最新第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正截面承载力计算

第三章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算受弯构件(bendingmember)是指截面上通常有弯矩和剪力共同作用而轴力可以忽视不计的构件。
钢筋混凝土受弯构件的主要形式是板(Slab)和梁(beam),它们是组成工程结构的基本构件,在桥梁工程中应用很广。
在荷载作用下,受弯构件的截面将承受弯矩M和V的作用。
因此设计受弯构件时,一般应满意下列两方面的要求:(1)由于弯矩M的作用,构件可能沿弯矩最大的截面发生破坏,当受弯构件沿弯矩最大的截面发生破坏时,破坏截面与构件轴线垂直,称为正截面破坏。
故需进行正截面承载力计算。
(2)由于弯矩M和剪力V的共同作用,构件可能沿剪力最大或弯矩和努力都较大的截面破坏,破坏截面与构件的轴线斜交,称为沿斜截面破坏,故需进行斜截面承载力计算。
为了保证梁正截面具有足够的承载力,在设计时除了适当的选用材料和截面尺寸外,必需在梁的受拉区配置足够数量的纵向钢筋,以承受因弯矩作用而产生的拉力;为了防止梁的斜截面破坏,必需在梁中设置肯定数量的箍筋和弯起钢筋,以承受由于剪力作用而产生的拉力。
第一节受弯构件的截面形式与构造一、钢筋混凝土板的构造板是在两个方向上(长、宽)尺度很大,而在另一方向上(厚度)尺寸相对较小的构件。
钢筋混凝土板可分为整体现浇板和预制板。
在施工场地现场搭支架、立模板、配置钢筋,然后就地浇筑混凝土的板称为整体现浇板。
通常这种板的截面宽度较大,在计算中常取单位宽度的矩形截面进行计算。
预制板是在预制厂和施工场地现场预先制好的板,板宽度一般掌握在Inl左右,由于施工条件好,预制板不仅能采纳矩形实心板,还能采纳矩形空心板,以减轻板的自重。
板的厚度h由截面上的最大弯矩和板的刚度要求打算,但是为了保证施工质量及耐久性的要求,《大路桥规》规定了各种板的最小厚度;行车道板厚度不小于IOOmm人行道板厚度,就地浇注的混凝土板不宜小于80mm,预制不宜小于60mm。
空心板桥的顶板和底板厚度,均不宜小于80mm。
第3章-受弯构件正截面的受力性能与设计优选全文

(5)由于受压区混凝土压应力不 断增大,压区混凝土塑性特性愈 M 加显著.
es
Ⅱ阶段截面应力和应变分布
第三章 受弯构件正截面承载力
fy (6)当钢筋应力达到屈服强度时, 记为Ⅱa状态,弯矩记为My,称 为屈服弯矩。
ey
(7) 即将进入第Ⅲ阶段:挠度、 截面曲率、钢筋应变及中和轴位置 曲线均出现明显的转折。
宽度。 ▲配置量:间距及面积要求
见左图;直径≥10mm;
第三章 受弯构件正截面承载力
三、 板钢筋的强度等级及常用直径
1、 板的受力钢筋及分布钢筋 ▲级别:宜用Ⅰ ~Ⅲ级钢筋; ▲直径:6~12mm。 ▲间距:见下图。
分布钢筋作用:
1、固定受力钢筋的位置; 2、将荷载均匀地传递给 受力钢筋; 3、抵抗温度和收缩等产 生的应力。
h0
面积0.15AS及0.0015bh
分布筋 直径6mm
间距≤ 250mm
h0=h-20
70
受力筋 ≤ 200(h ≤150mm) ≤ 250及1.5h(h >150mm)
C15mm及d
第三章 受弯构件正截面承载力
四、纵向钢筋的配筋百分率
As
bh0
C
as的确定?? h0的确定 h0 h as
MM//MMuu
11..00 MMuu 00..88 MMyy
00..66
0.4
Mcr
xn=xn/h0
0
0fcr0.1 0.2 0f.3y 0.4 0.5
fu f
第三章 受弯构件正截面承载力
3、第Ⅲ阶段—破坏阶段
( 从受拉钢筋屈服到受压边缘砼
xc
达到ecu)
(1)该阶段钢筋应力保持fy : 但
第三章钢筋混凝土受弯构件复习思考

课题:第三章思考题、作业讲评课型:习题课教学目的与要求:1. 掌握受弯构件斜截面承载力计算公式及其适用条件。
2。
掌握公式中各符号的含义,取值。
