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第6章 受压构件的截面承载力 6.1选择题 1. 钢筋混凝土轴心受压构件稳定系数是考虑了 D 。 A初始偏心距的影响 B荷载长期作用的影响 C两端约束情况的影响 D附加弯矩的影响 2. 对于高度、截面尺寸、配筋完全相同的柱以支承条件为 A 时其轴心受压承载力最大。 A两端嵌固 B一端嵌固一端不动铰支 C两端不动铰支 D一端嵌固一端自由 3. 钢筋混凝土轴心受压构件两端约束情况越好则稳定系数 A 。 A越大 B越小 C不变 4. 一般来讲配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱同配有普通箍筋的钢筋混凝土柱相比前者的承载力比后者的承载力 B 。 A低 B高 C相等 5. 对长细比大于12的柱不宜采用螺旋箍筋其原因是 D 。 A这种柱的承载力较高 B施工难度大 C抗震性能不好 D这种柱的强度将由于纵向弯曲而降低螺旋箍筋作用不能发挥 6. 轴心受压短柱在钢筋屈服前随着压力而增加混凝土压应力的增长速率 C 。 A比钢筋快 B线性增长 C比钢筋慢 7. 两个仅配筋率不同的轴压柱若混凝土的徐变值相同柱A配筋率大于柱B则引起的应力重分布程度是 B 。 A柱A柱B B柱Agt柱B C柱Alt柱B 8. 与普通箍筋的柱相比有间接钢筋的柱主要破坏特征是 D 。 A混凝土压碎纵筋屈服 B混凝土压碎钢筋不屈服 C保护层混凝土剥落 D间接钢筋屈服柱子才破坏 9. 螺旋筋柱的核心区混凝土抗压强度高于fc是因为 C 。 A螺旋筋参与受压 B螺旋筋使核心区混凝土密实 C螺旋筋约束了核心区混凝土的横向变形 D螺旋筋使核心 区混凝土中不出现内裂缝 10. 有两个配有螺旋钢箍的柱截面一个直径大一个直径小其它条件均相同则螺旋箍筋对哪一个柱的承载力提高得大些 B 。 A对直径大的 B对直径小的 C两者相同 11. 为了提高钢筋混凝土轴心受压构件的极限应变应该 C 。 A采用高强混凝土 B采用高强钢筋 C采用螺旋配筋 D加大构件截面尺寸 12. 规范规定按螺旋箍筋柱计算的承载力不得超过普通柱的1.5倍这是为 A 。 A在正常使用阶段外层混凝土不致脱落 B不发生脆性破坏 C限制截面尺寸 D保证构件的延性A 13. 一圆形截面螺旋箍筋柱若按普通钢筋混凝土柱计算其承载力为300KN若按螺旋箍筋柱计算其承载力为500KN则该柱的承载力应示为 D 。 A400KN B300KN C500KN D450KN 14. 配有普通箍筋的钢筋混凝土轴心受压构件中箍筋的作用主要是 C 。 A抵抗剪力 B约束核心混凝土 C形成钢筋骨架约束纵筋防止压曲外凸 15偏心受压构件计算中通过哪个因素来考虑二阶偏心矩的影响 D 。 A 0e B ae C ie D 16判别大偏心受压破坏的本质条件是 C 。 A03.0hei B03.0hei Cb Db 17由uuMN相关曲线可以看出下面观点不正确的是 B 。 A小偏心受压情况下随着N的增加正截面受弯承载力随之减小 B大偏心受压情况下随着N的增加正截面受弯承载力随之减小 C界限破坏时正截面受弯承载力达到最大值 D对称配筋时如果截面尺寸和形状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uN是相同的 18钢筋混凝土大偏压构件的破坏特征是
A 。 A 远侧钢筋受拉屈服随后近侧钢筋受压屈服混凝土也压碎 B 近侧钢筋受拉屈服随后远侧钢筋受压屈服混凝土也压碎 C 近侧钢筋和混凝土应力不定远侧钢筋受拉屈服 D 远侧钢筋和混凝土应力不定近侧钢筋受拉屈服 19一对称配筋的大偏心受压构件承受的四组内力中最不利的一组内力为 A 。 AmkNM500 kNN200 BmkNM491 kNN304 CmkNM503 kNN398 DmkNM512 kNN506 20一对称配筋的小偏心受压构件承受的四组内力中最不利的一组内力为 D 。 