《混凝土结构设计原理课后题解答(第四版~)-沈浦生主编(完整编辑版~).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混凝土结构设计原理课后题解答(第四版~)-沈浦生主编(完整编辑版~).doc（67页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、#*绪论绪论0-1：钢筋和混凝土是两种物理、力学性能很不相同的材料，它们为什么能结合在一起工作？答：其主要原因是：混凝土结硬后，能与钢筋牢固的粘结在一起，相互传递内力。粘结力是两种性质不同的材料能共同工作的基础。钢筋的线膨胀系数为 1.210-5C-1，混凝土的线膨胀系数为 1.010-51.510-5C-1，二者的数值相近。因此，当温度变化时，钢筋与混凝土之间不会存在较大的相对变形和温度应力而发生粘结破坏。习题 0-2：影响混凝土的抗压强度的因素有哪些？答: 实验方法、实验尺寸、混凝土抗压实验室，加载速度对立方体抗压强度也有影响。第一章第一章1-1 混凝土结构对钢筋性能有什么要求？各项要求指
2、标能达到什么目的？答：1 强度高，强度系指钢筋的屈服强度和极限强度。采用较高强度的钢筋可以节省钢筋，获得较好的经济效益。2 塑性好，钢筋混凝土结构要求钢筋在断裂前有足够的的变形，能给人以破坏的预兆。因此，钢筋的塑性应保证钢筋的伸长率和冷弯性能合格。3 可焊性好，在很多情况下，钢筋的接长和钢筋的钢筋之间的链接需通过焊接，因此，要求在一定的工艺条件下钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好。4与混凝土的粘结锚固性能好，为了使钢筋的强度能够充分的被利用和保证钢筋与混凝土共同作用，二者之间应有足够的粘结力。1-2 钢筋冷拉和冷拔的抗压、抗拉强度都能提高吗？为什么？答:冷拉能提高抗拉强
3、度却不能提高抗压强度，冷拉是使热轧钢筋的冷拉应力值先超过屈服强度，然后卸载，在卸载的过程中钢筋产生残余变形，停留一段时间再进行张拉，屈服点会有所提高，从而提高抗拉强度，在冷拉过程中有塑性变化，所以不能提高抗压强度。冷拨可以同时提高钢筋的抗拉和抗压强度，冷拨是将钢筋用强力拔过比其径小的硬质合金拔丝模，钢筋受到纵向拉力和横向压力作用，内部结构发生变化，截面变小，而长度增加，因此抗拉抗压增强。1-3 影响混凝土的收缩和徐变的因素有哪些？答：1、混凝土的组成和配合比是影响徐变的内在因素。2、养护及使用条件下的温度是影响徐变的环境因素。3、混凝土的应力条件是影响徐变的非常重要的因素。4、干燥失#*水是引
4、起收缩的重要因素，所以构件的养护条件、使用环境的温度及影响混凝土水分保持的因素都对收缩有影响，水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大，骨料的级配越好，弹性模量越大，收缩越小，构件的体积和表面积比值越大的收缩越小。1-4 混凝土的收缩和徐变有什么区别和联系？答：在荷载保持不变的情况下随时间而增长的变形称为徐变，徐变不一定体积减小，混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为收缩。混凝土的组成和配合比对徐变和收缩的影响是相同的，混凝土的徐变和收缩都会使预应力结构中产生应力。1-5 钢筋和混凝土之间的粘结力是怎样产生的？答：钢筋和混凝土有相对变形（滑移） ，就会在钢筋和混凝土交界上产生沿钢筋轴线方向的相互作用
5、力，这种力为钢筋和混凝土的粘结力。1-6“钢筋在混凝土构件内，钢筋和混凝土随时都有粘结力”这一论述正确不？答：不正确，因为粘结力是在钢筋和混凝土之间有相对变形的条件下产生的。1-7 伸入支座的锚固长度是越长，粘结强度是否就越高？为什么？答：不是，伸入支座的锚固长度有一个极限值。在这个极限值内，锚固的长度越长， 粘结的强度越高，超过了这个极限，锚固长度增大，粘结强度也不会变大。第二章第二章2-1 什么是结构上的作用？荷载属于哪种作用？作用效应与荷载效应有什么区别？答：结构上的作用是指施加在结构上的集中力或分布力，以及引起结构外加变形或约束变形的各种因素，荷载属于直接作用，直接作用或间接作用在结构
6、上，由此在结构内产生内力和变形，成为作用效应2-2 什么是结构抗力？影响结构抗力的主要因素有哪些？答：结构抗力是指整个结构成结构件承受作用效应的能力，影响结构抗力的主要因素有材料性能（强度，变形模量等） ，M 参数和计算模式的精确性。2-3 什么是材料强度标准值和材料强度设计值？从概率的意义来看他们是如何取值的？答：钢筋和混凝土的强度标注值是钢筋混凝土结构的极限状态，设计时采用的材料强度基本代表值，材料强度设计值是材料强度的标准值除以材料性能各项系数的值 k=-2-4 什么是结构的极限状态？极限状态分为几类？各有什么标志和限值？答：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就无法满足设计规定的某一
