1、第 6 章 受压构件的截面承载力思 考 题 6.1 轴心受压普通钢筋短柱与长柱的破坏形态有何不同？轴心受压长柱的稳定系数 ? 如何确定？ 轴心受压普通箍筋短柱的破坏形态是随着荷载的增加， 柱中开始出现微细裂缝， 在临近破坏荷载时， 柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋发生压屈，向外凸出，混凝土被压碎，柱子即告破坏。 而长柱破坏时，首先在凹侧出现纵向裂缝，随后混凝土被压碎，纵筋被压屈向外凸出；凸侧混凝土 出现垂直于纵轴方向的横向裂缝，侧向挠度急剧增大，柱子破坏。 l s l s 混凝土结构设计规范采用稳定系数 ? 来表示长柱承载力的降低程度，即 ? N u / N u ， N u 和 N u
2、分别为长柱和短柱的承载力。根据试验结果及数理统计可得 ? 的经验计算公式：当 l0b834 时， ? 1.1770.021l0b；当 l0b3550 时， ? 0.870.012l0 b。 混凝土结构设计规范中，对于长细比 l0b 较大的构件， 考虑到荷载初始偏心和长期荷载作用对构件承载力的不利影响较大， 的 ? 取值比按经验公式所得到的 ? 值还要降低一些，以保证安全。对于长细比 l0b 小于 20 的构件，考虑 到过去使用经验， ? 的取值略微抬高一些，以使计算用钢量不致增加过多。6.2 简述偏心受压短柱的破坏形态。偏心受压构件如何分类？钢筋混凝土偏心受压短柱的破坏形态有受拉破坏和受压破坏
3、两种情况。受拉破坏形态又称大偏心受 压破坏，它发生于轴向力 N 的相对偏心距较大，且受拉钢筋配置得不太多时。随着荷载的增加，首 先在受拉区产生横向裂缝；荷载再增加，拉区的裂缝随之不断地开裂，在破坏前主裂缝逐渐明显， 受拉钢筋的应力达到屈服强度，进入流幅阶段，受拉变形的发展大于受压变形，中和轴上升，使混 凝土压区高度迅速减小，最后压区边缘混凝土达到极限压应变值，出现纵向裂缝而混凝土被压碎， 构件即告破坏，破坏时压区的纵筋也能达到受压屈服强度，这种破坏属于延性破坏类型，其特点是 受拉钢筋先达到屈服强度，导致压区混凝土压碎。受压破坏形态又称小偏心受压破坏，截面破坏是 从受压区开始的，发生于轴向压力的
4、相对偏心距较小或偏心距虽然较大，但配置了较多的受拉钢筋 的情况，此时构件截面全部受压或大部分受压。破坏时，受压应力较大一侧的混凝土被压碎，达到 极限应变值，同侧受压钢筋的应力也达到抗压屈服强度，而远测钢筋可能受拉可能受压，但都达不 到屈服。破坏时无明显预兆，压碎区段较大，混凝土强度越高，破坏越带突然性，这种破坏属于脆 性破坏类型，其特点是混凝土先被压碎，远测钢筋可能受拉也可能受压，但都不屈服。 偏心受压构件按受力情况可分为单向偏心受压构件和双向偏心受压构件；按破坏形态可分为大偏心 受压构件和小偏心受压构件；按长细比可分为短柱、长柱和细长柱。 6.3 长柱的正截面受压破坏与短柱的破坏有何异同？什
5、么是偏心受压长柱的二阶弯矩？ 偏心受压长柱的正截面受压破坏有两种形态， 当柱长细比很大时， 构件的破坏不是由于材料引起的， 而是由于构件纵向弯曲失去平衡引起的，称为“失稳破坏 ” ，它不同于短柱所发生的 “材料破坏” ； 当柱长细比在一定范围内时，虽然在承受偏心受压荷载后，偏心距由 ei 增加到 eif，使柱的承载能 力比同样截面的短柱减小，但就其破坏本质来讲，与短柱破坏相同，均属于“材料破坏” ，即为截面 材料强度耗尽的破坏。 轴心受压长柱所承受的轴向压力 N 与其纵向弯曲后产生的侧向最大挠度值 f 的乘积就是偏心受压长柱 由纵向弯曲引起的最大的二阶弯矩，简称二阶弯矩。 6.4 怎样区分大、
6、小偏心受压破坏的界限？ 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。相应于界限破坏形态的相对受压区高度设为 b ， 则当 b 时属大偏心受压破坏形态，当 b 时属小偏心受压破坏形态。6.12 什么是偏心受压构件正截面承载力 NuMu 的相关曲线？ 偏心受压构件正截面承载力 NuMu 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 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 的受弯承载力设计值 Mu 之间的关系曲线。 特点是：1）Mu 0 时，Nu 最大；Nu0 时，