3.熟悉结构的构造要求,结合实际情况,可以设计简单的梁。
教学重点、难点:荷载组合、受弯构件计算公式及适用条件综合应用采用教具、挂图:复习、提问:1.基本概念、,,,,min λρρbh w sv 2.基本公式的适用条件3。
正、斜截面的构造要求课堂小结:本节通过分析思考题与作业题,以巩固大家对知识的掌握程度,要求能熟悉构件的构造要求,达到熟练应用公式进行解题的目的,并能够结合建筑力学的知识解综合题。
作业:练习卷课后分析:3.1 梁、板的截面尺寸应满足哪些要求?从利于模板定型化的角度出发,梁、板截面高度应按什么要求取值?答:梁、板的截面尺寸必须满足承载力、刚度和裂缝控制要求,同时还应满足模数,以利模板定型化。
按模数要求,梁的截面高度h一般可取250、300…800、900、1000㎜等,h≤800mm时以50mm为模数,h>800mm时以100mm为模数;矩形梁的截面宽度和T形截面的肋宽b宜采用100、120、150、180、200、220、250mm,大于250mm时以50mm为模数。
梁适宜的截面高宽比h/b,矩形截面为2~3。
5,T形截面为2.5~4.按构造要求,现浇板的厚度不应小于表3.1。
2的数值。
现浇板的厚度一般取为10mm 的倍数,工程中现浇板的常用厚度为60、70、80、100、120mm。
3.2 钢筋混凝土梁和板中通常配置哪几种钢筋?各起何作用?答:梁中通常配置纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋、架立钢筋等,构成钢筋骨架,有时还配置纵向构造钢筋及相应的拉筋等。
配置在受拉区的纵向受力钢筋主要用来承受由弯矩在梁内产生的拉力,配置在受压区的纵向受力钢筋则是用来补充混凝土受压能力的不足。
架立钢筋的作用,一是固定箍筋位置以形成梁的钢筋骨架;二是承受因温度变化和混凝土收缩而产生的拉应力,防止发生裂缝.受压区配置的纵向受压钢筋可兼作架立钢筋。
第三章 受弯构件

适筋梁正截面受弯的三个阶段
在试验过程中,荷载由零开始直到梁正截面破坏。整个 过程可以分为如下三个阶段:
●第一阶段(未裂阶段,或弹性阶段):砼开裂前; ●第二阶段(带裂缝阶段):砼开裂后到钢筋屈服前; ●第三阶段(破坏阶段):钢筋开始屈服直到截面破坏
1、第I阶段-砼开裂前
荷载较小时, 梁截面内弯矩较小, 钢筋砼梁的工作情况与匀质 弹性梁相似: 其应变沿梁截面高度为直线变化, 应力与应变成正比,受拉区和受压区的应力分布图形均为三角形 梁的荷载~曲率(挠度)曲线为直线。
仍为直线。 此时的弯矩值称为 当荷载增大到受拉边缘砼 开裂弯矩Mcr 即将开裂时,为截面即将开 裂的临界状态(Ⅰa)。此时, a可作为受弯构件抗 Ⅰ 受压区应力仍直线分布。 裂度计算依据。Ⅰa钢筋
的应力约为20~30N/mm2
2、带裂缝工作阶段(Ⅱ阶段)
●在开裂瞬间,纯弯段内抗拉能力最薄弱的某一截面首
u
cr
cr
y
u
f
●在该阶段,随着荷载增加,
由于裂缝不断开展地向上延伸, 受压区砼的压应变不断增大, 其塑性性质越来越明显,在该阶段 受压区砼的应力分布图形为曲线分布
M
σsAs
esey
第Ⅱ阶段截面应力应变分布
随着荷载继续增加,当 钢筋应力达到屈服强度 时,梁的受力性能将发 生质的变化。 此时的受力状态记为 Ⅱa状态,弯矩称为屈 服弯矩,记为My,此 后: 梁的受力将进入破坏 阶段(Ⅲ阶段) 弯矩与挠度或截面曲率 曲线出现明显的转折点
•
•
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第3章
钢筋混凝土受弯构件
§3.1 概 述
受弯构件:指截面上受弯矩和剪力共同作用而轴力可 以忽略不计的构件。 正截面:与构件计算轴线相垂直的截面为正截面。 在实际工程中,梁和板是典型的受弯构件。它们也是 土木工程中数量最多、使用面最广的一类构件。因此, 掌握受弯构件的设计与计算方法具有重要的意义。 既然梁和板都是受弯构件,那么,梁和板的区别在 于什么呢?
