需要按计算配箍
(4)计算配箍
=1.6mm2/mm
因2
10箍筋
=78.5mm2,
=2,可得
98mm,取s=90mm.
(5)验算最小配箍率
因此,箍箍筋选用双肢
10@90满足要求.
学习模块四:
混凝土受扭构件承载力计算
1.名词解释
1、剪扭相关性:
构件上同时存在剪力和扭矩时,其受扭承载力和受剪承载力都会因另一种力的存在而减小的现象。
2、受扭构件计算的?
t:
剪扭构件混凝土强度降低系数。
3、受扭构件计算的Wt:
截面受扭塑性抵抗矩。
4、受扭构件配筋强度比ζ:
受扭纵筋与箍筋的体积比和强度比的乘积。
2.简答题
1、纯扭构件有哪些破坏形态?
计算中如何保证出现希望的破坏模式。
(1)少筋破坏:
验算纵筋和箍筋的最小配筋率,箍筋最小直径和最大间距等构造要求;
(2)超筋破坏:
验算构件最大截面尺寸。
(3)部分超筋破坏:
控制纵筋和箍筋配筋强度比ζ。
(4)适筋破坏:
目标破坏模式,通过承载力计算进行配筋。
2、简述弯剪扭构件承载力计算原理?
对混凝土部分考虑剪扭相关性;对钢筋贡献的抗力采用简单叠加方法,即纵筋按受弯与受扭分别计算后叠加,箍筋按受扭和受剪分别计算后叠加。
3、纯扭构件有哪些破坏形态?
破坏特征是什么?
(1)少筋破坏:
箍筋和纵筋数量过少时,钢筋不足以承担混凝土开裂后释放的拉应力,一旦开裂,受扭变形迅速增大至破坏,变现为明显的脆性;
(2)超筋破坏:
纵筋和箍筋都过多时,受扭构件在破坏前出现较多细而密的螺旋形裂缝,在钢筋屈服前混凝土先压坏,变现为受压脆性破坏;
(3)部分超筋破坏:
箍筋和纵筋配筋比例相差过大时,会出现两者中配筋率较小的钢筋屈服,而另一种钢筋未达到屈服的情况。
具有一定的延性,但小于适筋构件;
(4)适筋破坏:
箍筋和纵筋配置都合适时,与裂缝相交的纵筋和箍筋均能达到屈服,然后混凝土压坏,属于延性破坏。
4、受扭构件与受弯构件的纵筋和箍筋配置要求有何不同?
答:
(1)纵筋:
受扭纵筋应沿截面周边均匀、对称布置,截面四角必须布置受扭纵筋;受弯纵筋则根据受力情况可集中布置在受拉区或受压区。
(2)箍筋:
由于受扭构件的箍筋在整个周边上均受拉力,因此受扭的箍筋应做成封闭型沿外周边布置;受剪构件箍筋在整个截面上均匀,可采用多肢箍筋,且不需要封闭。
5、配筋强度比ζ的含义是什么?
有何作用?
答:
配筋强度比定义为受扭纵筋和箍筋的体积比和强度比的乘积。
限制配筋强度比合适的范围,可以使受扭构件破坏时箍筋和纵筋基本上能达到屈服强度,从而使箍筋和纵筋均能有效发挥作用,避免出现部分超筋破坏。
学习模块五:
受压和受拉构件承载力计算
习题:
1.名词解释
1、Nu-Mu相关曲线:
对于给定截面、材料强度和配筋的偏心受压构件,相关曲线是反映钢筋混凝土截面压力和弯矩共同作用下正截面承载力变化规律的曲线。
2、单向偏心受压构件:
轴力作用线与截面的重心轴平行且沿某一主轴偏离重心的受压构件。
3、双向偏心受压构件:
轴力作用线与截面的重心轴平行且偏离两个主轴的受压构件。
4、稳定系数:
表示因长细比较大而引起的长柱承载力降低程度的系数。
5、附加偏心距:
工程中实际存在着荷载作用位置的不定性、混凝土质量的不均匀性及施工的偏差等因素,因此在偏心受压构件正截面承载力计算时需考虑这种偏心距的影响,称为附加偏心距。
二、简答题
1、偏心受压构件正截面破坏形态有哪几种?
破坏特征各是什么?
