混凝土相关题目

1、北京交通大学土木建筑学院混凝土结构设计原理（阶段项目二）引言经济的高速增长，带动了建筑业的快速、持续的发展。混凝土因 其取材广泛，价格低廉，抗压强度高可浇注成各种形状并且耐火性好， 不易风化，养护费用低，成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑 材料之一。而随着商品混凝土的诞生，由于其施工方便快捷，性能稳 定，质量可靠，劳动强度低，生产效率高，同时又可减少噪音，保 护环境等综合优点，更是把混凝土推向了一个顶峰。本课题研究内 容涉及了混凝土结构材料的物理力学性能、混凝土结构设计方法， 以及混凝土构件的正截面受力性能分析、设计计算，正常使用阶 段的变形验算等。摘要题目一关于汶川地震对房屋建筑的破坏的

2、一些研究分析和上海大 楼倒塌的事故。从此为保证混凝土结构房屋的质量提出一些建议和措 施，最重要的还是人为的责任。对工程中应用的钢筋混凝土受弯构件除必须进行承载力计算以保 证结构具有必要的安全性外，还应当进行裂缝宽度和挠度验算以满足 结构的适用性和耐久性。本题目二通过验算大跨度楼板的裂缝宽度和 挠度，从此确认该楼板是否超限然后提出一些处理方法。题目三是用容许应力法和极限状态法进行设计简支梁，进行比较 结果，分析其差异原因，从此更了解每方法的使用范围及最好的利用 它们进行设计个项目工程。题目一：从汶川地震中的损毁房屋到最近发生在上海的住宅楼倒塌，论述保证混 凝土结构房屋的质量从哪些方面入手。地震2

3、008年5月12日14时28分，四川省汶川县境内发生了里氏8.0级特大地震，造成重大人员伤亡和经济损失。一、震害分析（一）对导致房屋破坏的本次特大地震特点研究表明：1、此次地震能量巨大、烈度超强。本次8.0级特大地震发生在青藏高原东边缘的龙门山断裂带上，是该断裂带千年不遇 的特大地震。8级地震释放的能量为7级地震的32倍。如此巨大的地震造成地面大量工 程建筑倒塌，引发了数以万计的山体崩塌、滑坡、泥石流等次生灾害，形成了众多堰塞湖， 造成巨大的人员伤亡和经济损失。2、此次地震震源深度浅、破裂长度大、震害范围广。本次地震震源发生在地表以下19千米处，所产生的地面运动十分剧烈，地震破裂面 从震中汶川

4、开始向北偏东49度方向传播，破裂长度达240千米，破裂过程可明显分成相互 连贯的若干个破裂事件，每个破裂事件相当于一次7.27.6级的地震，造成的地震震害面 积达44万平方公里，涉及四川、甘肃和陕西3省237个县、市。我国绝大部分省、市均有 不同程度震感，甚至泰国、越南、菲律宾和日本也有震感。3、发震方式特殊、震动持续时间长本次地震为逆冲、右旋、挤压型断层地震，发震构造为龙门山中央断裂带，在挤压应 力作用下，由南向北东逆冲运动；在断裂带区域造成地面最大垂直位移达9米，纵向破坏力 巨大，而且地震烈度沿断裂带短轴方向变化很快，在20千米距离内烈度值从7度陡然上升 至11度，对处于高烈度区的建筑物瞬

5、间造成严重破坏或倒塌；地震强烈波动时间长达100 秒（地震史上少见），持续的强烈振动对各种房屋结构造成持续叠加型破坏。如此特殊的地 震对地面建筑物的破坏特别巨大，造成的破坏程度历史上罕见。（二）对不同地质构造及场地条件下的房屋震害研究表明：1、地质构造差异对房屋震害影响明显。由于地震波在不同地质构造中传播速度和方 式的差异，使得处于不同地质构造区域内的房屋建筑的震害情况明显不同。处于断裂构造或 褶皱构造区域内的房屋建筑比处于单斜或水平岩层构造区域内的破坏严重。其中，以断裂 构造区域内的房屋建筑震害最重，水平岩层构造区域内的震害较轻。沿龙门山中央断裂带两 侧20千米范围内为断裂或褶皱构造发育区，

