混凝土结构设计原理思考题答案

1、混凝土结构设计原理一些思考问题的答案第一章钢筋混凝土力学性能思考问题钢筋冷加工的目的是什么？冷加工的方法有哪些？各种方法如何影响强度？答：冷加工的目的是增加钢筋强度，减少钢筋用量。冷加工方法包括冷拔、冷拔、冷弯和冷轧。这些方法可以在一定程度上提高钢筋的强度。2 、钢筋混凝土结构中钢筋的性能有哪些要求？答：钢筋混凝土结构中的钢筋应具备：（1）适当的强度； (2)与混凝土的粘结性好； (3) 良好的焊接性； (4)足够的可塑性。为什么除了混凝土立方体抗压强度外，还有轴向抗压强度？答：正方体抗压强度采用正方体抗压试片，混凝土构件的实际长度一般远大于截面尺寸，所以棱柱形试片的轴向抗压强度更能反映实际状

2、态。因此，除了立方体抗压强度外，还有轴向抗压强度。混凝土的抗拉强度如何测试？答：混凝土的抗拉强度一般通过轴向拉伸试验、劈裂试验和弯曲试验来测量。由于轴向拉伸试验和弯曲试验与实际情况偏差较大，国外常采用立方体或圆柱体的劈裂试验来测量。什么是混凝土蠕变？线性蠕变和非线性蠕变？混凝土收缩和徐变的本质区别是什么？答：在长期荷载作用下，混凝土的应力保持不变，随着时间的推移变形会增大。这种现象称为混凝土的徐变。当连续应力 C 0.5 f C时，蠕变尺寸与连续应力尺寸呈线性关系，这种蠕变称为线性蠕变。当连续应力 C 0.5 f C时，蠕变与连续应力不再呈线性关系，这种蠕变称为非线性蠕变。混凝土的收缩是一种无

3、应力变形。它与徐变的本质区别在于混凝土在收缩过程中不受应力，而徐变是受应力变形。10、如何避免混凝土构件出现收缩裂缝？答：可以通过限制水灰比和水泥浆用量，加强捣固养护，配置适量结构钢筋，设置变形缝等措施，避免混凝土构件出现收缩裂缝。对于细长薄壁构件，要特别注意收缩。第二章混凝土结构的基本计算原理思考问题什么是结构可靠性？什么是结构可靠性？答：结构在规定的设计基准服役期限和规定条件（正常设计、正常施工、正常使用和维护）下完成预定功能的能力称为结构可靠性。结构在规定时间和规定条件下完成预定功能的概率称为结构可靠度。结构构件的极限状态是什么？答：整个结构或部件超过某种状态，就不能满足设计规定的某种功

4、能要求。这种特定状态称为函数的极限状态。根据功能要求，结构极限状态可分为：承载力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态与使用极限状态要求有何不同？答：（1）承载力极限状态是指结构已达到最大承载力或已达到不能继续承受的变形。如果超过这个极限状态，结构或部件就不能满足预定的安全功能要求。每个结构或构件必须在承载能力的极限状态下进行设计计算，必要时应进行倾覆和滑移校核。(2)正常使用的极限状态是指结构或部件已达到规定的极限，影响正常使用和耐久性。如果超过此限制，则认为无法满足适用性和耐用性的功能要求。在构件承载能力极限状态后设计构件的正常使用极限状态，然后对有使用极限要求的构件进行检查，使设计

5、的结构和构件满足预定功能的要求。载荷的标准值、载荷的准永久值、载荷的设计值是多少？它是如何确定的？答：（1）荷载标准设计值是指结构在正常使用过程中可能承受的最大荷载。根据随机变量95%保证率的统计特征值确定。(2)荷载准永久值是指在结构设计基准的使用期内，可变荷载经常遇到或超过的荷载值。将可变载荷的标准值乘以载荷的准永久系数。(3)荷载设计值是指荷载标准值与荷载偏系数的乘积。6. 结构阻力是什么意思？包括哪些因素？答：结构抗力是指整个结构或构件承受力和变形的能力。包括的因素有：材料的强度、部件的几何特性。7、材料强度的标准值和材料强度的设计值是多少？如何确定？答：材料强度的标准值是按保证率不低

