混凝土结构设计原理(同济大学)课后思考题答案 下载本文

5.6考虑二阶效应的条件

杆端弯矩同号时:杆当满足下述三个条件中的一个条件时,就要考虑二阶效应:

①M1/M2>0.9或

②轴压比N/fcA>0.9或 ③lc/i>34-12(M1/M2)

杆端弯矩异号时: 不会发生控制截面转移的情况,故不必考虑二阶效应。

5.7大、小偏心受压破坏的界限破坏形态即称为“界限破坏”,其主要特征是:受拉纵筋应力达到屈服强度的同时,受压区边缘混凝土达到了极限压应变。

当≤b时属大偏心受压破坏形态,当时属小偏心受压破坏形态。 5.11矩形截面对称配筋偏心受压构件大小偏心受压破坏的界限如何区分?

5.12偏心受压构件正截面承载力Nu—Mu的相关曲线是指偏心受压构件正截面的受压承载力设计值Nu与正截面的受弯承载力设计值Mu之间的关系曲线。

整个曲线分为大偏心受压破坏和小偏心受压破坏两个曲线段,其特点是: 1)Mu=0时,Nu最大;Nu=0时,Mu不是最大;界限破坏时,Mu最大。

2)小偏心受压时,Nu随Mu的增大而减小;大偏心受压时,Nu随Mu的增大而增大。 3)对称配筋时,如果截面形状和尺寸相同,混凝土强度等级和钢筋级别也相同,但配筋数量不同,则在界限破坏时,它们的Nu是相同的(因为Nu=bc1bxf),因此各条Nu—Mu曲线的界限破坏点在同一水平处。 (不利情况组合)

第6章 受拉构件的截面承载力

6.5偏心受拉构件的斜截面受剪承载力Vu等于混凝土和箍筋承担的剪力Vcs扣掉轴向拉力的不利作用,而偏心受压构件的斜截面承载力Vu等于混凝土和箍筋承担的剪力Vcs加上轴向压力的有利作用。这是因为轴向拉力的存在有时会使斜裂缝贯穿全截面,导致偏心受拉构件的斜截面受剪承载力比无轴向拉力时要降低一些。而轴向压力的存在则能推迟垂直裂缝的出现,并使裂缝宽度减小,从而使得偏心受压构件的斜截面受剪承载力比无轴向压力时要高一些,但有一定限度,当轴压比N/fcbh=0.3~0.5时,再增加轴向压力就将转变为带有斜裂缝的小偏心受压的破坏情况,斜截面受剪承载力达到最大值,因此,在计算偏心受压构件的斜截面受剪承载力时,注意当轴向压力N>0.3fcA时,取N=0.3fcA,A为构件的截面面积。

第7章 受扭构件的扭曲截面承载力

两类扭转:

平衡扭转-静定的受扭构件,由荷载产生的扭矩是由构件的静力平衡条件确定而与受扭构件的扭转刚度无关的,称为平衡扭转

协调扭转约束扭转)-超静定受扭构件,因构件间的连续性引起的扭转,扭矩除了静力平衡条件以外,还必须由相邻构件的变形协调条件才能确定。扭矩大小与构件受力阶段的刚度比有关,不是定值。

受扭构件的破坏形态

受扭构件的破坏形态与受扭纵筋和受扭箍筋的配筋率有关,分为:适筋破坏、部分超筋破坏、超筋破坏和少筋破坏

①适筋受扭构件:对于箍筋和纵筋配置都合适的情况,与临界(斜)裂缝相交的钢筋都能先达到屈服,然后混凝土压坏,与受弯适筋梁的破坏类似,属于延性破坏。破坏时的极限扭矩与配筋量有关 ②部分超筋受扭构件: (纵筋或箍筋过多)受扭箍筋和受扭纵筋两者配筋量相差过大时,会出现一个未达到屈服、另一个达到屈服的部分超筋破坏情况。具有一定的延性

③超筋受扭构件:当箍筋和纵筋配置都过大时,则会在钢筋屈服前混凝土就压坏,为受压脆性破坏。受扭承载力取决于混凝土的抗压强度

④少筋受扭构件:当配筋量过少时,配筋不足以承担混凝土开裂后释放的拉应力,一旦开裂,将导致扭转角迅速增大,此时纵筋和箍筋不仅达到屈服强度而且可能进入强化阶段,与受弯少筋梁类似,呈受拉脆性破坏特征,受扭承载力取决于混凝土的抗拉强度

7.2抗弯,相关系数, 如何体现?在哪体现?

7.3纵向钢筋与箍筋的配筋强度比表示:受扭构件中所配置的受扭纵筋沿截面核心周长单位长 度上的拉力与受扭箍筋沿构件纵向单位长度上的拉力的比值。

Astlsfy

??Ast1ucorfyv起什么作用?有什么限制? 7.4破坏形态

底面、两侧面混

扭弯比较小时 扭弯比和扭剪

配筋适凝土开裂,与螺当 在顶部,扭矩产旋裂缝相交的纵顶部生的拉应力远大筋和箍筋均能受钢筋

于弯矩产生的压拉屈服,顶面混

剪力、比均较较少 长边一侧混凝土应力,致使顶部凝土后压碎

开裂,该侧抗扭在受扭计算中,为了避免少筋破坏,受扭构件的配筋应有最小配筋量的要求,受扭构件的最小纵筋扭矩较大 钢筋先屈服,底和箍筋配筋量,可根据钢筋混凝土构件所能承受的扭矩T不低于相同截面素混凝土构件的开裂扭矩纵筋,抗扭、抗Tcr的原则确定;为了避免发生超筋破坏,构件的截面尺寸应满足一定的要求。 大 部混凝土后压碎 1.为避免少筋,受扭纵筋和受扭箍筋必须大于各自的最小配筋率