6、房屋震害异常严重。2、场地条件差异对房屋震害影响明显。在比较密实稳定的土层或基岩场地，地震破 坏小；在比较松散没有胶结的洪积层、河流冲积层或土层中富含水分的场地，地震破坏大， 且震害随土层厚度增加而加强。房屋建筑总是依具体的场地条件来考虑布局和朝向，当房 屋的抗震薄弱朝向（一般为横向）与地震波的振动方向一致时，就会加剧房屋的震害；当场 地的卓越周期与房屋的自振频率、地震的振动传播频率相近时会引起一定的共振效应，也会 加剧房屋的震害。由于不同的场地条件及相邻建筑下不同的场地土的差异，加上地震波传播 中峰值的影响，即：地震纵波与横波传播中波峰的叠加增强，造成了地震波的局部放大，因 此，在低烈度区也

7、有造成房屋严重破坏或倒塌的现象；在同一区域内，相邻的同类房屋建筑 也产生了截然不同的破坏结果：有的倒塌、有的破坏轻微。3、次生灾害对房屋震害影响明显。这次特大地震引发了大量山体滑坡、泥石流、堰 塞湖、地基液化、崩塌、震陷等地质灾害，加剧了山区部分房屋的倒塌及破坏。修建在滑坡 地带或断裂带附近的房屋在此次地震中破坏严重。在本次遭遇地震低烈度区域，发生了因房 屋建设在滑坡地带，而对房屋造成了严重破坏或垮塌的现象。（三）对不同类型房屋和结构的震害研究表明：1、砖混结构中，以大开间、大开窗、外走廊等建筑形式的震害最为严重。不少地方在九十年代以前的砖混结构中较多地使用了大开间、大开窗、外走廊等建筑 形式

8、，当时的抗震规范没有从圈梁和构造柱的设置上提出更多的要求，加上大量使用与墙 体连接锚固不充分的预制空心楼板使砖混结构的整体性也受到了影响，这些结构形式的建筑 在重灾区普遍发生了严重的破坏或整体倒塌，如砖混结构形式的图书馆、卫生院、医院、 中小学教学楼、培训机构用房等。2、框架-砌体混合结构形式，在重灾区普遍受到重创。无论是底部框架上部砖混的竖向混合结构还是部分框架部分砖混的水平混合结构，由 于刚度突变、传力途径复杂和变形能力不协调等因素，大量此类建筑破坏严重，如使用混合 结构的商场、办公、医疗、学校等公共建筑。3、框架结构中，出现了框架柱先于框架梁破坏的现象。震害调查显示，此次灾区一些框架结构

9、的破坏体现为框架柱先于框架梁破坏。规范中 考虑框架的抗震作用主要是抵抗水平振动、水平荷载的作用，但此次地震的竖向作用十分强 大，震中区域的框架柱出现了（水平竖向、叠加作用的）粉碎性压缩破坏，导致房屋严重破 坏甚至垮塌。4、用于厂房（或仓储）的排架结构灾害严重。震害调查中发现，灾区的不少厂房及仓储用房的排架结构由于跨度大、屋架重、柱间 连接弱，加上一些年久失修等原因在此次地震中破坏严重，跨塌较多，其中单跨比双跨震害 重，重屋架比轻屋架震害重。5、农村自建房在重灾区震害十分严重、倒塌普遍。6、木结构房屋和轻钢结构房屋在此次地震中震害较轻。（四）对不同年代抗震设防标准下的房屋震害研究表明：1、随着社

10、会年代的发展进步，我国抗震设防标准也在不断发展完善抗震设计规范是为实现工程抗震设防目标而制定的工程技术标准。任何一个国家的抗 震设计规范都与其当时的工程、材料技术水平和经济发展水平密切相关。抗震规范版本的升 级换代反映了一个国家技术、经济的发展和进步。2、本次特大地震的实际烈度远高于房屋抗震设防烈度。根据中国地震动参数区划图，此次地震的极重灾区和重灾区房屋建筑的最大设防 烈度为7度（松潘、石棉、九寨沟县除外），而汶川地震实际影响烈度达到了 811度，地震 实际影响烈度普遍超过极重灾区建筑设防烈度的1.5-4度，根据抗震规范对大震（罕遇地 震）进行超越概率计算的结果，当实际影响烈度超过设防烈度的

