白紹良教授《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》解讀(1).doc

白紹良教授混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范解讀（1）1.從技術(shù)術(shù)語的角度分清什么是“框架”什么是“框架結(jié)構(gòu)”。 答：框架：框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-筒體結(jié)構(gòu)中的框架部分。 框架結(jié)構(gòu)：僅僅由框架組成的結(jié)構(gòu)。（推薦答案） 框架結(jié)構(gòu)由梁和柱以剛接或鉸接相連接成承重體系的房屋建筑結(jié)構(gòu)（高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)P44） 框架結(jié)構(gòu)由梁和柱以剛接或鉸接相連接而構(gòu)成承重體系的結(jié)構(gòu)（規(guī)范第3頁） 2高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程為什么要對(duì)框架結(jié)構(gòu)的最大高度做出限制？ 答：框架結(jié)構(gòu)在25層以下是經(jīng)濟(jì)的，超過25層的框架其側(cè)向相對(duì)較柔，需要根據(jù)水平位移的控制而不經(jīng)濟(jì)的加大構(gòu)件尺寸。（高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)P44） 框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件接截面尺寸較小，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度較小，水平位移大，在地震作用下容易由于大變形而引起非結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的破壞。因此其建造高度受到限制。（混凝土結(jié)構(gòu)下冊(cè)P175）。 從整截面墻整體小開口墻壁式框架普通框架，水平抗側(cè)剛度會(huì)削弱到只有原來的整截面墻的百分之幾。因此剪力墻結(jié)構(gòu)的位移限制條件較容易滿足，而框架結(jié)構(gòu)往往是位移限制條件起控制作用。（筆記） 3高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程為什么對(duì)多高層建筑結(jié)構(gòu)的相對(duì)層間位移（層間水平位移與層高之比）做出限制？如果某個(gè)框架結(jié)構(gòu)不滿足這一控制條件，請(qǐng)說出在不加剪力墻的情況下哪些措施可以提高框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)向力剛度。 答： 任何構(gòu)件或結(jié)構(gòu)為保證其正常工作，都必須滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定的要求。隨著簡(jiǎn)直物高度的增加，對(duì)結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的要求也隨之提高。因?yàn)閭?cè)向位移過大，會(huì)引起 主體結(jié)構(gòu)的開裂甚至破壞，導(dǎo)致簡(jiǎn)直裝修與隔墻的損壞，造成電梯運(yùn)行困難，還會(huì)使居住者感覺不良。另一方面，水平位移過大，豎向荷載將產(chǎn)生顯著的附加彎矩 （即P-效應(yīng)），使結(jié)構(gòu)內(nèi)力增大。（混凝土結(jié)構(gòu)下冊(cè)P172） 增加柱子截面積，設(shè)支撐，合理的布置結(jié)構(gòu)體系，增加水平構(gòu)件剛度 4請(qǐng)說明框架-剪力墻，框架-核心筒，剪力墻結(jié)構(gòu)，筒中筒結(jié)構(gòu)的含義。 答：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)：由框架和剪力墻共同作為承重結(jié)構(gòu)。 