结构设计原理课后习题答案(4)

2019-05-26 22:30

V'?LV0?h(V0?Vl/2)4800?124.8?500(124.8?25.2)??114.43kN

L4800p?100??2 Sv???12?32(0.56?10?6)(2?0.6p)fcu,kAsvfsvbh02(V')2?62(0.56?10)(2?0.6?2)20?100.6?195?200?436=456.5mm2(114.43)h由构造要求得:Sv??250mm,去Sv=250mm,箍筋配筋率

2

?sv?Asv100.6??0.2?%bSv20?0250,满足要求,根据要求: 0.18%在支座中心向跨径长度方向的500mm范围内,设计箍筋间距Sv=100mm,尔后至跨中截面统一采用Sv=250mm

第六章

6-1配有纵向钢筋和普通钢筋的轴心受压短柱与长注的破坏形态有何不同?什么叫作柱的稳定系数??影响稳定系数?的主要因素有哪些?

解:

1)短柱:当轴向力P逐渐增加时,试件也随之缩短,试验结果证明混凝

土全截面和纵向钢筋均发生压缩变形。

当轴向力P达到破坏荷载的90%左右时,柱中部四周混凝土表面出现纵向裂缝,部分混凝土保护层剥落,最后是箍筋间的纵向钢筋发生屈服,向外鼓出,混凝土被压碎而整个试验柱破坏。钢筋混凝土短柱的破坏是材料破坏,即混凝土压碎破坏。

2)长柱:在压力P不大时,也是全截面受压,但随着压力增大,长柱不

紧发生压缩变形,同时长柱中部发生较大的横向挠度u,凹侧压应力较大,凸侧较小。在长柱破坏前,横向挠度增加得很快,使长柱的破坏来得比较突然,导致失稳破坏。破坏时,凹侧的混凝土首先被压碎,混凝土表面有纵向裂缝,纵向钢筋被压弯而向外鼓出,混凝土保护层脱落;凸侧则由受压突然转变为受拉,出现横向裂缝。

3)稳定系数?:钢筋混凝土轴心受压构件计算中,考虑构件长细比增大

的附加效应使构件承载力降低的计算系数

4)主要影响因素:构件的长细比

16 / 31

6-5

解:短边b?250mm,计算长细比??l05000??20,查表得b250??0.75,fcd?11.5MPa,f'sd?280MPa,?0?1.0

Nu?0.9?(fcdA?f'sdA's)?0.9?0.75(11.5?250?250?280?804)?637.11kN??0Nd?560kN,则满足承载能力要求。

6-7

解:查表得混凝土抗压强度设计值fcd?11.5MPa,?0?1.1,HRB335级钢筋抗压

强度设计值

f'sd?280MPa,R235级钢筋抗拉强度设计值fsd?195MPa,轴心压力计算?1.1?1560?1716kN

l03000??6.67?12,可按螺旋箍筋柱设计。 d450值N??0Nd1)截面设计

长细比??(1)计算所需纵向钢筋截面积

由附表1-8,取纵向钢筋的混凝土保护层厚度为c?40mm,则: 核心面积直径:dcor?d?2c?450?2?40?370mm

3.14?4502??158962.5mm2 柱截面面积:A?44核心面积:Acor?d2??dcor243.14?3702??107466.5mm2

4假定纵向钢筋配筋率?'?1.2%,则可得到:

As'??'Acor?0.012?107466.5?1290mm2

选用7根16的,As'?1407mm2

(2)确定箍筋直径和间距S

取Nu?N?1716kN,可得螺旋箍筋换算截面面积As0为:

N/0.9?fcdAcor?fsd'As'kfsd1716000/0.9?11.5?107466.5?280?1407??710mm2?0.25As'?351.75mm22?195As0? 17 / 31

选Φ10单肢箍筋的截面积As01'?78.5mm,这时箍筋所需的间距为:

2S??dcorAs01As0?3.14?370?78.5?128.5mm,由构造要求,间距S应满足

710S?dcor/5?74mm和S?80mm,故取S?70mm

2)截面复核

Acor?107466.5mm2,As'?1407mm2,?'?1407/107466.5?1.31%?0.5%

As0??dcorAs01S?3.14?370?78.5?1303mm2

70Nu?0.9(fcdAcor?kfsdAs0?fsd'As')?0.9(11.5?107466.5?2?195?1303?280?1407)?1924.2kN??0Nd?1716kN满足承载力要求!

