現(xiàn)代混泥土技術(shù)試卷

1、總 分一二三四五六七八閱卷教師復(fù)核教師安徽建筑大學(xué)研究生試卷（ 開卷 ） 共 3 頁 第 1 頁（2012 2013 學(xué)年 第 2 學(xué)期）考試課程： 現(xiàn)代混凝土技術(shù) 班級： 學(xué)號： 姓名： 一、關(guān)于大體積混凝土，回答以下問題：1、大體積混凝土的定義；2、試推導(dǎo)大體積混凝土的最大溫度應(yīng)力的計算公式；3、當(dāng)大體積混凝土厚度大于0.2倍的長度（H / L 0.2）時，上述溫度應(yīng)力公式如何修正？ 安徽建筑大學(xué)研究生試卷（ 試卷 A ） 共 3 頁 第 2 頁考試課程： 現(xiàn)代混凝土技術(shù) 班級： 學(xué)號： 姓名： 二、簡述高強混凝土在高層建筑中應(yīng)用存在的問題1) 不同強度等級混凝土梁柱的連接。柱子的強度通常

2、高于梁，不同強度混凝土的接縫應(yīng)設(shè)在梁內(nèi)并離開柱邊一段距離。如果接縫二側(cè)的混凝土先后澆筑，則先澆筑強度較高的混凝土，接縫留成斜面，離開柱邊至少一倍梁高，具體做法已在第二篇高強混凝土結(jié)構(gòu)施工指南中有過規(guī)定。如果條件許可或者材料造價增加不多，最好將梁柱的混凝土強度統(tǒng)一起來，提高梁的混凝土強度后可以通過增大配筋率來降低梁的截面高度，或者利用高強混凝土的較高變形模量和抗裂性來增大梁的跨度，這些在建筑使用上可能都有一定好處；當(dāng)樓層采用預(yù)應(yīng)力體系時，采用高強混凝土就更為合適。解決不同強度等級混凝土梁柱連接的另一個辦法是將梁柱節(jié)點的混凝土強度降到與梁相同，這樣可將節(jié)點與梁一起澆筑而方便施工；節(jié)點的混凝土強度低

3、于柱子以后就必須采取相應(yīng)的構(gòu)造措施來提高節(jié)點的承載能力，如局部增設(shè)豎向粗鋼筋并配以螺旋箍筋，或增設(shè)豎向的焊接鋼管等來彌補混凝土強度降低對承載能力的影響。國內(nèi)已對這一方法進行過試驗并得出肯定的結(jié)論，但是節(jié)點核芯區(qū)的混凝土強度對于抗震性能至關(guān)重要，任何降低核芯區(qū)混凝土強度的做法都會程度不等的削弱結(jié)構(gòu)的抗震能力，如果梁柱的混凝土強度相差不大（如在20MPa以內(nèi)），這種做法估計不會有太大問題，特別對四周均有梁連接的內(nèi)節(jié)點，其核芯區(qū)在各個方向上均受到約束而處于比較有利的受力狀態(tài)，而在其他情況下，降低節(jié)點混凝土強度的方法似不宜推薦。2) 高配筋率。將高強混凝土引入高層建筑能有效降低柱子的軸壓比而改善結(jié)構(gòu)的

4、抗震性能。但是高強混凝土材料較脆，而抗震又要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件有較好延性，所以高強混凝土結(jié)構(gòu)必須有較高的配筋率。這主要指較高的最小主筋配筋率和最小箍筋率，尤其是柱端梁端的箍筋加密區(qū)必須有相當(dāng)?shù)捏w積箍筋率。我國在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中，一直習(xí)慣于較低的配筋量，雖然節(jié)約了鋼材，但有時也會造成構(gòu)件截面和自重較大、延性較差、防御地震、爆炸等突發(fā)災(zāi)害荷載作用的能力相當(dāng)?shù)拖碌热毕?，對于重要工程設(shè)施來說是很不適宜的。國外抗震建筑的用鋼量要比我國高得多，如日本在高強混凝土抗震高層建筑中，柱子箍筋加密區(qū)的體積箍筋率高達(dá)4%，梁中2。為了方便施工和適當(dāng)降低箍筋率，應(yīng)該選用強度較高的鋼筋作箍筋，采用螺旋箍筋（包括方形螺

