混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理教學(xué)輔導(dǎo)最新整理By阿拉蕾

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理教學(xué)輔導(dǎo)第一章緒論1什么是混凝土結(jié)構(gòu)？什么是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和素混凝土結(jié)構(gòu)？其應(yīng)用如何？答：素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等以混凝土為主制成的結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為混凝土結(jié)構(gòu)?；炷两Y(jié)構(gòu)是工業(yè)和民用建筑、橋梁、隧道、礦井以及水利、海港等工程中廣泛使用的結(jié)構(gòu)形式。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是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)。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是由配置受力的預(yù)應(yīng)力鋼筋通過張拉或其它方法建立預(yù)加應(yīng)力的混凝土制成的結(jié)構(gòu)，由于其有效提高混凝土構(gòu)件的抗裂性能和構(gòu)件的剛度因，此在實(shí)際工程得到了廣泛應(yīng)用。素混凝土結(jié)構(gòu)是由無筋或不配置受力鋼筋的混凝土制成的結(jié)構(gòu)。2

2、鋼筋和混凝土這兩種性質(zhì)不同的材料為什么能有效地結(jié)合在一起共同工作？答：試驗(yàn)表明，鋼筋和混凝土這兩種性質(zhì)不同的材料能有效地結(jié)合在一起共同工作。其原因主要是由于混凝土和鋼筋之間有著良好的粘結(jié)力，使兩者能可靠地結(jié)合成一個整體，在荷載作用下能共同變形；其次，鋼筋和混凝土具有相近的溫度線膨脹系數(shù)（鋼筋的溫度線膨脹系數(shù)為1.2×10-5/0C,混凝土的溫度線膨脹系數(shù)為1.0×10-51.5×10-5/0C,），當(dāng)溫度變化時，不致產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力而破壞兩者之間的粘結(jié)。3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)除了能合理地利用鋼筋和混凝土兩種材料的特性外還有哪些優(yōu)點(diǎn)？答：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)很多，除了能

3、合理地利用鋼筋和混凝土兩種材料的特性外還有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）可模性好：新拌和的混凝土是可塑的，可根據(jù)需要設(shè)計(jì)制成各種形狀和尺寸的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件。（2）整體性好：現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體性較好，設(shè)計(jì)合理時具有良好的抗震、抗爆和抗振動的性能。（3）耐久性好：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有很好的耐久性。正常使用條件下不需要經(jīng)常性的保養(yǎng)和維修。（4）耐火性好：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)相比具有較好的耐火性。（5）易于就地取材：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所用比重較大的砂、石材料易于就地取材，且可有效利用礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢渣有利于保護(hù)環(huán)境。4鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在哪些缺點(diǎn)，如何克服？答：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也存在一些缺點(diǎn)，主要是：（1）自重大：鋼

4、筋混凝土結(jié)構(gòu)的截面尺寸較相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)大，所以自重大，不利于大跨度結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)及抗震；（2）由于自重大，使材料運(yùn)輸量增大，給施工吊裝帶來困難。（3）抗裂性能較差：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在正常使用時往往是帶裂縫工作的；對一些不允許出現(xiàn)裂縫或者對裂縫寬度有嚴(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。（4）隔熱、隔聲性能較差；（5）施工比較復(fù)雜：施工受環(huán)境、氣候條件的限制，雨季、冬季施工以及高溫干燥情況下施工，均需要采取特別措施以保證工程質(zhì)量，建造耗工較多，進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)也比較困難；上述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)限制了其應(yīng)用范圍。但是，隨著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的材料和施工技術(shù)的不斷發(fā)展，這些缺點(diǎn)已經(jīng)或正在逐步得

