结构设计原理解答题答案

1、

界限破坏的特征？应变图？推ξb

定义：当钢筋混凝土梁的受拉区钢筋达到屈服应变而开始屈服时，受压区混凝土边缘也同时达到其极限就变而破坏，此时被称为界限破坏。特征：受压高度为xb=ξbh0,界限破坏是适筋

截面和超稻截面的鲜明界线；当截面实际受压区高度

xc>ξbh0, 时，为超筋梁截面；当xc，<

ξbh0时，为适筋梁截面。因此，一般用ξ

混凝土高度。

b=xb/ h0，xb为按平截面假定得到的界限破坏时受城郭区

?cuxc??bh0h0?bh0xc??bh0?s??y?s??y?s??y

由图可得：

x?x?b ??0bh0h又：

xb?cu?h0?cu??y

所以：

?b?1??fsd?cuEs

2、混凝土受弯构件斜截面底部受弯位置？

（1）、距支座中心h/2（梁高一半）处的截面；

（2）受拉区弯起钢筋弯起处的截面，以及锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面； （3）箍筋数量或间距有改变处的截面； （4）梁的肋板宽度改变处的截面；

3、正截面受力全过程可分为几个阶段？各个阶段的特征？

分三个阶段： Ⅰ-整体工作阶段

特征：混凝土全截面工作,混凝土压应力和拉应力基本上都呈三角形分布。 Ⅰa-混凝土即将开裂

特征：混凝土受压区的应力基本上仍是三角形分布，拉区混凝土的应力图形为曲线形。受拉边缘混凝土的拉应变临近极限拉应变。 Ⅱ-带裂缝工作阶段

特征：梁出现第一批裂缝，在裂缝截面上，拉区混凝土推出工作，拉应力转给钢筋承担，发生了应力重分布，钢筋的拉应力随荷载的增加而增大，混凝土的压应力呈微曲的曲线形，中和轴位置向上移动。 Ⅱa-受拉钢筋屈服

特征：钢筋的拉应变达到屈服时的应变值，应力达到屈服强度。 Ⅲ-裂缝急剧扩展阶段

特征：钢筋的拉应变增长很快，钢筋的拉应力一般维持在屈服强度不变，裂缝急剧开展，中和轴继续上升，混凝土受压区面积不断缩小，压应力也不断增加，压应力图成为丰满的曲线形。

Ⅲa-梁即将破坏

特征：截面上边缘的混凝土压应变达到极限压应变值，压应力呈明显的曲线形，最大应力以不在上边缘而在稍下处，在临界裂缝两侧一定的区段内，出现纵向水平裂缝，随即混凝土被压碎，梁破坏。

4、纯纽构件破坏形态及特征？

少筋破坏

特征：构件开裂后，钢筋没有足够的能力承受混凝土开裂后卸给它的那部分扭矩，构件立即破坏。 适筋破坏

特征：正常配筋的情况下，随着外扭矩的增加，抗扭箍筋和纵筋首先达到屈服强度，然后主裂缝迅速开展，最后促使混凝土受压面被压碎，构件破坏。 超筋破坏

特征：抗扭钢筋配置过多或混凝土强度过低，随着外扭矩增加，构件的混凝土先被压碎，从

而导致构件破坏，而此时纵筋和箍筋均未屈服。 部分超筋破坏

特征：当抗扭箍筋或纵筋中的一种配置过多时，构件破坏时只有部分纵筋或箍筋屈服，而另一部分抗扭钢筋尚未达到屈服强度，这种构件称为部分超筋构件。

5、受弯构件主要破坏形态及特征？

正截面破坏：

a）少筋梁（脆性破坏）：一裂即坏。 b）适筋梁（塑性破坏）：受拉区钢筋先屈服，受压区混凝土后压碎。 c）超筋梁（脆性破坏）：受压区混凝土压碎，受拉区钢筋不屈服 斜截面破坏： 斜拉破坏

产生条件：m>3

特点：梁的剪跨段产生由梁底竖向裂缝沿主压应力迹线向上延伸发展而成的斜裂缝，临界裂缝很快形成，并迅速延伸至荷载垫板边使梁体通裂。同时沿纵向钢筋伴随产生水平撕裂裂缝。 剪压破坏

