混凝土习题及答案(2)

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 A柱 B；C柱 A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 ；0eB ；aC ；ieD ；16判别大偏心受压破坏的本质条件是：（ C ） 。A ；03.heiB ；iC ；bD ；17由 相关曲线可以看出，下面观点不正确的是：（ B ） 。uMNA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 是相同的；u18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 ） 。A ；mkNM50k20B ；49134C ；398D ；2N5620一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 ） 。A ；mkN5k20B ；M03C ；244D ；N921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 。 （ ）2/0mN6 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 是相同的。 （ ）u11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.hei6.3 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 s=Es s=2001030.002=400 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：与混凝土共同承受压力，提高构件与截面受压承载力；提高构件的变形能力，改善受压破坏的脆性；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；减少混凝土的徐变变形。横向箍筋的作用：防止纵向钢筋受力后压屈和固定纵向钢筋位置；改善构件破坏的脆性；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：第阶段加载到钢筋屈服前 0 y 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。第阶段钢筋屈服到混凝土压应力达到应力峰值 y 0 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 0 cu 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 0 时，受力过程进入了第阶段，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 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 1.5d（d 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： 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； 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， 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：（1） ，大偏心受压破坏； ，小偏心受压破坏；bb（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 的物理意义是什么？ae答：附加偏心距 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，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0e的重合。14.什么是构件偏心受压正截面承载力 的相关曲线？MN答：构件偏心受压正截面承载力 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， 和 的相关关系，它们之间并不是独立的。u15.什么是二阶效应？ 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 的计算公式。bN答： 01hbfNcb17.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：，0Nbxfcu1截面设计问题： ， ，为大偏压； 为小偏压；0hbNbN截面复核问题：取 ， ，由， 求出 x，即可求出 ；sA yf, 0Mu18.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： 按大偏压设计， 按小偏压设计。求出 后，03.hei03.hei再来判别。截面复核问题： ， ，为大偏压； 为小偏压；两01bfNcbbNbN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：01uyuxN20. 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。NhSnAfbhfVsvytu 07.175.10其中： fNc3.21.什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 ，且纵筋多于 3 根时，应考虑设置复合箍筋。形成牢固m40的钢筋骨架，限制纵筋的纵向压曲。22.写出桥梁工程中，矩形、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 N=2650kN，计算长度，混凝土强度等级为 C30（f c=14.3N/mm2） ，钢筋用 HRB400 级（mHl6.30） ，环境类别为一类。确定柱截面积尺寸及纵筋面积。2 /Nfy解：根据构造要求，先假定柱截面尺寸为 400mm400mm由 ，查表得940/36/0bl 9.0根据轴心受压承载力公式确定 sA23 1906)40.19.0265(31)9.0(1 mAfNfAcys ，对称配筋截面每一侧配筋率也满足 0.2%的%.46min s构造要求。选 ， 2196As设计面积与计算面积误差 5%，满足要求。0.361942某多层现浇框架厂房结构标准层中柱,轴向压力设计值 N=2100kN,楼层高H=5.60m，计算长度 l0=1.25H，混凝土用 C30（f c=14.3N/mm2） ，钢筋用 HRB335 级（） ，环境类别为一类。确定该柱截面尺寸及纵筋面积。2 /30mNfy解 根据构造要求，先假定柱截面尺寸为 400mm400mm长细比 ，查表5.174065.10bl 825.0根据轴心受压承载力公式确定 sA2 180)403.1825.09(31)9.0(1 mAfNfAcys ，对称配筋截面每一侧配筋率也满足 0.2%的构造要求。%6.48min s选 6 20， 21As设计面积与计算面积误差 5%，满足要求。6.41803某无侧移现浇框架结构底层中柱，计算长度 ，截面尺寸为ml2.40300mm300mm，柱内配有 4 16 纵筋（ ） ，混凝土强度等级为 /3NfyC30（f c=14.3N/mm2） ，环境类别为一类。柱承载轴心压力设计值 N=900kN，试核算该柱是否安全。解： （1）求 则 ，由表得0.430bl 92.0（2）求 uN满 足 要 求 ）(90165 )804303.14(92.0).kAfsyc 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 N=2749kN，计算高度，根据建筑设计要求，柱得截面为圆形，直径 。混凝土强度等级为ml06.4 mdc40C30（ ） ，纵筋采用 HRB400 级钢筋（ ） ，箍筋采用2/3.1Nfc 2/36NfyHRB335 级钢筋（ ） ，环境类别为一类，试确定柱的配筋。2/0mfy解 （1）判别是否可采用螺旋箍筋柱，可设计成螺旋箍筋柱15.406cdl（2）求 sA 2221568041.3mc假定 ，则05. 2314.As 选用 ， 。231s（3）求 0s混凝土保护层厚度为 30mm，则mdcor346229081.Aco