7、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 1 f c bxb ） ，因此各条 NuMu 曲线的界限破坏点在同一水平处。应用 NuMu 相关曲线，可以对一些特定的截面尺寸、 特定的混凝土强度等级和特定的钢筋类别的偏心受压构件， 通过计算机预先绘制出一系列图表， 设计时可直接查表求得所需的配筋面积，以简化计算，节省大量的计算工作。第 7 章 受拉构件的截面承载力 思
8、考 题 7.1 怎样区别偏心受拉构件所属的类型？ 偏心受拉构件按纵向拉力 N 的位置不同，分为大偏心受拉与小偏心受拉两种情况：当纵向拉力 N 作用 在钢筋 As 合力点及 As 合力点范围以外时， 属于大偏心受拉情况； 当纵向拉力 N 作用在 As 合力点及 As 合力点范围以内时，属于小偏心受拉情况。7.2 偏心受拉和偏心受压杆件斜截面承载力计算公式有何不用？为什么？ 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
9、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/fcbh0.30.5 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 N0.3fcA 时，取 N0.3fcA，A 为 构件的截面面积。第 8 章 受扭构件的扭曲截面承载力 思 考 题 8.1 简述钢筋混凝土纯扭和剪扭构件的扭曲截面承载力的计算步骤。 （需简化
10、，太多，不要全抄） （1）实用上， 混凝土结构设计规范对钢筋混凝土纯扭构件的扭曲承载力计算，根据截面形式的不同，采用 了不同的计算公式，步骤如下： 1） 对 hwb6 的矩形截面钢筋混凝土纯扭构件，其受扭承载力 Tu 的计算公式为： Tu = 0.35 f tWt + 1.2 f yv Ast1 Acor s （2） （1） = 式中 f y Astl ? s f yv Ast1 ? ucor 受扭纵筋与箍筋的配筋强度比值， 混凝土结构设计规范 的限制条件为 0.3 取 1.7，当 1.7 时，按 1.7 计算。 2）对 hwtw6 的箱形截面钢筋混凝土纯扭构件，其受扭承载力 Tu 的计算公式
11、为： Tu = 0.35 n f tWt + 1.2 式中 f yv Ast1 Acor s （3） n 箱形截面壁厚影响系数， n (0.25twbh)，当 n 1 时，取 n 1。 3）对 T 形和 I 形截面钢筋混凝土纯扭构件，可将其截面划分为几个矩形截面进行配筋计算，矩形截 面划分的原则是首先满足腹板截面的完整性，然后再划分受压翼缘和受拉翼缘的面积。划分的各矩形 截面所承担的扭矩值，按各矩形截面的受扭塑性抵抗矩与截面总的受扭塑性抵抗矩的比值筋分配的原 则确定，并分别按式（1）计算受扭钢筋。注意：为了避免发生少筋破坏，受扭构件的配筋应有最小 配筋量的要求；为了避免发生超筋破坏，构件的截面
12、尺寸应满足规范规定。 （2） 混凝土结构设计规范对构件混凝土剪扭构件的扭曲截面承载力计算，类似于纯扭构件的截面 承载力计算，亦根据截面形式的不同，采用不同的计算公式，步骤如下： 1） 对矩形截面钢筋混凝土剪扭构件 a. 对一般剪扭构件 受剪承载力： Vu = 0.7(1.5 ? t ) f t bh0 + 1.25 f yv 受扭承载力： Asv h0 s （4） Vu = 0.35 t f tWt + 1.2 式中 f yv Ast1 Acor s （5） t 为剪扭构件混凝土受拉承载力降低系数，一般剪扭构件的 t 值按下式计算： t 1.5 VWt 1 + 0.5 Tbh0 （6） b.
