混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課后習(xí)題及答案

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課后習(xí)題答案第一章緒論1.什么是混凝土結(jié)構(gòu)？答：混凝土結(jié)構(gòu)是以混凝土材料為主，并根據(jù)需要配置和添加鋼筋、鋼骨、鋼管、預(yù)應(yīng)力鋼筋和各種纖維，形成的結(jié)構(gòu)，有素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)及纖維混凝土結(jié)構(gòu)?；炷两Y(jié)構(gòu)充分利用了混凝土抗壓強度高和鋼筋抗拉強度高的優(yōu)點。2 .以簡支梁為例，說明素混凝土與鋼筋混凝土受力性能的差異。答：素混凝土簡支梁，跨中有集中荷載作用。梁跨中截面受拉，拉應(yīng)力在荷載較小的情況下就達到混凝土的抗拉強度，梁被拉斷而破壞，是無明顯預(yù)兆的脆性破壞。鋼筋混凝土梁，受拉區(qū)配置受拉鋼筋梁的受拉區(qū)還會開裂，但開裂后，由現(xiàn)裂縫

2、，拉力由鋼筋承擔(dān)，直至鋼筋屈服以后，受壓區(qū)混凝土受壓破壞而達到極限荷載，構(gòu)件破壞。素混凝土簡支梁的受力特點是承受荷載較小，并且是脆性破壞。鋼筋混凝土簡支梁的極限荷載明顯提高，變形能力明顯改善，并且是延性破壞。3 .鋼筋與混凝土共同工作的基礎(chǔ)條件是什么？答：混凝土和鋼筋協(xié)同工作的條件是：(1)鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生良好的粘結(jié)力，使兩者結(jié)合為整體；(2)鋼筋與混凝土兩者之間線膨脹系數(shù)幾乎相同，兩者之間不會發(fā)生相對的溫度變形使粘結(jié)力遭到破壞；(3)設(shè)置一定厚度混凝土保護層；(4)鋼筋在混凝土中有可靠的錨固。4 .混凝土結(jié)構(gòu)有什么優(yōu)缺點？答：優(yōu)點：(1)可模性好；(2)強價比合理；(3)耐火性能好；(4

3、)耐久性能好；(5)適應(yīng)災(zāi)害環(huán)境能力強，整體澆筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體性好，對抵抗地震、風(fēng)載和爆炸沖擊作用有良好性能；(6)可以就地取材。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的缺點：如自重大，不利于建造大跨結(jié)構(gòu)；抗裂性差，過早開裂雖不影響承載力，但對要求防滲漏的結(jié)構(gòu)，如容器、管道等，使用受到一定限制；現(xiàn)場澆筑施工工序多，需養(yǎng)護，工期長，并受施工環(huán)境和氣候條件限制等。5 .房屋混凝土結(jié)構(gòu)中各個構(gòu)件的受力特點是什么？答：在房屋建筑中，永久荷載和樓面活荷載直接作用在樓板上，樓板荷載傳遞到梁，梁將荷載傳遞到柱或墻，并最終傳遞到基礎(chǔ)上，各個構(gòu)件受力特點如下：樓板：是將活荷載和恒荷載通過梁或直接傳遞到豎向支承結(jié)構(gòu)（柱、墻）的主要

4、水平構(gòu)件，樓板的主要內(nèi)力是彎矩和剪力，是受彎構(gòu)件。梁：是將樓板上或屋面上的荷載傳遞到立柱或墻上，前者為樓蓋梁，后者為屋面梁，梁承受板傳來的荷載，主要內(nèi)力有彎矩和剪力，有時也可能是扭矩，屬于受彎構(gòu)件。柱：柱承受梁、板體系傳來的荷載，主要內(nèi)力有軸向壓力、彎矩和剪力，可能是軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)荷載有偏心作用時，柱受壓的同時還會受彎，是壓彎構(gòu)件。墻：承重的混凝土墻常用作基礎(chǔ)墻、樓梯間墻，或在高層建筑中用于承受水平風(fēng)載和地震作用的剪力墻，它受壓的同時也會受彎，是壓彎構(gòu)件。基礎(chǔ)：是將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞到地基（土層）的承重混凝土構(gòu)件，基礎(chǔ)主要內(nèi)力是壓力和彎矩，是受壓構(gòu)件或壓彎構(gòu)件。6 .簡述混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的主

5、要階段。答：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法大體可分為四個階段：（1）在20世紀(jì)初以前，鋼筋混凝土本身計算理論尚未形成，設(shè)計沿用材料力學(xué)的容許應(yīng)力方法(2)1938年左右已開始采用按破損階段計算構(gòu)件破壞承載力，50年代，由現(xiàn)了按極限狀態(tài)設(shè)計方法，奠定了現(xiàn)代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算理論。(3)二戰(zhàn)以后，設(shè)計計算理論已過渡到以概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法。(4)20世紀(jì)90年代以后，開始采用或積極發(fā)展性能化設(shè)計方法和理論。7 .簡述性能設(shè)計的主要步驟。答：性能化方法是確定工程結(jié)構(gòu)要達到的總體目標(biāo)或設(shè)計性能，設(shè)計師根據(jù)性能目標(biāo)的不同，設(shè)計不同的設(shè)計方案，并評估設(shè)計方案是否達到性能目標(biāo)的要求。8 .簡述學(xué)習(xí)混凝土

