混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第5章習(xí)題解答

1、第5章習(xí)題解答（5.1）已知：某多層四跨現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的第二層內(nèi)柱，軸心壓力設(shè)計(jì)值N=1100KN，樓層高H=6m，混凝土強(qiáng)度等級為C30，采用HRB335級鋼筋，柱截面尺寸為bh=350mm350mm。求：所需縱筋面積。解：（一）求：l0=1.25H=1.256=7.5ml0b=21.4，查表5-1得：0.715（二）求As：Nu=0.9fcA+fyAsAs=Nu0.9-fcAfy=11001030.90.715-14.3350As-141.2mm2735mm2（5.2）已知：圓形截面現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱，直徑不超過350mm，承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N=2900KN，計(jì)算長度l0=4m，混凝土強(qiáng)度等級

2、為C40，柱中縱筋采用HRB400級鋼筋，箍筋用HPB300級鋼筋。試設(shè)計(jì)該柱截面。解：（一）求：l0=4ml0d=11.4，查表5-1得：0.932（二）求As：A=14d2=143502=96211.3mm2設(shè)As3%ANu=0.9fc(A-As)+fyAsAs=Nu0.9-fcAfy-fc=29001030.90.932-19.196211.3360-19.14751.2mm2選用16根20As=5026mm24751.2mm2=AsA=.35.2%5%配筋率太高，由于l0/d12，可采用螺旋箍筋柱。（三）按螺旋箍筋柱設(shè)計(jì)：選用12根20，As=3769mm2=AsA=.3=3.92%0

3、.25As=942.25mm2Ass0=dcorAss1ss=dcorAss1Ass0=29078.5111864mm2取s=40mms=40mmmin(80,0.2dcor,40)（四）計(jì)算Nu：Ass0=dcorAss1s=29078.5401788mm2Nu=0.9fcAcor+2fyAss0+fyAsNu=0.919.166052+212701788+360376910-33225.6KNNu=0.9fcA-As+fyAs=0.90.93219.196211.3-3769+3603769Nu2619.1KN1.5Nu=3928.65KNNu=3225.6KN滿足要求。將該柱設(shè)計(jì)為螺旋箍

4、筋柱，縱筋采用12根20，箍筋采用螺旋箍筋，直徑為10mm，間距為40mm。（5.3）已知：偏心受壓柱截面尺寸為bh=300mm500mm，as=as=40mm；混凝土強(qiáng)度等級為C30，鋼筋為HRB400；軸向力設(shè)計(jì)值N=800KN，桿端彎矩力設(shè)計(jì)值M1=0.6M2，M2=160KNm；計(jì)算長度lc=l0=2.8m。求鋼筋截面面積As和As。解：（一）p-效應(yīng)：M1M2=0.60.9NfcA=.33005000.3730.9l0i=28000.28950019.40.3h0=0.3460=138mm先按大偏壓計(jì)算(三)計(jì)算As和As：e=ei+h2-as=220+250-40=430mm令：=

5、b=0.518As=Ne-1fcbh02b(1-0.5b)fy(h0-as)As=430-14.330046020.518(1-0.50.518)360(460-40）-29.3mm2As=-29.3mm2minbh=0.2%300500=300mm2取As=300mm2現(xiàn)按As為已知的情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)。令：Mu2=1fcbh021-0.5=Ne-fyAs(h0-as)Mu2=430-360300420=Nmm298.64KNms=Mu21fcbh02=.330046020.329=1-1-2s=1-1-20.3280.4152as=80mmN=1fcbx+fyAs-fyAsAs=1fcbx+f

6、yAs-NfyAs=14.3300190.98+360300-353.6mm2As+As=353.6+300=653.6mm2353.6mm2；受壓鋼筋選用2C14，As=308mm2minbh=300mm2；As+As=556+308=864mm20.55%300500=825mm2(四)驗(yàn)算平面外承載力：l0b=9.33，查表5-1得：0.9870.9fcA+fyAs=0.90.98714.3300500+3608642181.7KN800KN（5.4）已知：軸向力設(shè)計(jì)值N=550KN，桿端彎矩力設(shè)計(jì)值M1=-M2，M2=450KNm；偏心受壓柱截面尺寸為bh=300mm600mm，as=