AmkNM525 kNN2050 BmkNM520 kNN3060 CmkNM524 kNN3040 DmkNM525 kNN3090 21偏压构件的抗弯承载力 D 。 A 随着轴向力的增加而增加 B 随着轴向力的减少而增加 C 小偏压时随着轴向力的增加而增加 D 大偏压时随着轴向力的增加而增加 6.2判断题 1 轴心受压构件纵向受压钢筋配置越多越好。 × 2 轴心受压构件中的箍筋应作成封闭式的。 ∨ 3 实际工程中没有真正的轴心受压构件。 ∨ 4 轴心受压构件的长细比越大稳定系数值越高。 × 5 轴心受压构件计算中考虑受压时纵筋容易压曲所以钢筋的抗压强度设计值最大取为2/400mmN。 × 6 螺旋箍筋柱既能提高轴心受压构件的承载力又能提高柱的稳定性。 × 7小偏心受压破坏的的特点是混凝土先被压碎远端钢筋没有屈服。 ∨ 8轴向压力的存在对于偏心受压构件的斜截面抗剪能力是有提高的但是不是无限制的。 ∨ 9小偏心受压情况下随着N的增加正截面受弯承载力随之减小 ∨ 10对称配筋时如果截面尺寸和形状相同混
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uN是相同的。 ∨ 11钢筋混凝土大偏压构件的破坏特征是远侧钢筋受拉屈服随后近侧钢筋受压屈服混凝土也压碎 ∨ 12界限破坏时正截面受弯承载力达到最大值 ∨ 13偏压构件的抗弯承载力随着轴向力的增加而增加 × 14判别大偏心受压破坏的本质条件是03.0hei × 6.3问答题 1. 简述结构工程中轴心受力构件应用在什么地方 答当纵向外力N的作用线与构件截面的形心线重合时称为轴心受力构件。房屋工程和一般构筑物中桁架中的受拉腹杆和下弦杆以及圆形储水池的池壁近似地按轴心受拉构件来设计以恒载为主的多层建筑的内柱以及屋架的受压腹杆等构件可近似地按轴心受压构件来设计。在桥梁工程内中桁架桥中的某些受压腹杆可以按轴心受压构件设计桁架拱桥的拉杆、桁架桥梁的拉杆和系杆拱桥的系杆等按轴心受拉构件设计。 2. 轴心受压构件设计时如果用高强度钢筋其设计强度应如何取值 答纵向受力钢筋一般采用HRB400级、HRB335级和RRB400级不宜采用高强度钢筋因为与混凝土共同受压时不能充分发挥其高强度的作用。混凝土破坏时的压应变0.002此时相应的纵筋应力值бs’Esεs’200×103×0.002400 N/mm2对于HRB400级、HRB335级、HPB235级和RRB400级热扎钢筋已达到屈服强度对于宪政经济学Ⅳ淮南三中级和热处理钢筋在计算fy’值时只能取400 N/mm2。 3. 轴心受压构件设计时纵向受力钢筋和箍筋的作用分别是什么 答纵筋的作用①与混凝土共同
承受压力提高构件与截面受压承载力②辣椒红素的提取提高构件的变形能力改善受压破坏的脆性③承受可能产生的偏心弯矩、混凝土收缩及温度变化引起的拉应力④减少混凝土的徐变变形。横向箍筋的作用①防止纵向钢筋受力后压屈和固定纵向钢筋位置②改善构件破坏的脆性③当采用密排箍筋时还能约束核芯内混凝土提高其极限变形值。 4. 受压构件设计时《规范》规定最小配筋率和最大配筋率的意义是什么 答《规范》规定受压构件最小配筋率的目的是改善其脆性特征避免混凝土突然压溃能够承受收缩和温度引起的拉应力并使受压构件具有必要的刚度和抗偶然偏心作用的能力。考虑到材料对混凝土破坏行为的影响《规范》规定受压构件最大配筋率的目的为了防止混凝土徐变引起应力重分布产生拉应力和防止施工时钢筋过于拥挤。 5. 简述轴心受压构件的受力过程和破坏过程 答第Ⅰ阶段——加载到钢筋屈服前 0ε≤εy 此阶段钢筋和混凝土共同工作应力与应变大致成正比。在相同的荷载增量下钢筋的压应力比混凝土的压应力增加得快而先进入屈服阶段。 第Ⅱ阶段——钢筋屈服到混凝土压应力达到应力峰值 εyε≤ε0 钢筋进入屈服对于有明显屈服台阶的钢筋其应力保持屈服强度不变而构件的应 变值不断增加混凝土的应力也随应变的增加而继续增长。《混凝土结构设计规范》GB50010-2002取最大压应变为0.002。 第Ⅲ阶段——混凝土应力达到峰值到混凝土应变达到极限压应变构件产生破坏ε0ε≤εcu 当构件压应变超过混凝土压应力达到峰值所对