框架-核心筒結(jié)構(gòu)：由中央薄壁筒與外圍的一般框架組成的高層建筑結(jié)構(gòu)。 剪力墻結(jié)構(gòu)：利用建筑物的外墻和永久性隔墻承重的結(jié)構(gòu)。 筒中筒結(jié)構(gòu)：由中央薄壁筒與外圍框筒組成的高層建筑結(jié)構(gòu)。（混凝土結(jié)構(gòu)下冊(cè)P177） 5請(qǐng)說出剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。你認(rèn)為采用剪力墻結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)每戶居室自由設(shè)計(jì)的要求嗎？ 答：因?yàn)榧袅Φ目箓?cè)剛度較大，剪力墻結(jié)構(gòu)體系在水平力作用下的側(cè)移量很小，結(jié)構(gòu)的整體性好，抗震能力強(qiáng)，可以建造較高的建筑物。但剪力墻的布置受到建筑開間和樓板跨度的限制。墻與墻之間的間距較小，難于滿足布置大空間等使用要求。（混凝土結(jié)構(gòu)下冊(cè)P177） 我認(rèn)為可以通過加大墻與墻之間的距離的辦法來實(shí)現(xiàn)自由戶型設(shè)計(jì)。 我認(rèn)為采用剪力墻結(jié)構(gòu)不易實(shí)現(xiàn)每戶居室自由設(shè)計(jì)的要求。 6框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻必須在兩端與框架柱整體澆在一起嗎？如果澆在一起，請(qǐng)畫出兩根框架柱和他們之間的剪力墻的水平剖面及柱和剪力墻的配筋構(gòu)造示意圖。 答： 抗震墻的周邊應(yīng)設(shè)置梁（或暗梁）和端柱組成的邊框；端柱截面宜與同層框架柱相同。（抗震規(guī)范P61 6.5.1,P195，11.7.17）試驗(yàn)表明,剪力墻在周期反復(fù)荷載作用下的塑性變形能力,與截面縱向鋼筋的配筋、端部邊 緣構(gòu)件范圍、端部邊緣構(gòu)件內(nèi)縱向鋼筋及箍筋的配置，以及截面形狀、截面軸壓比大小等因素有關(guān)，而墻肢的軸壓比則是更重要的影響因素。當(dāng)軸壓比較小時(shí)，即使 在墻端部不設(shè)約束邊緣構(gòu)件，剪力墻也具有較好的延性和耗能能力；而當(dāng)軸壓比超過一定值時(shí)，不設(shè)約束邊緣構(gòu)件的剪力墻，其延性和耗能能力降低。為了保證剪力 墻地步塑性鉸區(qū)的嚴(yán)刑性能以及耗能能力，規(guī)定了一、二級(jí)抗震等級(jí)下，當(dāng)剪力墻底部可能出現(xiàn)塑性鉸的區(qū)域內(nèi)軸壓比較大時(shí)，應(yīng)通過約束邊緣構(gòu)件為墻肢兩端混凝 土提供適度約束。（混凝土規(guī)范P336） 圖見抗震規(guī)范P58 7筒中筒結(jié)構(gòu)中的“外框筒”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，受力特點(diǎn)是什么？ 答： 外框筒由柱距為2.03.0m的密排柱和寬梁組成。筒中筒結(jié)構(gòu)中，剪力墻內(nèi)筒截面面積較大，它承受大部分的水平剪力，外框筒柱承受的剪力很??；而水平力 產(chǎn)生的傾覆力矩，則絕大部分由框筒柱的軸向力所形成的總彎矩來平衡，剪力墻和外框筒柱承受的剪力很小。另外，外框筒在水平力作用下，不僅平行于水平力作用 方向上的框架（稱為腹板框架）起作用，而且垂直于水平力作用方向上的框架（稱為翼緣框架）也共同受力。薄壁筒在水平力作用下接近于薄壁桿件，產(chǎn)生整體彎曲 和扭轉(zhuǎn)。但是，外框筒雖然整體受力但與理想筒體的受力有明顯的差別。理想筒體在水平力作用下，截面保持平面腹板應(yīng)力直線分布，翼緣應(yīng)力相等，而外框筒則不 再保持平截面變形，腹板框架柱的軸力是曲線分布的，翼緣框架柱的軸力也不是均勻分布的：靠近角柱的柱子軸力大，遠(yuǎn)離角柱的柱子軸力小。這種應(yīng)力不再保持直 線規(guī)律的現(xiàn)象即剪力滯后。