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1、第4章 钢筋混凝土受扭构件思考题4-1、矩形截面钢筋混凝土纯扭构件的破坏形态与什么因素有关？有哪几种破坏形态？各有什么特点？答：(1)破坏形态与受扭纵筋和受扭箍筋的配筋率有关，还与纵筋与箍筋的配筋强度比 有关。(2)破坏形态：少筋破坏、超筋破坏、部分超筋破坏、适筋破坏。(3)特点：1）少筋破坏构件是裂缝一旦形成构件马上破坏，开裂扭矩与破坏扭矩相等。其破坏特征类似于素混凝土构件，明显预兆为脆性破坏。2） 超筋破坏时钢筋未屈服，构件即由于斜裂缝间的混凝土被压碎而破坏，也无明显预兆为脆性破坏。3）适筋破坏是受扭纵筋和受扭箍筋的配筋率合适时，当构件三面开裂产生45斜裂缝后，与斜裂缝相交的受扭钢筋屈服后
2、，还可以继续加荷载，直到混凝土第四面混凝土被压碎，属塑性破坏。4）部分超筋破坏纵筋与箍筋的配筋强度比不合适时，破坏时纵筋或箍筋未屈服。其塑性比适筋差，但好于少筋破坏、超筋破坏。4-2、钢筋混凝土纯扭构件破坏时，在什么条件下，纵向钢筋和箍筋都会先达到屈服强度，然后混凝土才压坏，即产生延性破坏？答：(1)为防止超筋截面尺寸不能太小规范规定截面尺寸应满足：T 0.2cfcWt (2)为防止少筋破坏规范规定受扭箍筋和纵筋其最小配筋率应满足：受扭箍筋： （4-7）受扭纵筋： （4-8）（3）为防止部分超筋破坏：规范通过限定受扭纵筋与箍筋配筋强度比 的取值，对钢筋用量比进行控制。4-3、简述和t的意义和取
3、值限制。称放置，并且四角必须放置答：（1）抗扭纵筋和箍筋其中某一种抗扭钢筋配置过多时，也会使这种钢筋在构件破坏时不能达到屈服强度，为使两种钢筋充分利用，就必须把纵筋和箍筋在数量上和强度上的配比控制在合理的范围之内。规范将受扭纵筋与箍筋的体积比和强度比的乘积称为配筋强度比，通过限定的取值对钢筋用量比进行控制。 试验表明：当在0.52.0之间变化时，纵筋与箍筋在构件破坏时基本上都能达到屈服强度，为慎重起见，建议取的适用条件为： 0.6 1.7 当1.2左右时为两种钢筋达到屈服的最佳值。（2）试验表明：在剪力和扭矩共同作用下， 混凝土的抗剪能力和抗扭能力分别降低，随着扭矩的增大，构件的受剪承载力逐渐
4、降低；同时随着剪力、的增大，构件的抗扭承载力逐渐降低，这种现象就叫剪力和扭矩的相关性。 为简化计算规范给出了剪扭构件混凝土承载力影响系数t4-4、受扭构件中，受扭纵向钢筋为什么要沿截面周边对称放置，并且四角必须放置？答：因为受扭构件破坏时，首先从长边的中点先破坏，然后向两边延伸最后形成三面开裂，一面受压空间曲面斜裂缝，所以受扭纵向钢筋应沿截面周边对。4-5、简述抗扭钢筋的构造要求。(1)为防止超筋截面尺寸不能太小规范规定截面尺寸应满足(2)为防止少筋破坏规范规定受扭箍筋和纵筋其最小配筋率应满足(3）箍筋应作成封闭式，末端应作成135弯钩，弯钩端平直部分的长度10d当采用复合箍筋时,位于截面内部
5、的箍筋计算不考虑。（4）受扭纵向钢筋沿截面周边对称放置，并且四角必须放置。纵向受扭钢筋间距不应大于200mm和截面短边尺寸，根数4根；纵向受扭钢筋直径同梁，在支座内的锚固长度按受拉考虑。4-6、矩形截面弯剪扭构件的受弯、受剪、受扭承载力如何计算？其纵筋和箍筋如何配置？当已知截面内力（M、T、V），并初步选定截面尺寸和材料强度等级后，可按以下步骤进行：1）验算截面尺寸若截面尺寸不满足时，应增大截面尺寸后再验算。2）确定是否需进行受扭和受剪承载力计算确定是否需进行剪扭承载力计算，若不需则不必进行下述、步骤；确定是否需进行受剪承载力计算；确定是否需进行受扭承载力计算 3）确定箍筋用量计算承载力降低系
