第十一章钢筋混凝土设计原理课后习题答案.doc

第十一章
1什么是单双向板？怎样加以区别？其传力路线有和特征？
单向板：荷载作用下，只在一个方向或主要在一个方向弯曲的板。
双向板：荷载作用下，在两个方向弯曲，且不能忽略任一方向弯曲的板。
（1） 对两对边支承的板，应按单向板计算。
（2） 对于四边支承的板
应按双向板计算；
宜按双向板计算；按沿短边方向受力的单向板计算 时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋； 可按沿短边方向受力的单向板计算。
单向板沿短边方向受力，特征个方向弯曲双向板双向受力特征两个方向弯曲
2什么叫截面的弯曲刚度？什么叫截面竖向弯曲刚度？
截面的弯曲刚度：使构件截面产生单位曲率需施加的弯矩值
截面竖向弯曲刚度：使构件截面产生单位挠度需施加的竖向均布荷载
3现浇单向板的设计步骤是什么？
（1） 结构平面布置，并拟定板厚和主、次梁的截面尺寸
（2） 确定梁、板得计算简图
（3） 梁、板的内力分析
（4） 截面配筋及构造设施
（5） 绘制施工图
4单向板肋梁楼盖其板、次梁、主梁的跨度如何确定？工程常用的数值分别是多少？
板的跨度：次梁的间距 单向板：1.7-2.5 m荷载大时取较小值，一般3m
次梁的跨度：主梁的间距 次梁： 4--6 m
主梁的跨度：柱或墙的间距 主梁： 5--8 m
5单向板肋梁楼盖的布置方式都有哪几种？
1）主梁横向布置，次梁纵向布置
优点：主梁与柱可形成横向框架，横向抗侧移刚度大
各榀横向框架间由纵向的次梁相连，房间整体性较好
由于外墙处仅设次梁，故窗户高度可开大些，对采光有利
（2） 主梁纵向布置，次梁横向布置
（3） 优点：减小了主梁的截面高度，增加了室内净高
适用于：横向柱距比纵向柱距大的多的情况
3）只布置次梁
适用于：有中间走道的砌体墙承重的混合结构房屋
6什么是结构物的计算简图？包括那几方面的内容？
结构物的计算简图包括计算模型，计算荷载两个方面
1）简化假定和计算模型：
简化假定1）支座可以自由转动，无竖向位移
2）不考虑薄膜效应对板内力的影响
3）忽略板、次梁连续性，按简支构件计算支座反力
4）实际跨数5跨时等跨或跨度差10%且各跨受荷相同的连续梁按5跨计算
计算模型： 连续板或连续梁
（2）计算单元及从属面积

板计算单元：1m宽板带
次梁荷载范围 ：次梁左右各半跨板
主梁荷载范围 ：主梁左右各半个主梁间距，次梁左右各半个次梁间距
（3）弹性理论计算跨度
中间跨
边跨 板
梁
（4）荷载取值
板和次梁的折算荷载为了考虑次梁或主梁的抗扭刚度对内力的影响，采用增大恒载，减小活载的办法
板
次梁
7、单向板肋梁楼盖的计算假定有哪些？
答：⑴、支座可以自由转动，但没有竖向位移;
⑵、不考虑薄膜效应对板内力的影响；
⑶、在确定板传给次梁的荷载以及次梁传给主梁的荷载时，分别忽略板、次梁的连续性，按简支构件计算支座竖向反力；
⑷、跨数超过5跨的连续梁、板，当各跨荷载相同，且跨数相差不超过10%时，可按5跨的等跨连续梁、板计算。
8什么是折算荷载法？为什么采用折算荷载？如何折算？
答：折减荷载法：
当主梁的线刚度比次梁的线刚度大得多时，主梁变形对次梁内力的影响才比较小。次梁变形对板的内力影响也是这样。如果考虑这种影响，内力分析就相当复杂，因此考虑折算荷载法。
通常混凝土柱是与主梁刚接的，柱对主梁弯曲转动的约束力取决于主梁线刚度与柱线刚度之比，当比值较大时约束能力较弱。一般认为，当主梁线刚度与柱子线刚度之比大于5时，可忽略这种影响，按连续梁计算模型计算主梁，否则应按梁、柱刚接的框架模型计算。
9什么是薄膜内力？如何考虑薄膜内力的有效作用？
答：四周与梁整体连接的低配筋率板，临近破坏时其中和轴非常接近板的表面。因此，在纯弯矩作用下，板的中平面位于受拉区，因周边变形受到约束，板内将存在轴向压力，这种轴向力一般称为薄膜力。
