第四版混凝土结构设计原理试题库及其参考答案 一、判断题（请在你认为正确陈述的各题干后的括号内打“√”，否则打“×”。每小题1分。） 第1章 钢筋和混凝土的力学性能 1．混凝土立方体试块的尺寸越大，强度越高。（ ） 2．混凝土在三向压力作用下的强度可以提高。（ ） 3．普通热轧钢筋受压时的屈服强度与受拉时基本相同。（ ） 4．钢筋经冷拉后，强度和塑性均可提高。（ ） 5．冷拉钢筋不宜用作受压钢筋。（ ） 6．C20表示f cu =20N/mm 。（ ） 7．混凝土受压破坏是由于内部微裂缝扩展的结果。（ ） 8．混凝土抗拉强度随着混凝土强度等级提高而增大。（ ） 9．混凝土在剪应力和法向应力双向作用下，抗剪强度随拉应力的增大而增大。（ ） 10．混凝土受拉时的弹性模量与受压时相同。（ ） 11．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。（ ） 12．混凝土强度等级愈高，胶结力也愈大（ ） 13．混凝土收缩、徐变与时间有关，且互相影响。（ ） 第1章 钢筋和混凝土的力学性能判断题答案 1. 错；对；对；错；对； 2. 错；对；对；错；对；对;对；对； 第3章 轴心受力构件承载力 1．轴心受压构件纵向受压钢筋配置越多越好。（ ） 2．轴心受压构件中的箍筋应作成封闭式的。（ ） 3．实际工程中没有真正的轴心受压构件。（ ） 4．轴心受压构件的长细比越大，稳定系数值越高。（ ） 5．轴心受压构件计算中，考虑受压时纵筋容易压曲，所以钢筋的抗压强度设计值最大取为2/400mm N 。（ ） 6．螺旋箍筋柱既能提高轴心受压构件的承载力，又能提高柱的稳定性。（ ） 第3章 轴心受力构件承载力判断题答案 1． 错；对；对；错；错；错； 第4章 受弯构件正截面承载力 1．混凝土保护层厚度越大越好。（ ） 2．对于' f h x 的T 形截面梁，因为其正截面受弯承载力相当于宽度为' f b 的
混凝土结构设计原理习题集之四 6 钢筋混凝土受压构件承载力计算 一、填空题： 1．偏心受压构件的受拉破坏特征是______________________________________ ， 通常称之 为_____ ；偏心受压构件的受压破坏特征是 _________________________________ ， 通常称之为_______ 。 2．矩形截面受压构件截面，当l/h__ 时，属于短柱范畴，可不考虑纵向弯曲的影0响，即 取___ ；当l/h___ 时为细长柱，纵向弯曲问题应专门研究。0 3．矩形截面大偏心受压构件，若计算所得的ξ≤ξ，可保证构件破坏时 ____ ；b x=ξh≥2a′可保证构件破坏时_______ 。s0b 4．对于偏心受压构件的某一特定截面（材料、截面尺寸及配筋率已定），当两种荷载组合同为大偏心受压时，若内力组合中弯矩M值相同，则轴向N越__ 就越危险；当两种荷载组合同为小偏心受压时，若内力组合中轴向力N 值相同，则弯矩M 越__ 就越危险。 5．由于轴向压力的作用，延缓了__ 得出现和开展，使混凝土的__ 高度增 加，斜截面受剪承载力有所___ ，当压力超过一定数值后，反而会使斜截面受剪承载力__ 。 6．偏心受压构件可能由于柱子长细比较大，在与弯矩作用平面相垂直的平面内发生 _____ 而破坏。在这个平面内没有弯矩作用，因此应按______ 受压构件进行承载 力复核，计算时须考虑______ 的影响。 7．矩形截面柱的截面尺寸不宜小于mm，为了避免柱的长细比过大，承载力降低过多，常取l/b≤，l/d≤（b为矩形截面的短边，d为圆形截面直径，l000为柱的计算长度）。 8．《规范》规定，受压构件的全部纵向钢筋的配筋率不得小于___ _ ，且不应超过 ___ 。 9．钢筋混凝土偏心受压构件在纵向弯曲的影响下，其破坏特征有两种类型：_______ 和 _________ ；对于短柱和长柱属于______ ；细长柱属于______ 。 二、选择题： ＜2a′时，受拉钢筋截面面积A1．在矩形截面大偏心受压构件正截面强度计算中，当x的ss求法是（） A．对受压钢筋的形心取矩求得，即按x=2a′求得。s B．要进行两种计算：一是按上述A的方法求出A，另一是按A′=0，x为未知，而求出s s A，然后取这两个A值中的较大值。ss C．同
矩形截面偏心受压构件正截面的承载力计算 一、矩形截面大偏心受压构件正截面的受压承载力计算公式 （一）大偏心受压构件正截面受压承载力计算 （1）计算公式 由力的平衡条件及各力对受拉钢筋合力点取矩的力矩平衡条件，可以得到下面两个基本计算公式： s y s y c A f A f bx f N -+=' ' 1α （7-23） ()' 0''012a h A f x h bx f Ne s y c -+??? ? ?-=α （7-24） 式中： N —轴向力设计值； α1 —混凝土强度调整系数； e —轴向力作用点至受拉钢筋A S 合力点之间的距离； a h e e i -+ =2 η （7-25） a i e e e +=0 （7-26） η—考虑二阶弯矩影响的轴向力偏心距增大系数，按式（7-22）计算； e i —初始偏心距； e 0 —轴向力对截面重心的偏心距，e 0 =M/N ； e a —附加偏心距，其值取偏心方向截面尺寸的1/30和20㎜中的较大者； x —受压区计算高度。 （2）适用条件 1) 为了保证构件破坏时受拉区钢筋应力先达到屈服强度，要求 b x x ≤ (7-27) 式中 x b — 界限破坏时，受压区计算高度，o b b h x ξ= ，ξb 的计算见与受弯构件相同。 2) 为了保证构件破坏时，受压钢筋应力能达到屈服强度，和双筋受弯构件相同，要求满足：
