混凝土習題及答案第6章 受壓構件的截面承載力 6.1選擇題 1. 鋼筋混凝土軸心受壓構件穩定系數是考慮了 D 。 A初始偏心距的影響 B荷載長期作用的影響 C兩端約束情況的影響 D附加彎矩的影響 2. 對于高度、截面尺寸、配筋完全相同的柱以支承條件為 A 時其軸心受壓承載力最大。 A兩端嵌固 B一端嵌固一端不動鉸支 C兩端不動鉸支 D一端嵌固一端自由 3. 鋼筋混凝土軸心受壓構件兩端約束情況越好則穩定系數 A 。 A越大 B越小 C不變 4. 一般來講配有螺旋箍筋的鋼筋混凝土柱同配有普通箍筋的鋼筋混凝土柱相比前者的承載力比后者的承載力 B 。 A低 B高 C相等 5. 對長細比大于12的柱不宜采用螺旋箍筋其原因是 D 。 A這種柱的承載力較高 B施工難度大 C抗震性能不好 D這種柱的強度將由于縱向彎曲而降低螺旋箍筋作用不能發揮 6. 軸心受壓短柱在鋼筋屈服前隨著壓力而增加混凝土壓應力的增長速率 C 。 A比鋼筋快 B線性增長 C比鋼筋慢 7. 兩個僅配筋率不同的軸壓柱若混凝土的徐變值相同柱A配筋率大于柱B則引起的應力重分布程度是 B 。 A柱A柱B B柱Agt柱B C柱Alt柱B 8. 與普通箍筋的柱相比有間接鋼筋的柱主要破壞特征是 D 。 A混凝土壓碎縱筋屈服 B混凝土壓碎鋼筋不屈服 C保護層混凝土剝落 D間接鋼筋屈服柱子才破壞 9. 螺旋筋柱的核心區混凝土抗壓強度高于fc是因為 C 。 A螺旋筋參與受壓 B螺旋筋使核心區混凝土密實 C螺旋筋約束了核心區混凝土的橫向變形 D螺旋筋使核心區混凝土中不出現內裂縫 10. 有兩個配有螺旋鋼箍的柱截面一個直徑大一個直徑小其它條件均相同則螺旋箍筋對哪一個柱的承載力提高得大些 B 。 A對直徑大的 B對直徑小的 C兩者相同 11. 為了提高鋼筋混凝土軸心受壓構件的極限應變應該 C 。 A采用高強混凝土 B采用高強鋼筋 C采用螺旋配筋 D加大構件截面尺寸 12. 規范規定按螺旋箍筋柱計算的承載力不得超過普通柱的1.5倍這是為 A 。 A在正常使用階段外層混凝土不致脫落 B不發生脆性破壞 C限制截面尺寸 D保證構件的延性A 13. 一圓形截面螺旋箍筋柱若按普通鋼筋混凝土柱計算其承載力為300KN若按螺旋箍筋柱計算其承載力為500KN則該柱的承載力應示為 D 。 A400KN B300KN C500KN D450KN 14. 配有普通箍筋的鋼筋混凝土軸心受壓構件中箍筋的作用主要是 C 。 A抵抗剪力 B約束核心混凝土 C形成鋼筋骨架約束縱筋防止壓曲外凸 15偏心受壓構件計算中通過哪個因素來考慮二階偏心矩的影響 D 。 A 0e B ae C ie D 16判別大偏心受壓破壞的本質條件是 C 。 A03.0hei B03.0hei Cb Db 17由uuMN相關曲線可以看出下面觀點不正確的是 B 。 A小偏心受壓情況下隨著N的增加正截面受彎承載力隨之減小 B大偏心受壓情況下隨著N的增加正截面受彎承載力隨之減小 C界限破壞時正截面受彎承載力達到最大值 D對稱配筋時如果截面尺寸和形狀相同混凝土強度等級和鋼筋級別也相同但配筋數量不同則在界限破壞時它們的uN是相同的 18鋼筋混凝土大偏壓構件的破壞特征是 A 。 A 遠側鋼筋受拉屈服隨后近側鋼筋受壓屈服混凝土也壓碎 B 近側鋼筋受拉屈服隨后遠側鋼筋受壓屈服混凝土也壓碎 C 近側鋼筋和混凝土應力不定遠側鋼筋受拉屈服 D 遠側鋼筋和混凝土應力不定近側鋼筋受拉屈服 19一對稱配筋的大偏心受壓構件承受的四組內力中最不利的一組內力為 A 。 