混凝土课本思考题参考答案.doc

中南大学铁道学院 土木工程 大三上学期 混凝土结构设计基本原理 中南大学 袁锦根 余志武 主编课后习题答案制作团队： 土木1002 王翔 土木1005 汤赫 土木1005 陈知淳 土木1015 祁文潭第一章1. 钢和硬钢的应力应变曲线有什么不同，其抗拉设计值fy各取曲线上何处的应力值作为依据？答：软钢的应力应变曲线上有明显的屈服点，而硬钢没有。 软钢应取屈服强度作为钢筋抗拉设计值fy的依据，而硬钢则取残余应变为0.2%时所对应的应力作为钢筋抗拉设计值fy的依据。 2.在钢筋混凝土结构中，宜采用哪些钢筋？为什么？ 答：宜采用热轧带肋钢筋.纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500,也可以采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400钢筋。箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335钢筋。抗剪、抗扭、抗冲切的箍筋，抗拉强度设计值不大于360N/mm2。预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。 3.钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求？ 答：钢筋混凝土结构中钢筋应该具备：（1）有适当的强度；（2）与混凝土黏结良好；（3）可焊性好；（4）有足够的塑性。4.我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？用什么符号表示？ 答：我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有4种：热轧钢筋、中强度钢、高强度钢丝（消除预应力钢丝）、钢绞线、预应力螺纹钢筋。 GB50010-2010中热轧钢筋强度有四个等级分为300、335、400和500四个等级，牌号、符号、常用直径、标准强度见教材P362附表1.5，设计值见附表1.7。5.混凝土立方体抗压强度能不能代表实际构件中的混凝土强度？除立方体强度外，为什么还有轴心抗压强度？ 答：立方体抗压强度采用立方体受压试件，而混凝土构件的实际长度一般远大于截面尺寸，因此采用棱柱体试件的轴心抗压强度能更好的反映实际状态。所以除立方体抗压强度外，还有轴心抗压强度。6. 混凝土抗拉强度是如何测试的？答：混凝土的抗拉强度一般是通过轴心抗拉试验、劈裂试验和弯折试验来测定的。由于轴心拉伸试验和弯折试验试验误差大,与实际情况存在较大偏差，目前国内外多采用立方体和圆柱体的劈裂试验来测定。 7.什么是混凝土的弹性模量、割线模量和切线模量？弹性模量与割线模量有什么关系？ 答：混凝土棱柱体受压时，过应力应变曲线原点o作一切线，其斜率称为混凝土的弹性模量，以Ec表示。 连接O点与曲线上任一点应为c处割线的斜率称为混凝土的割线模量或变形模量，以Ec表示。在混凝土的应力应变曲线上某一应力c处作一切线，其应力增量与应变增量的比值称为相应于应力为c时混凝土的切线模量Ec。弹性模量与割线模量关系： = = （随应力的增加，弹性系数值减小）。 8.什么叫混凝土徐变？线性徐变和非线性徐变？混凝土的收缩和徐变有什么本质区别？答：混凝土在长期荷载作用下，应力不变，变形也会随时间增长，这种现象称为混凝土的徐变。当持续应力时，徐变大小与持续应力大小呈线性关系，这种徐变称为线性徐变。当持续应力时，徐变与持续应力不再呈线性关系，这种徐变为非线性徐变。 混凝土的收缩是一种非受力变形，它与徐变的本质区别是收缩是非受力变形，而徐变是受力变形。9.如何避免混凝土构件产生收缩裂缝？答：可以通过限制水灰比和水泥浆的用量，加强振捣与养护，配制适量的构造钢筋和设置变形缝来避免混凝土产生收缩裂缝，尤其要注意细长构件和薄壁构件。10.钢筋与混凝土之间的黏结力是如何产生的？答：钢筋与混凝土间的黏结力由三方面组成：化学胶着力：混凝土在结硬过程中，水泥胶体与钢筋剪产生吸附胶着作用。混凝土强度等级越高，胶着力也越高。摩擦力：由于混凝土的收缩使钢筋周围的混凝土裹压在钢筋上，当钢筋和混凝土间出现相对滑动的趋势，则此接触面上将出现摩阻力。机械咬合力：由于钢筋表面粗糙不平所产生的机械咬合作用。另外，变形钢筋的黏结力除了胶着力与摩擦力等外，更主要的是钢筋表面凸出的横肋对混凝土的挤压力，是变形钢筋粘结力的主要来源。第二章1什么是结构可靠性？什么是结构可靠度？答：结构的可靠性：结构或构件在规定的时间内（为设计使用年限）、在规定的条件（正常设计、施工、使用和维护条件）下不需大修加固仍保持其使用功能（安全性、适用性和耐久性）的能力。