混凝土設(shè)計原理第7章思考題與習(xí)題答案9084

思考題答案7.1實際工程中，哪些受拉構(gòu)件可以按軸心受拉構(gòu)件計算，哪些受拉構(gòu)件可以按偏心受拉構(gòu)件計算？答：由于混凝土是一種非勻質(zhì)材料，加之荷載不可避免的偏心和施工上的誤差，無法做到縱向拉力能通過構(gòu)件任意正截面的形心線，因此嚴(yán)格地說實際工程中沒有真正的軸心受拉構(gòu)件。但當(dāng)構(gòu)件上彎矩很?。ɑ蚱木嗪苄。r，為方便計算，可將此類構(gòu)件簡化為軸心受拉構(gòu)件進行設(shè)計，如承受節(jié)點荷載的屋架或托架的受拉弦桿、腹桿，剛架、拱的拉桿，承受內(nèi)壓力的環(huán)形管壁及圓形貯液池的壁筒等。偏心受拉構(gòu)件時一種介于軸心受拉構(gòu)件與受彎構(gòu)件之間的受力構(gòu)件。如矩形水池的池壁、工業(yè)廠房雙肢柱的受拉肢桿、受地震作用的框架邊柱、承受節(jié)間荷載的屋架下弦拉桿等。7.2大小偏心受拉構(gòu)件的界限是什么？這兩種受拉構(gòu)件的受力大、小偏心受拉構(gòu)件的本質(zhì)界限是構(gòu)件截面上是否存在受壓區(qū)。由于截面上受壓區(qū)的存在與N的作用點在鋼筋A(yù)和A'之間特點和破壞形態(tài)有何不同？答：否與軸向拉力N作用點的位置有直接關(guān)系，所以在實際設(shè)計中以軸向拉力ss或鋼筋A(yù)和A'之外，作為判定大小偏心受拉的界限。ss當(dāng)縱向拉力N作用在A合力點與A'合力點之間（e≤/2－）時（圖7.3），發(fā)生小偏心受拉破壞。全有左右兩側(cè)的縱向鋼筋承受。只要兩側(cè)鋼筋均不超達到承載能力極限狀態(tài)時，鋼筋A(yù)和A'的拉應(yīng)力均可能達到屈服強度。因此對0<e≤h/2－a的小偏心受拉構(gòu)件，混凝土完全不參加工作，兩側(cè)鋼筋A(yù)及A'均受拉屈服。hasss0小偏心受拉破壞，截面混凝土過正常需要量，則當(dāng)截面認(rèn)為，都將裂通，偏心拉力ss可以0sss當(dāng)縱向拉力N作用在A合力點與A'合力點之外（e>h/2－a）時（圖7.4），發(fā)生大偏心受拉破壞。A數(shù)量適當(dāng)時，受拉鋼筋首先屈服，然后受壓鋼筋應(yīng)力達達到極限壓應(yīng)變而破壞，這與大偏心受壓破壞特征類似。設(shè)計時應(yīng)以這被壓壞，受壓鋼筋應(yīng)力能夠達到屈服強ss0s大偏心受拉破壞特征與A的數(shù)量多少有關(guān)，當(dāng)ss到屈服強度，受壓區(qū)邊緣混凝土種破壞形式為依據(jù)。而當(dāng)A數(shù)量過多時，則首先是受壓區(qū)混凝土s度，但受拉鋼筋A(yù)不屈服，這種破壞形式具有脆性性質(zhì)，設(shè)計時應(yīng)予以避免。s7.3偏心受拉構(gòu)件的破壞形態(tài)是否只與力的作用位置有關(guān)？是大、小偏心受拉構(gòu)件的區(qū)分，與偏心受壓構(gòu)件不同，它是以到達正截面承載力極限狀態(tài)時，截面上是否存在有受壓區(qū)來劃分的。當(dāng)縱向拉力作用N于A與As之間時，受拉區(qū)混凝土開裂后，拉力由縱向鋼筋A(yù)負擔(dān)，而A位于N的外側(cè)，有力的平衡可知，截面上將不可能再存在有受壓區(qū)，縱向否與鋼筋用量有關(guān)？答：s鋼ss筋A(yù)受拉。因此，只要N作用在A與A之間，與偏心距大小及配筋率無關(guān)，均為全截面受拉的小偏外，部分截面受拉，部分受壓。拉區(qū)混凝土開裂后，有平衡關(guān)系可知，與A的配筋率無關(guān)，截面必須保留有受壓區(qū)，A受壓為大偏心受拉構(gòu)件。sss心受拉構(gòu)件。當(dāng)縱向拉力作用N于A與A間距之ssss7.4軸向拉力答：研究表明，由于軸向拉力的存在，使混凝土的存在也增大了構(gòu)件中的主拉應(yīng)力，使得構(gòu)件中的斜裂縫開展得較長、較寬，且傾角也較大，從而導(dǎo)致構(gòu)件的斜截面受剪承截力降低。軸向拉力對斜截面受剪承載力的不利影響為0.06N～0.16N，考慮到結(jié)構(gòu)試驗條件與實際工程條件的差別，同時考慮拉力的存在對構(gòu)件抗剪是一不利作用，因此通過可度的分析計算，將軸向拉力這種不利影響取為0.2N。對偏心受拉構(gòu)件的斜截面承載力有何影響？在抗剪計算時如何考慮這一影響？剪壓區(qū)高度比僅受到彎矩M作用時小，同時軸向拉力的靠7.5比較雙筋梁、不對稱配筋的大偏心受壓構(gòu)件及大偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計算的異同。答：相同點：雙筋梁、不對稱配筋的大偏心受壓構(gòu)件及大偏心受拉構(gòu)件的截面受力情況與雙筋矩形1

