混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理簡答題部分答案

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章概論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)同工作的原因是：（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，混凝土的堿性環(huán)境使鋼筋不 易發(fā)生銹蝕，遇到火時不致因鋼筋很快軟化而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞；（4）鋼筋在混凝土中有可靠的 錨固?；炷两Y(jié)構(gòu)的特點是什么？答：優(yōu)點一一取材容易、合理用材、整體性好、耐久性好、耐火性好可塑性好缺點一一自 重大、抗裂性差、施工復(fù)雜、施工周期長、施工受季節(jié)影響、結(jié)構(gòu)隔熱隔聲 性能差、修 復(fù)加固困難。

2、第2章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能規(guī)范規(guī)定混凝土強度等級答：混凝土強度等級有 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 共 十四個等級，其中C50以下的為普通混凝土，C50以上的為高強度等級混凝土什么叫混凝土徐變？引起徐變的原因有哪些？答：（1）混凝土結(jié)構(gòu)或材料在不變的應(yīng)力或荷載長期持續(xù)作用下，混凝土的變形或應(yīng)變 隨時間而緩慢增長的現(xiàn)象稱為混凝土的徐變。（2）內(nèi)在因素：混凝土的組成成分是影響徐變 的內(nèi)在因素。水泥用量越多，徐變越大。水灰比越大，徐變越大。集料的彈性模量越小徐變 就越大。構(gòu)件尺寸越小，徐變越大。環(huán)境因素：混凝土養(yǎng)護

3、及使用時的溫度是影響徐變的 環(huán)境因素。溫度越高、濕度越低，徐變就越大。若采用蒸汽養(yǎng)護則可以減少徐變量的20%-25%。應(yīng)力因素：施加初應(yīng)力的大小和加荷時混凝土的齡期是影響徐變的應(yīng)力因素。加荷時混凝 土的齡期越長，徐變越小。加荷齡期相同時，初應(yīng)力越大，徐變也越大。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：（1）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。（2）冷加工方法有冷撥、冷拉、冷軋、冷扭。（3）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

4、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700 C，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(jìn)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。請簡述變形鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力是如何組成的？答

5、：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）摩阻力：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

6、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。第3章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則什么是材料強度標(biāo)準(zhǔn)值？什么是荷載標(biāo)準(zhǔn)值？答：（1）材料強度標(biāo)準(zhǔn)值的取值原則是在符合規(guī)定質(zhì)量的材料強度實測值得總體中，標(biāo)準(zhǔn)強 度應(yīng)具有不小于95%的保證率，即按概率

7、分布的0.05分?jǐn)?shù)位確定。（2）指在結(jié)構(gòu)的使用期 間，在正常情況下出現(xiàn)的最大荷載值。第4章 軸心受力構(gòu)件承載力軸心受壓構(gòu)件設(shè)計時，如果用高強度鋼筋，其設(shè)計強度應(yīng)如何取值？答：縱向受力鋼筋一般采用HRB400級、HRB335級和RRB400級，不宜采用高強度鋼筋， 因為與混凝土共同受壓時，不能充分發(fā)揮其高強度的作用?；炷疗茐臅r的壓應(yīng)變0.002， 此時相應(yīng)的縱筋應(yīng)力值6 s=Esi s=200X 103X0.002=400 N/mm2；對于 HRB400 級、HRB335 級、HPB235級和RRB400級熱扎鋼筋已達(dá)到屈服強度，對于W級和熱處理鋼筋在計算fy值 時只能取400 N/mm2。簡

