第一章 鋼筋混凝土材料的力學(xué)性能答案

1、參考答案一、 填空題：1、立方強(qiáng)度2、邊長為150mm的立方體3、立方強(qiáng)度 14個(gè)等級4、軟鋼 硬鋼5、光面鋼筋 變形鋼筋6、7、=0.2% 條件屈服強(qiáng)度8、屈服強(qiáng)度fy 極限抗拉強(qiáng)度ft 塑性性能 冷彎性能9、極限抗拉強(qiáng)度ft 塑性性能 冷彎性能10、鋼筋和混凝土之間存在粘結(jié)力 鋼筋與混凝土材料的線膨脹系數(shù)接近 混凝土能裹住鋼筋11、化學(xué)膠著力 摩擦力 機(jī)械咬合力 機(jī)械咬合力12、彈性應(yīng)變 塑性應(yīng)變 塑性 強(qiáng) 延性13、屈服強(qiáng)度二、 判斷題：1、× 2、× 3、 4、 5、 6、× 7、 8、×三、 單項(xiàng)選擇題：1、B 2、B 3、B 4、B 5、C

2、6、C 7、B四、 簡答題：1、以混凝土為主要材料制作的結(jié)構(gòu)稱為混凝土結(jié)構(gòu)。包括：素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等。2、是指由無筋或不配置受力鋼筋的混凝土制成的結(jié)構(gòu)。由于這種結(jié)構(gòu)的承載能力低、性質(zhì)脆、易開裂、破壞前無預(yù)兆，在建筑工程中，一般只將用作基礎(chǔ)的墊層或室內(nèi)外地坪，很少將其做成主要受力構(gòu)件。3、是指由配置受力的普通鋼筋、鋼筋網(wǎng)或鋼筋骨架的混凝土制成的結(jié)構(gòu)。4、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是在結(jié)構(gòu)受荷前，在其可能開裂的部位（受拉區(qū)），預(yù)先人為地施加壓應(yīng)力，以抵消或減少外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，使構(gòu)件在正常使用荷載下下開裂或者裂縫開得晚些、裂縫開展的寬度小一些的結(jié)構(gòu)。5、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)除了

3、比素混凝土結(jié)構(gòu)具有較高的承載力和較好的受力性能以外，與其他結(jié)構(gòu)相比還具有下列特點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）取材容易：混凝土所用的砂、石一般易于就地取材。另外，還可有效利用礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢料。（2）合理用材：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)合理地發(fā)揮了鋼筋和混凝土兩種材料的性能，與鋼結(jié)構(gòu)相比，可以降低造價(jià)。（3）耐久性：密實(shí)的混凝土有較高的強(qiáng)度，同時(shí)由于鋼筋被混凝土包裹，不易銹蝕，維修費(fèi)用也很少，所以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性比較好（混凝土碳化、凍融、氯離子、堿骨料反應(yīng)、密實(shí)性等因素）。（4）耐火性：混凝土包裹在鋼筋外面，火災(zāi)時(shí)鋼筋不會(huì)很快達(dá)到軟化溫度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體破壞（不會(huì)像木結(jié)構(gòu)那樣燃燒，也不會(huì)像鋼結(jié)構(gòu)那樣很快達(dá)到

4、軟化溫度而破壞）。與裸露的木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)相比耐火性要好。（5）可模性好：根據(jù)需要，可以較容易地澆筑成各種形狀和尺寸的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。（6）整體性：整澆或裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有很好的整體性，剛度大，又具有較好的延性，有利于抗震、抵抗振動(dòng)和爆炸沖擊波。其主要缺點(diǎn)有：（1） 自重大（普通鋼筋混凝土比重25KN/m）：這對于大跨度結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)及抗震不利，也給運(yùn)輸和施工吊裝帶來困難。（2）抗裂性較差：混凝土的抗拉強(qiáng)度非常低，因此受拉和受彎等構(gòu)件在正常使用時(shí)往往帶裂縫工作，盡管裂縫的存在并不一定意味著結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，但是它影響結(jié)構(gòu)耐久性和美觀。當(dāng)裂縫數(shù)量較我和開展較寬時(shí)，還將給人造成一種不安全感。