由于存在這種剪力滯后現(xiàn)象，所以外框筒不能簡(jiǎn)單地按平截面假定進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。（多層與高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第489頁） 8什么是“轉(zhuǎn)換層”。請(qǐng)用簡(jiǎn)單傳力模型說明轉(zhuǎn)換層改變豎向力的傳遞途徑和水平力的傳遞途徑是什么含義？在發(fā)揮這類作用時(shí)，轉(zhuǎn)換層本身有什么受力特點(diǎn)？ 答：為了實(shí)現(xiàn)上部布置小空間，下部布置大空間，上部布置剛度大的剪力墻，下部布置剛度小的框架柱。為了實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)布置，就必須在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置轉(zhuǎn)換層。（高層建筑結(jié)構(gòu)實(shí)用設(shè)計(jì)方法P375） 將豎向荷載向下傳遞；傳遞水平荷載，當(dāng)上下部承受水平力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不一致時(shí)，中間的轉(zhuǎn)換層可以解決復(fù)雜的受力情況?？梢韵胂蟪伤椒胖玫募袅蛏盍?。 轉(zhuǎn)換層樓板要完成上下層剪力的重分配，自身在平面內(nèi)受力很大，樓板有顯著變形。樓板變形的結(jié)果是，下部框支柱的位移增大，從而框支柱的剪力增大。而不能直接使用按樓板剛度無限大的假定的計(jì)算結(jié)果。 9請(qǐng)說明轉(zhuǎn)換層常用結(jié)構(gòu)形式。請(qǐng)說出轉(zhuǎn)換層平面尺度與結(jié)構(gòu)高度的大致比例。 答：內(nèi)部要形成大空間，包括結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)變和軸線轉(zhuǎn)變，可以采用梁式、桁架式、箱形和板式轉(zhuǎn)換層。框筒要在底層形成大入口，可以有多種轉(zhuǎn)換層形式：轉(zhuǎn)換梁、轉(zhuǎn)換桁架、轉(zhuǎn)換墻、間接轉(zhuǎn)換拱、臺(tái)柱轉(zhuǎn)換拱。（高層建筑結(jié)構(gòu)實(shí)用設(shè)計(jì)方法P378） 10 請(qǐng)說明框架-核心筒的優(yōu)點(diǎn)。請(qǐng)參照工程實(shí)例給出一個(gè)框架-核心筒結(jié)構(gòu)的大致平面布置，并說明核心筒的平面與整個(gè)框架-核心筒結(jié)構(gòu)的平面尺度大致是什么關(guān) 系。這類結(jié)構(gòu)核心筒外圍框架柱的平面布置應(yīng)考慮什么問題。為什么工程界也將這類核心筒外圍的框架稱為“稀柱框架”。 答：框筒結(jié)構(gòu)適用于鋼或鋼 筋混凝土建造，高度曾達(dá)40100層。這種框架的重復(fù)模式引出裝配式鋼結(jié)構(gòu)以及在混凝土結(jié)構(gòu)中可以應(yīng)用快速移動(dòng)式成套模板，形成快速施工?？蛲步Y(jié)構(gòu)是現(xiàn) 代高層結(jié)構(gòu)體現(xiàn)最重大的發(fā)展之一，它具有一個(gè)有效的、易于施工的結(jié)構(gòu)，可建造出最高的建筑。從建筑風(fēng)格來講，框筒結(jié)構(gòu)的外形清晰明快。（高層建筑結(jié)構(gòu)分 析與設(shè)計(jì)P52） 45%50% 由于框架-核心筒結(jié)構(gòu)只保留了剪力墻內(nèi)筒，外筒作為一般框架，不要求起空間筒體作用，因此其平面形狀較為自由，靈活多樣。（多層與高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第504頁） 宜采用簡(jiǎn)單平面形狀，首先考慮有雙對(duì)稱軸向的圓形、正方形、矩形和正多邊形，其次為正三角形平面等。內(nèi)筒宜局中，矩形平面長(zhǎng)寬比不宜大于2。 11近來在高層建筑框架中常采用“寬扁梁”方案，請(qǐng)問這主要出于什么樣的考慮？