《第7章思考题与习题答案xm-syj2012混凝土设计原理邵永健》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第7章思考题与习题答案xm-syj2012混凝土设计原理邵永健（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 1 思思 考考 题题 答答 案案 7.1 实际工程中，哪些受拉构件可以按轴心受拉构件设计，哪些受拉构件可以按偏心受拉构件 设计？ 答：由于混凝土是一种非匀质材料，加之荷载不可避免的偏心和施工上的误差，无法做到纵向 拉力恰好通过构件任意正截面的形心线，因此严格地说实际工程中没有真正的轴心受拉构件。但当 构件上弯矩很小（或偏心距很小）时，为方便计算，可将此类构件简化为轴心受拉构件进行设计， 如承受节点荷载的屋架或托架的受拉弦杆、腹杆，刚架、拱的拉杆，承受内压力的环形管壁及圆形 贮液池的壁筒等。 偏心受拉构件是一种介于轴心受拉构件与受弯构件之间的受力构件。如矩形水池的池壁、工业 厂房双肢柱的受拉肢
2、杆、受地震作用的框架边柱、承受节间荷载的屋架下弦拉杆等可以按偏心受拉 构件设计。 7.2 大小偏心受拉构件的界限是什么？这两种受拉构件的受力特点和破坏形态有何不同？ 答：大、小偏心受拉构件界限的本质是构件截面上是否存在受压区。由于截面上受压区的存在 与否与轴向拉力N作用点的位置有直接关系，所以在实际设计中以轴向拉力N的作用点在钢筋As和As 之间或钢筋As和As之外，作为判定大小偏心受拉的界限。 当纵向拉力N作用在As合力点与As合力点之间（e0h/2as）时，发生小偏心受拉破坏。小偏心 受拉破坏，裂缝贯通整个截面，偏心拉力全由左右两侧的纵向钢筋承受。只要两侧钢筋均不超过正 常需要量，则当截面
3、达到承载能力极限状态时，钢筋A s和As的拉应力均可达到屈服强度。因此可以 认为，对0h/2as）时，发生大偏心受拉破坏。大偏心 受拉破坏特征与As的数量多少有关，当As数量适当时，受拉钢筋首先屈服，然后受压钢筋应力达到 屈服强度，受压区边缘混凝土达到极限压应变而破坏，这与大偏心受压破坏特征类似。设计时应以 这种破坏形式为依据。而当As数量过多时，则首先是受压区混凝土被压坏，受压钢筋应力能够达到 屈服强度，但受拉钢筋As不屈服，这种破坏形式具有脆性性质，设计时应予以避免。 7.3 偏心受拉构件的破坏形态是否只与力的作用位置有关？是否与钢筋用量有关？ 答：大、小偏心受拉构件的区分，与偏心受压构件
4、不同，它是以达到正截面承载力极限状态时， 截面上是否存在受压区来划分的。当纵向拉力 N 作用于 As与 As 之间时，受拉区混凝土开裂后，拉 力由纵向钢筋 As负担，而 As位于 N 的外侧，由力的平衡可知，截面上将不可能再存在受压区，纵 向钢筋 As受拉。因此，只要 N 作用在 As与 As之间，与偏心距大小及配筋率无关，均为全截面受拉 的小偏心受拉构件。当纵向拉力 N 作用于 As与 As之外，部分截面受拉，部分受压。拉区混凝土开 裂后，由平衡关系可知，截面必须保留有受压区，As受压，为大偏心受拉构件。因此，偏心受拉构 件的破坏形态只与力的作用位置有关，与钢筋用量无关。 7.4 轴向拉力对
5、偏心受拉构件的斜截面受剪承载力有何影响？在抗剪计算时如何考虑这一影 响？ 答：研究表明，与受弯构件的斜截面受剪承载力相比，轴向拉力的存在，使得构件中的剪压区 高度减小，主拉应力增大，斜裂缝的宽度与倾角增大。因此，轴向拉力导致构件的斜截面受剪承载 力降低。轴向拉力对斜截面受剪承载力的不利影响为 0.06N0.16N，降低程度随轴向拉力的增大而 增加，考虑到结构试验条件与实际工程条件的差别，同时考虑拉力的存在对构件抗剪是一不利作用， 2 因此通过可靠度的分析计算， 规范GB50010 将轴向拉力的这种不利影响取为 0.2N，即按下式计 算偏心受拉构件的斜截面受剪承载力 7.5 比较双筋梁、不对称配
