发布时间 : 星期四 文章《结构设计原理》习题集更新完毕开始阅读63a79575eefdc8d376ee32c6
可变作用的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。它是对在结构上经常出现的且量值较小的荷载作用取值。
可变作用的频遇值指在设计基准期间，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。它是指结构上比较频繁出现的且量值较大的荷载作用取值。
第三章 受弯构件正截面承载力计算
3-1试比较图3-4和3-5，说明钢筋混凝土板与钢筋混凝土梁钢筋布置的特点。 答：钢筋混凝土板的钢筋布置特点：单向板内主钢筋沿板的跨度方向(短边方向)布置在板的受拉区，钢筋数量由计算决定。在板内应设置垂直于板受力钢筋的分布钢筋。分布钢筋是在主钢筋上按一定间距设置的连接用横向钢筋，属于构造配置钢筋，即其数量不通过计算，而是按照设计规范规定选择的。《公路桥规》规定，行车道板内分布钢筋直径不小于8mm，其间距应不大于200mm，截面面积不宜小于板截面面积的0.1％。在所有主钢筋的弯折处，均应设置分布钢筋。人行道板内分布钢筋直径不应小于6mm，其间距不应大于200mm。对于周边支承的双向板，板的两个方向同时承受弯矩，所以两个方向均应设置主钢筋。
钢筋混凝土梁的钢筋布置特点：梁内的钢筋有纵向受拉钢筋、弯起钢筋或斜钢筋、箍筋、架立钢筋和水平纵向钢筋等。梁内的钢筋常常采用骨架形式，一般分为绑扎钢筋骨架和焊接钢筋骨架两种形式。梁内纵向受拉钢筋的数量由计算决定。可选择的钢筋直径一般为（12~32）mm，通常不得超过40mm。在同一根梁内主钢筋宜用相同直径的钢筋，当选用两种以上直径的钢筋时，为了便于施工识别，直径间应相差2mm以上。绑扎钢筋骨架中，各主钢筋的净距或层与层间的净距：当钢筋为三层或三层以下时，应不小于30mm，并不小于主钢筋直径d；当为三层以上时，不小于40mm或主钢筋直径d的1.25倍。焊接钢筋骨架中，多层主钢筋是竖向不留空隙用焊缝连接，钢筋层数一般不宜超过6层。梁内弯起钢筋是由主钢筋按规定的部位和角度弯至梁上部后，并满足锚固要求的钢筋；斜钢筋是专门设置的斜向钢筋，它们的设置及数量均由抗剪计算确定。梁内箍筋是沿梁纵向按一定间距配置并箍住纵向钢筋的横向钢筋。架立钢筋和沿梁高的两侧面呈水平方向布置的水平纵向钢筋，均为梁内构造钢筋。
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，h0含义是什么？ 答：配筋率是指所配置的钢筋截面面积与规定的混凝土截面面积的比值（化为百分比表达）。h0表示截面有效高度。
3-3为什么钢筋要有足够的混凝土保护层厚度？钢筋的最小混凝土保护层厚度的选择应考虑哪些因素？
答：1）设置保护层 是为了保护钢筋不直接受到大气的侵蚀和其它环境因素作用们也是为了保证钢筋和混凝土有良好的粘结。2）钢筋的最小混凝土保护层厚度应不小于钢筋的公称直径，且应符合附表1-8的规定值。
3-4 参照图3-7，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
答：1）为了保证钢筋和混凝土之间的握裹力；2）保证混凝土的浇注质量。 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？
答：全过程可划分为三个阶段，这三个阶段是：第Ⅰ阶段，梁没有裂缝；第Ⅱ阶段，梁带有裂缝工作；第Ⅲ阶段，裂缝急剧开展，纵向受力钢筋应力维持在屈服强度不变。
第Ⅰ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。纵向钢筋承受拉应力。混凝土处于弹性工作阶段，即应力与应变成正比。
第Ⅰ阶段末：混凝土受压区的应力基本上仍是三角形分布。但由于受拉区混凝土塑性变形的发展，拉应变增长较快，根据混凝土受拉时的应力—应变图曲线[图3-12c )]，拉区混凝土的应力图形为曲线形。这时，手拉边缘混凝土的拉应变临近极限拉应变，拉应力达到混凝土抗拉强度，表示裂缝即将出现，梁截面上作用的弯矩用Mcr表示。
第Ⅱ阶段：荷载作用弯矩到达Mcr后，在梁混凝土抗拉强度最弱截面上出现了第一批裂缝。这时，在有裂缝的截面上，拉区混凝土退出工作，把它原承担的拉力转给了钢筋，发生了明显的应力重分布，钢筋的拉应力随荷载的增加而增加；混凝土的压应力不再是三角形分布，而形成微曲的曲线形，中和轴位置向上移动。
第Ⅱ阶段末：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Ⅱ阶段结束。