为了简化计算，在内力分析时，一般不考虑板的薄膜效应。这一有利效应将在板的设计时，根据不同的支座约束情况，对板的计算弯矩进行折减。
10、理论上的计算跨度指的是什么？
答：从理论上讲，某一跨的计算跨度应取为该跨两端支座处转动点之间的距离。
11、什么是荷载的最不利布置位置？连续梁板的最不利内力的布置规律是什么？
答：活荷载时有时无，为方便设计，规定活荷载是以一个整垮为单位来变动的，因此在设计连续梁、板时，应研究活荷载如何布置将使梁、板内某一截面的内力绝对值最大，这种布置称为活荷载的最不利布置。
最不利内力的布置规律：
⑴、求某跨跨内最大正弯矩时，应在本跨布置活荷载，然后隔跨布置；
⑵、求某跨跨内最大负弯矩时，本跨不布置活荷载，而在其左右临跨布置，然后隔跨布置；
⑶、求某支座绝对值最大的负弯矩或支座截面左、右截面最大剪力时，应在该支座左、右两跨布置活荷载，然后隔跨布置。
12、什么是内力包络图？都有哪些内力包络图？
答：内力包络图是指每一跨内所有截面的最大弯矩和最大剪力的变化情况，即内力叠合图形的外包线。
有弯矩包络图和剪力包络图。
13如何确定支座弯矩和剪力的设计值？
答：正截面受弯承载力和斜截面承载力的控制界面应在支座边缘，内力设计值应以支座边缘截面为准，故取：
弯矩设计值：M=Mc-Vo*b/2
剪力设计值：均布荷载：V=Vc-（g+q）*b/2集中荷载：V=Vc
Mc、Vc—支承中心处的弯矩、剪力设计值
Vo—按简支梁计算的支座剪力设计值
b—支座宽度
14什么是内力重分布？什么是应力重分布？都可以在什么结构中发生？
答：内力重分布：由于超静定钢筋混凝土结构的非弹性性质而引起的各界面内力之间的关系不再遵循线弹性关系的现象,只用于超静定结构中。
应力重分布：由于钢筋混凝土的非弹性性质，使截面上应力的分布不再服从线弹性分布规律的现象，是指截面高度应力分布的非弹性关系。用于超静定和静定的钢筋混凝土结构中。
15什么是塑性铰？塑性铰有什么特点？与普通胶有什么区别？
答：在弯矩基本维持不变的情况下，截面曲率激增，形成一个能转动的“铰”，这种铰成为塑性铰。
特点：
与普通铰的区别：①理想铰不能承受任何弯矩，而塑性铰则能承受基本不变的弯矩；②理想饺集中于一点，塑性铰则有一定的长度；③理想铰在两个方向都可产生无限的转动，而塑性铰则是有限转动的单向铰，只能在玩具作用方向做有限的转动。
16有几种塑性铰？工程上应设计成哪种塑性铰？
答：塑性铰有钢筋铰和混凝土铰。
钢筋铰：对于配置具有明显屈服点钢筋的适筋梁，塑性铰形成的起因是受拉钢筋先屈服。出现在受弯构件的超筋截面或小偏心受压构件中。
混凝土铰：当截面配筋率大于界限配筋率，此时钢筋不会屈服，转动主要是有受压区混凝土的非弹性变形引起。出现在受弯构件的适筋截面或大偏心受压构件中。

为了保证结构有足够的变形能力，塑性铰应设计成转动能力大，延性好的钢筋铰。
17影响塑性内力重分布的因素有哪些？塑性内力重分布的适用条件？
答：影响塑性内力重分布的主要因素：
塑性铰的转动能力。主要取决于纵向钢筋的配筋率、刚才的品种和混凝土的极限压应变值。
斜截面受剪承载力。不宜采用条件：
在使用阶段不允许出现裂缝或对裂缝开展有较严格限制的结构，入入水池池壁，自防水屋面，以及处于侵蚀性环境中的结构；
直接承受动力和重复荷载的结构；
预应力结构和二次受力叠合结构；
要求有较高安全储备的结构。
18 什么是调幅法？调幅法的设计原则是什么？如何进行调幅？
弯矩调幅法是一种考虑塑性内力重分布计算超静定混凝土结构的一种实用设计方法，它把连续梁、板按弹性理论算得的弯矩值和剪力值进行适当的调整，通常是对那些弯矩绝对值较大的截面弯矩进行调整，然后按调整后的内力进行截面设计。
设计原则
①弯矩调幅后引起结构内力图形和正常使用状态的变化，应进行验算，或有结构措施加以保证。
②受力钢筋宜采用HRB335、HRB400级热轧钢筋，混凝土强度等级宜在C20~C45范围内。截面相对受压区高度ξ应满足0.10≤ξ≤0.35.