大偏心受压破坏:
受拉钢筋首先达到屈服,然后受压钢筋也能达到屈服,最后受压区混凝土压碎而导致构件破坏,这种破坏形态在破坏前有明显的预兆,属于塑性破坏。
小偏心受压破坏:
受压构件破坏时,受压区混凝土的压应变达到极限压应变,混凝土被压碎、受压钢筋达到屈服强度,而受拉钢筋未达到受拉屈服。
破坏具有脆性性质。
2、非对称配筋偏心受压构件如何设计最经济,为什么?
(1)大偏心受压构件:
取
。
原因:
充分利用受压区混凝土承受压力,可使总用钢量(
)最少。
(2)小偏心受压构件:
取
。
原因:
远离偏心压力一侧的纵向受力钢筋不论受拉还是受压,其应力均不能达到屈服强度,因此取其等于最小配筋梁一般最为经济。
3、简述配有螺旋箍筋的轴心受压柱的破坏形态。
荷载达到普通箍筋柱的极限状态时,螺旋箍筋外的保护层开始开裂剥落;继续增加荷载,螺旋箍筋达到受拉屈服强度,不能再约束核心混凝土横向变形,核心混凝土将被压碎,柱随即破坏。
4、轴心受压构件中纵向钢筋配筋率有何要求,为什么?
(1)最小配筋率要求:
由于混凝土在长期荷载作用下具有徐变的特性,钢筋混凝土轴心受压柱在长期荷载作用下,混凝土和钢筋之间将产生应力重分布,混凝土压应力将减小,钢筋压应力将增大。
配筋率越小,钢筋应力增加越大,所以为了防止在正常使用荷载作用下,钢筋压应力由于徐变而增大到屈服强度,需满足最小配筋率要求;
(2)最大配筋率要求:
实际工程中存在受压构件突然卸载的情况,如果配筋率太大,卸载后钢筋回弹,可能造成混凝土受拉甚至开裂。
另外,为了施工方便和经济,配筋率也应满足最大配筋率要求。
3.计算题
(1)钢筋混凝土偏心受压柱,截面尺寸
×
=400mm×600mm,轴向力设计值N=1400KN,柱两端弯矩设计值分别为M1=280KN·m,
=340KN·m,混凝土强度等级为C30(
,α1=1.0),纵筋采用HRB400(
=
=360N/mm2)。
其中,
。
按对称配筋计算受压钢筋和受拉钢筋面积。
解:
(1)材料强度及几何参数
C30混凝土,
;HRB400级钢筋,
;
,
,
=600-40=560mm。
(2)求框架柱设计弯矩M
0.947;?
ns=1.17,
0.947×1.17=1.108>1,取1.108
1.108×340=376.72KN·m
(3)判别大小偏心受压
=0.518
(4)求
及
因此
(5)选配钢筋
每边选3
20(HRB400级),As=942mm2
全部纵向钢筋的配筋率符合要求。
学习模块六:
钢筋混凝土构件的正常使用极限状态
五、习题:
1、最小刚度原则:
为简化计算,计算构件挠度时区同号弯矩区段内弯矩最大截面的弯曲刚度作为该区段的弯曲刚度,这种处理方法所得的弯曲刚度最小,称为最小刚度原则。
2、预应力混凝土:
正常受荷前预先对混凝土受拉区施加压应力以改善其在使用荷载作用下混凝土抗拉性能的结构称为预应力混凝土结构。
3、张拉控制应力:
是指张拉钢筋时,张拉设备的测力装置显示的总张拉力除以预应力钢筋横截面面积得出的应力值
3、耐久性:
正常维护的条件下,在预定的设计年限内,在指定的工作环境中保证结构满足既定的功能要求。
二、简答题
1、混凝土结构常见的引起耐久性问题的原因有哪些?
混凝土碳化;钢筋的锈蚀;混凝土的冻融破坏;混凝土碱集料反应;侵蚀性介质腐蚀
2、简述减小钢筋混凝土梁裂缝宽度的主要措施。
(共4分)
(1)减小钢筋直径
(2)提高混凝土强度(3)增减配筋率或配筋面积
(4)采用变形钢筋(5)采用预应力
3、影响混凝土耐久性主要因素?