结构可靠度是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率，是衡量结构可靠性大小的指标。2.影响结构可靠度的因素有哪些？答：影响结构可靠度的因素有荷载、材料强度、几何尺寸、计算公式准确性等随机变量。目前主要考虑了荷载和材料强度这两个随机变量的影响。3.结构构件的极限状态指什么?答：指当前结构或构件超过某一特定状态（极限承载力、失稳、变形过大、裂缝过款等）就不能满足设计规定的某一功能要求，这种特定状态称为该功能的极限状态。4.承载力极限状态和正常使用极限状态要求有什么不同？答：承载能力极限状态是安全性功能要求的极限状态，是每一个结构或构件必须进行设计和计算的。而正常使用极限状态是适用性和耐久性功能要求的极限状态，超过该极限状态，后果不如超过承载力极限状态严重，一般在满足承载力极限状态后，再进行验算。承载力极限状态可靠度要求比正常使用极限状态高。5.什么是结构的作用？结构的作用分为哪些？答：结构在施工及使用期间所遇到的各种使结构产生变形和内力的外在原因。结构的作用按作用形式可分为直接作用和间接作用。按作用的时间的变异性和出现的可能行分为永久作用、可变作用和偶然作用。6.什么是荷载标准值、荷载准永久值、荷载频遇值、荷载设计值？是怎样确定的？答：荷载标准值：结构在正常使用期间可能出现的最大荷载，取建议平均值加1.645倍标准差确定。荷载准永久值：指可变荷载在结构设计基准使用期间经常遇到或超过的荷载值，有类似于永久荷载的长期作用性，但这里是可变荷载。荷载频遇值：在设计基准期内，其超越总时间为规定的较小比率（不大于0.1）或超越频率为规定频率的荷载值，用fQk来表示。f称为频遇系数。荷载设计值：是指荷载标准值乘以荷载分项系数G（永久荷载）Qk（可变荷载）以后的荷载值。7.结构抗力指什么？影响因素包括哪些因素？答：结构或构件所能承受的内力和变形能力。包括材料的强度离散性、构件几何特征偏差和计算模式不定性。8.什么是材料强度标准值、材料强度设计值？如何确定的？答：材料强度的标准值按不小于95%的保证率来确定。材料强度标准值除以材料的分项系数即为材料的强度设计值。9新定的混凝土结构设计规范与以往的老版本有什么不同？答：新版本采用了以概率理论为基础的极限状态法，用结构可靠度来衡量结构可靠性，将影响结构功能的各种因素作为随机变量，应用数量统计和概率论方法进行分析，属非定值法。74规范前采用安全系数法的定值法分析结构的功能，不够准确。10.什么是失效概率？什么是可靠指标？他们之间的关系如何？答：失效概率是指结构或构件不能完成功能指标的概率。用可靠指标是功能函数的平均值除以功能函数的标准差得到的数据，和失效概率有一一对应关系，可以作为替代失效概率衡量结构可靠度的一个指标。失效概率越小，可靠指标越大。11.什么是结构延性破坏？什么是脆性破坏？在可靠性指标上是如何体现他们的不同？答：结构发生延性破坏时有预兆的，可及时采取补救措施，因而其可靠性指标可定得低些；结构发生脆性破坏时，破坏突然发生，难以补救，故目标可靠性指标应定的高些。12.承载能力极限状态使用设计表达式的普遍形式如何？并解释之。答：oSRo：结构重要性系数S：荷载效应设计值R：结构构件抗力设计值13.什么是荷载效应的标准组合与荷载的准永久组合？各自表达式如何？答：标准组合就是所有的效应标准值之和。荷载的准永久组合值等于荷载的标准值乘以准永久值系数，它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。14.最常用的随机变量统计特征值有哪些？在正态分布曲线中，各自如何计算？答：平均值、标准差和变异系数。= ;= ;=/15.正态分布概率密度曲线的特点是什么？什么是标准正态分布？ 答：正态分布曲线是一条单峰曲线，有一个峰点，此点横坐标为平均值，峰点两侧处各有一个反弯点。曲线以横坐标为渐近线伸到正负无穷大。概率密度曲线与横坐标之间所包围的面积为1。平均值为0，标准差为1的正态分布曲线称为标准正态分布曲线。第三章1.在外荷载作用下，受弯构件任一截面上存在哪些内力？受弯构件有哪两种可能的破坏？破坏时主裂缝的方向如何？答：外荷载作用下，受弯构件截面上有弯矩和剪力两种内力。受弯构件的破坏有两种可能，一是沿正截面破坏，即沿弯矩最大截面的受拉区出现正裂缝。二是可能沿斜截面破坏，即沿剪力最大或弯矩和剪力都比较大的截面出现斜裂缝。2.适筋梁从加载到破坏经历哪几个阶段？各阶段正截面上应力-应变分布、中和轴位置、梁的跨中最大挠度、纵向受拉钢筋应力的变化规律是怎样的？各阶段的主要特征是什么？每个阶段是哪个极限状态的计算依据？答：适筋梁的破坏经历三个阶段。第阶段为截面开裂前阶段。