6、結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的應(yīng)當(dāng)注意的問題。答：(1)鋼筋混凝土是由鋼筋和混凝土兩種材料組成的復(fù)合材料，是非均勻、非連續(xù)、非彈性的材料。力學(xué)關(guān)系是在試驗的基礎(chǔ)上，通過幾何、物理和平衡關(guān)系建立的。(2)鋼筋混凝土構(gòu)件中的兩種材料在強度和數(shù)量上存在一個合理的配比范圍。如果鋼筋和混凝土在面積上的比例及材料強度的搭配超過了這個范圍，就會引起構(gòu)件受力性能的改變，從而引起構(gòu)件截面設(shè)計方法的改變，這是學(xué)習(xí)時必須注意的一個方面。(3)由于混凝土材料的復(fù)雜性、離散性，混凝土材料的理論體系是建立在試驗的基礎(chǔ)上的。許多假定依賴與試驗結(jié)果，許多公式來源于試驗驗證，許多因素?zé)o法控制，仍需通過構(gòu)造措施加以解決，許多理論尚需不斷發(fā)展

7、與完善，具有不同功能的混凝土材料性能尚需不斷挖掘。(4)本課程主要講解鋼筋混凝土基本構(gòu)件，應(yīng)當(dāng)了解每一種構(gòu)件在結(jié)構(gòu)體系的作用、受力情況。例如梁、柱是受彎構(gòu)件，主要受彎、受剪；柱、墻、受壓弦桿是受壓構(gòu)件，主要受壓、彎，受壓、剪,雙向受壓彎；雨蓬梁、柱是受扭構(gòu)件，主要受扭，受彎、剪、扭，受壓、彎、剪、扭；受拉弦桿是受拉構(gòu)件，主要受拉、彎。(5)本課程所要解決的不僅是構(gòu)件的承載力和變形計算等問題，還包括構(gòu)件的截面形式、材料選用及配筋構(gòu)造等。結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計是一個綜合性的問題，需要考慮各方面的因素。因此，學(xué)習(xí)本課程時要注意學(xué)會對多種因素進行綜合分析，培養(yǎng)綜合分析判斷能力。(6)混凝土設(shè)計與施工工作必須按照

8、規(guī)范進行，各種規(guī)范是長期理論研究成果和工程實踐的總結(jié)。不但要熟練掌握基本要求、使用范圍，還要深入了解每一條文的理論依據(jù)，做到深入理論，靈活運用。同時，隨著科學(xué)的發(fā)展和實踐的要求，許多新成果會不斷的涌現(xiàn)，規(guī)范會及時修訂，一般我國混凝土規(guī)范10年左右修訂一次，但隨著社會的發(fā)展，規(guī)范的修訂速度會加快，因此，具體工作時應(yīng)當(dāng)及時掌握最新的規(guī)范。(7)混凝土設(shè)計與施工是一種社會實踐行為，不能離開社會的制約因素進行，應(yīng)當(dāng)貫徹執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，做到技術(shù)先進、安全適用、經(jīng)濟合理、確保質(zhì)量。（8）混凝土設(shè)計與施工是一種法律責(zé)任行為，工程技術(shù)人員一定要遵守國家相關(guān)的法律、法規(guī)的要求，否則，就要承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)

9、任。第一章緒論1.與素混凝土梁相比，鋼筋混凝上梁承載能力（）A.相同；B.提高許多；C.有所提高；2 .與素混凝土梁相比，鋼筋混凝土梁抵抗開裂的能力（A.提高不多;B.提高許多;C.完全相同;3 .與素混凝土梁相比，適量配筋的鋼混凝土梁的承載力和抵抗開裂的能力（A.均提高很多；B.承載力提高很多，抗裂提高不多；C.抗裂提高很多，承載力提高不多；D.均提高不多；4 .鋼筋混凝土梁在正常使用荷載下（）。A.通常是帶裂縫工作的；B.一旦由現(xiàn)裂縫，裂縫貫通全截面；C.一旦由現(xiàn)裂縫，沿全長混凝土與鋼筋間的粘結(jié)力喪盡；5 .鋼筋與混凝土能共同工作的主要原因是（）。A.防火、防銹；B,混凝土對鋼筋的握裹及保

10、護；C.混凝土對鋼筋的握裹，兩者線膨脹系數(shù)接近；第二章緒論單選題參考答案1.B2.A3.B4.A5.C第二章鋼筋和混凝土的力學(xué)性能1.軟鋼和硬鋼的區(qū)別是什么？應(yīng)力一應(yīng)變曲線有什么不同？設(shè)計時分別采用什么值作為依據(jù)?2 .我國用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋有種？我國熱軋鋼筋的強度分為幾個等級？3 .鋼筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪幾種？簡述冷拉方法？4.什么是鋼筋的均勻伸長率？均勻伸長率反映了鋼筋的什么性質(zhì)？5.什么是鋼筋的包興格效應(yīng)？6 .在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，宜采用哪些鋼筋？7.試述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋的性能有哪些要求。8 .簡述混凝土的組成結(jié)構(gòu)。并敘述混凝土的結(jié)構(gòu)組成對混凝土破壞強度的影響。

11、9 .簡述混凝土立方體抗壓強度。10 .簡述混凝土軸心抗壓強度。11.混凝土的強度等級是如何確定的。D.12.簡述混凝土三軸受壓強度的概念。E.13.簡述混凝土在單軸短期加載下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。14.什么是混凝土的彈性模量、割線模量和切線模量？15.什么叫混凝土徐變？混凝土徐變對結(jié)構(gòu)有什么影響？16 .鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力是如何組成的?17 .最小錨固長度是如何確定的？18 .簡述綁扎搭接連接的機理。第二章鋼筋和混凝土的力學(xué)性能問答題參考答案1.軟鋼和硬鋼的區(qū)別是什么？應(yīng)力一應(yīng)變曲線有什么不同？設(shè)計時分別采用什么值作為依據(jù)？答：有物理屈服點的鋼筋，稱為軟鋼，如熱軋鋼筋和冷拉鋼筋；無物理屈服點

