混凝⼟结构设计原理期末复习资料试卷题型:⼀、选择(30’)
1.适筋梁从加载到破坏可分为三个阶段,各个阶段受⼒的特点及各阶段的作⽤:
答:适筋梁的破坏过程分三个阶段:弹性阶段、带裂缝⼯作阶段、破坏阶段,也称第⼀、⼆、三阶段。弹性阶段主要是梁下部的混凝⼟与钢筋共同承受拉⼒,未出现裂缝;带裂缝⼯作阶段是下部混凝⼟出现裂缝,退出⼯作,拉⼒全部由钢筋承受;破坏阶段是当上部混凝⼟受压破坏。这三个阶段有两个临界点:就是第⼀阶段与第⼆阶段之间的受拉区混凝⼟出现裂缝,第⼆阶段与第三阶段的受压区混凝⼟被压裂。
2.当单筋矩形截⾯梁的截⾯尺⼨、材料强度及弯矩设计值确定后,计算时发现超筋、采取什么措施?什么措施最有效?
答:当⼀单筋矩形截⾯梁的截⾯尺⼨、材料强度及弯矩设计值M确定后,计算时发现超筋,那么采取( B )措施提⾼其正截⾯承载⼒最有效。A.增加纵向受拉钢筋的数量 B.加⼤截⾯⾼度C.加⼤截⾯宽度 D.提⾼混凝⼟强度等级3.梁的斜截⾯抗剪承载⼒计算中,其计算位置?答:斜截⾯抗剪承载⼒复核
《公路钢筋混凝⼟及预应⼒混凝⼟桥涵设计规范》JTG D62-2004 规定需要验算的位置为:
(1)距⽀座中⼼h/2处的截⾯。因为越靠近⽀座,直接⽀承的压⼒影响也越⼤,混凝⼟的抗⼒也越⾼,不致破坏,⽽距⽀座中⼼h/2以外,混凝⼟抗⼒急剧降低。(2)受拉区弯起钢筋弯起点处的截⾯以及锚于受拉区纵向主筋开始不受⼒处的截⾯,因为这⾥主筋中断,应⼒集中。(3)箍筋数量或间距改变处的截⾯
(4)腹板宽度改变处的截⾯,这⾥与箍筋数量或间距改变⼀样,都受到应⼒剧变、应⼒集中的影响,都有可能形成构件的薄弱环节,⾸先出现裂缝。e.g.梁的斜截⾯抗剪承载⼒计算时,其计算位置正确的是()。A. ⽀座边缘处B. 受拉区弯起筋的弯起点处C. 箍筋直径变化处D. 箍筋间距变化处4.受弯构件箍筋间距过⼩会发⽣?
答:最⼩箍筋率主要是为了确保钢筋⾻架有⾜够的刚度和截⾯混凝⼟的抗剪,如果箍筋间距过⼤,箍筋间的主筋会因为局部混凝⼟受压产⽣侧向膨胀⽽变形。斜截⾯抗剪需要弯起钢筋、箍筋、混凝⼟共同来承担。
为什么要有最⼩截⾯尺⼨限制,这主要是为了防⽌剪⼒过⼤,⽽使得梁受到斜压破坏,同时也是为了防⽌梁在使⽤时斜裂缝过宽!受弯构件箍筋间距过⼩会( A )。
A斜压破坏 B斜拉破坏 C剪压破坏 D受扭破坏
5.⼀钢筋混凝⼟⼩偏⼼受压构件的三组荷载效应分别为:I.M=52.1KN,N=998KN;II.M=41.2KN,N=998KN;III.M=41.2KN,N=789KN。试判断在截⾯设计时,上述三组荷载效应中起控制作⽤的荷载效应是?
答:⼀钢筋混凝⼟⼩偏⼼受压构件的三组荷载效应分别Ⅰ.M=52.1kN.m,N=998kN Ⅱ.M=41.2kN.m,N=998kN Ⅲ.M=41.2kN.m,N=789kN 试判断在截⾯设计时,上述三组荷载效应中起控制作⽤的荷载效应是(C)A .ⅢB .ⅡC .Ⅰ
D .Ⅱ和Ⅲ均应考虑
6.对于⾼度、截⾯尺⼨、配筋完全相同的轴⼼受压柱,当⽀承条件不同时,受压承载⼒有何不同?答:对于⾼度、截⾯尺⼨、配筋完全相同的柱,以⽀承条件为( A )时,其轴⼼受压承载⼒最⼤。A.两端嵌固;
B.⼀端嵌固,⼀端不动铰⽀;C.两端不动铰⽀;D.⼀端嵌固,⼀端⾃由
7.对称配筋的混凝⼟受压柱,⼤⼩偏⼼受压的判别条件是?