【练习】混凝土结构设计原理作业习题及答案

第一章材料的力学性能一、填空题1、钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类:有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋,通常分别称它们为_软钢___________和硬钢。
2、对无明显屈服点的钢筋,通常取相当于残余应变为 0.2% 时的应力作为假定的屈服点,即条件屈服强度。
3、碳素钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
随着含碳量的增加,钢筋的强度提高、塑性降低。
在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素,变成为普通低合金钢。
4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是强度高、塑性好可焊性好、对混泥土的粘结锚固性能好。
5、钢筋和混凝土是不同的材料,两者能够共同工作是因为两者能牢固粘结在一起、线膨胀系数相近、混泥土能保护钢筋不被锈蚀6、光面钢筋的粘结力由化学胶结力、摩擦力、钢筋端部的锚固力三个部分组成。
7、钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度,钢筋的强度越高、直径越粗、混凝土强度越低,则钢筋的锚固长度就越长。
8、混凝土的极限压应变包括弹性应变和塑性应变两部分。
塑性应变部分越大,表明变形能力越大,延性越好。
9、混凝土的延性随强度等级的提高而降低。
同一强度等级的混凝土,随着加荷速度的减小,延性有所提高,最大压应力值随加荷速度的减小而减小。
10、钢筋混凝土轴心受压构件,混凝土收缩,则混凝土的应力减少,钢筋的应力增加。
11、混凝土轴心受拉构件,混凝土徐变,则混凝土的应力减少,钢筋的应力增加。
12、混凝土轴心受拉构件,混凝土收缩,则混凝土的应力增加,钢筋的应力减少。
二、判断题1、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。
N2、采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时,其换算系数是0.95。
Y3、混凝土双向受压时强度比其单向受压时强度降低。
N4、线性徐变是指徐变与荷载持续时间之间为线性关系。
Y5、对无明显屈服点的钢筋,设计时其强度标准值取值依据是条件屈服强度。
Y6、强度与应力的概念完全一样。
N7、含碳量越高的钢筋,屈服台阶越短、伸长率越小、塑性性能越差。
混凝土结构基础原理 第3章 思考题参考答案

第3章思考题参考答案3-1 什么是钢筋与混凝土之间的粘结作用?有哪些类型?(1)钢筋与混凝土这两种材料能够承受由于变形差(相对滑移)沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力,这种剪应力称为粘结应力,通过粘结应力传递二者的应力,使钢筋与混凝土共同受力,为粘结作用。
(2)根据受力性质,钢筋与混凝土之间的粘结作用分为两类:锚固粘结与裂缝间粘结。
3-2 钢筋与混凝土间的粘结力有哪几部分组成?哪一种作用为主要作用?(1)钢筋与混凝土间的粘结作用有三部分组成:○1混凝土中水泥胶体与钢筋表面的化学胶着力;○2钢筋与混凝土接触面上的摩擦力;○3钢筋表面粗糙不平产生的机械咬合力。
(2)光圆钢筋的粘结力主要由摩擦力和机械咬合作用所组成;带肋钢筋主要表现为机械咬合作用。
