东南大学结构设计原理章课后习题参考答

机构设计原理

1-1混凝土截面受拉区钢筋的作用：

是代替混凝土受拉或协助混凝土受压。

1-2名词解释（”混凝土立方体抗压强度”:以每边边长为150mm的立方体为标准试件，在20 @_2的温度和相对湿度在95%以上的潮湿的空气中养护28天，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值。”混凝土轴心抗压强度值”按照与立方体试件相同条件下制作和试验方法所得的棱柱体试件的抗压强度设计值。”混凝土抗拉强度"用试验机的夹具夹紧试件两端外伸的钢筋施加拉力，破坏时试件在没有钢筋

的中部截面被拉断，其平均拉应力即为。）

1-3混凝土轴心受压的应力---应变曲线有何特点？影响混凝土轴心受压应力---应变曲线有哪几个因素？

一，该曲线特点分为三个阶段，分别为上升段，下降段，收敛段。

二,影响的主要因素a混凝土强度愈高应力应变曲线下降愈剧烈，延性就愈差b.应变速率应变速率小，峰值应力fc降低,？增大下降段曲线坡度显著的减缓 c.测试技术和实验条件，其中应变测量的标距也有影响, 应变测量的标距越大，曲线坡度越陡，标距越小，坡度越缓。

1-4什么叫混凝土的徐变？影响混凝土徐变有哪些主要原因？

一，在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象称为混凝土的徐变。

二,a混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小b加荷时混凝土的龄期，龄期越短徐变越大c混凝土的组

成成分和配合比d养护条件下的温度和湿度.

1-5混凝土的徐变和收缩变形都是随时间而增长的变形

，两者有何不同之处？

混凝土徐变的主要原因是荷载长期作用下，混凝土凝胶体中的水分逐渐压出，水泥逐渐发生粘性流动，微

细空隙逐渐闭合，结晶体内部逐渐滑动，微细裂缝逐渐发生各种因素的综合结果，而混凝土的收缩变形主

要是硬化初期水泥石凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内自由水蒸发而引起的干缩。

1-6什么是钢筋和混凝土之间粘接应力和粘接强度？为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘接力要采取哪

些措施？

在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土这两种材料之所以能共同工作的基本前提是有足够的粘接强度，能承

受由于变形差沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力，通常这种剪应力称为粘接应力。

措施:a提高混凝土强度b选择适当的钢筋间距c钢筋的位置要合适d满足混凝土保护层，最小厚度要求e使用带肋钢筋。

承载能力，适用性，耐久性,稳定性。结构的安全性，适用性和耐久性这三者总称为结构的可靠性。

2-2结构的设计基准期和使用寿命有何区别？

前者是指对结构进行可靠度分析时，结合结构使用期，考虑各种基本变量与时间的关系所取用的基准时间参数。当结构的使用年限超过设计基准期时，表明它的实效概率可能会增大，不能保证其目标可靠指标但不等于结构丧失所要求的功能甚至报废。通常设计基准期应该小于寿命期。

2-3什么叫极限状态？我国？公路桥规？规定了哪两种结构的极限状态？

当整个结构或结构的一部分超过某一部特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。两种设计状态为：承载能力极限状态和正常使用极限状态。

2-4名次解释：作用，直接作用，间接作用，抗力。

作用是指使结构产生内力、变形、应力和应变的所有原因；直接作用是指施加在结构上的集中力或分布力；间接作用是指引起结构外加变形和约束变形的原因；结构抗力是指结构构件承受内力和变形的能力。

2-5我国？公路桥规？规定的三种结构设计状况为持久状况，短暂状况，偶然状况。

2-6结构承载能力极限状态和正常使用极限状态设计计算的原则是什么？

承载能力极限状态的计算以塑性理论为基础，设计的原则是作用效应最不利组合的设计值必须小于或等

于结构抗力设计值。持久状态正常使用极限状态是以结构弹性理论或弹塑性理论为基础，采用作用的短期效应组合，长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响，对构件的抗裂，裂缝宽度和扰度进行验算，并使各项计算值不超过公路桥规的各相应值。短暂状况是要求对混凝土和预应力混凝土受力构件按短暂设计时计算其在制作，运输及安装等施工阶段由自重，施工荷载产生的应力并不超过规定的限值。