答:对于对称配筋的钢筋混凝⼟受压柱,⼤⼩偏⼼受压构件的判别条件是(D)(A)ξ≤ξb 时为⼩偏⼼受压构件(B)ηe0>0.3h0时为⼤偏⼼受压构件(C)ξ>ξb 时为⼤偏⼼受压(D)ηe0>0.3h0同时满⾜ξ≤ξb时为⼤偏⼼受压构件
《砼规》第7.3.4条:
1)当ξ≤ξb时为⼤偏⼼受压构件,ξ为相对受压区⾼度,ξ=x/h0;2)当ξ>ξb时为⼩偏⼼受压构件;ζb--相对界限受压区⾼度。
8.钢筋混凝⼟T形和I形截⾯剪扭构件可划分为矩形块计算,翼缘和腹板受⼒?答:钢筋混凝⼟T形和I形截⾯剪扭构件可划分为矩形块计算,此时(C)A、腹板承受全部的剪⼒和扭矩B、翼缘承受全部的剪⼒和扭矩
C、剪⼒由腹板承受,扭矩由腹板和翼缘共同承受D、扭矩由腹板承受,剪⼒由腹板和翼缘共同承受
9.两根条件相同的受弯构件,但纵向受拉钢筋的配筋率不同,⼀根配筋率⼤,⼀根配筋率⼩,Mcr,Mu分别是开裂弯矩和正截⾯受弯承载⼒,则配筋率与Mcr/Mu 的关系是?
同,⼀根P⼤,⼀根P⼩。设Mcr是正截⾯开裂弯矩,Mu是正截⾯受弯承载⼒,则P与Mcr/Mu的关系是[ ]。A、P⼤的,Mcr/Mu⼤B、P⼩的,Mcr/Mu⼤C、两者的Mcr/Mu相同D、⽆法⽐较
10.双筋矩形截⾯梁设计时,若AS,ASˊ均未知,为何引⼊条件ξ=ξb?
答:双筋矩形截⾯梁设计时,若AS和ASˊ均未知,则引⼊条件ξ=ξb,其实质是( A )。A、先充分发挥压区混凝⼟的作⽤,不⾜部分⽤ASˊ补充,这样求得的AS+ASˊ较⼩;B、通过求极值确定出当ξ=ξb时,(ASˊ+AS)最⼩;C、ξ=ξb是为了满⾜公式的适⽤条件;D、ξ=ξb是保证梁发⽣界限破坏。
11.确定⽀座处纵筋的截断位置时,应从不需要的截⾯延伸⼀定的长度,原因是:
答:确定⽀座处纵筋的截断位置时,应从理论断点处向处伸长⼀段距离,其原因是( A )。A防⽌⽀座负纵筋在理论断点处被拉拔出来B防⽌发⽣斜截⾯受弯破坏C有⾜够的安全储备D防⽌脆性破坏
12.受弯构件产⽣斜裂缝的原因是?答:受弯构件产⽣斜裂缝的原因是( C )。A⽀座附近的剪应⼒超过混凝⼟的抗剪强度B⽀座附近的正应⼒超过混凝⼟的抗剪强度
C⽀座附近的剪应⼒和拉应⼒产⽣的复合应⼒超过混凝⼟的抗拉强度D⽀座附近的剪应⼒产⽣的复合应⼒超过混凝⼟的抗压强度
13.对称配筋⼩偏⼼受压构件在达到承载能⼒极限状态时,纵向受压钢筋的应⼒状态是?答:对称配筋⼩偏⼼受压构件,在达到承载能⼒极限状态时,纵向受⼒钢筋的应⼒状态是()。A.As和As’均屈服B.As屈服⽽As’不屈服C.As’屈服⽽As不屈服D.As’屈服⽽As不⼀定屈服
14.规范规定:按螺旋箍筋柱计算的承载⼒不得超过普通柱的1.5倍,原因是?