6、于95%确定的。即： 。材料强度标准值除以材料分项系数即为材料强度设计值。钢筋材料强度分项系数为1.11.2，混凝土材料强度分项系数为1.4。8.失败的概率是多少？什么是可靠的指标？它们有什么关系？答：结构能够完成预定功能的概率称为结构的可靠性概率，结构不能完成预定功能的概率称为失效概率。由于计算麻烦，通常使用对应的值来计算失效概率，称为结构的可靠性指标。与有对应关系，查表可得：大时，P f小。9.什么是结构构件的延性破坏？什么是脆性失效？它们在可靠指标上有何不同？答：结构构件失效前有预兆，能及时采取补偿措施的称为延性破坏；结构的破坏是突然的，难以补救的称为脆性破坏。延性破坏的目标可靠性指标可

7、设置得较低，脆性破坏的目标可靠性指标可设置得较高。第三章钢筋混凝土受弯构件法向截面承载力计算思考问题1. 在外载荷作用下，受弯构件的任何部分上存在什么力？弯曲构件的两种可能失效是什么？破坏时主裂纹的方向是什么？答：在外荷载作用下，受弯构件截面产生弯矩和剪力。受弯构件的失效有两种可能：一种是可能沿法向截面损坏，即沿弯矩最大的截面受拉区出现法向裂纹图3-1(一个）;二是可能沿斜断面破坏，即沿剪力最大或弯矩和剪力较大的断面出现斜裂缝图3-1(b)。图 3-1 受弯构件的两种可能失效(a) 沿法向断面的破坏； (b) 沿斜截面的破坏2. 钢筋梁从加载到失效经历了多少个阶段？每个阶段的主要特点是什么？每

8、个阶段计算哪个极限状态？答：钢筋梁的破坏经历了三个阶段：第一阶段是截面开裂前的阶段，在这个阶段Ia结束时，当受拉边混凝土达到极限拉应变时，相应的应力达到其抗拉强度，以及相应截面的应力状态，作为抗裂校核计算的依据；第二阶段是受拉区纵筋从截面开裂到开始屈服IIa的阶段，即梁的正常使用阶段，以相应的应力状态作为变形和变形的依据。裂缝宽度校核计算。 ;第三阶段是失败阶段。在阶段a结束时，受压区边缘的混凝土达到其极限压应变，以相应的截面应力状态作为计算受弯构件法向截面承载力的依据。3. 什么是强化率？配筋量对梁的法向截面承载力有什么影响？答：配筋率是指受力钢筋的横截面积与横截面有效面积的百分比。选择材料

9、强度和截面形式后，根据尺寸大小，梁法向截面的破坏模式可分为适配筋破坏、超筋破坏和少筋破坏三种类型。4. 高筋梁、超筋梁和低筋梁的破坏特征有什么区别？答：当梁的配筋率比较适中时，就会出现合适的配筋失效。破坏特点：受拉区纵筋先屈服，受压区混凝土被压碎。在梁完全破坏之前，受拉区的纵向受力钢筋会发生较大的塑性变形，给人一种明显的破坏预兆。失效本质上是延展性的。当梁的配筋率过大时，就会出现过配筋破坏。其特点是：受压区混凝土发生破坏时被压碎，受拉区纵筋不屈服。没有明显的失败预感，而且很脆。当梁的配筋率太小时，钢筋失效的发生率较低。它的特点是一断就断。梁受拉区的混凝土一旦开裂，原本由混凝土承受的拉力就会传递

10、给钢筋。由于梁的配筋率太小，钢筋的受力立即达到屈服强度，有时能迅速穿过整个流宽进入加固阶段，有时甚至可能拉断钢筋.通常只有一个裂缝，裂缝很宽，沿着梁的高度延伸得很高。虽然钢筋和混凝土的强度在失效时得到了充分利用，但在失效前没有明显的预警，而且很脆。5、什么是最小配筋率，根据什么原则确定最小配筋率？答：为防止构件被设计成低配筋构件，要求构件的配筋面积不得小于由最小配筋率确定的配筋面积。即要求：最小配筋率按钢筋混凝土受弯构件的破坏弯矩等于同截面素混凝土受弯构件的破坏弯矩确定。7、单筋矩形梁的正截面承载力计算应力图如何确定？受压区混凝土等效应力图的等效原理是什么？答：单筋矩形截面梁法向截面承载力计算

