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《混凝土结构设计原理》作业1、2、3、4参考答案67311
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混凝土结设计原理习题及答案
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第三章习题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=14×104N，楼层高H=5.4m，计算长度l0=1.25H，混凝土强度等级为C20，HRB400级钢筋。试求柱截面尺寸及纵筋面积。3-2由于建筑上使用要求，某现浇柱截面尺寸为250㎜×250㎜，柱高4.0m，计算高度l0=0.7H=2.8m，配筋为4Φ16（As′=804㎜2）。C30混凝土，HRB400级钢筋，承受轴向力设计值N=950KN。试问柱截面是否安全？3-3已知一桥下螺旋箍筋柱，直径为d=500㎜，柱高5.0m，计算高度l0=0.7H=3.5m，配HRB400钢筋10Φ16（As′=2010㎜2），C30混凝土，螺旋箍筋采用R235，直径为12㎜，螺距为s=50㎜。试确定此柱的承载力。3-4编写轴心受拉和轴心受压构件截面承载力计算程序。第四章习题4-1一钢筋混凝土矩形梁截面尺寸b×h=250㎜×500㎜，混凝土强度等级C25，HRB335钢筋，弯矩设计值M=125KN·m。试计算受拉钢筋截面面积，并绘配筋图。4-2一钢筋混凝土矩形梁截面尺寸b×h=200㎜×500㎜，弯矩设计值M=120KN·m，混凝土强度等级C25。试计算下列三种情况纵向受力钢筋截面面积As：（1）当选用HPB235钢筋时；（2）改用HRB335钢筋时；（3）M=180KN·m时。最后，对三种结果进行对比分析。解:①当HRB235钢筋按一排布置:h0=h-35=500-35=465mm.查表可知:对于混凝土强度等级C25可得fc=11.9N/mm.fy=210N/mm.b=0.614,1=1.0.对于s===0.2332.===0.2695As==mm2.=0.2％=mm2选用618(As=1527mm2)钢筋.②当HRB335钢筋时,选假定受力钢筋按一排布置h0=h-35=500-35=465mm.查表可知:对于HRB335钢筋.fy=300N/mm2.b=0.550.1=1.0.对于s===0.2332.==0..As==0.mm2=0.2％=mm2选用516(As=1005mm2)钢筋.③当M=180kN时,选假定受力钢筋按一排布置.查表得fc=11.9N/mm2,fy=210N/mm2,b=0.614,1=1.0.对于s===0.3498.==1-=0.452=0.614.As==0.452=.2％=mm2选用820钢筋(As=2513mm2).由上述①③②可知:⑴由其它条件不变
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问答题钢筋混凝土矩形截面简支梁，计算跨度l0=5.4m，截面尺寸b×h=250mm×600mm，混凝土强度等级C25，纵向钢筋HRB400级，箍筋HPB235级，承受均布荷载设计值q=86kN/m(包括自重)根据正截面受弯承载力计算配置的纵筋为。试根据斜截面受剪承载力要求确定腹筋。(纵向受力钢筋不弯起，只按箍筋计算) 解：(1)材料强度
fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2
fy=360N/mm<s......
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在受扭构件设计中，为了保证结构截面尺寸及混凝土材料强度不至于过小，为了避免超筋破坏，对构件的截面尺...... 45.问答题 当符合下列条件：<img src="http://img./ExamPaperRes//592c9fcfd6cc4813afdc4e/968aeb......
