混凝土结构设计原理复习答案---文本资料

1、1. 结构有哪些功能要求？简述承载能力极限状态和正常使用极限状态的概念。结构的功能要求：安全性，适用性，耐久性。承载力极限状态：结构或构件 达到最大承载能力或者变形达到不适于继续承载的状态；正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态。2. 单向受力状态下，混凝土的强度与哪些因素有关 ？混凝土轴心受压应力-应变 曲线有何特点？常用的表示应力-应变关系的数学模型有哪几种？适筋梁正截面受弯全过程可划分为三个阶段一混凝土开裂前的未裂阶段、混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段和钢筋开始屈服前至截面破坏的破坏阶段。第I阶段的特点是：1）混凝土没有开裂；2）受压区混凝土的应力图形是

2、直线， 受拉区混凝土的应力图形在第I阶段前期是直线，后期是曲线；3）弯矩与截面曲率基本上是直线关系。阶段可作为受弯构件抗裂度的计算依据。第U阶段的特点是：1）在裂缝截面处，受拉区大部分混凝土推出工作，拉力 主要由纵向受拉钢筋承担，但钢筋没有屈服；2）受压区混凝土已有塑性变形，但不充分，压应力图形为只有上升段的曲线；3）弯矩与截面曲率是曲线关系，截面曲率与挠度的增长加快了。阶段U相当于梁使用时的受力状态， 可作为使用 阶段验算变形和裂缝开展宽度的依据。第川阶段的特点是：1）纵向受拉钢筋屈服，拉力保持为常值；裂缝截面处， 受拉区大部分混凝土已退出工作， 受压区混凝土压应力曲线图形比较丰满， 有上

3、升曲线，也有下降段曲线；2）由于受压区混凝土合压力作用点外移使内力臂增 大，故弯矩还略有增加；3）受压区边缘混凝土压应变达到其极限压应变实验值 时，混凝土被压碎，截面破坏；4）弯矩一曲率关系为接近水平的曲线。第川阶 段末可作为正截面受弯承载力计算的依据。3. 什么是混凝土的徐变？徐变对混凝土构件有何影响？通常认为影响徐变的主要 因素有哪些？如何减少徐变？结构或材料承受的荷载或应力不变，而应变或变形随时间增长的现象称为徐 变。徐变对混凝土结构和构件的工作性能有很大影响，它会使构件的变形增加， 在钢筋混凝土截面中引起应力重分布的现象，在预应力混凝土结构中会造成预应 力损失。影响混凝土徐变的主要因素

4、有：1）时间参数；2）混凝土的应力大小； 3）加载时混凝土的龄期；4）混凝土的组成成分；5）混凝土的制作方法及养护 条件；6）构件的形状及尺寸；7）钢筋的存在等。减少徐变的方法有：1）减小 混凝土的水泥用量和水灰比；2）采用较坚硬的骨料；3）养护时尽量保持高温高 湿，使水泥水化作用充分；4）受到荷载作用后所处的环境尽量温度低、湿度高。4. 软钢和硬钢的应力-应变曲线有何不同？两者的强度取值有何不同？热轧钢 筋按强度分为几种？钢筋的应力-应变曲线有哪些数学模型？软钢的应力一应变曲线有明显的屈服点和流幅，而硬钢则没有。对于软钢， 取屈服下限作为钢筋的屈服强度； 对于硬钢，取极限抗拉强度c b的85

5、%作为条 件屈服点，取条件屈服点作为钢筋的屈服强度。热轧钢筋按强度可分为HPB235级（I级，符号© ）、HRB335级（U级，符号）、HRB400级（川级，符号）RRB400 级（余热处理川级，符号）四种类型。常用的钢筋应力一应变曲线的数学模型有 以下三种：1）描述完全弹塑性的双直线模型；2）描述完全弹塑性加硬化的三折 线模型；3）描述弹塑性的双斜线模型。5. 国产普通钢筋有哪几个强度等级？牌号HRB40的钢筋是指什么钢筋，它的抗压 抗拉强度设计值是多少？有四个强度等级：300MPa 335MPa 400MPa 500MP© HRB40为热轧带肋钢 筋，屈服强度标准值是4