7、as=40mm；混凝土強(qiáng)度等級為C35，鋼筋為HRB400；計(jì)算長度lc=l0=3m。求鋼筋截面面積As和As。解：（一）p-效應(yīng)：M1=-M2不需要考慮p-效應(yīng)(二)初判大、小偏壓： ea=maxh30,20=max20,20ea=20mmei=e0+ea=MN+ea=+20838.2mmei=838.2mm0.3h0=0.3560=168mm先按大偏壓計(jì)算(三)計(jì)算As和As：e=ei+h2-as=838.2+300-40=1098.2mm令：=b=0.518As=Ne-1fcbh02b(1-0.5b)fy(h0-as)As=1098.2-16.730056020.518(1-0.50.5

8、18)360(560-40）5.07mm2As=5.07mm2minbh=0.2%300600=360mm2取As=360mm2現(xiàn)按As為已知的情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)。令：Mu2=1fcbh021-0.5=Ne-fyAs(h0-as)Mu2=1098.2-360360(560-40)=Nmm536.6KNms=Mu21fcbh02=.730056020.342=1-1-2s=1-1-20.3420.4382as=80mmN=1fcbx+fyAs-fyAsAs=1fcbx+fyAs-NfyAs=16.7300245.28+360360-2245.7mm2受拉鋼筋選用3C32，As=2413mm22245

9、.7mm2；受壓鋼筋選用2C16，As=402mm2minbh=360mm2；As+As=2413+402=2815mm2550KN（5.5）已知：軸向力設(shè)計(jì)值N=3170KN，桿端彎矩力設(shè)計(jì)值M1=M2=83.6KNm；偏心受壓柱截面尺寸為bh=400mm600mm，as=as=45mm；混凝土強(qiáng)度等級為C40，鋼筋為HRB400；計(jì)算長度lc=l0=3m。求鋼筋截面面積As和As。解：（一）p-效應(yīng)：M1=M2M1M2=10.9需要考慮p-效應(yīng)Cm=0.7+0.3M1M2=1c=0.5fcAN=0.519.14000.723ea=max(h30,20)=20mmns=1+11300M2N+

10、eah0(lch)2c=1+170+20555()20.723ns=1+113000.084()20.7231.166M=CmnsM2=11.16683.6=97.5KNm(二)初判大、小偏壓： ei=e0+ea=MN+ea=+2050.8mmei=50.8mm0.3h0=0.3555=166.5mm先按小偏壓計(jì)算(三)確定As：N=3170KNb=0.518假設(shè)為小偏壓是正確的cy=21-b=1.6-0.518=1.082b=0.518=0.823cy=1.082s=-1b-1fy=0.823-0.80.518-0.8360-29.4N/mm2N=1fcbh0+fyAs-sAsAs=N-1f

11、cbh0+sAsfyAs=-119.14000.823555-29.4-927.2mm2As=-927.2mm2480mm2受壓鋼筋選用3C20，As=942mm2840mm2(五) 驗(yàn)算平面外承載力：l0b=7.5，查表5-1得：=10.9fcA+fy(As+As)=0.9119.1400600+360145110-34596KN0.9fcA+fyAs+As=4596KN3170KN（5.6）已知：軸向力設(shè)計(jì)值N=7500KN，桿端彎矩力設(shè)計(jì)值M1=0.9M2，M2=1800KNm；偏心受壓柱截面尺寸為bh=800mm1000mm，as=as=40mm；混凝土強(qiáng)度等級為C40，鋼筋為HRB4

12、00；計(jì)算長度lc=l0=6m；采用對稱配筋。求鋼筋截面面積As=As。解：（一）p-效應(yīng)：M1M2=0.90.9NfcA=.180010000.490.9l0i=60000.289100020.834-12M1M2=34-120.9=23.2不需要考慮p-效應(yīng)。(二)判斷大、小偏壓：N=1fcbxx=N1fcb=.1800490.8mm=xh0=490.89600.511=0.511b=0.518為大偏壓構(gòu)件(三)計(jì)算As和As：ea=max(h30,20)33.3mme0=MN=240mmei=e0+ea=273.3mme=h2+ei-as=500+273.3-40=733.3mmNe=1

