39混凝土结构基本原理答案吕晓寅版第7章

第7章思考题1.钢筋混凝土梁在荷载作用下产生裂缝的机理是什么？无腹筋梁斜裂缝出现前后，梁中应力状态有何变化？答:由于混凝土抗拉强度很低，当荷载增大、混凝土主拉应力超过其抗拉强度时。则在垂直主拉应力的方向上产生裂缝，此时裂缝的开展方向不再是垂直于梁纵轴线的竖向裂缝，而与梁纵轴线呈斜向交角，称为斜裂缝。对未配置腹筋的梁式受弯构件，在剪力及弯矩作用下，斜裂缝出现前，梁中剪力基本由全截面混凝土承担。出现斜裂缝后，梁截面上的应力发生很大变化。随着斜裂缝的开展骨料咬合力竖向分力逐渐减弱消失，在销栓力作用下由于混凝土保护层厚度不大，难以阻止纵向钢筋在剪力下产生的剪切变形，故纵向钢筋联系斜裂缝两侧混凝土的销栓作用也不稳定，而裂缝向上开展使得未开裂区混凝土截面不断减小，单位面积上的剪应力急剧增加，与弯矩形成的压力共同作用下，形成剪压区。2.有腹筋梁斜截面剪切破坏形态有哪几种？各在什么情况下发生？答：有腹筋梁的斜截面破坏可分为斜拉破坏、斜压破坏、剪压破坏三种:（1）斜拉破坏：当剪跨比λ3，斜裂缝一旦出现，原来是由混凝土承受的拉力就转由箍筋承受，如果箍筋的配置数量过少，则箍筋很快就会达到屈服强度，不能抑制斜裂缝的发展，变形迅速增加，从而产生斜拉破坏。这种破坏属于脆性破坏(2)斜压破坏：如果梁内箍筋配置数量过多，即使剪跨比较大，箍筋应力也会处于较低水平，而混凝土开裂后斜裂缝间的混凝土却因主压应力过大而发生压坏，箍筋强度得不到充分利用。此时梁的受剪承载力主要取决于构件的截面尺寸和混凝土轴心抗压强度。这种破坏属于脆性破坏。（3）剪压破坏：如果箍筋的配置数量，且1λ≤3时，则在斜裂缝出现以后，箍筋应力会明显增长，在其屈服前，箍筋可有效地限制斜裂缝的开展和延伸，荷载还可较大增长。当箍筋屈服后，由于箍筋应力基本不变而应变迅速增加，所以斜裂缝迅速展开和延伸，最后斜裂缝上端剪压区的混凝土在剪压复合应力的作用下达到极限强度，发生剪压破坏。3.影响有腹筋梁斜截面受剪承载力的主要因素有哪些？答：(1)剪跨比λ，λ1，斜压破坏；1λ3，剪压破坏；λ3，斜拉破坏，以上三个区间λ值对应受剪承载力降低(2)混凝土强度，斜拉破坏取决于𝑓𝑓𝑐𝑐，剪压破坏取决于混凝土的复合应力下（剪压）的强度，也基本取决于𝑓𝑓𝑡𝑡(3)箍筋配筋率，随𝜌𝜌𝑠𝑠𝑠𝑠的值的不同，λ值的不同，其破坏形式也不同(4)纵筋配筋率，纵筋配筋率越大，受压区面积越大，受剪面积也越大，并使纵筋的销栓作用也增加，同时，增大纵筋面积还可以限制斜裂缝的开展，增加斜裂缝间的骨料咬合力作用（5）斜截面上的骨料咬合力(6)截面尺寸和形状4.斜截面受剪承载力计算时为何要对梁的截面尺寸加以限制？为何规定最小配箍率？答：斜截面承载力计算公式主要建立在剪压破坏模式的构件基础上，限制截面尺寸是为了防斜压破坏的发生，最小配筋率是为了防斜拉破坏的发生。5.什么是纵向受拉钢筋的基本锚固长度？其值如何确定？答：纵向钢筋深入支座后，为避免钢筋产生过大的滑动，甚至从混凝土中拔出造成锚固破坏，会在纵筋的端部预留一段长度作为锚固长度。规范是由拔出试验来确定基本锚固长度为𝑙𝑙𝑎𝑎=𝛼𝛼𝑓𝑓𝑦𝑦𝑓𝑓𝑡𝑡𝑑𝑑𝛼𝛼为锚固钢筋的外形系数，此外构件中钢筋的实际锚固长度采用基本锚固长度乘以对应的修正系数。6.梁配置的箍筋除了承受剪力外，还有哪些作用?