6、筋的大偏心受压构件及大偏心受拉构件正截面受力性能和承载力计 算的异同。 答：相同点：三者的破坏特征类似，均是受拉钢筋先屈服，受压区混凝土后压碎。在界限 破坏时的破坏特征相同，均为受拉钢筋应力达到屈服强度 fy的同时受压区边缘混凝土达到极限压应 变 cu，因此，三者的界限相对受压区高度 b相同。在正截面承载力计算时，建立基本公式的原理 相同，均为力的平衡和力矩的平衡；公式的适用条件也相同。 不同点：三者作用的外力不同，受弯构件截面上作用的是一个弯矩 M，大偏心受压构件截面上 作用的是一个偏心压力 N，大偏心受拉构件截面上作用的是一个偏心拉力 N。基本公式有所不同。 大偏心受压构件要考虑附加偏心矩
7、和二阶效应（构件端截面偏心距调节系数、截面曲率修正系数、 弯矩增大系数） ，而双筋梁和大偏心受拉构件不考虑。 7.6 规范JTG D62 对大、小偏心受拉构件纵向钢筋的最小配筋率有哪些要求? 答：规范JTG D62 规定小偏心受拉构件一侧纵筋的配筋率应按毛截面面积计算，其值应不 小于 0.45ftdfsd，同时不小于 0.2%。 规范JTG D62 规定大偏心受拉构件一侧受拉纵筋的配筋率按 Asbh0计算（h0为截面有效高 度），其值应不小于 0.45ftdfsd，同时不小于 0.2%。一侧受压纵筋的配筋率应按毛截面面积计算， 其值应不小于 0.2%。 习习 题题 答答 案案 7.1 已知某钢
8、筋混凝土屋架受拉弦杆，处于一类环境，安全等级为二级，截面尺寸 bh 250mm250mm，采用 C25 混凝土，其内配置 4 20（HRB400）钢筋；构件上作用轴心拉力设计值 N=420kN。试校核此拉杆是否安全？ 【解】 查附表 1-5 可知： HRB400 钢筋， fy 360N/mm2； 查附表 1-20 可知： 4 20， As1256mm2 代入计算公式（7-1）得 kN420kN16.4524521601256360 syu =NNAfN 所以，此拉杆安全。 7.2 已知某偏心受拉构件，处于一类环境，安全等级为二级，截面尺寸 bh300mm500mm， 采用 C30 混凝土和 H
9、RB400 级钢筋；承受轴心拉力设计值 N=900kN，弯矩设计值 M=90kNm，弯矩 作用在构件截面的长边方向。若箍筋直径dv=6mm，不对称配筋，求钢筋截面面积 As、As。 【解】（1）基本参数 查附表1-2和附表1-5可知，C30混凝土ft=1.43MPa，HRB400钢筋fy=360MPa 查附表 1-14，一类环境，C30 混凝土，假定钢筋单排布置，箍筋直径 dv=6mm，则 as=as=35mm， h0=h0=50035=465mm %2 . 0%179. 0% 360 43. 1 45%45 min = y t f f ，故%2 . 0 min = （2）判断偏心类型 mm2
10、1535 2 500 2 mm100 10900 1090 3 6 0 = y t f f ，%2 . 0 min = （2）判别类型 e0=M/N=150103/600=250mmh/2 as=450/235=190mm，属于大偏心受拉构件。 （3）配筋计算 xb=bh0=0.550415=228.3mm， e=e0h/2+as =250450/2+35=60mm， 为充分发挥受压区混凝土抗压作用， 同大偏心受压构件一样， 为了使钢筋总用量 （As+As） 最少， 取x=bh0，由公式（7-5-1）可得： 0 )35415(300 ) 3 .2285 . 0415(3 .2283003 .1