13、fcbxh0-x2+fyAsh0-asAs=Ne-1fcbxh0-x2fyh0-asAs=733.3-19.1800490.8(960-490.82)360960-40425mm2As=425mm20.2%8001000=1600mm2As+As=850mm20.2%8001000=1600mm2As+As=4562mm20.55%8001000=4400mm2(四) 驗(yàn)算平面外承載力：l0b=7.5，查表5-1得：=10.9fcA+fyAs+As=0.9119.18001000+360456210-30.9fcA+fyAs+As16922KN7500KN（5.7）已知：軸向力設(shè)計(jì)值N=310

14、0KN，桿端彎矩力設(shè)計(jì)值M1=0.95M2，M2=85KNm；偏心受壓柱截面尺寸為bh=400mm600mm，as=as=40mm；混凝土強(qiáng)度等級為C40，鋼筋為HRB400；As=1964mm2，As=603mm2；計(jì)算長度lc=l0=6m；試復(fù)核截面是否安全。解：（一）p-效應(yīng)：M1=0.95M2M1M2=0.950.9需要考慮p-效應(yīng)Cm=0.7+0.3M1M2=0.985c=0.5fcAN=0.519.14000.739ea=max(h30,20)=20mmns=1+11300M2N+eah0(lch)2c=1+100+20560()20.739ns=1+113000.085()20.

15、7391.671M=CmnsM2=0.9851.67185139.9KNm(二) 驗(yàn)算平面外承載力：l0b=15，查表5-1得：=0.895As+As=603+1964=2567mm23100KN(三)判斷大、小偏壓：N=1fcbx+fyAs-fyAsx=N-fyAs+fyAs1fcb=-3601964+36060319.1400x=341.6mmbh0=0.518560=290.08mm為小偏壓構(gòu)件(四)求e0：=N-fyAs-1b-1fyAs1fcbh0-1b-1fyAs=-3601964-0.80.518-0.836060319.1400560-10.518-0.8360603=-+.+

16、.20.599M=139.9KNm截面安全（5.8）已知：某單層工業(yè)廠房的I形截面邊柱，下柱高5.7m，軸向力設(shè)計(jì)值N=870KN，桿端彎矩力設(shè)計(jì)值M1=0.95M2，M2=420KNm；偏心受壓柱截面尺寸為b=80mm，h=700mm，bf=bf=350mm，hf=hf=112mm，as=as=40mm；混凝土強(qiáng)度等級為C40，鋼筋為HRB400；對稱配筋。求鋼筋截面面積。解：（一）p-效應(yīng)：M1=0.95M2M1M2=0.950.9需要考慮p-效應(yīng)Cm=0.7+0.3M1M2=0.985A=bh+2bf-b=80700+2350-80=56540mm2c=0.5fcAN=0.519.10.

17、621ea=max(h30,20)23.3mmns=1+11300M2N+eah0(lch)2c=1+870+23.3660()20.621ns=1+113000.767()20.6211.041M=CmnsM2=0.9851.041420430.7KNm(二)判斷大、小偏壓：Nub=1fcbbh0+1fcbf-bhf=(19.1800.518660+19.1270112)10-3Nub1100KNN=870KN為大偏壓構(gòu)件(三)計(jì)算As和As：1fcbfhf=19.135011210-3=748.72KN2as=80mme0=MN=495.1mmei=e0+ea=518.4mme=h2+ei-as=350+518.4-40=828.4mmNe=1fcbxh0-x2+1fc(bf-b)hfh0-hf2+fyAsh0-asAs=Ne-1fcbxh0-x2-1fc(bf-b)hfh0-hf2fyh0-asAs=828.4-19.180191.4660-191.42-19.1270-660-40As927mm2選用3根20，As=As=942mm20.2%56540=113.08m