7、功能要求，次特定状态称为改功能的极限状态。分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。当结构成构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载能力的极限状态：#*1.结构构件或连接固所受的应力超过材料强度而破坏，或固过度变形而不适于继续承载 2。整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡 3。结构转变为机动体系 3.结构成表构件丧失稳定 4.地基丧失承载能力而破坏当结构成构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常使用极限状态：1.影响正常使用或外观变形 2.影响正常使用的耐久性的局部损失 3.影响正常使用的震动 4.相对沉降量过大等影响正常使用的其他特定状态2-5 说明承载能力极限状态，设计表达式中各符号意义，
8、并分析该表达式是如何保证结构可靠度的。答：0SM中#*所以取cM为设计弯矩，（2）初步设计梁截面为 200mm400mm先假定受力钢筋按一排布置，as=35mm0h=has=40035=365mm查附表 12、23、表 42、44 得：1=1.0 , cf=11.9N/2mm , yf=300N/2mm , b=0.550s=2 10cM f bh=6276.70 10 200 3651.0 11.9 =0.242查附表 41 得=0.2817b=0.550取=b=0.550s=(10.5)=0.3987uM=s2 0bh1cf=0.398720024301.09.6=141.56kNmuMu
9、M=275 kNm属第一类 T 形(3)求受拉钢筋面积SA：s=2 10cfM f b h=62275 10 2200 6651.0 14.3 =0.020查附表 41 得=0.0202uM=256 kNm属第一类 T 形（3） 求受拉钢筋面积SA：s=2 10cfM f b h=62256 10 500 5401.0 14.3 =0.1207=11 2s=0.13100uM=256 kNm属第一类 T 形（3） 求受拉钢筋面积SA：s=0 2 0cdfM f b h =621.0 256 10 500 5281.0 13.8 =0.130查附表 41 得=0.13981cffbfh属第二类
10、T 形（3） 截面承载力计算：x=11()yscffcf Af bb hf b=300 1884 1.0 11.9 (400200) 100 1.0 11.9 200 #*=137mm=0x h=137 540=0.254cdffbfh属第二类 T 形（3） 截面承载力计算：x=()sdscdffcdf Afbb hf b=280 1884 11.5 (400200) 100 11.5 200 =129.36mm=0x h=129.36 540=0.2395150 kN截面满足要求。（3）验算是否可构造配箍：00.7tf bh=0.71.27250565=125.6 kN0.24tyvf f=
11、0.24 1.27 210=0.145满足要求。（6）绘配筋图：#*52 图 551 所示的钢筋混凝土简支粱，集中荷载设计值 F120kN，均布荷载设计值（包括梁自重）q=10kN/m。选用 C30 混凝土，箍筋为 HPB235 钢筋。试选择该梁的箍筋（注：途中跨度为净跨度，ln=4000mm） 。解（1）已知条件：as=40mm 0h=has=60040=560mm 查附表 12、23 得：c=1.0 , cf=14.3N/2mm , tf=1.43N/2mm，yvf=210N/2mm （2）确定计算截面及剪力设计值：对于简支梁，支座处剪力最大，选该截面为设计截面。剪力设计值：V=1 2nq
12、l +F=1 2104+120=140 kN#*120 140=85.775故应考虑剪跨比的影响 a=1500mm=0a h=1500 560=2.68140 kN截面满足要求。（4）验算是否可构造配箍：1.75 1.0tfb0h=1.75 2.68 1.01.43250560=95.2 kN 0.24tyvf f=0.24 1.43 210=0.163满足要求。（7）绘配筋图：#*53 某 T 形截面简支粱尺寸如下： bh200mm500mm（取 as =35mm， fb=400mm，fh=100mm）; 采用 C25 混凝土，箍筋为 HPB235 钢筋；由集中荷载产生的支座边建立设计值 V