6、数t；计算受剪所需单肢箍筋的用量 计算受扭所需单箍筋的用量计算剪扭箍筋的单肢总用量4）确定纵筋用量计算受扭纵筋的截面面积Astl，并验算受扭最小配筋率；计算受弯纵筋的截面面积As，并验算受弯最小配筋率；弯扭纵筋相叠加并选筋。叠加原则：As配在受拉边，Astl沿截面周边均匀对称布置。计算题4-1、钢筋混凝土矩形截面纯扭构件，bh250500mm，承受的扭矩设计值T15KN.m。混凝土为C20，纵筋为HRB335级，箍筋为HPB235级。试配置该构件所需的抗扭钢筋。1.【解】（1）验算截面尺寸所以截面尺寸满足要求，并且要按计算配置受扭钢筋。（2）计算抗扭箍筋数量 设 选用8双肢 ，则箍筋的间距 取
7、间距最小配箍率验算：（3）纵筋计算 选用6 12 ，最小配筋率验算：对纯扭构件V1.0；当2.0时，取2.0。4-2、一钢筋混凝土矩形截面悬臂梁，bh200400mm，混凝土为C25，纵筋为HRB400级，箍筋为HPB235级，若在悬臂支座截面处作用设计弯矩M56kNm，设计剪力V60kN和设计扭矩T4kNm，试确定该构件的配筋，并画出配筋图。【解】（1）验算截面尺寸0.25c fc=3 所以截面尺寸满足要求，并且要按计算配置受扭钢筋。（2）确定计算方法,要考虑扭矩的影响。 要考虑剪力的影响。（3）计算抗扭、抗剪箍筋数量 1）计算抗扭箍筋数量 设 2）计算抗剪箍筋数量0.1073）剪扭箍筋数量
8、选用8双肢 ，则箍筋的间距 取间距最小配箍率验算：（4）抗扭纵筋计算 选用6 12 最小配筋率验算： ，(5)抗弯计算 梁底部钢筋 475+678/3=701mm2 选用 3 18（763 mm2）第5章钢筋混凝土受压构件思考题1、纵向钢筋和箍筋在受压构件中的作用和构造要求如何？答：1、纵筋在受压构件中的作用主要是：协助混凝土承受压力，提高构件的正截面抗压承载力；提高构件的变形能力，防止构件突然的脆性破坏；承受偶然的弯矩以及混凝土收缩和温度变化引起的拉应力；对偏心较大的偏心受压构件，截面受拉区的纵向钢筋则主要用来承受拉力；减小混凝土的徐变。纵向钢筋的构造：柱中纵向钢筋直径不宜小于12mm，一般
9、取1632mm。为保证钢筋骨架的刚度、减少施工时可能产生的纵向弯曲和受压时的局部屈曲，纵向钢筋宜采用较粗直径的钢筋。轴心受压构件的纵向钢筋应沿截面四周均匀对称布置，矩形截面时钢筋根数不得少于4根，圆形截面时不应少于6根。偏心受压构件的纵向钢筋应布置在弯矩作用方向的两对边。当截面高度h600mm时，应在侧面设置直径为1016mm的纵向构造钢筋，并相应设置附加箍筋或拉筋。为提高受压构件的延性，保证构件承载能力，全部纵筋的配筋率不应小于0.6%，同一侧纵筋的配筋率不应小于0.2%；考虑到经济和施工方便，全部纵筋的配筋率不宜大于5%。通常受压钢筋的配筋率不超过3%，在0.6%2%之间。柱中纵向钢筋的混
10、凝土保护层最小厚度为30mm，且不小于纵筋直径。纵向钢筋的净距不应小于50mm；对处在水平位置浇筑的预制柱，其纵筋净距要求与梁相同。在偏心受压柱中，垂直于弯矩作用平面的侧面上的纵筋和轴心受压柱中各边的纵向受力钢筋，其中距不宜大于300mm。纵向受力钢筋的接头宜设置在受力较小处。钢筋接头宜优先采用机械连接接头，也可以采用焊接接头和搭接接头。对于直径大于28mm的受拉钢筋和直径大于32mm的受压钢筋，不宜采用绑扎的搭接接头。2、箍筋在受压构件中的作用主要是：约束受压钢筋，防止纵筋压屈外凸；在施工时固定纵筋的正确位置，与纵筋形成骨架；在剪力较大的偏心受压构件中抗剪；约束内部核芯混凝土受压后的侧向膨胀