答:规范规定:按螺旋箍筋柱计算的承载⼒不得超过普通柱的1.5倍,这是因为(A)。A.在正常使⽤阶段外层混凝⼟不致脱落 B.不发⽣脆性破坏;C.限制截⾯尺⼨;D.保证构件的延性
15.⼤偏⼼受压构件随着弯矩M的增加,截⾯承受轴向⼒的内⼒变化如何变化?答:⼤偏⼼受压构件随着弯矩M的增加,截⾯承受轴向⼒的内⼒N的变化(A)A.增加B.降低C.保持不变
D.当M不⼤时为减⼩,当M达到⼀定值时为增加
16.在钢筋混凝⼟受扭构件设计时,《规范》要求受扭纵筋和箍筋的配筋强度⽐的要求?答:设计钢筋混凝⼟受扭构件时,其受扭纵筋与受扭箍筋强度⽐应(D)。A⼩于5.0 B⼤于0.2 C不受限制 D在0.6~1.7之间
17.钢筋混凝⼟梁的受拉区边缘达到下述哪⼀种情况时,受拉区开始出现裂缝?答:钢筋混凝⼟梁的受拉区边缘达到下述哪⼀种情况时,受拉区开始出现裂缝DA. 达到混凝⼟实际的抗拉强度B. 达到混凝⼟的抗拉标准强度C. 达到混凝⼟的抗拉设计强度D. 达到混凝⼟的极限拉应变
18.结构或构件承载能⼒极限状态设计时,在安全级别相同时,延性破坏和脆性破坏的⽬标可靠指标的关系为?答:结构或构件承载能⼒极限状态设计时,在安全级别相同时,延性破坏和脆性破坏的⽬标可靠指标的关系为()。(A)两者相等
(B)延性破坏时⽬标可靠指标⼤于脆性破坏时⽬标可靠指标(C)延性破坏时⽬标可靠指标⼩于脆性破坏时⽬标可靠指标
19.其他条件相同时,预应⼒混凝⼟构件的延性⽐⽐普通混凝⼟构件的延性?答:其他条件相同时,预应⼒混凝⼟构件的延性通常⽐普通混凝⼟构件的延性C A、相同 B、⼤些C、⼩些
D、⼤很多
20.⼤偏⼼受压构件的破坏特征是:
答:钢筋混凝⼟⼤偏⼼受压构件的破坏特征是( )。
A.远离轴向⼒⼀侧的钢筋先受拉屈服,随后另⼀侧钢筋压屈,混凝⼟压碎B.远离轴向⼒⼀侧的钢筋应⼒不定,⽽另⼀侧钢筋压屈,混凝⼟压碎
C.靠近轴向⼒⼀侧的钢筋和混凝⼟应⼒不定,⽽另⼀侧钢筋受压屈服,混凝⼟压碎D.靠近轴向⼒⼀侧的钢筋和混凝⼟先屈服和压碎,⽽远离纵向⼒⼀侧的钢筋随后受拉屈服p.s.塑性破坏——⼤偏⼼受压构件,(1)发⽣场合:当偏⼼距eo较⼤时。
(2)破坏形态:破坏时,受拉钢筋应⼒先达到屈服强度,这时中性轴上升,受压区⾯积减⼩,压应⼒增加,最后使受压区混凝⼟应⼒达到弯曲抗压强度⽽破坏。此时受压区的钢筋⼀般也能达到屈服强度。破坏前有明显的预兆,弯曲变形显著,裂缝开展甚宽,这种破坏称塑性破坏。21.变形控制的主要原因:
答:下列( D )项不是进⾏变形控制的主要原因。A构件有超过限值的变形,将不能正常使⽤B构件有超过变限值的变形,将引起隔墙等裂缝C构件有超过限值的变形,将影响美观
D构件有超过限值的变形,将不能继续承载,影响结构安全22.受弯构件正截⾯承载⼒计算采⽤等效矩形应⼒图形,等效原则?A
A保证压应⼒合⼒的⼤⼩和作⽤点位置不变B矩形⾯积等于曲线围成的⾯积C由平截⾯假定确定x=0.80x0 D两种应⼒图形的重⼼重合23.钢筋混凝⼟受弯构件纵向受拉钢筋屈服与受压区混凝⼟边缘达到极限压应变同时发⽣的破坏属于?
答:在钢筋混凝⼟受弯构件中,纵向受拉钢筋屈服与受压区边缘混凝⼟压碎(达到混凝⼟弯曲受压时的极限压应变)同时发⽣的破坏为[ ]A.适筋破坏B.超筋破坏C.少筋破坏D.界限破坏
24.对有明显屈服点钢筋,钢筋强度如何确定?
答:(1)在钢筋混凝⼟结构设计计算中,对有屈服点的热轧钢筋取(B)作为钢筋强度的设计依据。A.抗拉强度B.屈服强度C.抗压强度D.延伸率
(2)钢筋的强度标准值(建筑师模拟题及答案)有明显屈服点钢筋的强度标准值是根据下⾯哪⼀项指标确定的?(B)A.⽐例极限B.下屈服点C.极限抗拉强度D.上屈服点
提⽰:根据钢筋混凝⼟结构的基本理论,有明显屈服点钢筋的强度标准值是根据屈服强度(下屈服点)确定的。25.结构的安全等级与失效概率的关系?