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最新相关试卷在式（6-7）中，令Nu??0Nd，?0为结构重；As&#39;?；&#39;1?0Nd(?fcdA)（6-8）&#；2）截面复核；已知截面尺寸，计算长度l0，全部纵向钢筋的截面面；首先应检查纵向钢筋及箍筋布置构造是否符合要求；由已知截面尺寸和计算长度l0计算长细比，由附表1；6.1.4构造要求；1）混凝土；轴心受压构件的正截面承载力主要由混凝土来提供，故；
在式（6-7）中，令Nu??0Nd，?0为结构重要性系数。则可得到
&#39;1?0Nd(?fcdA)
（6-8） &#39;fsd0.9?由As计算值及构造要求选择并布置钢筋。
2）截面复核
已知截面尺寸，计算长度l0，全部纵向钢筋的截面面积As，混凝土轴心抗压强度和钢筋抗压强度设计值，轴向力组合设计值Nd，求截面承载力Nu。
首先应检查纵向钢筋及箍筋布置构造是否符合要求。
由已知截面尺寸和计算长度l0计算长细比，由附表1-10查得相应的稳定系数?。 由式（6-7）计算轴心压杆正截面承载力Nu，且应满足Nu＞?0Nd。
6.1.4 构造要求
轴心受压构件的正截面承载力主要由混凝土来提供，故一般多采用C25~C40级混凝土。
2）截面尺寸
轴心受压构件截面尺寸不宜过小，因长细比越大，?值越小，承载力降低很多，不能充分利用材料强度。构件截面尺寸不宜小于250mm。
3）纵向钢筋
纵向受力钢筋一般采用R235级、HRB335级和HRB400级等热轧钢筋。纵向受力钢筋的直径应不小于12mm。在构件截面上，纵向受力钢筋至少应有4根并且在截面每一角隅处必须布置一根。
纵向受力钢筋的净距不应小于50mm，也不应大于350mm；对水平浇筑混凝土预制构件，其纵向钢筋的最小净距采用受弯构件的规定要求。纵向钢筋最小混凝土保护层厚度详见附表1-8。
对于纵向受力钢筋的配筋率要求，一般是从轴心受压构件中不可避免存在混凝土徐变、可能存在的较小偏心弯矩等非计算因素而提出的。
在实际结构中，轴心受压构件的荷载大部分为长期作用的恒载。在恒载产生的轴力N长期作用下，混凝土要产生徐变，由于混凝土徐变的作用以及钢筋和混凝土的变形必须协调图6-7，在混凝土和钢筋之间将会出现应力重分布现象。
徐变引起的应力分布变化
a)加载瞬间，t?t0时；b)加载后到t?t1时；c)截面示意
图6-8所示为两种不同配筋率的钢筋混凝土短柱，由于混凝土徐变而引起混凝土应力?c和纵向钢筋应力?s随时间变化的图形。由图6-8可见，随着荷载持续时间的增加，混凝土的压应力逐渐减少，钢筋的压应力逐渐增大，一开始变化较快，经过一定的时间（约150天）后逐步趋于稳定。其中混凝土的压应力变化幅度较小，而钢筋应力变化幅度较大。在发生混凝土徐变时，混凝土与钢筋之间仍存在粘结力，两者的变形必须协调，造成实际上混凝土受拉，而钢筋受压。若纵向钢筋配筋率很小时，纵筋对构件承载力影响很小，此时接近素混凝土柱，徐变使混凝土的应力降低得很少，纵筋将起不到防止脆性破坏的缓冲作用，同时为了承受可能存在的较小弯矩以及混凝土收缩、温度变化引起的拉应力，《公路桥规》规定了纵向钢筋的最小配筋率?min(%)，详见附表1-9；构件的全部纵向钢筋配筋率不宜超过5%。一般纵向钢筋的配筋率?约为1%~2%。
&#39;&#39;
普通箍筋柱中的箍筋必须做成封闭式，箍筋直径应不小于纵向钢筋直径的1/4，且不小于8mm。
箍筋的间距应不大于纵向受力钢筋直径的15倍、且不大于构件截面的较小尺寸（圆形截面采用0.8倍直径）并不大于400mm。
在纵向钢筋搭接范围内，箍筋的间距应不大于纵向钢筋直径的10倍且不大于200mm。 当纵向钢筋截面积超过混凝土截面面积3%时，箍筋间距应不大于纵向钢筋直径的10
倍，且不大于200mm。
《公路桥规》将位于箍筋折角处的纵向钢筋定义为角筋。沿箍筋设置的纵向钢筋离角筋间距S不大于150mm或15倍箍筋直径（取较大者）范围内，若超过此范围设置纵向受力钢筋，应设复合箍筋（图6-9）。图6-9中，箍筋A、B与C、D两组设置方式可根据实际情况选用a)、b)或c)的方式。复合箍筋是沿构件纵轴方向同一截面按一定间距配置两种或两种以上形式共同组成的箍筋。
柱内复合箍筋布置
a)、b)S内设３根纵向受力钢筋 c)S内设２根纵向受力钢筋
预制的钢筋混凝土轴心受压构件截面尺寸为b?h?300mm?350mm，计算长度l0?4.5m。采用C25级混凝土，HRB335级钢筋（纵向钢筋）和R235级钢筋（箍筋）。作用的轴向压力组合设计值Nd?1600kN，Ｉ类环境条件，安全等级二级，试进行构件的截面设计。
?15，解：轴心受压构件截面短边尺寸b?300mm，则计算长细比???b300
查附表1-10可得到稳定系数??0.895。混凝土抗压强度设计值fcd?11.5MPa，纵向钢筋的抗压强度设计值fsd?280MPa，现取轴心压力计算值N??0Nd?1700kN，由式（6-8）可得所需要的纵向钢筋数量As为 &#39;&#39;
As&#39;?1N(?fcdA)&#39;fsd0.9?