5、到克服。例如，采用輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土以減輕結(jié)構(gòu)自重；采用預(yù)應(yīng)力混凝土以提高結(jié)構(gòu)的抗裂性；采用預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)或工業(yè)化的現(xiàn)澆施工方法等加快施工速度，采用高性能混凝土提高混凝土的力學(xué)性能和耐久性等。5如何學(xué)習(xí)好本門課程？答：本課程是一門綜合性很強(qiáng)的應(yīng)用科學(xué)，需要結(jié)合數(shù)學(xué)、力學(xué)、材料及施工實(shí)踐等知識，系統(tǒng)的學(xué)習(xí)領(lǐng)會其基本知識、設(shè)計(jì)理論構(gòu)成，同時需要有配套實(shí)驗(yàn)，并注意以下一些問題：（1）學(xué)習(xí)本課程，要注意與理論力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)的聯(lián)系區(qū)別：首先，它所應(yīng)用的力學(xué)理論與彈性力學(xué)、材料力學(xué)有很多不同的地方，要通過認(rèn)識二者的不同之處來掌握混凝土的特點(diǎn)。后者研究的是單一、勻質(zhì)、連續(xù)、彈性（或理想彈塑性）材料的構(gòu)件

6、，而鋼筋混凝土原理則是以由鋼筋和混凝土兩種材料組成的非勻質(zhì)、非連續(xù)、非彈性的構(gòu)件為研究對象。其次，與彈性力學(xué)、材料力學(xué)一樣，鋼筋混凝土計(jì)算原理也可以通過幾何、物理和平衡關(guān)系來建立基本方程，但在每一種關(guān)系的具體內(nèi)容上要考慮鋼筋混凝土的性能特點(diǎn)。由于鋼筋混凝土構(gòu)件是兩種材料組成的復(fù)合材料構(gòu)件，兩種材料在數(shù)量和強(qiáng)度上的配比是決定其力學(xué)性能的主要因素。如果鋼筋和混凝土在面積上的比例和材料強(qiáng)度搭配超過了一定的界限，則會引起構(gòu)件受力性能的改變，這是鋼筋混凝土構(gòu)件區(qū)別于單一材料構(gòu)件的基本而又具有實(shí)際意義的問題。另外，由于混凝土材料物理力學(xué)性能的復(fù)雜性，沒有非常完善的強(qiáng)度理論，其中的強(qiáng)度和變形規(guī)律，在很大程度

7、上依賴于實(shí)驗(yàn)分析。因此在學(xué)習(xí)時，要重視對構(gòu)件的實(shí)驗(yàn)研究，了解反映試驗(yàn)中規(guī)律性現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件受力性能，掌握受力分析中所采用的基本假定和實(shí)驗(yàn)依據(jù)，在學(xué)習(xí)和運(yùn)用計(jì)算公式時特別注意其適用范圍和限制條件，同時在實(shí)用中注意結(jié)合具體情況，靈活運(yùn)用。（2）學(xué)習(xí)本課程，要注意培養(yǎng)對多種因素進(jìn)行綜合分析的能力。本課程要解決的不僅是材料的強(qiáng)度和變形的計(jì)算問題，主要還是結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的設(shè)計(jì)，如結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)選型、材料選擇和配筋構(gòu)造等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個綜合性的問題需要考慮多方面的因素。設(shè)計(jì)時，同一構(gòu)件在給定荷載作用下，可以有不同的截面形式、尺寸、配筋方式和數(shù)量等。因此，實(shí)際中往往需要通過試算、調(diào)整，同時進(jìn)行適用、材料、造價

8、、施工的可行性等各項(xiàng)指標(biāo)的綜合分析比較，才能作出合理的選擇。（3）在學(xué)習(xí)本課程時，對規(guī)范的運(yùn)用是一個非常重要的問題。規(guī)范是多年來混凝土結(jié)構(gòu)方面的科學(xué)技術(shù)水平、理論計(jì)算方法和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，以及對國際上有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)成果吸收。在學(xué)習(xí)中要力求熟悉它，在設(shè)計(jì)中靈活運(yùn)用它，在實(shí)踐中進(jìn)一步驗(yàn)證它。只有對規(guī)范條文的概念和實(shí)質(zhì)有正確的理解，才能確切地應(yīng)用其內(nèi)容，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的主動性、創(chuàng)造性。本課程有著較強(qiáng)的實(shí)踐性，一方面要通過課堂學(xué)習(xí)、習(xí)題、作業(yè)來掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所必需的理論知識，通過課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)會運(yùn)用這些知識來正確地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，和解決工程中的技術(shù)問題；另一方面要通過現(xiàn)場參觀來了