6、00MPa抗压强度设计值为360N/mm2抗拉强度设计值为 360N/mm26. 光面钢筋与混凝土的粘结作用是由哪几部分组成的，变形钢筋的粘结机理与 光面钢筋的有什么不同？钢筋和变形钢筋的 S-i关系曲线格式怎样的？光面钢筋与混凝土粘结作用组成部分：1）钢筋与混凝土接触面上得胶结力； 2）混凝土收缩握裹钢筋而产生摩阻力；3）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间的机 械咬合力；光圆钢筋的粘结机理与变形钢筋的主要差别：光圆钢筋的粘结力主要来自胶结力和摩擦阻力；变形钢筋的粘合力主要来自机械咬合作用；曲线见书p317. 受拉钢筋的基本锚固长度是指什么？它是怎样确定的？受拉钢筋的锚固长度 是怎样计算的？受力钢筋

7、依靠其表面与混凝土的粘结作用或端部构造的挤压作用而达到设计 承受应力所需的最小的理论长度为受拉钢筋的基本锚固长度；受拉钢筋的锚固长度应按下列公式计算：La=a（fy/ft）d 式中La受拉钢筋的锚固长度，fy 普通 钢筋的抗拉强度设计值，HPB235级钢筋为210N/mm2,HRB33级为 300N/mm2,HRB440 RRB40级为360N/mm2 ft 混凝土轴心抗拉强度设计值，混 凝土强度等级 C2C为 1.10N/ mm2, C25 为 1.27N/ mm2, C30 为 1.43N/ mm2, C35 为 1.57N/ mm2, > C4（时取1.71N/mm2 a 钢筋的外

8、形系数，光面钢筋为 0.16， 带肋钢筋为0.14.8. 适筋梁正截面受弯全过程可划分为几个阶段？各阶段的主要特点是什么？与 计算或验算有何联系？适筋梁正截面受弯全过程可划分为三个阶段一混凝土开裂前的未裂阶段、混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段和钢筋开始屈服前至截面破坏的破坏阶段。第I阶段的特点是：1）混凝土没有开裂；2）受压区混凝土的应力图形是直线， 受拉区混凝土的应力图形在第I阶段前期是直线，后期是曲线；3）弯矩与截面曲率基本上是直线关系。阶段可作为受弯构件抗裂度的计算依据。第U阶段的特点是：1）在裂缝截面处，受拉区大部分混凝土推出工作，拉力 主要由纵向受拉钢筋承担，但钢筋没有屈服；2）受

9、压区混凝土已有塑性变形，但不充分，压应力图形为只有上升段的曲线；3）弯矩与截面曲率是曲线关系，截面曲率与挠度的增长加快了。阶段U相当于梁使用时的受力状态， 可作为使用 阶段验算变形和裂缝开展宽度的依据。第川阶段的特点是：1）纵向受拉钢筋屈服，拉力保持为常值；裂缝截面处， 受拉区大部分混凝土已退出工作， 受压区混凝土压应力曲线图形比较丰满， 有上 升曲线，也有下降段曲线；2）由于受压区混凝土合压力作用点外移使内力臂增 大，故弯矩还略有增加；3）受压区边缘混凝土压应变达到其极限压应变实验值 时，混凝土被压碎，截面破坏；4）弯矩一曲率关系为接近水平的曲线。第川阶 段末可作为正截面受弯承载力计算的依据

10、。9. 什么叫少筋梁、适筋梁和超筋梁？在实际工程中为什么应避免采用少筋梁和超 筋梁？当纵向配筋率适中时，纵向钢筋的屈服先于受压区混凝土被压碎， 梁是因钢 筋受拉屈服而逐渐破坏的，破坏过程较长，有一定的延性，称之为适筋破坏，相 应的梁称为适筋梁。当纵向配筋率过高时，纵向钢筋还未屈服，受压区混凝土就 被压碎，梁是因混凝土被压碎而破坏的，破坏过程较短，延性差，破坏带有明显 的脆性，称之为超筋破坏，相应的梁称为超筋梁。当纵向配筋率过低时，梁一旦 开裂，纵向钢筋即屈服，甚至进入强化阶段，梁的承载力与同截面的素混凝土梁 相当，梁是因配筋率过低而破坏的，破坏过程短，延性差，称之为少筋破坏，相 应的梁称为少筋