AmkNM500 kNN200 BmkNM491 kNN304 CmkNM503 kNN398 DmkNM512 kNN506 20一對稱配筋的小偏心受壓構件承受的四組內力中最不利的一組內力為 D 。 AmkNM525 kNN2050 BmkNM520 kNN3060 CmkNM524 kNN3040 DmkNM525 kNN3090 21偏壓構件的抗彎承載力 D 。 A 隨著軸向力的增加而增加 B 隨著軸向力的減少而增加 C 小偏壓時隨著軸向力的增加而增加 D 大偏壓時隨著軸向力的增加而增加 6.2判斷題 1 軸心受壓構件縱向受壓鋼筋配置越多越好。 2 軸心受壓構件中的箍筋應作成封閉式的。 3 實際工程中沒有真正的軸心受壓構件。 4 軸心受壓構件的長細比越大穩定系數值越高。 5 軸心受壓構件計算中考慮受壓時縱筋容易壓曲所以鋼筋的抗壓強度設計值最大取為2/400mmN。 6 螺旋箍筋柱既能提高軸心受壓構件的承載力又能提高柱的穩定性。 7小偏心受壓破壞的的特點是混凝土先被壓碎遠端鋼筋沒有屈服。 8軸向壓力的存在對于偏心受壓構件的斜截面抗剪能力是有提高的但是不是無限制的。 9小偏心受壓情況下隨著N的增加正截面受彎承載力隨之減小 10對稱配筋時如果截面尺寸和形狀相同混凝土強度等級和鋼筋級別也相同但配筋數量不同則在界限破壞時它們的uN是相同的。 11鋼筋混凝土大偏壓構件的破壞特征是遠側鋼筋受拉屈服隨后近側鋼筋受壓屈服混凝土也壓碎 12界限破壞時正截面受彎承載力達到最大值 13偏壓構件的抗彎承載力隨著軸向力的增加而增加 14判別大偏心受壓破壞的本質條件是03.0hei 6.3問答題 1. 簡述結構工程中軸心受力構件應用在什么地方 答當縱向外力N的作用線與構件截面的形心線重合時稱為軸心受力構件。房屋工程和一般構筑物中桁架中的受拉腹桿和下弦桿以及圓形儲水池的池壁近似地按軸心受拉構件來設計以恒載為主的多層建筑的內柱以及屋架的受壓腹桿等構件可近似地按軸心受壓構件來設計。在橋梁工程內中桁架橋中的某些受壓腹桿可以按軸心受壓構件設計桁架拱橋的拉桿、桁架橋梁的拉桿和系桿拱橋的系桿等按軸心受拉構件設計。 2. 軸心受壓構件設計時如果用高強度鋼筋其設計強度應如何取值 答縱向受力鋼筋一般采用HRB400級、HRB335級和RRB400級不宜采用高強度鋼筋因為與混凝土共同受壓時不能充分發揮其高強度的作用。混凝土破壞時的壓應變0.002此時相應的縱筋應力值sEss2001030.002400 N/mm2對于HRB400級、HRB335級、HPB235級和RRB400級熱扎鋼筋已達到屈服強度對于級和熱處理鋼筋在計算fy值時只能取400 N/mm2。 3. 軸心受壓構件設計時縱向受力鋼筋和箍筋的作用分別是什么 答縱筋的作用與混凝土共同承受壓力提高構件與截面受壓承載力提高構件的變形能力改善受壓破壞的脆性承受可能產生的偏心彎矩、混凝土收縮及溫度變化引起的拉應力減少混凝土的徐變變形。橫向箍筋的作用防止縱向鋼筋受力后壓屈和固定縱向鋼筋位置改善構件破壞的脆性當采用密排箍筋時還能約束核芯內混凝土提高其極限變形值。 4. 受壓構件設計時規范規定最小配筋率和最大配筋率的意義是什么 答規范規定受壓構件最小配筋率的目的是改善其脆性特征避免混凝土突然壓潰能夠承受收縮和溫度引起的拉應力并使受壓構件具有必要的剛度和抗偶然偏心作用的能力。