答:⼯程结构的失效标准和各种结构的安全等级划分,各种作⽤效应和结构抗⼒的变异性的分析,概率模式和极限状态设计⽅法的选择,及⼯程结构材料和构件的质量控制与检验⽅法等,都是⼯程结构可靠度分析和计算的依据。26.预应⼒混凝⼟梁?
答:混凝⼟是脆性材料,抗压强度很⾼,但抗拉/抗弯强度较低。混凝⼟受拉或
受弯,在很⼩的拉应⼒/拉应变状态就会开裂。普通钢筋混凝⼟结构,如梁、板,⼀般处于受弯状态,往往钢筋还没有承受很⼤弯拉应⼒,混凝⼟受弯区已经出现裂缝,甚⾄可能使钢筋暴露进⽽锈蚀。因此,普通钢筋混凝⼟的梁板结构中,钢筋的承载能⼒远远没有发挥出来。
预应⼒混凝⼟是将钢筋或⾼强钢绞线沿受弯拉⽅向预先进⾏张拉,并且张拉后钢筋是锚固在混凝⼟上,这样就沿结构受弯拉的⽅向对混凝⼟施加了预压应⼒。控制预压应⼒的⼤⼩,可以保证预应⼒梁板在承受设计弯曲荷载时,混凝⼟受弯区基本不产⽣拉应⼒,不出现裂缝,从⽽⼤幅度提⾼梁板的承载能⼒。预应⼒技术充分利⽤了混凝⼟抗压强度⾼和钢筋抗拉强度⾼的特性,材料使⽤上‘扬长避短’,⼤⼤拓宽这种复合⼯程材料应⽤范围。⽬前,能够建造⼤跨度钢筋混凝⼟桥梁、楼板,⾼耸建筑如电视塔,等等,都依赖于预应⼒混凝⼟技术。27.⼤⼩偏⼼受拉的受⼒特点?
答:偏⼼受拉构件根据其受⼒和破坏特点可分为⼤、⼩偏⼼受拉两类构件,⽽轴⼼受拉构件是包括在⼩偏⼼受拉构件中的⼀个特例。
⼩偏⼼受拉构件的受⼒和破坏特点:当纵向⼒N作⽤在A s合⼒点与A's合⼒点范围之内时,在拉⼒作⽤下,构件全截⾯受拉,但A s⼀侧拉应⼒较⼤,A's ⼀侧拉应⼒较⼩。随着拉⼒的增⼤,拉区混凝⼟开裂并退出⼯作,构件破坏时全截⾯裂通。其破坏特征是:⼩偏⼼受拉构件在截⾯达到破坏时,截⾯全裂通;拉⼒全部由钢筋承担,其应⼒均达到屈服强度f y。
⼤偏⼼受拉构件的受⼒和破坏特点:当纵向⼒N作⽤在A s和A s′的范围之外,即e0>h0/2-a,在拉⼒作⽤下,构件截⾯A s⼀侧受拉,A's⼀侧受压。随着拉⼒的增⼤,截⾯部分开裂但不会裂通,构件破坏时存在有受压区,受拉部分的混凝⼟退出⼯作。其破坏特征是:在荷载作⽤下,构件受拉侧混凝⼟产⽣裂缝,
拉⼒全部由钢筋承担;在相应的⼀侧形成压区。随着荷载的逐步增⼤,裂缝扩延,混凝⼟压区⾯积减⼩,⾸先受拉钢筋达到屈服,最终压区混凝⼟达到极限压应变,⽽使构件被压坏进⼊承载能⼒极限状态。
28.钢筋应变不均匀系数的意义?
答:钢筋应变不均匀系数ψ的物理意义是什么?
弯曲段钢筋的平均应变与裂缝处钢筋应变的⽐值,反应受拉区裂缝间混凝⼟参与受⼒的程度29.条件相同的⽆腹筋梁,发⽣斜截⾯受剪破坏时,梁受剪承载⼒的关系?
