混凝土结构基本原理答案吕晓寅版 第一二三章

1、第一章 1.钢筋和混凝土共同工作的条件是什么？ 答：(1)钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力，在荷载作用下，可以保证两种材料协调变 形，共同受力。 (2)钢材与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数（钢材为1.2 105，混凝土为1.0 1051.5 105） ，因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间粘 结力的破坏。 (3)混凝土包裹在钢筋的外面，可以是钢筋免于腐蚀和高温软化。 2.与其他结构材料相比，混凝土结构有哪些特点？ 答:优点:（1）材料利用合理； （2）可模性好； （3）耐久性和耐火性好； （4）现浇混凝土结 构的整体性好； （5）刚度大阻尼大； （6）防振性和防辐射

2、性能较好； （7）易于就地取材 缺点： （1）自重大； （2）抗裂性大； （3）承载力低； （4）模板用量大 3.学习本课程应注意哪些问题？ 答： （1）注意建立工程概念，多参加实践活动，如认识实习、课程设计等； （2）注意学科的 特殊性。混凝土材料物理力学性能复杂，结构理论大多建立在试验研究上，缺乏完善的理论 体系，很多公式是由试验并经过工程实践检测得到； （3）关注混凝土学科的发展方向。混凝 土材料的主要发展方向是高强、轻质、耐久、提高抗裂性和易于成型，钢筋的发展方向是高 强、较好的延性和较好的粘结锚固性能，钢混组合结构应用越来越广。 第二章 1.热轧钢筋有哪些品种， 分别用什么符号表示？

3、有明显屈服点的钢筋拉伸时分哪几个阶段？ 答：热轧钢筋根据其强度的高低，分为四个级别，每个级别又多一个或多个牌号。各钢筋级 别为： i 级筋： hpb300 级 （符号） ； ii 级筋： hrb335 级 （符号） 和 hrbf335 级 （符号） ； iii 级筋：hrb400 级（符号） 、hrbf400 级（符号）和 rrb400 级（符号，余热处理 iii 级筋） iv 级筋:hrb500 级（符号）和 hrbf500 级（符号） 。hpb 表示热轧光圆钢筋；hrb 表示热 轧带肋钢筋；hrbf 表示细晶粒热轧带肋钢筋；rrb 表示余热处理的带肋钢筋。各牌号中的 数字代表钢筋强度的标准

4、值，单位为“mpa” 。 有明显屈服点的钢筋拉伸时分四个阶段，分别为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段 2.无明显屈服点的钢筋如何确定其“条件屈服强度”? 答：对无明显屈服点的钢筋，在工程设计中一般取残余应变为 0.2%时所对应的应力0.2作为 强度设计指标，称为条件屈服强度。 3钢筋的种类有哪些？各有什么特点？ 答：钢筋种类有普通筋和预应力筋。普通混凝土结构中使用的普通钢筋多为热轧钢筋。 热轧钢筋是低碳钢、 普通低合金钢或晶粒在高温状态下轧制而成。 热轧钢筋的应力应变曲线 有明显大的屈服点和流幅，断裂时有颈缩现象，伸长率比较大。预应力筋的应力应变曲线无 明显的屈服点达到极限抗拉强度后钢筋

5、很快被拉断，破坏时呈脆性。 4.钢筋的力学性能包括什么？用什么指标来表示？ 答：包括强度（用屈服强度和极限抗拉强度指标来表示，有屈服点的一般取屈服强度作 为强度指标，没有屈服点的取 0.85 倍的极限强度作为强度指标。 ） ；塑性变形能力（指标为 伸长率、冷弯性能） 。 5.钢筋的应力应变数学模型有哪些？各有何特点？ 答：3 种：描述完全弹塑性的双直线模型：模型将钢筋的应力应变曲线简化为两段 直线，完全弹性阶段和完全塑性阶段，适用于流幅较长的低强度钢筋；描述完全弹塑性加 硬化阶段的三折线模型：分为完全弹性阶段、完全塑性阶段和硬化阶段，适用于流幅较短的 软钢；描述弹塑性的双斜线模型：分为完全弹性