11、1.5度时，房屋结构主要受 力构件的强度和变形无法承受，倒塌在所难免。据初步统计，倒塌的房屋中按当年74和78 规范设计的比例达到了 80%以上，所以，重灾区房屋建筑的抗震设防很难抵御此次特大地 震的破坏，重灾区房屋的倒塌是不可抗拒的。3、不同年代按不同抗震设防标准修建的房屋，震害明显不同。震害显示，1990年以后修建的房屋震害情况有显著减轻的趋势。在89规范以前，框 架结构抗震设计主要基于安全系数法，从89规范开始，采用了基于以概率理论为基础的极 限状态设计方法，提出了强度验算和变形验算这一更高的要求；在砖混结构方面，人们对圈 梁和构造柱重要性认识也是逐步提高的，78及以前的规范，对6度区砖

12、房没有圈梁和构造 柱的设置要求，对79度设防的砖房在36层内也没有要求设置构造柱，89和2001规范 在圈梁和构造柱的设置上提出更高的要求，符合这些要求的房屋建筑，震害明显减轻；而 1990年以前修建的房屋，74规范和78规范中没有提出这些要求，房屋的震害明显加重。（五）对使用不同建材及制品的房屋震害影响研究表明：1、九十年代中期以前大量使用冷拔低碳钢丝构件的房屋抗震性能差震害调查可见，灾区倒塌或严重破坏的房屋建筑中有不少楼板是预应力空心板，绝大 部分破坏的预应力空心板中使用的钢材均为冷拔低碳钢丝，由于冷拔低碳钢丝直径小（4毫 米）且表面光滑，钢丝与混凝土的粘结锚固性能（握裹力）差，在较大外力

13、下钢丝与混凝土 容易脱开，降低了空心板的延性，最终导致空心板脆性破坏。国家已出台冷轧带肋钢筋混 凝土结构技术规程（JGJ9595 ）行业标准，于1995年7月1日起开始实行，用冷轧带肋 钢筋取代冷拔低碳钢丝（也可取代直径12毫米以内的I级光圆钢筋）。由于冷轧带肋钢筋 表面具有三面或两面月牙形横肋，其与混凝土的粘结锚固性能是冷拔低碳钢丝的36倍。2、水泥、混凝土标准改变后，房屋震害减轻九十年代以来，国家对水泥和混凝土的标准进行了重大调整：一是淘汰了旧标准中广 泛使用的275号和325号两个低标号水泥，新标准规定的水泥强度最低等级为32.5（ 2008 年又被淘汰），相当于旧标准的425号水泥，大

14、大提高了水泥强度等级；二是水泥胶砂强度 检验方法作了很大改变，消除了旧方法中水泥标号平均偏高约7.6MPa（兆帕）的虚假部分； 三是混凝土标号改为混凝土强度等级与国际接轨，强度有所提高，如：新标准C20等级混凝 土比原200号混凝土强度提高了 11%。材料标准上的不断改进，有助于水泥砂浆和混凝土 强度的提高，有助于结构抗震性能的提高，这次灾区倒塌的房屋中，2000年以后修建的极 少。3、不同的墙体材料，房屋震害差异较大由钢筋混凝土构筑的剪力墙结构房屋（主要在都江堰市，汶川县城也有少量），普遍 震害较轻，起到了很好的抗震作用。由各种烧结砖、混凝土砌块、轻质墙体材料等组成的框架填充墙，因墙体材料与

15、框架 梁、柱连接的构造措施不完善等因素，震害都比较严重，但也有大致的规律：空心砌块墙震 害大于实心砌体墙;无筋墙体震害大于有筋墙;加气混凝土轻质墙震害大于普通烧结砖墙体。大量由普通烧结砖（粘土砖、页岩砖）建成的砖混结构的墙体，其震害情况比较复杂， 决定震害程度的因素较多：房屋本身的圈梁、构造柱设置情况；纵墙承重还是横墙承重情况； 砖块之间粘结剂（砂浆）的强度情况；房屋朝向与地震波的传播方向情况等，进一步的规律 性有待深入研究。大量使用传统的农村建房墙体材料的房屋，震害十分严重。由于种种原因，农村自建 房墙体大量使用不规则石块堆砌和土筑墙等的“干打垒”形式，粘结材料以泥、砂或糯米 浆为主，构造措