答:钢筋混凝⼟受弯构件在主要承受弯矩的区段内,会产⽣垂直裂缝,如果正截⾯受弯承载⼒不够,将沿垂直裂缝发⽣正截⾯受弯破坏。钢筋混凝⼟受弯构件还有可能在剪⼒和弯矩共同作⽤的⽀座附近区段内,会沿着斜向裂缝发⽣斜截⾯受剪破坏或斜截⾯受弯破坏。⼯程设计中,斜截⾯受剪承载⼒是由计算来满⾜的,斜截⾯受弯承载⼒则是通过对纵向钢筋和箍筋的构造要求来满⾜的。因此,在保证受弯构件正截⾯受弯承载⼒的同时,还要保证斜截⾯承载⼒,即斜截⾯受剪承载⼒和斜截⾯受弯承载⼒。为了防⽌梁沿斜裂缝破坏,应使梁具有⼀个合理的截⾯尺⼨,并配置必要的腹筋。1 斜裂缝2 剪跨⽐
3 斜截⾯受剪破坏的三种主要状态
p.s.1、⽆腹筋梁的斜截⾯受剪破坏形态——与λ有关系(1)斜压破坏(λ<1)
这种破坏多数发⽣在剪⼒⼤⽽弯矩⼩的区段,以及梁腹板很薄的T形截⾯或⼯字形截⾯梁内。破坏时,混凝⼟被腹剪斜裂缝分割成若⼲个斜向短柱⽽压坏,破坏是突然发⽣的。(2)剪压破坏(1<λ<3)
在剪弯区段的受拉区边缘先出现⼀些垂直裂缝,它们沿竖向延伸⼀⼩段长度后,就斜向延伸形成⼀些斜裂缝,⽽后⼜产⽣⼀条贯穿的较宽的主要斜裂缝,称为临界斜裂缝,临界斜裂缝出现后迅速延伸,使斜截⾯剪压区的⾼度缩⼩,最后导致剪压区的混凝⼟破坏,使斜截⾯丧失承载⼒。(3)斜拉破坏(λ>3)
当垂直裂缝⼀出现,就迅速向受压区斜向伸展,斜截⾯承载⼒随之丧失。破坏荷载与出现斜裂缝时的荷载很接近,破坏过程急骤,破坏前梁变形亦⼩,具有很明显的脆性。30.受弯构件斜截⾯承载⼒计算公式中没有体现的影响
答:受弯构件斜截⾯承载⼒计算公式中没有体现(B)影响因素。A材料强度B纵筋配筋量C配箍率D截⾯尺⼨⼆、填空&判断(20’)
1.钢筋和混凝⼟共同⼯作的原因?
答:钢筋和混凝⼟热膨胀系数相近,因⽽可以紧密连接协同⼯作,不易因热胀冷缩⽽脱离或引起破坏,带螺纹的钢筋与混凝⼟连接更为紧密.混凝⼟硬度⼤,抗压能⼒强,钢筋强度⼤,抗拉能⼒强.两者互为补充,整体具优良的抗拉抗压能⼒,是对绝配。2.预压?
答:在⼯程施⼯中(多指桥梁施⼯)以贝雷⽀架、打⼊式钢管桩作为承重桩,在混凝⼟浇筑过程中可能会产⽣沉降,这样会影响⽀架的整体受⼒。为了避免浇筑过程中不均匀沉降现象的出现,准确得知⽀架在荷载作⽤下的⾮弹性和弹性变形,检验⽀架的强度、刚度和稳定性,确定模板底部标⾼的调整值的⼯程活动就称为预压。3.可变荷载代表值?
答:荷载的基本代表值是荷载标准值。1.永久荷载的代表值是标准值。
2.可变荷载的代表值有四个:标准值、组合值、频遇值和准永久值4.先张法和后张法的传⼒机理?
答:1.先张法是先张拉后浇混凝⼟,所以其传⼒主要通过预应⼒钢筋与混凝⼟之间的粘接应⼒来传递预应⼒;2.后张法则是通过构件两端的锚具来传递预应⼒。5.结构可靠度?答:结构可靠度
建筑结构的可靠性包括安全性、适⽤性和耐久性三项要求。结构可靠度是结构可靠性的概率度量,其定义是:结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率,称为结构可靠度。其“规定的时间”是指设计基准期50年,这个基准期只是在计算可靠度时,考虑各项基本变量与时间关系所⽤的基准时间,并⾮指建筑结构的寿命;“规定的条件”是指正常设计、正常施⼯和正常的使⽤条件,不包括⼈为的过失影响;“预定的功能”则是能承受在正常施⼯和正常使⽤时可能出现的各种作⽤的能⼒(即安全性);在正常使⽤时具有良好的⼯作性能(即适⽤性);在正常维护下具有⾜够的耐久性能(耐久性)。在偶然事件发⽣时及发⽣后,仍能保持必需的整体稳定性。6.扭转分类?