這種做法不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的抗水平力剛度嗎？如果影響，那又應(yīng)在設(shè)計(jì)中如何考慮和處理？ 答： 為了降低樓層高度，或便于通風(fēng)管道的通過，必要時(shí)可以設(shè)計(jì)成寬度比較大的扁梁，此時(shí)應(yīng)根據(jù)荷載及跨度情況，滿足梁的撓度限值，扁梁高度可?。ǘ鄬优c高層 混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)p263）另外在延性框架要求強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎的情況下，不宜采用加大梁高度的做法，常常采用截面高度比較小的扁梁。（你們自己看 用不用這條）為了增加樓層的凈高，常將柱間大梁作成扁梁，以減小梁的高度。扁梁是寬度大于或等于梁高的梁。扁梁的高跨比也不宜小于1/20。高層建筑的轉(zhuǎn) 換層梁的荷重比很大，又要爭(zhēng)取轉(zhuǎn)換層相鄰下層的層高，故常作成扁梁。（高層建筑概念設(shè)計(jì)p89） 有影響。因?yàn)榭蚣茉谒胶奢d作用下的水平位 移是由構(gòu)件變形的三種模式引起的，包括梁的彎曲變形、柱的彎曲變形以及柱的軸向變形。層間水平位移也是由這三種變形引起的位移分量組成，高層框架結(jié)構(gòu)的構(gòu) 件典型尺寸一般具有這樣的比例關(guān)系，既梁的彎曲變形是引起位移的主要因素，而柱的彎曲變形次之，（高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)P186196） 扁梁設(shè)計(jì)時(shí)你不僅需考慮縱向，你還需考慮橫向，當(dāng)然這要根據(jù)你的支撐情況而定。另據(jù)參加寬扁梁實(shí)驗(yàn)的朋友敘述，寬扁梁縱筋還是盡量穿過柱子，手冊(cè)規(guī)定必須不少于75%縱筋穿柱，其實(shí)另外25%不穿柱的鋼筋起到的作用很小。（本答案90%是錯(cuò)的） 12什么是帶“加強(qiáng)層的高層建筑結(jié)構(gòu)”？“加強(qiáng)層”常采用什么結(jié)構(gòu)方案？為什么“加強(qiáng)層”能提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度？在鋼筋混凝土高層建筑中設(shè)置加強(qiáng)層要特別注意什么問題？ 答：帶剛臂超高層核心筒框架結(jié)構(gòu)體系。 加強(qiáng)層宜布置有外伸剛性梁，桁架或空腹桁架，有時(shí)還在樓層布置環(huán)梁或桁架。 層 數(shù)很多，高度很大的建筑結(jié)構(gòu)中，不可避免要遇到兩個(gè)問題：結(jié)構(gòu)在水平作用下水平位移過大，作為主要受力構(gòu)件的中心剪力墻或筒體承受的彎矩過大，一般高層結(jié) 構(gòu)體系，其位移類似懸臂梁，隨高度增大，外荷載產(chǎn)生的傾覆力矩大部分由中央核心剪力墻或筒體承受，設(shè)計(jì)遇到很大困難。在頂部布置水平伸臂后，由于剛性伸臂 使外伸產(chǎn)生軸向拉力和壓力。它們組成一個(gè)力偶平衡了一部分外荷載所產(chǎn)生的傾覆力矩，從而減少了核心內(nèi)墻承受的力矩，也大大減少了側(cè)移。 由于剛臂的作用加大了部分框架柱的軸壓比，對(duì)抗震不利 13用下面的一個(gè)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的平面示意圖說明該結(jié)構(gòu)的每一層樓層為什么都要起“膈板作用”（既水平方向的傳力作用）。如果要對(duì)樓板在其平面內(nèi)的受力狀況進(jìn)行驗(yàn)算，應(yīng)采用什么計(jì)算簡(jiǎn)圖？ 答： 在 側(cè)向力的作用下，框架和剪力墻協(xié)同工作，共同抵抗側(cè)向力。剪力墻的側(cè)向位移曲線為彎曲型，框架的側(cè)向位移曲線為剪切型。而由于各層樓板或連梁的作用框架和 剪力墻在各樓層處必須有共同的側(cè)向位移。在底部，框架的變形受到剪力墻的制約，在頂部，剪力墻受到框架的扶持。因此每一層樓層都起水平方向的傳力作用。我 認(rèn)為應(yīng)該使用模型來分析。 14.