混凝土结构设计原理试题库答案

此阶段钢筋和混凝土共同工作，应力与应变大致成正比。在这一阶段末，混凝土拉应变达到极限拉应
变，裂缝即将产生。
第Ⅱ阶段——混凝土开裂后至钢筋屈服前
裂缝产生后，混凝土不再承受拉力，所有的拉力均由钢筋来承担，这种应力间的调整称为截面上的应
力重分布。第Ⅱ阶段是构件的正常使用阶段，此时构件受到的使用荷载大约为构件破坏时荷载的50%—70%，
构件的裂缝宽度和变形的验算是以此阶段为依据的。


第Ⅲ阶段——钢筋屈服到构件破坏
当加载达到某点时，某一截面处的个别钢筋首先达到屈服，裂缝迅速发展，这时荷载稍稍增加，甚至
不增加都会导致截面上的钢筋全部达到屈服（即荷载达到屈服荷载Ny 时）。评判轴心受拉破坏的标准并不是
构件拉断，而是钢筋屈服。正截面强度计算是以此阶段为依据的。

1．受弯构件适筋梁从开始加荷至破坏，经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？各个阶段是哪
种极限状态的计算依据？
答：适筋受弯构件正截面工作分为三个阶段。
第Ⅰ阶段荷载较小，梁基本上处于弹性工作阶段，随着荷载增加，弯矩加大，拉区边缘纤维混凝土表
现出一定塑性性质。
第Ⅱ阶段弯矩超过开裂弯矩 Mcr
sh
，梁出现裂缝，裂缝截面的混凝土退出工作，拉力由纵向受拉钢筋承
担，随着弯矩的增加，受压区混凝土也表现出塑性性质，当梁处于第Ⅱ阶段末Ⅱa 时，受拉钢筋开始屈服。
第Ⅲ阶段钢筋屈服后，梁的刚度迅速下降，挠度急剧增大，中和轴不断上升，受压区高度不断减小。
受拉钢筋应力不再增加，经过一个塑性转动构成，压区混凝土被压碎，构件丧失承载力。
第Ⅰ阶段末的极限状态可作为其抗裂度计算的依据。
第Ⅱ阶段可作为构件在使用阶段裂缝宽度和挠度计算的依据。
第Ⅲ阶段末的极限状态可作为受弯构件正截面承载能力计算的依据。
2．钢筋混凝土受弯构件正截面有哪几种破坏形式？其破坏特征有何不同？
答：钢筋混凝土受弯构件正截面有适筋破坏、超筋破坏、少筋破坏。
梁配筋适中会发生适筋破坏。受拉钢筋首先屈服，钢筋应力保持不变而产生显著的塑性伸长，受压区
边缘混凝土的应变达到极限压应变，混凝土压碎，构件破坏。梁破坏前，挠度较大，产生较大的塑性变形，
有明显的破坏预兆，属于塑性破坏。
梁配筋过多会发生超筋破坏。破坏时压区混凝土被压坏，而拉区钢筋应力尚未达到屈服强度。破坏前
梁的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点，拉区的裂缝宽度较小，破坏是突然的，没有明显预兆，属于
脆性破坏，称为超筋破坏。
梁配筋过少会发生少筋破坏。拉区混凝土一旦开裂，受拉钢筋即达到屈服，并迅速经历整个流幅而进
入强化阶段，梁即断裂，破坏很突然，无明显预兆，故属于脆性破坏。
2．什么叫最小配筋率？它是如何确定的？在计算中作用是什么？
答：最小配筋率是指，当梁的配筋率ρ很小，梁拉区开裂后，钢筋应力趋近于屈服强度，这时的配筋
率称为最小配筋率ρmin。是根据Mu=Mcy 时确定最小配筋率。
控制最小配筋率是防止构件发生少筋破坏，少筋破坏是脆性破坏，设计时应当避免。
3．单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是什么？
答：单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是（1）平截面假定；（2）混凝土应力—应变关系
曲线的规定；（3）钢筋应力—应变关系的规定；（4）不考虑混凝土抗拉强度,钢筋拉伸应变值不超过0.01。
以上规定的作用是确定钢筋、混凝土在承载力极限状态下的受力状态，并作适当简化，从而可以确定承载
力的平衡方程或表达式。
4.确定等效矩形应力图的原则是什么？
《混凝土结构设计规范》规定，将实际应力图形换算为等效矩形应力图形时必须满足以下两个条件：
（1） 受压区混凝土压应力合力C 值的大小不变，即两个应力图形的面积应相等；（2） 合力C 作用点位臵
不变，即两个应力图形的形心位臵应相同。等效矩形应力图的采用使简化计算成为可能。
1． 什么是双筋截面？在什么情况下才采用双筋截面？
答：在单筋截面受压区配臵受力钢筋后便构成双筋截面。在受压区配臵钢筋，可协助混凝土承受压力，
提高截面的受弯承载力；由于受压钢筋的存在，增加了截面的延性，有利于改善构件的抗震性能；此外，


受压钢筋能减少受压区混凝土在荷载长期作用下产生的徐变，对减少构件在荷载长期作用下的挠度也是有
利的。
双筋截面一般不经济，但下列情况可以采用：（1）弯矩较大，且截面高度受到限制，而采用单筋截面
将引起超筋；（2）同一截面内受变号弯矩作用；（3）由于某种原因（延性、构造），受压区已配臵
'
s
A ；（4）
为了提高构件抗震性能或减少结构在长期荷载下的变形。
7.双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？为什么要规定适用条件？
答：双筋矩形截面受弯构件正截面承载力的两个基本公式：
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0
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0 1
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适用条件：（1）
b
? ? ? ,是为了保证受拉钢筋屈服，不发生超筋梁脆性破坏，且保证受压钢筋在构件
破坏以前达到屈服强度；（2）为了使受压钢筋能达到抗压强度设计值，应满足
'
2
s
a x ? ， 其含义为受压
钢筋位臵不低于受压应力矩形图形的重心。当不满足条件时，则表明受压钢筋的位臵离中和轴太近，受压
钢筋的应变太小，以致其应力达不到抗压强度设计值。
8．双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算为什么要规定
'
2
s
a x ? ？当x＜2a
‘
s 应如何计算？
答：为了使受压钢筋能达到抗压强度设计值，应满足
'
2
s
a x ? ， 其含义为受压钢筋位臵不低于受压
应力矩形图形的重心。当不满足条件时，则表明受压钢筋的位臵离中和轴太近，受压钢筋的应变太小，以
致其应力达不到抗压强度设计值。
此时对受压钢筋取矩
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( ) (
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a bx f a h A f M
s c s s y u
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a 时，公式中的右边第二项相对很小，可忽略 不计，近似取
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2
s
a x ? ，即近似认为受压混凝土合
力点与受压钢筋合力点重合，从而使受压区混凝土合力对受压钢筋合力点所产生的力矩等于零，因此
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s
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A
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9．第二类 T 形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？为什么要规定适用条
件？
答：第二类型T 形截面：（中和轴在腹板内）