5、同時(shí)對一些不允許出現(xiàn)裂縫或?qū)p寬度有嚴(yán)格限制的結(jié)構(gòu)，要滿足這些要求就需要提高工程造價(jià)。（3）性質(zhì)脆：混凝土有脆性隨著混凝土強(qiáng)度等級的提高而加大。（4）隔熱隔聲性能也較差。（5）施工時(shí)費(fèi)工大、模板用料多、施工周期長，施工還要受到氣候的限制。6、與鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)以及砌體結(jié)構(gòu)相比，混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)得較晚，但是由于它具有許 3多其他結(jié)構(gòu)無法相比的優(yōu)點(diǎn)，所以在建筑領(lǐng)域發(fā)展得很快。即使在以往鋼結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位的超高層建筑中，也正在逐步地為混凝土結(jié)構(gòu)或鋼-混凝土結(jié)構(gòu)所取代。目前，混凝土結(jié)構(gòu)在許多領(lǐng)域中都已經(jīng)取代其他結(jié)構(gòu)，成為世界各國占主導(dǎo)地位的結(jié)構(gòu)。隨著建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)在土木建筑工程中所占的比重將

6、會(huì)越來越大。7、普通混凝土是由水泥、砂、石和水組成。在混凝土中，砂、石起骨架作用，稱為骨料；水泥與水形成水泥漿，包裹在骨料表面并填充其空隙。水泥漿在硬化前起潤滑作用，賦予拌和物一定和和易性，便于施工。水泥漿硬化后將骨料膠結(jié)成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體?；炷猎跇?gòu)造上有下面幾個(gè)主要特點(diǎn)：（1）水泥水化所需要的水，遠(yuǎn)小于混凝土施工時(shí)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，一部分殘留在混凝土內(nèi)，一部分揮發(fā)空氣中使混凝土形成許多微細(xì)的空隙。所以，混凝土是一種多空隙、不均勻的物體；（2）水泥水化的過程可能要延續(xù)幾個(gè)月、幾年或幾十年，因此，混凝土的硬結(jié)過程也很長，混凝土的許多物理和

7、力學(xué)性能需要延續(xù)一段較長的時(shí)間才能趨于穩(wěn)定；（3）混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)，水泥石產(chǎn)生收縮。當(dāng)水泥石收縮較大時(shí)，在骨料與水泥石的粘結(jié)面以及水泥石內(nèi)部有可能產(chǎn)生許多細(xì)微的裂縫。8、按標(biāo)準(zhǔn)方法制作、養(yǎng)護(hù)的邊長為150mm的立方體試塊，在28天齡期用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度作為立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，以fcu,k表示。規(guī)范規(guī)定以混凝土立方強(qiáng)度作為混凝土強(qiáng)度等級指標(biāo)。9、標(biāo)準(zhǔn)試塊尺寸為：邊長為150mm的立方體，工程上還有用邊長為100mm或邊長200mm的立方體試塊。由于試件的尺寸效應(yīng)，需將非標(biāo)準(zhǔn)試塊實(shí)測值乘以換算系數(shù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)試件的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，其換算關(guān)系為：fcu,k(150