5、旋箍），或者其他具有更好約束作用的配筋型式如焊接鋼筋網(wǎng)片等。對于超高層抗震建筑，宜采用組合柱的型式，即將型鋼、鋼管或鋼板與高強混凝土結(jié)合起來，高強混凝土H型鋼組合柱和鋼管組合柱在國外均已有工程應(yīng)用實例，日本在一個超高層抗震建筑的研究設(shè)計中，則采用了鋼板組合柱的方案，將鋼板焊成四字形，中間灌入超高強混凝土。鋼管混凝土柱是在高層建筑中應(yīng)用高強混凝土的一種經(jīng)濟有效的結(jié)構(gòu)形式。這是因為：（1）鋼管對核心混凝土的約束作用，能最有效地克服高強混凝土的脆性；（2）鋼管內(nèi)無鋼筋骨架，便于澆灌高強混凝土，避免了柱與梁板普通混凝土交錯澆灌的麻煩，并且可以采用先進的泵灌混凝土工藝；（3）鋼管外無混凝土保護層，能充分

6、發(fā)揮高強混凝土的承載力；（4）鋼管兼有縱筋和箍筋的功能，其用鋼量較普通鋼筋骨架為省。目前，在美、澳等國的4462層的超高層建筑中，已采用混凝土強度等級為C70C130的鋼管混凝土柱，經(jīng)濟技術(shù)效益十分顯著，被認(rèn)為是高層建筑技術(shù)的重大突破。近年來，混凝土強度等級為C60的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)已在我國的高層建筑中得到應(yīng)用。3) 強度的齡期基準(zhǔn)?；炷恋膹姸鹊燃壱?28天齡期的強度作為基準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計時通常也以這一齡期作為依據(jù)。由于高層建筑的建設(shè)周期較長，底層柱子承受全部設(shè)計荷載時的齡期將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過28天，所以有的國家在設(shè)計高層建筑時，以56天齡期或更長齡期時的混凝土強度作為確定設(shè)計強度的依據(jù)。但是我國的混凝土

7、結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和施工規(guī)范所給出的安全儲備相對較低，所以高層建筑在設(shè)計時仍以28天齡期強度作為基準(zhǔn)為宜，除非是后期強度有突出增長的粉煤灰混凝土或可考慮更長一些的齡期。高強混凝土的強度發(fā)展還與環(huán)境溫度有較大關(guān)系，混凝土的強度等級是以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下獲得的強度作為基準(zhǔn)的，而標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件與工地現(xiàn)場的環(huán)境溫度可能差異較大。所以高強混凝土結(jié)構(gòu)施工時應(yīng)該留取更多的小試件，分別測定不同齡期、不同養(yǎng)護條件（標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護和工地環(huán)境下養(yǎng)護）下的強度變化，這些都應(yīng)該在設(shè)計文件中事并提出要求。重要的工程還要有鉆芯試件。 三、鋼管混凝土與普通鋼筋混凝土性能對比分析鋼管混凝土由于其承載力高、塑性和韌性好等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于單層和多

8、層工業(yè)廠房柱、設(shè)備構(gòu)架柱、送變電桿塔、桁架壓桿、樁、空間結(jié)構(gòu)、高層和超高層建筑以及橋梁結(jié)構(gòu)中.鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)具有比普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)更優(yōu)越的承載性能和抗震性能,具有更好的延性、耐久性,在轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中采用鋼骨轉(zhuǎn)換梁將會有效地提高轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的整體功能。鋼管混凝土就是把混凝土灌入鋼管中并搗實以加大鋼管的強度和剛度.一般的，我們把混凝土強度等級在C50以下的鋼管混凝土稱為普通鋼管混凝土；混凝土強度等級在C50以上的鋼管混凝土稱為鋼管高強混凝土；混凝土強度等級在C100以上的鋼管混凝土稱為鋼管超高強混凝土。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是由混凝土填入鋼管內(nèi)而形成的一種新型組合結(jié)構(gòu)。由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)能夠更有效地發(fā)揮鋼材和混