6、阶段和塑性阶段，可以用于描述没有明显 流幅的钢筋。 6.钢筋的疲劳强度是如何规定的？ 答：钢筋的疲劳强度与一次循环应力中最大应力 和最小应力 的差值有关， = 称为疲劳应力幅。钢筋的疲劳强度是指在某一规定的应力幅内，经受一 定次数（我国规定为 200 万次）循环荷载后发生疲劳破坏的最大应力值。 7.钢筋混凝土结构中对钢筋有哪些要求？ 答：强度高，具有良好的塑性和可焊性，与混凝土有良好的粘结性能，机械连接性能，施工 适应性 8.混凝土单轴受压时应力应变曲线有何特点？ 答：应力应变曲线分为上升段和下降段 上升段又可分三个阶段:第一阶段准弹性阶段，应力应变关系接近于直线，主要是骨料和水 泥石晶体受压

7、后弹性变形， 已存在于混凝土内部的微裂缝没有明显发展； 第二阶段为裂缝稳 定扩展阶段，随着荷载的增大压应力逐渐提高，混凝土逐渐表现出明显的非弹性性质，应变 增长速度超过应力增长速度，应力应变曲线逐渐弯曲，在这一阶段，混凝土内部原有的微裂 缝开始扩展，并产生新的裂缝；第三阶段为裂缝不扩展阶段，随着荷载的进一步增加，曲线 明显弯曲，直至峰值点 下降段：当混凝土的应力达到以后，承载力开始下降，试验机受力也随之下降而产生恢复 变形。当达到最大应力后，试件并不立即破坏，而是随着应变的增长，应力逐渐减小，呈现 出明显的下降段。下降段曲线开始为凸曲线，随后变为凹曲线。 9.混凝土有哪些基本的强度指标？各用什

8、么符号表示？它们之间有何关系？ 答：混凝土立方体抗压强度,，混凝土轴心抗压强度，混凝土抗拉强度 = 0.8812, = 0.88 0.395, 0.55(1 1.645)0.452 10.混凝土的受压破坏机理是怎么样的？ 答： 首先是水泥砂浆沿粗骨料的界面和砂浆内部形成微裂缝； 应力增大后这些微裂缝逐渐地 延伸和扩展，并连通成为宏观裂缝；砂浆的损伤不断积累，切断了和骨料的联系，混凝土的 整体性遭受破坏而逐渐地丧失承载力。 11.影响混凝土抗压强度的因素有哪些? 答：试验方法，试件尺寸，加载速度 12.混凝土的变形模量和弹性模量是如何确定的？ 答：变形模量：连接混凝土应力应变图中的原点至曲线上应

9、力为处作的割线，割线的斜率 称为混凝土在处的变形模量。 弹性模量： 在混凝土的应力应变的原点作切线， 该切线的斜率即为原点模量， 称为弹性模量。 13.复合受力状态下混凝土的强度指标之间的影响关系如何？ 答： （1）混凝土的双向受力强度：双向受压时，一向的抗压强度随另一向压应力的增大而增 大；双向受拉时，一个方向的抗拉强度受另一方向拉应力的影响不明显，其抗拉强度接近单 向抗拉强度；一向受拉一向受压时，抗压强度岁拉应力强度随拉应力的增大而降低，同样抗 拉强度也随压应力的增大而降低，其抗压或抗拉强度均不超过相应的单轴强度。 （2） 混凝土在正应力和剪应力共同作用下的强度： 混凝土的抗剪强度随拉应力

10、增大而减小； 当压应力小于 （0.50.7） 时， 抗剪强度随压力的增大而增大； 当压应力大于 （0.50.7） 时， 由 于混凝土内裂缝的明显发展，抗剪强度反而随压应力的增大而减小。 （3）混凝土的三向受压强度：一向抗压强度随另两向压应力的增大而增大，并且混凝土受 压的极限变形也大大增加 14.混凝土应力应变关系的数学模型有哪几种？ 答：单轴受压时有两种：hognestad 建议的模型：二次抛物线的上升段和斜直线的下 降段；rsch 建议的模型：二次抛物线的上升段和水平直线的下降段。 15.什么是混凝土的徐变？混凝土的徐变有哪几部分组成？影响混凝土的徐变的主要因素是 什么？ 答：结构或材料承