截面受彎構(gòu)件的受力情況非常接近，三者的破壞特征相類似；在界限破壞時破壞特征相同，均為受拉鋼筋應(yīng)力達到屈服強度f的同時受壓區(qū)邊緣混凝土達到極限壓應(yīng)變ε，因此，三者的界限相對受壓區(qū)高ycu度ξ相同；在正截面承載力計算時，建立基本公式的原理相同，均為力的平衡和力矩的平衡；適用條b件也相同。不同點：三者所受的力稍有不同，受彎構(gòu)件截面上作用的是一個彎矩M，大偏心受壓構(gòu)件截面上作用的是一個偏心壓力N，大偏心受拉構(gòu)件截面上作用的是一個偏心拉力N，這樣基本公式就稍有不同；大偏心受壓構(gòu)件要考慮附加偏心矩和偏心矩增大系數(shù)，而雙筋梁和大偏心受拉構(gòu)件不考慮。7.6《公路橋規(guī)》對大、小偏心受拉構(gòu)件縱向鋼筋的最小配筋率有哪些要求?答：《公路橋規(guī)》規(guī)定小偏心受拉構(gòu)件一側(cè)縱筋的配筋率（%）應(yīng)按毛截面面積計算，其值應(yīng)不小于45ftd／fsd，同時不小于0.2%。《公路橋規(guī)》規(guī)定大偏心受拉構(gòu)件一側(cè)受拉縱筋的配筋百分率（%）按As／bh0計算（h0為截面有效高度），其值應(yīng)不小于45ftd／fsd，同時不小于0.2%。習(xí)題答案7.1已知某鋼筋混凝土拉其內(nèi)配置420（HRB335級）鋼筋；構(gòu)件上作用【解】查附表X可知：HRB335鋼筋，f＝300N/mm桿，處于一類環(huán)境，截面尺寸b×h＝250mm×250mm，采用C20混凝土，軸心拉力設(shè)計值N=360kN。試校核此拉桿是否安全？；查附表X.X.可知420，As＝1256mm22代y入計算公式（7-1）得NfA3001256103376.8kNN360kNuys所以，此拉桿安全。7.2已知某偏心受拉構(gòu)件，處于一類環(huán)境，截面尺寸b×h＝300mm×500mm，采用C30混凝土和HRB335級鋼筋；承受軸心拉力設(shè)計值N=900kN，彎矩設(shè)計值M=90kNm。求鋼筋截面面積As、A's。【解】（1）基本參數(shù)查附表x和附表x，C30混凝土查附表x，一類環(huán)境，c=25mm，a's=as=c+d/2=25+20/2=35mmf=1.43MPa，HRB335級鋼筋f=300MPatyft%451.43%0.215%0.2%min45f300y（2）判斷偏心類型901065002e900103100mmha35215mm，屬于小偏心受拉構(gòu)件。20s（3）計算幾何條件500e'e10035315mm10035115mm25002（4）求As和As'2Ne'（f(h—a')300465－35）900000315Asy0s2197mm2≥bh0.215%300500min323mm2Ne（f(h—a')300465－35）900000115A'sy0s802mm2≥bh323mm2min（5）選用鋼筋并繪制配筋圖As選用622（As=2281mm2），A's選用216（A's=804mm2）。習(xí)題7.2截面配筋圖7.3已知某偏心受拉構(gòu)件，處于一類環(huán)境，截面尺寸b×h＝300mm×450mm，采用C30混凝土和HRB335鋼筋；承受軸心拉力設(shè)計值N=600kN，彎矩設(shè)計值M=150kNm。求鋼筋截面面積As、A's?！窘狻浚?）基本參數(shù)查附表X和附表X，C30混凝土ft=1.43MPa，fC=14.3MPa，HRB335級鋼筋fy=300MPa，ξb=0.55查附表X，一類環(huán)境，c=25mm，a's=as=c+d/2=25+20/2=35mm%451.4345ft%0.215%0.2%，0.2%f300minminy（2）判別類型e0=M/N=150×103/600=250mm＞h/2–a=450/2–35=190mm，屬大偏心受拉。（3）配筋計算h0=450–35=415mm，x=ξbh0=0.55×415=228.3mm，e=e0–h/2+as=900–450/2+35=710mm，為充分發(fā)揮受壓區(qū)混凝土抗壓作用，設(shè)計時同偏心受壓構(gòu)件一樣，為了使鋼筋總用量（A+A'）最ss少，取x=ξbh0代入公式（7-6）得：Nefbx(h0.5x)A'scb0bf'(ha')y0s60010325014.3300228.3(4150.5228.3)0300(41535)Abh0.2%300450270mm2，實配214（A's=308mm2）。