什么是”部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)”的框支層”?？蛑优c上部樓層之間的一層樓蓋在傳遞水平力方面具有什么特殊作 用?在設(shè)計(jì)中應(yīng)如何考慮?為什么要求框支層和上部樓層層間相對(duì)位移(層剛度)要有一個(gè)合適的比例,為什么要求落地的剪力墻要在全局同方向剪力墻中占有足夠 的比例? 答：見有關(guān)資料 15.在下圖中,剪力墻的軸壓力,彎矩和剪力是大致如何傳給框支梁和框支柱的?框支梁的受力有什么特點(diǎn),在它與框支柱的節(jié)點(diǎn)處配筋構(gòu)造要注意什么問題? 16. 請(qǐng)說明什么是“型鋼混凝土”(勁性鋼筋混凝土或型鋼鋼筋混凝土),什么是“鋼管混凝土”?以型鋼混凝土柱為例,說明它的受力為什么比普通鋼筋混凝土好. 請(qǐng)畫出一個(gè)典型的型鋼混凝土柱剖面.說明鋼管混凝土柱中鋼管和混凝土柱的受力特點(diǎn).如果是大偏心受壓柱,鋼管混凝土還有沒有優(yōu)點(diǎn)?請(qǐng)叢刊物種找出一種你認(rèn) 為可能比較合理的鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土柱的節(jié)點(diǎn)的做法. 答：型鋼混凝土構(gòu)件是在混凝土中主要配置型鋼,也配有少量構(gòu)造鋼筋及少量受力鋼筋. 在鋼管中充填混凝土的結(jié)構(gòu)稱為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。 型鋼混凝土： 一方面混凝土包裹型鋼，在構(gòu)件達(dá)到承載力前型鋼很少發(fā)生局部屈曲。另一方面型鋼對(duì)核心混凝土起約束作用。同時(shí)因?yàn)檎w型鋼比鋼筋混凝土中分散的鋼筋剛度大得多，所以型鋼混凝土構(gòu)件比鋼筋混凝土構(gòu)件的剛度明顯提高。型鋼混凝土有很好的延性及很大的耗能能力。 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在合理地利用鋼管對(duì)混凝土的的緊箍力。這種緊箍力改變了混凝土柱的受力狀態(tài)，將單向受壓改變?yōu)槿蚴軌?，混凝土抗壓?qiáng)度大大提高。 在低應(yīng)力階段，基本上與普通鋼筋混凝土受壓構(gòu)件類似，即鋼管與混凝土共同分擔(dān)縱向壓力。隨著縱向壓力的增加，混凝土橫向變形大于鋼管橫向變形（都自由的情況下），而這是不可能的。因此混凝土對(duì)鋼管產(chǎn)生徑向壓力。鋼管在徑向壓力的作用下，產(chǎn)生了環(huán)向壓力。 對(duì) 于單根鋼管混凝土，較為適用于軸心受壓或以軸向壓力為主的構(gòu)件與桿件，這樣能較為充分發(fā)揮混凝土三向受壓下強(qiáng)度大大提高的優(yōu)越性。對(duì)于彎矩較大的構(gòu)件，一 方面混凝土受壓面積又較小，所以優(yōu)點(diǎn)不是很突出。另外一方面，由于截面中受拉區(qū)的存在。金箍力作用將大為削弱。而且緊箍力的計(jì)算也變得十分復(fù)雜。此外，截 面相等的情況下，圓形截面慣性矩小，從力學(xué)特征上來說，不適合承彎。 幾種梁柱節(jié)點(diǎn)形式 17.試以剪力墻結(jié)構(gòu)中的一片橫墻剪力墻為例,說明在水平荷載作用下,剪力墻每一層的層間位移中哪一部分稱為”有害位移”,那一部分稱為”無害位移”. 答：本層的彎曲變形和剪切變形所產(chǎn)生的位移為有害位移，下層的位移對(duì)上層產(chǎn)生的附加位移是無害位移。 彎曲型的剪力墻結(jié)構(gòu)，對(duì)于剪力墻的整體變形采用普通梁的平截面假定。由此可知，第I層剪力墻的層間委蛇角包含自身變形角和下層的位移角兩部分。后者和本層受力無關(guān)，稱為無害位移角，前者和本層受力有關(guān)，稱為有害位移角。 18.試以下圖所示的框架核心筒墻簡(jiǎn)化受力模型為例,說明在水平作用下剪力墻、框架和剪力墻連梁變形的相互關(guān)系。如果要控制框架梁、柱、剪力墻連梁和剪力墻本身的損傷，請(qǐng)相應(yīng)分別按什么思路設(shè)定對(duì)它們的層間變形的控制條件。 