答:(1)平衡扭转(静定问题)静定的受扭构件,由荷载产⽣的扭矩是由构件的静⼒平衡条件确定⽽与扭转构件的扭转刚度⽆关的,称为平衡扭转。(2)协调扭转(超静定问题)超静定受扭构件,作⽤在构件上的扭矩除了静⼒平衡条件以外,还必须由相邻构件的变形协调条件才能确定的,称为协调扭转。7.受压构件配筋率的规定?
答:受压构件全部纵向钢筋最⼩配筋百分率为0.6%,⼀侧纵向钢筋最⼩配筋百分率为0.2%。
钢筋主要受拉不受压,配筋率若太⼤,则当混凝⼟被压坏的时候,钢筋还未达到屈服强度,会突然发⽣脆性破坏,⽆征兆,不能提前做出预防等准备。8.受弯构件变形计算时刚度如何选⽤?答:两种简化⽅法:
a.混凝⼟未裂时的截⾯弯曲刚度b.正常使⽤阶段的截⾯惯性矩(P200)三、简答(25’)
1.少筋和超筋破坏的特点分别是什么?如何预防?
答:(1)适筋梁的破坏待征:破坏前钢筋先达到屈服强度,再继续加荷后,混凝⼟受压破坏,适筋梁的破坏不是突然发⽣的,破坏前裂缝开展很宽,挠度较⼤,有明显的破坏预兆。
(2)超筋梁的破坏特征:梁在破坏时,钢筋应⼒还没有达到屈服强度,受压混凝⼟则因达到极限压应变⽽破坏。破坏时梁在拉区的裂缝开展不⼤,挠度较⼩,破坏是突然发⽣的,没有明显预兆。(3)少筋梁的破坏特征:少筋梁的拉区混凝⼟⼀旦开裂,拉⼒完全由钢筋承担,钢筋应⼒将突然剧增,由于钢筋数量少,钢筋应⼒即达到屈服强度或进⼊强化阶段,甚⾄被拉断,其破坏性质也属于脆性破坏。P.s.
防⽌少筋破坏措施:最⼩配筋率要求,即As>=Pminbh
防⽌超筋破坏措施:相对受压区⾼度不⼤于界限相对受压区⾼度,即ξ=<ξb 2.配置箍筋的有腹筋梁在什么情况下发⽣斜压破坏?斜裂缝属于哪种类型?斜压破坏的特点?答:当剪⼒相⽐弯矩较⼤时,主压应⼒起主导作⽤易发⽣斜压破坏,其特点是混凝⼟被斜向压坏,箍筋应⼒达不到屈服强度;配置箍筋的有腹筋梁,它的斜截⾯受剪破坏形态与⽆腹筋梁⼀样也有斜拉破坏、
剪压破坏和斜压破坏三种。这时,除了剪跨⽐对斜截⾯破坏形态有很⼤影响以外,箍筋的配置数量对破坏形态也有很⼤影响。
当λ>3,且箍筋配置数量过少时,斜裂缝⼀旦出现,与斜裂缝相交的箍筋承受不了原来由混凝⼟所负担的拉⼒,箍筋⽴即屈服⽽不能限制斜裂缝的开展,与⽆腹筋梁相似,发⽣斜拉破坏。如果λ>3,箍筋配置数量合适的话,则可避免斜拉破坏。⽽转为剪压破坏。这时因为斜裂缝产⽣后,与斜裂缝相交的箍筋不会⽴即屈服,箍筋的受⼒限制了斜裂缝的开展,使荷载仍能有较⼤的增长。随着荷载增⼤,箍筋拉⼒增⼤,当箍筋屈服后,便不能再限制斜裂缝的开展,使斜截⾯上端剩余截⾯缩⼩,剪压区混凝⼟在剪压作⽤下达到极限强度,发⽣剪压破坏。
如果箍筋配置数量过多,箍筋应⼒增加缓慢,在箍筋尚未达到屈服时,梁腹混凝⼟即达到抗压强度⽽发⽣斜压破坏。在薄腹梁中,即使剪跨⽐较⼤,也会发⽣斜压破坏。对有腹筋梁来说,只要截⾯尺⼨合适,箍筋配置数量适当,剪压破坏时斜截⾯受剪破坏中最常见的⼀种形态。表1列出了梁沿斜截⾯受剪破坏的三个主要破坏形态的要点。
3.什么叫正截⾯受弯载⼒图?为了保证正截⾯和斜截⾯受弯承载⼒,分别有什么要求?