min查附表X，按構(gòu)造要求配置'sNef'A'(ha')sys0sfbh2c0600000250300308(41535)0.15514.330041521121120.1550.169sx=ξh0=0.169*415=70.1mm≥2a's=2×35=70mm3fbxf'A'NAs1cbysfy1.014.3300228.33001152600103習(xí)題7.3截面配筋圖3003310mm2bh0.215%300450290mm2min（4）選用鋼筋并繪制配筋圖As選用328+325（As=3320mm2），A's選用214（A's=308mm2）。7.4已知某鋼筋混凝土偏心受拉構(gòu)件，b×h＝300mm×450mm，處于I類環(huán)境，結(jié)構(gòu)安全等級為二級；C25混凝土，縱筋取HRB335級，箍筋R235級；已知N＝500kN，e0＝150mm，求不對稱配筋時的鋼d筋面積。【解】（1）基本參數(shù)查附表x和附表x，C25混凝土，f=1.23Mpa，HRB335級鋼筋，f=280Mpatdsd結(jié)構(gòu)安全等級為二級，γ《公路橋規(guī)》規(guī)定小偏心受拉構(gòu)件一側(cè)縱筋的配筋率（%）應(yīng)按毛截面面積計算，其值應(yīng)不小于45ftd／fsd，同時不小于0.2%。ftd%451.23min0.2%，所以%0.197%0.2%45f280minsd設(shè)a's=as=40mm（2）判斷偏心類型e150mmha45040185mm，屬于小偏心受拉構(gòu)件。220s（3）計算幾何條件450e'15040335mm1504035mm2450se2h0=450–40=410mm（4）求A和A'ss由公式7-16和7-17可得到：Ne'1.0500000335（280410－40）As0sf(h—a')sd0s1617mm2bh0.2%300450min270mm2Ne50000035（－A'ssf(h—a')280410400169mm2）sdsbh270mm2min取As'＝270mm（5）選用鋼筋并繪制配筋圖As選用225＋222（As=1742mm2），A's選用214（A's=308mm2）。2習(xí)題7.4截面配筋圖7.5在習(xí)題7.4中，若e＝300mm，其它條件不變，求不對稱配筋時的鋼筋面積。04【解】（1）基本參數(shù)查附表x和附表x，C25混凝土，f=1.23Mpa，fcd=11.5MpaHRB335級鋼筋，f=280Mpatdsd《公路橋規(guī)》規(guī)定大偏心受拉構(gòu)件一側(cè)受拉縱筋的配筋百分率（%）按A／bh計算（h為截面有效s00高度），其值應(yīng)不小于45f／f，同時不小于0.2%。tdsdfftd%451.23min0.2%，所以45%0.197%0.2%280minsd設(shè)a's=as=40mm（2）判斷偏心類型e300mmha450240185mm，屬于大偏心受拉構(gòu)件。20s（3）計算幾何條件4502eeh/2a30040115mms0s450e'eh/2a'30040485mm2ss0h0=450–40=410mm（4）求As和As'為充分壓區(qū)混凝土抗壓作用，設(shè)計時同偏心受壓構(gòu)件一樣，為了使鋼筋總用量（A+A'）最ss取x=ξh=0.56×410=229.6mm代入公發(fā)揮受少，式（7-19）可得：b0Nefbx(h0.5x)bA's0dscdb0f'(ha')sd0s1.050010311511.5280229.6(4100.5229.6)0280(41040)Abh查附表X，按構(gòu)造要求配置's0.2%300410246mm2，實配214（A's=308mm2）。min0由公式（7-19）計算混凝土受壓區(qū)高度（x）為：Nef'A'(ha')xhh220dssds0sfbcd0041041021.0500103115280308(41040)211.530018.5mm2a'24080mms此時應(yīng)按式7-20計算所需的A值，即sNe'dsAs0f(ha')sd0s1.0500103485280(41040)2341mm2bh0.2%300410246mm20min另外取A's＝0分別計算出A，由7-19重求xsNeNefbx(hx)f'A'(ha')12uc0ys0s5Nexhh220dsfbcd0041041021.0500103115211.530020.8mm2a'24080mms此時應(yīng)按式7-20計算所需的A值，兩種情況計算出的A值相同。ss選配鋼筋525（As=2454mm）2習(xí)題7.5截面配筋圖7.6條件同習(xí)題7.5，求對稱配筋時的鋼筋面積。【解】（1）基本參數(shù)查附表x和附表x，C25混凝土，f=1.23Mpa，fcd=11.5MpaHRB335級鋼筋，f=280Mpatd