13、对集中荷载作用下独立的钢筋混凝土剪扭构件(包括作用有多种荷载，且其中集中荷载对支座截 面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的 75以上的情况 ) 受剪承载力： Vu = 受扭承载力： A 1.75 (1.5 ? t ) f t bh0 + f yv sv h0 s +1 （7） 同式（5） 。 式中 t 应改为按下式计算： t 1.5 1 + 0.2( + 1) VWt Tbh0 （8） 按式（6）及式（8）计算得出的 t 值，若小于 0.5，取 t 0.5；若大于 1.0，取 t 1.0 。 2） 对箱形截面钢筋混凝土剪扭构件 a对一般剪扭构件 受剪承载力： Vu = 0.7(1.5 ? t
14、 ) f t bh0 + 1.25 f yv 受拉承载力： Asv h0 s Vu = 0.35 n t f tWt + 1.2 式中 f yv Ast1 Acor s （ 9） t 近似按式（6）计算。 b对集中荷载作用下独立的钢筋混凝土剪扭构件(包括作用有多种荷载，且其中集中荷载对支座截 面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的 75以上的情况) 受剪承载力： Vu = 受拉承载力： A 1.75 (1.5 ? t ) f t bh0 + f yv sv h0 s +1 同式（9） 。 式中 t 近似按式（8）计算。 3） 对 T 形和 I 形截面钢筋混凝土剪扭构件 a. 受剪承载力，按式（
15、4）与式（6）或按式（7）与式（8）进行计算。 b. 受扭承载力，可按纯扭构件的计算方法，将截面划分为几个矩形截面分别进行计算；腹板可按 式（5）及式（6）或式（8）进行计算；受压翼缘及受拉翼缘可安矩形截面纯扭构件的规定进行计 算。 8.2 在钢筋混凝土构件纯扭实验中，有少筋破坏、适筋破坏、超筋破坏和部分超筋破坏，他们各有什么特 点？在受扭计算中如何避免少筋破坏和超筋破坏？ 钢筋混凝土纯扭构件的适筋破坏是在扭矩的作用下，纵筋和箍筋先到达屈服强度，然后混凝土被压碎 而破坏，属于延性破坏类型；部分超筋破坏主要发生在纵筋与箍筋不匹配，两者配筋率相差较大时， 当纵筋配筋率比箍筋配筋率小得多时，则破坏时
16、仅纵筋屈服，而箍筋不屈服；反之，则箍筋屈服，纵 筋不屈服，这种破坏亦具有一定是延性，但较适筋受扭构件破坏时的截面延性小；超筋破坏主要发生 在纵筋和箍筋的配筋率都过高时，破坏时纵筋和箍筋都没有达到屈服强度而混凝土先行压坏，属于脆 性破坏类型； 少筋破坏主要发生在纵筋和箍筋配置均过少时， 此时一旦裂缝出现， 构件会立即发生破坏， 破坏时纵筋和箍筋不仅达到屈服强度而且可能进入强化阶段，属于脆性破坏类型。 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 Tcr 的原则确定
17、；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，即： 当 hw / b (或 hw / t w )4 时， V T + 0.25 c f c ； bh0 0.8Wt V T + 0.2 c f c bh0 0.8Wt 当 hw / b (或 hw / t w )6 时， 当 4 hw / b (或 hw / t w )6 时，按线性内插法确定。钢筋混凝土构件的变形、 第 9 章 钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性 思 考 题 9.1 何谓构件截面的弯曲刚度？它与材料力学中的刚度相比有何区别和特点？怎样建立受弯构件刚度计 算公式？ 构件截面的弯曲刚度就是使截面产生单位曲率需要
18、施加的弯矩值，即 B=M/ 。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。 受弯构件刚度计算公式的建立过程为：首先，由纯弯段内的平均曲率导得短期刚度 Bs 的计算公式， 式中的各系数根据试验研究推导得出。由于受弯构件挠度计算采用的刚度 B，是在短期刚度 Bs 的基 础上，