13、120kN（包括自重） ，剪跨比 =3。试选择该梁箍紧。解（1）已知条件：as=35mm 0h=has=50035=465mm 查附表 12、23 得：c=1.0 , cf=11.9N/2mm , tf=1.27N/2mm，yvf=210N/2mm （2）复合截面尺寸：wh=0hfh=465100=365mm wh b=365 200=1.825120 kN截面满足要求。（3）验算是否可构造配箍：1.75 1.0tfb0h=1.75 3 1.01.27200465=51.67 kN 0.24tyvf f=0.24 1.27 210=0.145满足要求。（6）绘配筋图：54 图 552 所示的钢
14、筋混凝土矩形截面简支粱，截面尺寸 bh250mm600mm，荷载设计值 F170kN（未包括梁自重） ，采用 C25 混凝土，纵向受力筋为 HRB335 钢筋，箍筋为 HPB235 钢筋。试设计该梁：（1）确定纵向受力钢筋根数和直径；（2）配置腹筋（要求选择箍紧和弯起钢筋，假定弯起钢筋终点距支座截面边缘为 50mm） 。解已知条件：#*as=35mm ， 计算跨径0l=6.0 m0h=has=60035=565mm 查附表 12、23 及表 42、44 得：c=1.0 , cf=11.9N/2mm , tf=1.27N/2mm，yvf=210N/2mm ，1=1.0 , yf=300N/2mm
15、 ，b=0.550求设计弯矩及剪力：由力学知识得：设计剪力为支座处 V=AR=170 kN 设计弯矩为集中力作用处 M=1701.5=255 kNm三正截面设计：s=2 10cM f bh=62255 10 250 5651.0 11.9 =0.269查附表 41 得=0.3203170 kN截面满足要求。（2）验算是否可构造配箍：=0a h=1500 565=2.65 s=232mm取 s=220mm（4）验算最小配箍率：svA bs=101 250 220=0.2020.24tyvf f=0.24 1.27 210=0.145满足要求。（5）绘配筋图：55 梁的荷载设计值及梁跨度同习题 5
16、2 但截面尺寸、混凝土强度等级修改如下表，并采用 8 双肢箍，试按序号计算箍筋间距填入表 59 内，并比较截面尺寸、混凝土强度等级对梁斜截面承载力的影响？ 序号bh/mm混凝土强度等 级8(计算 s) /mm8(实配 s) /mm1250500C25 128.21202250500C30143.3140#*3300500C25154.11504250600C25214.2210 解1（1）已知条件：as=40mm 0h=has=50040=460mm 查附表 12、23 得：c=1.0 , cf=11.9N/2mm , tf=1.27N/2mm，yvf=210N/2mm （2）复合截面尺寸：w
17、h=0h=460mm wh b=460 250=1.840140 kN截面满足要求。（3）验算是否可构造配箍：=0a h=1500 460=3.263.0 ，取=3.01.75 1.0tfb0h=1.75 3 1.01.27250460=63.90kN 140 kN截面满足要求。（3）验算是否可构造配箍：=0a h=1500 460=3.263.0 ，取=3.01.75 1.0tfb0h=1.75 3 1.01.43250460=71.95kN 140 kN截面满足要求。#*（3）验算是否可构造配箍：=0a h=1500 460=3.263.0 ，取=3.01.75 1.0tfb0h=1.75
18、 3 1.01.27300460=76.68kN 140 kN截面满足要求。（3）验算是否可构造配箍：=0a h=1500 560=2.68 分析：增加截面尺寸和提高混凝土等级都可以提高斜截面的承载能力，其中增加截面高度的效果最明显。56 已知某钢筋混凝土矩形截面简支粱，计算跨度0l6000mm，净跨ln5760mm，截面尺寸 bh250mm550mm，采用 C30 混凝土，HRB335 钢筋纵向钢筋和 HPB235 钢筋箍筋。若已知梁的纵向受力钢筋为 422，试求：当采用 8200 双肢箍和 10200 双肢箍时，梁所能承受的荷载设计值 g+q 分别为多少？解已知条件：as=35mm ， 0