3-3 带肋钢筋的粘结破坏形态有哪些?(1)由斜向挤压力径向分量引起的环向拉力增加至一定量时,会在最薄弱的部位沿钢筋的纵轴方向产生劈裂裂缝,出现粘结破坏,引起:○1梁底的纵向裂缝;○2梁侧的纵向裂缝。
(2)由斜向挤压力纵向分量引起:○1会在肋间混凝土“悬臂梁”上产生剪应力,使其根部的混凝土撕裂;○2钢筋表面的肋与混凝土的接触面上会因斜向挤压力的纵向分量产生较大的局部压应力,使混凝土局部被挤碎,从而使钢筋有可能沿挤碎后粉末堆积物形成的新的滑移面,产生较大的相对滑移;○3当混凝土的强度较低时,带肋钢筋有可能被整体拔出,发生刮出式的相对破坏。
3-4 影响钢筋与混凝土之间粘结强度的主要因素有哪些?影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多,其中主要有:(回答题目可以只写要点)(1)混凝土强度。
光圆钢筋及带肋钢筋的粘结强度均随混凝土强度等级的提高而提高,且与混凝土的劈裂抗拉强度近似成正比。
(2)浇筑混凝土时钢筋所处的位置。
浇筑深度超过300mm时的“顶部”水平钢筋,钢筋的底面混凝土由于水分、气泡的逸出和混凝土泌水下沉,并不与钢筋紧密接触,形成强度较低的疏松空隙层,削弱了钢筋与混凝土的粘结作用。
结构设计原理 第三章 受弯构件 习题及答案

结构设计原理第三章受弯构件习题及答案第三章受弯构件正截面承载力一、填空题1、受弯构件正截面计算假定的受压区混凝土压应力分布图形中,0 ,cu 。
2、梁截面设计时,可取截面有效高度:一排钢筋时,h0h ;两排钢筋时,h0h 。
3、梁下部钢筋的最小净距为 mm及≥d上部钢筋的最小净距为 mm及≥。
4、适筋梁从加载到破坏可分为3个阶段,试选择填空:A、I;B、Ia;C、II;D、IIa;E、III;F、IIIa。
①抗裂度计算以阶段为依据;②使用阶段裂缝宽度和挠度计算以阶段为依据;③承载能力计算以阶段为依据。
5、受弯构件min是为了;max是为了。
6、第一种T形截面梁的适用条件及第二种T形截面梁的适用条件中,不必验算的条件分别是及。
7、T形截面连续梁,跨中按截面,而支座边按截面计算。
8、界限相对受压区高度b需要根据等假定求出。
9、单筋矩形截面梁所能承受的最大弯矩为,否则应。
10、在理论上,T形截面梁,在M作用下,bf越大则受压区高度。
内力臂,因而可受拉钢筋截面面积。
11、受弯构件正截面破坏形态有、、3种。
12、板内分布筋的作用是:(1) ;(2) ;(3) 。
13、防止少筋破坏的条件是,防止超筋破坏的条件是。
14、受弯构件的最小配筋率是构件与构件的界限配筋率,是根据确定的。
15、双筋矩形截面梁正截面承载力计算公式的适用条件是:(1) 保证时,;(2) 保证。
当bh0时,说明,此时Mu= ,如M外Mu,则此构件。
二、判断题1、在梁的设计中,避免出现超筋破坏是通过构造措施来实现的。
2、在梁的设计中,避免出现少筋破坏是通过构造措施来实现的。
3、梁的曲率延性随配筋率的减少而提高,延性最好的是少筋梁。
4、要求梁的配筋率min是出于对混凝土随温度变化的变形和收缩变形的考虑。
5、在受弯构件的正截面中,混凝土受压变形最大处即是受压应力的最大处。
6、受弯构件正截面强度计算公式MufyAs(h0-x/2)表明:①Mu与fy成正比,因此在一般梁内所配的钢筋应尽可能使用高强度钢筋;②Mu与As成正比,因此配筋越多,梁正截面承载力越大。
混凝土结构原理思考题及习题集