12、的鋼筋，稱為硬鋼,如鋼絲、鋼絞線及熱處理鋼筋。軟鋼的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖2-1所示，曲線可分為四個階段：彈性階段、屈服階段、強化階段和破壞階段。有明顯流幅的鋼筋有兩個強度指標(biāo)：一是屈服強度，這是鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計時鋼筋強度取值的依據(jù)，因為鋼筋屈服后產(chǎn)生了較大的塑性變形，這將使構(gòu)件變形和裂縫寬度大大增加以致無法使用，所以在設(shè)計中采用屈服強度fy作為鋼筋的強度極限。另一個強度指標(biāo)是鋼筋極限強度fu,一般用作鋼筋的實際破壞強度。硬鋼拉伸時的典型應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖2-2o鋼筋應(yīng)力達到比例極限點之前，應(yīng)力應(yīng)變按直線變化，鋼筋具有明顯的彈性性質(zhì)，超過比例極限點以后，鋼筋表現(xiàn)由越來越明顯的塑性性質(zhì)，但應(yīng)力應(yīng)變均持

13、續(xù)增長，應(yīng)力應(yīng)變曲線上沒有明顯的屈服點。到達極限抗拉強度b點后，同樣由于鋼筋的頸縮現(xiàn)象由現(xiàn)下降段，至鋼筋被拉斷。設(shè)計中極限抗拉強度不能作為鋼筋強度取值的依據(jù)，一般取殘余應(yīng)變?yōu)?.2%所對應(yīng)的應(yīng)力 b0.2條件屈服強度相當(dāng)于極限圖2-1軟鋼應(yīng)力應(yīng)變曲線通常稱為條件屈服強度。對于高強鋼絲，抗拉強度0.85倍。對于熱處理鋼筋，則為0.9倍。為了簡化運算，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范統(tǒng)一取0.2=0.85*其中 bb為無明顯流幅鋼筋的極限抗拉強度。圖2-2硬鋼拉伸試驗的應(yīng)力應(yīng)變曲線2.我國用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋有幾種？我國熱軋鋼筋的強度分為幾個等級?答：目前我國用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋主要品

14、種有鋼筋、鋼絲和鋼絞線。根據(jù)軋制和加工工藝，鋼筋可分為熱軋鋼筋、熱處理鋼筋和冷加工鋼筋。熱軋鋼筋分為熱軋光面鋼筋HPB235（Q235,符號中，I級）、熱軋帶肋鋼筋HRB335（20MnSi,符號叱n級） 、熱軋帶肋鋼筋HRB400（20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi,符號in級）、余熱處理鋼筋RRB400（K20MnSi,符號小，田級）。熱軋鋼筋主要用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和預(yù)應(yīng)力混作為無明顯流幅鋼筋的強度限值,凝土結(jié)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力普通鋼筋3.鋼筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪幾種？簡述冷拉方法？答：鋼筋冷加工目的是為了提高鋼筋的強度，以節(jié)約鋼材。除冷拉鋼筋仍具有明顯的屈服

15、點外，其余冷加工鋼筋無屈服點或屈服臺階，冷加工鋼筋的設(shè)計強度提高，而延性大幅度下降。冷加工方法有冷撥、冷拉、冷軋、冷扭。冷拉鋼筋由熱軋鋼筋在常溫下經(jīng)機械拉伸而成，冷拉應(yīng)力值應(yīng)超過鋼筋的屈服強度。鋼筋經(jīng)冷拉后，屈服強度提高，但塑性降低，這種現(xiàn)象稱為冷拉強化。冷拉后，經(jīng)過一段時間鋼筋的屈服點比原來的屈服點有所提高，這種現(xiàn)象稱為時效硬化。時效硬化和溫度有很大關(guān)系，溫度過高（450c以上）強度反而有所降低而塑性性能卻有所增加，溫度超過700C,鋼材會恢復(fù)到冷拉前的力學(xué)性能，不會發(fā)生時效硬化。為了避免冷拉鋼筋在焊接時高溫軟化，要先焊好后再進行冷拉。鋼筋經(jīng)過冷拉和時效硬化以后，能提高屈服強度、節(jié)約鋼材，但

16、冷拉后鋼筋的塑性（伸長率）有所降低。為了保證鋼筋在強度提高的同時又具有一定的塑性，冷拉時應(yīng)同時控制應(yīng)力和控制應(yīng)變。4.什么是鋼筋的均勻伸長率？均勻伸長率反映了鋼筋的什么性質(zhì)？5：均勻伸長率6gt為非頸縮斷口區(qū)域標(biāo)距的殘余應(yīng)變與恢復(fù)的彈性應(yīng)變組成。110bgtv二l0不包含頸縮區(qū)拉伸前的測量標(biāo)距；1拉伸斷裂后不包含頸縮區(qū)的測量標(biāo)距；：一一實測鋼筋拉斷強度；工一一鋼筋彈性模量。均勻伸長率6gt比延伸率更真實反映了鋼筋在拉斷前的平均（非局部區(qū)域）伸長率，客觀反映鋼筋的變形能力，是比較科學(xué)的指標(biāo)。5 .什么是鋼筋的包興格效應(yīng)？答：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在反復(fù)荷載作用下，鋼筋的力學(xué)性能與單向受拉或受壓時的

