第一章 钢筋混凝土材料的力学性能答案

1、参考答案一、 填空题：1、立方强度2、边长为150mm的立方体3、立方强度 14个等级4、软钢 硬钢5、光面钢筋 变形钢筋6、7、=0.2% 条件屈服强度8、屈服强度fy 极限抗拉强度ft 塑性性能 冷弯性能9、极限抗拉强度ft 塑性性能 冷弯性能10、钢筋和混凝土之间存在粘结力 钢筋与混凝土材料的线膨胀系数接近 混凝土能裹住钢筋11、化学胶着力 摩擦力 机械咬合力 机械咬合力12、弹性应变 塑性应变 塑性 强 延性13、屈服强度二、 判断题：1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、三、 单项选择题：1、B 2、B 3、B 4、B 5、C 6、C 7、B四、 简答题：1、以混凝土为主要材

2、料制作的结构称为混凝土结构。包括：素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力钢筋混凝土结构等。2、是指由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构。由于这种结构的承载能力低、性质脆、易开裂、破坏前无预兆，在建筑工程中，一般只将用作基础的垫层或室内外地坪，很少将其做成主要受力构件。3、是指由配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构。4、预应力混凝土结构是在结构受荷前，在其可能开裂的部位（受拉区），预先人为地施加压应力，以抵消或减少外荷载产生的拉应力，使构件在正常使用荷载下下开裂或者裂缝开得晚些、裂缝开展的宽度小一些的结构。5、钢筋混凝土结构除了比素混凝土结构具有较高的承载力和较好的受力性能以

3、外，与其他结构相比还具有下列特点：主要优点有：（1）取材容易：混凝土所用的砂、石一般易于就地取材。另外，还可有效利用矿渣、粉煤灰等工业废料。（2）合理用材：钢筋混凝土结构合理地发挥了钢筋和混凝土两种材料的性能，与钢结构相比，可以降低造价。（3）耐久性：密实的混凝土有较高的强度，同时由于钢筋被混凝土包裹，不易锈蚀，维修费用也很少，所以钢筋混凝土结构的耐久性比较好（混凝土碳化、冻融、氯离子、碱骨料反应、密实性等因素）。（4）耐火性：混凝土包裹在钢筋外面，火灾时钢筋不会很快达到软化温度而导致结构整体破坏（不会像木结构那样燃烧，也不会像钢结构那样很快达到软化温度而破坏）。与裸露的木结构、钢结构相比耐火

4、性要好。（5）可模性好：根据需要，可以较容易地浇筑成各种形状和尺寸的钢筋混凝土结构。（6）整体性：整浇或装配整体式钢筋混凝土结构有很好的整体性，刚度大，又具有较好的延性，有利于抗震、抵抗振动和爆炸冲击波。其主要缺点有：（1） 自重大（普通钢筋混凝土比重25KN/m）：这对于大跨度结构、高层建筑结构及抗震不利，也给运输和施工吊装带来困难。（2）抗裂性较差：混凝土的抗拉强度非常低，因此受拉和受弯等构件在正常使用时往往带裂缝工作，尽管裂缝的存在并不一定意味着结构发生破坏，但是它影响结构耐久性和美观。当裂缝数量较我和开展较宽时，还将给人造成一种不安全感。同时对一些不允许出现裂缝或对缝宽度有严格限制的结

5、构，要满足这些要求就需要提高工程造价。（3）性质脆：混凝土有脆性随着混凝土强度等级的提高而加大。（4）隔热隔声性能也较差。（5）施工时费工大、模板用料多、施工周期长，施工还要受到气候的限制。6、与钢结构、木结构以及砌体结构相比，混凝土结构出现得较晚，但是由于它具有许 3多其他结构无法相比的优点，所以在建筑领域发展得很快。即使在以往钢结构占主导地位的超高层建筑中，也正在逐步地为混凝土结构或钢-混凝土结构所取代。目前，混凝土结构在许多领域中都已经取代其他结构，成为世界各国占主导地位的结构。随着建设事业的不断发展，混凝土结构在土木建筑工程中所占的比重将会越来越大。7、普通混凝土是由水泥、砂、石和水组

6、成。在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料；水泥与水形成水泥浆，包裹在骨料表面并填充其空隙。水泥浆在硬化前起润滑作用，赋予拌和物一定和和易性，便于施工。水泥浆硬化后将骨料胶结成一个坚实的整体。混凝土在构造上有下面几个主要特点：（1）水泥水化所需要的水，远小于混凝土施工时和易性所要求的水。因此，拌和在混凝土中的水在混凝土硬化后，一部分和水泥消化，一部分残留在混凝土内，一部分挥发空气中使混凝土形成许多微细的空隙。所以，混凝土是一种多空隙、不均匀的物体；（2）水泥水化的过程可能要延续几个月、几年或几十年，因此，混凝土的硬结过程也很长，混凝土的许多物理和力学性能需要延续一段较长的时间才能趋于稳定；（3