11、梁。超筋梁配置了过多的受拉钢筋，造成钢材的浪费，且破坏前 没有预兆；少筋梁的截面尺寸过大，故不经济，且是属于脆性破坏，故在实际工 程中应避免采用少筋梁和超筋梁。10什么叫是纵向受拉钢筋的配筋率？它对梁的正截面受弯的破坏形态和承载 力有何影响？§的物理意义是什么，§ b是怎样求得的？纵向受拉钢筋总截面面积与正截面有效面积的比值即为纵向受拉钢筋的配 筋率，随着配筋率由小到大的变化梁的破坏由少筋破坏转变为适筋破坏以至于超 筋破坏11. 在什么情况下可采用双筋截面梁？为什么其基本计算公式要有适用条件 x>2as、？x<2as、的双筋梁出现在什么情况下？这时应当如何计算？

12、鴉窮施苗共只峑用于叹F询种特乱：I）弯拒怨兄 務单鮎坷计算斫舁的右天尢于治 而羌施更氏寸受到零剛擬土强旻爭飯天不能捷高甜2）虚不咼荷蔵叙討1见下，羌施曲承受 异号希*庖用饥筋桀的基本计算汩I时，船烦湧足応爲毎帝“肚；这两d适月条件：第 个适用鑫件是肖了窈止細上麗桂破体；第二冰适囲备件旻为了煤证紅钢筋农构件皺If时鋼 屈民蛋覚xMq的天.觸裟出尿恋曼巨斜務在枸件敲乳疗达到風注強度£.的挣况卩 此时正戒 力劉>龙：M严和枫血-山）4就诙）-/）计算;xG；馭筋剋鮭旻 淫硼筋立构件最煤甘禺能弍対其屈隈蛊度人飽旨况下.此就正榄密登晳巖我力按必丈：12. T形截面梁的受弯承载力计算公式与

13、单筋矩形截面梁及双筋矩形截面梁计算 公式有何异点？T琳礙辆种类埜 妇嵌型为中縄启黝九 和魯 这触跚T號臟伸类型为中翔U逊乩即工>这种类轴T号細鹽縄力计毎競竝対肮5 叮片他,如血;杞公壮再二讹必処）枫般緘縣肢轩威d力计耳公竝全相気13. 试述剪跨比的概念及其对无腹筋梁斜截面受剪破坏形态的影响.剪跨比为集中荷载到支座的距离与梁有效高度地比值，某截面的广义剪跨比为该截面弯矩与剪力和截面有效高度乘积的比值，它们都反映了梁中正应力与 剪应力的比值。随着剪跨比的增大，斜截面破坏形态的变化趋势是从斜压破坏转 变为剪压破坏以至斜拉破坏。入<1时，发生斜压破坏；1<X< 3时，常发生剪压

14、 破坏；当入3时，常发生斜拉破坏。14. 梁的斜裂缝是怎样形成的？它发生在梁的什么区段内？对于钢筋混凝土梁，由于混凝土的抗拉强度很低，因此随着荷载的增加，当 主拉应力值超过混凝土抗拉强度时， 将首先在达到该强度的部位产生裂缝， 其裂 缝走向与主拉应力的方向垂直，故称为斜裂缝。斜裂缝的出现和发展使梁内应力 的分布和数值发生变化，最终导致在剪力较大的近支座区段内不同部位的混凝土 被压碎或混凝土拉坏而丧失承载能力，即发生斜截面破坏。它发生在梁的剪力和 弯矩共同作用的剪弯区段内。15. 斜裂缝有几种类型？有何特点？斜裂缝主要有两类：腹剪斜裂缝和弯剪斜裂缝。在中和轴附近，正应力小， 剪应力大，主拉应力方