(1)内部因素:
混凝土强度,密实性和渗透性,保护层厚度,水泥品种、强度和用量,水胶比及外加剂,氯离子及碱含量;
(2)外部因素:
环境温度、湿度,二氧化碳含量以及侵蚀性介质。
4、混凝土结构为什么要进行正常使用极限状态验算?
包括哪些内容?
为满足结构的正常使用功能和耐久性要求;
包括:
裂缝控制验算,变形验算,一级保证结构耐久性的设计和构造措施等。
5、裂缝产生裂缝产生的原因?
荷载效应、附加变形或约束、砼碳化、砼收缩和温度变形、钢筋锈胀等
6、增大刚度或减小挠度的措施有哪些?
增大构件截面;增加受压钢筋面积;采用预应力混凝土构件等
7、预应力构件对预应力钢筋的要求是什么?
(1)高强度;
(2)与混凝土间有足够的粘结性能;(3)良好的加工性能;(4)一定的塑性。
8、何为张拉控制应力?
张拉控制应力为什么不能过低也不能过高?
张拉钢筋时,张拉设备的测力装置显示的总张拉力除以预应力钢筋横截面面积得出的应力值。
不能过高原因:
(1)个别预应力钢筋可能拉断;
(2)施工过程中可能引起构件某些部位(预拉区)出现拉应力,甚至开裂,还可能造成后张法构件端部混凝土产生局部受压破坏;
(3)构件开裂荷载可能接近构件破坏荷载,构件一旦开裂,很快就临近破坏,表现为没有明显预兆的脆性破坏特性。
不能过低原因:
取值太低,预压作用效果不好,预应力筋不能充分发挥作用。
考试模拟题
第一部分客观题
一、单项选择(每小题2分,共20分)
1、下列哪种特性不是钢筋混凝土的优点(C)
A、耐久性好B、可模型好C、抗裂性好D、耐火性好
2、立方体抗压强度测定采用的标准立方体试件边长为(B)
A、100mmB、150mmC、180mmD、200mm
3、受弯构件极限承载力验算是以下列哪个状态为依据的(D)
A、
aB、
C、
D、
a
4、影响无腹筋梁受剪破坏形态的主要因素是(A)
A、剪跨比B、混凝土强度C、纵筋配筋率D、纵筋配筋强度
5、部分超筋破坏的钢筋混凝土受扭构件的破坏属于(D)
A、延性破坏B、受压脆性破坏C、受拉脆性破坏D、有一定的延性
6、当N2M2时,钢筋混凝土受压柱采用对称配筋,下面哪组内力计算的配筋最大(C)
A、N1,M1B、N1,M2C、N2,M2D、N2,M1
7、提高钢筋混凝土受弯构件弯曲刚度的有效方法有(A)
A、增加截面高度B、增加构件的配筋C、提高混凝土强度D.增加箍筋数量
8、有腹筋剪扭构件的剪扭承载力(A)
A、混凝土部分相关,钢筋部分不相关B、混凝土部分不相关,钢筋部分相关
C、混凝土和钢筋部分都相关D、混凝土和钢筋部分都不相关
9、受拉钢筋应变不均匀系数Ψ越大,表明(B)
A裂缝间受拉混凝土参加工作程度越大B裂缝间受拉混凝土参加工作程度越小
C裂缝间钢筋平均应变越小D与裂缝间受拉混凝土参加工作程度无关
10、在长期荷载作用下,引起受弯构件变形增大的主要原因是(A)
A、混凝土徐变和收缩B、钢筋与混凝土之间的滑移
C、裂缝宽度增大D、构件中未设受压钢筋
2、是非题(每小题1分,共10分)(说明:
正确的选“A”,错误选“B”)
11.建筑结构需满足安全性、适用性和耐久性等三方面的要求。
(A)
12.如果梁受拉区钢筋较多,钢筋需要布置为两排,则该梁截面称为双筋矩形截面。
(B)
13.配置箍筋可以提高梁的抗剪承载力,防止斜压破坏(B)
14.矩形截面纯扭构件的第一条斜裂缝一般现在长边中点出现(A)
15.对偏心受压构件来说,轴压力一定时,弯矩越大越不利(A)
16.保护层厚度越大,构件裂缝宽度越大,因此设计中增加保护层厚度对结构耐久性不利(B)
17.无明显屈服点的钢筋取残余应变为0.2%时对应的应力
作为强度设计指标。
(A)
18.《规范》要求受扭构件的纵筋和箍筋配筋强度比0.6≤ζ≤1.7是为了防止超筋破坏(B)
19.对混凝土施加预应力可提高构件的极限承载力(B)
20.采用预应力混凝土受弯构件是因为普通受弯构件的承载力不能满足要求(B)
第二部分主观题
一、名词解释:
(每题3分,共18分)
1、作用和作用效应:
作用是使结构产生内力或变形的各种原因,作用效应:
结构上各种作用对结构产生的效应的总称。
2、界限相对受压区高度:
受拉钢筋屈服的同时受压区混凝土被压碎,即适筋梁和超筋梁的界限破坏状态时的相对受压区高度。
3、腹筋:
箍筋和弯起钢筋统称腹筋。
4、受扭构件计算的?