产生条件：1

特点：随荷载的增大，梁的剪弯区段陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界斜裂缝后，梁承受的荷载还能继续增加，而斜裂缝伸展至荷载板底下直到剪压区混凝土被压碎而破坏。 斜压破坏

产生条件：m<1

特点：荷载和作用点之间出现一条斜裂缝，然后出现若干条大体平行的斜裂缝，梁腹被分成若干个倾斜的小柱体。破坏时斜裂缝多而密，但没有主裂缝。 6、预应力损失有哪些种类？

预应力筋与管道之间的摩擦引起的应力损失 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失 混凝土的弹性压缩引起的应力损失 钢筋的应力松弛引起的预应力损失 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失

7、什么叫超张拉？超张拉可减少哪种预应力损失？

即张拉钢筋超过5%~10%，当张拉力回降，钢筋因要回缩而受到反向摩擦力的作用，这个回缩影响不能传递到受力最大的跨中截面。可减少预应力筋与管道之间的摩擦引起的应力损失 8、什么叫张拉控制应力？选择张拉控制应力时为何不能过高或过低？ 定义：是指预应力钢筋国锚固前张拉钢筋国的千斤顶所显示的总拉力除以预应力钢筋国截面积所求得的钢筋应力值。

原因：从提高预应力钢筋斩利用率来说，张拉控制应力应尽量这高些，使构件混凝土获得较大的预压应力值以提高构件的抗裂性，同时可以减少钢筋用量。但又不能定得过，以免个别钢筋在张拉或施工过程中被拉断，而且值增高，钢筋的应力松弛损失也将增大。另处，高应力状态使构件右能出现纵向裂缝；并且过高的应力也降低了构件的延性。 9、钢丝束及钢铰线在超张拉中的工艺流程？

钢绞线束： 0 con

初应力（0.1~0.15?con左右）?(锚固）1.05?con(持荷2分钟）初应力（0.1~0.15?con左右）

钢丝束：

0

?con(锚固）0

1.05?con(持荷2分钟）

10、偏压破坏有哪些形态、特征？ 受拉破坏－大偏心受压破坏

? 发生在相对偏心距较大，且As不太多时。

? 随荷载的增大，受拉区混凝土先出现横向裂缝，裂缝开展时受拉钢筋的应力增长首

先达到屈服，中和轴向受压边移动受压区混凝土压应变增大，达到极限压应变而压碎，同时，受压钢筋已经屈服。 ? 与双筋矩形截面梁的破坏形态相似。 受压破坏—小偏心受压破坏

? 当纵向偏心压力偏心距很小时，构件截面将全部受压，中和轴位于截面以外，破坏

时，近轴向力一侧混凝土应变达到极限压应变，近轴向力钢筋达到屈服强度，而远轴向力一侧的钢筋的混凝土和受压钢筋均未达到其抗压强度。 ? 纵向力偏心矩较小时，或偏心矩较大而受力钢筋As较多时，截面大部分受压而小部

分受拉。中和轴受拉钢筋As很近，钢筋As中的拉应力很小，达不到屈服强度。 纵向压力偏心矩很小，但是离纵向力较远一侧钢筋As数量少而靠近纵向力一侧的钢筋较多时，则截面的实际重心轴就不在混凝土截面形心轴处而向右偏移