混凝土结构原理思考题及习题集1第1章混凝土结构用材料的性能思考题1-1混凝土结构对钢筋性能有什么要求?各项要求指标能达到什么目的?1-2钢筋冷拉和冷轧的抗拉、抗压强度都能提高吗?为什么?1-3立方体抗压强度是怎样确定的?为什么试块在承压面上抹涂润滑剂后测出的抗压强度比不涂润滑剂的低?1-4影响混凝土抗压强度的因素有哪些?1-5、我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种?我国热轧钢筋的强度分为几个等级?用什么符号表示?1-6、混凝土立方体抗压强度能不能代表实际构件中的混凝土强度?除立方体强度外,用什么符号表示?1-7、混凝土抗拉强度是如何测试的?1-8、什么是混凝土的弹性模量、割线模量和切线模量?弹性模量与割线模量什么关系?第2章 钢筋混凝土轴心受力构件正载面承载力计算 思考题2-1轴心受压构件中纵筋的作用是什么?2-2柱在使用过程中的应力重分布是如何产生的?2-3螺旋箍筋柱应满足的条件有哪些?2-4公路桥涵规范在计算轴心受拉和抽心受压构件正截面承载力时与建筑工程规范有哪些相同和不同之处?习题2-1某四层四跨现浇框架结构的第二层内柱轴向力设计值410140⨯=N ,楼层高m .H 45=,混凝土强度等级为C20,HRB400级钢筋。
试求柱截面尺寸及纵筋面积。
2-2由于建筑上使用要求,某现浇柱截面尺寸为250mm ×250mm ,柱高4.0m ,计算高度m .H ,.l 82700==,配盘为)mm A (s2804164='φ。
C30混凝土,HRB400级钢筋,承受轴向力设计值N=950kN 。
试问柱截面是否安全?2-3已知一桥下螺旋箍筋柱,直径为d=500mm ,柱高5.0m ,计算高度700.l =,H=3.5m ,配HRB400钢筋)mm A (s 220101610='φ,C30混凝土,螺旋箍筋采用R235,直径为12mm ,螺距为s=50mm ,试确定此承载力。
2-4编写轴心受拉和轴心受压构件正截面承载力计算程序。
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仅供学习与交流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)弯矩与截面曲率基本上是直线关系。
I阶段可作为受弯构件抗裂度的计算依据。
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)受压区边缘时,混凝土被压碎,截面破坏;4)弯矩—曲率关混凝土压应变达到其极限压应变实验值0cu系为接近水平的曲线。
第Ⅲ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)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 =ƒ c (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?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,而受拉区钢筋还没图3-51 题3-10图hρ<ρmin ρmin <ρ≤ρmax ρ=ρmax ρ>ρ b b b山西建筑职业技术学院有屈服,属超筋破坏。
(2)图①破坏时梁梁受拉区混凝土一旦开裂,受拉钢筋立即达到屈服强度,有时迅速经历整个流幅而进入强化阶段,在个别情况下,钢筋甚至可能被拉断;图②受拉钢筋应力达到屈服强度后,混凝土才被压碎;图③受拉钢筋应力达到屈服强度的同时,受压区混凝土被压碎;图④受拉钢筋应力没有达到屈服强度,混凝土就已经被压碎。
(3)图①在破坏时,钢筋强度充分利用,混凝土强度没有充分利用;图②在破坏时,钢筋强度充分利用,混凝土强度没有充分利用;图③在破坏时,钢筋和混凝土强度都充分利用;图④在破坏时,混凝土强度充分利用,钢筋强度没有充分利用。
(4)各截面开裂弯距大致相同,因为各截面尺寸相同,受拉去边缘的混凝土的极限拉应变是相同的。