9、解實(shí)際工程的結(jié)構(gòu)布置、配筋構(gòu)造、預(yù)應(yīng)力的施工工藝等，以積累感性知識，增加工程經(jīng)驗(yàn)。第二章鋼筋混凝土材料的力學(xué)性能1規(guī)范規(guī)定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（包括預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）中的鋼筋有哪幾種，其等級如何？答：規(guī)范規(guī)定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（包括預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）中的鋼筋有以下幾種：（1）熱軋鋼筋：是低碳鋼、普通低合金鋼在高溫狀態(tài)下軋制而成，包括光圓鋼筋和帶肋鋼筋。等級分為HPB235級，HRB335級，HRB400級，HRB500級。（2）余熱處理鋼筋：熱軋后立即穿水，進(jìn)行表面控制冷卻，然后利用芯部自身余熱完成回火處理所得成品鋼筋。鋼筋混凝土中常用RRB400級。（3）熱處理鋼筋：是將熱軋鋼筋在通過加熱、淬

10、火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理的鋼筋。熱處理后鋼筋強(qiáng)度能得到較大幅度的提高，而塑性降低并不多。常用的有三種，分別是40Si2Mn，48Si2Mn，45Si2Cr。（4）冷軋帶肋鋼筋：采用強(qiáng)度較低、塑性較好的普通低碳鋼或低合金鋼熱軋圓盤條作為母材，經(jīng)冷軋減徑后其表面形成二面或三面有月牙肋的鋼筋，根據(jù)其力學(xué)指標(biāo)的高低，分為LL550，LL650，LL800三種。規(guī)范規(guī)定預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中用的鋼絲按外形有下列幾類：（1）光面鋼絲（消除應(yīng)力鋼絲）：用高碳鎮(zhèn)定鋼軋制成圓盤后經(jīng)過多道冷拔，并進(jìn)行應(yīng)力消除矯直回火處理而成。（2）刻痕鋼絲：在光面鋼絲的表面上進(jìn)行機(jī)械刻痕處理，以增加與混凝土的粘結(jié)能力。（3）螺旋肋鋼絲

11、：是用普通低碳鋼或低合金鋼熱軋的圓盤條作為母材，經(jīng)冷軋減徑在其表面形成二面或三面有月牙肋的鋼絲。（4）鋼絞線：是由多根高強(qiáng)鋼絲捻制在一起，并經(jīng)低溫回火處理清除內(nèi)應(yīng)力后制成?？煞譃?股、3股、7股3種。2上述種類鋼筋的受力和變形有何特點(diǎn)？答：在上述鋼筋種類中，熱軋鋼筋為軟鋼，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線有明顯的屈服點(diǎn)和流幅，斷裂時有“頸縮”現(xiàn)象，伸長率比較大；冷軋帶肋鋼筋、熱處理鋼筋、光面鋼絲、刻痕鋼絲、螺旋形鋼絲及鋼絞線均為硬鋼，它們的應(yīng)力-應(yīng)變曲線沒有明顯的屈服點(diǎn)，伸長率小，質(zhì)地硬脆。從各級熱軋鋼筋和光面鋼絲的應(yīng)力-應(yīng)變曲線中可以看出：隨著鋼材強(qiáng)度的提高其塑性性能降低，HPB235級鋼筋有較好的塑性，但

