4-1受彎構(gòu)件中適筋梁從加載到破壞經(jīng)歷哪幾個(gè)階段?各階段正截面上應(yīng)力-應(yīng)變分布、中和軸位置、梁的跨中最大撓度的變化規(guī)律是怎樣的?各階段的主要特征是什么？每個(gè)階段是哪種極限狀態(tài)的計(jì)算依據(jù)?

答：①第Ⅰ階段——截面開裂前的階段（用于抗裂驗(yàn)算的依據(jù)）

特征：第Ⅰ階段荷載較小，梁基本上處于彈性工作階段，隨著荷載增加，彎矩加大，拉區(qū)邊緣纖維混凝土表現(xiàn)出一定塑性性質(zhì)。

?

②第Ⅱ階段——從截面開裂到受拉區(qū)縱向受力鋼筋開始屈服的階段（由于裂縫寬度，撓度驗(yàn)算的依據(jù)）

特征：彎矩超過開裂彎矩，梁出現(xiàn)裂縫，裂縫截面的混凝土退出工作，拉力由縱向受拉鋼筋承擔(dān)，隨著彎矩的增加，受壓區(qū)混凝土也表現(xiàn)出塑性性質(zhì)，當(dāng)梁處于第Ⅱ階段末時(shí)，受拉鋼筋開始屈服。

?

③第Ⅲ階段——破壞階段（用于承載能力受彎構(gòu)件正截面承載能力計(jì)算的依據(jù)）

特征：鋼筋屈服后，梁的剛度迅速下降，撓度急劇增大，中和軸不斷上升，受壓區(qū)高度不斷減小。受拉鋼筋應(yīng)力不再增加，經(jīng)過一個(gè)塑性轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成，壓區(qū)混凝土被壓碎，構(gòu)件喪失承載力。

4-2鋼筋混凝土梁正截面應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)與勻質(zhì)彈性材料梁(如鋼梁)有什么主要區(qū)別?

答：鋼筋混凝土梁正截面應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)與均質(zhì)彈性材料梁相似，兩者的區(qū)別在于：鋼筋混凝土梁從加載到破壞的全過程分為三個(gè)階段，而均質(zhì)彈性材料梁沒有后兩個(gè)階段，始終在彈性階段內(nèi)工作。

4-3什么叫配筋率?配筋率對(duì)梁的正截面承載力有何影響?

4-4說明少筋梁、適筋梁與超筋梁的破壞特征有何區(qū)別?

答：①少筋梁：當(dāng)構(gòu)件的配筋率低于某一定值時(shí),構(gòu)件不但承載能力很低，而且只要其一開裂,裂縫便急速開展,裂縫截面處的拉力全部由鋼筋承受,鋼筋由于突然增大的應(yīng)力而屈服,構(gòu)件立即發(fā)生破壞。這種破壞稱為少筋破壞，也叫脆性破壞。

②適筋梁：當(dāng)構(gòu)件的配筋率不是太低也不是太高時(shí),構(gòu)件的破壞首先是由于受拉縱向受力鋼筋屈服,然后受壓區(qū)混凝土被壓碎,鋼筋和混凝土的強(qiáng)度都得到充分利用。這種破壞稱為適筋破壞。

③超筋梁：當(dāng)構(gòu)件的配筋率超過某一定值時(shí),構(gòu)件的破壞特征又發(fā)生質(zhì)的變化。構(gòu)件的破壞是由于受壓區(qū)的混凝土被壓碎而引起,受拉區(qū)縱向受力鋼筋不屈服,這種破壞稱為超筋破壞。超筋破壞在破壞前雖然也有一定的變形和裂縫預(yù)兆,但不像適筋破壞那樣明顯,而且當(dāng)混凝土壓碎時(shí),破壞突然發(fā)生,鋼筋的強(qiáng)度得不到充分利用,破壞帶有脆性性質(zhì)。

4-5單筋矩形截面梁正截面承載力的計(jì)算應(yīng)力圖形如何確定?