9、凝土兩種材料各自的優(yōu)點，同時克服了鋼管結(jié)構(gòu)容易發(fā)生局部屈曲的缺點。近年來，隨著理論研究的深入和新施工工藝的產(chǎn)生，工程應(yīng)用日益廣泛。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)按照截面形式的不同可以分為矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和多邊形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)等，其中矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用較廣。1鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點 眾所周知，混凝土的抗壓強度高。但抗彎能力很弱，而鋼材，特別是型鋼的抗彎能力強，具有良好的彈塑性，但在受壓時容易失穩(wěn)而喪失軸向抗壓能力。而鋼管混凝土在結(jié)構(gòu)上能夠?qū)⒍叩膬?yōu)點結(jié)合在一起，可使混凝土處于側(cè)向受壓狀態(tài)，其抗壓強度可成倍提高.同時由于混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，兩者共同發(fā)揮作用，從而

10、大大地提高了承載能力。鋼管混凝土作為一種新興的組合結(jié)構(gòu)，主要以軸心受壓和作用力偏心較小的受壓構(gòu)件為主，被廣泛使用于框架結(jié)構(gòu)中(如廠房和高層)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具體表現(xiàn)為以下幾個方面： 1.1 承載力高、延性好，抗震性能優(yōu)越 鋼管混凝土柱中，鋼管對其內(nèi)部混凝土的約束作用使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強度；鋼管內(nèi)部的混凝土又可以有效地防止鋼管發(fā)生局部屈曲。研究表明，鋼管混凝土柱的承載力高于相應(yīng)的鋼管柱承載力和混凝土柱承載力之和。鋼管和混凝土之間的相互作用使鋼管內(nèi)部混凝土的破壞由脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐?，?gòu)件的延性性能明顯改善，耗能能力大大提

11、高，具有優(yōu)越的抗震性能。 塑性是指在靜載作用下的塑性變形能力。鋼管混凝土短柱軸心受壓試臉表明，試件壓縮到原長的2/3,縱向應(yīng)變達(dá)30%以上時，試件仍有承載力。剝?nèi)ヤ摴芎?，?nèi)部混凝土雖已有很大的鼓凸褶皺，但仍保持完整，并未松散，且仍有約5%的承載力，用錘敲擊后才粉碎脫落。抗震性能是指在動荷載或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在這方面，鋼管混凝土構(gòu)件要比鋼筋混凝土構(gòu)件強得多。在壓彎反復(fù)荷載作用下，彎矩曲率滯回曲線表明，結(jié)構(gòu)的吸能性能特別好，無剛度退化，且無下降段，和不喪失局部穩(wěn)定性的鋼柱相同，但在一些建筑中，鋼柱常常要采用很厚的鋼板以確保局部穩(wěn)定性。但還常發(fā)生塑性彎曲后喪失局部穩(wěn)定。因此，鋼管

12、混凝土柱的抗震性能也優(yōu)于鋼柱。 1.2 施工方便，工期大大縮短 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時，鋼管可以做為勁性骨架承擔(dān)施工階段的施工荷載和結(jié)構(gòu)重量，施工不受混凝土養(yǎng)護時間的影響；由于鋼管混凝土內(nèi)部沒有鋼筋，便于混凝土的澆注和搗實；鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時，不需要模板，既節(jié)省了支模、拆模的材料和人工費用，也節(jié)省了時間。 1.3 有利于鋼管的抗火和防火 由于鋼管內(nèi)填有混凝土，能吸收大量的熱能，因此遭受火災(zāi)時管柱截面溫度場的分布很不均勻，增加了柱子的耐火時間，減慢鋼柱的升溫速度，并且一旦鋼柱屈服，混凝土可以承受大部分的軸向荷載，防止結(jié)構(gòu)倒塌。組合梁的耐火能力也會提高，因為鋼梁的溫度會從頂部翼緣把熱量傳遞給混凝土