16、施为“竹筋”，没有抗震设计，粘结材料强度低，房屋整体性和抗震能力差， 这类房屋在重灾区震害严重，倒塌普遍。二、建议（1）牢固确立防震减灾工作“以预防为主”的指导方针（2）统筹兼顾，严格规划选址，避免场地对房屋的不利影响（3）严格执行现行抗震技术规范，坚持抗震审查制度（4）加强房屋抗震设计，注重房屋结构选型，增强房屋结构的整体稳定性（5）未达到现行抗震设防标准的既有建筑要制定抗震加固计划（6）积极推动抗震防灾新技术、新材料的应用上海在建大楼倒塌事件6月27日6时左右，上海莲花南路莲花河畔景苑一幢在建13层楼房整体倒塌，造成一 名工人死亡。类似事故在国内实属罕见，倒塌楼房的现场照片随后传遍互联网，

17、很快引起 了舆论强烈关注。事故发生后，中共中央政治局委员、上海市委书记俞正声和市长韩正立即作出重要指 示，要求彻底查清事故原因，严肃追究事故责任，并以此为鉴，举一反三，落实责任。市委、市政府高度重视这起事故的调查处理工作，多次听取事故调查进展情况汇报， 明确工作要 求。事故调查组依据安全生产法、生产安全事故报告和调查处理条例 的相关规定，以事实为依据、以法律为准绳，认真贯彻“四不放过”原则，按照“全过程、 全方位、全环节”调查的工作定位，对涉及工程程序及工程行为的21个重要环节，通过现 场勘查、技术鉴定、调查取证，认真研究分析。调查组在闵行区20多天，调查询问了 293 人次，共作了近300份

18、笔录，通过调查分析，查明了事故直接原因、间接原因。直接原因经过调查分析，事故调查组认定这起事故在本市实属罕见，社会影响恶劣，性质非常严重， 是一起 重大责任事故，其直接原因是：紧贴7号楼北侧，在短时间内堆土过高，最高处达 10米左右；与此同时，紧邻7号楼南侧的地下车库基坑正在开挖，开挖深度4.6米，大楼 两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。间接原因除了直接原因，还主要存在六个方面间接原因：一是土方堆放不当。在未对天然地基进行承载力计算的情况下，建设单位随意指定将 开挖土方短时间内集中堆放于7号楼北侧。二是开挖基坑违反相关规定。土方开挖单位，在未经监理

19、方同意、未进行有效监测， 不具备相应资质的情况下，也没有按照相关技术要求开挖基坑。三是监理不到位。监理方对建设方、施工方的违法、违规行为未进行有效处置，对施 工现场的事故隐患未及时报告。四是管理不到位。建设单位管理混乱，违章指挥，违法指定施工单位，压缩施工工期; 总包单位未予以及时制止。五是安全措施不到位。施工方对基坑开挖及土方处置未采取专项防护措施。六是围护桩施工不规范。施工方未严格按照相关要求组织施工，施工速度快于规定的 技术标准要求。个人意见：为了保证工程的质量要这几个方面：1）设计要合理；2）要按规范施工；3）材料质量以及施工机械的可靠性、施工技术4）认为的责任。题目二：某结构设计大跨

20、度楼板（见附图）混凝土强度等级：C30, 钢筋级别：HRB400，泊松比：0.2，板厚：160mm，均布恒荷载标准值：8.00kN/m2，均布活荷载标准值:2.00kN/m2,验算此大跨度楼板 的裂缝宽度和挠度，如果有超限现象如何处理？00已知参数：f = 20.1N / mm 2 ， f . = 2.01 N / mm 2 ， f = 400 N / mm 2，E = 2.00 x 10 5 N / mm 2 ， E = 3.00 x 104N / mm 2 ， c = 20 mm h = 160 mm ， h = 140 mm ， u = 0.2分析:由平面图的配筋可以看出该楼板是现浇整体