答:受弯构件主要是指弯矩和剪⼒共同作⽤的构件,结构中各种类型的梁、板是典型的受弯构件。梁和板的区别在于梁的截⾯⾼度⼀般⼤于其宽度,⽽板的截⾯⾼度则远⼩于其宽度。混凝⼟梁、板按施⼯⽅法分为现浇式和预制式;按配筋⽅式分为单筋截⾯和双筋截⾯。
受弯构件在荷载作⽤下可能发⽣两种破坏。当受弯构件沿弯矩最⼤的截⾯发⽣破坏,破坏截⾯与构件的纵轴线垂直,称为沿正截⾯破坏;当受弯构件沿剪⼒最⼤或弯矩和剪⼒都较⼤的截⾯发⽣破坏,破坏截⾯与构件的纵轴线斜交,称为沿斜截⾯破坏。因此受弯构件需要进⾏正截⾯承载⼒和斜截⾯承载⼒计算。4.哪些情况下不考虑间接钢筋的影响⽽按普通箍筋柱计算构件的承载⼒?原因是什么?
答:什么情况下不考虑间接钢筋的影响⽽按普通箍筋柱轴⼼受压构件承载⼒计算公式计算构件的承载⼒?凡属下列情况之⼀者,不考虑间接钢筋的影响⽽按普通箍筋柱轴⼼受压构件承载⼒计算公式计算构件的承载⼒:(1)当lo/d>12时,此时因长细⽐较⼤,有可能因纵向弯曲引起螺旋筋不起作⽤;
(2)当按螺旋式或焊接环式间接钢筋柱的承截⼒计算公式算得受压承载⼒⼩于按普通箍筋柱轴⼼受压构件承载⼒计算公式算得的受压承截⼒时;(3)当间接钢筋换算截⾯⾯积ASSO⼩于纵筋全部截⾯⾯积的25%时,可以认为间接钢筋配置得太少,套箍作⽤的效果不明显。5.在双筋矩形截⾯设计中,若受压钢筋截⾯⾯积As’已知,当x>ξbh0或x<2a′s 时,说明什么问题?应如何处理?
答:当x>ξbh0 时, 说明受压钢筋⾯积不⾜, 按 As ′未知重新计算
As 和As ′。 当x<2a ′s 时,取 x=2a ′s ,对 As ′的合⼒点取矩求出 As 。 As=M/fy(h0-a s ′)6.在截⾯承载⼒复核时如何判别两类T 形截⾯?在截⾯设计时如何判别两类T 形截⾯?答:T 形截⾯受弯构件,按受压区的⾼度不同分为两类:第⼀类T形截⾯:中性轴通过翼缘,即x ≤hf ’第⼆类T形截⾯:中性轴通过肋部,即x >hf ’
在截⾯承载⼒复核时,若fcb ′fh ′f>fyAs 时,则为第⼀类 T 形截⾯,反之为第⼆类 T 形截⾯。在截⾯设计时,若 M
7.⾮对称配筋的⼩偏⼼受压构件正截⾯承载⼒设计中如何确定As ? 答:(1)截⾯设计:⼤、⼩偏⼼受压的初步判别:在进⾏偏⼼受压构件的截⾯设计时,通常已知轴向⼒组合设计值d N 和相应的弯矩组合设计值d M 或者偏⼼距0e ,材料强度等级,截⾯尺⼨h b *,以及弯矩作⽤平⾯内构件的计算长度,要求确定纵向钢筋数量。
在偏⼼受压构件截⾯设计时,可以采⽤下述⽅法来初步判定⼤、⼩偏⼼受压:当003.0h e ≤η时,可以先按⼩偏⼼受压构件进⾏设计计算,当003.0h e >η时,则可按⼤偏⼼受压构件进⾏设计计算。(2)截⾯复核:进⾏截⾯复核,必须已知偏⼼受压构件截⾯尺⼨、构件的计算长度、纵向钢筋和混凝⼟强度设计值、钢筋⾯积s A '和s A 以及在截⾯上的布置,并已知轴向⼒组合设计值d N 和相应的弯矩组合设计值d M ,然后复核偏⼼压杆截⾯是否能承受已知的组合设计值。偏⼼受压构件需要进⾏截⾯在两个⽅向上的承载⼒复核,即弯矩作⽤平⾯内和垂直于弯矩作⽤平⾯的截⾯承载⼒复核。1.弯矩作⽤平⾯内截⾯承载⼒复核①⼤、⼩偏⼼受压的判别
判定偏⼼受压构件是⼤偏⼼受压还是⼩偏⼼受压的充要条件是ξ与b ξ之间的关系。即当b ξξ≤时,为⼤偏⼼受压,当b ξξ>时,为⼩偏⼼受压。在截⾯承载⼒复核中,因为截⾯的钢筋布置已定,所以必须采⽤这个充要条件来判定偏⼼受压的性质。