'2a x ≥ (7-28) 式中 a ′ — 纵向受压钢筋合力点至受压区边缘的距离。 （二）小偏心受压构件正截面受压承载力计算 （1）计算公式 根据力的平衡条件及力矩平衡条件可得 s s s y c A A f bx f N σα-+=' ' 1 （7-29） ??? ?? '-+?? ? ? ?- =s s y c a h A f x h bx f Ne 0''012α （7-30） () ' 0''1'2s s s s c a h A a x bx f Ne -+?? ? ??-=σα （7-31） 式中 x — 受压区计算高度，当x ＞h ，在计算时，取x ＝h ； σs — 钢筋As 的应力值，可根据截面应变保持平面的假定计算，亦可近似取：
型钢混凝土组合结构构件的计算 【摘要】总结了承载能力极限状态下型钢混凝土组合梁、柱的正截面、斜截面的计算要点，再简要介绍了型钢混凝土梁柱节点、剪力墙的计算要点。 【关键词】型钢混凝土组合梁;型钢混凝土组合柱;型钢混凝土剪力墙;承载能力极限状态;正截面计算;斜截面计算;组合结构 0.概述钢筋混凝土结构容易出现开裂，普通重型钢结构民用建筑中含钢量高导致造价高和容易出现几何非线性的失稳和屈曲，将这两种结构从构件层次上通过剪力件进行组合，形成型钢混凝土组合结构可以很好的解决以上两种结构形式的缺点。我国从20世纪50年代开始应用型钢混凝土结构，但研究起步较晚。到了80年代初中国才有组织的进行对SRC结构的系统研究，全国许多单位对型钢混凝土结构构件（包括梁、柱、节点等）的承载力、刚度、裂缝以及延性进行了试验，依据试验结果进行了有关设计理论与计算方法的研究。1997年参照日本规程，原冶金部编制并颁发了《钢骨混凝土结构设计规程》（YB9082－97），2002年建设部又颁发了《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138－2001）。我国现采用的SRC结构计算方法是根据《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138－2001）基于钢筋混凝土结构的计算方法。型钢混凝土结构是由混凝土包裹型钢做成的，也是钢与混凝土组合的一种新型结构。过去，我国对这种结构的名称叫法不一致，有的称之为劲性钢筋混凝土结构，有的称之为钢骨混凝土结构。2002年建设部发布了《型钢混凝土组合结构技术规程》，将型钢混凝土组合结构(Steel Reinforced Concrete Composite Structure)定义为混凝土内配置轧制型钢或焊接型钢和钢筋的结构，简称SRC结构。型钢混凝土可以做成多种构件，更能组成各种结构，它可代替钢筋混凝土结构和钢结构应用于各类建筑和桥梁结构中。我国对型钢我国《规程》对型钢混凝土组合梁的计算方法是在钢筋混凝土的计算方法基础上进行考虑的，本文重点旨在对常见型钢混凝土组合构件的承载能力计算状态进行归纳总结。 1.型钢混凝土组合梁的计算1.1正截面受弯计算型钢混凝土框架梁，其正截面受弯承载力应按下列基本假定进行计算：(1)截面应变保持平面。(2)不考虑混凝土的抗拉强度。(3)受压边缘混凝土极限压应变?着■取0.003，相应的最大压应力取混凝土轴心抗压强度设计值f■，受压区应力图形简化为等效的矩形应力图，其高度取按平截面假定所确定的中和轴高度乘以系数0.8，矩形应力图的应力取为混凝土轴心抗压强度设计值。(4)型钢腹板的应力图形为拉、压梯形应力图形。设计计算时，简化为等效矩形应力图形；钢筋应力取等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。受拉钢筋和型钢受拉翼缘的极限拉应变?着■取0.01。根据中和轴的位置型钢截面可以分为三种情况，即第一种情况，中和轴在型钢腹板中通过；第二种情况，中和轴部通过型钢；第三种情况，中和轴恰好在型钢受压翼缘中通过。这三种情况在规范中通过M■,N■控制。型钢截面为充满型实腹型钢的型钢混凝土框架梁 3.小结I.对于型钢混凝土结构而言，目前我国规程计算理论趋于成熟，完全
第9章预应力混凝土结构构件计算 1．何谓预应力混凝土结构？ 答：所谓预应力混凝土结构，就是在外荷载作用之前，先对混凝土施加压力，造成人为的应力状态，它所产生的预压应力能抵消外荷载所引起的部分或全部拉应力◆。这样，在外荷载作用下，裂缝就能延缓或不会产生，即使出现了裂缝，裂缝宽度也不致过大。 2．与非钢筋混凝土结构相比较，预应力混凝土结构主要有哪几方面的优点？ 答：与非钢筋混凝土结构相比较，预应力混凝土结构主要有以下几方面的优点： （1）预应力混凝土结构在使用荷载作用下不出现裂缝或推迟裂缝的出现，在同样的荷载下，能减小裂缝宽度，因此也提高了构件的刚度，增加结构的耐久性。如用在处于腐蚀性介质和潮湿环境中的结构以及海洋工程结构中，可根本解决裂缝问题，对水工建筑物的意义尤为重大。 （2）预应力混凝土结构可以合理、有效地利用高强钢筋◆和高强混凝土，从而节省材料，减轻结构自重，可建造大跨度结构。 （3）施加纵向预应力可延缓斜裂缝的形成，使受剪承载力得到提高。 （4）预应力可以降低钢筋的疲劳应力比，因而提高了构件的抗疲劳性能。 