21、式，我们可以（1）按条分法耸按单向连续板调幅法的内力计算；（2）按双向板弹性理论计算，将其简化为四边固定的连续双向板（1）按单向连续板调幅法的内力计算双向板边长为7.6m和8m，荷载双向传递，根据荷载传递原则及变形协调 条件，分别取板的纵横方向1m宽板条计算，将均布荷载q分为q1和q2， X方向板条承受均布荷载q1，Y方向板条承受均布荷载q2。q 1 + q = q = 8 + 2 = 10 kN / m挠度计算：求弯矩其中跨中弯矩 M = q l2 M = q l2x 141 xy 142 y由变形协调得跨中挠度M 12M l2f = S = f = Sq 1 + q = q = 8 + 2

22、 = 10 kN / m解得Jq1 = 5-51 kN /mq = 4.49kN /mf M = 22.7 kN - mM = 20.5kN - m标准组合值准永久组合值M = M +u M = 22.7 + 0.2 x 20.5 = 26.8 kN - mM = M +u M = 20.5 + 0.2 x 22.7 = 25.0 kN - m8 + 2 x 0.5 M = 24.1kN - m8 + 2 x 0.58+2M = 22.5 kN - m计算相关参数bh200 x301000754=0.036 x (160 - 20)754Pte=0.0094 25.3mm挠度超限裂缝计算:已知

23、参数a = 2.120 mmd = d = 12 mmcr计算相关参数E a p =Ecbh0200 x30754754=0.0361000 x (160 - 20)Pte=0.0094 0.01Ate0.5 x 1000 x 160te=0.01P te b 1, skW = 1.1 - 0.65 = 0.65 ；1W = 1.1 - 0.65 ftk = 0.62 2te 2, sk裂缝宽度计算w1,maxe (1.9 c + 0.08 )=2.1x 0.65 x292Pte2 x 10 5(1.9 x 0.02 + 0.08 x0.012)= 0.010.27 mmw2,maxf (1.

24、9c + 0.08 ) = 2.1 x 0.62 xPte2722 x 10 5(1.9 x 0.02 + 0.08 x0.012)0.010.24 mmw1,max,w 0.3mm满足裂缝宽度要求(2)按双向板弹性理论计算，将其简化为四边固定的连续双向板/挠度计算:l = 7.6 ml = 8.0 m/1 = 0.95挠度表中系数ql 40B其中l=min,l Eh 312(1 -u 2)查表，表中系数为0.0014代入数据，得:f = 0.0014(8 + 2) x 10 3 x 7.64=4.4 mm3 x 1010 x 0.16312(1 0.22)挠度限值/300 = 7600 /3

25、00=25 .3mmf = 4.4 mm10/300 = 25.3 mm满足挠度要求/裂缝宽度验算:四边固定：u= 0，m = 0.0198 ，m = 0.017跨中弯矩系数m(。)= m +um = 0.0198 + 0.2 x 0.0172 = 0.0232m(。)= m +um = 0.0172 + 0.2 x 0.0198 = 0.0212跨中弯矩M = m 2)ql 2 = 0.0232 x (8 + 2) x 10 3 x 7.62 = 13.4 kN - mM = m 3)ql 2 = 0.02116 x (8 + 2) x 103 x 82 = 13.5kN - m 跨中最大应

26、力M13 .4 x 103 x,.,k -门h A 0.87 x 0.14 x 754 x 10 -6 一 N /mm 2 0 sM13.5 x 103威门h A 0.87 x 0.14 x 754 x 10 -6 = * “祖祖 0 sw = 1.1 - 0.65 fkP te sk裂缝计算：W =a w (1.9 c + 0.08 ) = 2.1 x 0.2 x 146(1.9 x 0.02 + 0.08 x 0.012 )x，max* Ep2 x 10 50.01ste=0.042 mmWy ,max=a w -(1.9c + 0.08) = 2.1 x 0.21 x (1.9 x 0.