12、強(qiáng)度較低，碳素鋼絲雖強(qiáng)度很高，但塑性較差。3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋按規(guī)范規(guī)定如何選用？答：規(guī)范規(guī)定，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋，應(yīng)按下列規(guī)定選用：普通鋼筋，即鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，宜采用HRB400級和HRB335級鋼筋，也可采HPB235級鋼筋和RRB400級鋼筋，以HRB400級鋼筋作為主導(dǎo)鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼鉸線、高強(qiáng)鋼絲，也可采用熱處理鋼筋。HRB400和HRB335級鋼筋是指國家標(biāo)準(zhǔn)鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋GB1499-1998中的HRB400和HRB335級鋼筋；HPB235級鋼筋是指鋼筋混凝土用熱軋光面鋼筋

13、GB13013中的Q235級鋼筋；RRB400級鋼筋是指國家標(biāo)準(zhǔn)鋼筋混凝土用余熱處理鋼筋GB13014中的KL400級鋼筋；預(yù)應(yīng)力鋼絲系指國家標(biāo)準(zhǔn)預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲GB/T5223中的三面刻痕鋼絲、螺旋肋鋼絲以及光面并經(jīng)消除應(yīng)力的高強(qiáng)度圓形鋼絲。4鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是如何取值的？為什么？答：鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有不小于95%的保證率。對于熱軋鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是根據(jù)屈服強(qiáng)度確定，用fyk表示。因?yàn)闃?gòu)件中的鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)后，將產(chǎn)生很大的塑性變形，使鋼筋混凝土構(gòu)件出現(xiàn)很大變形和不可閉合的裂縫，以至不能使用。對預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋等沒有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)極限抗拉強(qiáng)度sb確

14、定的，采用鋼筋應(yīng)力為0.85sb的點(diǎn)作為條件屈服點(diǎn)。5鋼筋的塑性通常用哪兩個指標(biāo)來衡量？它們對鋼筋的塑性有和影響？答：鋼筋的塑性通常用伸長率和冷彎性能兩個指標(biāo)來衡量。鋼筋拉斷后的伸長值與原長的比值稱為伸長率，伸長率越大塑性越好；冷彎是將直徑為d的鋼筋繞直徑為D的彎芯彎曲到規(guī)定的角度而無裂紋及起層現(xiàn)象，則表示合格。彎芯的直徑D越小，彎轉(zhuǎn)角越大，說明鋼筋的塑性越好。6鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變曲線數(shù)學(xué)模型常用的有哪幾種？各有何特點(diǎn)和適用？其數(shù)學(xué)表達(dá)式如何？答：鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變曲線數(shù)學(xué)模型常用的有：雙直線、三折線和雙斜線三種。（1）雙直線（完全彈塑性模型）將鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線簡化為兩根直線，該模型不計(jì)屈服強(qiáng)度的

15、上限和由于應(yīng)變硬化階段增加的應(yīng)力，如圖題-6。圖中OB段為完全彈性階段，B點(diǎn)為用于設(shè)計(jì)的屈服下限，相應(yīng)的應(yīng)力及應(yīng)變?yōu)閒y和ey，彈性模量為Es，即為OB段的斜率；BC為完全塑性階段，C點(diǎn)為應(yīng)力強(qiáng)化的起點(diǎn)，對應(yīng)的應(yīng)變?yōu)閑y，h。過C點(diǎn)后，認(rèn)為鋼筋變形過大不能正常使用。此模型適用于流幅較長的低強(qiáng)度鋼筋。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：當(dāng)es£ey時，ss=Eses，(Es=fy/ey)當(dāng)ey£es£es,h時，ss= fyEs為鋼筋彈性模量，見教材附表10。題-6鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型（2）三折線（完全彈塑性加硬化模型）對于屈服后立即發(fā)生應(yīng)變硬化（應(yīng)力強(qiáng)化）的鋼材，上述雙直線的