考慮到材料對混凝土破壞行為的影響規范規定受壓構件最大配筋率的目的為了防止混凝土徐變引起應力重分布產生拉應力和防止施工時鋼筋過于擁擠。 5. 簡述軸心受壓構件的受力過程和破壞過程 答第階段加載到鋼筋屈服前 0y 此階段鋼筋和混凝土共同工作應力與應變大致成正比。在相同的荷載增量下鋼筋的壓應力比混凝土的壓應力增加得快而先進入屈服階段。 第階段鋼筋屈服到混凝土壓應力達到應力峰值 y0 鋼筋進入屈服對于有明顯屈服臺階的鋼筋其應力保持屈服強度不變而構件的應 變值不斷增加混凝土的應力也隨應變的增加而繼續增長。混凝土結構設計規范GB50010-2002取最大壓應變為0.002。 第階段混凝土應力達到峰值到混凝土應變達到極限壓應變構件產生破壞0cu 當構件壓應變超過混凝土壓應力達到峰值所對應的應變值0時受力過程進入了第階段此時施加于構件的外荷載不再增加而構件的壓縮變形繼續增加一直到變形達到混凝土極限壓應變這時軸心受壓構件出現的縱向裂縫繼續發展箍筋間的縱筋發生壓屈向外凸出混凝土被壓碎而整個構件破壞。 6. 簡述軸心受壓構件徐變引起應力重分布軸心受壓柱在恒定荷載的作用下會產生什么現象對截面中縱向鋼筋和混凝土的應力將產生什么影響 答當柱子在荷載長期持續作用下使混凝土發生徐變而引起應力重分布。此時如果構件在持續荷載過程中突然卸載則混凝土只能恢復其全部壓縮變形中的彈性變形部分其徐變變形大部分不能恢復而鋼筋將能恢復其全部壓縮變形這就引起二者之間變形的差異。當構件中縱向鋼筋的配筋率愈高混凝土的徐變較大時二者變形的差異也愈大。此時由于鋼筋的彈性恢復有可能使混凝土內的應力達到抗拉強度而立即斷裂產生脆性破壞。 7. 比較普通箍筋柱與螺旋筋柱中箍筋的作用并從軸向力應變曲線說明螺旋筋柱受壓承載力和延性均比普通箍筋柱高。 答試驗表明螺旋箍筋柱與普通箍筋柱的受力變形沒有多大區別。但隨著荷載的不斷增加縱向鋼筋應力達到屈服強度時螺旋箍筋外的混凝土保護層開始剝落柱的受力混凝土面積有所減少因而承載力有所下降。但由于螺旋箍筋間距較小足以防止螺旋箍筋之間縱筋的壓屈因而縱筋仍能繼續承擔荷載。隨著變形的增大核芯部分的混凝土橫向膨脹使螺旋箍筋所受的環拉力增加。反過來被拉緊的螺旋箍筋又緊緊地箍住核芯混凝土使核芯混凝土處于三向受壓狀態限制了混凝土的橫向膨脹因而提高了柱子的抗壓強度和變形能力。螺旋箍筋柱在荷載保持不變的情況下有良好的變形能力柱破壞時的變形達0.01。因此近年來在抗震設計中為了提高柱的延性常在普通鋼箍筋加配螺旋箍筋。 8. 對受壓構件中縱向鋼筋的直徑和根數有何構造要求對箍筋的直徑和間距又有何構造要求 答縱向受力鋼筋直徑d不宜小于12mm通常在12mm32mm范圍內選用。矩形截面的鋼筋根數不應小于4根圓形截面的鋼筋根數不宜少于8根不應小于6根。 縱向受力鋼筋的凈距不應小于50mm最大凈距不宜大于300mm。其對水平澆筑的預制柱其縱向鋼筋的最小凈距為上部縱向受力鋼筋水平方向不應小于30mm和1.5dd為鋼筋的最大直徑下部縱向鋼筋水平方向不應小于25mm和d。上下接頭處對縱向鋼筋和箍筋各有哪些構造要求 9. 進行螺旋筋柱正截面受壓承載力計算時有哪些限制條件為什么要作出這些限制條件 答凡屬下列條件的不能按螺旋筋柱正截面受壓承載力計算 當l0/b12時此時因長細比較大有可能因縱向彎曲引起螺旋箍筋不起作用 如果因混凝土保護層退出工作引起構件承載力降低的幅度大于因核芯混凝土強度提高而使構件承載力增加的幅度 當間接鋼筋換算截面面積Ass0小于縱筋全部截面面積的25時可以認為間接鋼筋配置得過少套箍作用的效果不明顯。 