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混凝土结构基本原理答案吕晓寅版第8章

思考题

1.试述素混凝土矩形截面纯扭构件的破坏特征。

答：素混凝土纯扭构件在纯扭状态下，杆件截面中产生剪应力。对于

素混凝土的纯扭构件，当主拉应力产生的拉应变超过混凝土极限拉应变

时，构件即开裂。

第一条裂缝出现在构件的长边（侧面）中点，与构件轴线成45°方

向，斜裂缝出现后逐渐变宽以螺旋型发展到构件顶面和底面，形成三面受

拉开裂，一面受压的空间斜曲面，直到受压侧面混凝土压坏，破坏面是一

空间扭曲裂面，构件破坏突然，为脆性破坏。

2.试推导矩形截面受扭塑性抵抗矩的计算公式。

答：将矩形截面根据剪力分为四个部分，塑性地抗拒即为四部分对中

性轴的面积矩之和。

①梯形：

梯=

②三角形：（）三2()23×+__=+12(3)=__(=()232(3)(3)2

=2(梯+三)=2[++]=3.钢筋混凝土纯扭构件有哪几种破坏形式？各有什

么特点？

答：钢筋混凝土纯扭构件有四种破坏形式。受力特点如下：

（1）适筋破坏

当纵向钢筋和箍筋的数量配置适当时，在外扭矩作用下，混凝土开裂

并退出

工作，钢筋应力增加但没有达到屈服点。随着扭矩荷载不断增加，与

主斜裂缝相交的纵筋和箍筋相继达到屈服强度，同时混凝土裂缝不断开

展，最后形成构件三面受拉开裂，一面受压的空间扭曲破坏面，进而受压

区混凝土被压碎而破坏，这种破坏与受弯构件适筋梁类似，属延性破坏，

以适筋构件受力状态作为设计的依据。

（2）部分超筋破坏

当纵筋和箍筋不匹配，两者的配筋率相差过大，例如，纵筋的配筋率

比箍筋的配筋率小很多，破坏时仅纵筋屈服，而箍筋不屈服，反之，则箍

筋屈服，纵筋不屈服，此类构件称为部分超筋受扭构件。部分超筋受扭构

件破坏时，亦具有一定延性，但较适筋受扭构件破坏时的截面延性小。

（3）完全超筋破坏

当纵向钢筋和箍筋都配置过多或混凝土强度等级太低，会发生纵筋和

箍筋都没有达到屈服强度，而混凝土先被压碎的现象，这种破坏与受弯构

件超筋梁类似，没有明显的破坏预兆，钢筋未充分发挥作用，属脆性破

坏，设计中应避免。为了避免此种破坏，《混凝土结构设计规范》对构件

的截面尺寸作了限制，间接限定抗扭钢筋最大用量。

（4）少筋破坏

当纵向钢筋和箍筋配置过少（或其中之一过少）时，混凝土开裂后，

混凝土承担的拉力转移给钢筋，钢筋快速达到屈服强度并进入强化阶段，

其破坏特征类似于受弯构件的少筋梁，破坏扭矩与开裂扭矩接近，破坏无

预兆，属于脆性破坏。这种构件在设计中应避免。为了防止这种少筋破

坏，《混凝土结构设计规范》规定，受扭箍筋和纵向受扭钢筋的配筋率不

得小于各自的最小配筋率，并应符合受扭钢筋的构造要求。

4.钢筋混凝土弯剪扭构件的钢筋配置有哪些构造要求？

答：纵筋的构造要求：

对于弯剪扭构件，受扭纵向受力钢筋的间距不应大于200mm和梁的

截面宽度，而且在截面四角必须设置受扭纵向受力钢筋，其余纵向钢筋沿

截面周边均匀对称布置。当支座边作用有较大扭矩时，受扭纵向钢筋应按

受拉钢筋锚固在支座内。当受扭纵筋按计算确定时，纵筋的接头及锚固均

应按受拉钢筋的构造要求进行处理。

在弯剪扭构件中，弯曲受拉边纵向受拉钢筋的最小配筋量，不应小于

按弯曲受拉钢筋最小配筋率计算出的钢筋截面面积，与按受扭纵向受力钢

筋最小配筋率计算并分配到弯曲受拉边的钢筋截面面积之和。

箍筋的构造要求

箍筋的间距及直径应符合受剪相关要求。箍筋应做成封闭式，且应沿

截面周边布置；当采用复合箍筋时，位于截面内部的箍筋不应计入受扭所

需的箍筋面积；受扭所需箍筋的末端应做成135°的弯钩，弯钩端头平直

段的长度不应小于10d（d为箍筋直径）。

5.在抗扭计算中，配筋强度比ξ的物理意义是什么？有什么限制？

答:参数ζ反映了受扭构件中抗扭纵筋和箍筋在数量上和强度上的相

对关系，称为纵筋和箍筋的配筋强度比，即纵筋和箍筋的体积比和强度比

的乘积，

为箍筋的单肢截面面积，S为箍筋的间距，对应于一个箍筋体积

的纵筋体积为

面积，则ζ＝，其中为截面内对称布置的全部纵筋截面；试验表明，

只有当ζ值在一定范围内时，才可保证构件破坏时纵筋和箍筋