这一阶段末a，受拉边缘混凝土达到其抗拉极限应变时，相应的应力达到其抗拉强度ft，对应的截面应力状态作为抗裂验算的依据；第阶段为从截面开裂到受拉区纵筋开始屈服a阶段，也就是梁的正常使用阶段，其对应的应力状态作为变形和裂缝宽度验算的依据；第阶段为破坏阶段，这一阶段末a，受压区边缘混凝土达到其极限压应变cu，对应的截面应力状态作为受弯构件正截面承载力计算的依据。3.什么是配筋率？配筋率对梁的正截面承载力有何影响？答：配筋率是指纵向受力钢筋截面面积与截面的有效面积的百分比。当材料强度及截面形式选定后，根据的大小，梁正截面的破坏形式可以分为下面的三种类型：适筋破坏，超筋破坏和少筋破坏。4.适筋梁、超筋梁和少筋梁的破坏特征有何区别？答：当梁的配筋率比较适中时发生适筋破坏。这种破坏的特点是受拉区纵向受拉钢筋首先屈服，然后受压区混凝土被压碎。梁完全破坏之前，受拉区纵向受力钢筋要经历较大的塑性变形，沿梁跨产生较多的垂直裂缝，裂缝不断开展和延伸，挠度也不断增大，所以能给人以明显的破坏预兆。破坏呈延性性质，破坏时钢筋和混凝土的强度都得到充分的利用。当梁的配筋率太小时发生少筋破坏。其特点是一裂即坏。梁受拉区混凝土一开裂，裂缝截面原来由混凝土承担的拉力转由钢筋承担，因梁的配筋率太小，故钢筋应力立即达到屈服强度，有时可迅速经历整个流幅而进入强化阶段，有时钢筋甚至可能被拉断。裂缝往往只有一条，裂缝宽度很大且沿梁高延伸较高。破坏时钢筋和混凝土的强度虽然得到充分的利用，但破坏前无明显预兆，呈脆性性质。当梁的配筋率太大时发生超筋破坏。其特点是破坏时受压区混凝土被压碎而受拉区纵向受力钢筋没有达到屈服。梁破坏时由于纵向受力钢筋尚处于弹性阶段，所以梁受拉区裂缝宽度较小，形不成主裂缝，破坏没有预兆，呈脆性性质。破坏时混凝土的强度得到了充分利用而钢筋的强度没有得到充分利用。5.什么是最小配筋率，最小配筋率是根据什么原则确定的？答：构件的配筋面积不得小于按最小配筋率所确定的钢筋面积。最小配筋率的数值是根据混凝土受弯构件的破坏弯矩等于同样截面的素混凝土受弯构件的破坏弯矩确定的。6.受弯构件正截面的承载力计算采用哪些基本假定？答：1.截面应变保持平面 2.不考虑混凝土的抗拉强度 3.混凝土受压的应变与应力曲线采用曲线加直线段 4.纵向受拉钢筋的应力屈服前取等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，屈服后应力不变。应变不大于0.01。7.单筋矩形截面梁正截面承载力的计算应力图形应如何确定？受压区混凝土等效应力图形的等效原则是什么？答：单筋矩形截面梁正截面承载力的计算以a应力状态为依据，根据基本假定确定。受压区混凝土等效应力图形的等效原则是：等效后受压区合力大小相等，合力作用点位置不变。8.什么是截面相对界限受压区高度b？b的表达式如何得来？b有何实用意义？答：b是构件发生界限破坏时的计算受压区高度与截面有效高度的比值。根据界限破坏时的应变图形推导得出。用来判别适筋破坏和超筋破坏。防止将构件设计成超筋构件。9.在什么情况下可采用双筋截面？其计算应力图形如何确定？其基本计算公式与单筋截面有何不同？在双筋截面中受压钢筋起什么作用？其适用条件除了满足b之外为什么还要满足as？答：（1）其余条件相同情况下，双筋截面比单筋截面用钢量大。从经济角度，双筋截面主要应用于以下几种情况：1.截面承受的弯矩值很大，超过了单筋矩形截面适筋梁所能承担的最大弯矩，而截面尺寸及混凝土强度等级大都受到限制而不能增大或提高；2.结构或构件承受某种交变作用，使构件同一截面上的弯矩可能变号；3.因某种原因在构件截面的受压区已经布置了一定数量的受力钢筋。 （2）计算应力图形与单筋截面相比，只是在受压区增加了受压钢筋项。双筋截面的破坏特征和单筋截面类似，因此采用了和单筋截面相同的基本假定。根据基本假定，以适筋梁的IIIa阶段受力情况，确定应力计算简图。 （3）受压钢筋起协助混凝土受压的作用。 （4）对于矩形截面中，只要能满足x2as的条件，构件破坏时受压钢筋一般均能达到其抗拉强度设计值。计算简图中先假定受压区钢筋能受压屈服的。10.在双筋截面正截面承载力计算中，当As已知时，应如何计算As?在计算As是如发现xb*h0，说明什么问题？应如何处置？如果x2as，应如何处置？为什么？答：先按教材中P60公式（3-19）或公式（3-25）求得X，判断x与2as和b*h0的关系。若X在两者之间，则直接按公式（3-18）或（3-26）计算。若X小于2as，说明构件破坏时受压区钢筋未屈服，这时按公式（3-21）计算As；若x大于b*h0，则说明受拉钢筋配置过多，此时应重新计算As，相当于As、As均未知的情况。11.T形截面受压翼缘计算宽度bf是如何确定的？