2003年注册结构选修课作业题参考答案 (6)

答：由于混凝土的抗压强度高，抗拉强度低。因此，就提出这样的概念：借助混凝土的抗压强度来补偿其抗拉强度的不足，以推迟受拉区混凝土的开裂。即在构件受外荷前，人为地先使它存在一种应力状态（预应力），用以减小或抵消外荷产生的拉应力。如下图所示，

调整压力N的大小，及其作用位置e，可使梁在外荷作用下出现下列几种截面应力状态：

①不出现拉应力≤0；

②拉应力不超过砼的抗拉强度标准值≤ffk

③拉应力超过ffk，即受拉区将开裂，但裂缝出现较晚，因为外荷产生的拉应力中一部分已为预应力所抵消。

本规范所列计算公式均以上述基本概念为依据。

3-13．试说明钢筋混凝土少筋梁、适筋梁、超筋梁破坏特征的区别。《规范》受弯构件承载力的计算公式是以什么为基础的？

答：混凝土受弯构件（梁、板）的破坏特征取决于受拉钢筋的配筋率（ρ=As/bh0）或相对受压区高度（ξ=x/h0），详见下表。

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受弯构件破坏特征

情 况 配筋率 少 筋 ρ<ρmin 适 筋 ξ≤ξb ρmin≤ρ≤ρmax 超 筋 ξ>ξb ρ>ρmax=ξb·fc/fy 拉区砼开?s?fy， ?s?fy， cu） 破坏特征 裂 ?s?fy 压区砼压碎（ε压区砼先压碎 破坏性质 脆性 延性，有明显预兆 脆性，缺乏足够预兆 设计中不允许出现超筋梁及少筋梁的情况，《规范》受弯构件的承载力计算公式是建立在适筋梁的基础上的。

3-14．试说明斜截面受剪承载力计算中，箍筋最小配箍率和受剪截面限制条件的意义。

答：配箍筋的受弯构件的斜截面受剪破坏形态与箍筋配箍率（ρ

sv=nAsv1/bs）有关，其破坏形态详见下表。

斜截面受剪破坏形态

ρsv 破坏形态 ρsv <ρsvmin=0.24?t/?yv ρsvmin≤ρsv≤截面条件 ρsv≥截面条件 斜裂缝一旦出现，箍箍筋先达到?yv，压区箍筋未达到?yv，筋即屈服，相当于无砼压碎，属剪压型破梁腹砼即压碎，属箍筋梁，类似于斜拉坏 斜压破坏 破坏。 ?t·b·ho ?t·b·ho·?yv·ρsv ?t·b·ho 承载力取决于 斜截面受剪承载力计算方法是建立在适量配箍的剪压型破坏基础上的。用控制最小配箍率防止剪跨比较大时发生斜拉破坏；采用截面限制条件——相当于控制最大配箍率，来防止斜压破坏。

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3-15．试解释平衡扭转和协调扭转产生的原因。钢筋混凝土扭曲截面承载力计算中，除满足受扭的最小配筋率、最小配箍率和截面限制条件外，还应满足受扭的纵向钢筋与箍筋的配筋强度比值δ，将δ值限制在0.6???1.7的范围内。为什么？

答：（1）．产生扭矩的原因：

a.平衡扭转：扭矩由静力平衡条件确定，与扭动刚度无关。如雨蓬梁等。

b.协调扭转：

由于相邻构件的弯曲转动受到支承梁的约束，在支承梁内引起的扭转，扭矩由变形协调条件确定，其扭矩会由于支承梁开裂产生内力重分布而减少。如主次梁相交处，在主梁上产生的扭矩。

(2)．受扭构件的破坏特征：

与受弯和受剪构件的破坏特征相似，当受扭构件的纵筋和箍筋的配筋率适量，其破坏形态是与空间斜裂缝相交的纵筋与箍筋相继达到?y及?yv，扭转角显著增大，最后一侧长边上砼被压碎，具有延性破坏的特征。如果纵筋和箍筋的配筋率过大（不满足截面限制条件），则会出现钢筋应力均未达到?y或?yv，而斜裂缝间砼被压碎的脆性破坏情况。如纵筋和箍筋的配筋率过低，配筋不足以负担开裂扭矩，一旦开裂即告破坏，其破坏特征类似于受弯构件的少筋梁。而将δ值限制在

0.6???1.7的范围，则是为了保证构件破坏时，纵筋与箍筋都能达到

屈服。

3-16．简述钢筋砼双筋梁中受压钢筋的作用是什么？

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答：（1）协助混凝土承担一部分压力；

（2）提高截面延性； （3）改善构件的抗震性能；

（4）减少构件在荷载作用下的挠度。

3-17．简述后张法预应力构件预应力损失的构成及产生损失的原因。

答：砼预压前的损失：

（1）锚具变形和钢筋内缩引起的应力损失—锚具损失。 （2）预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失—摩擦

损失； 砼预压后的损失：

（3）预应力筋在高应力下随时间而增长的塑性变形，引起应

力下降—松驰损失；

（4）砼收缩、变引起的应力损失。

3-18．什么是“二阶效应”？在正截面受压承载力计算中，如何考虑二阶效应的影响？

答：二阶效应指在产生了层间侧移和挠曲变形的结构构件中由轴向压力引起的附加内力。

对于长细比l0/i>17.5或l0/d>5.0(原规范l0/d>8.0)的受压构件，用偏心距增大系数η乘以初始偏心距ei来近似地考虑二阶效应的影响；或者用构件修正抗弯刚度，用考虑二阶效应的弹性分析方法，直接计算出结构构件各控制截面在内的内力设计值，并按相应的内力设计值

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进行各构件的截面设计。

3-19．以一根截面为300×500、采用C30混凝土、HRB335(II)级钢筋的单筋矩形梁为例，按新旧《规范》分别计算其最大正截面受弯承载力，比较其承载力大小；在正截面受弯承载力相同的条件下，比较其配筋量的多少。并解释原因。

答：旧《规范》最大正截面受弯承载力计算公式为

?bh0?x?? M?fcmbx?? ?h0???fcmb?bh0?h0??2??2? fcmbx?fyAs As?fcmbxfcmb?bh0? fyfy新《规范》最大正截面受弯承载力计算公式为

?h?x???M1?fcbx?h0???fcb?b1h0?h0?b10?

2?2??? fcbx?fy1As1 As1?fcbxfcb?b1h0? fy1fy1旧新《规范》规定的C30混凝土、HRB335(II)级钢筋的材料强度设计值相对界限受压区高度分别为：

旧《规范》 fcm?16.5MPa，fy?310MPa，?b?0.544, h0?465mm 新《规范》 fc?14.3MPa，fy1?300MPa， ?b1?0.550, h0?465mm 所以，M=424.5KMm, As=4039mm2;

M1=369.7KMm, As1=3657mm2;

若按旧《规范》正截面受弯承载力计算公式，计算

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