8、)=0.95fcu,k(100)fcu,k(150)=1.05fcu,k(200)10、C30表示混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值為30N/mm。11、是按混凝土立方強(qiáng)度劃分的，是衡量混凝土強(qiáng)度大小的基本指標(biāo)，也是評價(jià)混凝土等級的標(biāo)準(zhǔn)。分14個(gè)等級（C15C80）。12、（1）混凝土是一種很好的抗壓材料，在混凝土結(jié)構(gòu)中主要用于承受壓力，以混凝土立方體抗壓強(qiáng)度作為劃分混凝土的主要標(biāo)準(zhǔn)，可以較好地反映混凝土的主要受力特征。（2）混凝土的其他力學(xué)性能，如軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度等，都與混凝土立方體抗壓強(qiáng)度有一定的關(guān)系。（3）立方體抗壓試驗(yàn)最簡單，結(jié)果最穩(wěn)定。213、混凝土橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比即混凝土

9、的泊松比，在鋼筋混凝土板、殼結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，常需用到混凝土的泊松系數(shù)（泊松比）。實(shí)用上常取=0.6或=1。 614、（1）混凝土的收縮與膨脹：混凝土在空氣中的結(jié)構(gòu)結(jié)硬時(shí)，體積會(huì)收縮；在水中結(jié)硬時(shí)，體積會(huì)膨脹，一般收縮值比膨脹值要大得多。（2）收縮對鋼筋混凝土的危害很大。對一般構(gòu)件來說，收縮會(huì)引起初應(yīng)力，甚至產(chǎn)生早期裂縫，因?yàn)殇摻畹拇嬖谄髨D阻止混凝土的收縮，這樣將使鋼筋受壓，混凝土受拉，當(dāng)拉應(yīng)力過大時(shí)，混凝土便出現(xiàn)裂縫。此外，混凝土的收縮也會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土的構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。（3）減少混凝土收縮裂縫的措施有：加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)；減少水灰比；提高水泥標(biāo)號，減少水泥用量；加強(qiáng)混凝土密實(shí)振搗；選擇彈性

10、模量大的骨料；在構(gòu)造上設(shè)置伸縮縫、設(shè)置施工后澆帶、配置一定數(shù)量的構(gòu)造筋等。15、（1）徐變是指混凝土在長期不變荷載的作用下，應(yīng)變隨時(shí)間持續(xù)增長的現(xiàn)象。（2）產(chǎn)生原因：混凝土受荷后產(chǎn)生的水泥膠體粘性流動(dòng)要持續(xù)比較長的時(shí)間，所以混凝土棱柱體在不變荷載作用下，這種粘性流動(dòng)還要繼續(xù)發(fā)展；混凝土內(nèi)部微裂縫在荷載長期作用下將繼續(xù)發(fā)展和增加，從而引起裂縫的增長。（3）影響徐變的因素：內(nèi)在因素：混凝土組成配合比是影響徐變的內(nèi)在因素。骨料的彈性模量越大、骨料的體積比越大，徐變就越小。水灰比越小，徐變也越??；環(huán)境影響：養(yǎng)護(hù)及使用條件下的溫度、溫度是影響徐變的環(huán)境因素。受荷前養(yǎng)護(hù)的溫度、濕度越高，水泥水化作用越充分

11、，徐變就越小，蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少約20%25%。試件受荷后所處使用環(huán)境的溫度越高、濕度越低，徐變就越大。因此高溫干燥環(huán)境將使徐變顯著增大；應(yīng)力條件：包括施加初應(yīng)力的水平和加荷時(shí)混凝土的齡期，是影響徐變的重要因素。加荷時(shí)試件的齡期越長，混凝土中結(jié)晶體的比例越大，膠體的粘性流動(dòng)就越小，徐變也越小。加荷齡期相同時(shí)，初應(yīng)力越大，徐變也越大。（4）對結(jié)構(gòu)的危害：混凝土的徐變對鋼筋混凝土構(gòu)件的受力性能有重要影響。受彎構(gòu)件在荷載長期作用下使撓度增加；長細(xì)比較大的柱偏心距增大；預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件將會(huì)產(chǎn)生較大的預(yù)應(yīng)力的損失。（4）采取措施：16、（1）延性是指混凝土耐受變形的能力或混凝土的后期變形能力。（2）對