17、力學(xué)性能不同。1887年德國人包興格對鋼材進行拉壓試驗時發(fā)現(xiàn)的，所以將這種當(dāng)受拉（或受壓）超過彈性極限而產(chǎn)生塑性變形后，其反向受壓（或受拉）的彈性極限將顯著降低的軟化現(xiàn)象，稱為包興格效應(yīng)。6 .在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，宜采用哪些鋼筋？答： 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋， 應(yīng)按下列規(guī)定采用： （1）普通鋼筋宜采用HRB400級和HRB33剛鋼筋，也可采用HPB235a和RRB40CB鋼筋；（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲，也可采用熱處理鋼筋。7 .試述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋的性能有哪些要求。答：(1)對鋼筋強度方面的要求普通鋼筋是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，主

18、要是HPB235HRB335HRB400RRB40叫熱軋鋼筋。(2)強屈比的要求所以設(shè)計中應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)那鼜姳龋瑢τ诳拐鸾Y(jié)構(gòu)，鋼筋應(yīng)力在地震作用下可考慮進入強化段，為了保證結(jié)構(gòu)在強震下“裂而不倒”，對鋼筋的極限抗拉強度與屈服強度的比值有一定的要求，一般不應(yīng)小于1.25。(3)延性在工程設(shè)計中，要求鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)為具有明顯預(yù)兆，避免脆性破壞，抗震結(jié)構(gòu)則要求具有足夠的延性，鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變曲線上屈服點至極限應(yīng)變點之間的應(yīng)變值反映了鋼筋延性的大小。(4)粘結(jié)性粘結(jié)性是指鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能。粘結(jié)力是鋼筋與混凝土得以共同工作的基礎(chǔ)，其中鋼筋凹凸不平的表面與混凝土間的機械咬合力是粘結(jié)力的主

19、要部分，所以變形鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能最好，設(shè)計中宜優(yōu)先選用變形鋼筋。(5)耐久性混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是指，在外部環(huán)境下材料性、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)隨時間的退化，主要包括鋼筋銹蝕、凍融循環(huán)、堿一骨料反應(yīng)、 化學(xué)作用等的機理及物理、 化學(xué)和生化過程。 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的降低可引起承載力的降低， 影響結(jié)構(gòu)安全。(6)適宜施工性在施工時鋼筋要彎轉(zhuǎn)成型，因而應(yīng)具有一定的冷彎性能。鋼筋彎鉤、彎折加工時應(yīng)避免裂縫和折斷。熱軋鋼筋的冷彎性能很好，而性脆的冷加工鋼筋較差。預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線不能彎折，只能以直條形式應(yīng)用。同時，要求鋼筋具備良好的焊接性能，在焊接后不應(yīng)產(chǎn)生裂紋及過大的變形，以保證焊接接頭性能良好。(7)經(jīng)濟性衡

20、量鋼筋經(jīng)濟性的指標(biāo)是強度價格比，即每元錢可購得的單位鋼筋的強度，強度價格比高的鋼筋比較經(jīng)濟。不僅可以減少配筋率，方便了施工，還減少了加工、運輸、施工等一系列附加費用。8 .簡述混凝土的組成結(jié)構(gòu)。并敘述混凝土的結(jié)構(gòu)組成對混凝土破壞強度的影響。答：混凝土材料結(jié)構(gòu)分為三種基本類型：微觀結(jié)構(gòu)，即水泥石結(jié)構(gòu)，水泥石結(jié)構(gòu)由水泥凝膠、晶體骨架、未水化完的水泥顆粒和凝膠孔組成，其物理力學(xué)性能取決于水泥的礦物成份、粉磨細度、水灰比和硬化條件；亞微觀結(jié)構(gòu)，即混凝土的水泥砂漿結(jié)構(gòu)，水泥砂漿結(jié)構(gòu)可看作以水泥石為基相、砂子為分散相的二組混凝土體系，砂子和水泥石的結(jié)合面是薄弱面。對于水泥砂漿結(jié)構(gòu)，除上述決定水泥石結(jié)構(gòu)的因

21、素外，砂漿配合比、砂的顆粒級配與礦物組成、砂粒形狀、顆粒表面特性及砂中的雜質(zhì)含量是重要控制因素；宏觀結(jié)構(gòu)，即砂漿和粗骨料兩組分體系?；炷恋暮暧^結(jié)構(gòu)中，水泥作為基相，粗骨料隨機分布在連續(xù)的水泥砂漿中O粗骨料的強度遠比混凝土高，硬化水泥砂漿的強度也比混凝土高，由砂漿和粗骨料組成的混凝土復(fù)合材料的抗壓強度低于砂漿和粗骨料單一材料的抗壓強度?；炷羶?nèi)砂漿與骨料界面的粘結(jié)強度只有砂漿抗拉強度的35%65%,這說明砂漿與骨料界面是混凝土內(nèi)的最薄弱環(huán)節(jié)。混凝土破壞后，其中的粗骨料一般無破損的跡象，裂縫和破碎都發(fā)生在粗骨料表面和水泥砂漿內(nèi)部，所以混凝土的強度和變形性能在很大程度上取決于水泥砂漿的質(zhì)量和密實性