4-6梁,板中混凝土保護(hù)層的作用是什么?其最小值是多少?對(duì)梁內(nèi)受力主筋的直徑凈距有何要求?

答：①保護(hù)層是為了保證鋼筋與其周圍混凝土能共同工作，并使鋼筋充分發(fā)揮計(jì)算所需強(qiáng)度。 　　

②防止鋼筋受到銹蝕，以保證構(gòu)件在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)鋼筋不發(fā)生降低結(jié)構(gòu)可靠度的銹蝕。 　

③滿足有防火要求的鋼筋混凝土梁、板及預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，保證構(gòu)件在火災(zāi)中按建筑物的耐火等級(jí)確定的耐火極限的這段時(shí)間里，構(gòu)件不會(huì)失去支持能力。

要求：梁上部鋼筋水平方向的凈間距不應(yīng)小于30mm和1.5d；梁下部鋼筋水平方向的凈間距不應(yīng)小于25mm和d。

4-7試就圖4-39所示4種受彎截面情況回答下列問題:

(1)它們破壞的原因和破壞的性質(zhì)有何不同?

(2）破壞時(shí)的鋼筋應(yīng)力情況如何?

(3）破壞時(shí)鋼筋和混凝土的強(qiáng)度是否被充分利用?

(4）破壞時(shí)哪些截面能利用力的平衡條件寫出受壓區(qū)高度x的計(jì)算式,哪些截面則不能?

(5)破環(huán)時(shí)截面的極限彎矩M多大?

答：相對(duì)界限受壓區(qū)高度：界限受壓區(qū)高度與截面有效高度的比值為截面相對(duì)界限受壓區(qū)高度。

作用：受壓區(qū)高度達(dá)到相對(duì)界限受壓區(qū)高度時(shí)構(gòu)件達(dá)到最大承載力，用于控制截面是否超筋，取值與混凝土強(qiáng)度有關(guān),與構(gòu)件級(jí)別有關(guān)。

4-10在什么情況下可采用雙筋梁,其計(jì)算應(yīng)力圖形如何確定?在雙筋截面中受壓鋼筋起什么作用?為什么雙筋截面一定要用封閉箍筋?

答：什么時(shí)候用：①結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受某種交變的作用(如地震),使截面上的彎矩改變方向

②截面承受的彎矩設(shè)計(jì)值大于單筋截面所能承受的最大彎矩設(shè)計(jì)值,而截面尺寸和材料品種等由于某些原因又不能改變

③結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的截面由于某種原因,在截面的受壓區(qū)預(yù)先已經(jīng)布置了一定數(shù)量的受力鋼筋(如連續(xù)梁的某些支座截面)

應(yīng)力圖形的確定：根據(jù)荷載值按結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)的計(jì)算方法算出不同截面的彎矩值，轉(zhuǎn)化成應(yīng)力值，放入平面坐標(biāo)系（應(yīng)力值與截面位置)，就可以畫出雙筋矩形截面梁正截面承載力的計(jì)算應(yīng)力圖形。

作用：雙筋截面梁中受壓鋼筋幫助混凝土承擔(dān)壓力，決定受壓區(qū)的高度。

原因：因?yàn)殚_口箍不利于縱向鋼筋的定位，且不能約束芯部混凝土，所以規(guī)范規(guī)定箍筋應(yīng)做成封閉式。故除小過梁以外，一般構(gòu)件不應(yīng)采用開口箍。箍筋末端彎折考慮錨固及抗震與非抗震之分。

答：因?yàn)闊彳堜摻畹目箟盒阅芎涂估阅芏急容^穩(wěn)定，而鋼絞線和預(yù)應(yīng)力螺紋筋的抗拉強(qiáng)度很高，而抗壓強(qiáng)度則不如熱軋鋼筋穩(wěn)定。