?[?11.5(300?350)] .895
As&#39;%现选用纵向钢筋为8，A=3041mm，截面配筋率??A300?350&#39;
＞?min(?0.5%)，且小于?max?5%。截面一侧的纵筋配筋率?&#39;?
0.2%（附表1-9）。 &#39;&#39;%＞300?350
纵向钢筋在截面上布置如图6-10。纵向钢筋距截面边缘净距
c?45?2=32.5mm?30mm及
则布置在截面短边b方向上的纵向钢筋d?22mm，
5?3间距Sn??300?2?32.?2mm80＞?5.1?/2
50mm，且小于350mm，满足规范要求。
封闭式箍筋选用φ8，满足直径大于
11d??22?5.5mm，且不小于8mm的要求。根44
据构造要求，箍筋间距S应满足：S≤
15d?15?22?330mm；S≤b?300mm；S≤
。 400mm，故选用箍筋间距S=300mm（图6-10）
配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件
当轴心受压构件承受很大的轴向压力，而截面尺寸受到限制不能加大，或采用普通箍筋柱，即使提高了混凝土强度等级和增加了纵向钢筋用量也不足以承受该轴向压力时，可以考虑采用螺旋箍筋柱以提高柱的承载力。
6.2.1 受力特点与破坏特性
对于配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压短柱，沿柱高连续缠绕的、间距很密的螺旋箍筋犹如一个套筒，将核心部分的混凝土约束住，有效地限制了核心混凝土的横向变形，从而提高了柱的承载力。
由图6-11中所示的螺旋箍筋柱轴压力―混凝土压应变曲线可见，在混凝土压应变?c?0.002以前，螺旋箍筋柱的轴力―混凝土压应变变化曲线与普通箍筋柱基本相同。当轴力继续增加，直至混凝土和纵筋的压应变?达到0.003~0.0035时，纵筋已经开始屈服，箍筋外面的混凝土保护层开始崩裂剥落，混凝土的截面积减小，轴力略有下降。这时，核心部分混凝土由于受到螺旋箍筋的约束，仍能继续受压，核心混凝土处于三向受压状态，其抗压强度超过了轴心抗压强度fc，补偿了剥落的外围混凝土所承担的压力，曲线逐渐回升。随着轴力不断增大，螺旋箍筋中的环向拉力也不断增大，直至螺旋箍筋达到屈服，不能再约束核心混凝土横向变形，混凝土被压碎，构件即告破坏。这时，荷载达到第二次峰值，柱的纵向压应变可达到0.01以上。
轴心受压柱的轴力―应变曲线
由图6-11也可见到，螺旋箍筋柱具有很好的延性，在承载力不降低情况下，其变形能力比普通箍筋柱提高很多。
6.2.2 正截面承载力计算
螺旋箍筋柱的正截面破坏时核心混凝土压碎、纵向钢筋已经屈服，而在破坏之前，柱的混凝土保护层早已剥落。
根据图6-12所示螺旋箍筋柱截面受力图式，由平衡条件可得到
Nu?fccAcor?fs&#39;As&#39;
fcc――处于三向压应力作用下核心混凝土的抗压强度；
Acor――核心混凝土面积；
As&#39;――纵向钢筋面积。
螺旋箍筋对其核心混凝土的约束作用，使混凝土抗压强度
提高，根据圆柱体三向受压试验结果，约束混凝土的轴心抗压
强度由式（1-4）可得到下述近似表达式：
fcc?fc?k?2
式中?2为作用于核心混凝土的径向压应力值。
螺旋箍筋柱破坏，螺旋箍筋达到了屈服强度，它对核心混
凝土提供了最后的侧压应力?2。现取螺旋箍筋间距S范围内，沿螺旋箍筋的直径切开成脱离体（图6-13），由隔离体的平衡条件可得到
?2dcorS?2fsAs01
As01――单根螺旋箍筋的截面面积； 2fsAs01
（6-11） dcorS
fs――螺旋箍筋的抗拉强度；
； S――螺旋箍筋的间距（图6-12）
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