19、用荷载效应的准永久组合对挠度增大的影响系数 来考虑荷载效应的准永久组合作用的影响， 即荷载长期作用部分的影响，因此令 f =S 2 ( M k ? M q )l0 Bs +S M q l02 Bs =S M k l02 B 即得到受弯构件刚度 B 的计算公式： B= Mk Bs 。 M q ( ? 1) + M k 其中，当 0 时， 2.0；当 时， 1.6；当 为中间数值时， 按直线内插法取值。 和 分别为受拉及受压钢筋的配筋率。9.2 何谓“最小刚度原则” ？试分析应用该原则的合理性。 “最小刚度原则”就是在受弯构件全跨长范围内，可都按弯矩最大处的截面弯曲刚度，亦即按最小 的截面弯曲刚度
20、，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。当构件上存在正、负 弯矩时，可分别取同号弯矩区段内|Mmax| 处截面的最小刚度计算挠度。 试验分析表明，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。9.3 简述配筋率对受弯构件正截面承载力、 挠度和裂缝宽度的影响。 三者不能同时满足时采取什么措施？ 在适筋范围内，当梁的尺寸和材料性能给定时，配筋率越高，受弯构件正截面承载力越大，最大裂 缝宽度值越小，但配筋率的提高
21、对减小挠度的效果不明显。 受弯构件在满足了正截面承载力要求的前提下，还必须满足挠度验算要求和裂缝宽度验算要求。若 此时不满足挠度验算要求，不能盲目地用增大配筋率的方法来解决，可以采用增大截面有效高度 h0 或施加预应力或采用 T 形或 I 形截面的方法来处理挠度不满足的问题。 若满足了挠度验算的要求， 而 不满足裂缝宽度验算的要求，则可采用施加预应力或在保证配筋率变化不大的情况下减小钢筋直径 和采用变形钢筋的方法来解决，必要时可适当增加配筋率。 9.4 何谓混凝土构件截面的延性？其主要的表达方式及影响因素是什么？ 混凝土结构、构件或截面的延性是指从屈服开始至达到最大承载能力或达到以后而承载力还
22、没有显 著下降期间的变形能力。 延性通常是用延性系数来表达，受弯构件截面曲率延性系数表达式为： ? = u cu (1 ? k )h0 = y y xa 式中 cu 受压区边缘混凝土极限压应变； y 钢筋开始屈服时的钢筋应变， y fyEs； k钢筋开始屈服时的受压区高度系数； xa达到截面最大承载力时混凝土受压区的压应变高度。 影响受弯构件的截面曲率延性系数的主要因素是纵向钢筋配筋率、混凝土极限压应变、钢筋屈服强度 及混凝土强度等，这些影响因素可以归纳为两个综合因素，即极限压应变 cu 以及受压区高度 kh0 和 xa。影响偏心受压构件截面曲率延性系数的两个综合因素是和受弯构件相同的，除此之
23、外，偏心受压 构件的轴压比和配箍率对其截面曲率延性系数的影响较大。 9.5 什么是框架柱的轴压比？为什么要满足轴压比限值的要求？ 轴压比的定义为柱的轴向压力与理论抗压强度的比值。公式是 N/（fc*A ） 为角标） 为柱的轴压 （c 。 N 力，fc 为砼抗压强度设计值，A 为柱的截面面积。或者说轴压比是框架柱抽向压力设计值与柱全截 面面积和混凝土轴心抗压强度设计值 fc 乘积的比值。 目的是防止梁截面尺寸过小而使斜截面产生脆性的斜压破坏形态。第十章 混凝土结构设计的一般原则和方法思考题 10.1 简述荷载的分类。 按照作用时间长短和性质： 永久荷载：设计试用期内，其值不随时间而变化，或其变化
24、与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调 的并能趋于限值的荷载； 可变荷载：在结构设计基准期内其值随时间而变化，其变化与平均值相比不可忽略的荷载； 偶然荷载：在设计基准期内不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载； 另外，按空间位置的变异，可以分为：移动荷载，固定荷载；按结构对荷载的反应性质：静力荷载，动力 荷载； 10.2 什么叫结构的可靠度和可靠指标？我国建筑结构可靠度设计统一标准对结构可靠 度是如何定义的？ 结构的可靠度：在规定时间内规定条件下，完成预定功能的能力。 可靠指标：衡量结构可靠度的一个指标。 可靠度：是结构可靠性的概率度量，即在设计使用年限内，在正常条件下，完成预定
25、功能的概率。10.3 建筑结构应满足哪些功能要求？建筑结构安全等级是按什么原则划分的？结构的设 计使用年限如何确定？结构超过其设计使用年限是否意味着不能再使用？为什么？ 根据我国建筑结构可靠度设计统一标准 ，建筑结构应满足的功能要求： 安全性：建筑结构应能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载和变形，在偶然事件（如爆炸地 震等）发生时和发生后保持其整体稳定性；使用性：结构在正常使用过程中应具有良好的工作性能，例 如：不产生影响使用过大变形或者振幅，不发生足以让使用者不安的过宽裂缝等；耐久性：结构在正常 维护条件下应有足够的耐久性，完好使用到设计使用年限。 安全等级划分标准：建筑结构破坏后果
