混凝土习题及答案(2)(2)

达到极限拉应变，裂缝即将产生。对于不允许开裂的轴心受拉构件应以此工作阶段末作为抗裂验算的依据。

第Ⅱ阶段——混凝土开裂后至钢筋屈服前

裂缝产生后，混凝土不再承受拉力，所有的拉力均由钢筋来承担，这种应力间的调整称为截面上的应力重分布。第Ⅱ阶段是构件的正常使用阶段，此时构件受到的使用荷载大约为构件破坏时荷载的50%—70%，构件的裂缝宽度和变形的验算是以此阶段为依据的。

第Ⅲ阶段——钢筋屈服到构件破坏

当加载达到某点时，某一截面处的个别钢筋首先达到屈服，裂缝迅速发展，这时荷载稍稍增加，甚至不增加都会导致截面上的钢筋全部达到屈服（即荷载达到屈服荷载Ny时）。评判轴心受拉破坏的标准并不是构件拉断，而是钢筋屈服。正截面强度计算是以此阶段为依据的。

11.判别大、小偏心受压破坏的条件是什么？大、小偏心受压的破坏特征分别是什么？

答：（1）???b，大偏心受压破坏；???b，小偏心受压破坏；

（2）破坏特征：

大偏心受压破坏：破坏始自于远端钢筋的受拉屈服，然后近端混凝土受压破坏； 小偏心受压破坏：构件破坏时，混凝土受压破坏，但远端的钢筋并未屈服； 12.偏心受压短柱和长柱有何本质的区别？偏心距增大系数的物理意义是什么？

答：（1）偏心受压短柱和长柱有何本质的区别在于，长柱偏心受压后产生不可忽略的纵向弯曲，引起二阶弯矩。

（2）偏心距增大系数的物理意义是，考虑长柱偏心受压后产生的二阶弯矩对受压承载力的影响。 13.附加偏心距ea的物理意义是什么？

答：附加偏心距ea的物理意义在于，考虑由于荷载偏差、施工误差等因素的影响，e0会增大或减小，另外，混凝土材料本身的不均匀性，也难保证几何中心和物理中心的重合。 14.什么是构件偏心受压正截面承载力N?M的相关曲线？

答：构件偏心受压正截面承载力N?M的相关曲线实质是它的破坏包络线。反映出偏

心受压构件达到破坏时，Nu和Mu的相关关系，它们之间并不是独立的。

15.什么是二阶效应？ 在偏心受压构件设计中如何考虑这一问题？

答：二阶效应泛指在产生了层间位移和挠曲变形的结构构件中由轴向压力引起的附加内力。

在偏心受压构件设计中通过考虑偏心距增大系数来考虑。 16.写出偏心受压构件矩形截面对称配筋界限破坏时的轴向压力设计值Nb的计算公式。

答：Nb??1fcb?bh0

17.怎样进行对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面的承载力的设计与复核？

答：对称配筋矩形截面偏心受压构件基本计算公式：

?N?0，N

u??1fcbx

截面设计问题：Nb??1fcb?bh0，N?Nb，为大偏压；N?Nb为小偏压；

'截面复核问题：取As?As，fy,?fy，由，

?M?0求出x，即可求出Nu；

18.怎样进行不对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力的设计与复核？ 答：不对称配筋矩形截面偏心受压构件：

截面设计问题： ?ei?0.3h0按大偏压设计，?ei?0.3h0按小偏压设计。求出?后，再来判别。

截面复核问题： Nb??1fcb?bh0，N?Nb，为大偏压；N?Nb为小偏压；两个未知数，两个基本方程，可以求解。

19.怎样计算双向偏心受压构件的正截面承载力？

答：《规范》考虑了近似的计算方法：

Nu?1

111??NuxNuyNu020. 怎样计算偏心受压构件的斜截面受剪承载力？

答：考虑了压力的存在对受剪承载力的提高，但提高是有限的。 Vu?nA1.75ftbh0?fyvsv1h0?0.07N ??1S 其中：N?0.3fcA

21.什么情况下要采用复合箍筋？为什么要采用这样的箍筋？

答：当柱短边长度大于400mm，且纵筋多于3根时，应考虑设置复合箍筋。形成牢固的钢筋骨架，限制纵筋的纵向压曲。

22.写出桥梁工程中，矩形、Ⅰ形截面大、小偏心受压构件承载力的计算公式。

答：略，参阅教材。

6.4计算题

1． 某多层现浇框架结构的底层内柱，轴向力设计值N=2650kN，计算长度l0?H?3.6m，混凝土强度等级为C30（fc=14.3N/mm2），钢筋用HRB400级（为一类。确定柱截面积尺寸及纵筋面积。

解：根据构造要求，先假定柱截面尺寸为400mm×400mm 由l0/b?3600/400?9，查表得??0.99 根据轴心受压承载力公式确定As'

f'y?360N/mm2），环境类别

1N12650?103A?'(?fcA)?(?14.3?400?400)?1906mm2

3600.9?0.99fy0.9?'s

As'1906'????1.2%??min?0.6%，对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2%的