10. 簡述軸心受拉構件的受力過程和破壞過程 答第階段加載到開裂前 此階段鋼筋和混凝土共同工作應力與應變大致成正比。在這一階段末混凝土拉應變 達到極限拉應變裂縫即將產生。對于不允許開裂的軸心受拉構件應以此工作階段末作為抗裂驗算的依據。 第階段混凝土開裂后至鋼筋屈服前 裂縫產生后混凝土不再承受拉力所有的拉力均由鋼筋來承擔這種應力間的調整稱為截面上的應力重分布。第階段是構件的正常使用階段此時構件受到的使用荷載大約為構件破壞時荷載的5070構件的裂縫寬度和變形的驗算是以此階段為依據的。 第階段鋼筋屈服到構件破壞 當加載達到某點時某一截面處的個別鋼筋首先達到屈服裂縫迅速發展這時荷載稍稍增加甚至不增加都會導致截面上的鋼筋全部達到屈服即荷載達到屈服荷載Ny時。評判軸心受拉破壞的標準并不是構件拉斷而是鋼筋屈服。正截面強度計算是以此階段為依據的。 11.判別大、小偏心受壓破壞的條件是什么大、小偏心受壓的破壞特征分別是什么 答1b大偏心受壓破壞b小偏心受壓破壞 2破壞特征 大偏心受壓破壞破壞始自于遠端鋼筋的受拉屈服然后近端混凝土受壓破壞 小偏心受壓破壞構件破壞時混凝土受壓破壞但遠端的鋼筋并未屈服 12.偏心受壓短柱和長柱有何本質的區別偏心距增大系數的物理意義是什么 答1偏心受壓短柱和長柱有何本質的區別在于長柱偏心受壓后產生不可忽略的縱向彎曲引起二階彎矩。 2偏心距增大系數的物理意義是考慮長柱偏心受壓后產生的二階彎矩對受壓承載力的影響。 13.附加偏心距ae的物理意義是什么 答附加偏心距ae的物理意義在于考慮由于荷載偏差、施工誤差等因素的影響0e會增大或減小另外混凝土材料本身的不均勻性也難保證幾何中心和物理中心的重合。 14.什么是構件偏心受壓正截面承載力MN的相關曲線 答構件偏心受壓正截面承載力MN的相關曲線實質是它的破壞包絡線。反映出偏心受壓構件達到破壞時uN和uM的相關關系它們之間并不是獨立的。 15.什么是二階效應 在偏心受壓構件設計中如何考慮這一問題 答二階效應泛指在產生了層間位移和撓曲變形的結構構件中由軸向壓力引起的附加內力。 在偏心受壓構件設計中通過考慮偏心距增大系數來考慮。 16.寫出偏心受壓構件矩形截面對稱配筋界限破壞時的軸向壓力設計值bN的計算公式。 答01hbfNbcb 17.怎樣進行對稱配筋矩形截面偏心受壓構件正截面的承載力的設計與復核 答對稱配筋矩形截面偏心受壓構件基本計算公式 0NbxfNcu1 截面設計問題01hbfNbcbbNN為大偏壓bNN為小偏壓 截面復核問題取ssAAyyff由0M求出x即可求出uN 18.怎樣進行不對稱配筋矩形截面偏心受壓構件正截面受壓承載力的設計與復核 答不對稱配筋矩形截面偏心受壓構件 截面設計問題 03.0hei按大偏壓設計03.0hei按小偏壓設計。求出后再來判別。 截面復核問題 01hbfNbcbbNN為大偏壓bNN為小偏壓兩個未知數兩個基本方程可以求解。 19.怎樣計算雙向偏心受壓構件的正截面承載力 答規范考慮了近似的計算方法 01111uuyuxuNNNN 20. 怎樣計算偏心受壓構件的斜截面受剪承載力 答考慮了壓力的存在對受剪承載力的提高但提高是有限的。 NhSnAfbhfVsvyvtu07.0175.1010 其中AfNc3.0 21.什么情況下要采用復合箍筋為什么要采用這樣的箍筋 答當柱短邊長度大于mm400且縱筋多于3根時應考慮設置復合箍筋。形成牢固的鋼筋骨架限制縱筋的縱向壓曲。 22.