3．根据预应力对构件裂缝控制程度不同预应力混凝土结构可分成哪几类，各有何特点？ 答：根据预应力对构件裂缝控制程度不同预应力混凝土结构可分成：全预应力混凝土、有限预应力混凝土和部分预应力混凝土。 全预应力混凝土：在全部荷载即荷载效应的短期组合下，截面不出现拉应力的预应力混凝土，称为全预应力混凝土。全预应力混凝土的特点是： （1）抗裂性好。由于构件截面不出现拉应力，混凝土不开裂,因而其抗裂性能好、刚度大，常用于对抗裂或抗腐蚀性能要求较高的结构，如核电站安全壳、贮液罐、吊车梁等。 （2）抗疲劳性能好。预应力钢筋从张拉到使用阶段的全过程中，其应力值变化幅度小，所以在重复荷载下抗疲劳性能好。 （3）反拱值可能过大。当活荷载较大，在正常使用情况下，由于预加应力较高，引起结构的反拱过大，使混凝土在施工阶段产生裂缝，影响上 部结构构件的正常使用。 （4）延性较差。由于构件的开裂荷载与极限荷载较为接近，使构件延较差，对结构的抗震不利。 有限预应力混凝土：在全部荷载即荷载效应的短期组合下，截面拉应力不超过混凝土规定的抗拉强度；在长期荷载即荷载效应的长期组合下，截面不出现拉应力的预应力混凝土，称为有限预应力混凝土。 部分预应力混凝土：截面允许出现裂缝，但最大的裂缝宽度不得超过允许的限值，称为部分预应力混凝土。部分预应力混凝土的特点： （1）节约钢材。可根据结构构件的不同使用要求、荷载作用情况及环境条件等，对裂缝进行控制,降低了预应力值，从而节约预应力钢筋及锚具的用量，降低造价。 （2）反拱值不致于过大。由于施加预应力较小，可避免产生过大反拱。 （3）延性较好。由于配置了非预应力钢筋，可提高构件的延性，有利于结构抗震，并可改善裂缝分布，减小裂缝宽度。 （4）与全预应力混凝土相比，可简化张拉、锚固等工艺，其综合经济效果较好。对于抗裂要求不太高的结构构件，部分预应力混凝土已得到广泛应用。
4.2 轴心受压构件承载力计算 一、偏心受压构件破坏特征 偏心受压构件在承受轴向力N和弯矩M的共同作用时，等效于承受一个偏心距为e =M/N的偏心力N的作用，当弯矩M相对较小时，e0就很小，构件接近于轴心受压，0 相反当N相对较小时，e0就很大，构件接近于受弯，因此，随着e0的改变，偏心受压 构件的受力性能和破坏形态介于轴心受压和受弯之间。按照轴向力的偏心距和配筋情 况的不同，偏心受压构件的破坏可分为受拉破坏和受压破坏两种情况。 1.受拉破坏 当轴向压力偏心距e0较大，且受拉钢筋配置不太多时，构件发生受拉破坏。在这 种情况下，构件受轴向压力Ｎ后，离Ｎ较远一侧的截面受拉，另一侧截面受压。当Ｎ 增加到一定程度，首先在受拉区出现横向裂缝，随着荷载的增加，裂缝不断发展和加 宽，裂缝截面处的拉力全部由钢筋承担。荷载继续加大，受拉钢筋首先达到屈服，并 形成一条明显的主裂缝，随后主裂缝明显加宽并向受压一侧延伸，受压区高度迅速减 小。最后，受压区边缘出现纵向裂缝，受压区混凝土被压碎而导致构件破坏（图 4.3.1）。此时，受压钢筋一般也能屈服。由于受拉破坏通常在轴向压力偏心距e0较 大发生，故习惯上也称为大偏心受压破坏。受拉破坏有明显预兆，属于延性破坏。 2.受压破坏 当构件的轴向压力的偏心距e0较小，或偏心距e0虽然较大但配置的受拉钢筋过 多时，就发生这种类型的破坏。加荷后整个截面全部受压或大部份受压，靠近轴向压力一侧的混凝土压应力较高，远离轴向压力一侧压应力较小甚至受拉。随着荷载 逐渐增加，靠近轴一侧混凝土出现纵向裂缝，进而混凝土达到极限应变εcu被压碎，受压钢筋的应力也达到f y′，远离一侧的钢筋可能受压，也可能受拉，但因本身截面应力太小，或因配筋过多，都达不到屈服强度（图4.3.2）。由于受压破坏通常在轴向压力偏心距e0较小时发生，故习惯上也称为小偏心受压破坏。受压破坏无明显预兆，属脆性破坏。
1、某现浇多层钢筋混凝土框架结构，地层中柱按轴心受压构件计算，柱高H=6.4m ，承受轴向压力设计值N=2450kN,采用C30级混凝土，HRB335级钢筋，求柱截面尺寸（设配筋率 '0.01,1ρ?==），并试计算需配置的纵向受力钢筋。 （已知： 2 14.3N/mm c f =， 2 1.43/t f N mm =， '2 300/y y f f N mm ==） 附表：钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数? 设配筋率'0.01,1ρ?==，由公式知 32 ''2450101573540.9()0.9 1.0(14.30.01300) c y N A mm f f ?ρ?===+??+? 正方形截面边长396.7b mm ==，取b=400mm 。 （2）求稳定系数 柱计算长度0 1.0l H =，06400 16 400l b ==，查表得0.87?=。 （3）计算配筋 由公式知 32 '2'24501014.34000.90.90.872803.3300 c s y N f A mm f ??--??=== 2、某梁截面尺寸b×h=250mm×500mm ，M=2.0×108N·mm ，受压区预先已经配好HRB335级受压钢筋2φ20（ ' s A =628mm 2 ），若受拉钢筋也采用HRB335级钢筋配筋，混凝土的强度等级 为C30，求截面所需配置的受拉钢筋截面面积 s A 。 （已知： 2 14.3N/mm c f =， 2 1.43/t f N mm =， '2 300/y y f f N mm ==， 1 1.0 α=， ,max 0.55,0.399 b s ξα==） 解：(1)求受压区高度x 假定受拉钢筋和受压钢筋按一排布置，则 '35mm s s a a ==