15、向大致为45°。当荷载增大，拉应变达到混凝土的极限拉 应变值时，混凝土开裂，沿主压应力迹线产生腹部的斜裂缝，称为腹剪斜裂缝。 腹剪斜裂缝中间宽两头细，呈枣核形，常见于薄腹梁中。在剪弯区段截面的下边 缘，主拉应力还是水平向的，所以，在这些区段仍可能首先出现一些较短的垂直 裂缝，然后延伸成斜裂缝，向集中荷载作用点发展 ，这种由垂直裂缝引伸而成的 斜裂缝的总体，称为弯剪斜裂缝。这种裂缝上细下宽。16. 试述梁斜截面受剪破坏的三种形态及其破坏特征。斜拉破坏：当剪跨比较大（入>3）时，或箍筋配置不足时出现。此破坏系由 梁中主拉应力所致，其特点是斜裂缝一出现梁即破坏， 破坏呈明显脆性，类似

16、于 正截面承载力中的少筋破坏。斜压破坏：当剪跨比较小（入 <1 ）时，或箍筋配置 过多时易出现。此破坏系由梁中主压应力所致，类似于正截面承载力中的超筋破 坏，表现为混凝土压碎，也呈明显脆性，但不如斜拉破坏明显。剪压破坏：当剪 跨比一般（1<X< 3）时，箍筋配置适中时出现。此破坏系由梁中剪压区压应力 和剪应力联合作用所致，类似于正截面承载力中的适筋破坏， 也属脆性破坏，但 脆性不如前两种破坏明显。17. 影响斜截面受剪性能的主要因素有哪些 ？影响斜截面受剪性能的主要因素有：剪跨比、混凝土强度、箍筋配筋率、纵 筋配筋率、斜截面上的骨料咬合力、截面尺寸和形状18. 在设计中采用什

17、么措施来防止梁的斜压和斜拉破坏 ？答* 1>截面最小尺寸：为了阳止斜压破坏，当h/bW l时厚腹粱，即一瞬梁）26/3当h-/b6时（潯龌梁）2O/S £血当1<K b<6时，搔直线内插法确定。力最小配箍率：为了防止斜拉破坏，规定了配箍率的下限值x即19. 轴心受压普通箍筋短柱与长柱的破坏形态有何不同？轴心受压长柱的稳定系数如何确定？短柱：随着荷载的继续增加，柱中开始出现微细裂缝，在临近破坏荷载时， 柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋发生压屈，向外凸出，混凝土被压碎, 柱子即告破坏长柱：随着荷载的增加，附加弯矩和侧向挠度将不断增大。破坏时，首先在 凹侧出现纵向裂

18、缝，随后混凝土被压碎，纵筋被压屈向外凸出；凸侧混凝土出现 垂直于纵轴方向的横向裂缝，侧向挠度急剧增大，柱子破坏。菩：混凝土设计规范采用稳定系数来表示长柱承载力的降低程叢,式中：N N：分别为长柱和短柱的承载力.20. 轴心受压普通箍筋柱与螺旋箍筋柱的正截面受压承载力计算有何不同？ 受拉钢普通蛊氤N止04甲(f螺離養豁Ne=0.9 (fcAtDr+2afyAssc+f；As)筵筋贡猷了它的作用考怎了螺妄短筋对拄芳承載力的有利影町 并引入囁战筵荀对混遐土约束鬧折議系蚊21. 简述偏心受压短柱的破坏形态？偏心受压构件如何分类？偏心受压短柱的破坏形态有大偏心受压破坏和小偏心受压破坏两种情况。大 偏心受

19、压破坏的特点是受拉钢筋先达到屈服强度，导致压区混凝土压碎，是与适筋梁破坏形态相类似的延性破坏类型。小偏心受压破坏形态的特点是混凝土先被 压碎，远侧钢筋可能受拉也可能受压，但都不屈服，属于脆性破坏类型。偏心受压构件的分类：1、当轴心压力的相对偏心矩较大，且受拉钢筋又配 置不很多时，为大偏心受压破坏(§W§ b) ; 2、当轴心压力的相对偏心矩较大， 但受拉钢筋配置很多时，或当轴心压力的相对偏心矩较小时，为小偏心受压破坏(§>§ b)。22. 长柱的正截面受压破坏与短柱的破坏有何异同？什么是偏心受压构件的 p-S二阶效应？在短柱中，由于短柱的纵向弯曲很