11、46010600 )( )5 . 0( 3 s0y b0bc s = = ahf xhbxfNe A 按构造要求配置270450300%2 . 0 min =bhAsmm2，实配2 14（As=308mm2）。 习题7.2 截面配筋图 习题7.2 截面配筋图 4 mm703522mm50. 0 ) 4153003 .140 . 1 )35415(3083006010600(2 11 (415 ) )(2 11 ( s 2 3 2 01 0 0 = = = bh ahf Ne A sy s （4）选用钢筋并绘制配筋图 As选用622（As=2281mm2）， As选用214（As=308mm2）
12、。 7.4 某钢筋混凝土偏心受拉构件，处于一类环境，安全等级为二级，截面尺寸 bh= 300mm400mm， C30 混凝土，纵筋为 HRB400 钢筋，已配有 3 14 受压钢筋（As =461mm2）和 5 20 受拉钢筋（As =1570mm2） ， 配有8150 的箍筋 （箍筋为 HPB300 钢筋） 。 若该构件承受轴向拉力设计值 N=800kN， 弯矩设计值 M=92kNm，弯矩作用在构件截面的长边方向，试校核该构件是否安全？ 【解】 （1）确定基本参数 查附表1-2和附表1-5可知：C30混凝土ft=1.43MPa，fc=14.3MPa，1=1.0。HRB400钢筋fy= fy=
13、360Mpa，b=0.518 查附表 1-13，一类环境，C30 混凝土，c=20mm，则 as= c + dv +d/2=38mm， as= c + dv +d/2=35mm， h0=h- as=362mm，h0=h- as=365mm （2）复核最小配筋率 0018. 0 360 43. 1 45. 045. 0 y t = f f 0.002，取002. 0 min = = = = 2 s 2 s 2 minmin mm461 mm1570 mm240400300002. 0 A A bhbh 所以满足最小配筋率要求。 （3）判断偏心类型 mm115 10800 1092 3 6 0 =
14、 = N M e mm162 2 = s a h ，属于小偏心受拉构件。 （4）计算e、e mm4711538 2 400 2 0s =ea h e mm28011535 2 400 2 0 s =+=+=ea h e （5）求Nu 由公式（7-2-1） 、 （7-2-2）得： 5 kN606N660073min 660073 1154658 min 280 )38365(1570360 47 )35362(461360 min )( )( 0sy s0 sy u = = = = e ahAf e ahAf N s 因为 Nu=660kN N=800kN，所以该构件不安全。 7.5 某钢筋混凝
15、土偏心受拉构件，处于一类环境，安全等级为二级，截面尺寸 bh= 300mm400mm， C30 混凝土，纵筋为 HRB400 钢筋，已配有 2 14 受压钢筋（As =308mm2）和 5 20 受拉钢筋（As =1570mm2），配有8150 的箍筋（箍筋为 HPB300 钢筋）。若沿构件截面长边方向作用有一个偏 心距 e0=320mm 轴向拉力，求该轴向拉力的极限值。 【解】 （1）确定基本参数 同习题 7.1 （2）复核最小配筋率 0018. 0 360 43. 1 45. 045. 0 y t = f f 0.002，取002. 0 min = = = mm162 2 = s a h ，属于大偏心受拉构件。 （4）计算x e=e0h/2+ as=320-200+38=158mm 由公式组（7-3）消去N得到如下x的求根公式： () () () () mmamm bf eAfehaAf hehex s c sys