26、的影响程度；分为三个安全等级：破坏后果很严重为一级，严重的 为二级，不严重的为第三级； 设计使用年限的确定：按建筑结构可靠度设计统一标准或按业主的要求经主管部门同意的。 超过设计使用年限的结构并不意味着已损坏而不能使用，只是说明其完成预定功能的能力越来越低了。10.4 什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类，其含义各是什么？ 极限状态：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要 求，这个特定状态就称为该功能的极限状态。 分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。 承载能力极限状态对应于结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形状 态。 应于结构或结构构件
27、达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。10.5 我国建筑结构荷载规范规定的承载力极限状态设计表达式采用了何种形式？说明式中个符号的物 理意义及荷载效应基本组合的取值原则。式中可靠指标体现在何处。 我国“规范” 承载力极限状态设计表达式如下： 1) 对由可变荷载效应控制的组合，其表达式一般形式为： 0 ( G CG Gk + Q1CQ1Q1k + Qi CQi CiQik ) R( f Sk / S , f Ck / C , a k .) = R( f S , f C , a k .) i=2 n 2) 对由永久荷载效应控制的组合，其表达式一般形式为： 0 ( G CG Gk + Qi CQi
28、CiQik ) R( f Sk / S , f Ck / C , a k .) = R ( f S , f C , a k .) 式中， 0 结构构件的重要性系数，与安全等级对应，对安全等级为一级或设计使用年限为 100 年及以上的结构构件不应小于 1.1；对安全等级为二级或设计使用年限为 50 年的结构 构件不应小于 1.0；对安全等级为三级或设计使用年限为 5 年及以下的结构构件不应小 于 0.9；在抗震设计中，不考虑结构构件的重要性系数； Gk永久荷载标准值； i =1 n Q1k最大的一个可变荷载的标准值； Qik其余可变荷载的标准值； G 、 Q1 、 Qi 永久荷载、可变荷载的分项
29、系数，当永久荷载效应对结构不利时，对由可变荷载效应控制的组合一般 G 取 1.2；对由永久荷载效应控制的组合一般 G 取 1.35，当永久荷载 效应对结构有利时，取 G 1.0；可变荷载的分项系数 Q1 、 Qi 一般取 1.4； CG、CQ1、CQi 分别为永久荷载、第一种可变荷载、其他可变荷载的荷载效应系数，即由荷载求出荷载 效应(如荷载引出的弯矩、剪力、轴力和变形等)须乘的系数； Ci 可变荷载组合值系数。不等式右侧为结构承载力，用承载力函数 R()表示，表明其为混凝土和钢筋强度标准值(fCk、fSk)、分 项系数( C 、 S )、 几何尺寸标准值(ak)以及其他参数的函数。 式中可靠
30、指标体现在了承载力分项系数 C 、 S 及荷载分项系数 G 、 Q 中。第十一章 楼盖 思考题 11.4 试比较钢筋混凝土塑性铰与结构力学中的理想铰和理想塑性铰的区别。 答：1）理想铰是不能承受弯矩，而塑性铰则能承受弯矩（基本为不变的弯矩） ； 2）理想铰集中于一点，而塑性铰有一定长度； 3）理想铰在两个方向都能无限转动，而塑性铰只能在弯矩作用方向作一定限度的转动，是有限转动 的单向铰。11.6 试比较内力重分布和应力重分布。 答：适筋梁的正截面应力状态经历了三个阶段： 弹性阶段- 砼应力为弹性，钢筋应力为弹性； 带裂缝工作阶段- 砼压应力为弹塑性，钢筋应力为弹性； 破坏阶段-砼压应力为弹塑性，钢筋应力为塑性。 上述钢筋砼由弹性应力转为弹塑性应力分布，称为应力重分布现象。由结构力学知，静定结 构的内力仅由平衡条件得，故同截面本身刚度无关，故应力重分布不会引起内力重分布，而对超静定 结构，则应力重分布现象可能会导： 截面开裂使刚度发生变化，引起内力重分布； 截面发生转动使结构计算简图发生变化，引起内力重分布。