16、應(yīng)力-應(yīng)變模型對鋼材彈性階段以后的鋼筋應(yīng)力估計(jì)太低，要正確地估計(jì)高出屈服臺階應(yīng)變以后的應(yīng)力，可以采用三折線模型，將鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系分為彈性階段、塑性階段和硬化階段，如圖題-6b。在最后階段鋼筋受拉應(yīng)力達(dá)到極限值fs，u，相應(yīng)的應(yīng)變?yōu)閑s，u，這時認(rèn)為鋼筋破壞，該模型應(yīng)用于流幅較短的軟鋼，其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：當(dāng)es£ey時，ss=Eses，(Es=fy/ey)當(dāng)ey£es£es,h時，ss= fy 當(dāng)es,h£es£es,u時，fs= fy +(es-es,h)tgq'可取tgq'=Es'=0.01Es。（3）雙斜線（彈塑

17、性模型）對于沒有明顯流幅的高強(qiáng)鋼筋或鋼絲的應(yīng)力應(yīng)變曲線的模型可采用雙斜線，表示鋼筋的彈性階段和硬化階段，如圖題-6c。圖中B點(diǎn)為條件屈服點(diǎn)，C點(diǎn)應(yīng)力達(dá)到極限值fs，u，相應(yīng)的應(yīng)變?yōu)閟，u，其數(shù)學(xué)模型如下：當(dāng)es£ey時，ss=Eses (Es=fy/ey)當(dāng)es,h£es£es,u時，fs= fy+（es-es,h）tgq"取tgq"=Es"=(fs,u-fy)/(es,u-ey) 7何謂鋼筋的疲勞？何謂疲勞強(qiáng)度？鋼筋產(chǎn)生疲勞斷裂的原因如何？影響鋼筋疲勞強(qiáng)度的因素有那些？答：鋼筋的疲勞破壞是鋼筋在承受重復(fù)、周期性動荷載作用下，經(jīng)過一定

18、次數(shù)后，從塑性破壞變成突然脆性斷裂的破壞現(xiàn)象。疲勞強(qiáng)度是指在某一規(guī)定應(yīng)力幅度內(nèi)，經(jīng)受一定次數(shù)荷載循環(huán)后，發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力值。一般認(rèn)為，鋼筋產(chǎn)生疲勞斷裂是由于在外力作用下鋼筋內(nèi)部或外表面的缺陷引起了應(yīng)力集中，鋼筋中超負(fù)荷的弱晶粒發(fā)生滑移，產(chǎn)生疲勞裂紋，最后斷裂。對于承受重復(fù)荷載的鋼筋混凝土構(gòu)件，如吊車梁等，如何確保其在正常使用期間不發(fā)生疲勞破壞，就需要研究和分析材料的疲勞強(qiáng)度或疲勞應(yīng)力幅度限值。影響鋼筋疲勞強(qiáng)度的因素很多，如應(yīng)力的幅度，最小應(yīng)力值的大小，鋼筋外表面的幾何形狀，鋼筋直徑，鋼筋等級和試驗(yàn)方法等。8鋼筋混凝土構(gòu)件對鋼筋性能有哪些要求？答：（1）強(qiáng)度所謂強(qiáng)度是指鋼筋的屈服強(qiáng)度及極限

19、強(qiáng)度。鋼筋的屈服強(qiáng)度是設(shè)計(jì)計(jì)算時的主要依據(jù)（無明顯流幅的鋼筋由它的條件屈服點(diǎn)強(qiáng)度確定）。改變鋼材的化學(xué)成分，采用高強(qiáng)度鋼筋可以節(jié)約鋼材，取得較好的經(jīng)濟(jì)效果。應(yīng)考慮鋼筋有適宜的強(qiáng)屈比（極限強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值），保證結(jié)構(gòu)在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后有一定的強(qiáng)度儲備，同時應(yīng)滿足專門規(guī)程的規(guī)定。（2）塑性要求鋼材在斷裂前應(yīng)有足夠的變形（伸長率）以保證構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的延性，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，給人們以將要破壞的報警信號，從而采取措施進(jìn)行補(bǔ)救。另外，還要保證鋼筋冷彎的要求，通過檢驗(yàn)鋼材承受彎曲變形能力的試驗(yàn)以間接反映鋼筋的塑性性能。（3）可焊性在一定的工藝條件下，要求鋼筋焊接后不產(chǎn)生裂紋及過大的變形，保證焊接后的接頭性