应的应变值ε0时受力过程进入了第Ⅲ阶段此时施加于构件的外荷载不再增加而构件的压缩变形继续增加一直到变形达到混凝土极限压应变这时轴心受压构件出现的纵向裂缝继续发展箍筋间的纵筋发生压屈向外凸出混凝土被压碎而整个构件破坏。 6. 简述轴心受压构件徐变引起应力重分布轴心受压柱在恒定荷载的作用下会产生什么现象对截面中纵向钢筋和混凝土的应力将产生什么影响 答当柱子在荷载长期持续作用下使混凝土发生徐变而引起应力重分布。此时如果构件在持续荷载过程中突然卸载则混凝土只能恢复其全部压缩变形中的弹性变形部分其徐变变形大部分不能恢复而钢筋将能恢复其全部压缩变形这就引起二者之间变形的差异。当构件中纵向钢筋的配筋率愈高混凝土的徐变较大时二者变形的差异也愈大。此时由于钢筋的弹性恢复有可能使混凝土内的应力达到抗拉强度而立即断裂产生脆性破坏。 7. 比较普通箍筋柱与螺旋筋柱中箍筋的作用并从轴向力—应变曲线说明螺旋筋柱受压承载力和延性均比普通箍筋柱高。 答试验表明螺旋箍筋柱与普通箍筋柱的受力变形没有多大区别。但随着荷载的不断增加纵向钢筋应力达到屈服强度时螺旋箍筋外的混凝土保护层开始剥落柱的受力混凝土面积有所减少因而承载力有所下降。但由于螺旋箍筋间距δ较小足以防止螺旋箍筋之间纵筋的压屈因而纵筋仍能继续承担荷载。随着变形的增大核芯部分的混凝土横向膨胀使螺旋箍筋所受的环拉力增加。反过来被拉紧的螺旋箍筋又紧紧地箍住
核芯混凝土使核芯混凝土处于三向受压状态限制了混凝土的横向膨胀因而提高了柱子的抗压强度和变形能力。螺旋箍筋柱在荷载保持不变的情况下有良好的变形能力柱破坏时的变形达0.01。因此近年来在抗震设计中为了提高柱的延性常在普通钢箍筋加配螺旋箍筋。 8. 对受压构件中纵向钢筋的直径和根数有何构造要求对箍筋的直径和间距又有何构造要求 答纵向受力钢筋直径d不宜小于12mm通常在12mm32mm范围内选用。矩形截面的钢筋根数不应小于4根圆形截面的钢筋根数不宜少于8根不应小于6根。 纵向受力钢筋的净距不应小于50mm最大净距不宜大于300mm。其对水平浇筑的预制柱其纵向钢筋的最小净距为上部纵向受力钢筋水平方向不应小于30mm和1.5dd为钢筋的最大直径下部纵向钢筋水平方向不应小于25mm和d。上下接头处对纵向钢筋和箍筋各有哪些构造要求 9. 进行螺旋筋柱正截面受压承载力计算时有哪些限制条件为什么要作出这些限制条件 答凡属下列条件的不能按螺旋筋柱正截面受压承载力计算 ① 当l0/b12时此时因长细比较大有可能因纵向弯曲引起螺旋箍筋不起作用 ② 如果因混凝土保护层退出工作引起构件承载力降低的幅度大于因核芯混凝土强度提高而使构件承载力增加的幅度 ③ 当间接钢筋换算截面面积Ass0小于纵筋全部截面面积的25时可以认为间接钢筋配置得过少套箍作用的效果不明显。 10. 简述轴心受拉构件的受力过程和破坏过程 答第荒诞主义Ⅰ阶段——加载到开裂前 此阶段钢筋和混凝土共同工作应
力与应变大致成正比。在这一阶段末混凝土拉应变 达到极限拉应变裂缝即将产生。对于不允许开裂的轴心受拉构件应以此工作阶段末作为抗裂验算的依据。 第蛇胆汁Ⅱ阶段——混凝土开裂后至钢筋屈服前 裂缝产生后混凝土不再承受拉力所有的拉力均由钢筋来承担这种应力间的调整称为截面上的应力重分布。第Ⅱ阶段是构件的正常使用阶段此时构件受到的使用荷载大约为构件破坏时荷载的50—70构件的裂缝宽度和变形的验算是以此阶段为依据的。 第Ⅲ阶段——钢筋屈服到构件破坏 当加载达到某点时某一截面处的个别钢筋首先达到屈服裂缝迅速发展这时荷载稍稍增加甚至不增加都会导致截面上的钢筋全部达到屈服即荷载达到屈服荷载Ny时。评判轴心受拉破坏的标准并不是构件拉断而是钢筋屈服。正截面强度计算是以此阶段为依据的。 11.判别大、小偏心受压破坏的条件是什么大、小偏心受压的破坏特征分别是什么 答1b大偏心受压破坏b小偏心受压破坏 2破坏特征 大偏心受压破坏破坏始自于远端钢筋的受拉屈服然后近端混凝土受压破坏 小偏心受压破坏构件破坏时混凝土受压破坏但远端的钢筋并未屈服 12.偏心受压短柱和长柱有何本质的区别偏心距增大系数的物理意义是什么 答1偏心受压短柱和长柱有何本质的区别在于长柱偏心受压后产生不可忽略的纵向弯曲引起二阶弯矩。 2偏心距增大系数的物理意义是考虑长柱偏心受压后产生的二阶弯矩对受压承载力的影响。 13.附加偏心距ae的物理意义是什么 答附加偏心距ae的物理意