(5)在混凝土为C20,钢筋为HPB235级的情况下,图③的破坏弯矩最大,图②次之,图①和图④属脆性破坏,破坏弯矩最小。
11、说明界限破坏和界限配筋的概念?为何界限配筋率又称为梁的最大配筋率?答:⑴适筋破坏与超筋破坏的区别在于:前者破坏始于受拉钢筋屈服,后者破坏则始于受压区混凝土压碎。
两者之间的界限为:受拉钢筋应力达屈服强度ƒy与受压区混凝土达极限压应变εcu同时发生,此破坏形式称为“界限破坏”。
受压区高度x随ρ的增大而增大,即相对受压区高度ξ也在增大,当ξ达到适筋梁的界限ξb值时,相应地ρ也达到界限配筋率ρb⑵这是由适筋破坏与超筋破坏的区别决定的。
适筋破坏与超筋破坏的区别在于:前者破坏始于受拉钢筋屈服,后者破坏则始于受压区混凝土压碎。
界限配筋率正是两者之间的分界点。
12、什么是双筋截面?在什么情况下才采用双筋截面?双筋截面中的受压钢筋和单筋截面中的架立钢筋有何不同?答:⑴在梁的受拉区和受压区同时按计算配置纵向受力钢筋的截面称为双筋截面。
⑵在下述情况下可采用双筋截面:①当M>αsmaxα1ƒc bh o2,而截面尺寸及材料强度又由于种种原因不能再增大和提高时;②由于荷载有多种组合,截面可能承受变号弯矩时;③在抗震结构中为提高截面的延性,要求框架梁必须配置一定比例的受压钢筋时。
⑶双筋截面中的受压钢筋为受力钢筋不仅起架立的作用,而且在正截面承载力计算中必须考虑它的作用。
而单筋截面中的架立钢筋对正截面受弯承载力的贡献很小,所以在计算在是不考虑的。
13、为什么双筋截面的箍筋必须采用封闭式?双筋截面对箍筋的直径、间距有何规定? 答:⑴为防止纵向受压钢筋在纵向压力作用下发生压屈而侧向凸出,保证受压钢筋充分发挥其作用,《规范》要求,必须配置封闭箍筋。
⑵箍筋间距不应大于15倍受压钢筋中的最小直径或400mm ;箍筋直径不应小于受压钢筋最大直径的1/4。
当受压钢筋多于3根时,应设复合箍筋。
14、在设计双筋截面时,受压钢筋的抗压强度设计值应如何确定?答:《规范》规定,受压钢筋的抗压强度设计值f y '按下列原则确定:①当钢筋抗拉强度设计值ƒy ≤400N/mm 2时,取钢筋的抗压强度设计值f y '=ƒy ;②当钢筋抗拉强度设计值ƒy >400N/mm 2时,取钢筋的抗压强度设计值f y '=400N/mm 2。
15、双筋矩形截面受弯构件的适用条件是什么?引入适用条件的目的是什么?答:⑴适用条件①为了防止超筋梁破坏,应满足: x ≤ξb h 0或ξ≤ξb或 01bh A s =ρ≤yc b f f 1αξ (3-32) 由于“纯钢截面”部分不影响破坏形态,因此仅需控制单筋截面部分不要形成超筋即可。
②为保证受压钢筋的强度充分利用,应满足:x ≥2a s '双筋截面一般不会出现少筋破坏情况,故一般可不必验算最小配筋率。
⑵目的是为了防止超筋梁破坏和保证受压钢筋的强度充分利用。
16、两类T 形截面梁如何判别?为何第一类T 形梁可按b f ’×h 的矩形截面计算?答:⑴根据教材P 31页根据式(3-34)和式(3-35),可按下述方法进行T 形截面类型的判别。
x ≤h f ' A s ≤A s *=yf f c f h b f ''1α M u ≤M u *=)2'(0''1f f f c h h h b f -α当满足下列条件之一时,属于第二类T 形截面:x >h f 'A s >A s *=yf f c f h b f ''1α M u >M u *=)2'(0''1f f f c h h h b f -α⑵由于受弯构件承载力主要取决于受压区的混凝土,而与受拉区混凝土的形状无关(不考虑混凝土的受拉作用),故受压区面积为矩形(b f '×x )的第一类T 形截面,当仅配置受拉钢筋时,其承载力可按宽度为b f '的单筋矩形截面进行计算。