答：（1）腹筋能限制斜裂缝向梁顶的延伸和开展，增大剪压区的面积，提高剪压区混凝土的抗剪能力(2)腹筋可以延缓斜裂缝的开展宽度，从而有效地提高斜裂缝交界面上的骨料咬合作用和摩阻作用(3)箍筋还可以还可以延缓沿纵筋劈裂裂缝的开展，防止混凝土保护层的突然撕裂，提高纵筋的销栓作用7.在工程设计中，计算斜截面受剪承载力时，其截面的位置有何规定？答：计算截面的选择一般满足下列规定(1)支座边缘处截面；（2）受拉区弯起钢筋起点处截面；（3）箍筋截面面积或间距改变处截面；（4）腹板宽度改变处截面8.斜截面承载力的两类计算公式各适合于何种情况？两类计算公式的表达式有何不同？答：斜截面承载力计算公式为均布荷载作用下的计算公式和集中荷载作用下的计算公式，其计算式如下：①均布荷载作用下v=𝑠𝑠𝑐𝑐+𝑠𝑠𝑠𝑠+𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠=0.7𝑓𝑓𝑡𝑡𝑠𝑠ℎ0+𝑓𝑓𝑦𝑦𝑠𝑠𝐴𝐴𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠ℎ0+0.8𝑓𝑓𝑦𝑦𝐴𝐴𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝛼𝛼𝑠𝑠②集中荷载作用下v=𝑠𝑠𝑐𝑐+𝑠𝑠𝑠𝑠+𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠=1.75𝜆𝜆+1𝑓𝑓𝑡𝑡𝑠𝑠ℎ0+𝑓𝑓𝑦𝑦𝑠𝑠𝐴𝐴𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠ℎ0+0.8𝑓𝑓𝑦𝑦𝐴𝐴𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝛼𝛼𝑠𝑠9.限制箍筋及弯起钢筋的最大间距𝑆𝑆𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚的目的是什么？满足该规定是否一定能满足最小配箍率的要求？答：弯起钢筋间距过大将出现不与弯起钢筋相交的斜裂缝，弯起钢筋发挥不了应有的功能设置箍筋最大间距的目的是为了使斜裂缝形成截面上有箍筋通过并控制斜裂缝的宽度满足该规定则满足了最小配筋率的要求10.什么是抵抗弯矩图？与荷载产生的弯矩图应满足什么关系？答：抵抗弯矩图是梁各个截面配置的纵向受力钢筋所确定的各正截面抗弯承载力沿梁轴线分布的图形，它反映了沿梁长正截面的抗力。抵抗弯矩图应能包围由荷载产生的弯矩图，这样才能保证梁在任一正截面都是安全的。11.抵抗弯矩图中钢筋的”理论切段点”和”充分利用点”的意义各是什么？答：”理论切段点”指理论上可以截断的截面，此点之后在理论上不需要承受弯矩”充分利用点”指此截面之前钢筋能充分利用，之后不能充分利用12.梁为什么会发生斜截面受弯破坏？纵向钢筋截断或弯起时，如何保证斜截面受弯承载力？答：如果梁纵筋有截断或弯起，还存在斜裂缝开展后引起梁斜截面的受弯承载力问题，由于斜裂缝的开展，裂缝扩展处的纵筋应力有增大现象，当梁内纵筋无截断一直伸入支座内时，不存在截面受弯承载力问题。但在一些工程中，纵筋会弯起作为抗剪用腹筋，或进行必要的截断，以达到经济目的，此时钢筋的弯起或截断需考虑斜裂缝开展后裂缝截面处的受弯承载力问题。确定弯起钢筋的弯起点时，必须选在它的充分利用点至少0.5ℎ0距离以外