第3章钢筋混凝土受弯构件习题和思考题及答案word版本

第3章钢筋混凝土受弯构件习题和思考题

及答案

第三章钢筋混凝土受弯构件

问答题

1.适筋梁正截面受弯全过程可划分为几个阶段？各阶段的主要特点是什么？与计算有何联

系?

1.答：适筋梁正截面受弯全过程可划分为三个阶段—混凝土开裂前的未裂阶段、混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段和钢筋开始屈服前至截面破坏的破坏阶段。

第Ⅰ阶段的特点是：1）混凝土没有开裂；2）受压区混凝土的应力图形是直线，受拉区混凝土的应力图形在第Ⅰ阶段前期是直线，后期是曲线；3）弯矩与

I阶段可作为受弯构件抗裂度的计算依据。

截面曲率基本上是直线关系。

a

第Ⅱ阶段的特点是：1）在裂缝截面处，受拉区大部分混凝土推出工作，拉力主要由纵向受拉钢筋承担，但钢筋没有屈服；2）受压区混凝土已有塑性变形，但不充分，压应力图形为只有上升段的曲线；3）弯矩与截面曲率是曲线关系，截面曲率与挠度的增长加快了。阶段Ⅱ相当于梁使用时的受力状态，可作为使用阶段验算变形和裂缝开展宽度的依据。

第Ⅲ阶段的特点是：1）纵向受拉钢筋屈服，拉力保持为常值；裂缝截面处，受拉区大部分混凝土已退出工作，受压区混凝土压应力曲线图形比较丰满，有上升曲线，也有下降段曲线；2）由于受压区混凝土合压力作用点外移使内力臂增大，故弯矩还略有增加；3）受压区边缘混凝土压应变达到其极限压应变实验值

时，混凝土被压碎，截面破坏；4）弯矩—曲率关系为接近水平的曲线。第Ⅲcu

阶段末可作为正截面受弯承载力计算的依据。

2.钢筋混凝土梁正截面受力全过程与匀质弹性材料梁有何区别？

2．答：钢筋混凝土梁正截面受力全过程与匀质弹性材料梁的区别有：钢筋混凝土梁从加载到破坏的全过程分为三个阶段；从第Ⅱ阶段开始，受拉区混凝土就进入塑性阶段，梁就开始带裂缝工作，受拉区拉力都由钢筋来承担，直到第Ⅲ阶段末整个梁破坏，而匀质弹性材料梁没有这两个阶段,始终是在弹性阶段内工作的。

3.钢筋混凝土梁正截面有哪几种破坏形态?各有何特点？

3. 答：钢筋混凝土梁正截面有适筋破坏、超筋破坏和少筋破坏三种。

其各自特点为：

1）适筋破坏：从屈服弯矩M y到极限弯矩M u有一个较长的变形过程，钢筋屈服处的临界裂缝急剧开展和挠度急速增长，将给人以明显的破坏预兆，具有延性破坏的特征。

2）超筋破坏：钢筋在梁破坏前仍处于弹性阶段尚未屈服，所以钢筋伸长不多，没有形成一条集中的临界裂缝，裂缝分布比较细密，挠度不大，没有明显的预兆，具有脆性破坏的特征。

3）少筋破坏：受拉混凝土“一裂即坏”，构件由于钢筋应力突增且迅速屈服导致裂缝过宽或挠度过大而失效，破坏时仅出现一条很宽的集中裂缝，沿梁高延伸很高，受压区混凝土虽未压碎但已经失效，破坏十分突然，属于脆性破坏。

4.梁内纵向受拉钢筋的根数、直径及间距有何规定？纵向受拉钢筋什么情况下才按两排设

置？

4 .答：梁内纵向受拉钢筋宜采用HRB400级或HRB335级，常用直径为12～

25mm，根数最好不少于3（或4）根。纵向受拉钢筋水平方向的净间距不应小于

25mm 和d (d 为钢筋的最大直径)；为了保证钢筋与混凝土之间的粘结和混凝土浇筑的密实性，梁的下部纵向钢筋配置多于两层时，两层以上钢筋水平方向的中距应比下面两层的中距增大一倍；各层钢筋之间的净间距不应小于25mm 和d 。