8、述軸心受拉構(gòu)件的受力過程和破壞過程？答：第I階段一一加載到開裂前 此階段鋼筋和混凝土共同工作，應(yīng)力與應(yīng)變大致成 正比。在這一階段末，混凝土拉應(yīng)變達(dá)到極限拉應(yīng)變，裂縫即將產(chǎn)生。第II階段一一混凝 土開裂后至鋼筋屈服前 裂縫產(chǎn)生后，混凝土不再承受拉力，所有的拉力均由鋼筋來承擔(dān)， 這種應(yīng)力間的調(diào)整稱為截面上的應(yīng)力重分布。第II階段是構(gòu)件的正常使用階段，此時構(gòu)件受 到的使用荷載大約為構(gòu)件破壞時荷載的50%70%，構(gòu)件的裂縫寬度和變形的驗算是以此階 段為依據(jù)的。第III階段鋼筋屈服到構(gòu)件破壞當(dāng)加載達(dá)到某點時，某一截面處的個別 鋼筋首先達(dá)到屈服，裂縫迅速發(fā)展，這時荷載稍稍增加，甚至不增加都會導(dǎo)致截面上的鋼

9、筋 全部達(dá)到屈服（即荷載達(dá)到屈服荷載Ny時）。評判軸心受拉破壞的標(biāo)準(zhǔn)并不是構(gòu)件拉斷，而 是鋼筋屈服。正截面強度計算是以此階段為依據(jù)的。什么是結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)？極限狀態(tài)可分為哪兩類？答：（1）整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)（如達(dá)到極限承載力、失穩(wěn)、裂縫過寬、 變形過大等）就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)即為該功能的極限狀態(tài)。（2）極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩類，對結(jié)構(gòu)的各種極限狀態(tài)， 均有明確的標(biāo)志或限值。承載能力極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載力或不適于 繼續(xù)承載的變形。正常使用極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項 規(guī)定限值。什

10、么是結(jié)構(gòu)可靠度？答：安全性、適用性和耐久性統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)的可靠性，及結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件 下，完成預(yù)定功能的能力。而結(jié)構(gòu)的可靠度則是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下， 完成預(yù)定功能的概率。結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量。什么是結(jié)構(gòu)的安全等級？建筑結(jié)構(gòu)功能要求有哪些？答：（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞時可能產(chǎn)生后果（危及人的生命、造成經(jīng)濟損失、對社會或環(huán)境產(chǎn)生 影響等）將建筑結(jié)構(gòu)分為三個等級，并對其目標(biāo)可靠指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整。一級很嚴(yán)重，影響很大、 二級嚴(yán)重，影響較大、三級不嚴(yán)重，影響較小。建筑結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級，宜與結(jié)構(gòu) 的安全等級相同。（2）統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足下列功能要求：在正常施

11、工和正常使用時，能承 受可能出現(xiàn)的各種作用，包括荷載及外加變形或約束變形在正常使用時保持良好的工作性 能，如不發(fā)生正常使用的過大變形或者過寬的裂縫等在正常維護下具有足夠的耐久性能， 如結(jié)構(gòu)材料的風(fēng)化、老化和腐蝕等不超過一定限度等當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，在規(guī)定的時間內(nèi)可保 持足夠的承載力當(dāng)發(fā)生爆炸、撞擊、人為錯誤等偶然事件時，結(jié)構(gòu)能保持必需的整體穩(wěn)固 性，不出現(xiàn)與起因不相稱的破壞后果，防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌。什么是作用效應(yīng)？答：由作用引起的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的反應(yīng)稱為作用效應(yīng)，如內(nèi)力（彎矩、剪力、軸力、扭矩） 和變形（如撓度、裂縫、轉(zhuǎn)角等）。當(dāng)為直接作用時，其效應(yīng)也稱為荷載效應(yīng)，通常用S表 示。荷載和荷載效應(yīng)

12、之間一般可近似按線性關(guān)系考慮，二者均為隨機變量或隨機過程。第5章 受彎構(gòu)件正截面承載力鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面有哪幾種破壞形式？其破壞特征有何不同？答：根據(jù)破壞特征的不同，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面有適筋破壞、超筋破壞、少筋破 壞三種。梁配筋適中會發(fā)生適筋破壞。受拉鋼筋首先屈服，鋼筋應(yīng)力保持不變而產(chǎn)生顯著的塑性 伸長，受壓區(qū)邊緣混凝土的應(yīng)變達(dá)到極限壓應(yīng)變，混凝土壓碎，構(gòu)件破壞。梁破壞前，撓度 較大，產(chǎn)生較大的塑性變形，有明顯的破壞預(yù)兆，屬于塑性破壞。梁配筋過多會發(fā)生超筋破壞。破壞時壓區(qū)混凝土被壓壞，而拉區(qū)鋼筋應(yīng)力尚未達(dá)到屈服 強度。破壞前梁的撓度及截面曲率曲線沒有明顯的轉(zhuǎn)折點，拉區(qū)的裂縫寬度較小