20、能良好。盡量減小焊接處的殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中。（3）溫度要求鋼材在高溫下，性能會大大降低，對常用的鋼筋類型，熱軋鋼筋的耐火性最好，冷軋鋼筋次之，預(yù)應(yīng)力鋼筋最差。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時要注意施工工藝中高溫對各類鋼筋的影響，同時注意混凝土保護(hù)層厚度對構(gòu)件耐火極限的要求。在寒冷地區(qū)，為了防止鋼筋發(fā)生脆性破壞，對鋼筋的低溫性能也應(yīng)有一定的要求（5）與混凝土的粘結(jié)力（或稱握裹力）為了保證鋼筋與混凝土共同工作的有效性，兩者之間必須有足夠的粘結(jié)力，鋼筋表面的形狀對粘結(jié)力有重要的影響。同時要保證鋼筋的錨固措施和錨固長度和混凝土保護(hù)層厚度。另外針對不同的存在條件對鋼筋還應(yīng)有具體的要求。9混凝土基本的強(qiáng)度指標(biāo)有哪些？它們

21、各有何作用？答：混凝土基本的強(qiáng)度指標(biāo)有三個，它們是：混凝土立方體抗壓強(qiáng)度，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度（或棱柱體強(qiáng)度）和混凝土抗拉強(qiáng)度?；炷亮⒎襟w抗壓強(qiáng)度：混凝土立方體試件的強(qiáng)度比較穩(wěn)定，我國以該值作為混凝土強(qiáng)度的基本指標(biāo)。根據(jù)混凝土立方體抗強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的數(shù)值，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2001（以下簡稱規(guī)范）規(guī)定，混凝土強(qiáng)度等級分為14級：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80。其中符號C表示混凝土（Concrete），后面的數(shù)字表示立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，單位N/mm2?；炷凛S心抗壓強(qiáng)度（或棱柱體強(qiáng)度）：棱柱體（高度大于

22、邊長）試件比立方體試件能更好地反映混凝土構(gòu)件的實(shí)際抗壓能力。在工程中，鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件，如柱、屋架受壓弦桿等，長度比橫截面尺寸大得多，構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度，與混凝土棱柱體軸心抗壓強(qiáng)度接近。在構(gòu)件設(shè)計(jì)時，混凝土強(qiáng)度多采用軸心抗壓強(qiáng)度。混凝土抗拉強(qiáng)度：通?；炷恋目估瓘?qiáng)度很低，只有抗壓強(qiáng)度的1/181/8，并且不與抗壓強(qiáng)度成比例增大。鋼筋混凝土的抗裂性、抗剪、抗扭承載力等均與混凝土的抗拉強(qiáng)度有關(guān)。在多軸應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度理論中，混凝土的抗拉強(qiáng)度是一個非常主要的參數(shù)。10何謂立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值？對立方體強(qiáng)度影響因素有哪些？答：規(guī)范規(guī)定，按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)（在20°C±3

23、°C的溫度和相對濕度90%以上條件的空氣中養(yǎng)護(hù)）的邊長為150mm的立方體試件在28天齡期后，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，叫做立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，用符號fcuk表示。對立方體強(qiáng)度影響因素主要有：（1）壓力機(jī)加壓時，試件與壓力機(jī)墊板間的摩擦力的大?。涸噳K縱向受壓縮短，而橫向?qū)U(kuò)展。由于壓力機(jī)墊板與試塊上、下表面之間的摩擦力影響，墊板好象起了“箍”的作用一樣，將試塊上下端箍住，阻礙了試塊上下端的變形，提高了試件的抗壓極限強(qiáng)度。接近試塊中間部分“箍”的約束影響減小，混凝土比較容易發(fā)生橫向變形。隨著荷載的增加，當(dāng)壓力使試件應(yīng)力水平達(dá)到極限值時，試塊由于受到豎向和水平摩擦