答：T形截面伸出部分称为翼缘，中间部分称为腹板。bf即伸出部分加上腹板的总宽度。受压翼缘内的应力分布情况与翼缘厚度、梁跨度、梁肋净距等因素有关，为了计算简化，计算中假定在规定的翼缘范围内，压应力均匀分布，翼缘的取值按P68表3-8取值。12、在进行T形截面的截面设计和承载力校核时，如何分别判别T形界面的类型？其判别式是根据什么原理确定的？答：当时，为第一类T型截面；当时，为第二类T型截面。在进行承载力校核时，原理是：当中和轴在翼缘内，即x0.7ftbh0时，要同时满足最小配箍率和最小箍筋直径及最大箍筋间距要求；当剪力不大于0.7ftbh0，只要满足最小箍筋直径和最大箍筋间距就可以了。9设计板时为何一般不进行斜截面承载力计算？不配置箍筋？答：因为板厚小于150mm时，剪力一般都很小,只靠混凝土就完全能满足其抗剪要求,所以不用计算。这时，由于板的高度小，一般情况下，正截面破坏会先于斜截面破坏。当荷载大，h高时才配箍筋。10何谓“鸭筋”及“浮筋”？浮筋为什么不能作为受剪钢筋？答：单独设置的弯起钢筋，直段长度同在梁的上部或下部的，叫鸭筋。一端在上部，一端在下部的叫浮筋。浮筋在两直段承受相同方向的力，不能可靠锚固。第五章1. 混凝土抗压性能好，为什么在轴心受压柱中，还要配置一定数量的钢筋？轴心受压柱中的钢筋，对轴心受压构件起什么作用？答：配置钢筋可以防止偏心荷载的作用下受拉边的开裂和脆性破坏导致不能即使发现避免问题的问题；在轴心受压构件中，纵筋可以帮助混凝土承担压力，减小构件尺寸，承受可能的较小弯矩，增加构件延性，同时可以减小混凝土徐变变形。箍筋可以与纵筋形成骨架，防止纵筋屈曲，向外突出；螺旋筋还可以有效约束核心混凝土横向变形，提高构件承载力和延性。2. 轴心受压短柱的破坏与长柱有何区别？其原因是什么？影响的主要因素有哪些？答：轴心受压短柱破坏时四周出现明显的纵向裂缝。箍筋间的纵向钢筋发生压曲外鼓，呈灯笼状，以混凝土的压碎而破坏；轴心受压长柱在破坏时受压一侧产生纵向裂缝，箍筋间的纵向钢筋向外突出，构件高度中部混凝土被压碎，另一侧混凝土则被拉裂，在构件中部产生一水平裂缝。原因：外力的初始偏心使轴压构件产生侧向挠曲。对于短柱，对构件的承载力影响很小。而对于长柱来说初始偏心引起的侧向挠曲产生的弯矩对结构有较大影响，最终长柱在轴力和弯矩共同作用下发生破坏。这种影响用稳定系数来计算。影响的因素主要为构件的长细比。3. 配置螺旋箍筋承载力提高的原因是什么？ 答：当混凝土产生横向变形，螺旋箍筋受到拉力时，螺旋箍筋会有效约束了混凝土的横向变形，使混凝土的竖向承载力得到提高，并且同时使混凝土的延性得到加强。4. 什么是偏心受压构件，是举例说明。偏心受压构件短柱和长柱有何本质区别？弯矩增大系数ns 的物理意义是什么？答：纵向力N的作用线与构件轴心不重合的受压构件叫做偏心受压构件，如：单层厂房的柱，多层框架的边柱及屋架上弦，地下室外墙等。偏心受压短柱和长柱的区别在于由于偏心引起的纵向弯曲产生的偏心距增加是否对截面内力有影响。短柱的影响可以忽略不计。长柱不能忽略偏心引起的弯矩增加。反映纵向弯曲影响（p-效应）对截面弯矩增加大小的度量5. 如何判别大小偏心受压构件？试列出大小偏心受压构件的承载力计算公式。答：根据远离轴向力侧纵向钢筋能否受拉屈服。能受拉屈服的为大偏心受拉构件；不能受拉屈服的为小偏心受拉构件。判别条件为，为大偏心受压构件；为小偏心受压构件。在截面设计中，可以近似用比较ei 和0.3h0，当ei 0.3h0时为小偏心受压构件，当ei0.3h0时为大偏心受压构件。大偏心受压构件的承载力计算公式为：1.N1fcbx+fyAs-fyAs 2.Ne1fcbx(h0-x/2)+fyAs(h0-as)小偏心受压构件的承载力计算公式为： 1.N1fcbx+fyAs-sAs 2.Ne1fcbx(h0-x/2)+fyAs(h0-as)6. 附加偏心距的物理意义是什么？其值为多少？答：由于荷载作用位置的不确定性；混凝土材料的不均匀性；施工误差造成的结构几何尺寸和钢筋位置的偏差，使轴向荷载的实际偏心与理论偏心距e0之间有一定误差，这种误差用附加偏心距ea来修正。ea取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大者。 7. 已知截面尺寸、混凝土强度,N、M、ns，试问在非对称配筋时，大小偏心的判别式是什么？答：当l0/i22时M/N0.3h0的时候为小偏心，否则为大偏心；当l0/i22时nsM/N0.3h0的时候为小偏心，否则为大偏心。8. 如何计算非对称配筋大偏心受压构件的纵向钢筋As和As?如果已知As是否可令x=bh0，为什么？这时怎样求As。答：当As未知时，令x=bh0，再用基本方程求解。