12、結(jié)構(gòu)的影響：延性好，可以防止構(gòu)件脆性破壞，對抗震結(jié)構(gòu)特別有利。（3）影響因素： 強(qiáng)度等級：低強(qiáng)混凝土受壓時(shí)的延性要比高強(qiáng)度混等級混凝土的好些；加荷速度：同強(qiáng)度等級的混凝土隨加荷速度的降低，延性有所增加。橫向鋼筋（螺旋筋）的約束作用使混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線的峰值應(yīng)力和相應(yīng)峰值應(yīng)變均有提高，而以極限應(yīng)變的提高最為明顯。因此，工程上，受地震作用的梁、柱和節(jié)點(diǎn)區(qū)，采用間距較密的箍筋約束混凝土，不僅可使混凝土強(qiáng)度有所提高，而且可以有效地提高構(gòu)件的延性。17、建筑用鋼材有普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和普通低合金鋼兩類。鋼筋的力學(xué)性能主要取決于它的化學(xué)成分。隨著C的增加，鋼材的強(qiáng)度增加，但塑性和可焊性降低。建筑用鋼材，主要

13、用低碳鋼和中碳鋼。（1）低碳鋼：0.22%（2）中碳鋼：0.22%0.60%（3）高碳鋼： 0.60%18、（1）按其加工工藝：可分為熱軋鋼筋、冷加工鋼筋、熱處理鋼筋和鋼絲四類。（2）按外形：光面鋼筋和變形鋼筋兩種。（3）按力學(xué)性能：把鋼筋分為有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋（軟鋼：熱軋鋼筋）和無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋（硬鋼：鋼絲、鋼絞線及熱處理鋼筋）19、分成四個(gè)級別，如圖1-1（1）R235：光面；（2）HRB335：螺紋和人字紋兩種，變形鋼筋的螺紋形式已逐漸被月牙紋取代；（3）HRB400：月牙紋（新級鋼）；（4）KL400：余熱處理鋼筋，是用屈服度當(dāng)于HRB335的鋼筋在軋制后穿水冷卻，然后利用芯部的余熱

14、對鋼筋表面的淬水硬殼回火處理而成的變形鋼筋。其性能接近于HRB400級鋼筋，但不如HRB400級鋼筋穩(wěn)定，焊接時(shí)鋼筋回火強(qiáng)度有所降低，因此應(yīng)用范圍受到限制。圖1-1 熱軋鋼筋的外形20、由直徑為410mm的中、高強(qiáng)鋼絲捻制成的鋼絞線，直徑不超過15.2mm，可盤成卷狀，用于做預(yù)應(yīng)力筋。21、有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋，當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件中某一截面鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度后，它將在荷載基本不增加的情況下產(chǎn)生持續(xù)的塑性變形，以致無法使用。而根據(jù)各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的試驗(yàn)表明，絕大多數(shù)構(gòu)件的鋼筋尚未進(jìn)入強(qiáng)化階段之前或最多進(jìn)入強(qiáng)化段后不久就將產(chǎn)生最終破壞。因此，鋼筋的屈服強(qiáng)度是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)。22、硬鋼的極限強(qiáng)度很高，變形很

15、小，沒有明顯的屈服點(diǎn)，通過取相應(yīng)于殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時(shí)的應(yīng)力0.2作為名義屈服點(diǎn)，并稱之為“條件屈服強(qiáng)度”。即取：0.2=0.85b（b為國家標(biāo)準(zhǔn)的極限抗拉強(qiáng)度）。23、鋼筋的伸長率：是鋼筋試件拉斷后的伸長值與原長的比率（用標(biāo)距為5d或者說10d試件，現(xiàn)在多采用5d，以節(jié)省材料）。=l2l1×100% l1伸長率大的鋼筋塑性好，拉斷前有明顯的預(yù)兆，伸長率小的鋼筋塑性差，其破壞突然發(fā)生，呈脆性特征。有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋有較大的伸長率，無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋伸長率很小。24、冷彎是將鋼筋繞一定規(guī)定直徑的輥進(jìn)行彎曲（兩個(gè)參數(shù)：彎心直徑和冷彎角度），在達(dá)到規(guī)定的冷彎角度（180度或90度）時(shí)，鋼筋