义在于考虑由于荷载偏差、施工误差等因素的影响0e会增大或减小另外混凝土材料本身的不均匀性也难保证几何中心和物理中心的重合。 14.什么是构件偏心受压正截面承载力MN的相关曲线 答构件偏心受压正截面承载力MN的相关曲线实质是它的破坏包络线。反映出偏心受压构件达到破坏时uN和uM的相关关系它们之间并不是独立的。 15.什么是二阶效应 在偏心受压构件设计中如何考虑这一问题 答二阶效应泛指在产生了层间位移和挠曲变形的结构构件中由轴向压力引起的附加内力。 在偏心受压构件设计中通过考虑偏心距增大系数来考虑。 16.写出偏心受压构件矩形截面对称配筋界限破坏时的轴向压力设计值bN的计算公式。 答01hbfNbcb 17.怎样进行对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面的承载力的设计与复核 答对称配筋矩形截面偏心受压构件基本计算公式 0NbxfNcu1 截面设计问题01hbfNbcbbNN为大偏压bNN为小偏压 截面复核问题取ssAAyyff由0M求出x即可求出uN 18.怎样进行不对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力的设计与复核 答不对称配筋矩形截面偏心受压构件 截面设计问题 03.0hei按大偏压设计03.0hei按小偏压设计。求出后再来判别。 截面复核问题 01hbfNbcbbNN为大偏压bNN为小偏压两个未知数两个基本方程可以求解。 19.怎样计算双向偏心受压构件的正截面承载力 答《规范》考虑了近似的计算方法 01111uuyuxuNNNN 20. 怎样计算偏心受压构件的斜截面受剪承载力 答考虑了压
力的存在对受剪承载力的提高但提高是有限的。 NhSnAfbhfVsvyvtu07.0175.1010 其中AfNc3.0 21.什么情况下要采用复合箍筋为什么要采用这样的箍筋 答当柱短边长度大于mm400且纵筋多于3根时应考虑设置复合箍筋。形成牢固的钢筋骨架限制纵筋的纵向压曲。 22.写出桥梁工程中矩形、Ⅰ形截面大、小偏心受压构件承载力的计算公式。 答略参阅教材。 6.4计算题 1 某多层现浇框架结构的底层内柱轴向力设计值N2650kN计算长度mHl6.30混凝土强度等级为C30fc14.3N/mm2钢筋用HRB400级2/360mmNfy环境类别为一类。确定柱截面积尺寸及纵筋面积。 解根据构造要求先假定柱截面尺寸为400mm×400mm 由9400/3600/0bl查表得99.0 根据轴心受压承载力公式确定sA 2319064004003.1499.09.010265036019.01mmAfNfAcys 6.02.14004001906minAAs对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2的构造要求。 选 21964mmAs 设计面积与计算面积误差0.3190619061964lt5满足要求。 2某多层现浇框架厂房结构标准层中柱轴向压力设计值N2100kN楼层高H5.60m计算长度l01.25H混凝土用C30fc14.3N/mm2钢筋用HRB335级2/300mmNfy环境类别为一类。确定该柱截面尺寸及纵筋面积。 解 根据构造要求先假定柱截面尺寸为400mm×400mm 长细比5.17400560025.10bl查表825.0 根据轴心受压承载力公式确定sA 218014004003.14825.09.0210000030019.01mmAfNfAcys 6.01.14004001801