As已知时，不能令x=bh0，这时一般情况下，受压区高度会小于bh。如取x=bh会低估了受压钢筋的作用，设计出的截面不经济。应该利用基本方程求解，再进行判定、求解As。9. 在小偏心受压截面选择时，若As和As均未知，为什么可以取As等于最小配筋率？答：当bcy时，不论As配多少均不可能达到屈服，故为节省钢筋，可按最小配筋率配置As。10. 在工字形截面对称配筋的截面选择中，如何判别中性轴位置？答：先利用x=N/1fcbf计算x，若xhf，则由式N=1fcbx+(bf-b）hf计算。第六章1工程中有哪些构件属于轴心受拉构件？那些属于偏心受拉构件？答：工程中的轴心受拉构件如圆形水池池壁，在静水压的作用下，垂直于池壁的水平方向处于环向受拉，可按轴心受拉构件计算。节点荷载下桁架的下弦杆。偏心受拉构件如矩形水池池壁，垂直池壁的截面同时收到轴心拉力N和平面外M的作用，以及工业厂房双支柱的受拉杆件。2.如何判别钢筋混凝土受拉构件的大、小偏心？他们的破坏特征各有什么不同？答：当eoh/2-as时，为小偏心受拉，破坏类似轴心受拉构件；当eoh/2-as时，为大偏心受拉，破坏类似大偏心受拉构件。小偏心受拉构件的破坏特征为：混凝土全截面都将裂通，两侧钢筋全部受拉屈服。大偏心受拉构件的破坏特征为：靠近偏心拉力一侧的混凝土开裂，但不会裂通，直到破坏，仍保持一定的受压区。其最终破坏形态取决于靠近偏心拉力一侧As的钢筋数量。As适量，As先受拉屈服，后受压区混凝土压碎破坏；As过量，以受压区混凝土压碎而破坏，As不会受拉屈服。3.小偏心受拉构件，混凝土是否参与承担拉力？其公式可由哪两个力矩平衡条件得出？答：在混凝土开裂以前，混凝土和钢筋一同参与抗拉，但混凝土的抗拉强度较小，在计算极限承载力时不考虑混混凝土的抗拉强度，仅在配筋量很小时校核其开裂荷载与钢筋承载力大小。其公式可由NAsfy+Asfy和NeAsfy（h0-as）得出。4.大偏心受拉构件正截面承载力公式与大偏心受压正截面承载力公式有何异同？答：大偏心受拉构件的正截面和小偏心受拉构件的弯矩平衡方程相同，但力的平衡方程符号相反。5.轴心拉力N对有横向集中力作用的偏拉（或拉弯）构件斜截面抗剪承载力有何影响？主要体现在何处？答：由于轴向拉力的存在，使混凝土的剪压区高度比仅受到弯矩M作用时要小，同时轴向拉力的存在也增大了构件中的主拉应力，使得构件中的斜裂缝开展的较长、较宽，且倾角也较大，从而导致构件的斜截面抗剪承载力降低。第七章1.简述混凝土构件在纯扭作用下的受力特性及计算方法。答：受力特性：钢筋混凝土纯扭构件开裂后，为便于计算，假定混凝土只承受压力，且不考虑核心混凝土的作用。不会 计算方法：T=素混凝土纯扭构件，开裂前，受力和弹性材料受力状态相同，可以材料力学公式计算截面应力。开裂时，从侧面长边中点开始，裂缝以螺旋状向短边方向开展，最终破坏以三面受拉一面侧边受压破坏，为脆性破坏，破坏荷载接近开裂荷载。破坏荷载介于按弹性理论和塑性理论求出的开裂荷载之间。规范以塑性理论推导的公式为基础，根据试验结果乘以一个修正系数。即 。钢筋混凝土纯扭构件的破坏荷载大于开裂荷载。配筋适中的构件，抗扭承载力由混凝土和抗扭钢筋两部分作用组成。钢筋的承载力部分由变角度空间桁架模型推导出，再有试验资料进行修正得出，即 2.钢筋混凝土构件在纯扭作用下可能出现哪些形式的破坏？他们分别有什么样的特征？钢筋对构件的承载力、抗裂及刚度各有什么影响？答：破坏形式：少筋破坏，适筋破坏，超筋破坏，部分超筋破坏。 受力特征：少筋破坏：一开裂，与裂缝相交部位的钢筋就受拉屈服，混凝土受拉破坏。与素混凝土受扭构件类似，呈现塑性破坏特征。 适筋破坏：裂后钢筋应力增加，继续开裂，出现多条螺旋裂缝，最后出现一条临界裂缝。破坏是在临界裂缝位置，相交钢筋屈服，构件三面开裂，一面混凝土受压而破坏。呈现塑性破坏特征。 超筋构件：裂后钢筋应力增加，继续开裂，混凝土压碎，构件破坏，钢筋未屈服，呈现脆性破坏特征。 部分超筋构件：呈现塑性破坏特征。 抗扭钢筋对开裂扭矩影响不大。在适筋范围内，配筋越多，承载力越大，刚度越大。3. 配筋强度比对构件的配筋和破坏形式有什么影响？答：配筋强度比，表示单位长度长度内抗扭纵筋的强度与沿构件长度方向单位长度内一侧抗扭箍筋的强度之比。值越大，纵筋用量越多；值越小，箍筋用量越多。 当在0.52.0之间变化，构件破坏时，所配置的纵筋和箍筋基本达到屈服。规范要求0.61.7，最合理的取值为1.24.无腹筋混凝土构件剪扭承载力有什么形式的相关规律？在钢筋混凝土构件中是如何考虑这种相关性的？答：无腹筋构件的受剪和受扭承载力相关关系大致服从于1/4圆弧曲线规律，即随着扭矩的增大，抗剪承载力下降；反之，随着同时作用的剪力增加，构件抗扭承载力下降。