13、，破壞是突 然的，沒有明顯預(yù)兆，屬于脆性破壞，稱為超筋破壞。梁配筋過少會發(fā)生少筋破壞。拉區(qū)混凝土一旦開裂，受拉鋼筋即達(dá)到屈服，并迅速經(jīng)歷 整個流幅而進(jìn)入強化階段，梁即斷裂，破壞很突然，無明顯預(yù)兆，故屬于脆性破壞。應(yīng)用“平均應(yīng)變符合平截面假定”推導(dǎo)受彎構(gòu)件適筋梁與超筋梁的界限相對受壓區(qū)高度 計算公式，并畫出應(yīng)變圖？答：見課本47頁第6章受彎構(gòu)件斜截面承載力受彎構(gòu)件斜截面承載力有哪些？各如何保證？答：（1）斜截面承載力包括斜截面受剪承載力斜截面受彎承載力兩方面。（2）斜截面受剪 承載力是由計算和構(gòu)造要求來滿足的，斜截面受彎承載力則是通過構(gòu)造要求來保證的。為防 止斜截面受剪破壞，應(yīng)根據(jù)斜截面受剪承載

14、力計算結(jié)果配置箍筋。當(dāng)剪力較大時，可再設(shè)置 彎起鋼筋，彎起鋼筋一般是由梁內(nèi)縱筋彎起形成的。為防止斜截面受彎破壞，應(yīng)使梁內(nèi)縱向 鋼筋的彎起、截斷和錨固滿足相應(yīng)的構(gòu)造要求。，一般不需要進(jìn)行截面受彎承載力計算。斜截面破壞形態(tài)有幾類？分別采用什么方法加以控制？答：（1）斜截面破壞形態(tài)有三類：斜壓破壞，剪壓破壞，斜拉破壞（2）斜壓破壞通過限制最小截面尺寸來控制；剪壓破壞通過抗剪承載力計算來控 制；斜拉破壞通過限制最小配箍率來控制；影響斜截面受剪承載力的主要因素有哪些？答：（1）剪跨比的影響，隨著剪跨比的增加，抗剪承載力逐漸降低；（2）混凝土的 抗壓強度的影響，當(dāng)剪跨比一定時，隨著混凝土強度的提高，抗剪承

15、載力增加；（3）縱 筋配筋率的影響，隨著縱筋配筋率的增加，抗剪承載力略有增加；（4）箍筋的配箍率及 箍筋強度的影響，隨著箍筋的配箍率及箍筋強度的增加，抗剪承載力增加；（5）斜裂縫 的骨料咬合力和鋼筋的銷栓作用；（6）加載方式的影響；（7）截面尺寸和形狀的影響；第6章 受扭構(gòu)件承載力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范是如何考慮彎矩、剪力、和扭矩共同作用的？ t的意義是什么？ 起什么作用？上下限是多少？答：實際工程的受扭構(gòu)件中，大都是彎矩、剪力、扭矩共同作用的。構(gòu)件的受彎、受 剪和受扭承載力是相互影響的，這種相互影響的性質(zhì)稱為復(fù)合受力的相關(guān)性。由于構(gòu)件受扭、 受彎、受剪承載力之間的相互影響問題過于復(fù)雜，采用統(tǒng)一的