8. 钢筋混凝土偏心受压柱，截面尺寸b=400mm ，h=500mm ，计算长度l 0=8.4m ，截面承受轴压力设计值N=324kN ，弯矩设计值M 1=M 2=95kN ﹒m ，选用C30混凝土，HRB400级纵向钢筋，钢筋混凝土保护层c=20mm ，取'40;40s s a mm a mm ==截面的受压区已配置受压钢筋 ，。求受拉钢筋截面积A s 。 【解】 1. 确定基本数据 由《混凝土规范》表4.2.3-1查得，纵筋'y y f f ==3602/N mm ； 由《混凝土规范》表4.1.4-1查得，c f =14.32/N mm ； 由《混凝土规范》第6.2.6条查得，111.0,0.8αβ==； 按《混凝土规范》第6.2.7条计算，0.518b ξ=； 由《混凝土规范》表8.5.1查得，截面一侧纵向钢筋' min ρ=0.002，截面全部纵向钢筋'min ρ=0.0055 由《混凝土规范》附录A 查得，'s A =7632mm 取'40;40s s a mm a mm ==，050040460s h h a mm =-=-= 2.求框架柱设计弯矩M(根据规范6.2.3；6.2.4) 1295 1.0,144.3495 M i mm M ===== 12 8400 58.2341222144.34c l M i M ==>-= 需要考虑附加弯矩的影响 {}{}20,/3020,500/3016.720a e Max mm h Max mm mm ==== 3 0.50.514.3500400 4.41 1.0 =1.032410c c c f A N ζζ???= ==>?取 1 2 0.70.3 0.70.311m M C M =+=+?= 2202 63 1 1()1300(/)/184001() 1.0 1.3191300(9510/3241020)/460500 c ns c a l M N e h h ηζ=+ +=+?=??+
.1 构件详图的图示内容 下图为钢筋混凝土构件详图，一般包括有模板图、配筋图、预埋件详图及钢筋表（或材料用量表）。而配筋图又分为立面图、断面图和钢筋详图。 3.2 构件详图的图示内容 一般情况主要绘制配筋图，对较复杂的构件才画出模板图和预埋件详图。 配 筋 图 中 的 立 面 图， 是 假 想 构 件 为 一 透 明 体 而 3.3 构件详图的图示实例 1.钢筋混凝土梁结构详图。读图时先看图名，再看立面图和断面图，后看钢筋详图和钢筋表。从图名L202(150×300)得知它是二层第二号梁，断面尺寸是宽150mm ，高300mm 。从立面图和断面图对照阅读，可知此梁为T 形断面的现浇梁，
画出的一个纵向正投影图。 它主要表明钢筋的立面形状及其上下排列的情况，而构件的轮廓线 梁两 端支承 在砖墙 上。梁 长为 3840mm ，梁下方 配置了 三条受 力筋，其 中的② 筋为弯 起筋。从 它的标 注ф14 可知，它 是一条 直径为 14mm的 Ⅰ级钢 筋。①筋 虽然与 ②筋直 径、类别 相同，但 因形状 不同，故 编号从1 —1断面 知梁上 方有两 条架立 筋③，直 径是 10mm的 Ⅰ级钢 筋。同 时，也可 知箍筋 从钢筋详图中可知每种钢筋的编号、根数、直径、各段设计长度和总尺寸（下料长度）以及弯起角度，以方便下料加工，规定梁高小于800mm时，弯起角度为5°, 大于800mm时用60°。图中①号筋下面的数字3790，表示该钢筋从一端弯钩外沿到另一端弯钩外沿的设计长度，它等于钢筋的设计长度加上两端弯钩扳直后 ×6.25ф)减去其延伸率号(2×1.5ф)所得的数值。 此外，为了便于编造施工预算，统计用料，还要列出钢筋表，表内说明构件的名称、数量、钢筋规格、钢筋简图、直径、长度、数量、总数量、总长和重量等如下表所示。 2.预制钢筋混凝土柱结构详图。预制钢筋混凝土柱结构详图的图示方法，基本 上和梁的相同，但对于工业厂房的钢筋混凝上柱等复杂的构件，除画出其配筋图外还要画出其模板图和预埋件详图。现以某地单层工业厂房单跨车间的B Z9-1预制钢筋混凝土边柱结构详图为例，说明其图示特点。 (1) 模板图。主要表示柱的外形、尺寸、标高，以及预埋件的位置等。作为制 作、安装模板和预埋件的依据。从图中可以看出，该柱分为上柱和下柱两部分，上柱支承屋架，上下柱之间突出的牛腿，用来支承吊车梁。
第十章混凝土结构按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 范》的设计计算 本章的意义和内容: 本章讲述了桥涵工程混凝土结构的材料、计算原理、基本构件（受弯构件、轴心受力构件、偏心受力构件、受扭构件、预应力混凝土构件）的承载能力计算和构件裂缝宽度、挠度验算以及构造要求。通过本章的学习，使学生了解混凝土按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》进行构件设计计算的方法、这种方法与房屋工程中混凝土构件的设计计算方法有何相同和不同之处，为进行桥涵工程混凝土结构设计计算奠定基础。并掌握以下重点、难点。 1．