7、）混凝土在空气中结硬时，水泥石产生收缩。当水泥石收缩较大时，在骨料与水泥石的粘结面以及水泥石内部有可能产生许多细微的裂缝。8、按标准方法制作、养护的边长为150mm的立方体试块，在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度作为立方体抗压标准强度，以fcu,k表示。规范规定以混凝土立方强度作为混凝土强度等级指标。9、标准试块尺寸为：边长为150mm的立方体，工程上还有用边长为100mm或边长200mm的立方体试块。由于试件的尺寸效应，需将非标准试块实测值乘以换算系数转换成标准试件的立方体抗压强度标准值，其换算关系为：fcu,k(150)=0.95fcu,k(100)fcu,k(15

8、0)=1.05fcu,k(200)10、C30表示混凝土立方体抗压强度的标准值为30N/mm。11、是按混凝土立方强度划分的，是衡量混凝土强度大小的基本指标，也是评价混凝土等级的标准。分14个等级（C15C80）。12、（1）混凝土是一种很好的抗压材料，在混凝土结构中主要用于承受压力，以混凝土立方体抗压强度作为划分混凝土的主要标准，可以较好地反映混凝土的主要受力特征。（2）混凝土的其他力学性能，如轴心抗压强度和轴心抗拉强度等，都与混凝土立方体抗压强度有一定的关系。（3）立方体抗压试验最简单，结果最稳定。213、混凝土横向应变与纵向应变之比即混凝土的泊松比，在钢筋混凝土板、壳结构计算时，常需用到

9、混凝土的泊松系数（泊松比）。实用上常取=0.6或=1。 614、（1）混凝土的收缩与膨胀：混凝土在空气中的结构结硬时，体积会收缩；在水中结硬时，体积会膨胀，一般收缩值比膨胀值要大得多。（2）收缩对钢筋混凝土的危害很大。对一般构件来说，收缩会引起初应力，甚至产生早期裂缝，因为钢筋的存在企图阻止混凝土的收缩，这样将使钢筋受压，混凝土受拉，当拉应力过大时，混凝土便出现裂缝。此外，混凝土的收缩也会使预应力混凝土的构件产生预应力损失。（3）减少混凝土收缩裂缝的措施有：加强混凝土的早期养护；减少水灰比；提高水泥标号，减少水泥用量；加强混凝土密实振捣；选择弹性模量大的骨料；在构造上设置伸缩缝、设置施工后浇带

10、、配置一定数量的构造筋等。15、（1）徐变是指混凝土在长期不变荷载的作用下，应变随时间持续增长的现象。（2）产生原因：混凝土受荷后产生的水泥胶体粘性流动要持续比较长的时间，所以混凝土棱柱体在不变荷载作用下，这种粘性流动还要继续发展；混凝土内部微裂缝在荷载长期作用下将继续发展和增加，从而引起裂缝的增长。（3）影响徐变的因素：内在因素：混凝土组成配合比是影响徐变的内在因素。骨料的弹性模量越大、骨料的体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越小；环境影响：养护及使用条件下的温度、温度是影响徐变的环境因素。受荷前养护的温度、湿度越高，水泥水化作用越充分，徐变就越小，蒸汽养护可使徐变减少约20%25%

11、。试件受荷后所处使用环境的温度越高、湿度越低，徐变就越大。因此高温干燥环境将使徐变显著增大；应力条件：包括施加初应力的水平和加荷时混凝土的龄期，是影响徐变的重要因素。加荷时试件的龄期越长，混凝土中结晶体的比例越大，胶体的粘性流动就越小，徐变也越小。加荷龄期相同时，初应力越大，徐变也越大。（4）对结构的危害：混凝土的徐变对钢筋混凝土构件的受力性能有重要影响。受弯构件在荷载长期作用下使挠度增加；长细比较大的柱偏心距增大；预应力混凝土构件将会产生较大的预应力的损失。（4）采取措施：16、（1）延性是指混凝土耐受变形的能力或混凝土的后期变形能力。（2）对结构的影响：延性好，可以防止构件脆性破坏，对抗震

12、结构特别有利。（3）影响因素： 强度等级：低强混凝土受压时的延性要比高强度混等级混凝土的好些；加荷速度：同强度等级的混凝土随加荷速度的降低，延性有所增加。横向钢筋（螺旋筋）的约束作用使混凝土应力-应变曲线的峰值应力和相应峰值应变均有提高，而以极限应变的提高最为明显。因此，工程上，受地震作用的梁、柱和节点区，采用间距较密的箍筋约束混凝土，不仅可使混凝土强度有所提高，而且可以有效地提高构件的延性。17、建筑用钢材有普通碳素结构钢和普通低合金钢两类。钢筋的力学性能主要取决于它的化学成分。随着C的增加，钢材的强度增加，但塑性和可焊性降低。建筑用钢材，主要用低碳钢和中碳钢。（1）低碳钢：0.22%（2）