11、受的应力不变，而应变随时间增长的现象称为徐变。 当对棱柱体试件加载，应力达到 0.5时，其加载瞬间产生的应变为瞬时应变。若保持荷 载不变 ，随着加载作用时间的增加，应变也将继续增长，这就是混凝土 de 徐变。经较 长时间徐变趋于稳定，卸载后试件瞬时要恢复的一部分应变称为瞬时恢复应变 ，长期荷 载完全卸除后徐变恢复的变形称为弹性后效 。在试件中还有绝大部分应变是不可恢复的， 称为残余应变 。 影响徐变的主要因素有： （1）混凝土组成与配合比（2）混凝土养护条件及使用条件下的温 度和湿度（3）加载时施加的初应力和混凝土龄期 16.什么是混凝土的收缩与膨胀变形？收缩产生的原因是什么？其影响因素有哪些

12、？ 答：混凝土在凝结硬化过程中，体积会发生变化，在空气中体积会收缩，而在水中硬化时体 积会膨胀。 引起混凝土收缩的原因， 在硬化初期主要是水泥石凝固结硬过程中产生的体积变形， 后期主 要是混凝土内自由水分蒸发而引起的干缩。 影响混凝土收缩的因素： （1）水泥的品种：水泥强度等级越高制成的混凝土收缩越大（2） 水泥的用量：水泥越多，收缩越大；水灰比越大，收缩也越大（3）骨料的性质：骨料的弹 性模量大，收缩小（4）养护条件：在结硬过程中周围温湿度越大，收缩越小（5）混凝土制 作方法：混凝土越密实，收缩越小（6）使用环境：使用环境温湿度越大，收缩越小（7）构 件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小。

13、 17.钢筋和混凝土之间的粘结力主要由哪几部分组成？影响钢筋与混凝土粘结强度的因素主 要有哪些？钢筋的锚固长度是如何确定的？ 答： 钢筋与混凝土之间的粘结力主要由三部分组成：（1） 钢筋与混凝土接触面上的胶结力 （2） 混凝土收缩握裹钢筋而产生摩擦力（3）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生机械咬合力 影响钢筋与混凝土粘结强度的因素有： （1）钢筋表面形状（2）混凝土强度（3）保护层厚度 和钢筋静距（4）钢筋浇注位置（5）横向钢筋（6）侧向压力 钢筋的锚固长度: 取钢筋为截离体， 直径为 d 的钢筋， 当其应力达到抗拉强度设计值时， 拔出拉力为2/4， 设锚固长度内粘结应力的平均值为，则有混凝土对

14、钢筋提供的总粘结力为。假 设 = /（4a），则由力的平衡条件得= 。在实际中受拉钢筋锚固长度还应根据 锚固条件乘上修正系数。 第三章 1.结构的主要功能有哪些？ 答：安全性、适用性、耐久性 2.什么是结构的极限状态？极限状态可分为哪两类？ 答： 当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态， 就不再能满足设计规定的某一功能要求， 此特定状态称为该功能的极限状态。 极限状态主要分为承载能力极限状态、正常使用极限状态 3.什么是结构的可靠性？什么是结构的可靠度？ 答：可靠性是结构安全性、适用性、耐久性的总称。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。 4.荷载有哪些代表值？

15、在结构设计中如何应用这些代表值？ 答： 结构或结构构件设计时针对不同设计目的所采用的各种作用代表值包括作用标准值、 准 永久值和频遇值。 （1） 作用的标准值：永久作用采用标准值作为代表值，承载能力极限状态设计及按弹性 阶段计算结构强度时采用标准值作为可变作用的代表值。 （2） 可变作用准永久值：结构在正常使用极限状态按长期效应组合设计时采用准永久值 作为可变作用的代表值 （3） 可变作用频遇值：正常使用极限状态按短期效应组合设计时，采用频遇值为可变作 用的代表值。 或者 有以下四种：标准值、组合值、准永久值和频遇值。各代表值可构成三种组合：标准组合、 频遇组合和荷载的准永久组合。 荷载的标准组合， 主要用于当一个极限状态被超越时将发生 严重的永久性损害的情况； 荷载的频遇组合， 主要用于当一个极限状态被超越时将产生局部 损害、较大变形或短暂振动的情况；荷载的准永久组合，主要用于当长期效应是决定性因素 的情况。 5.什么是结构的设计使用年限？应如何确定？它和设计基准期有何不同？ 答：结构设计使用年限是指所设计的结构或构件不需要进行大修可按预定目的使用的年限。