22、。9 .簡述混凝土立方體抗壓強度。答：混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體的抗壓強度，我國普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50081-2002）規(guī)定：邊長為150mm勺標(biāo)準(zhǔn)立方體試件在標(biāo)準(zhǔn)條件（溫度203C,相對溫度 A90%）下養(yǎng)護28天后，以標(biāo)準(zhǔn)試驗方法（中心加載，加載速度為0.31.0N/mm2/s）,試件上、下表面不涂潤滑劑，連續(xù)加載直至試件破壞，測得混凝土抗壓強度為混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體的抗壓強度fckfck混凝土立方體試件抗壓強度;F試件破壞荷載;A試件承壓面積10 .簡述混凝土軸心抗壓強度答：我國普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50081-2002)采用150mm150mm300mm棱柱體

23、作為混凝土軸心抗壓強度試驗的標(biāo)準(zhǔn)試件，混凝土試件軸心抗壓強度fcpfcp混凝土軸心抗壓強度;F試件破壞荷載;A試件承壓面積11.混凝土的強度等級是如何確定的答：混凝土強度等級應(yīng)按立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值確定，混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k,fck,單位N/mm2我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值系指按上述標(biāo)準(zhǔn)方法測得的具有95麻證率的立方體抗壓強度，根據(jù)立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值劃分為C15、C20、C25、C30、C35、C40C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80十四個等級。12 .簡述混凝土三軸受壓強度的概念。答：三軸受壓試驗是側(cè)向等壓 b2=a3=ar

24、的三軸受壓，即所謂常規(guī)三軸。試驗時先通過液體靜壓力對混凝土圓柱體施加徑向等壓應(yīng)力，然后對試件施加縱向壓應(yīng)力直到破壞。在這種受力狀態(tài)下，試件由于側(cè)壓限制，其內(nèi)部裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展受到阻礙，因此當(dāng)側(cè)向壓力增大時，破壞時的軸向抗壓強度相應(yīng)地增大。根據(jù)試驗結(jié)果分析，三軸受力時混凝土縱向抗壓強度為fcc=fc+Bbr(2-18)式中：fcc混凝土三軸受壓時沿圓柱體縱軸的軸心抗壓強度；fc混凝土的單軸圓柱體軸心抗壓強度；B系數(shù)，一般普通混凝土取4;(Xr側(cè)向壓應(yīng)力。13 .簡述混凝土在單軸短期加載下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。答：一般用標(biāo)準(zhǔn)棱柱體或圓柱體試件測定混凝土受壓時的應(yīng)力應(yīng)變曲線。軸心受壓混凝土典型的應(yīng)力應(yīng)變曲

25、線如圖2-3,各個特征階段的特點如下fi/tN/rmnir)35.OF圖2-3混凝土軸心受壓時的應(yīng)力應(yīng)變曲線1）應(yīng)力w0.3fcsh當(dāng)荷載較小時，即 bW0.3fcsh,曲線近似是直線（圖2-3中OA段），A點相當(dāng)于混凝土的彈性極限。此階段中混凝土的變形主要取決于骨料和水泥石的彈性變形。2）應(yīng)力0.3fcsh0.8fcsh隨著荷載的增加，當(dāng)應(yīng)力約為（0.30.8）fcsh,曲線明顯偏離直線，應(yīng)變增長比應(yīng)力快，混凝士表現(xiàn)由越來越明顯的彈塑性。3)應(yīng)力0.8fcsh1,0fcsh隨著荷載進一步增加，當(dāng)應(yīng)力約為(0.81.0)fcsh,曲線進一步彎曲，應(yīng)變增長速度進一步加快，表明混凝土的應(yīng)力增量不大

26、，而塑性變形卻相當(dāng)大。此階段中混凝土內(nèi)部微裂縫雖有所發(fā)展，但處于穩(wěn)定狀態(tài)，故b點稱為臨界應(yīng)力點，相應(yīng)的應(yīng)力相當(dāng)于混凝土的條件屈服強度。曲線上的峰值應(yīng)力C點，極限強度fcsh,相應(yīng)的峰值應(yīng)變?yōu)?。4)超過峰值應(yīng)力后超過C點以后，曲線進入下降段，試件的承載力隨應(yīng)變增長逐漸減小，這種現(xiàn)象為應(yīng)變軟化。14 .什么是混凝土的彈性模量、割線模量和切線模量？答：取混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線在原點O切線的斜率，作為混凝土的初始彈性模量，簡稱彈性模量Ec,即:Ec=tg00Ec初始彈性模量；a0原點切線的斜率夾角。當(dāng)應(yīng)力較大時，混凝土已進入彈塑性階段，彈性模量已不能正確反映此時的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。比較精確的方法采用切線模量

27、Ec,即在應(yīng)力應(yīng)變曲線任一點處作一切線。此切線的斜率即為該點的切線模量，具表達式為Ec=tga=da/d&切線模量是原點與某點連線即割線的斜率作為混凝土的割線模量，稱為變形模量Ec，它的表達式為Ec=tgi1=ac/c15 .什么叫混凝土徐變？混凝土徐變對結(jié)構(gòu)有什么影響？答：在不變的應(yīng)力長期持續(xù)作用下，混凝土的變形隨時間而緩慢增長的現(xiàn)象稱為混凝土的徐變。徐變對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響既有有利方面又有不利方面。有利影響，在某種情況下，徐變有利于防止結(jié)構(gòu)物裂縫形成；有利于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)力重分布，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象及減少溫度應(yīng)力等。不利影響，由于混凝土的徐變使構(gòu)件變形增大；在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，徐