桥涵工程混凝土结构设计也采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，但是由于涵桥结构所处环境、荷载性能以及结构的特点与房屋结构有较大的差异，因此《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》规定的结构目标可靠指标比房屋结构的大；桥涵工程的材料强度设计值比房屋结构的小。 2．涵桥工程受弯构件不但要进行持久状态下的设计计算，而且还要进行短暂状态下的计算，受弯构件纵向受力钢筋的最小配筋率与房屋建筑有所不同。 3．土木工程中一般受弯构件斜截面抗剪承载力计算基于同一基本理论，但涵桥工程受弯构件斜截面抗剪承载力计算方法与房屋建筑工程不同。涵桥工程受弯构件斜截面抗剪承载力计算是采用单一公式（房屋建筑是两套公式），该公式适用矩形、T形、I字形截面构件，并且考虑了构件截面受压翼缘的抗剪作用，也考虑了受弯纵向受力钢筋的抗剪作用 4．由于桥梁结构受弯构件截面形式、剪力图的特点，桥涵工程受弯构件斜截面抗剪承载能力计算时，首先按斜截面始端的截面尺寸和规定的剪力值进行计算，然后确定斜截面末端的位置，再根据斜截面末端截面尺寸和规定的剪力取值对斜截面末端进行抗剪承载能力验算。 5．桥涵工程偏心受压构件正截面承载能力计算时，混凝土强度采用棱柱体抗压强度，而且不考虑附加偏心距的影响。 6．桥涵工程混凝土构件的裂缝宽度、受弯刚度计算公式的建立方法、计算方法与房屋建筑工程不同，为了减少受弯构件的挠度，经常需要设置预拱度，预拱度的大小为永久荷载与一半可变荷载频遇值引起的挠度。 在预应力混凝土构件的设计当中，桥涵工程中预应力混凝土构件的预应力损失的排序、预应力损失的组合与房屋建筑工程不同。 一、概念题 （一）填空题 1．《桥规》规定，钢筋混凝土构件的混凝土标号不应低于，当采用HRB400、KL400级钢筋时不应低于；预应力混凝土构件的混凝土标号不应低于； 2．《桥规》规定，钢筋混凝土构件中的普通钢筋应选用、、及。 3．桥涵工程结构设计采用以概率论为基础的方法，极限状态分为和。桥涵工程设计基准期为。 4．《桥规》规定，在进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计时，应考虑、和三种设计状态。 5．和房屋建筑工程相比，桥涵结构的目标可靠度指标值相对。
混凝土结构设计原理 部分思考题答案 第一章钢筋混凝土的力学性能 思考题 1、钢筋冷加工的目的是什么？冷加工的方法有哪几种？各种方法对强度有何影响？ 答：冷加工的目的是提高钢筋的强度，减少钢筋用量。 冷加工的方法有冷拉、冷拔、冷弯、冷轧等。 这几种方法对钢筋的强度都有一定的提高， 2、试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求？ 答：钢筋混凝土结构中钢筋应具备：（1）有适当的强度；（2）与混凝土粘结良好；（3）可焊性好；（4）有足够的塑性。 4、除凝土立方体抗压强度外，为什么还有轴心抗压强度？ 答：立方体抗压强度采用立方体受压试件，而混凝土构件的实际长度一般远大于截面尺寸，因此采用棱柱体试件的轴心抗压强度能更好地反映实际状态。所以除立方体抗压强度外，还有轴心抗压强度。 5、混凝土的抗拉强度是如何测试的？ 答：混凝土的抗拉强度一般是通过轴心抗拉试验、劈裂试验和弯折试验来测定的。由于轴心拉伸试验和弯折试验与实际情况存在较大偏差，目前国内外多采用立方体或圆柱体的劈裂试验来测定。 6、什么叫混凝土徐变？线形徐变和非线形徐变？混凝土的收缩和徐变有什么本质区别？ 答：混凝土在长期荷载作用下，应力不变，变形也会随时间增长，这种现象称为混凝土的徐变。 当持续应力σC ≤0.5f C 时，徐变大小与持续应力大小呈线性关系，这种徐变称为线性徐变。当持续应力σC >0.5f C时，徐变与持续应力不再呈线性关系，这种徐变称为非线性徐变。 混凝土的收缩是一种非受力变形，它与徐变的本质区别是收缩时混凝土不受力，而徐变是受力变形。 10、如何避免混凝土构件产生收缩裂缝？ 答：可以通过限制水灰比和水泥浆用量，加强捣振和养护，配置适量的构造钢筋和设置变形缝等来避免混凝土构件产生收缩裂缝。对于细长构件和薄壁构件，要尤其注意其收缩。 第二章混凝土结构基本计算原则 思考题 1．什么是结构可靠性？什么是结构可靠度? 答：结构在规定的设计基准使用期内和规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成预定功能的能力，称为结构可靠性。 结构在规定时间内与规定条件下完成预定功能的概率，称为结构可靠度。 2．结构构件的极限状态是指什么？ 答：整个结构或构件超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，这种特定状态就称为该功能的极限状态。 按功能要求，结构极限状态可分为：承载能力极限状态和正常使用极限状态。 3．承载能力极限状态与正常使用极限状态要求有何不同? 答：（1）承载能力极限状态标志结构已达到最大承载能力或达到不能继续承载的变形。若超过这一极限状态后，结构或构件就不能满足预定的安全功能要求。承载能力极限状态时每一个结构或构件必须进行设计和计算，必要时还应作倾覆和滑移验算。 （2）正常使用极限状态标志结构或构件已达到影响正常使用和耐久性的某项规定的限值，若超过这一限值，就认为不能满足适用性和耐久性的功能要求。构件的正常使用极限状态时在构件承载能力极限状态进行设计后，再来对有使用限值要求的构件进行验算的，以使所设计的结构和构件满足所预定功能的要求。