13、而降低。經(jīng)實驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明:達(dá)到一級耐火3小時要求和鋼柱相比可節(jié)約防火涂料1/3一2/3甚至更多，隨著鋼管直徑增大，節(jié)約涂料也越多。 1.4 耐腐蝕性能優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu) 鋼管中澆注混凝土使鋼管的外露面積減少，受外界氣體腐蝕面積比鋼結(jié)構(gòu)少得多，抗腐和防腐所需費用也比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省。鋼管混凝土構(gòu)件的截面形式對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能、施工難易程度、施工工期和工程造價都有很大的影響。圓鋼管混凝土受壓構(gòu)件借助于圓鋼管對其內(nèi)部混凝土有效的約束作用，使鋼管內(nèi)部的混凝土處于三向受壓狀態(tài)，使混凝土具有更高的抗壓強度。但是圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工難度大，施工成本較高。相比之下，方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工較為方便，但鋼管混凝土受

14、到的約束作用較小，結(jié)構(gòu)的承載力較低。 1.5 施工方面 鋼管混凝土柱的零件較少，焊縫少，構(gòu)造簡單，柱腳常采用在棍凝土基礎(chǔ)上預(yù)留杯口的插人式柱腳，因而工廠制造比較簡單，同時構(gòu)件自重較小，運輸和吊裝也較易，施工很簡便，而且鋼管餛凝土柱采用板材卷制，板材厚度都不大，一般在40m以內(nèi)，無論工廠焊接和現(xiàn)場進行對接，都沒有什么困難。同時，與鑰筋混凝土柱相比，鋼管混凝土柱的外皮鋼管具有鋼筋的功能，兼有縱向鋼筋和橫向箍筋的作用，所以管內(nèi)沒鋼筋，省了鋼筋下料和綁扎鋼筋等一系列工藝，又由于柱外皮鋼管本身就是耐側(cè)壓的模板，同時也省了支模和拆模等工序。近年來，泵送磚相當(dāng)普遍，現(xiàn)場澆灌并無困難，我國創(chuàng)造并廣泛使用的高位

15、拋落不振搗混凝土的施工方法，更簡化了現(xiàn)場灌混凝土的工序，簡便了施工。也有在管柱下部開臨時澆灌孔，用混凝土泵自下而上灌注混凝土的方法，既快，又保證澆灌質(zhì)量。而且，在澆筑后，鋼管內(nèi)處于相當(dāng)穩(wěn)定的濕度條件，水分不易蒸發(fā)，省去澆水養(yǎng)護工序，簡化了混凝土的養(yǎng)護工藝。安徽建筑大學(xué)研究生試卷（ 試卷 A ） 共 3 頁 第 3 頁考試課程： 現(xiàn)代混凝土技術(shù) 班級： 學(xué)號： 姓名： 四、簡述提高混凝土耐久性的技術(shù)措施措施一、在混凝土中摻入高效減水劑和外摻料，用以降低用水量和水灰比，降低水化熱，增加結(jié)構(gòu)的致密性和穩(wěn)定性，從而使混凝土具有高耐久性。措施二、改善外部環(huán)境，：避免凍溶循環(huán)作用，鋼筋銹蝕作用，碳酸鹽的作用，淡水溶蝕作用，鹽類侵蝕作用，堿-集料反應(yīng)，酸堿腐蝕作用，沖擊、磨損等作用。而對于海洋等嚴(yán)酷環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)，破壞的主要因素是氯鹽的侵蝕和鋼筋銹蝕作用。提高混凝土化學(xué)腐蝕