A400?400'构造要求。

选 ，As'?1964mm2 设计面积与计算面积误差

1964?1906?3.0%<5%，满足要求。

19062．某多层现浇框架厂房结构标准层中柱,轴向压力设计值N=2100kN,楼层高H=5.60m，计算长度l0=1.25H，混凝土用C30（fc=14.3N/mm2），钢筋用HRB335级（fy'?300N/mm2），环境类别为一类。确定该柱截面尺寸及纵筋面积。

[解] 根据构造要求，先假定柱截面尺寸为400mm×400mm

长细比

l01.25?5600??17.5，查表??0.825 b400根据轴心受压承载力公式确定As'

'As?1N12100000(?fcA)?(?14.3?400?400)?1801mm2 '3000.9?0.825fy0.9?'As1801'????1.1%??min?0.6%，对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2%的构造要求。

A400?400'选620，As'?1884mm2 设计面积与计算面积误差

1884?1801?4.6%<5%，满足要求。

18013．某无侧移现浇框架结构底层中柱，计算长度l0?4.2m，截面尺寸为300mm×300mm，柱内配有416纵筋（fy'?300N/mm2），混凝土强度等级为C30（fc=14.3N/mm2），环境类别为一类。柱承载轴心压力设计值N=900kN，试核算该柱是否安全。 解： （1）求? 则

l04200??14.0，由表得??0.92 b300（2）求Nu

?)?0.9?0.92(14.3?300?300?300?804)Nu?0.9?(fcA?fy?As?1265kN?900kN(满足要求）

4．某大楼底层门厅现浇钢筋混凝土内柱，承受轴心压力设计值N=2749kN，计算高度

l0?4.06m，根据建筑设计要求，柱得截面为圆形，直径dc?400mm。混凝土强度等级为

2C30（fc?14.3N/mm2），纵筋采用HRB400级钢筋（fy??360N/mm），箍筋采用

HRB335级钢筋（fy?300N/mm2），环境类别为一类，试确定柱的配筋。 解 （1）判别是否可采用螺旋箍筋柱

l04060??10.15?12 ，可设计成螺旋箍筋柱 dc400? （2）求As3.142?4002A???125680mm2

44?dc2??0.025?125680?3142假定???0.025，则Asmm2

选用

??3142，Asmm2。

（3）求Ass0

混凝土保护层厚度为30mm，则

dcor?400?60?340mm

Acor3.142?3402??90803mm2

4由承载力极限公式得

Ass0N2749?103?)?(fcAcor?fy?As?(14.3?90803?360?3142)0.90.9???1041mm2

2?fy2?1.0?300??0.25?3142?786mm2 （满足要求） Ass0?0.25As（4）确定螺旋箍筋直径和间距

假定螺旋箍筋直径d=8mm，则单根螺旋箍筋截面面积Ass1?50.3mm2，可得

s??dcorAss1Ass0?3.142?340?50.3?51.6mm

1041取s=50mm,40mm≤s≤80mm，s?0.2dcor?0.2?340?68mm (满足构造要求) （5）复核混凝土保护层是否过早脱落 按

l0?10.15 查表得??0.955 d?)?1.5?0.9?0.955?(14.3?125680?360?31421.5?0.9?(fcA?fy?As)?3775368N?3775kN?N

（满足要求）

5． 已知某公共建筑门厅底层现浇钢筋混凝土框架内柱，承受轴向压力N=2850kN，从基础顶面到二屋楼面的高度为4.0m，支承条件系数1.0。混凝土选用C35（fc=16.7N/mm2），纵筋用HRB400（fy'?360N/mm2），箍筋用HRB335（fy=300N/mm2）。按建筑设计要求柱截面采用圆形，其直径不大于400mm，环境类别为一类。试进行该柱配筋计算。

[解]（1）先按配有纵筋和箍筋柱计算

柱子计算长度按《规范》规定取1.0H，则 l0=1.0H=1.0×4.0=4.0m 计算稳定系数?值，因

l0/d=4000/350=11.43 查表6-1得?=0.931

取园截面直径为350mm,圆形柱混凝土截面面积为

3.14?3502??96163mm2 A?44由承载力公式求得

?d2N2850000?fcA?16.7?961630.9?'20.9?0.931 As???4987mm'360fy求配筋率

'AS4987????0.052?0.05

A96163'配筋率太大，因l0/d＜12，若混凝土强度等级不再提高，则可采用螺旋箍筋以提高柱的承载能力。具体计算如下。

（2）按配有纵筋和螺旋箍筋柱计算

假定纵筋配筋率按?'?0.03计算，则

As'?0.03A?0.03?96163?2885mm

选用

，相应的As'=3142mm2。

取混凝土保护层厚度为30mm, 混凝土的核芯截面面积为

dcor=350-60=290mm

AssoN?(fcAcor?fy'As') ?0.92fy ?3166666.67?(16.7?6601?9360?314)2?155mm52

2?300因Asso＞0.25As'（=0.25×3142=786mm2），满足构造要求。

假定螺旋箍筋直径为10mm，则单肢箍筋截面面积Ast1=78.5mm2。螺旋箍筋间距

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