11、偏压破坏类型和特征

1）短柱 偏心受压短柱中，随着花卉的增大，当短柱达到胡限承载能力时，柱的载面同于材料达到其极限而破坏，属材料破坏。

2）长柱 矩天截面术，当8

3）细长柱 长细比很大的柱。当偏心压力N达到最大值时，侧向变形u突然剧增，此时，偏心受压构件截面上钢筋和混凝土的应变均未达到材料破坏时的极限值，即压杆达到最大承

载能力是发生在其控制截面材料强度还未达到其破坏强度，这种破坏类型为失稳破坏。 12、关于弯、剪、扭构件计算设计思路？ 弯剪扭构件的配筋计算方法：

先分别按受弯构件和剪扭构件计算，然后叠加。

? 只考虑弯矩作用，按受弯构件正截面计算方法，计算所需要的钢筋面积，钢筋配置

在受拉区的边缘。

按剪扭构件计算：

? 计算剪扭构件受扭所需要的纵向钢筋。纵向钢筋均匀配置在截面的周边。 ? 计算剪扭构件受扭所需要的箍筋。

? 计算剪扭构件受剪所需要的箍筋，与抗扭所需要的箍筋进行叠加，得到总的箍筋配

置量。

? 受剪扭构件承载力的计算 ? 剪扭构件抗剪承载力计算公式

(10?2?t)?0Vd?Vu??1?3bh0(2?0.6p)fcu,k?svfsv

20

1.5

?t?VW

1?0.5dt Tdbh0剪扭构件抗扭承载力计算公式：

AfA ?0Vd?Tu?0.35?tftdWt?1.2?sv1svcorSv

? 式适用条件及最小配筋率

?V?T-3fcu,k（KN/mm2)上限条件： 0d?0d?0.51?10bh0Wt

下限条件： ?0Vd?0Td??0.50?10-3ftd(KN/mm2) ） bh0Wt

f纵筋最小配筋率：? st??st,min?0.08(2?t?1)cdfsd ??fcd????(2??1)(0.055?c)?csv,mint??箍筋最小配筋率： svfsv??

13、钢筋混凝土开裂截面换算截面概念？ Ⅱ阶段计算，有三项基本假定

1） 平截面假定 即认为梁的正截面在梁受力并发生弯曲变形以后，仍保持平面。

2） 弹性体假定。近似地将混凝土受压区的应力分布图形看作直线颁布，即受压区混凝土的

应力与平均应变成正比。

3） 受拉区混凝土完全不能承受拉应力。拉应力完全由钢筋承受。 由以上三个假定下，能将钢筋和受压区混凝土两种材料组成的实际截面换算成一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面，即将实际截面可以看作是由匀质弹性材料组成的截面，从而能采用材料力学公式进行截面计算。将钢筋截面积换算成假想的受拉混凝土截面积Asc,位于钢筋的重心处。将受压区的混凝土面积和受拉区的钢筋换算面积所组成的截面称为钢筋

混凝土构件开裂截面的换算截面。 ` 14、局部承压破坏基理？

? 套箍理论

局部承压区的混凝土可看作是承受侧压力作用的混凝土芯块，当局部荷载作用增大时，受挤压的混凝土向外膨胀，而周围混凝土起着套箍作用而阻止其横向膨胀，因此，挤压区混凝土处于三向受压状态，提高了芯块混凝土的抗压强度。 ? 剪切理论

在局部荷载作用下，局部承压区的受力特性犹如一个带多根拉杆的拱结构，紧靠承压板下面的混凝土，亦即位于拉杆部位的混凝土，承受横向拉力。当局部承压荷载达到开裂荷载时，部分拉杆由于局部承压区中横向拉应力大于混凝土极限抗拉强度而断裂，从而产生了局部纵向裂缝，随着荷载继续增力，更多的拉杆被拉断，裂缝进一步增多和延伸，内力进一步重分配。当荷载达到破坏荷载时，承压板下的混凝土在剪压作用下形成楔形体，产生剪切滑移面，楔形体的劈裂最终导致拱机构破坏。 15、局部承压破坏的形态及发生条件？

? 破坏形态 产生条件：A/Al<9

特点：试件某一侧面首先出现纵向裂缝，随荷载的增加，裂缝逐渐延伸，其它侧面也相继出现裂缝，最后承压面下的混凝土被冲切出一个楔形体，试件被劈成数快而破坏。

? 一开裂就破坏。 发生条件：9

特点：试件一开裂就破坏，破坏很突然，裂缝宽度上大下小，局部承压面积外围混凝土被劈成数快。

? 局部混凝土下陷 发生条件：A/Al>36。

特点：试件破坏前，局部承压面下的混凝土先局部下陷，沿局部承压面四周的混凝土出现剪切破坏，但此时外围混凝土尚未劈裂，荷载还可以继续增加，直至外围混凝土被劈成数快。

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