2-7材料强度标准值是在符合规定质量的材料强度实测值的总体中，材料的强度标准值度应具有不小于95%的保证率。材料强度设计值是材料强度标准值除以材料性能分项系数后的值

2-8作用分为几类？什么叫作用的标准值，可变作用的准永久值，可变作用的频遇值？

作用分为永久作用，可变作用，偶然作用。作用的标准值是结构或结构设计时，采用的各种作用的基本代

表值。可变作用准永久值指在设计基准期间，可变作用超越的总时间约为设计基准期一半的作用值。可

变作用的频遇值是在设计基准期间，可变作用超越的总时间为规定的较小比率或超越次数为规定次数的作用值。

3-2什么叫受弯构件纵向受拉钢筋的配筋率？配筋率的表达式中，ho含义是什么？

是指纵向受拉区所配置的钢筋截面面积与规定的混凝土截面面积的比值。h。表示截面的有效高度。

钢筋的最小混凝土保护层厚度的选择应考虑哪些因素？设置保护层是为了保护钢筋不直接截面面积不直

接受到大气的侵蚀和其他环境因素的作用，也是为了保证钢筋和混凝土有良好的粘接。影响因素：环境因素,构件形式,钢筋布置。

3-4参照图，试说明规定各主钢筋横向净距和层与层之间的竖向净距的原因？

a为了保证钢筋与混凝土之间的握裹力，增强两者的粘接力b保证钢筋之间有一定间隙浇注混凝土c方

便钢筋的布置。

3-5钢筋混凝土适筋梁正截面受力全过程可划分为几个阶段？各阶段受力主要特点是什么？

第一阶段，梁混凝土全截面工作，混凝土的压应力和拉应力基本上都呈三角形分布。第一阶段末，混凝土受压区的应力基本上仍是三角形分布。第二阶段，荷载作用弯矩达到Mcr后，在梁混凝土抗拉强度最弱

截面上出现了第一批裂缝。第二阶末，钢筋拉应变达到屈服时的应变值，表示钢筋应力达到其屈服强度。

第三阶段，在这个阶段里，钢筋的拉应变增加很快，但钢筋的拉应力一般仍维持在屈服强度不变。第三阶段末，这时，截面受压上边缘的混凝土压应变达到其极限压应变值，压应力图呈明显曲线形，这个阶段纵向

钢筋的应力仍维持在屈服强度。

3-6什么叫钢筋混凝土少筋梁，适筋梁和超筋梁？各自有什么破坏形态？为什么把少筋梁和超筋梁都称为脆性破坏？

实际配筋率小于最小配筋率梁的称为少筋梁，大于最小配筋率且小于最大配筋率的称为适筋梁，大于最大

配筋率的称为超筋梁。少筋梁的受拉区混凝土开裂后，受拉钢筋达到屈服点，并迅速经历整个流幅而进入

强化阶段，梁仅出现一条集中裂缝，不仅宽度较大，而且沿梁高延伸很高，此时受压区混凝土还未压坏，而裂缝宽度已很宽，扰度过大，钢筋甚至被拉断。适筋梁受拉区首先达到屈服强度，其应力保持不变而应变显

著的增大，直到受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变时，受压区出现纵向水平裂缝，随之因混凝土压

碎而破坏。超筋梁的破坏是受压区混凝土被压坏，而受拉区钢筋应力尚未达到屈服强度。破坏前的扰度

及截面曲率曲线没有明显的转折点，受拉区的裂缝开展不宽，破坏突然，没有明显预兆?少筋和超筋的破坏

都很突然，没有明显预兆，故称为脆性破坏。

3-7钢筋混凝土适筋梁当受拉钢筋屈服后能否在增加荷载？为什么少筋梁是否能这样？

适筋梁可以再增加荷载因为当受拉区钢筋屈服后，钢筋屈服后，钢筋退出工作，受压区混凝土开始受压，直到受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变时，受压区出现纵向水平裂缝，随之因混凝土压碎而破坏，这

