混凝土结构设计原理课后题解答Word文件下载.doc
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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？
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？
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？
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
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？
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？
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），Mɑ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？
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ƒk=µ
ƒ-ασƒ
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？
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
4）结构成表构件丧失稳定
5）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，并分析该表达式是如何保证结构可靠度的。
Υ0S<
=R
R=R（fC，fs，ak）=R（fck/rc*fsk/rs*ak）
Υ0→结构重要性系数
S→承载能力极限状态的荷载效应组合设计值
R→结构构件的承载力设计值
R（）→结构构件的承载力函数
fC，fs→混凝土，钢筋的强度设计值
fck，fsk→混凝土，钢筋的强度标准值
rc，rs→混凝土，钢筋的强度材料分项系数
ak→Mɑ参数标准值
3-1某四层四跨现浇框架结构的第二层内柱轴向压力设计值N=140×
104N,楼层高H＝5.4m,计算长度L0=1.25H,混泥土强度等级为C20，HRB400级钢筋。
试求柱截面尺寸及纵筋面积。
『解』
查表得：
=1.0,=9.6N/,=360N/
=1.255.4＝6.75m
按构造要求取构件长细比：
即b=0=6.75103/15=450mm
设该柱截面为方形，则bh=450mm450mm
查表3-1得：
=0.895
=（N-0.9A）/0.9=mm<
0.1943
按照构造配筋取（）
＝=
选配钢筋，查附表11-1得，420（＝1256）
箍筋按构造要求选取，取s=250mm，d=6mm
3-2由于建筑上使用要求，某现浇柱截面尺寸为250mm×
250mm，柱高4.0m，计算高度L0=0.7H=2.8m,配筋为416（As/=804mm2）。
C30混泥土，HRB400级钢筋，承受轴向力设计值N=950KN。
试问柱截面是否安全？
=1.0,=14.3N/,=360N/
计算长度=0.7H＝2.8m
查表3-1得：
=0.962
考虑轴心受压
R＝0.9（）
=
该柱截面在承受轴心受压时是不安全的。
3-3已知一桥下螺旋箍筋柱，直径为d=500mm，柱高5.0m,计算高度L0=0.7H=3.5m,配HRB400钢筋1016（As/=2010mm2），C30混泥土，螺旋箍筋采用R235，直径为12mm，螺距为s=50mm。
试确定此柱的承载力。
=1.0,=14.3N/,=360N/=210N/
柱的承载力N=
<
1.5×
0.9（）
4－1、一钢筋混泥土矩形截面梁截面尺寸b×
h=250mm×
500mm，混泥土强度等级C25，HRB335级钢筋，弯矩设计值M=125KN·
m，试计算受拉钢筋截面面积，并绘制配筋图。
（1）先假定受力钢筋按一排布置，as=35mm
=h—as=500—35=465mm
查附表1—2、2—3、表4—2、4—4得：
=1.0,=11.9N/,=300N/,=0.550
===0.1943
查附表4—1得=0.2177<
=0.550
（2）所需纵筋面积：
==0.2177250465=1004
bh=0.2%250500=250
选用418，=1017，一排可以布置的下，因此不要必修改
（3）绘配筋图：
4－2、一钢筋混泥土矩形截面梁截面尺寸b×
h=200mm×
500mm，弯矩设计值M=120KN·