20、小，可假定偏心距自始至终是不变的，即 M/N为常数，所以其变化轨迹是直线，属“材料破坏”。在长柱中，当长细比在 一定范围内时，偏心距是随着纵向力的加大而不断非线性增加的，也即M/N是变数，所以其变化轨迹呈曲线形状，但也属“材料破坏”。若柱的长细比很大时， 则在没有达到M N的材料破坏关系曲线前，由于轴向力的微小增量N可引起不收敛的弯矩M的增加而破坏，即“失稳破坏”。偏心受压构件在偏心荷载作用下， 会产生变形。这个变形增加了原荷载的偏心程度，产生附加的偏心弯矩，这一部分增加的弯矩称为受压构件的二阶效应。23. 在什么情况下考虑p- S二阶效应？M i/M2>0.9 或轴压比 N/fcA&g

21、t;0.9 或 lc/i >34-12 (M/M2)时考虑24. 怎样区分大、小偏心受压破坏的界限？大、小偏心受压破坏的界限破坏形态即称为“界限破坏”，其主要特征是：受拉纵筋应力达到屈服强度的同时，受压区边缘混凝土达到了极限压应变。相应 于界限破坏形态的相对受压区高度设为Eb，则当E w E b时属大偏心受压破坏形态，当E >E b时属小偏心受压破坏形态。25. 矩形截面对称配筋偏心受压构件大、小偏心受压破坏的界限如何区分？ 对称配筋的矩形截面偏心受压构件设计中，当截面尺寸较大和竖向荷载较小时，虽然偏心距很小，理应属小偏心受压，但按计算E=N/ fcbhO却可能出现EWE b的现象

22、，即按计算为大偏心，需要的钢筋面积很少，甚至为负值。因此，在对称 配筋情况下，应该按界限偏心距 0.3h0和界限破坏荷载 Nb （Nb=a 1 fcbhO E b） 两方面进行判别。当& ei>0.3h0且NWNb时，为大偏心受压；当& ei w0.3h0或 当& ei>0.3h0且N> Nb时，为小偏心受压。26. 简述钢筋混凝土纯扭和剪扭构件的扭曲截面承载力的计算步骤.略.太多不考27. 在钢筋混凝土构件纯扭实验中，有少筋破坏、适筋破坏、超筋破坏和部分超 筋破坏，它们各有什么特点？在受扭计算中如何避免少筋破坏和超筋破坏 ？1 ）少筋破坏：当纵筋和箍

23、筋中只要有一种配置不足时便会出现。斜裂缝一旦出现，其中配置不足的钢筋便会因混凝土卸载很快屈服，使构件突然破坏，属脆性破坏。设计中通过规定抗扭纵筋和箍筋的最小配筋率来防止少筋破坏。2 ）适筋破坏：当纵筋和箍筋中都配置适中时出现。从斜裂缝出现到构件破坏要经历较长一个阶段，有较明显的破坏预兆，属延性破坏。3 ）部分超筋破坏：当纵筋或箍筋其中之一配置过多时会出现。破坏时混凝土被压碎，配置过多的钢筋达不到屈服，破坏过程有一 定的延性，但较适筋破坏的延性差。 4 ）超筋破坏：当纵筋和箍筋中都配置过多时出现。破坏时混凝土被压碎，而纵筋和箍筋都不屈服，破坏突然，因而延性差，设计中通过规定最大配筋率或限制截面最

24、小尺寸来避免。28. 我国规范受扭承载力计算公式中的Bt勺物理意义是什么？其表达式表示了什么关系？此表达式的取值考虑了哪些因素 ？规范对剪扭构件采用的是箍筋按剪扭构件的受剪承载力和受扭承载力分 别计算其所需的箍筋量，用叠加方法配箍。至于混凝土部分为了避免重复利用其强度而使计算的承载力超过了实际承载力，因此需在受剪及受扭承载力计算公 式中的混凝土部分分别引用混凝土 强度降低系数B，以考虑其相关关系。即： Vc =0.7（1.5-B t ） ftbh0 （对均布荷载）及 Tc =0.35 B tfWt。将 Bt 的计算值界定在0.5 1.0之间可以简化计算。若 B t>1.0，则在 进行配筋