寫出橋梁工程中矩形、形截面大、小偏心受壓構件承載力的計算公式。 答略參閱教材。 6.4計算題 1 某多層現澆框架結構的底層內柱軸向力設計值N2650kN計算長度mHl6.30混凝土強度等級為C30fc14.3N/mm2鋼筋用HRB400級2/360mmNfy環境類別為一類。確定柱截面積尺寸及縱筋面積。 解根據構造要求先假定柱截面尺寸為400mm400mm 由9400/3600/0bl查表得99.0 根據軸心受壓承載力公式確定sA 2319064004003.1499.09.010265036019.01mmAfNfAcys 6.02inAAs對稱配筋截面每一側配筋率也滿足0.2的構造要求。 選 21964mmAs 設計面積與計算面積誤差0.3190619061964lt5滿足要求。 2某多層現澆框架廠房結構標準層中柱軸向壓力設計值N2100kN樓層高H5.60m計算長度l01.25H混凝土用C30fc14.3N/mm2鋼筋用HRB335級2/300mmNfy環境類別為一類。確定該柱截面尺寸及縱筋面積。 解 根據構造要求先假定柱截面尺寸為400mm400mm 長細比510bl查表825.0 根據軸心受壓承載力公式確定sA 218014004003.14825.09.0210000030019.01mmAfNfAcys 6.01inAAs對稱配筋截面每一側配筋率也滿足0.2的構造要求。 選62021884mmAs 設計面積與計算面積誤差6.4180118011884lt5滿足要求。 3某無側移現澆框架結構底層中柱計算長度ml2.40截面尺寸為300mm300mm柱內配有416縱筋2/300mmNfy混凝土強度等級為C30fc14.3N/mm2環境類別為一類。柱承載軸心壓力設計值N900kN試核算該柱是否安全。 解 1求 則0.1430042000bl由表得92.0 2求uN 滿足要求90012658043003003003.1492.09.09.0kNkNAfAfNsycu 4某大樓底層門廳現澆鋼筋混凝土內柱承受軸心壓力設計值N2749kN計算高度ml06.40根據建筑設計要求柱得截面為圓形直徑mmdc400?；炷翉姸鹊燃墳镃302/3.14mmNfc縱筋采用HRB400級鋼筋2/360mmNfy箍筋采用 HRB335級鋼筋2/300mmNfy環境類別為一類試確定柱的配筋。 解 1判別是否可采用螺旋箍筋柱 1215.1040040600cdl 可設計成螺旋箍筋柱 2求sA 2221256804400142.34mmdAc 假定025.0則23142125680025.0mmAs 選用23142mmAs。 3求0ssA 混凝土保護層厚度為30mm則 mmdcor34060400 22908034340142.3mmAcor 由承載力極限公式得 23010413000.123142360908033.149.010274929.0mmfAfAfNAysycorcss 20786314225.025.0mmAAsss 滿足要求 4確定螺旋箍筋直徑和間距 假定螺旋箍筋直徑d8mm則單根螺旋箍筋截面面積213.50mmAss可得 mmAAdssssscor6.5110413.50340142.301 取s50mm40mms80mmmmdscor683402.02.0 滿足構造要求 5復核混凝土保護層是否過早脫落 按15.100dl 查表得955.0 NkNNAfAfsyc3775377536