minAAs对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2的构造要求。 选62021884mmAs 设计面积与计算面积误差6.4180118011884lt5满足要求。 3某无侧移现浇框架结构底层中柱计算长度ml2.40截面尺寸为300mm×300mm柱内配有416纵筋2/300mmNfy混凝土强度等级为C30fc14.3N/mm2环境类别为一类。柱承载轴心压力设计值N900kN试核算该柱是否安全。 解 1求 则0.1430042000bl由表得92.0 2求uN 满足要求90012658043003003003.1492.09.09.0kNkNAfAfNsycu 4某大楼底层门厅现浇钢筋混凝土内柱承受轴心压力设计值N2749kN计算高度ml06.40根据建筑设计要求柱得截面为圆形直径mmdc400。混凝土强度等级为C302/3.14mmNfc纵筋采用HRB400级钢筋2/360mmNfy箍筋采用 HRB335级钢筋2/300mmNfy环境类别为一类试确定柱的配筋。 解 1判别是否可采用螺旋箍筋柱 1215.1040040600cdl 可设计成螺旋箍筋柱 2求sA 2221256804400142.34mmdAc 假定025.0则23142125680025.0mmAs 选用23142mmAs。 3求0ssA 混凝土保护层厚度为30mm则 mmdcor34060400 22908034340142.3mmAcor 由承载力极限公式得 23010413000.123142360908033.149.010274929.0mmfAfAfNAysycorcss 20786314225.025.0mmAAsss 满足要求 4确定螺旋箍筋直径和间距 假定螺旋箍筋直径d8
mm则单根螺旋箍筋截面面积213.50mmAss可得 mmAAdssssscor6.5110413.50340142.301 取s50mm40mm≤s≤80mmmmdscor683402.02.0 满足构造要求 5复核混凝土保护层是否过早脱落 按15.100dl 查表得955.0 NkNNAfAfsyc3775377536831423601256803.14955.09.05.19.05.1 满足要求 5 已知某公共建筑门厅底层现浇钢筋混凝土框架内柱承受轴向压力N2850kN从基础顶面到二屋楼面的高度为4.0m支承条件系数1.0。混凝土选用C35fc16.7N/mm2纵筋用HRB4002/360mmNfy箍筋用HRB335fy300N/mm2。按建筑设计要求柱截面采用圆形其直径不大于400mm环境类别为一类。试进行该柱配筋计算。 解1先按配有纵筋和箍筋柱计算 柱子计算长度按《规范》规定取1.0H则 l01.0H1.0×4.04.0m 计算稳定系数值因 l0/d4000/35011.43 查表6-1得0.931 取园截面直径为350mm圆形柱混凝土截面面积为 22296163435014.34mmdA 由承载力公式求得 24987360961637.16931.09.028500009.0mmfAfNAycs 求配筋率 05.0052.0961634987AAS 配筋率太大因l0/d12若混凝土强度等级不再提高则可采用螺旋箍筋以提高柱的承载能力。具体计算如下。 2按配有纵筋和螺旋箍筋柱计算 假定纵筋配筋率按03.0计算则 mmAAs28859616303.003.0 选用相应的sA3142mm2。 取混凝土保护层厚
度为30mm 混凝土的核芯截面面积为 dcor350-60290mm ysycorcssofAfAfNA29.0 2155530023142360660197.1667.3166666mm 因Asso0.25sA0.25×3142786mm2满足构造要求。 假定螺旋箍筋直径为10mm则单肢箍筋截面面积Ast178.5mm2。螺旋箍筋间距 mmAAdsssostcor4615555.7829014.31 取用s45mm满足大于40mm及小于80mm同时小于及等于0.2dcor0.2×29058mm的要求。 由承载力计算公式.
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