调幅法按下列步骤进行
①用线弹性方法计算，并确定荷载嘴部利布置下的结构控制截面的弯矩最大值Me，
②采用调幅系数β降低各支座截面弯矩，即设计值按下式计算，M=（1-β）Me
③结构的跨中截面弯矩值应取弹性分析所得的最不利弯矩值和按下式计算值中之较大值
M=1.02Mo-(Ml+Mr)/2
④调幅后，支座和跨中截面的弯矩值均不小于Mo的1/3
⑤各控制截面的剪力设计值按荷载最不利布置和调幅后的支座弯矩由静力平衡条件计算确定。
19 连续板、连续次梁如何进行配筋？什么情况下可采用构造配筋？
①连续板的配筋构造，包括板中受力筋和构造钢筋。受力筋由计算确定，有承受负弯矩的板面负筋和承受正弯矩的板底正筋两种。配筋方式有弯起式和分离式两种。构造钢筋包括五种。
②连续次梁的配筋方式包括弯起式和连续式两种。
（2）满足弯矩和剪力作用下的结构配筋要求
20 板有几种构造钢筋？都是什么钢筋？有什么作用？主梁如何进行配筋？
（1）5种。分布钢筋，温度钢筋，与主梁垂直的附加负筋，与承重砌体墙垂直的附加负筋，板角附加短钢筋。
分布钢筋，浇筑混凝土时固定受力钢筋的位置，承受混凝土收缩和温度变化所产生的内力，承受并分布板上局部荷载产生的内力，对四边支承板，可承受在计算中未计及但实际存在的长跨方向的弯矩。
温度钢筋，承受可能产生的温度应力。
与主梁垂直的附加负筋，承受主梁梁肋附近板面的负弯矩、
与承重砌体墙垂直的附加负筋，嵌入承重砌体墙内的单向板计算时按简支考虑，但实际上有部分嵌固作用，将产生局部负弯矩，该类构造钢筋用于承担这些局部负弯矩。
板角附加短钢筋，两边嵌入砌体墙的板角部分，应在板面双向配置附加的短负钢筋。
主梁的配筋，按计算配置受力筋，按计算在主梁的部分范围内配置附加横向钢筋，主梁的纵向钢筋按照弯矩包络图和剪力包络图进行弯起和剪断。
21 主梁支座节点各种钢筋的位置如何确定？
主梁钢筋布置在次梁钢筋下部，与次梁截面的上部纵向钢筋相互交叉重叠，板钢筋布置在次梁钢筋上部。见图11-22
22 主梁与次梁交接处，为什么采用附加横向钢筋？如何选择附加横向钢筋？
主梁与次梁相交处，在主梁高度范围内收到次梁传来的集中荷载的作用。此集中荷载并非作用在主梁上面，而是靠次梁的剪压区传递至主梁的腹部，所以在主梁局部长度上将引起主拉应力，特别是当集中荷载作用在主梁的受拉区时，会在梁腹部产生斜裂缝，而引起局部破坏，为此，需设置附加横向钢筋，把此集中荷载传递到主梁顶部受压区、
附加横向钢筋应布置在长度为s=2h1+3b的范围内，以便能充分发挥作用，附加横向钢筋可采用附加箍筋和吊筋，宜优先选用附加箍筋，附加箍筋和吊筋的总截面面积按下式计算，Fl≤2ƒyAsbsinα+mnƒyvAsv1
23什么是双向板？简述双向板的试验结果？
答：在两个方向弯曲，且不能忽略任一方向弯曲的板称为双向板。
试验结果：①板的竖向位移呈碟形，板的四角有翘起的趋势，因此板传给四边支座的压力沿边长是不均匀的中部大，两边小，大致按正弦曲线分布；②在裂缝出现前，矩形双向板基本上处于弹性工作阶段，短跨方向的最大正弯矩出现在中点，而长跨方向的最大正弯矩偏离跨中截面；③两个方向配筋相同的正方形板，由于跨中正弯矩最大，板的第一批裂缝出现在板底中间部分，随后由于主弯矩M｜的作用，沿对角线方向向四角发展，随着荷载的不断增加，板底裂缝继续向四角扩展，直至因板的底部配筋屈服而破坏；④当接近破坏时，由于主弯矩M‖的作用，板顶面靠近四角附近，出现垂直于对角线方向，大体上呈圆形的环状裂缝，这些裂缝的出现，又促进了板底对角线方向裂缝的进一步扩展；在两个方向配筋相同的矩形板板底的第一批裂缝，出现在中部，平行于长边方向，这是由于短跨跨中的正弯矩M1大于长跨跨中的正弯矩M2所致。随着荷载的进一步加大，这些板底的跨中裂缝逐渐延长，并沿45度向板的四角扩展，板顶四角也出现大体呈圆形的环状裂缝，最终因板底裂缝处受力钢筋屈服而破坏。
24给出按弹性理论计算双向板的计算简图？
25什么是塑性铰线法？塑性铰线法有哪些基本假定？
答：将板上连续出现的塑性铰连在一起而形成的连线称为塑性铰线,也称为屈服线.正弯矩引起正塑性铰线,负弯矩引起负塑性铰线.塑性铰线的基本性能与塑性铰相同.。
塑性铰线法的基本假定.