对于有腹筋的剪-扭构件，其受扭和受剪承载力可表示为混凝土部分和箍筋部分承载力的叠加，其中只有混凝土承担的剪、扭考虑相关性，钢筋之间不考虑相关性。其混凝土部分提供的抗扭承载能力Tc和抗剪承载力Vc之间，认为也存在这种相关性。规范中采用三段折线近似的代替1/4圆弧曲线，对抗扭抗剪承载力公式中的混凝土作用项乘以考虑相关性后的承载力降低系数。5.弯扭构件的破坏与哪些因素有关？承载力计算时是如何考虑弯扭配筋的？答：作用在构件上弯矩和扭矩比值的改变；构件截面上下部纵筋数量的变化；构件截面高宽比的变化等。为便于计算规范采用简便实用的“叠加”法进行设计，即先按抗弯构件正截面和纯扭构件分别计算纵筋，然后按相应的位置和纵筋的面积进行叠加。6.弯剪扭构件的配筋是如何确定的？答：在弯剪扭组合作用下，构件的受力复杂。计算时规范建议采用简便实用的叠加法，即箍筋数量由剪扭相关性的抗扭和抗剪计算结果进行叠加，纵筋的数量则由抗弯和抗扭计算的结果进行叠加。7.T形和I形截面构件在受扭计算时，做了哪些简化？答：不考虑M与V、T的相关性，M按正截面计算；V全部由腹板承担；T由腹板、上下翼缘共同承担。扭矩分配时，将界面划分为若干个矩形截面，划分的各矩形截面所承担的扭矩值，按各矩形截面的受扭塑性抵抗矩与截面总的受扭塑性抵抗矩之比进行分配。然后按矩形截面弯剪扭构件计算原则进行计算。8.受扭构件有哪些构造要求？答：受扭构件必须满足截面限制条件和最小配筋率条件，以防止“超筋”或“少筋”破坏。其他构造要求：沿截面周边布置的受扭纵向钢筋间距S1不大于200mm和梁截面短边长度；除应在梁截面四角设置受扭纵向钢筋外，其余受扭纵向钢筋宜沿截面周边均匀布置。受扭纵向钢筋应按受拉钢筋锚固在梁支座内。 在弯剪扭构件中，配置在截面弯曲受拉边的纵向受力钢筋，其截面面积不应小于按受弯构件受拉钢筋最小配筋率计算出的钢筋面积与按受扭纵向钢筋配筋率计算分配到弯曲受拉边的钢筋截面面积之和。 箍筋的最大间距和最小直径应符合受剪构件要求。箍筋必须为封闭式，且应沿截面周边布置；当采用复合箍筋时，位于截面内部箍筋不应计入受扭所需箍筋面积。受扭所需箍筋的末端应作成135弯钩，弯头平直段长度不小于10d。第九章1.钢筋混凝土构件裂缝有哪些因素引起？采用什么措施可减小非荷载裂缝？答：一是由荷载引起的裂缝；二是由非荷载引起的裂缝，如施工养护不善、温度变化、基础不均匀沉降以及钢筋的锈蚀等。对于非荷载的裂缝，一般通过设置伸缩缝、加强施工养护以及避免不均匀沉降等措施来减小这类裂缝的出现和裂缝宽度。2.构件为什么要进行裂缝和挠度验算？答：构件不仅应满足承载力极限状态的要求，还应满足正常使用极限状态的要求。3.裂缝的平均间距和平均宽度与哪些因素有关？采用什么措施可以减小荷载引起的裂缝宽度？答：平均间距与黏结强度、配筋率、混凝土保护层厚度有关。影响裂缝宽度：（1）钢筋应力（2）钢筋直径（3）钢筋表面特征（4）混凝土抗拉强度及黏结强度（5）混凝土保护层厚度（6）混凝土有效受拉面积（7）构件的受力形式减小裂缝宽度，普通混凝土中不宜采用高强钢筋，应尽可能采用带肋钢筋。相同截面面积时，直径细的钢筋有更多的外表面。不宜采用过厚的混凝土保护层。4.为什么说裂缝条数不会无限增加，最终将趋于稳定？答：当裂缝间距小到一定程度后，裂缝间各截面混凝土的拉应力已不能通过粘结力传递达到混凝土的抗拉强度。即使荷载增加，也不会出现新的裂缝。5.裂缝间应变不均匀系数的物理意义是什么？答：弯曲段钢筋的平均应变与裂缝处钢筋应变的比值 ,反应受拉区裂缝间混凝土参与受力的程度。6.钢筋混凝土受弯构件挠度计算与弹性受弯构件挠度计算有何不同？为什么？答：与弹性受弯构件相比，钢筋混凝土受弯构件在计算中抗弯刚度不是常量，需考虑刚度随荷载、时间的变化。因为钢筋混凝土梁是由不同材料构成的非均质梁，短期刚度随荷载增加而减少。原因：荷载作用下，受拉区裂缝的出现和开展，使截面受到削弱；混凝土的的塑性性能，弹性模量随应力的增加减小。长期刚度随荷载作用而减低。原因：受压区混凝土的徐变以及受拉区裂缝的进一步开展。7.何为“最小刚度原则”？钢筋混凝土构件挠度计算为什么要引入这一原则？答：最小刚度原则就是对等截面梁在同号弯矩区段，取弯矩最大处的截面抗弯刚度作为该区段的抗弯刚度。亦即按最小的截面弯曲刚度用材料力学的方法中不考虑剪切变形影响的公式来计算挠度。当构件上存在正、负弯矩时，可分别取同号弯矩区段内最大处截面的最小刚度计算其挠度。梁中弯矩较大部分对梁的挠度影响大，弯矩较小部分对梁的挠度影响也较小，同时计算中没有考虑剪切变形的影响，互相抵消一些，计算结果的误差就比较小了。为了简化计算，可以采用最小刚度原则。8.材料强度的随机性和长期荷载作用的影响在最大裂缝宽度计算时是如何考虑的？答：引入裂缝不均匀的扩大系数s和长期作用的影响系数l。