检查混凝土保护层是否会剥落。

Nu'?0.9?(fcdA?fsd'As')?0.9?1?(11.5?158962.5?280?1407)?1999.83kN1.5Nu'?1.5?1999.83?2999.75kN?Nu?1924kN故混凝土保护层不会剥落。

第七章

7-2试简述钢筋混凝土偏心受压构件的破坏形态和破坏类型。

答:破坏形态:

(1)受拉破坏—大偏心受压破坏,当偏心距较大时,且受拉钢筋配筋率不高时,偏心受压构件的破坏是受拉钢筋先达到屈服强度,然后受压混凝土压坏,临近破坏时有明显的预兆,裂缝显著开展,构件的承载能力取决于受拉钢筋的强度和数量。

(2)受压破坏—小偏心受压破坏,小偏心受压构件的破坏一般是受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变,受压区混凝土被压碎;同一侧的钢筋压应力达到屈服强度,破坏前钢筋的横向变形无明显急剧增长,正截面承载力取决于受压区混凝土的抗压强度和受拉钢筋强度。

破坏类型:1)短柱破坏;2)长柱破坏;3)细长柱破坏

7-3由式(7-2)偏心距增大系数与哪些因素有关?

1?l0? 由公式??1????1?2可知,偏心距增大系数与构件的计算长度,偏心

1400(e0/h0)?h?距,截面的有效高度,截面高度,荷载偏心率对截面曲率的影响系数,构件长细比对截面曲

率的影响系数。

27-4钢筋混凝土矩形截面偏心受压构件的截面设计和截面复核中,如何判断是大偏心受压还是小偏心受压?

18 / 31

答:截面设计时,当?e0压构件设计。

截面复核时,当??0.3h0时,按小偏心受压构件设计,?e0?0.3h0时,按大偏心受

??b时,为大偏心受压,???b时,为小偏心受压.

7-5写出矩形截面偏心受压构件非对称配筋的计算流程图和截面复核的计算流程图

注意是流程图

7-6

解: 查表得:

fcd?11.5MPa,fsd?fsd'?280MPa,?0?1.0N?Nd??0?542.8?1.0?542.8kN,M?Md??0?326.6?1.0?326.6kN?m

偏心距e0?lM326.66000??602mm,弯矩作用平面内的长细比0??10?5,故应N542.8h600考虑偏心距增大系数。 设as?as'?40mm,则h0?h?as?560mm

e0602?0.2?2.7??1,取?1?1.0 h0560?1?0.2?2.7?2?1.15?0.010?1.15?0.01?所以偏心距增大系数

lh6000?1.05?1,取?2?1.0 600??1?11400e0h0l1(0)2?1?2?1??102?1?1?1.07 h1400?602/560(1)大小偏心受压的初步判断

?e0?1.07?602?644mm?0.3h0,故可先按照大偏心受压来进行配筋计算。

es??e0?h/2?as?644?300?40?904mm

(2)计算所需的纵向钢筋面积

取???b?0.56,

19 / 31

Nes?fcdbh02?b?1?0.5?b?As'?fsd'(h0?as')542.8?904?11.5?300?5602?0.56?(1?0.5?0.56)??374mm2??min'bh?360mm2280?(560?40)所以As'?374mm2,取4根12的钢筋,As'?452mm2

fcdbh0?b?fsd'As'?Nfsd11.5?300?560?0.56?280?452?542.8??2377mm2

280As?取4根28的钢筋。

7-7

解: 查表得:

fcd?9.2MPa,fsd?fsd'?280MPa,?0?1.0N?Nd??0?188?1.0?188kN,M?Md??0?120?1.0?120kN?m

偏心距e0?lM1204000??638mm,弯矩作用平面内的长细比0??10?5,故应考N188h400虑偏心距增大系数。 设as?as'?40mm,则h0?h?as?360mm

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