1）沿塑性铰线单位长度上的弯矩为常数，等于相应板配筋的极限弯矩；
2）形成破坏机构时，整块板由若干刚性板块和若干条塑性铰线组成，忽略各刚性板的弹性变形和塑性铰线上的剪切变形以及扭转变形;
26确定破坏机构的原则是什么？
答：①对称结构具有对称的塑性绞线分布，对于四边简支正方形板，在两个方向都对称，因而塑性绞线也应该在两个方向对称；②正弯矩部位出现正塑性绞线，负塑性绞线则出现在负弯矩区域；③塑性绞线应满足转动要求，每一条塑性绞线都是两相邻刚性板块的公共边界，应能随两相邻板块一起转动，因而塑性绞线必须通过相邻板块转动轴交点；④塑性绞线的数量应使整块板成为一个几何可变体系。
27什么是板内的穹顶机构？如何考虑其影响？
答：对于周边于梁整体连接的双向板区格，由于在两个方向受到支撑构件的变形约束，整块板内存在穹顶作用，使班内弯矩大大减小，鉴于这一有利因素，对四边于梁整体连接的板，规范允许其弯矩设计值按下列情况进行折减：
中间跨和跨中截面及中间支座截面，减小20%。
边跨的跨中截面及楼板边缘算起的第二个支座截面，当lb/l0<1.5时减小20%；当1.5<=lb/l0<=2.0时减小10%，式中l0为垂直于楼板边缘方向板的计算跨度，lb为沿楼板边缘方向的而计算跨度。③楼盖的角区部进行折减。
28 如何把双向板支承撑梁承担的荷载进行等效转换？
答：板面上的竖向荷载总是以最短距离传递到支承梁上的。当双向板承受竖向荷载时，直角相交的相邻支承梁总是按45°线来划分负荷范围的，故沿短跨方向的支承梁承受板面传来的三角形分布荷载；沿长跨方向的支承梁承受板面传来的梯形分布荷载。
（1）按弹性理论设计计算梁的支座弯矩
按支座弯矩等效的原则，按下式将三角形荷载和梯形荷载等效为均布荷载
三角形荷载作用时= 梯形荷载作用时=
式中==
、——分别为板面的均布恒荷载和均布活荷载；
、——分别为长跨短跨的计算跨度。
（2）当考虑塑性内力重分布计算支承梁内力时，可在弹性理论求得的支座弯矩基础上，进行调幅，选定支座弯矩后，利用静力平衡条件求出跨中弯矩。
29 什么是无梁楼盖？什么是柱上板带？什么是跨中板带？请画出板带的划分示意图？
答：无梁楼盖是一种不设梁，钢筋混凝土板直接支承在柱上，其板厚要大些的双向受力的板柱结构。
柱上板带是指布置在框架柱上的板带；垮中板带是指布置在柱上板带之间的板带。

30 双向板和无梁楼盖的受力和变形有什么不同？配筋有什么差异？
答：双向板肋梁楼盖中的板是四边支承双向板，而无梁楼板是柱支承的双向板，两者支承条件不同，受力也就不同。竖向均布荷载作用下，四边支承双向板主要沿短跨方向受力，整个板弯曲成“碟形”，而无梁楼板则主要沿长跨方向受力，整个板弯曲成“碗形”，即“拉网形”。
无梁楼板中两个方向钢筋的相对位置正好与四边支承双向板相反，长跨方向受力大些，所以把沿长跨方向的钢筋放在短跨方向的外侧。
31 给出板式楼梯梯段板的计算简图？
答：计算简图如下：

其中，，
斜板的跨中最大弯矩和支座最大剪力可以表示为：
，
32雨篷梁的承载力验算包括哪些内容？
答：雨篷梁在自重、梁上砌体重力等荷载作用下产生弯矩和剪力；在雨篷板传来的荷载作用下不仅产生弯矩和剪力，还将产生扭矩。因此，雨篷梁是受弯、剪、扭的构件。对雨篷梁的验算包括抗弯、抗剪、抗扭承载力的验算。