根据实验观测，l的平均值可取为1.5。根据统计分析，裂缝宽度等随机变量基本符合正态分布，按95%保证率考虑裂缝宽度不均匀性的扩大系数s。第十章1.什么叫预应力？什么叫预应力混凝土？为什么要对构件施加预应力？答：所谓预应力，是指为了改善结构或构件在各种使用条件下的工作性能和提高其刚度而在使用前预先施加的永久性内应力。所谓预应力混凝土结构，其广义的定义是指按照需要预先引入某种量值与分布的内应力，以局部或全部抵消使用荷载产生的应力的一种混凝土结构。钢筋混凝土结构有以下缺点：使用荷载作用下混凝土受拉区易开裂；钢筋混凝土结构不可能充分利用高强钢筋；钢筋混凝土结构难以满足现代化建筑需要。为了克服上述缺点，最有效的措施是在结构构件承受外荷载作用之前，对其施加预应力。2.与普通钢筋混凝土相比，预应力混凝土构件有何优缺点？答：优点：1，抗裂性好；2，结构刚度大，挠度小；3，结构自重轻；4，耐久性好；5，抗剪能力强；6，疲劳性能好。 缺点：施工机械设备要求较高，施工工序较多，设计计算比较复杂等。3.什么叫先张法？什么叫后张法？两者各有何特点？答：先张法指张拉钢筋在浇灌混凝土之前进行。后张法指张拉钢筋在浇捣混凝土之后进行。先张法特点：先张拉预应力筋后，再浇筑混凝土；预应力是靠预应力筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土，并使其产生预压应力。后张法特点：先浇筑混凝土，达到一定强度后，再在其上张拉预应力筋；预应力是靠锚具传递给混凝土，并使其产生预压应力。在后张法中，按预应力筋粘结状态又可分为：有粘结预应力钢筋混凝土和无粘结预应力钢筋混凝土。4.预应力混凝土构件对材料有何要求？为什么在钢筋混凝土受弯构件中不能有效地利用高强度钢筋和高强度混凝土，而在预应力混凝土构件中必须采用高强度钢筋和高强度混凝土？答：预应力混凝土构件对混凝土材料性能的要求高强度，以充分利用高强材料，并减小截面和自重。较高的弹性模量和较小的徐变和收缩变形，以减小预应力损失。快硬、早强，可尽早施加预应力，加快施工进度。自重轻。预应力混凝土构件对钢材材料性能的要求强度高，松弛低。具有一定的塑性。具有足够的粘结力。具有良好的加工性能。由于钢筋混凝土受弯构件拉区混凝土的过早开裂，导致使用荷载下构件的裂缝宽度与钢筋应力ss，近于成正比，而构件的刚度Bs与受拉钢筋截面面积As也近似成正比。因此，如采用高强度钢筋，且充分利用其抗拉强度设计值（fy），则As将近乎成反比的减小;ss将成比例的增大。结果是构件的挠度和裂缝宽度都超过了允许的限值，上述分析说明对构件挠度和裂缝宽度的控制等于控制了钢筋混凝土构件中钢筋的抗拉强度设计值。在钢筋混凝土受弯构件中采用高强度混凝土也是不合理的，因为提高混凝土的强度对减小Wmax几乎没有作用，对提高Bs的效果也不大。其根本原因是拉区混凝土过早开裂的问题并没有得到解决。在预应力混凝土构件中，由于混凝土的收缩、徐变，钢筋应力松弛等原因将产生预应力损失。为了扣除应力损失后，仍能保留有足够的预应力值，需施加较高的张拉控制应力，所以必须采用高强度的钢筋。为了能承受较高的预压应力，并减小构件截面尺寸以减轻构件的自重，预应力混凝土构件中须采用高强度的混凝土。同时采用高强钢筋和高强混凝土可以节约材料，取得较好的经济效果。5.什么叫张拉控制应力？为什么要对钢筋的张拉应力进行控制？答：张拉控制应力是指张拉钢筋时，张拉设备（千斤顶和油泵）上的压力表所控制的总张拉力除以预应力钢筋面积得出的应力值，以con表示。为充分发挥预应力的优点，张拉控制应力应尽可能的定得高一些，使混凝土得到较高的预压应力，从而提高构件的抗裂度，或使构件的裂缝和挠度减小。但张拉控制应力过高，可能引起下列的问题： 1） 截断它会引起构件某些部位受到拉力以致开裂，对后张法构件则可能造成端头混凝土局部承压破坏。 2） 出现裂缝时的荷载和破坏荷载较接近，构件破坏时无明显的预兆，呈脆性破坏。 3） 为了减少预应力损失，往往进行超张拉，由于钢材材质的不均匀，如果把 定得过高，有可能在 超张拉过程中使个别钢筋的应力超过它的实际屈服强度，使钢筋产生塑流脆断。所以，必须对预应力钢筋的张拉应力con加以控制。6.什么叫预应力损失？有哪些因素引起预应力损失？各种预应力损失如何计算？答：由于预应力施工工艺和材料性能等种种原因，使得预应力钢筋中的初始预应力，在制作、运输、安装及使用过程中不断降低。这种现象称为预应力损失。