16、相關(guān)方程來計算比較困難。為 了簡化計算，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對彎剪扭構(gòu)件的計算采用了對混凝土提供的抗力部分考慮相關(guān)性，而對鋼筋提供的抗力部分采用疊加的方法。1.51 + 0.5VW1-Tbh（0.5W 產(chǎn)1.0），t稱為剪扭構(gòu)件混凝土受扭承載力降低系數(shù)，當(dāng)t小于0.5時，取t等于0.5 ;當(dāng)t 大于1.0時，取t等于1.0。第7章偏心受力構(gòu)件承載力判別大、小偏心受壓破壞的條件是什么？大、小偏心受壓的破壞特征分別是什么？答：（1） &勺，大偏心受壓破壞；& &b，小偏心受壓破壞；（2）破壞特征：大偏 心受壓破壞：破壞始自于遠(yuǎn)端鋼筋的受拉屈服，然后近端混凝土受壓破壞；小偏心受 壓破壞：構(gòu)件破壞時，混

17、凝土受壓破壞，但遠(yuǎn)端的鋼筋并未屈服；偏心受拉構(gòu)件劃分大、小偏心的條件是什么？大、小偏心破壞的受力特點和破壞特征各有 何不同？答：（1）當(dāng)N作用在縱向鋼筋1合力點和；合力點范圍以外時，為大偏心受拉；當(dāng)N.胃.4作用在縱向鋼筋1合力點和1合力點范圍之間時，為小偏心受拉；（2）大偏心受拉有混凝土受壓區(qū)，鋼筋先達(dá)到屈服強度，然后混凝土受壓破壞；小偏 心受拉破壞時，混凝土完全退出工作，由縱筋來承擔(dān)所有的外力。大偏心受拉構(gòu)件為非對稱配筋，如果計算中出現(xiàn)x 2as或出現(xiàn)負(fù)值，怎么處理？答：取x = 2彳，對混凝土受壓區(qū)合力點（即受壓鋼筋合力點）取矩，4Sfy （h0 一氣）A = P bhs min第8章鋼

18、筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫為什么說裂縫條數(shù)不會無限增加，最終將趨于穩(wěn)定？答：假設(shè)混凝土的應(yīng)力o c由零增大到ft需要經(jīng)過l長度的粘結(jié)應(yīng)力的積累，即直到距 開裂截面為l處，鋼筋應(yīng)力由o s1降低到o :，混凝土的應(yīng)力o c由零增大到ft，才有可能 出現(xiàn)新的裂縫。顯然，在距第一條裂縫兩側(cè)l的范圍內(nèi)，即在間距小于21的兩條裂縫之間， 將不可能再出現(xiàn)新裂縫。裂縫寬度與哪些因素有關(guān)，如不滿足裂縫寬度限值，應(yīng)如何處理？答：與構(gòu)件類型、保護層厚度、配筋率、鋼筋直徑和鋼筋應(yīng)力等因素有關(guān)。如不滿足， 可以采取減小鋼筋應(yīng)力（即增加鋼筋用量）或減小鋼筋直徑等措施。第9章預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件請簡述預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念？答

19、：為了彌補混凝土過早出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象，在構(gòu)件使用（加載）以前，預(yù)先給混凝土一個預(yù) 壓力，即在混凝土的受拉區(qū)內(nèi)，用人工加力的方法，將鋼筋進(jìn)行張拉，利用鋼筋的回縮力， 使混凝土受拉區(qū)預(yù)先受壓力。這種儲存下來的預(yù)加壓力，當(dāng)構(gòu)件承受由外荷載產(chǎn)生拉力時， 首先抵消受拉區(qū)混凝土中的預(yù)壓力，然后隨荷載增加，才使混凝土受拉，這就限制了混凝土 的伸長，延緩或不使裂縫出現(xiàn)，這就叫做預(yù)應(yīng)力混凝土。何為預(yù)應(yīng)力？預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點是什么？答：預(yù)應(yīng)力：在結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用前，通過先張法或后張法預(yù)先對構(gòu)件混凝土施加的壓應(yīng) 力。優(yōu)點：提高構(gòu)件的抗裂性、剛度大及抗?jié)B性好，能夠充分發(fā)揮高強材料的性能，節(jié)約 鋼材、提高構(gòu)件穩(wěn)定性和抗疲勞性能。缺點：構(gòu)件的設(shè)計施工比較復(fù)雜、施工制作要求具 有較高的機械設(shè)備和技術(shù)條件，需要錨具及人工