11、，改变核芯部分混凝土的受力状态，以提高混凝土强度。箍筋的构造箍筋应做成封闭式。箍筋直径不应小于dmax/4（dmax为纵向钢筋最大直径），且不应小于6mm。箍筋间距不应大于400mm及构件截面的短边尺寸，且不应大于15dmin（dmin为纵向钢筋最小直径）。当全部纵筋的配筋率大于3%时，箍筋直径不应小于8mm，间距不应大于10dmin，且不应大于200mm。箍筋末端应做成135弯钩且弯钩末端平直段长度不应小于箍筋直径的10倍。在纵筋搭接长度范围内，箍筋直径不应小于0.25dmax。当搭接钢筋受拉时，箍筋间距不应大于5dmin，且不应大于100mm；当钢筋受压时，箍筋间距不应大于10 dmin，
12、且不应大于200mm。当受压钢筋直径d25mm时，尚应在搭接接头两个端面外100 mm范围内各设置两个箍筋。纵向钢筋至少每隔一根放置于箍筋转弯处。当柱截面短边尺寸大于400mm且各边纵筋多于3根时，或当柱截面短边尺寸不大于400mm但各边纵筋多于4根时，应设置复合箍筋，见图5-2。对于截面形状复杂的构件，不应采用具有内折角的箍筋，以避免产生向外拉力，使折角处混凝土破坏。可将复杂截面划分成若干简单截面，分别配置箍筋，见图5-3。在多层房屋建筑中，一般在楼板顶面处设置施工缝，通常是将下层柱的纵筋伸出楼面一段距离，与上层柱筋相连接。在搭接连接中，当纵向钢筋受拉时，不应小于纵向受拉钢筋的搭接长度ll，
13、且不应小于300mm；当纵向钢筋受压时，不应小于纵向受拉钢筋的搭接长度ll的0.7倍，且不应小于200mm。当上下层柱的截面尺寸不同时，可在梁高范围内将下层柱的纵筋弯折一倾角，其斜度不应大于1/6然后伸入上层柱。2、轴心受压构件计算中，稳定系数的含义是什么？主要考虑了哪些因素？答：混凝土设计规范采用稳定系数j来表示长柱承载力的降低程度，即，式中：分别为长柱和短柱的承载力根据试验结果及数理统计可得下列经验公式：3、配置螺旋箍筋柱承载力提高的原因是什么？答：配有螺旋筋或焊接环筋的钢筋混凝土柱，螺旋筋或焊接环筋能够有效的约束其内核芯混凝土在纵向受压时产生的横向变形，使核芯混凝土处于三向受压状态，从而
14、可提高混凝土的抗压强度，并改善其变形性能。试验表明，螺旋筋柱或焊接环筋柱在轴向压力作用下，将产生与轴力方向平行的明显的纵向裂缝，当轴向压力逐渐增大时，螺旋筋外的混凝土保护层开始剥落，螺旋筋内的混凝土并未破坏。随着轴向压力的增加，柱螺旋筋内的混凝土应力继续提高，核芯部分混凝土的横向变形使螺旋筋产生环向拉应力，而被张紧的螺旋筋则相当于一个套箍的作用，紧紧得箍住核芯混凝土，有效地限制了核芯混凝土的横向变形，使核芯混凝土受到了侧向约束，处于三向受压状态。随着荷载的逐渐增大，螺旋筋的拉应力不断加大，直到螺旋筋屈服，不再能起到进一步约束核芯混凝土横向变形的作用，这时核芯部分混凝土即被压碎，构件破坏。4、偏心受压构件分为哪两种类型？两类破坏有何本质区别？其判别的界限条件是什么？答： （1）偏心受压构件的分类：1、当轴心压力的相对偏心矩较大，且受拉钢筋又配置不很多时，为大偏心受压破坏；2、当轴心压力的相对偏心矩较大，但受拉钢筋配置很多时，或当轴心压力的相对偏心矩较小时，为小偏心受压破坏。（2）偏心受压短柱的破坏形态有大偏心受压破坏和小偏心受压破坏两种情况。大偏心受压破坏的特点是受拉钢筋先达到屈服强度，导致压区混凝土压碎