16、應(yīng)不出現(xiàn)裂縫或斷裂。因此冷彎性能可間接地反映鋼筋的塑性性能和內(nèi)在質(zhì)量（應(yīng)無裂紋、鱗落斷裂現(xiàn)象）。25、對于有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋：（1）鋼筋屈服強(qiáng)度fy；（2）鋼筋極限抗拉強(qiáng)度ft；（3）塑性；（4）冷彎性能。無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋：因無明顯的屈服臺(tái)階，不檢驗(yàn)屈服強(qiáng)度，質(zhì)量檢驗(yàn)只檢驗(yàn)后三項(xiàng)。26、（1）強(qiáng)度高：采用較高強(qiáng)度的鋼筋可以節(jié)省鋼材，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益；（2）塑性好：要求鋼筋在斷裂前有足夠的變形，能給人以破壞的預(yù)兆。因此，應(yīng)保證鋼筋的伸長率和冷彎性能合格；（3）可焊性好：在很多情況下，鋼筋的接長和鋼筋之間的連接需要通過焊接。因此要求在一定工藝條件下鋼筋焊接后不產(chǎn)生裂紋及過大的變形，保證焊接后的

17、接頭性能良好；（4）為了使鋼筋的強(qiáng)度能夠充分被利用和保證鋼筋與混凝土共同工作，二者之間應(yīng)有足夠的粘結(jié)力。在寒冷地區(qū)，對鋼筋的低溫性能也有一定的要求。27、（1）鋼筋和混凝土之間存在粘結(jié)力，能使兩者協(xié)調(diào)變形、相互作用、共同受力；（2）鋼筋與混凝土之間的線膨脹系數(shù)接近，當(dāng)所處環(huán)境溫度變化時(shí)，它們之間不會(huì)產(chǎn)生相對變形使粘結(jié)力遭到破壞；（3）混凝土能裹住鋼筋，使鋼筋不易生銹，也不致因受火災(zāi)使鋼筋達(dá)到軟化溫度導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，因而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有耐久性。28、（1）化學(xué)膠著力：由于混凝土顆料的化學(xué)吸附作用，在鋼筋與混凝土接觸面上產(chǎn)生一種膠結(jié)力。此力數(shù)值很小，在整個(gè)粘結(jié)錨固力中不起明顯作用；（2）摩擦力：混

18、凝土硬化時(shí)體積收縮，將鋼筋緊緊握固而產(chǎn)生一種能抵制相互滑移的摩擦阻力；（3）機(jī)械咬合力：鋼筋表面凸凹不平，與混凝土之間產(chǎn)生機(jī)械咬合作用，這種機(jī)械咬合作用往往很大，約占粘結(jié)力的一半以上，是粘結(jié)力的主要來源。29、（1）鋼筋的搭接長度和錨固長度；（2）鋼筋的最小間距和混凝土保護(hù)層最小厚度；（3）規(guī)定了鋼筋接頭處箍筋的加密；（4）規(guī)定了光面鋼筋端部要做彎鉤。30、（1）混凝土的選用：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C15；當(dāng)采用HRB335級鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C20；當(dāng)采用HRB400和KL400級鋼筋以及承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級不得低于C20；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級不得低于C30；當(dāng)采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C40； 基礎(chǔ)墊層的混凝土可采用C10。（2）鋼筋的選用：普通鋼筋宜優(yōu)先采用HRB400級和HRB335級鋼筋，也可采用R235和KL400級鋼筋。提倡用HRB400鋼筋作為我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主力鋼筋。 預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力