13、中碳钢：0.22%0.60%（3）高碳钢： 0.60%18、（1）按其加工工艺：可分为热轧钢筋、冷加工钢筋、热处理钢筋和钢丝四类。（2）按外形：光面钢筋和变形钢筋两种。（3）按力学性能：把钢筋分为有明显屈服点的钢筋（软钢：热轧钢筋）和无明显屈服点的钢筋（硬钢：钢丝、钢绞线及热处理钢筋）19、分成四个级别，如图1-1（1）R235：光面；（2）HRB335：螺纹和人字纹两种，变形钢筋的螺纹形式已逐渐被月牙纹取代；（3）HRB400：月牙纹（新级钢）；（4）KL400：余热处理钢筋，是用屈服度当于HRB335的钢筋在轧制后穿水冷却，然后利用芯部的余热对钢筋表面的淬水硬壳回火处理而成的变形钢筋。其性

14、能接近于HRB400级钢筋，但不如HRB400级钢筋稳定，焊接时钢筋回火强度有所降低，因此应用范围受到限制。图1-1 热轧钢筋的外形20、由直径为410mm的中、高强钢丝捻制成的钢绞线，直径不超过15.2mm，可盘成卷状，用于做预应力筋。21、有明显屈服点的钢筋，当结构构件中某一截面钢筋应力达到屈服强度后，它将在荷载基本不增加的情况下产生持续的塑性变形，以致无法使用。而根据各类结构构件的试验表明，绝大多数构件的钢筋尚未进入强化阶段之前或最多进入强化段后不久就将产生最终破坏。因此，钢筋的屈服强度是钢筋强度的设计依据。22、硬钢的极限强度很高，变形很小，没有明显的屈服点，通过取相应于残余应变为0.

15、2%时的应力0.2作为名义屈服点，并称之为“条件屈服强度”。即取：0.2=0.85b（b为国家标准的极限抗拉强度）。23、钢筋的伸长率：是钢筋试件拉断后的伸长值与原长的比率（用标距为5d或者说10d试件，现在多采用5d，以节省材料）。=l2l1100% l1伸长率大的钢筋塑性好，拉断前有明显的预兆，伸长率小的钢筋塑性差，其破坏突然发生，呈脆性特征。有明显屈服点的钢筋有较大的伸长率，无明显屈服点的钢筋伸长率很小。24、冷弯是将钢筋绕一定规定直径的辊进行弯曲（两个参数：弯心直径和冷弯角度），在达到规定的冷弯角度（180度或90度）时，钢筋应不出现裂缝或断裂。因此冷弯性能可间接地反映钢筋的塑性性能和

16、内在质量（应无裂纹、鳞落断裂现象）。25、对于有明显屈服点的钢筋：（1）钢筋屈服强度fy；（2）钢筋极限抗拉强度ft；（3）塑性；（4）冷弯性能。无明显屈服点的钢筋：因无明显的屈服台阶，不检验屈服强度，质量检验只检验后三项。26、（1）强度高：采用较高强度的钢筋可以节省钢材，获得较好的经济效益；（2）塑性好：要求钢筋在断裂前有足够的变形，能给人以破坏的预兆。因此，应保证钢筋的伸长率和冷弯性能合格；（3）可焊性好：在很多情况下，钢筋的接长和钢筋之间的连接需要通过焊接。因此要求在一定工艺条件下钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好；（4）为了使钢筋的强度能够充分被利用和保证钢筋

17、与混凝土共同工作，二者之间应有足够的粘结力。在寒冷地区，对钢筋的低温性能也有一定的要求。27、（1）钢筋和混凝土之间存在粘结力，能使两者协调变形、相互作用、共同受力；（2）钢筋与混凝土之间的线膨胀系数接近，当所处环境温度变化时，它们之间不会产生相对变形使粘结力遭到破坏；（3）混凝土能裹住钢筋，使钢筋不易生锈，也不致因受火灾使钢筋达到软化温度导致结构破坏，因而钢筋混凝土结构具有耐久性。28、（1）化学胶着力：由于混凝土颗料的化学吸附作用，在钢筋与混凝土接触面上产生一种胶结力。此力数值很小，在整个粘结锚固力中不起明显作用；（2）摩擦力：混凝土硬化时体积收缩，将钢筋紧紧握固而产生一种能抵制相互滑移的

18、摩擦阻力；（3）机械咬合力：钢筋表面凸凹不平，与混凝土之间产生机械咬合作用，这种机械咬合作用往往很大，约占粘结力的一半以上，是粘结力的主要来源。29、（1）钢筋的搭接长度和锚固长度；（2）钢筋的最小间距和混凝土保护层最小厚度；（3）规定了钢筋接头处箍筋的加密；（4）规定了光面钢筋端部要做弯钩。30、（1）混凝土的选用：钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15；当采用HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C20；当采用HRB400和KL400级钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20；预应力混凝土结构的混凝土强度等级不得低于C30；当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40； 基础垫层的混凝土可采用C10。（2）钢筋的选用：普通钢筋宜优先采用HRB400级和HRB335级钢筋，也可采用R235和KL400级钢筋。提倡用HRB400钢筋作为我国钢筋混凝土结构的主力钢筋。 预应力钢筋宜采用预应力钢