24、力的復(fù)合作用，首先沿斜向破裂，中間部分的混凝土最先達(dá)到極限應(yīng)變而鼓出塌落，形成對頂?shù)膬蓚€角錐體。如果在試件和壓力機(jī)之間加一些潤滑劑，這時試件與壓力機(jī)墊板間的摩擦力減小，其橫向變形幾乎不受約束。試件沿著幾乎與力的作用方向平行地產(chǎn)生幾條裂縫而破壞。這樣所測得的混凝土抗壓強(qiáng)度較低。規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法中不加潤滑劑，這比較符合實(shí)際使用情況。（2）試塊的尺寸：試塊的尺寸不同，試驗(yàn)時試塊上下表面的摩擦力產(chǎn)生“箍”的作用亦將不同，因此，當(dāng)試件上下表面不涂潤滑劑加壓測試，得到的抗壓強(qiáng)度值與試件尺寸有很大關(guān)系，立方體越小，抗壓強(qiáng)度值越高。根據(jù)試驗(yàn)資料分析，當(dāng)采用邊長為200mm和100mm的立方試塊時，其換算

25、關(guān)系分別取1.05和 0.95。（3）試驗(yàn)時的加載速度：試驗(yàn)時加載速度對立方體強(qiáng)度也有影響，加載速度越快，測得的強(qiáng)度越高。通常規(guī)定加載速度為：混凝土強(qiáng)度等級低于C30時，取每秒鐘0.3N/mm20.5N/mm2；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級等于或高于C30時，取每秒鐘0.5N/mm20.8N/mm2。（4）混凝土的齡期：隨著混凝土的齡期逐漸增長，抗壓強(qiáng)度增長速度開始較快，后來逐漸趨緩，這種強(qiáng)度增長的過程往往延續(xù)若干年，在潮濕環(huán)境中延續(xù)時間會更長。11混凝土的受壓破壞機(jī)理如何？答：混凝土的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)低于其宏觀結(jié)構(gòu)層次中基相和分散相（砂漿和粗骨料）任一成分的強(qiáng)度，其原因必須從混凝土受壓破壞的機(jī)理來分析?；炷?/p>

26、受荷前由于收縮、溫度變化等原因就已經(jīng)存在了初始微裂縫。在外力作用下，混凝土的破壞過程是裂縫不斷發(fā)生、擴(kuò)展和失穩(wěn)的過程。研究結(jié)果表明，混凝土從受荷到破壞的全過程可分為三個階段：第一階段為在30%40%極限抗壓強(qiáng)度以內(nèi)。此時只在試件內(nèi)骨料和漿體結(jié)合面的某些孤立點(diǎn)上產(chǎn)生拉應(yīng)力集中，當(dāng)拉應(yīng)力超過結(jié)合面粘結(jié)強(qiáng)度時，這些點(diǎn)開裂，從而緩解了應(yīng)力集中并恢復(fù)平靜。微裂縫的出現(xiàn)會產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形，但其數(shù)值極小，因此縱、橫向應(yīng)力-應(yīng)變（s-e1、s-e2）曲線接近直線變化，橫向變形系數(shù)m=e2/e1維持常量，平均體積應(yīng)變e=（e1+e2+e3）/3為壓縮。隨著應(yīng)力的增加，微裂縫不斷產(chǎn)生、擴(kuò)展，截面裂縫向砂漿中延伸