19、h=has=55040=510mm 查附表 12、23 及表 42、44 得：c=1.0 , cf=14.3N/2mm , tf=1.43N/2mm，yvf=210N/2mm ，1=1.0 , yf=300N/2mm ，b=0.550先计算 422 能承载的 g+q：SA=15202mm=10sycA fbh f=1520 300 1.0 250 510 14.3 =0.250b=0.550s=(10.5)=0.2190uM=s2 0bh1cf=0.219025025101.014.3=203.6kNmM=18（g+q）2 0lg+q=2 08M l=28 203.6 6=45.3 kN/m当
20、用 8200，SVA=1012mm#*V=csV=00.7tf bh+01.25sv yvAfhs=0.71.43250510+1.25210101 200510 =195.24 kNV=1 2（g+q）l= g+q=2V l=2 195.24 6=65.08 kN/m 45.3 kN/m 故所能承载的 g+q 应取小值 45.3 kN/m，不然正截面会先破坏。当用 10200，SVA=1572mmV=csV=00.7tf bh+01.25sv yvAfhs=0.71.43250510+1.25210157 200510 =232.72kNV=1 2（g+q）l= g+q=2V l=2 232
21、.72 6=77.57 kN/m 45.3 kN/m 故所能承载的 g+q 应取小值 45.3 kN/m，不然正截面会先破坏。57 某钢筋混凝土矩形截面简支粱，截面尺寸 bh200mm600mm，采用 C25混凝土，纵向受力钢筋为 HRB335 钢筋，箍筋为 HPB235 钢筋。该梁仅承受集中荷载作用，若集中荷载至支座距离 a=1130mm，在支座边产生的剪力设计值 V176kN，并已配置8200 双肢箍及按正截面受弯承载力计算配置了足够的纵向受力钢筋。试求：（1）仅配置估计箍紧是否满足抗剪要求？（2）若不满足时，要求利用一部分纵向钢筋弯起，试求弯起钢筋面积及所需弯起钢筋排数（计算时取 as=
22、35mm，梁之中不另考虑） 。解已知条件：as=35mm ， 0h=has=60035=565mm 查附表 12、23 及表 42、44 得：c=1.0 , cf=11.9N/2mm , tf=1.27N/2mm，yvf=210N/2mm ，1=1.0 , yf=300N/2mm=0a h=1130 560=2.02 仅配箍筋：#*csV=1.75 1.0tfb0h+0sv yvAfhs=1.75 2.02 11.27200565+210101 200565 =143.08 kN求弯起钢筋：V=csV+sbV则 sbV= VcsV=176143.08=32.92 kNsbV= 0.8yfsbA
23、bsin45则 sbA=0.8sin45sbyV f=32.92 0.8 300 0.707=1942mm选取 212 弯起，sbA=2262mm58 图 553 说是钢筋混凝土伸臂梁，计算跨度1l=7000mm，2l=1800mm，支座宽度均为 370mm；承受均布恒荷载设计值 g1=g2=32kN/m，均布活荷载q1=48kN/m，q2=118kN/m；采用 C25 混凝土，纵向受力钢筋为 HRB335 钢筋，箍筋为HPB235 钢筋。试求梁的配筋、绘制材料图、确定纵筋的弯起和截断位置、绘梁的配筋纵断面和横断面以及单根钢筋图。解设计条件：查附表 12、23 及表 42、44 得：c=1.0
24、 , cf=11.9N/2mm , tf=1.27N/2mm，yvf=210N/2mm ，1=1.0 , yf=300N/2mm ，b=0.550#*梁的内力图及内力包络图：荷载可能有（a+b）组合、 （a+c）组合、 （a+d）组合三种 组合情况。1、 （a+b）组 合：0BMAR78073.5+321.80.9=0 =AR=272.59 kN0Y BR=807+321.8272.59=345.01 kN272.59 x=287.41 7x =x=3.407mmaxM=AR3.407801 223.407=464.40 kNm#*2、 （a+c）组合：0BMAR73273.5+1501.80
25、.9=0 =AR=77.29 kN0Y BR=327+1501.877.29=416.71 kN77.29 x=146.71 7x =x=2.415mmaxM=AR2.415321 222.415=93.34 kNmM=0 =77.29(7y)321 22(7)y=0 = y=2.169m3、 （a+d）组合：#*0BMAR78073.5+1501.80.9=0 =AR=245.29kN0Y BR=807+1501.8245.29=584.71 kN245.29 x=314.71 7x =x=3.066mmaxM=AR3.066801 223.066=376.05 kNm配筋计算：1、截面尺寸