时不能在增加荷载。少筋梁不能在增加荷载，若增加，迅速经过整个流幅进入强化阶段，梁仅出现一条集

中裂缝，不仅宽度较大，而且延梁高延伸很高，此时受拉区混凝土还未压坏，而裂缝宽度已经很宽，扰度过大，

钢筋甚至被拉断。

3-8钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算的基本假定有哪些？

平截面假定、不考虑混凝土的抗拉强度、材料应力与物理关系。

其中"平截面假定"与均质弹性材料受弯构件计算的平截面假定情况的不同：对于钢筋混凝土受弯构件，从开始加荷载到破坏的各个阶段，截面的平均应变都能较好的符合平截面假定。对于混凝土的受压区来讲

，

平面假定是正确的。而对于混凝土受压区，裂缝产生后，裂缝截面处钢筋和相邻的混凝土之间发生了某些

相对滑移，因此,在裂缝附近区段，截面变形已不能完全符合平截面假定。

3-9相对受压区高度$=Xi/ho,其中Xi为受压区高度,ho为截面有效高度。相对界限受压区高度,当钢筋混凝土梁受拉区钢筋达到屈服应变$,而开始屈服时，受压区混凝土边缘也同时达到极限压应变而破坏此时

受压区高度为Xb=$/ho,$被称为相对界限受压区高度。在正截面承载力计算中作用：相对界限受压区

的高度在正截面计算中的作用：在正截面承载力计算中通常用$=Xb/h来作为界限条件，来判断截面的破坏类型，是适筋破坏还是少筋破坏。取值因素：该取值相关的因素有，受拉区钢筋的弹性模量，混凝土极

限压应变以及无量纲参数有关。

3-10在什么情况下可采用钢筋混凝土双截面梁？为什么双金截面梁一定要采取封闭式钢筋？1：当截

面承受的弯矩组合设计值Md较大，而梁截面尺寸受到使用条件限制或混泥土强度又不宜提高的情况

下，又出现§ > § b而承载能力不足时，则应采用双筋截面。2：它能够约束受压钢筋的纵向压屈变

形，若不封闭，受压钢筋会过早向外侧凸出，反而引起受压钢筋的混泥土保护层开裂，是受压区混泥土过早破坏。

3-11钢筋混凝土双筋截面梁正截面承载力计算公式的适用条件是什么？

为了防止除出现超筋梁情况，计算受压区高度x应满足：X W &bhO ;为了保证受压区钢筋A'达到抗压

强度设计值f'd，计算受压区高度x应满足：x>2a'

3-13什么叫做T形梁受压翼板的有效宽度？根据等效受力原则，把与梁肋共同工作的翼板宽度限制在

一定的范围内，称为受压翼板的有效宽度。

4-1混凝土受弯构件沿斜截面破坏的形态有几种？各在什么情况下发生？

斜拉破坏：在荷载作用下，梁的剪跨段产生由梁底竖向裂缝沿主压应力轨迹线向上延伸发展而成的斜裂缝2减压破坏：随着荷载的增大，梁的剪弯曲段内陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界斜截面。3斜压破坏：当剪跨比小时，首先是荷载作用点和支座之间出现一条斜裂缝，然后出现若干条大体相平行的斜裂缝，梁腹被分割成若干个倾斜的小柱体。

4-2影响钢筋混凝土受弯构件斜截面抗剪能力的主要因素有哪些？

剪跨比、混凝土强度、纵向受拉钢筋配筋率和箍筋数量及强度等。

4-3钢筋混凝土受弯构件斜截面抗剪承载力基本公式的适用范围是什么？公式的上下限值物理意义是什

么？

计算公式的上下限值；上限值，截面最小尺寸；下限值，按构造要求配置箍筋。

4-5剪跨比：实质上是反映了梁内正应力与剪应力的相对比值。配箍率：是用来体现箍筋相对于混

凝土的含量，分体积配箍率和面积配箍率。剪压破坏：衡量的是受弯构件斜截面承载能力。斜截面投影长度:是自纵向钢筋与斜裂缝低端相交点至斜裂缝顶端距离的水平投影长度，其大小与有效高度h0和剪跨比M/VhO有关。充分利用点：钢筋在受力的时候。受力比较大，是钢筋界面处于临