11、应力图是根据a应力状态，由基本假设确定的。受压区混凝土等效应力图的等效原理是：等效后，受压区合力大小相等，合力作用点位置不变。10 .什么情况下可以使用双杆截面？计算出的应力图是如何确定的？双筋段受压筋的作用是什么？为什么除了满足它的适应条件还要满足呢？答：（1）双筋截面主要用于以下几种情况：截面的弯矩设计值很大，超过了单筋矩形截面所能承受的最大弯矩，构件截面尺寸不同 混凝土的强度等级大多受到限制，不能增加或提高； 结构或构件受到一定的交变作用，使构件同一截面上的弯矩可能发生变化； 由于某种原因，构件截面受压区布置了一定数量的受力钢筋。 (2) 与单杆截面相比，计算出的应力图仅在受压区有更多的

12、受压杆。 (3)在双筋截面中，受压区的钢筋起到辅助受压的作用。 (4)对于双筋矩形截面，只要能满足条件，受压钢筋一般都能达到构件失效时的抗压强度设计值。第4章钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算思考问题1、为什么无腹筋简支梁出现斜裂缝后，梁的受力状态发生质的变化？答：在斜向裂缝发生之前，混凝土可视为均质弹性材料梁，可采用材料力学方法分析剪弯截面的应力。2、斜截面无腹筋和有腹筋简支梁的主要破坏形式有哪些？它们的故障特征是什么？答：随着梁的剪跨比和箍筋比的变化，梁沿斜截面的主要破坏模式，如索拉破坏、剪压破坏和斜压破坏都是脆性故障。3、影响腹板梁斜截面承载力的主要因素有哪些？答：影响斜断面承载力的主要

13、因素有剪跨比、混凝土强度等级、箍筋比和箍筋强度、纵向配筋率等。6、计算斜截面的抗剪承载力时，梁上哪些位置应单独计算（计算截面）？答：计算截面：（1）支座边缘截面； (2)受拉区钢筋弯曲起点截面； (3) 箍筋的截面积或间距发生变化的截面； (4) 腹板宽度变化处。第五章钢筋混凝土受压构件承载力计算思考问题1、混凝土抗压性能好。为什么要在轴压柱中布置一定数量的钢筋？轴压构件中的钢筋对轴压构件起什么作用？答：对于轴压构件，纵向钢筋围绕截面对称布置。纵筋的作用是：与混凝土一起参与外压，减小构件的横截面尺寸；承受可能的小弯矩；防止构件突然脆性破坏，增强构件的延展性；以减少变形混凝土的徐变。箍筋的作用是

14、与纵筋形成骨架，防止纵筋受力后屈曲向外突出。采用螺旋箍筋（或焊环式）时，可有效抑制核心混凝土的横向变形，显着提高构件的承载力和延性。2、短柱轴压失效与长柱有什么区别？原因是什么？影响它的主要因素有哪些？答：对于轴压下的短柱，构件的最终承载力是由混凝土的破碎来控制的，与构件失效时受压钢筋是否屈服无关。接近破坏时，短柱周围出现明显的纵向裂纹。箍筋之间的纵筋发生屈曲，并被混凝土压碎破坏。对于长轴受压柱，破坏时受压侧发生纵向裂缝，箍筋之间的纵向钢筋向外突出，构件高度中间的混凝土被压碎。另一侧的混凝土被拉开并开裂，在构件高度的中间形成水平裂缝。原因是由于各种因素造成的初偏心的影响，构件产生横向挠度，因此

15、构件的各截面上都会产生附加弯矩。这个弯矩对短柱影响不大，而对于细长柱，会产生额外的弯矩。弯矩产生的横向挠度会增加原来的初始偏心力矩。随着载荷的增加，侧向挠度和附加弯矩将不断增加。由于这种相互影响，长柱会受到轴力和弯矩的影响。破坏发生在联合作用下。影响的是部件的长细比。3、螺旋箍筋柱承载力增加的原因是什么？答：由于螺旋箍筋箍住核心混凝土，相当于箍效应，防止核心混凝土横向变形，使核心混凝土处于三向受压状态。从材料强度理论看，提高了柱的抗压承载能力。力量。4、偏心压缩下短柱和长柱的本质区别是什么？偏心率增加因子的物理意义是什么？答：在实际工程中，必须避免不稳定和损坏。因为它的破坏是突然的，物质力量还