m，混泥土强度等级C25，试计算下列三种情况纵三向受力钢筋截面面积As：
（1）当选用HPB235级钢筋时，
（2）改用HRB335钢筋时；
（3）M=180KN·
m时。
最后，对三种结果进行比较分析。
先假定受力钢筋按一排布置，as=35mm
（1）当选用HPB235钢筋时：
=1.0,=11.9N/,=210N/,=0.614
===0.2330
查附表4—1得=0.2692<
=0.614
所需纵筋面积：
==0.2330200465=1419
bh=0.2%200500=200
（2）当选用HRB335钢筋时：
==0.2330200465=993
（3）当选用HPB235钢筋M=180kN·
m时：
===0.350
查附表4—1得=0.4523<
==0.4523200465=2384
（4）当选用HRB335钢筋M=180kN·
==0.4523200465=1669
（5）分析：
当选用高级别钢筋时，增大，可减少；
当弯矩增大时，也增大。
4－3、某大楼中间走廊单跨简支板（图4－50），计算跨度l＝2.18m，承受均布荷载设计值g+q=6KN/m（ 包括自重），混泥土强度等级为C20，HPB235级钢筋，试确定现浇板的厚度h及所需受拉钢筋截面面积As，选配钢筋，并画钢筋配置图。
计算时，取b=1.0m，as=25mm。
（1）设板厚为60mm，as=25mm
则=h—as=60—25=35mm
最大弯矩M=（g+q）=×
6×
=3.56kN·
m
=1.0,=9.6N/,=210N/,=0.614
受压区高度：
=〔1—〕=13mm
（2）求受拉钢筋面积
===594
bh=0.236%100060=141.6
===0.371<
选用8@80mm,=629
4－4、一钢筋混泥土矩形梁，承受弯矩设计值M=160KN·
m，混泥土强度等级为C25，HPB235级钢筋，试按正截面承载力要求确定截面尺寸及配筋。
（1）设b=250mm,h=500mm
===0.249
查附表4—1得=0.2915<
==0.2915250465=1344
选用220+222,=628+760=1388，一排可以布置的下，因此不要必修改
4－5、一钢筋混泥土矩形截面梁截面尺寸b×
h=200mm×
500mm，混泥土强度等级为C25，HRB335级钢筋（218），As＝509mm2，试计算梁截面上承受弯矩设计值M=80KN·
m时是否安全？
===64.16mm<
=255.75mm
（2）所能承载的弯矩值
=b（）=11.920064.14（465）=66.11kN·
M=80kN·
所以该配筋不安全。
4－6、一钢筋混泥土矩形截面梁截面尺寸b×
600mm，配置425的HRB335级钢筋分别选用C20、C25、C30、C35、与C40强度等级混泥土，试计算梁能承担的最大的最大弯矩设计值，并对计算结果进行分析。
（1）C20混凝土
=h—as=600—35=565mm
=1.0,=9.6N/,=300N/,=0.550
由题设的=1964
===0.543<
=（10.5）=0.396
==0.3962001.09.6=242.5kN·
（2）C25混凝土
=1.0,=11.9N/,=300N/,=0.550
===0.438<
=（10.5）=0.342
==0.3962001.011.9=259.9kN·
（3）C30混凝土
=1.0,=14.3N/,=300N/,=0.550
===0.365<
=（10.5）=0.298
==0.2982001.014.3=272.5kN·
（4）C35混凝土
=1.0,=16.7N/,=300N/,=0.550
===0.312<
=（10.5）=0.263
==0.2632001.016.7=280.7kN·
（5）C40混凝土
=1.0,=19.1N/,=300N/,=0.550
===0.265<
=（10.5）=0.230
==0.2302001.019.1=280.5kN·
（6）分析：
单纯提高混凝土等级不一定能提高梁的正截面承载能力！
4－7、计算表4－14所示钢筋混泥土矩形梁能承受的最大弯矩设计值，并对计算结果进行讨论。
项目
截面尺寸b×
h（mm）
混凝土强度等级
钢筋级别
钢筋截面面积（）
最大弯矩设计值M/（kN·
m）
1
200×
400
C20
HPB235
418
66.13kN·
2
620
103.54kN·
3
HRB335
87.25kN·
4
C25
68.41kN·
5
500
89.74kN·
6
300×
C30
72.43kN·
（1）先假定受力钢筋按一排布置，as=35mm
=h—as=400—35=365mm
=1.0,=9.6N/,=210N/,=0.614
由题设的=1017