界状态，但不屈服的点。不需要点：在除钢筋充分点以外的点。弯矩包络图：梁在恒载和活载

的作用下，即各种截面组合效应下产生的弯矩图。然后将这些弯矩图叠画同一坐标上，其外包线即为

弯矩包络图。简而言之由构件各个截面的弯矩最大值和最小值分别连接成的围线就是弯矩包络图。抵抗弯矩图：是指按实际配置的纵向钢筋绘出的各正截面所能承受的弯矩图形。

4-6钢筋混凝土抗剪承载力复核时，如何选择复核截面？

1距支座中心h/2（梁高一半）处的截面中截面；2受拉弯区起钢筋弯起处的截面，以及锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面；3箍筋数量或间距有改变处的截面；4梁的肋板处的截面。

4-7试述纵向钢筋在支座处锚固有哪些规定？1在钢筋混凝土梁的支点处，应至少有两根且不少于总数

1/5的下层受拉主钢筋通过；2底层两外侧之间不向上弯曲的受拉主筋，伸出支点截面以外的长度应不小于10d;对环氧树脂涂层钢筋应不小于12.5d, d为受拉主筋直径。

4-8钢筋混凝土连续梁斜截面破坏有哪些特点？

1剪跨比适中的连续梁中，当荷载增加到一定程度时，将首先在正、负弯矩较大的区段内出现垂直裂缝。2当斜裂缝和纵向钢筋相交后，斜裂缝处纵筋所受拉应力显著增大，而相距不远的反弯点截面的纵筋拉应力却很小，在这个梁区段中纵筋拉应力的变化梯度很大而纵筋拉力差主要靠混凝土和钢筋之间的粘结力传递到混凝土上，因拉力差过大，故沿纵向刚劲水平位置的混凝土表面上出现一些断断续续的针脚状斜向裂缝。3由于粘结裂缝伸过反弯点截面，反弯点将不再是纵筋

受拉和受压的分界点，无论是梁上部纵筋还是下部纵筋，在临近内支点的剪跨段内都将基本上是受拉的。

6钢筋混凝土轴心受压构件按箍筋功能和配置方式的不同分为

1?配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件2配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件设置纵向钢筋的目的：1协助混凝土承受压力，可减少构件截面尺寸2承受可能存在的不大的弯矩3

防止构件的突然脆性破坏普通箍筋作用：防止纵向钢筋局部受压并与纵向钢筋形成骨架便于施

工。螺旋筋作用：使截面中间混凝土成为约束混凝土，提高构件的承载力和延性轴心受压构件的

6-1配有纵向钢筋和普通钢筋的轴心受压短柱和长住的破坏形态有何不同？什么叫做长柱的稳定系数？影响稳定系数的主要因素有哪些？

短柱：当轴向力逐渐增加时柱随之缩短，轴向力达到90%的破坏荷载时柱中部周围混凝土表面出

现裂缝，部分保护层剥落，最后是箍筋间的纵向钢筋发生屈曲，混凝土被压碎，钢筋混凝土短柱的破坏是材料破坏，即混凝土压碎破坏。长柱：在长住破坏前横向挠度增加快，使破坏比较突

然，导致失稳破坏，破坏时凹侧混凝土首先被压碎，表面有纵向裂缝，混凝土保护层脱落，凸侧由受压突然转变为受拉，出现横向裂缝。稳定系数：在钢筋混凝土轴心受压构件计算中，考虑构

件长细比增大的附加效应使构件承载力降低的系数。影响因素主要与构件长细比有关，混凝土强

度和配筋率影响小。