剪箍筋屈服,另2.为防止超筋,对构件尺寸有基本要求

一长边混凝土压碎

第8章 钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性

8.1

构件截面的弯曲刚度就是使截面产生单位曲率需要施加的弯矩值,即。它是度量截面抵抗弯曲变形能力的重要指标。

当梁的截面形状尺寸和材料已知时,材料力学中梁的截面弯曲刚度EI是一个常数,因此,弯矩与曲率之间都是始终不变的正比例关系。钢筋混凝土受弯构件的截面弯曲刚度B不是常数而是变化的,即使在纯弯段内,沿构件跨度各个截面承受的弯矩相同,但曲率也即截面弯曲刚度却不相同。且它不仅随荷载增大而减小,还将随荷载作用时间的增长而减小。

8.2最小刚度原则:在简支梁全跨范围内,按弯矩最大处的截面弯曲刚度,即最小的截面弯曲刚度,用材料力学方法中不考虑剪切变形影响的公式来计算挠度.

虽然按最小截面弯曲刚度Bmin计算的挠度值偏大,但由于受弯构件剪跨段内的剪切变形会使梁的挠度增大,而这在计算中是没有考虑的,这两方面的影响大致可以相互抵消,因此,采用“最小刚度原则”是合理的,可以满足实际工程要求。 8.6最大裂缝宽度计算公式的建立过程为:

首先,由理论分析推导出平均裂缝间距表达式和平均裂缝宽度表达式;

然后,最大裂缝宽度由平均裂缝宽度乘以“扩大系数”得到,即在荷载的标准组合作用下的最大裂缝宽度,由平均裂缝宽度乘以扩大系数τ,在荷载长期作用下的最大裂缝宽度 (也就是验算时的最大裂缝宽度)再由,乘以荷载长期作用下的扩大系数得到,即:

最后,根据试验结果,将平均裂缝宽度的表达式代入及将相关的各种系数归并后,得到《混凝土结构设计规范》中规定的最大裂缝宽度计算公式。

由于影响结构耐久性和建筑观感的是裂缝的最大开展宽度,而不是裂缝宽度的平均值,因此,应将前者作为评价指标,要求最大裂缝宽度的计算值不超过《规范》规定的允许值。但注意,由《规范》给出的最大裂缝宽度公式计算出的值,并不就是绝对最大值,而是具有95%保证率的相对最大裂缝宽度。

8.9混凝土构件截面延性是指构件从钢筋(或构件、截面)屈服至达到承载力极限状态期间的变形能力。

延性的描述指标:延性系数

曲率延性系数的物理意义:截面达到承载力极限状态时的曲率与截面受拉钢筋开始屈服的曲率之比

截面曲率延性系数:????u?cu(1?k)h0?. ?y?yxa影响因素:混凝土的极限压应变、钢筋屈服强度、混凝土强度、钢筋的配筋率 (1)混凝土的极限压应变提高,延性增大(加密箍筋) (2)受拉钢筋增加,延性降低

受压钢筋增加,延性增大

限制受拉钢筋配筋率, 规定受压钢筋和受拉钢筋 的最小比例

(3)混凝土强度提高且采用软钢,延性系数提高 3.提高截面曲率延性系数的主要措施

(1)限制纵向受拉钢筋的配筋率,一般不应大于2.5%; 受压区高度

(2)规定受压和受拉钢筋的最小比例,保持为0.3~0.5 (3)在弯矩较大处加密箍筋

8.12框架柱的轴压比μ是指考虑地震作用组合的框架名义压应力N/A与混凝土轴心抗压强度设计值 的比值,即 .

把界限破坏时的轴压比作为分界线,成为轴压比限制,当满足时,康家住的破坏形态就是大偏心受压,属于延性破坏。

第10章混凝土结构设计的一般原则和方法

10.9结构的可靠性:结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的能力称为结构的可靠性。它包含安全性、适用性、耐久性三个功能要求。

建筑结构安全等级是根据建筑结构破坏时可能产生的后果严重与否来划分的。

设计使用年限:设计规定的结构或结构构件不需要进行大修即可按其预定目的使用的时期。 结构超过其设计工作寿命并不意味着不能再使用,只是其完成预定功能的能力越来越差了。 10.10结构的极限状态:结构或构件不能满足某一功能要求的特定状态。

结构的极限状态可分为两类,一类是承载能力极限状态,即结构或构件达到最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态。

另一类是正常使用极限状态,即结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限值的状态。 10.141.承载能力极限状态表达式:?0S?R

上式的物理意义为:荷载效应设计值不超过抗力的设计值; 2.Z=R-S就是结构的功能函数

3.引入分项系数的原因:利用积分求解失效概率困难、计算可靠指标麻烦且不便工程师设计 4.可靠性的评价包含在三类分项系数之中,即 结构构件重要性系数?0; 荷载分项系数?G、 ?Q; 材料分项系数?s、?C;

10.15荷载标准值是荷载的基本代表值。它是根据大量荷载统计资料,运用数理统计的方法确定具有 一定保证率的统计特征值,这样确定的荷载是具有一定概率的最大荷载值,称为荷载标准值。 可变荷载的频遇值系数乘以可变荷载标准值所得乘积称为荷载的频遇值

可变荷载的准永久值系数乘以可变荷载标准值所得乘积称为荷载的准永久值。