非对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力设计与复核 1大小偏心的判别 当e < h o时，属于小偏心受压。 时，可暂先按大偏心受压计算，若b，再改用小偏心受压计算2、大偏心受压正截面承载力设计 1).求A s和A，令b,(HRB33歐，b 0.55; HRB40C级，b 0.52) 2 Ne i f c bh o b(1 0.5 b) A s RE f y(h o a)(混规， f y 2).求A s A s A si A s2 A S3 (0)若 b 按照大偏心 (1)若 b cy 2 i b A ；Ne i f c bh o2 (1 /2) f y(h o a ) i f c bh o b N A s 主A s f y 适用条件: A s/bh > min，且不小于f t / f y ；A；/ bh > min 0 如果 x<2a/，A s N(e h/2 a') f y (h o a/) 适用条件：A；/ bh > min，且不小于f t/f y ；A；/bh > min 0 3、小偏心受压正截面承载力设计
如果s Q A s min bh 再重新求,再计算A s (2)若 h/ h o Ne i f c bh(h 。h ) 2 f y (h o a) 然后计算和A s N(h/2 e Q e a a 7) 1 f c bh(h/2 a 7) f y (h o a ) 情况(2)和(3)验算反向破坏。 4、偏心受压正截面承载力复核 1).已知N ，求M 或仓。 先根据大偏心受压计算出X ： (1)如果 x 2a / , ⑵ 如果2a / x b h 。，由大偏心受压求e ,再求e 0 ⑶若 b ，可由小偏心受压计算 。再求e 、e o 2).已知e o ，求N 先根据大偏心受压计算出x (1) 如果 X 2a /， (2) 若2a / x b h o ，由大偏心受压求N 。 (3) 若x > b h o ，可由小偏心受压求N 。 注意适用条件的验算。 适用条件: A s /bh > min ，且不小于 f t / f y ； A s /bh > min A s min bh ⑶若 h/h o ,取 X h , s A s A s cy ，取 s f / y
2-3 混凝土结构计算 2-3-1 混凝土结构基本计算规定 1．结构构件应根据承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求。分别进行下列计算和验算： （1）承载力及稳定：所有结构构件均应进行承载力（包括失稳）计算，必要时应进行结构的倾覆、滑移及漂浮验算； 处于地震区的结构，尚应进行结构构件抗震的承载力验算； （2）疲劳：直接承受吊车的构件，应进行疲劳强度验算；但直接承受安装或检修用吊车的构件，根据使用情况和设计经验可不作疲劳验算； （3）变形：对使用上需控制变形值的结构构件，应进行变形验算； （4）抗裂及裂缝宽度：对使用上要求不出现裂缝的构件，应进行混凝土拉应力验算；对使用上允许出现裂缝的构件，应进行裂缝宽度验算；对叠合式受弯构件，尚应进行纵向钢筋拉应力验算。 2．结构构件的承载力（包括失稳）计算和倾覆、滑移及漂浮验算，均应采用荷载设计值；疲劳、变形、抗裂及裂缝宽度验算均应采用相应的荷载代表值；直接承受吊车的结构构件，在计算承载力及验算疲劳、抗裂时，应考虑吊车荷载的动力系数。 预制构件尚应按制作、运输及安装时的荷载设计值进行施工阶段的验算。预制构件吊装的验算，应将构件自重乘以动力系数，动力系数可取1.5，但根据构件吊装时受力情况，可适当增减。 对现浇结构，必要时应进行施工阶段的验算。 3．根据建筑结构破坏后果的严重程度，建筑结构划分为三个安全等级（表2-37）。 建筑结构的安全等级表2-37 建筑物中各类结构构件的安全等级，宜与整个结构的安全等级相同，对其中
部分结构构件和安全等级，可根据其重要程度适当调整，但不得低于三级。 4．受弯构件的最大挠度应按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响进行计算，其计算值不应超过表2-38的限值。 受弯构件的挠度限值表2-38 注：1．如果构件制作时预先起拱，而且使用上也允许，则在验算挠度时，可将计算所得的挠度值减去起拱值。预应力混凝土构件尚可减去预加应力所产生的反拱值。 2．表中括号中的数值，适用于使用上对挠度有较高要求的构件。 3．计算悬臂构件的挠度限值时，其计算跨度l0按实际悬臂长度的2倍取用。 4．表中l0为构件的计算跨度。 5．结构构件正截面的裂缝控制等级分为三级。 结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限制见表2-39。 结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值表2-39 注：1．表中的规定适用于采用热轧钢筋的钢筋混凝土构件和采用预应力钢丝、钢纹线及热处理钢筋的预应力混凝土构件；当采用其他类别的钢丝或钢筋时，其裂缝控制要求可按专门标准确定； 2．对处于年平均相对湿度小于60%地区一类环境下的受弯构件，其最大裂缝宽度限值可采用括号内的数值； 3．在一类环境下，对钢筋混凝土屋架、托架及需作疲劳验算的吊车梁，其最大裂缝宽度限值应取为0.2mm；对钢筋混凝土屋面梁和托梁，其最大裂缝宽度限值应取为0.3mm； 4．在一类环境下，对预应力混凝土屋面梁、托梁、屋架、托架、屋面板和楼板，应按二级裂缝控制等级进行验算；在一类和二类环境下，对需作疲劳验算的预应力混凝土吊车梁，应按一级裂缝控制等级进行验算； 5．表中规定的预应力混凝土构件的裂缝控制等级和最大裂缝宽度限值仅适用于正截面的验算；预应力混凝土构件的斜截面裂缝控制验算应符合《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2019）第8章的要求； 6．对于烟囱、筒仓和处于液体压力下的结构构件，其裂缝控制要求应符合专门标准的