===0.305<
=（10.5）=0.259
==0.2592001.09.6=66.13kN·
（2）先假定受力钢筋按一排布置，as=35mm
由题设的=1884
===0.564<
=（10.5）=0.405
==0.4052001.09.6=103.54kN·
（3）先假定受力钢筋按一排布置，as=35mm
===0.435<
=（10.5）=0.341
==0.3412001.09.6=87.25kN·
（4）先假定受力钢筋按一排布置，as=35mm
=1.0,=11.9N/,=210N/,=0.614
===0.246<
=（10.5）=0.216
==0.2162001.011.9=68.41kN·
（5）先假定受力钢筋按一排布置，as=35mm
===0.193<
=（10.5）=0.174
==0.1742001.011.9=89.74kN·
（6）先假定受力钢筋按一排布置，as=35mm
=1.0,=14.3N/,=210N/,=0.614
===0.136<
=（10.5）=0.127
==0.1273001.014.3=72.43kN·
（7）分析：
增加钢筋面积能较大的提高梁的正截面承载能力，如
（2）的效果就比较明显；
提高混凝土等级在一定程度上可以提高梁的正截面承载能力，但是效果并不明显；
增大截面高度可以提高梁的正截面承载能力，如（5）；
增大截面宽度也可以提高梁的正截面承载能力，如（6）；
但是后几种都不如增加钢筋面积的效果明显。
4－8、一简支钢筋混泥土矩形梁（图4－51），承受均布荷载设计值g+q=15KKN·
m,距A支座3m处作用一集中力设计值F＝15KN，混泥土强度等级为C25，HRB335级钢筋，试确定截面尺寸b×
h和所需受拉钢筋截面面积As，并绘制配筋图。
（1）由题设给的荷载由结构力学知识可以求的
=41.25kN
=41.252.5152.52.5=56.25kN·
=（g+q）=15=56.72kN·
=8.18kN
=2.5=8.182.5=20.45kN·
=2.5F0.25=16.7kN·
=+=56.25+20.45=76.70kN·
=+=16.7+56.72=73.42kN·
>
所以取为设计弯矩，
（2）初步设计梁截面为200mm400mm
===0.242
查附表4—1得=0.2817<
（3）所需纵筋面积：
==0.2817200365=815.7
bh=0.2%200400=160
选用216+218,=402+509=911，一排可以布置的下，因此不要必修改。
（4）绘配筋图：
4－9、一简支钢筋混泥土矩形梁（图4－51），b×
h=250mm×
500mm，承受均布荷载标准值qk=20KN/m,恒载设计值gk=2.25KN/m,HRB335级钢筋，混泥土强度等级为C25，梁内配有416钢筋。
（荷载分项系数：
均布活荷载Q=1.4，恒荷载G=1.2，计算跨度L0＝4960mm+240mm=5200mm）。
试验算梁正截面是否安全？
（1）先计算梁跨中在荷载下产生的弯矩：
荷载：
g+q=1.22.251.420=30.7kN/m
=（g+q）=30.7=103.766kN·
（2）验算416的配筋所能承载的弯矩：
=1.0,=11.9N/,=300N/,=0.550，=804
===0.174<
=（10.5）=0.159
==0.1592001.011.9=62.95kN·
4－10、如图4－53所示雨蓬板，板厚h=60mm，板面上于上有20mm厚防水砂浆，板底摸20mm厚混合砂浆，。
板上活荷载标准值考虑500KN/。
HPB235级钢筋，混泥土强度等级为C20。
试求受拉钢筋截面面积As，并绘制配筋图。
（1）求设计弯矩：
恒载：
20mm厚防水沙浆：
0.02m20kN/=0.4kN/
20mm厚混合沙浆：
0.02m17kN/=0.34kN/
结构自重：
0.06m25kN/=1.5kN/
合计：
G=0.4+0.34+1.5=2.24kN/
活载：
Q=0.5kN/
取1m长为计算单元，
则换算线荷载设计值：
g=2.24kN/1.0m1.2=2.688kN/m
q=0.5kN/1.0m1.4=0.7kN/m
g+q=2.688kN/m+0.7kN/m=3.388kN/m
=（g+q）=3.388
=3.249kN·
（2）配筋计算：
as=20mm
=h—as=60—20=40mm
=1.0,=9.6N/,=210N/,=0.614，
===0.212
查附表4—1得=0.2411<
==0.2411100040=441
取8@110配筋，=457
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