5. 受弯构件正截面承载力计算时作了哪些基本假定？

5. 答：根据受弯构件正截面的破坏特征，其正截面受弯承载力计算可采用以下基本假定：

⑴截面仍然保持平面。

⑵不考虑混凝土的抗拉强度。

⑶钢筋应力-应变关系曲线为图3-13所示：

当0＜εs ＜εy 时 σs ＝εs E s （3-2）

当εy ≤εs ≤0.01时 σs ＝ƒy （3-3）

⑷混凝土受压应力-应变关系曲线近似采用图3-14所示：

当εc ≤ε0时(上升段) σc ＝ƒc [1－(1－o c

εε)n ] （3-4）

当εo ＜εc ≤εcu 时(水平段) σc ＝ƒc （3-5）

其中 n ＝2－（ƒcu.k －50）／60≤2.0 （3-6）

εo＝0.002＋0.5（ƒcu.k－50）×10-5≥0.002 （3-7）

εcu＝0.0033－（ƒcu.k－50）×10-5≤0.0033 （3-8）

6.何谓等效矩形应力图形？确定等效矩形应力图形的原则是什么？

6. 答：为了简化计算，用来代替受压区混凝土理论应力图形的矩形应力图形为等效矩形应力图形。

确定等效矩形应力图形的原则是：①混凝土压应力的合力大小相等；②两图形中受压区合力的作用点位置不变。

7.影响受弯构件正截面承载力的因素有哪些？如欲提高正截面承载力Mu，宜优先采用哪

些措施？

7.答：影响受弯构件正截面承载力的因素有：截面尺寸、钢筋和混凝土的材料强

度、受拉钢筋面积；

若要提高正截面承载力Mu，可以提高混凝土强度等级、加大截面尺寸，提高钢筋强度等级和增大配筋量A s；宜优先选用提高混凝土强度等级、加大截面尺寸的措施。

8.在钢筋与混凝土的强度和截面尺寸给定的情况下，矩形截面的受弯承载力随相对受压区

高度ξ的增加而如何变化？随钢筋面积的增加其变化情况如何？

8.答：在钢筋与混凝土的强度和截面尺寸给定的情况下，矩形截面的受弯承载力

随相对受

压区高度ξ的增加而增大；随钢筋面积的增加而增大。

9.影响的因素有哪些？最大配筋率与是什么关系？

9.答：影响的因有等效矩形应力图形系数，纵向受拉钢筋抗拉强度设计值，和非均匀受压时混凝土极限压应变值。最大配筋率.

10.截面尺寸如图3-51所示，根据配筋量的不同，回答下列问题：

⑴各截面破坏原因和破坏性质；

⑵破坏时各截面钢筋应力各如何？

⑶破坏时钢筋和混凝土强度是否充分利用？

⑷开裂弯矩大致相等吗？为什么？

⑸若混凝土为C20，钢筋为HPB235级，各截面的破坏弯矩怎样？

b b b

h

ρ＜ρminρmin＜ρ≤ρmaxρ＝ρmaxρ＞ρmax

图3-51 题3-10图

11.答：⑴各截面破坏原因分别为：图①梁受拉区配筋不足，属少筋破坏：图②

纵向受拉钢筋达到极限承载力而破坏，属适筋破坏；图③纵向受拉钢筋达到极限承载力的同时受压区

边缘混凝土压碎而破坏，属界限破坏；图④混凝土受压区先边缘压碎，而受拉区钢筋还没有屈服，属超筋破坏。

各截面破坏性质分别为：图①脆性破坏；图②延性破坏；图③界限破坏；图④脆性破坏。

山西建筑职业技术学院