28、變會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失；徐變使受彎和偏心受壓構(gòu)件的受壓區(qū)變形加大，故而使受彎構(gòu)件撓度增加，使偏壓構(gòu)件的附加偏心距增大而導(dǎo)致構(gòu)件承載力的降低。16 .鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力是如何組成的？答：試驗表明，鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力或者抗滑移力，由四部分組成：(1)化學(xué)膠結(jié)力：混凝土中的水泥凝膠體在鋼筋表面產(chǎn)生的化學(xué)粘著力或吸附力，來源于澆注時水泥漿體向鋼筋表面氧化層的滲透和養(yǎng)護過程中水泥晶體的生長和硬化，取決于水泥的性質(zhì)和鋼筋表面的粗糙程度。當(dāng)鋼筋受力后變形，發(fā)生局部滑移后，粘著力就喪失了。(2)摩擦力：混凝土收縮后，將鋼筋緊緊地握裹住而產(chǎn)生的力，當(dāng)鋼筋和混凝土產(chǎn)生相對滑移時，在鋼筋和混凝土界面上將產(chǎn)生

29、摩擦力。它取決于混凝土發(fā)生收縮、荷載和反力等對鋼筋的徑向壓應(yīng)力、鋼筋和混凝土之間的粗糙程度等。鋼筋和混凝土之間的擠壓力越大、接觸面越粗糙，則摩擦力越大。(3)機械咬合力：鋼筋表面凹凸不平與混凝土產(chǎn)生的機械咬合作用而產(chǎn)生的力，即混凝土對鋼筋表面斜向壓力的縱向分力，取決于混凝土的抗剪強度。變形鋼筋的橫肋會產(chǎn)生這種咬合力，它的咬合作用往往很大，是變形鋼筋粘結(jié)力的主要來源，是錨固作用的主要成份。(4)鋼筋端部的錨固力：一般是用在鋼筋端部彎鉤、彎折，在錨固區(qū)焊接鋼筋、短角鋼等機械作用來維持錨固力。各種粘結(jié)力中，化學(xué)膠結(jié)力較??；光面鋼筋以摩擦力為主；變形鋼筋以機械咬合力為主。17 .最小錨固長度是如何確定

30、的？答：達到錨固極限狀態(tài)時所需要的鋼筋最小錨固長度，稱為臨界錨固長度lcrao錨固抗力等于鋼筋屈服強度Fy時，相應(yīng)的錨固長度就是臨界錨固長度lcra，這是保證受力鋼筋真到屈服也不會發(fā)生錨固破壞的最小長度。鋼筋屈服后強化，隨錨固長度的延長，錨固抗力還能增長，到錨固抗力等于鋼筋拉斷強度Fu時，相應(yīng)的錨固長度就是極限錨固長度luao設(shè)計錨固長度la應(yīng)當(dāng)在臨界錨固長度和極限錨固長度之間，前者是為了保證鋼筋承載受力的基本性能，后者是因為過長的錨固實際已經(jīng)不起作用。18 .簡述綁扎搭接連接的機理。答：綁扎搭接鋼筋之間能夠傳力是由于鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)錨固作用。兩根相背受力的鋼筋分別錨固在搭接連接區(qū)段的混

31、凝土中，都將應(yīng)力傳遞給混凝土，從而實現(xiàn)了鋼筋之間的應(yīng)力過渡。因此，綁扎搭接傳力的基礎(chǔ)是錨固。但是搭接鋼筋之間的縫間混凝土?xí)蚣羟卸杆倨扑?，握裹力受到削弱。因此，搭接鋼筋的錨固強度減小，與錨固長度相比，搭接長度應(yīng)予加長。止匕外，由于錐楔作用造成的徑向力引起了兩根鋼筋之間的分離趨勢。因此，搭接鋼筋之間容易發(fā)生縱向劈裂裂縫，必須有較強的圍箍約束以維持錨固。第二章鋼筋和混凝土的力學(xué)性能選擇題1.混凝土若處于三向應(yīng)力作用下，當(dāng)（）。橫向受拉，縱向受壓，可提高抗壓強度；橫向受壓，縱向受拉，可提高抗壓強度；三向受壓會降低抗壓強度；三向受壓能提高抗壓強度；2 .混凝土的彈性模量是指（）。原點彈性模量；切線模

32、量；割線模量；變形模量；3 .混凝土強度等級由150m總方體抗壓試驗，按（平均值fcufcu1.645）確定fcu2.fcu4 .規(guī)范規(guī)定的受拉鋼筋錨固長度3為（）。A.隨混凝土強度等級的提高而增大；B.隨鋼筋等級提高而降低；C.隨混凝土等級提高而減少，隨鋼筋等級提高而增大;D.隨混凝土及鋼筋等級提高而減小；5 .屬于有明顯屈服點的鋼筋有（A.冷拉鋼筋；8 .鋼絲；C.熱處理鋼筋；D.鋼絞線；9 .鋼材的含碳量越低，則（）A.屈服臺階越短，伸長率也越短，塑性越差；B.屈服臺階越長，伸長率越大，塑性越好；C.強度越高，塑性越好；D.強度越低，塑性越差；10鋼筋的屈服強度是指（）。比例極限；彈性極

33、限；屈服上限；屈服下限；11能同時提高鋼筋的抗拉和抗壓強度的冷加工方法是（）冷拉；冷拔；12規(guī)范確定fcu,k所用試塊的邊長是（）。A. 150mm；B. 200mm；C.100mmD.250mm；13 .混凝土強度等級是由（）確定的。A.fcu，k;B.fck;C.fcm;D.八；14.邊長為100mm的非標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊的強度換算成標(biāo)準(zhǔn)試塊的強度，則需乘以換算系數(shù)A.1.05;B.1.0;C.0.95;D.0.90;Ec12.cc指的是混凝土的（彈性模量；割線模量；切線模量；原點切線模量；第二章鋼筋和混凝土的力學(xué)性能選擇題參考答案DABCABBAACB第三章軸心受力構(gòu)件承載力計算題1.某多層