截⾯承载⼒复核时,可以先假设为⼤偏⼼受压。这时,钢筋s A 中的应⼒sd s f =σ,代⼊式s s sd s s s s cd e f e xh e bx f 'A ''-A =+-σ)2
(0, 即得:s s sd s s sd s cd e f e f x h e bx f 'A ''-A =+-)2(0,解得受压区⾼度x ,再由x 求得0
h x =ξ。当b ξξ≤时,为⼤偏⼼受压。当b ξξ>时,为⼩偏⼼受压。 ②当b ξξ≤时:若02h x a b s ξ≤≤',由式s s sd s s sd s cd e f e f x h e bx f 'A ''-A =+-)2(0计算的x 即为⼤偏⼼受压构件截⾯受压区⾼度,然后按式
s s s sd cd u d A f bx f N N σγ-A ''+=≤0进⾏截⾯承载⼒复核。若x a s >'2时,由式)(00s s sd s u s d a h A f e N e N '-='≤'γ求截⾯承载⼒u N 。当b ξξ>时,为⼩偏⼼受压构件。2.垂直于弯矩作⽤平⾯的截⾯承载⼒复核
偏⼼受压构件,除了在弯矩作⽤平⾯内可能发⽣破坏外,还可能在垂直于弯矩作⽤平⾯内发⽣破坏,例如设计轴向压⼒d N 较⼤⽽在弯矩作⽤平⾯内偏⼼矩较⼩时。垂直于弯矩作⽤平⾯的构件长细⽐b l/0=λ较⼤时,有可能是垂直于弯矩作⽤平⾯的承载⼒起控制作⽤。因此,当偏⼼受压构件在两个⽅向的截⾯尺⼨b 、h 以及长细⽐λ值不同时,应对垂直于弯矩作⽤平⾯进⾏承载⼒复核。8.偏⼼受压构件为什么要进⾏垂直于弯矩作⽤平⾯的承载⼒验算?如何验算?
答:当纵向压⼒N 较⼤且弯矩作⽤平⾯内的偏⼼距ei 较⼩,若垂直于弯矩平⾯的长细⽐l0/b 较⼤时,则有可能由垂直于弯矩作⽤平⾯的纵向压⼒起控制作⽤。因此,规范规定:偏⼼受压构件除应计算弯矩作⽤平⾯内的受压承载⼒外,尚应按轴⼼受压构件验算垂直于弯矩作⽤平⾯的受压承载⼒,其计算公式为 N ≤0.9?[(As+As ’)fy ’+Afc]9.为何实际⼯程中没有绝对的轴压构件?答:(1)由于荷载作⽤位置的偏差;(2)构件混凝⼟材料的⾮均匀性;(3)配筋的不对称性;
(4)施⼯时钢筋的位置和截⾯尺⼨的偏差等。
因此,⽬前有些国家的设计规范中已取消了轴⼼受压构件的计算。我国考虑到对
以恒载为主的构件,如恒载较⼤的等跨单层⼚房中柱、框架的中柱、桁架的腹杆,因为主要承受轴向压⼒,弯矩很⼩,⼀般可忽略弯矩的影响,因此仍近似简化为轴⼼受压构件进⾏计算。10.配置箍筋的有腹筋梁在什么情况下发⽣剪压破坏?斜裂缝属于哪种类型?其破坏特点是什么?
答:如果λ>3,箍筋配置数量合适的话,则可避免斜拉破坏。⽽转为剪压破坏。这时因为斜裂缝产⽣后,与斜裂缝相交的箍筋不会⽴即屈服,箍筋的受⼒限制了斜裂缝的开展,使荷载仍能有较⼤的增长。
剪压破坏时箍筋在混凝⼟开裂后⾸先达到屈服,然后剪压区混凝⼟被压坏,破坏时钢筋和混凝⼟的强度均有较充分利⽤。p.s.剪压破坏
情况:(1<λ<3,腹筋适中)
破坏特征:受拉区出现垂直裂缝,斜向延伸,形成多条斜裂缝,主要的斜裂缝发展为临界斜裂缝,向集中荷载点处延伸,斜裂缝上端剪压区不断减⼩,导致该区混凝⼟在正应⼒和剪应⼒共同作⽤下,达到强度极限⽽破坏。——破坏荷载远⼤于斜裂缝开裂荷载。
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