16、没有完全发挥出来。对于短柱，纵向弯曲的影响可以忽略不计。因此，需要考虑纵向弯曲影响的是中长柱。尽管该部件的损坏仍属于物质损坏，但其承载能力已不同程度降低。 规定采用偏心率值乘以大于1的偏心率增加系数来考虑纵向弯曲的影响。考虑纵向弯曲的影响，称为偏心受压构件，轴向力偏心弯矩增加系数，即总弯矩与初始弯矩之比。6. 什么是附加偏心率？它的价值是什么？答：在实际结构中，由于混凝土质量参差不齐、钢筋不对称、施工安装误差等原因，或多或少都会出现初始偏心。其值取偏心方向截面尺寸的1/30和20mm中较大的值。第六章钢筋混凝土拉杆承载力计算思考问题1、钢筋混凝土受拉构件偏心的大小如何区分？它们的故障特征有何不

17、同？答：钢筋混凝土偏心受拉构件根据偏心受拉位置的不同可分为两种：一种是作用于和之间的偏心受拉，称为小偏心受拉；另一种是作用于和之间的偏心张力，称为大偏心张力。小偏心受拉构件的破坏特性与轴向受拉构件相似，破坏时受拉力全部由钢筋承担。大偏心受拉构件的破坏特性与受弯构件相似。根据受拉钢筋的配筋率，会出现少配筋、适配筋和过量配筋三种失效状态。5、轴向受拉力N对偏心受拉（或受拉弯曲）构件斜断面抗剪承载力的影响与侧向集中力的作用是什么？主要体现在哪里？答：由于轴向拉力N的存在削弱了偏心受拉杆斜截面的抗剪承载力，偏心受拉杆斜截面的抗剪承载力计算公式中减去0.2N项（或弯曲）。钢筋混凝土抗扭构件承载力计算思考

18、问题2 .钢筋混凝土构件在纯扭转作用下可能发生哪些形式的破坏？他们有什么特点？钢筋对构件的承载力、抗裂性和刚度有什么影响？答：钢筋混凝土构件在纯扭转作用下的失效可能有四种类型：少配筋失效、适当配筋失效、超配筋失效和部分超配筋失效。配合强度失效和部分超强度失效为塑性失效，下链和上链失效为脆性失效。钢筋对构件的抗裂性影响不大，即钢筋混凝土纯扭转构件的开裂力矩与素混凝土构件基本相同。但开裂后，构件在正常加固条件下的抗扭承载能力由于钢筋的扭矩而大大提高，而开裂后构件的抗扭刚度明显降低。3 .钢筋强度比对构件的钢筋和破坏模式有什么影响？答：根据试验，规定采取的限制条件是：如果满足这个条件，当构件损坏时，

19、配置的纵向钢筋和箍筋基本可以达到屈服；5 .弯扭杆件失效与哪些因素有关？答：弯扭构件的损坏与作用在构件上的弯矩和扭矩的比值、构件上下截面的纵筋条数、构件截面的纵横比有关。随着上述比率的变化，部件可能会出现“弯曲失效”、“扭转失效”和“弯曲-扭转失效”。7 . T形和I形截面构件的扭转计算做了哪些简化？答：在T型和工字型截面的弯、剪、扭共同作用下，规定建议剪力由腹板承担，弯矩由整个截面承担，力矩由腹板承担。按截面腹板、受压翼缘和受拉翼缘计算。相对扭转塑性阻力矩分布。然后，根据矩形截面受弯、剪、扭杆件的计算原理进行计算。第9章钢筋混凝土构件裂缝宽度和变形计算及混凝土结构耐久性验算思考问题哪些因素会