轴心受压构件承载力计算 一、偏心受压构件破坏特征 偏心受压构件在承受轴向力 N 和弯矩 M 的共同作用时，等效于承受一个偏心距 为 e 0 的偏心力 N 的作用，当弯矩 M 相对较小时， 0 就很小，构件接近于轴心 =M/N e 受压，相反当 N 相对较小时， e 0 就很大，构件接近于受弯，因此，随着 0 的改变， e 偏心受压构件的受力性能和破坏形态介于轴心受压和受弯之间。 按照轴向力的偏心距 和配筋情况的不同，偏心受压构件的破坏可分为受拉破坏和受压破坏两种情况。 1.受拉破坏 当轴向压力偏心距 e 0 较大，且受拉钢筋配置不太多时，构件发生受拉破坏。在 这种情况下，构件受轴向压力 Ｎ后，离Ｎ较远一侧的截面受拉，另一侧截面受压。当 Ｎ增加到一定程度， 首先在受拉区出现横向裂缝， 随着荷载的增加， 裂缝不断发展和 加宽，裂缝截面处的拉力全部由钢筋承担。荷载继续加大，受拉钢筋首先达到屈服， 并形成一条明显的主裂缝， 随后主裂缝明显加宽并向受压一侧延伸， 受压区高度迅速 减小。最后，受压区边缘出现纵向裂缝，受压区混凝土被压碎而导致构件破坏（图 4.3.1）。此时，受压钢筋一般也能屈服。由于受拉破坏通常在轴向压力偏心距 e 0 较 大发生，故习惯上也称为大偏心受压破坏。受拉破坏有明显预兆，属于延性破坏。 2.受压破坏 当构件的轴向压力的偏心距 e 0 较小，或偏心距 e 0 虽然较大但配置的受拉钢筋过多时，就发生这种类型的破坏。 加荷后整个截面全部受压或大部份受压， 靠近轴向压 力 一侧的混凝土压应力较高， 远离轴向压力一侧压应力较小甚至受拉。 随着荷载 逐渐增加，靠近轴 一侧混凝土出现纵向裂缝， 进而混凝土达到极限应变 εcu 被压碎， 受压钢筋 的应力也达到 f y ′，远离 一侧的钢筋 可能受压，也可能受拉，但因本 身截面应力太小，或因配筋过多，都达不到屈服强度（图 4.3.2）。由于受压破坏通 常在轴向压力偏心距 e 0 较小时发生，故习惯上也称为小偏心受压破坏。受压破坏无 明显预兆，属脆性破坏。
附录D 素混凝土结构构件设计 D.1 一般规定 D.1.1 素混凝土构件主要用于受压构件。素混凝土受弯构件仅允许用于卧置在地基上以及不承受活荷载的情况。 D.1.2 素混凝土结构构件应进行正截面承载力计算；对承受局部荷载的部位尚应进行局部受压承载力计算。 D.1.3 素混凝土墙和柱的计算长度l 0可按下列规定采用： 1，两端支承在刚性的横向结构上时，取l 0=H ； 2，具有弹性移动支座时，取l 0=1.25H ～1.50H ； 3，对自由独立的墙和柱，取l 0=2H 。 此处，H 为墙或柱的高度，以层高计。 D.1.4 素混凝土结构伸缩缝的最大间距，可按表D.1.4的规定采用。 整片的素混凝土墙壁式结构，其伸缩缝宜做成贯通式，将基础断开。 D.2 受压构件 D.2.1 素混凝土受压构件，当按受压承载力计算时，不考虑受拉区混凝土的工作，并假定受压区的法向应力图形为矩形，其应力值取素混凝土的轴心抗压强度设计值，此时，轴向力作用点与受压区混凝土合力点相重合。 素混凝土受压构件的受压承载力应符合下列规定： 1，对称于弯矩作用平面的截面 'c cc A f N φ≤ (D.2.1-1) 受压区高度x 应按下列条件确定： 0e e c = (D.2.1-2) 此时，轴向力作用点至截面重心的距离e 0尚应符合下列要求： ' 09.0y e ≤ (D.2.1-3) 2，矩形截面（图D.2.1） )2(0e h b f N cc -≤φ (D.2.1-4) 式中：N ——轴向压力设计值； φ——素混凝土构件的稳定系数，按表D.2.1采用； f cc ——素混凝土的轴心抗压强度设计值，按本规范表4.1.4-1规定的混凝 土轴心抗压强度设计值工值乘以系数0.85取用； A ‘ c ——混凝土受压区的面积； e 0——受压区混凝土的合力点至截面重心的距离； y ’0——截面重心至受压区边缘的距离；
受压构件承载力计算复习题 一、填空题： 1、小偏心受压构件的破坏都是由于 而造成 的。 【答案】混凝土被压碎 2、大偏心受压破坏属于 ，小偏心破坏属 于 。 【答案】延性 脆性 3、偏心受压构件在纵向弯曲影响下，其破坏特征有两 种类型，对长细比较小的短柱属于 破坏，对长细比较大的细长柱，属于 破坏。 【答案】强度破坏 失稳 4、在偏心受压构件中，用 考虑了纵向弯曲的 影响。 【答案】偏心距增大系数 5、大小偏心受压的分界限是 。 【答案】b ξξ= 6、在大偏心设计校核时，当 时，说明s A '不屈 服。 【答案】s a x '2 7、对于对称配筋的偏心受压构件，在进行截面设计时， 和 作为判别偏心受压类型的唯一依据。