t:
剪扭构件混凝土强度降低系数。
5、稳定系数φ:
表示因长细比较大而引起的长柱承载力降低程度的系数。
6、张拉控制应力:
是指张拉钢筋时,张拉设备的测力装置显示的总张拉力除以预应力钢筋横截面面积得出的应力值
二、简答题(每题5分,共30分)
1、钢筋和混凝土的粘结力主要由哪几部分组成?
影响粘结强度的因素有哪些?
答:
化学胶着力、摩阻力、和机械咬合力三种。
影响因素有:
钢筋表面形状、混凝土强度、保护层厚度、钢筋浇筑位置、钢筋净间距、横向钢筋和横向压力等。
2、钢筋混凝土正截面受弯构件有哪几种破坏形态?
各有什么特征?
答:
1)适筋梁:
破坏特征为受拉钢筋首先屈服,然后受压区混凝土被压碎。
从钢筋屈服到受弯构件破坏,屈服弯矩My到极限弯矩Mu变化不大,但构件曲率或挠度f变形很大,破坏前有明显预兆,表现为延性破坏。
2)超筋梁:
破坏特征表现为受压混凝土先压碎,受拉钢筋未屈服。
超筋梁的破坏取决于受压区混凝土的抗压强度,受拉钢筋的强度未得到充分发挥,破坏为没有明显预兆的脆性破坏,实际工程中应避免采用。
3)少筋梁:
破坏特征是混凝土一开裂就破坏。
梁的强度取决于混凝土的抗拉强度,混凝土的受压强度未得到充分发挥,极限弯矩很小,属于受拉脆性破坏特征,且承载能力低,应用不经济,实际工程中应避免采用。
3、影响有腹筋梁受剪承载力的因素有哪些?
答:
剪跨比λ、混凝土强度、配箍率、箍筋强度、纵筋配筋率等。
4、纯扭构件有哪些破坏形态?
破坏特征是什么?
答:
(1)少筋破坏:
箍筋和纵筋数量过少时,钢筋不足以承担混凝土开裂后释放的拉应力,一旦开裂,受扭变形迅速增大至破坏,变现为明显的脆性;
(2)超筋破坏:
纵筋和箍筋都过多时,受扭构件在破坏前出现较多细而密的螺旋形裂缝,在钢筋屈服前混凝土先压坏,变现为受压脆性破坏;
(3)部分超筋破坏:
箍筋和纵筋配筋比例相差过大时,会出现两者中配筋率较小的钢筋屈服,而另一种钢筋未达到屈服的情况。
具有一定的延性,但小于适筋构件;
(4)适筋破坏:
箍筋和纵筋配置都合适时,与裂缝相交的纵筋和箍筋均能达到屈服,然后混凝土压坏,属于延性破坏。
5、非对称配筋偏心受压构件如何设计最经济,为什么?
答:
(1)大偏心受压构件:
取
。
原因:
充分利用受压区混凝土承受压力,可使总用钢量(
)最少。
(3)小偏心受压构件:
取
。
原因:
远离偏心压力一侧的纵向受力钢筋不论受拉还是受压,其应力均不能达到屈服强度,因此取其等于最小配筋梁一般最为经济。
6、简述减小钢筋混凝土梁裂缝宽度的主要措施。
答:
(1)减小钢筋直径
(2)提高混凝土强度(3)增减配筋率或配筋面积
(4)采用变形钢筋(5)采用预应力
三、计算题(第1小题:
10分;第2小题:
1