25、计算时可不 考虑剪力对混凝土受扭承载力的影响，故取Bt=1.0 ;29. 何谓构件截面的弯曲刚度？它与材料力学中的刚度相比有何区别和特点？ 怎样建立受弯构件刚度的计算公式？构件截面的弯曲刚度就是使截面产生单位曲率需要施加的弯矩值，即B=M/©。它是度量截面抵抗弯曲变形能力的重要指标。当梁的截面形状尺寸和材料 已知时，材料力学中梁的截面弯曲刚度 EI是一个常数，因此，弯矩与曲率之间 都是始终不变的正比例关系。钢筋混凝土受弯构件的截面弯曲刚度B不是常数而是变化的，即使在纯弯段内，沿构件跨度各个截面承受的弯矩相同，但曲率也即截面弯曲刚度却不相同。且它不仅随荷载增大而减小，还将随荷载作用时间

26、的 增长而减小。受弯构件刚度计算公式的建立过程为：首先，由纯弯段内的平均曲率导得短期刚度Bs的计算公式，式中的各系数根据试验研究推导得出。由于受 弯构件挠度计算采用的刚度 B,是在短期刚度Bs的基础上，用荷载效应的准永 久组合对挠度增大的影系数B来考虑荷载效应的准永久组合作用的影响，即荷载长期作用部分的影响，因此令 f =S 2 ( M k - M q )10 Bs +S M q 102 Bs9 =SM k 102 B 即得到受弯构件刚度 B的计算公式：B= Mk Bs M q ( 9 -1) + M k 其 中，当p ' = 0时，9 = 2.0 ;当卩=p时，9 = 1.6 ;当卩

27、为中间数 值时，9按直线内插法取值°p '和p分别为受拉及受压钢筋的配筋率。30. 何谓“最小刚度原则”？试分析应用该原则的合理性。“最小刚度原则”就是在受弯构件全跨长范围内，可都按弯矩最大处的截面弯曲 刚度，亦即按最小的截面弯曲刚度，用材料力学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|Mmax|处截面的最小刚度计算挠度。试验分析表明，虽然按最小截面弯曲刚度Bmi n计算的挠度值偏大，但由于受弯构件剪跨段内的剪切变形会使梁的挠度增大，而这在计算中是没有考虑的，这两方面的影响大致可以相互抵消，因此，采用“最小 刚度原则”是合理

28、的，可以满足实际工程要求。31. 最大裂缝宽度计算公式是怎样建立起来的 ？为什么不用裂缝宽度的平均值 而用最大值作为评论指标？规范采用了一个半理论半经验的方法，即根据裂缝出现和开展的机理， 先确定具有一定规律性的平均裂缝间距和平均裂缝宽度，然后对平均裂缝宽度乘 以根据统计求得的扩大系数来确定最大裂缝宽度 Wmax对“扩大系数”，主要考 虑两种情况，一是荷载短期效应组合下裂缝宽度的不均匀性；二是荷载长期效应组合的影响下，最大裂缝宽度会进一步加大。规范要求计算的Wma具有95% 的保证率。因为混凝土带裂缝工作，只控制平均裂缝宽度是没有意义的， 只有控 制最大裂缝宽度，才能保证安全.32. 为什么要对构件施加预应力？预应力混凝土结构的优缺点是什么？为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混 凝土，可以设法在结构构件受荷载作用前， 通过外加预应力，使它受到预压应力 来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而使结构构件截面的拉应力不大， 甚至处于受压状态，以达到控制受拉混凝土不过早开裂的目的。 优点：延缓混 凝土构件的开裂提高构件的抗裂度和刚度高强度钢筋和混凝土的应用，可节约钢材、减轻结构自重克服了钢筋混凝土的主要缺点.缺点：构造、施工和计算均较钢筋混凝土复杂，且延性也差些。33. 什么是张拉控制应力？为什么不能取得太高也不能太低？为何先张法的控 制应力大于后