27、02 + 0.08 x 修)=* EP2 x 10 50.01ste0.044 mmw , w , 0.3mm满足裂缝宽度要求题目三：设计一跨度为8米的简支梁，梁承受均布荷载8kN/m （不包括自重）。 梁的截面尺寸为200 x450mm。试分别用极限状态设计法和容许应力法进行梁内钢 筋设计，并分析使用两种设计方法计算结果有差异的原因。容许应力法计算已知：b.h=200 x450mm.活荷载 q1=8KN/m.跨度 L=8m假设：用C30混凝土其受弯容许应力为值为。b=11.2MPa，受拉钢筋选II级 钢筋其容许应力值为。s= 180 MPa其他构件+C30混凝土取n=10，a=a=0.04

28、（m），有效高度：h =h_a=0.45_0.04=0.41m 0计算荷载混凝土密度为Q =2500kg/m3,+q=8+2.25=10.25 KN/m2梁的自重 qQ .g.b.h=2500 x10 x0.2x0.45=2.25 KN/m 总荷载：q= q1 弯矩最大值：n b 10 x 11.2=0.3836n b + n b 10 x 11.2 + 180b受压区高度：x=a .(h-a)=0.463x(0.45-0.04)=0.157(m)此时，若按单筋梁容许承受的最大弯矩为：截面认定受压区相对高度：1x 10.157M1 = 2 bx .2( h 0 - 3) = - x 0.2 x

29、 0.157 x 11 .2 x 106 x (0.41 -3)=62.981 KN .m M = 82 KN .mmax故要按双筋梁来设计!As162.89hkx3 J180000 xf0.41 - 0.1573 J=0.977x 10 - 3 m2 = 977 mm 2I EMBED Mjuaiimi. 3 if 19.11As2= 287 mm 2* =f- =z = 0.287 x 10 -3 m 2lb- a/)180000 x(0.41 - 0.04 )s0A = A + A = 977 + 287 = 1264 mm 2 选用 2 25 + 1 小20，A = 1296 mm 2

30、, 由 25 x 2 + 20 + 25 x 4 = 170 口 = 0.15%满足minA / = 628 mm 2截面的复核由中性轴通过换算截面的形心:bx 2+ nA .(x - a)= 2aA .(h - x)A=10sbh0 x。296 + 628 ) =0.235200 x 4100bh 20A / a /) 2 x 10 x(1296 x 410 + 628 x 40 )=0.331200 x 410 2(-)x =、A 2 + B - A .h云-0.235 )x 410 = 158 mmbx 3 + nA / (x - a/ ) 3 y =1 x 200 x 158 3 +

31、10 x 628 x (158 - 40 )2 3bx 2 + nA / (x - a/ )2内力偶臂:Z = h - x + y = 受拉钢筋中的应力为：=108 mm-x 200 x 158 2 + 10 x 628 x(158 - 40 )2410 - 158 + 108 = 360 mm82 x 103=175 .75MPa 4 = 180 MPaA Z 1296 x 10 -6 x 0.360受压区混凝土边缘最大压应力:175 .7515810受压钢筋中的应力：x= 11.02MPa tb = 11.2MPa410 - 158=175 .75158 - 40 x= 82 .3MPa4

32、10 - 158 lb = 180 MPa-假设合理腹筋设计最大剪力值:qL10.25 x 8 =41 KNmax内力偶臂长7x 0.415 = 0.363 m8按构造箍筋配置：在铁路桥梁中，箍筋直径不得小于8mm，常用的是8mm或10mm; 固定受拉纵筋的箍筋，其间距不应超过梁高的3/4及500mm.-采用 $ 8250配筋图极限状态设计法已知：b.h=200 x450mm.活荷载 q1=8KN/m.跨度 L=8m 解1假设：用C30混凝土 f =14.3 N / mm 2, f = 1.43 N / mm 2二级钢筋 f = f = 300 N /mm 2，气=1.0 ； b1 = 0.8 ； % = 0.555, 境第一类，a = 35 mm h = h - a = 450 - 35 = 415 mm混凝土密度为p =2500kg/m3,梁的自重 qp .g.b.h=2500 x10 x0.2x0.45=2.25 KN/m 组合：q = 1.4q + 1.2q = 1.4 x 8 + 1.2 x 2.25 = 13.9KN / m最大弯矩值：Mql 213.9 x 82=111 .2 KN .mmax受拉钢筋面积计算:最大弯矩值：Mmaxql213.9x828= 111 .2 KN .m先按单筋梁来计算=M =max栏-h X + M max = 020 a