34、現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的底層內(nèi)柱，軸向力設(shè)計值N=2650kN,計算長度1。H3.6m,混凝土強度2等級為C30(fc=14.3N/mm2),鋼筋用HRB400級(fy360N/mm),環(huán)境類別為一類。確定枉截面積尺寸及縱筋面積。2 .某多層現(xiàn)澆框架廠房結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層中柱，軸向壓力設(shè)計值N=2100kN,樓層高H=5.60m,計算長度混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課后習(xí)題答案2l0=1.25H,混凝土用C30(fc=14.3N/mm2),鋼筋用HRB335級(fy300N/mm),環(huán)境類別為一類。確定該柱截面尺寸及縱筋面積。3.某無側(cè)移現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)底層中柱，計算長度lo4.2m,截面尺寸為300mm300mm柱內(nèi)配有4

35、中16L2縱筋(fy300N/mm),混凝土強度等級為C30(fc=14.3N/mm2),環(huán)境類別為一類。 柱承載軸心壓力設(shè)計值N=900kN,試核算該柱是否安全。4 .某大樓底層門廳現(xiàn)澆鋼筋混凝土內(nèi)柱，承受軸心壓力設(shè)計值N=2749kN,計算高度146m,根2據(jù)建筑設(shè)計要求，柱得截面為圓形，直徑dc400mmO混凝土強度等級為C30(fc14.3N/mm),縱筋采22用HRB40(a鋼筋(fy360N/mm),箍筋采用HRB33軟鋼筋(fy300N/mm),環(huán)境類別為一類，試確定柱的配筋。5 .已知某公共建筑門廳底層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架內(nèi)柱，承受軸向壓力N=2850kN,從基礎(chǔ)頂面到二屋樓面的

36、高度為4.0m,支承條件系數(shù)1.0?；炷吝x用C35(fc=16.7N/mm2),縱筋用HRB400_2(fy360N/mm),箍筋用HRB335(fy=300N/mm2)。按建筑設(shè)計要求柱截面采用圓形，其直徑不大于400mm環(huán)境類別為一類。試進行該柱配筋計算。6 .某橋下現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸心受壓柱，底墻固定，上端較支，柱高6.5m,支承條件系數(shù)0.7,2J2承受軸壓力設(shè)計值900kN,采用C20混凝土(fcd9.2N/mm),和R235鋼筋(fsd195N/mm),環(huán)境類別為一類。試問:試設(shè)計軸心受壓柱。若采用混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，采用C20混凝土fc=9.6N/mm2,鋼筋HRB335(fy=

37、300N/mm2),試設(shè)計軸心受壓柱，比較兩者差異。第三章軸心受力構(gòu)件承載力計算題參考答案1.某多層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的底層內(nèi)柱，軸向力設(shè)計值N=2650kN,計算長度10H3.6m,混凝土強度2等級為C30(fc=14.3N/mm2),鋼筋用HRB400級(fy360N/mm),環(huán)境類別為一類。確定枉截面積尺寸及縱筋面積。解：根據(jù)構(gòu)造要求，先假定柱截面尺寸為400mm400mm由10/b3600/4009,查表得0.99根據(jù)軸心受壓承載力公式確定,126501032fcA)(14.3400400)1906mm23600.90.99As1906仄擊力1.2%min0.6%,對稱配筋截面每一側(cè)配筋率也

38、滿足0.2%的構(gòu)造要求44選，As1964mm219641906設(shè)計面積與計算面積誤差1906.5%滿足要求。2.某多層現(xiàn)澆框架廠房結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層中柱，軸向壓力設(shè)計值N=2100kN,樓層高H=5.60m,計算長度2l0=1.25H,混凝土用C30(fc=14.3N/mm2),鋼筋用HRB335級(fy300N/mm),環(huán)境類別為一類。 確定該柱截面尺寸及縱筋面積。解根據(jù)構(gòu)造要求，先假定柱截面尺寸為400mm400mm乜L255600175長細比b400.,查表0.825根據(jù)軸心受壓承載力公式確定AsA-1801A4004001.1%加0.6%,對稱配筋截面每一側(cè)配筋率也滿足As(fy0.9121

39、00000300(0.90.82514.3400400)21801mm0.2%的構(gòu)造要求fy0.9fcA)選6020,21884mm2318841801/co/設(shè)計面積與計算面積誤差一5%滿足要求。3.某無側(cè)移現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)底層中柱，計算長度卜42m,截面尺寸為300mm300mm柱內(nèi)配有4中16L2縱筋(九300N/mm),混凝土強度等級為C30(fc=14.3N/mm2),環(huán)境類別為一類。柱承載軸心壓力設(shè)計值N=900kN,試核算該柱是否安全。解：(1)求幽14.0/口則b300,由表得0.92(2)求NuNu0.9(fcAfyA)0.90.92(14.3300300300804)1265k

40、N900kN(滿足要求)4.某大樓底層門廳現(xiàn)澆鋼筋混凝土內(nèi)柱，承受軸心壓力設(shè)計值N=2749kN計算高度l。4.06m,根2據(jù)建筑設(shè)計要求，柱得截面為圓形，直徑dc400mmo混凝土強度等級為C30(fc14.3N/mm),縱筋采22用HRB40(a鋼筋(fy360N/mm),箍筋采用HRB33軟鋼筋(fy300N/mm),環(huán)境類別為一類，試確定柱的配筋。解(1)判別是否可采用螺旋箍筋柱l04060-10.1512dc40023.14240022125680mm.20.025則As0.0251256803142mm2選用1口出叱A3142mm。(3)求A，?；炷帘Ｗo層厚度為30mm則dcor