答： 19請(qǐng)說明單層廠房鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土屋架的比較合理的結(jié)構(gòu)形式。這種屋架能按簡(jiǎn)單的鉸接桁架進(jìn)行內(nèi)力分析嗎？如果不完全行，又要補(bǔ)充什么驗(yàn)算內(nèi)容？ 答：可以按照鉸接桁架來計(jì)算軸力（即進(jìn)行內(nèi)力分析），但是上弦要按照連續(xù)梁在支座不均勻沉降情況下計(jì)算彎矩。（筆記） 20為什么說支撐系統(tǒng)是保證單層廠房結(jié)構(gòu)整體剛度和穩(wěn)定性的關(guān)鍵措施。你知道可能需要哪些部位設(shè)置沿哪個(gè)方向的平面支撐。支撐本身一般采用什么樣的結(jié)構(gòu)形式？ 答：（1）在裝配式鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu)中，支撐雖然不是主要的承重構(gòu)件，但卻是聯(lián)系各種主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件并把它們構(gòu)成整體的重要的組成部分?？梢园延行┧胶奢d傳遞到主要承重構(gòu)件。屋架的橫向剛度很小，容易連續(xù)倒塌，故設(shè)置支撐。 （2）屋蓋的上下弦水平支撐，應(yīng)布置在屋架（屋面梁）上下弦平面內(nèi)以及天窗架上弦平面內(nèi)。 屋蓋的垂直支撐應(yīng)布置在屋架（屋面梁）間和天窗架（包括擋風(fēng)板立柱）之間。 系桿設(shè)置在屋架上下弦及天窗上弦平面內(nèi)。 屋 架上弦水平支撐布置在每個(gè)伸縮縫區(qū)段端部。對(duì)于采用鋼筋混凝土屋面梁的屋蓋系統(tǒng)，當(dāng)采用檁條時(shí)，應(yīng)在梁的上翼緣平面內(nèi)設(shè)置橫向水平支撐。支撐應(yīng)布置在伸縮 縫區(qū)段兩端的第一個(gè)或第二個(gè)柱距內(nèi)。當(dāng)屋蓋上的天窗通過伸縮縫時(shí)，則應(yīng)在伸縮縫的兩側(cè)天窗下面的柱距內(nèi)設(shè)置上弦橫向水平支撐。 對(duì)于采用鋼筋混凝土拱形及梯形屋架的屋蓋系統(tǒng)，應(yīng)在每一個(gè)伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二個(gè)柱距內(nèi)設(shè)置上弦橫向水平支撐。當(dāng)廠房設(shè)置天窗時(shí)，可根據(jù)屋架上弦桿件的穩(wěn)定條件，在天窗范圍內(nèi)沿廠房縱向設(shè)置連系桿。 21請(qǐng)從材料的加、卸載應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系說明什么是非彈性，什么是“彈性”？什么是“非線性”，什么是“線性”？就這個(gè)意義來說，混凝土受壓時(shí)具有什么特性？為什么？ 答：（非）彈性是指在應(yīng)力作用下產(chǎn)生的某一應(yīng)變，在應(yīng)力撤除后（不）能夠完全恢復(fù)的性能。 （非）線性是指在應(yīng)力作用下的曲線按比例呈線性增加稱為線性。 就這個(gè)意義上說，混凝土受壓時(shí)具有非線性和非彈性的特征。 22請(qǐng)從材料受力角度理解什么是“彈性模量”?；炷恋脑O(shè)計(jì)彈性模量是如何測(cè)定的？規(guī)范給出的彈性模量公式包沒包含可靠性因素。不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土Ec有無差別，差別大嗎？ 答：混凝土的彈性模量是指根據(jù)混凝土棱柱體標(biāo)準(zhǔn)試件，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法所得到的規(guī)定壓應(yīng)力值與其對(duì)應(yīng)的壓應(yīng)變值的比較。即單位壓應(yīng)變所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值。