第Ⅲ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（对具有明显流幅的钢筋）。这时，裂缝急剧开展，中和轴继续上升，混凝土受压区不断缩小，压应力也不断增大，压应力图成为明显的丰满曲线形。
第Ⅲ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，并且最大压应力已不在上边缘而是在距上边缘稍下处，这都是混凝土受压时的应力—应变图所决定的。在第Ⅲ阶段末，压区混凝土的抗压强度耗尽，在临界裂缝两侧的一定区段内，压区混凝土出现纵向水平裂缝，随即混凝土被压碎，梁破坏，在这个阶段，纵向钢筋的拉应力仍维持在屈服强度。
受力特点为：1）钢筋混凝土梁的截面正应力状态随着荷载的增大不仅有数量上的变化，
而且有性质上的改变—应力分布图形改变。不同的受力阶段，中和轴的位置及内力偶臂也是有所不同的，因此，无论压区混凝土的应力或是纵向受拉钢筋的应力，不像弹性匀质材料梁那样完全与弯矩成比例。2）梁的大部分工作阶段中，受拉区混凝土已开裂。随着裂缝的开展，压区混凝土塑性变形也不完全服从弹性匀质梁所具有的比例关系。
3-6 什么叫钢筋混凝土少筋梁，适筋梁和超筋梁？各自有什么样的破坏形态？为什么把少筋梁和超筋梁都称为脆性破坏？
答：梁中的实际配筋率ρ小于ρ
min
时，梁受拉区混凝土一开裂，受拉钢筋达到屈服点，
并迅速经过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，挠度过大，钢筋甚至被拉断。把具有这种破坏形态的梁称为少筋梁；适筋梁的配筋率适中，其破坏始于受拉钢筋屈服，构件破坏之前有明显征兆，属于塑性破坏。换句话说当纵向配筋率适中时，纵向钢筋的屈服先于受压区混凝土被压碎，梁是因钢筋受拉屈服而逐渐破坏的，破坏过程较长，有一定的延性，称之为适筋破坏 ，相应的梁称为适筋梁; 配筋率过高的钢筋混凝土梁称为超筋梁。其破坏始于受压区混凝土被先压碎。当钢筋混凝土梁内钢筋配置多到一定程度时，钢筋抗拉能力就过强，而作用（荷载）的增加，使受压混凝土应力首先达到抗压强度极限值，混凝土即被压碎，导致梁的破坏。（1）少筋梁破坏形态：构件一裂就坏，无征兆，为“脆性破坏”。未能充分利用混凝土的抗压强度。(2) 适筋破坏形态：受拉钢筋先屈服，受压区混凝土后压坏，破坏前有明显预兆——裂缝、变形急剧发展，为“塑性破坏”。 (3) 超筋破坏形态：受压区混凝土先压碎，钢筋不屈服，破坏前没有明显预兆，为“脆性破坏”。钢筋的抗拉强度没有被充分利用。 少筋梁和超筋梁都是是在没有明显预兆情况下由于受压区混凝土突然压碎而被破坏，故习惯上称为“脆性破坏”。
3-7 钢筋混凝土适筋粱当受拉钢筋屈服后能否在增加荷载？为什么？少筋梁能否这样？
答：（1）能。（2）适筋截面受弯构件破坏于受拉区钢筋屈服，经历一段变形过程后压区边缘混凝土达到极限压应变后破坏。（3）不能。
3-8 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算有哪些基本假定？其中的“平截面假定”与均质弹性材料（例如钢）受弯构件计算的平截面假定情况有何不同？
答：1）平截面假定；2）不考虑混凝土的抗拉强度；3）材料应力应变物理关系。平截面假定是材料力学中的一个变形假设。内容：垂直于杆件轴线的各平截面（即杆的横截面）
在杆件受拉伸、压缩或纯弯曲而变形后仍然为平面，并且同变形后的杆件轴线垂直。
这的“平截面假定”是近似的，它与实际情况或多或少存在某些差距，大事，分析表明，由此而引起的误差是不大的，完全能符合工程计算的要求。同时，它为钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算提供了变形协调的集合关系，可加强计算方法的逻辑性和条理性，使计算公式具有更明确的物理意义。
均质弹性材料的平截面假定是假定构建受力变形后，截面仍然为平面，理论上平截面假定只适用于连续匀质弹性材料的构件。而不是上述的近似假设，是种理想状态下的假设，更加精确些。
3—9. 什么叫做钢筋混凝土受弯构件的截面相对受压区高度和相对界限受压区高度ξ
b？ξb在正截面承载力计算中起什么作用？ξb取值与哪些因素有关？
答：为了防止将构件设计成超筋构件，要求构件截面的相对受压区高度ξ不得超过其相对界限受压区高度ξb即
(4-11)
相对界限受压区高度ξb是适筋构件与超筋构件相对受压区高度的界限值，它需要根据截面平面变形等假定求出。下面分别推导有明显屈服点钢筋和无明显屈服点钢筋配筋受弯构件相对界限受压区高度ξb的计算公式。
有明显屈服点钢筋配筋的受弯构件破坏时，受拉钢筋的应变等于钢筋的抗拉强度设计值fy与钢筋弹性量Es之比值，即ξs=fy/Es ，由受压区边缘混凝土的应变为ξ
cu
与受拉钢筋应
变ξs的几何关系（图4-14）。可推得其相对界限受压区高度ξb的计算公式为：
(4－12)
图4-14 截面应变分布