【答案】b ξξ≤ b ξξ 8、偏心受压构件 对抗剪有利。 【答案】轴向压力N 9、在钢筋混凝土轴心受压柱中，螺旋钢筋的作用是使截面中间核心部分的混凝土形成约束混凝土，可以提高构件的______和______。 【答案】承载力 延性 10、偏心距较大，配筋率不高的受压构件属______受压情况，其承载力主要取决于______钢筋。 【答案】大偏心 受拉 11、受压构件的附加偏心距对______受压构件______受压构件影响比较大。 【答案】轴心 小偏心 12、在轴心受压构件的承载力计算公式中，当f y <400N ／mm 2 时，取钢筋抗压强度设计值f y '＝______；当f y ≥400N ／mm 2时，取钢筋抗压强度设计值f y '＝______N ／mm 2。 【答案】f y 400 二、选择题： 1、大小偏心受压破坏特征的根本区别在于构件破坏时，（ ）。 A 受压混凝土是否破坏 B 受压钢筋是否屈服 C 混凝土是否全截面受压 D 远离作用力N 一侧钢筋是否屈服
钢筋混凝土构件详图绘制说明 4.4.7钢筋混凝土构件详图 1现浇构件（现浇梁、板、柱及墙等详图）应绘出： 1）纵剖面、长度、标高及钢筋，梁和板的支座（可利用标准图中的纵剖面图）：现浇预应力混凝土构件尚应绘出预应力筋定位图，并提出锚固及张拉要求； 2）横剖面、定位尺寸、断面尺寸、配筋（可利用标准图中的横剖面图）； 3）必要时绘制墙体立面图； 4）若钢筋较复杂不易表示清楚时，易将钢筋分离绘出； 5）对构件受力有影响的预留洞、预埋件，应注明其位置、尺寸、标高、洞边配筋及预埋件编号等； 6）曲梁或平面折线梁易绘制放大平面图，必要时可绘展开详图； 7）一般的现浇结构的梁、柱、墙可采用“平面整体表示法”绘制，标注文字较密时，纵、横向梁宜分两幅平面绘制； 8）除总说明已叙述外需特别说明的附加内容，尤其是与所选用标准图不同的要求（如钢筋锚固要求、构造要求等）； 9）对建筑非结构构件及建筑附属机电设备与结构主体的连接，应绘制连接或锚固详图； 注：非结构构件自身的抗震设计，由相关专业人员分别负责进行。 【补充说明】 一般现浇结构可采用国家标准图集03G101-1的方法绘制梁、柱、墙的配筋图，当采用平法不能清楚表达构件的配筋时应绘制详图。 复杂的构件宜将模板和配筋图分别绘制，简单的对称构架可一半绘制模板图，另一半绘制配筋图，并标准对称的符号。 特殊复杂的构件宜绘制纵横剖面详图。 1.纵剖面中标注支座与轴线定位尺寸、支座宽度、构件长度、纵筋形状和尺寸、箍筋加密范围、附加横向钢筋（附加箍筋和附加吊筋）、钢筋间距、钢筋编号、构件标高等。预应力构件应绘制预应力钢筋的定位尺寸、锚固端的做法及施工要求等，配筋复杂的构件可将非预应力钢筋单独绘制。 2.横剖面标注断面尺寸、纵向钢筋的数量和规格、箍筋的形状和尺寸、纵向构造钢筋和拉筋的数量和规格、钢筋的编号。 3.剪力墙连梁、错洞墙等绘制立面图，纵向钢筋锚固长度、箍筋布置，连梁斜向交叉
第十章预应力混凝土构件的计算 1．静定预应力混凝土结构和超静定预应力混凝土结构有何本质区别？ 2．如何布置预应力筋时，张拉预应力筋不引起超静定预应力混凝土结构支座反力的变化？3．何谓预应力结构中的侧限？ 4．何谓无侧限预应力混凝土结构？举例说明。 5．何谓侧限影响系数？ 6．什么叫做张拉预应力筋所引起的次反力？ 7．什么叫预应力混凝土结构的次内力？ 8．什么叫预应力混凝土结构的主内力？ 9．什么叫预应力结构的综合内力？ 10．综合内力有哪两种计算方法？ 11．次内力有哪两种计算方法？ 12．预应力混凝土简支梁与连续梁正截面承载力计算公式的本质区别是什么？ 13．简述预应力筋的两阶段工作原理？ 14．规范中锚具下混凝土局部受压承载力计算公式存在哪四个问题？ 15．用基于简支梁板所求得的无粘结筋等效折减系数α去计算连续梁板的裂缝和变形会带来什么问题？ 16．预应力混凝土结构连续梁有哪几种破坏机制？ 17．对有侧限多、高层预应力混凝土结构张拉预应力筋时应注意哪些问题？ 18．对于预应力筋通长布置，梁高相同而梁跨相差悬殊的连续梁和框架梁，预应力筋线形选择时应注意什么问题？ 19．张拉预应力混凝土转换结构的预应力筋时应注意哪些问题？ 20．举例说明竖向预应力的用途？ 21．什么是预应力混凝土结构？预应力混凝土结构的工作原理是什么？ 22．什么叫预应力筋的张拉？后张预应力混凝土结构中预应力筋的预应力损失有哪几种？23．试计算下图所示张拉预应力筋引起的等效荷载： 24．试分述预应力混凝土结构抗力计算的经典方法与统一方法的设计步骤。 25. 何谓预应力混凝土结构，其工作原理是什么？ 26. 张拉预应力筋引起结构的次内力，如何计算？ 27. 如何考虑侧限（侧向约束）对预应力传递及设计计算结果的影响？ 28. 预应力混凝土结构构件端部间接钢筋的作用是什么？ 29. 预应力混凝土结构施工由哪几部分组成？ 30. 选择预应力混凝土结构材料及工艺时应遵循什么原则？ 31. 预应力筋线形选择应遵循什么原则？等效荷载计算时应注意什么？ 32．预应力混凝土结构抗力计算的经典计算方法和统一计算方法的思路特点各是什么？ 利用进行局压承载力验算时应注意哪些问题？ 34. 简述预应力混凝土结构工作原理。 35. 选用预应力筋张拉控制应力应遵循什么原则？ 36. 为何要对预应力结构的反拱值设限？ 37. 写出矩形截面预应力混凝土连续梁正截面承载力计算公式（基于经典方法）。 38. 基于统一方法写出有侧限结构的矩形截面预应力混凝土梁正截面承载力计算公式。