（建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)術(shù)語和符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)30頁3.4.5條） 采用柱體試件，取應(yīng)力上限為0.5fc重復(fù)加載10次時(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線接近直線，該直線的斜率取為混凝土的彈性模量 根據(jù)規(guī)范P240（4.1.5）上的公式，由于是混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值相對(duì)應(yīng)的，而標(biāo)準(zhǔn)值已考慮了可靠度，故彈性模量也考慮了可靠度。（個(gè)人總結(jié)） 不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的EC彈性模量有差別。從C15-C80從2.2-3.8104N/mm2。變化較大。 23說明從較低強(qiáng)度混凝土（例如C20）到高強(qiáng)混凝土（例如C100）的應(yīng)力應(yīng)變特征及其區(qū)別。 答：強(qiáng)度越高其應(yīng)力的峰值點(diǎn)越高，但對(duì)應(yīng)的應(yīng)變差距不大。強(qiáng)度越高越接近彈性材料。強(qiáng)度由低到高：EC由小到大，非線性由重到輕，下降段由平緩到陡，上升段由陡到平緩，破壞應(yīng)變減小。C90以上，原則上沒有下降段。（筆記） 24以硅酸鹽水泥做成的混凝土為例，說明水泥水化后的細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征。這種特征對(duì)混凝土的受力性能有什么影響。 答： 水泥水化后，在水泥顆粒表面形成水化物膜。內(nèi)部水泥顆粒繼續(xù)水化，然后向外噴出管狀觸須。觸須相互交錯(cuò)。致使顆粒間的空隙減小，包有凝膠體的水泥顆粒相互 接觸，結(jié)晶體和凝膠體互相貫穿形成結(jié)晶網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。固相顆粒之間的空隙減小，結(jié)構(gòu)逐漸緊密。使水泥漿體完全失去可塑性，達(dá)到能夠擔(dān)負(fù)一定荷載的強(qiáng)度。進(jìn)入硬 化期后，水化速度減慢，水化物隨時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸增加，擴(kuò)散到毛細(xì)孔中，使使結(jié)構(gòu)更趨致密，強(qiáng)度相應(yīng)提高。（我感覺后部分和講課內(nèi)容不合拍） 因此混凝土抗壓能力強(qiáng)而抗拉能力弱。 25試說明在混凝土單軸受壓時(shí)，其中微裂縫的發(fā)展趨勢(shì)。到應(yīng)力應(yīng)變曲線的哪個(gè)部位時(shí)（中低強(qiáng)度混凝土），裂縫才在軸壓試塊表面成為可見的。 答:混凝土在承受荷載或外應(yīng)力以前,內(nèi)部就已經(jīng)存在少量分散的微裂縫。當(dāng)混凝土內(nèi)微觀拉應(yīng)力較大時(shí)，首先在粗骨料的界面出現(xiàn)微裂縫，稱界面粘結(jié)裂縫。開始受力后知道極限荷載（max），混凝土的微裂縫逐漸增多和擴(kuò)展可以分作3個(gè)階段： （1）微裂縫相對(duì)穩(wěn)定期（/max0.30.5） 這時(shí)混凝土的壓應(yīng)力較小，雖然有些微裂縫的尖端因應(yīng)力集中而沿界面略有發(fā)展，也有些微裂縫和間隙因受壓而有些閉和，對(duì)混凝土的宏觀變形性能無明顯變化。 （2）穩(wěn)定裂縫發(fā)展期（/max0.750.9） 混凝土在更高的應(yīng)力作用下，粗骨料的界面裂縫突然加 寬和延伸，大量的進(jìn)入水泥砂漿：水泥沙漿中的已有裂縫也加快發(fā)展，并和相鄰的粗骨料界面裂縫相連。這些裂縫逐個(gè)連通，構(gòu)成大致平行于應(yīng)力方向的連續(xù)裂縫， 或稱縱向劈裂裂縫。若混凝土中部分粗骨料的強(qiáng)度較低，或有節(jié)理和缺陷，也可能在高應(yīng)力下發(fā)生骨料劈裂。這一階段的應(yīng)力增量不大，而裂縫發(fā)展迅速，變形增長(zhǎng) 大。