力纵筋的内边缘起算。（×）4．钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算公式中考虑了受拉区混凝土的抗拉强度。（×）5．钢筋混凝土梁斜截面破坏的三种形式是斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏。（×）6．钢筋混凝土无腹筋梁发生斜拉破坏时，梁的抗剪强度取决于混凝土的抗拉强度，剪压破坏也基本取决于混凝土的抗拉强度，而发生斜压破坏时，梁的抗剪强度取决于混凝土的抗压强度。（√）B．斜弯破坏D．剪压破坏7．剪跨比不是影响集中荷载作用下无腹筋梁受剪承载力的主要因素。（×）8．钢筋混凝土梁沿斜截面的破坏形态均属于脆性破坏。（√）三、简答题1．钢筋混凝土受弯构件正截面的有效高度是指什么？答：计算梁、板承载力时，因为混凝土开裂后，拉力完全由钢筋承担，力偶力臂的形成只与受压混凝土边缘至受拉钢筋截面重心的距离有关，这一距离称为截面有效高度。2．根据配筋率不同，简述钢筋混凝土梁的三种破坏形式及其破坏特点?答：1）适筋破坏；适筋梁的破坏特点是：受拉钢筋首先达到屈服强度，经过一定的塑性变形，受压区混凝土被压碎，属延性破坏。2）超筋破坏；超筋梁的破坏特点是：受拉钢筋屈服前，受压区混凝土已先被压碎，致使结构破坏，属脆性破坏。3）少筋破坏；少筋梁的破坏特点是：一裂即坏，即混凝土一旦开裂受拉钢筋马上屈服，形成临界斜裂缝，属脆性破坏。b的含义及其在计算中的作用是什么？3．在受弯构件正截面承载力计算中，b是超筋梁和适筋梁的界限，表示当发生界限破坏即受拉区钢筋屈服与受压区砼外边缘达到极限压应变同时发生时，受压区高度与梁截面的有效高度之比。其作用是，在计算中，用答：4．什么情况下采用双筋截面梁？答：对于给定截面弯矩当按单筋截面梁设计时，若给定弯矩设计值过大，截面设计不能满足适筋梁的适用条件（），且由于使用要求截面高度受到限制又不能增大，同时混凝土强度等级因条件限制不能再提高时，可采用双筋截面。即在截面的受压区配置纵向钢筋以补充混凝土受压能力的不足。5．有腹筋梁斜截面剪切破坏形态有哪几种？各在什么情况下产生？答：受弯构件斜截面剪切破坏的主要形态有斜压、剪压和斜拉三种。当剪力相比弯矩较大时，主压应力起主导作用易发生斜压破坏，其特点是混凝土被斜向压坏，箍筋应力达不到屈服强度。当弯剪区弯矩相比剪力较大时，主拉应力起主导作用易发生斜拉破坏，破坏时箍筋应力在混凝土开裂后急剧增加并被拉断，梁被斜向拉裂成两部分，破坏过程快速突然。剪压破坏时箍筋在混凝土开裂后首先达到屈服，然后剪压区混凝土被压坏，破坏时钢筋和混凝土的强度均有较充分利用。6．影响有腹筋梁斜截面受剪承载力的主要因素有哪些？答：配有腹筋的混凝土梁，其斜截面受剪承载力的影响因素有剪跨比、混凝土强度、纵向钢筋的销栓作用、箍筋的配筋率及其强度、弯起钢筋的配置数量等。四、计算题m，采用C30混凝土和HRB335级钢筋。试配置截面钢筋。216kN600mm，承受弯矩设计值M250mmh1．已知钢筋混凝土矩形梁，一类环境，其截面尺寸b来判定梁是否为超筋梁。解：565mm2356000.550h0b1.0，11.43N/mm2，14.3N/mm2，ft300N/mm，fc解：fy119.6mm565)25014.310621.02162(15651fcbh02)2Mh0(1h0x310.75mm5650.550bh0满足要求1fcbxfyAsft0.2145%min0.2%，取0.2145%0.451425mm20.45119.63001.4330025014.31.0fy0.2145%0.95%6001425250Asbh1473mm2)选配钢筋325（As600mm，已配纵向受拉钢筋4根22mm的HRB400级钢筋，按下列条件计算此梁所能承受的弯矩设计值。250mmh2．已知矩形截面梁b①混凝土强度等级为C25；②若由于施工原因，混凝土强度等级仅达到C20级。解：360N/mm，fy25mm，HRB400级钢筋fy'2①查教材附录知：对于一类环境，可取梁的保护层厚度c1520mm。11.9N/mm，AsC25级混凝土fc1520360fyAsx1fcb184mm2225011.91x2)1fcbx(h0564mmMu3660022225600ashh0184(56418425011.91.02)mm810N2.58mm。108N当混凝土强度等级为C25，梁所能承受的弯矩设计值为2.589.6N/mm2。②若由于施工原因，混凝土强度等级仅达到C20级，C20级混凝土fc1520360fyAsx1fcb228mm2509.61x2)1fcbx(h0Mu(5642282509.61.0228)2mm810N2.46mm。108N若由于施工原因，混凝土强度等级仅达到C20级，梁所能承受的弯矩设计值为2.46550mm，纵向钢筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋，均布荷载在梁支座边缘产生的最大剪力设计值为250kN。正截面强度计算已配置425的纵筋，求所需的箍筋。250mmh3．一钢筋混凝土矩形截面简支梁，处于一类环境，安全等级二级，混凝土强度等级为C25，梁的截面尺寸为b解：（1）确定计算参数1.0，22c1.27N/mm，11.9N/mm2，ft210N/mm，fc300N/mm，fyv2fy515mm35550ashhohw（2）验算截面尺寸4，属一般梁2.06515250hwb250kN截面符合要求。Vmax383kN383031N51525011.91.00.25cfcbho0.25（3）验算是否需要计算配置箍筋250kNVmax114.5kN114458N5152501.270.70.7ftbhoVc故需进行计算配置箍筋。（4）求箍筋数量并验算最小配筋率AsvVcVs1.00235153210101.25114.5)(2501.25fyvh02）代入上