按引起预应力损失的因素分，主要有以下几种：张拉端锚具变形和预应力筋内缩引起的预应力损失l1； 预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失l2； 预应力筋与台座间温差引起的预应力损失l3； 预应力筋的应力松弛引起的预应力损失l4； 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失l5； 环形构件用螺旋式预应力钢筋作配筋时，由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失l6。由于混凝土弹性压缩引起预应力筋初始张拉应力降低的预应力损失l7。计算公式见书P212-P2187.先张法构件和后张法构件的预应力损失有何不同？答：先张法预应力损失：第一批损失：，第二批损失： 后张法预应力损失：第一批损失：，第二批损失：8.减少预应力损失的有效措施有哪些？答：1.尽量减少所用垫板的数量，选择变形及钢筋内缩小的锚具，尽可能增加先张法张拉台座的长度，以减小锚具变形和钢筋内所引起的预应力损失。2.采取超张拉方法，即可减小预应力筋与管道壁之间的摩擦损失，又可减小钢筋应力松弛损失。3.对后张法中预应力曲线钢筋进行两端张拉，可适当减小。4.采用两次升温养护方法，即先常温养护，待混凝土强度达7.510N/时，再逐渐升温至规定的养护温度，由于此时钢筋与混凝土之间已产生黏结力，变形一致，故可减少此项损失。另外对于在钢模上张拉的先张法构件，当钢模与构件一起加热养护时可不考虑此项温差损失。5.采用高强度等级的混凝土，减小水泥用量，降低水灰比，采用级配好的骨料，加强混凝土振捣和养护，可有效减小混凝土收缩、徐变损失。6.合理选择施加预压应力时的混凝土立方体抗压强度，或适当控制混凝土的预压应力，使/,防止发生非线性徐变，可达到减小的目的。9.什么叫锚固长度？什么叫传递长度？讨论它们的意义何在？ 答：钢筋的锚固长度一般指梁、板、柱等构件的受力钢筋伸入支座或基础中的总长度，可以直线锚固和弯折锚固。弯折锚固长度包括直线段和弯折段。在先张法预应力构件中，预应力靠钢筋和混凝土间的黏结力来传递，当切断预应力筋时，钢筋要回缩，直径变粗，对混凝土产生挤压，而结硬后的混凝土组织钢筋回缩，以致在混凝土构件中建立了预应力。但预应力钢筋的自锚或预应力的传递并不能再构件端部集中地突然完成，而必须通过一定的长度来实现，这段长度即为预应力的传递长度，记为。锚固长度是保证受力钢筋可靠锚固，不发生粘结破坏。传递长度区段混凝土预压应力低，抗裂、抗剪能力也会降低，需对这一区段进行专门验算。10.为什么有时也要对后张法预应力混凝土受弯构件的受压区配有预应力钢筋？当构件破坏时，其应力的公式是怎样确定的？的存在对构件的抗裂能力和承载力有何影响？答：为了防止在构件制作、运输和吊装等施工过程中预拉区出现裂缝和限制裂缝宽度，在使用阶段的受压区也配置了预应力钢筋当构件破坏时，受拉区预应力筋和非预应力筋以及受压区非预应力筋一般都会屈服，但受压区预应力筋可能受压也可能受拉且一般都不屈服，可按照截面保持平面的假定来计算。11.对预应力混凝土轴心受拉构件，先张法与后张法各阶段的应力分析有何异同？（P230页（三）先张法与后张法构件各阶段的应力比较）12.预应力混凝土受弯构件的受力状态及各个阶段应力计算公式与轴心受拉构件相比有何异同？（感觉总结起来有点吃力，抓不到重点，还是要麻烦老师）相同：开裂前都按弹性材料，用材料力学公式进行计算。施工阶段，把预应力合力作为外荷载求截面中的应力。使用阶段，开裂前，叠加上外荷载产生的应力。破坏阶段，根据截面应力情况进行计算。钢筋的计算公式相同。不同：受弯构件，由于预应力钢筋布置位置的原因，预应力合力作用位置不在换算截面重心轴位置，混凝土的应力分布是不均匀的，计算是采用应力叠加法计算。轴心受拉构件应力分布是均匀的。13. 预应力混凝土受弯构件正截面抗裂验算有哪些要求？当不满足时应采用哪些比较有效的措施？答：预应力混凝土受弯构件的裂缝控制原则与轴心受拉构件相同。受弯构件的裂缝控制等级分为三级，对裂缝控制等级为一级的构件，按式(10-70)进行抗裂验算。对裂缝控制等级为二级的构件，按式(10-72)进行抗裂验算。对裂缝控制等级为三级的构件，使用阶段允许出现裂缝的预应力混凝土受弯构件，应验算裂缝宽度。 不满足时，增加预应力钢筋数量，相当于提高预压应力。14.预应力混凝土受弯构件的刚度与变形验算与钢筋混凝土构件相比有何异同？答：预应力钢筋从张拉到破坏式中处于高拉应力状态。对于不允许开裂的构件，混凝土一直处于受压状态，因此充分发挥了两种材料的特性。预应力构件出现裂缝比普通钢筋混凝土构件迟得多，前者的开裂荷载为，后者由于，故预应力混凝土构件的开裂度大大提高。由于预应力构件中钢筋处于高拉应力状态工作，开裂迟，破坏时裂缝宽度较小，因此能充分发挥高强度钢材的作用。而钢筋混凝土构件开裂早，裂缝发展快，由于裂缝宽度的限制，高强度钢材无法充分利用。当预应力构件中的预应力一旦被克