即使應(yīng)力維持常值，裂縫仍將繼續(xù)發(fā)展，不能再保持穩(wěn)定狀態(tài)?？v向的通縫將試件分隔成數(shù)個(gè)小柱體，承載力下降而導(dǎo)致混凝土的最終破壞。 其破壞機(jī)理可以概括為：首先是水泥沙漿沿粗骨料的界面和砂漿內(nèi)部形成微裂縫；應(yīng)力增大后這些微裂縫逐漸地延伸和擴(kuò)展，并連通成為宏觀裂縫；砂漿的損傷不斷積累，切斷了和骨料的聯(lián)系，混凝土的整體性遭受破壞而逐漸喪失承載力。 (軸壓) 試件剛開始加載時(shí)應(yīng)力較?。?.4fc）。繼續(xù)加大應(yīng)力，混凝土的塑性變形和微裂縫稍有發(fā)展。 當(dāng)試件應(yīng)力達(dá)=（0.80.9）fc時(shí)，應(yīng)變?yōu)椋?.650.86）p，混凝土內(nèi)部微裂縫有較大開展，但試件表面尚無肉眼可見裂縫。此后，混凝土內(nèi)出現(xiàn)非穩(wěn)定裂縫。 應(yīng)力應(yīng)變曲線進(jìn)入下降段不久，當(dāng)應(yīng)變=（1-1.35）p和應(yīng)力=（10.9）fc時(shí)，試件中部的表面出現(xiàn)第一條可見裂縫。此裂縫細(xì)而短，平行與于受力方向。 繼 續(xù)增大應(yīng)變，試件上相繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱向短裂縫，混凝土的承載力迅速下降?；炷羶?nèi)骨料和砂漿的界面粘結(jié)裂縫以及砂漿內(nèi)的裂縫不斷地延伸擴(kuò)展和相連。 沿最薄弱的面形成宏觀斜裂縫，并逐漸地貫通全截面。此時(shí)，試件的應(yīng)變約為=（23）p，混凝土的殘余強(qiáng)度為（0.40.6）fc。 再增大試件應(yīng)變，此斜裂縫在正應(yīng)力和剪應(yīng)力的擠壓和搓碾下不斷發(fā)展加寬，成為一破損帶，而試件其它部位上的裂縫一般不再發(fā)展。（過鎮(zhèn)海） 26請(qǐng)?jiān)購幕炷恋募?xì)觀結(jié)構(gòu)微裂縫發(fā)育應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系歸納一下混凝土非線性、非彈性特征的來源及表現(xiàn)特征。 解：主要來源于內(nèi)部裂縫的發(fā)展的凝膠體的流動(dòng) 細(xì)觀結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)混凝土在承受荷載前，內(nèi)部就已經(jīng)存在少量的微裂縫，主要位于粗骨料和砂漿的接觸面上，并且硬結(jié)的水泥還有一定的流動(dòng)性。 微 裂縫的發(fā)育：在混凝土壓應(yīng)力較小時(shí)粗骨料表面的微裂縫尖端因應(yīng)力集中而沿周界略有發(fā)展，同時(shí)，有些裂縫因受壓而閉合，卸載后大部分變形能恢復(fù)，故混凝土宏 觀變形性能無明顯變化，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系近似線彈性；繼續(xù)加大荷載，粗骨料表面裂縫逐漸延伸和增寬，并產(chǎn)生新的粘結(jié)裂縫，一些裂縫向砂漿深入，若停止加載裂縫 不會(huì)繼續(xù)延伸，此時(shí)混凝土由于裂縫的發(fā)展抗壓剛度降低，同時(shí)由于裂縫不可恢復(fù)，故表現(xiàn)出非線性非彈性性質(zhì)；再加大荷載，裂縫繼續(xù)向砂漿里面深入以至形成沿 荷載方向的貫穿裂縫將混凝土分成一些小柱而破壞，此時(shí)的裂縫使混凝土試塊剛度急劇下降，并且裂縫是不可恢復(fù)和不穩(wěn)定的，故混凝土非線性非彈性表現(xiàn)的更明 顯。（過鎮(zhèn)海P912） 27請(qǐng)說明混凝土受拉應(yīng)力應(yīng)變曲線的特征，受拉應(yīng)力應(yīng)變曲線有下降段嗎？為什么？ 解：試件開始加 載后，當(dāng)應(yīng)力（A點(diǎn)）時(shí)，混凝土的變形約按比例增大。此后混凝土出少量塑性變形稍快，曲線微凸。當(dāng)平均應(yīng)變時(shí)，曲線的切線水平，得抗拉強(qiáng)度。隨后，試件的 承載力很快下降，形成一