41、40060340mm一-一2A3.1423402Acor90803mm,可設(shè)計成螺旋箍筋柱假定由承載力極限公式得Ass0(fcAcorfyAs)0.92f2749103(14.3908033603142)0.921.030021041mm0.25As0.2531422786mm(滿足要求)(4)確定螺旋箍筋直徑和間距2假定螺旋箍筋直徑d=8mm則單根螺旋箍筋截面面積a50-3mm,可得dcorAssi3.14234050.351.6mmAsso1041取s=50mm,40mmesw80mms0.2dcor0.234068mm(滿足構(gòu)造要求)(5)復(fù)核混凝土保護層是否過早脫落l01015,按d.

42、查表得0.9551.50.9(fcAfyAs)1.50.90.955(14.31256803603142)3775368N3775kNN(滿足要求)5.已知某公共建筑門廳底層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架內(nèi)柱，承受軸向壓力N=2850kN,從基礎(chǔ)頂面到二屋樓面的高度為4.0m,支承條件系數(shù)1.0?；炷吝x用C35(fc=16.7N/mm2),縱筋用HRB400_2(fy360N/mm),箍筋用HRB335(fy=300N/mm2)。按建筑設(shè)計要求柱截面采用圓形，其直徑不大于400mm環(huán)境類別為一類。試進行該柱配筋計算。解(1)先按配有縱筋和箍筋柱計算l0=1.0H=1.0X4.0=4.0m柱子計算長度按規(guī)

43、范規(guī)定取1.0H,則計算穩(wěn)定系數(shù)值，因l0/d=4000/350=11.43查表6-1得=0.931取園截面直徑為350mm圓形柱混凝土截面面積為由承載力公式求得求配筋率配筋率太大，因l0/d0.25&(=0.25X3142=786mm2,滿足構(gòu)造要求。假定螺旋箍筋直徑為10mm則單肢箍筋截面面積Ast1=78.5mm2o螺旋箍筋間距dcorAst13.1429078.5coiss46mm取用s=45mm滿足大于40mmKzl、于80mm同時小于及等于0.2dcor=0.2X290=58mm!勺要求。由承載力計算公式得:Asso=dcorA5tl3.1429078.52c0r11588

44、.5mm245N0.9(fcAcorfyAs0.9(16.766019360Ass1555N0.9fc(AAs)fyAs0.90.93116.7(961633142)36031422249402N1.5N1.5224940233741032868064N故該柱能承受N2868.1KN,滿足設(shè)計要求6.某橋下現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸心受壓柱，底墻固定，上端較支，柱高6.5m,支承條件系數(shù)0.7,O-2承受軸壓力設(shè)計值900kN,采用C20混凝土(fcd9.2N/mm),和R235鋼筋(fsd195N/mm),環(huán)境類別為一類。試問：試設(shè)計軸心受壓柱。若采用混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，采用C20混凝土fc=9.6N

45、/mm2,鋼筋HRB335(fy=300N/mm2),試設(shè)計軸心受壓柱，比較兩者差異。(1)解：已知：01,Nd900kN1)確定截面尺寸實際縱筋配筋率AsAs3142961633.3%3%,故2J29.2N/mmfsd195N/mm在設(shè)計時有三個未知量。即：A，A,現(xiàn)設(shè)%,暫取1,由軸心受壓構(gòu)件正截面承載力公式可得N.9fcd(1d(fsdfcd).91913282511mm1959.2(1195.1)9.2選方形截面，其邊長為bV89686mm2299mm,取b=3mmA=9mm22)計算截面配筋一端固定一端較接柱:l=.7=.7x65mm=455mml/b=455mm/3mm15.2,查

46、表得.89o則截面所需配筋為ANdJkAs.9fsdfsd913N.9.89195N/mm229.2N/mm2229mm1516mm195N/mm22.As1519mm)1.7%滿足要求。箍筋按構(gòu)造要求選巾82(2)若采用混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，采用C2混凝土fc=9.6N/mm2,鋼筋HRB335fy=3N/mm2)。1采用方形截面33mm,則b/1521230,故不必配置螺旋箍筋。查表得：.89由軸心受壓承載力公式:N900103fcA9.6300300A09Q9_289865.3mm2fy300AS865.3X300300.,對稱配筋截面每一側(cè)配筋率也滿足選4匚18As=1017mm2箍筋按

47、構(gòu)造要求巾8250mm第四章受彎構(gòu)件正截面承載力計算題參考答案1.已知梁的截面尺寸為bXh=200mnX500mm混凝土強度等級為C25,fc=11.9N/mm2,22ft1.27N/mm,鋼筋采用HRB335。300N/mm截面彎矩設(shè)計值M=165KN.m環(huán)境類別為一類。求：受拉鋼筋截面面積0.2%的構(gòu)造要求。實際配筋率:AS1017A3003001.13%,滿足要求。解：采用單排布筋h050035465mm將已知數(shù)值代入公式3bxfyAs及M1fcbx(h0 x/2)得1.011.9200 x=300As165106=1.011.9200 x(465-x/2)兩式聯(lián)立得：x=186mmAs=1475.6mm2驗算x=186mm七=0.123,滿足。2As1473minbh0.26%2