混凝土结构设计原理题目及答案2

1.某T形截面尺寸如图所示，所承受的弯矩组合设计值Md=256 kN·m ,结构的重要性系数ƴ0 =1.0，拟采用C30混凝土，HRB335钢筋，      fcd=13.8MPa,ftd=1.39MPa,fsd=280MPa,受拉钢筋布置成一排，试确定是哪一类T型截面，并计算受拉钢筋的截面面积AS。

解：按受拉钢筋布置成一排估算αs=50mm，梁的有效高度h0=700-50=650mm。梁的翼缘有效高度b’f=b+12h’f=300+12×80=1260＞600。故取b’f=600mm。

当x≤h’f时，截面所能承受的弯矩设计值为fcdb’fh’f(h0-h’f)=13.8×80×600(650-80/2)=404.1＞γoMd

故应按x≤h’f的矩形截面计算，第一T形截面。

γ0Md=fcdb’fx(h0-x/2)

256×106=13.8×600x(650-x/2)

解得x=49.45mm＜h’f=80mm

                    fcdb’fx=fcdAs 

=> As=13.8×600×49.45/280=1462.31mm2

2.截面尺寸b×h=200mm×500mm的钢筋混凝土矩形截面梁，材料选择：①C25混凝土，fcu,k=25MPa,fck=16.7MPa,  fcd=11.5MPa,ftk=1.78MPa,ftd=1.23MPa,EC=2.80×104MPa     ②HRB355钢筋，fsk=335MPa ,fsd=280MPa, Es=2.0×105MPa;    结构安全等级为2级，                                                        I类环境条件，最大弯矩设值Md=84.8kN·m

按单筋截面设计计算：

(1) 截面受压区高度x;

(2)计算受拉钢筋截面面积;

(3)按一层钢筋布置，并选择Ф18 钢筋，直径d=18mm，外径d外=20.5mm,试布置钢筋并计算布筋率;

(4)试从受压区高度和抗弯承载力进行截面复核。

解:（1）假设αs=40mm,则h0=h-αs=500-40=460mm

受压区高度

=88.7mm≤εbh0(=0.56×460=257.6mm)

满足要求。

(2)受拉钢筋截面面积As=fcd·b·x/fsd=11.5×200×88.7/280=728.6mm

3)根据As计算值，选用φ18钢筋3根，实际As=763mm2

混凝土保护层厚度：c=max﹛cmin ; d﹜=max﹛30 ; 18﹜=30mm;

按一层布筋，钢筋横向间净距sn=(b-3d外-2c)/2=                  (200-3×20.5-2×30)/2=39.25mm ≥                                   sn,min(=max﹛30 ; d﹜=max﹛30 ; 18﹜=30mm)

计算实际αs和h0: αs=c+d外/2=30+20.5/2=40.3mm

                              h0+=h- αs=500-40.3=459.7mm

配筋率：p=As/bh0=763/(200×459.7)=0.8%＞        pmin(=max﹛0.45fcd/fsd ; 0.2%﹜=max﹛0.45×1.23/280 ; 0.2%﹜=0.2%)

4）①计算截面受压高度x：

x=fsd·As/(fcd·b)=280×763/(11.5×200)=92.9mm≤ξbh0(=0.56×459.7=257.6mm)

  满足要求。

②计算抗弯承载力Mu:

Mu=fcd·b×(h0-x/2)  =11.5×200×92.9×(459.7-92.9/2)=88.3kN·m≥M（=84.8kN·m)

一．填空题 

1.梁内的筋骨由纵向受力钢筋，  弯起钢筋      ，箍筋，  架立钢筋     ，水平受力钢筋构成。

2.ISO和我国各专业颁布的统一标准将极限状态分为  正常使用极限状态    和  承载能力极限状态    。 

3. 钢筋混凝土梁的斜截面剪切破坏三种形式：    斜拉    ,       剪切    ,     斜压      .

4. 钢筋的塑性性能通常用  延伸率       和      冷弯性能     这两个指标来衡量。

5.轴心受压构件按其配筋形式不同可分为 普通箍筋柱      和螺旋箍筋柱       两种形式。

6. 混凝土的形变可分为两类： 体积变形    和 受力变形     。

 7. .素混凝土梁的承载力是由混凝土的  抗拉强度     决定的。

8.结构的可靠性是结构的 安全性   ，适用性    和 耐久性   的统称。

9.目前预应力混凝土结构中所用的锚夹具种类很多，但从原理来看只有三种：摩阻锚固    ，承压锚固    和 粘着锚固      。

10. .混凝土的抗压作用往往得不到充分发挥，采取一定措施后改进成的 钢筋混凝土   梁和  预应力   梁，则有效的解决了这一问题，获得了较高承载力。

二．判断题

1. 为了防止梁的斜截面破坏，通常在梁内设置箍筋和架立筋，以增强斜截面的抗拉能力。（X）

2. 轴心受压构件的长细比越大，稳定系数值越高。(X)(p145)

3. 适筋破坏与超筋破坏的界限相对受压区高度 的确定依据是平截面假定(对)(p75)

4. 当结构使用年限超过设计基准期后，结构便丧失功能或报废。（X）（p41）

5. HRB335钢筋属于低碳钢。(X)

6. 未加油脂的混凝土试件的破坏形态是：形成与压力方向平行的裂缝.(X)

7.钢筋混凝土试件的尺寸越大，实测强度越低(对)

8. 预应力混凝土桥梁广泛采用单根的光面钢丝。（x）

9.钢筋混凝土在结构中采用的最多的接头是机械接头(x)

10. 线性徐变是指压应力较小时，徐变与应力成正比，而非线性徐变是指混凝土应力较大时，徐变增长与应力不成正比。（对）

三．简答题

1. ．钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？

（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。

2．简述偏心受压构件的几种破坏形态。

答：1.拉破坏，当相对偏心较大，受拉钢筋配置不太多时，受拉区钢筋的应力先达到屈服强度，钢筋变形急剧增加，受拉区裂缝扩展，受压区高度减小，从而使混凝土的压应力增大而压碎。即大偏心受压构件。

2.压破坏，当相对偏心距较小，虽配置较多的受拉钢筋，混凝土本身承担的压力较大引起混凝土压碎，构件破坏时受拉边钢筋的应力尚小于屈服强度。即小偏心受压构件

3.界限破坏，受拉钢筋达到屈服强度时受拉区混凝土边缘纤维的应变也恰好达到混凝土的极限压应变。

3.简述预应力混凝土构件在持久状态正常使用时，影响预应力损失的因素有哪些？

答：①预应力钢筋与管道壁之间的摩擦σl1②锚具变形，钢筋回缩和接缝压缩σl2③预应力钢筋与台座之间的温差σl3④    混凝土的弹性压缩σl4⑤预应力钢筋的应力松弛σl5⑥混凝土的收缩和徐变σl6⑦此外，还有预应力钢筋与锚圈之间的摩擦，台座弹性变形等因素引起的其他预应力损失。