26、验算：B 支座边沿的剪力最大 maxV=299.91kN#*取 as =60 mm ,则0h=wh=70060=640mm wh b=640 250=2.56maxV=299.91kN故截面尺寸满足要求。2、纵筋配筋（单筋）：（1）跨中截面：（maxM=464.40 kNm）=12 1021cM f bh =1622 464.40 1011.0 11.9 250 640=0.512minbh=3502mm选用 428+225 （SA=2463+982=34452mm） ，其中 225 弯起。（2）支座截面：（maxM=243.00 kNm）取 as =40mm ,则0h=wh=70040=66
27、0mm =12 1021cM f bh =1622 243.00 1011.0 11.9 250 660=0.209minbh=3502mm选用 216+225 （SA=402+982=13842mm） ，其中 225 弯起。3、箍筋配筋：（1）验算是否可构造配箍：00.7tf bh=0.71.27250640=142.24 kN1500 )(bhhbbff f =1295100150)100300( =0.245SB=ESS ahAE 62 . 015. 12 0 =5.1424102/mmN/4 . 00 . 2=2.0-0.40.0055/0.024=1.91BKqK MMM ) 1(=
28、1410142. 562091. 0550620=2.84514102/mmN#*fa=BlMK 4852 0 =146610845. 248107 .11106205 =31.07 mm 0.3 mm91 18m 跨度预应力混凝土屋架下弦，载面尺寸为 150 mm200 mm ，后张法施工， 一端张拉并超张拉；孔道直径 50 mm，充气橡皮管抽芯成型；JM12 锚具；桁架端部构造 见图 944；预应力钢筋钢铰线 d=12.0(74)，非预应力钢筋为 412 的 HRB335 级热轧钢筋；混凝土 C40；裂缝控制等级为二级；永久荷载标准值产生的轴向拉力GkN280 kN,可变荷载标准值产生的轴
29、向拉力QkN110kN，可变荷载的准永久值系数q=0.8；混凝土达 到 100设计强度的张拉预应力钢筋。 要求进行屋架下弦的使用阶段承载力计算，裂缝控制验算以及施工阶段险算。由确定 纵向预应力钢筋数量、以及预应力钢筋控制应力等。#*解：ckf=29.6 sA=4522mm Esa= SCE E =6.154 S E CEaE =6 0.751395conptkfMPa荷载计算： 当活荷载起控制作用时：GickQiqkNNN1.2 280 1.4 110=490kN 当恒载起控制作用时 ：GickQiCiqkNNN = 1.35 280 1.4 110 0.7=486 Kn 所以选取 N=490
30、kN 施工阶段验算：0.8Pcon ccck nAfA230000nAAmm0.8ckn P confAA=509 2mm正截面承载验算：pypysNfAf AyS P pyNf AAf =3490 10300 452 1860=1912mm可取 4 束钢铰线 PA=498.7=394.82mmCPSAAAA=30000-452-394.8=29153.22mmncsEsAAA a=29153.2+4526.154=319352mm0nPEAAA a=319.35+3984.8=343042mm预应力损失计算 JM12 锚具：a=3 1lPEl =32.52/mmNk=0.015 x=18m
31、=0 =0.552()lconkx=37.665 2/mmN12lll=702/mmN40.035lcon#*第一批预应力损失结束预应力钢筋合力 ()PlPconcNA=394.9(139570)=523110 N PC=PlNnA=52311031935=16.42/mmNPCcuf=16.4/40=0.328802/mmN 5conlPlS pc nAA A =1395201394.832.1 452 31935=14.32/mmN 裂缝控制验算：300390 10 34304GKQKK ckNNN AA =11.42/mmN00qGKQKq cqNNNAA =10.72/mmN 3.52ckPCtkf cqPC1002/mmN l=l+ l=112.22/mmN1002/mmN#*h