模块5钢筋混凝土纵向受力构件计算能力训演习题谜底.doc

模块五钢筋混凝土纵向受力构件计算能力训练****题答案一、简答题 1 试说明轴心受压普通箍筋柱和螺旋箍筋柱的区别? 答: 与轴心受压普通箍筋柱相比, 混凝土的受压破坏可认为是由于横向变形而发生的破坏, 螺旋箍筋可以约束混凝土的横向变形, 因而可以间接提高混凝土的纵向抗压强度。试验研究表明,当混凝土所受的压应力较低时,螺旋箍筋的受力并不明显;当混凝土的压应力增至相当大后,( 纵向钢筋受压屈服), 混凝土中沿受力方向的微裂缝开始迅速发展, 使混凝土的横向变形明显增大并对箍筋形成径向压力, 这时箍筋才对混凝土施加被动的径向约束压力,当构件的压应变超过无约束混凝土的极限应变后,箍筋以外的表层混凝土将逐步脱落, 箍筋以内的混凝土(称核芯混凝土)在箍筋的约束下处于三向受压应状态,可以进一步承受压力直至螺旋箍筋受拉屈服, 其抗压极限强度和极限压应变随箍筋约束力的增大( 螺旋减小,箍筋直径增大)而增大。 2 轴心受压短柱、长柱的破坏特征各是什么?为什么轴心受压长柱的受压承载力低于短柱?承载力计算时如何考虑纵向弯曲的影响? 答: 钢筋混凝土轴心受压短柱, 当荷载较小时, 混凝土处于弹性工作阶段, 随着荷载的增大, 混凝土塑性变形发展, 钢筋压应力's?和混凝土压应力σ c 之比值将发生变化。's?增加较快而σ c 增长缓慢。当荷载持续一段时间后, 由于收缩和徐变的影响, 随时间的增长,'s?减小,σ c 增大。's?及σ c 的变化率与配筋率ρ′=A s′/A c 有关, 此处为受压钢筋的截面面积, A c 为构件混凝土的截面面积。配筋率ρ′越大,受压筋's?增长就越缓慢,而混凝土的压应力σ c 减小得就越快。试验表明,配纵筋和箍筋的短柱, 在荷载作用下整个截面的应变分布是均匀的,随着荷载的增加, 应变也迅速增加。最后构件的混凝土达到极限应变柱子出现纵向裂缝, 保护层剥落。接着箍筋间的纵向钢筋向外凸出。钢筋混凝土轴心受压柱,当长细比较大时( l 0/b> 8), 在未达到所确定的极限荷载以前, 经常由于侧挠度的增大, 发生纵向弯曲而破坏、钢筋混凝土柱由于各种原因可能存在初始偏心距,受荷以后将引起附加弯矩和弯曲变形。当柱的长度较短时, 附加弯矩和变形对柱的承载能力影响不大而对长柱则不同。试验证明: 长柱在不大的荷载作用下即产生侧向弯曲, 最初挠度与荷载正比增长。长柱在附加弯矩下产生侧向挠度又加大了初始偏心距, 随着荷载的增加, 侧向挠度和附加弯矩相互影响, 不断增大, 结果使长柱在轴力和弯矩的共同作用下而破坏, 破坏时首先凹边出现纵向裂缝, 接着混凝土被压碎, 纵向钢筋被压而向外鼓出, 挠度急速发展, 柱失去平衡状态, 凸边混凝土开裂, 柱到达破坏。试验表明, 柱的长细比愈大, 其承载力愈低, 对于长细比很大的长柱, 还有可能发生“失稳破坏”的现象。故轴心受压长柱的受压承载力低于短柱。设?称为钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数。长柱承载力与短柱承载力的比值为?,即?=N 长/N 短。主要与柱的长细比 l 0/b 有关。l 0 为柱的计算长度,b 为柱的矩形截面的短边。当 b l 0 ≤8 时, ?=, 可视为短柱, 随着 b l 0 的增大,?值线性减小。 3 在受压构件中配置箍筋的作用是什么?什么情况下需设置复合箍筋? 答: 配置普通箍筋的轴心受压构件中,箍筋可以防止纵向钢筋在混凝土压碎之前压屈, 保证纵筋与混凝土共同受力直到构件破坏;箍筋对核心混凝土的约束作用可以在一定程度上改善构件最终可能发生突然破坏的脆性性质。螺旋形箍筋对混凝土有较强的环向约束,因而能够提高构件的承载力和延性。当一层内的纵向受压钢筋多于 5 根且直径大于 18mm 时, 箍筋间距不应大于 10d ; 当梁的宽度大于 400mm 且一层内的纵向受压钢筋多于 3 根时,或当梁的宽度不大于 400mm 但一层内的纵向受压钢筋多于 4 根时,应设置复合箍筋。 4 怎样确定轴心受压和偏心受压的计算长度? 答: 柱的计算长度结构侧移和构件纵向弯曲都会使受压构件产生二阶弯矩, 我们可以按《混凝土结构设计规范》确定其计算长度并由式(6— 15) 计算偏心距增大系数, 从而得出二阶弯矩。根据理论分析并参照以往的工程经验,《混凝土结构设计规范》按下述规定, 确定偏心受压柱和轴心受压柱的计算长度 l 0: 1. 刚性屋盖的单层房屋排架柱、露天吊车柱和栈桥柱,其计算长度 l 0 可按表 6—2 取用。 2. 一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构,各层柱的计算长度 l 0 可按表 6—3 的规定取用。上述规定给出了相当于没有抗侧力刚性墙的两跨以上框架柱的计算长度的取值原则。属于这类框架的有:全无任何墙体的纯框架结构,其中包括墙体可能拆除的框架结构; 围护墙及内部纵横墙由轻质材料组成的框架结构;仅在温度