20、导致钢筋混凝土构件出现裂缝？可以采取哪些措施来减少空载裂缝？答：产生裂纹的原因一般分为负载原因和非负载原因两类。由于非荷载原因，如施工维护不善、气温变化、基础不均匀沉降、钢筋锈蚀等，一般采取加强施工养护、设置伸缩缝、避免不均匀沉降等措施。为什么需要检查组件是否有裂纹和变形？答：满足正常使用极限状态的要求。影响裂缝宽度的主要因素有哪些？可以采取哪些措施来减小加载引起的裂缝宽度？答：影响裂缝宽度的主要因素有：（1）钢筋应力； (2) 钢筋直径； (3) 钢筋表面特性； (4)混凝土抗拉强度和粘结强度； (5) 混凝土覆盖层厚度； (6) ) 混凝土的有效受拉面积； (7) 零部件的应力形式等。裂纹

21、宽度与钢应力成正比。为了控制裂缝宽度，普通钢筋混凝土构件不应使用高强度钢筋。带肋钢筋的结合应力远大于光面钢筋，应尽量采用带肋钢筋，以减小裂缝宽度。当横截面积相同时，直径较小的钢筋外表面较多，有利于提高与混凝土的结合力，减小裂缝宽度。因此，在施工内容的条件下，可采用直径较小的钢筋作为受拉钢筋。保护层越厚，对钢筋外缘混凝土收缩变形的约束越小，裂缝宽度越大，不宜使用过厚的保护层。一般按照条例的规定使用。为什么说裂缝的数量不会无限增加，而是最终会稳定下来？答：由于混凝土和钢筋之间的粘结力传递，需要一定的长度。裂纹间应变不均匀系数的物理意义是什么？答：反映裂缝间混凝土对钢筋受拉作用的辅助程度。值越大（钢

22、筋应变越不均匀） ，裂缝间的混凝土辅助拉伸作用越大；否则，它越小。钢筋混凝土受弯构件的挠度计算与弹性受弯构件的挠度计算有区别吗？为什么？答：钢筋混凝土梁是由不同材料组成的异质梁。当构件即将开裂时，受拉区混凝土已进入塑性状态，在长期荷载作用下，构件刚度不仅随着荷载的增加而减小，而且随着作用时间的增加而减小由于构件上裂缝的发展和混凝土的蠕变。比延长线下降。根据试验分析，钢筋混凝土受弯构件的平面截面假设仍然适用。因此，从材料力学得到的弹性受弯构件挠度计算公式仍可用于混凝土受弯构件的挠度计算，但构件刚度在计算中不再是常数，刚度随载荷的变化需要考虑，即确定短期刚度。计算；还要考虑刚度随时间的变化，即计算

23、确定长期刚度。在此基础上进行钢筋混凝土受弯构件的挠度计算。什么是“最小刚度原则” ？为什么要在钢筋混凝土构件的度数计算中引入这一原则？答：钢筋混凝土受弯构件截面的抗弯刚度随着弯矩的增大而减小。一般来说，受弯构件各截面的弯矩是不同的。弯矩大的截面的抗弯刚度小，弯矩小的截面的抗弯刚度大。但是弯矩大的部分对构件的挠度也有很大的影响，弯矩小的部分对构件的挠度影响也很小。为简化计算，对等截面受弯构件，取同一截面弯矩最大截面的抗弯刚度作为该截面的抗弯刚度。这是挠度计算中的最小刚度原则。在计算最大裂缝宽度时如何考虑材料强度的随机性和长期载荷的影响？答：在平均裂纹宽度的基础上，分别考虑材料强度不均匀的裂纹宽度

24、扩展系数和长期作用影响的裂纹宽度扩展系数。第10章预应力混凝土结构思考问题什么是预应力？什么是预应力混凝土？为什么要预应力构件？答：预应力是指在使用前为提高结构或构件在各种使用条件下的工作性能和强度而预先施加的永久应力。预应力混凝土是根据需要预先引入一定幅度和分布的应力，以部分或全部抵消外加荷载产生的应力的混凝土结构。对构件进行预应力有以下作用：大大提高构件的抗裂性，减少构件在荷载作用下的挠度，有效利用高强钢筋和高强混凝土，扩大混凝土构件的应用范围.与普通钢筋混凝土相比，预应力混凝土构件有哪些优缺点？优点：抗裂性好；结构刚度大，挠度小；结构重量轻；耐久性好；抗剪能力强；良好的疲劳性能。缺点：对工程机械设备要求较高；更多的施工程序；更复杂的设计计算