27、，從而進(jìn)入了第二階段。此時，裂縫緩慢穩(wěn)定地發(fā)展著，如果停止加載，裂縫擴(kuò)展也停止，所以稱之為裂縫穩(wěn)定擴(kuò)展階段。由于不可恢復(fù)的變形明顯增加，應(yīng)力-應(yīng)變曲線變彎，橫向變形系數(shù)增大，相應(yīng)的體積應(yīng)變（壓縮）增長速度逐漸降低，當(dāng)體積應(yīng)變速率降至零（平均體積應(yīng)變開始由壓縮轉(zhuǎn)為膨脹）時，其應(yīng)力水平約為70%90%的極限強(qiáng)度，通常稱為臨界應(yīng)力。此后進(jìn)入裂縫不穩(wěn)定擴(kuò)展階段，即第三階段。這時，裂縫數(shù)量、寬度急劇增加，有的砂漿裂縫與粘結(jié)裂縫已連在一起，成為連續(xù)裂縫，應(yīng)力再增加，混凝土內(nèi)裂縫大量傳播發(fā)展，骨料與水泥石之間的粘結(jié)作用基本喪失，大體連成與受荷作用方向宏觀平行的通縫，使混凝土斷裂成若干分離的小柱而導(dǎo)致整體的最

28、后破壞，應(yīng)力達(dá)到極限抗壓強(qiáng)度。這一階段應(yīng)力-應(yīng)變曲線更加彎向水平軸，體積應(yīng)變不斷膨脹。混凝土宏觀破壞是裂縫累積的過程，從內(nèi)部結(jié)構(gòu)局部損傷到遭受連續(xù)性破壞，導(dǎo)致整個體系解體而喪失承載力的過程，而非其組成成分中的基相和分散相自身強(qiáng)度的耗盡。12簡述棱柱體試件在短期一次加載時受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線變化的全過程。答：混凝土在一次短期荷載作用下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系反映了受荷各個階段內(nèi)部的變化及其破壞的機(jī)理，它是研究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度理論（截面應(yīng)力分析、內(nèi)力重分配、剛度和撓度、抗裂性和裂縫寬度控制、結(jié)構(gòu)抗震性能等）的重要依據(jù)。題-12典型的混凝土棱柱體受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線試驗(yàn)表明，完整的應(yīng)力-應(yīng)變曲線包括上升段和

29、下降段兩部分：1）上升段（OC）：分為三個階段，從加荷至A點(diǎn)（應(yīng)力約為0.3fc0.4fc）由于試件中應(yīng)力較小，混凝土的變形主要是骨料和水泥結(jié)晶體受力產(chǎn)生的彈性變形，水泥膠體的粘性流動以及初始微裂變化的影響很小，故應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系接近直線，一般稱A點(diǎn)為比例極限點(diǎn)，OA為第一階段。超過A點(diǎn)，進(jìn)入第二階段穩(wěn)定裂縫擴(kuò)展階段，至臨界點(diǎn)B，臨界點(diǎn)應(yīng)力可作為長期抗壓強(qiáng)度的依據(jù)。此后試件中所積蓄的彈性應(yīng)變能始終保持大于裂縫發(fā)展所需要的能量，形成裂縫不穩(wěn)定的快速發(fā)展?fàn)顟B(tài)直至峰點(diǎn)C，即第三階段（如前所述的受壓破壞機(jī)理）。這時，達(dá)到的峰值應(yīng)力smax稱為混凝土棱柱體抗壓強(qiáng)度fc，相應(yīng)的應(yīng)變稱為峰值應(yīng)變e0，其值在0

30、.00150.0025之間波動，平均值為e0=0.002。2）下降段（CE）：混凝土達(dá)到峰值應(yīng)力后裂縫繼續(xù)擴(kuò)展、傳播，從而引起應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系變化的反映。在峰值應(yīng)力以后，裂縫迅速發(fā)展，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體性受到越來越嚴(yán)重的破壞，賴以傳遞荷載的傳力路線不斷減少，試件的平均應(yīng)力強(qiáng)度下降，所以應(yīng)力-應(yīng)變向下彎曲，直到曲線的凹向發(fā)生改變（即曲率為零的一點(diǎn)D），我們稱該點(diǎn)為“拐點(diǎn)”。超過“拐點(diǎn)”，結(jié)構(gòu)受力性能開始發(fā)生本質(zhì)的變化，骨料間的咬合力及摩擦力開始與殘余承壓面共同承受荷載。隨著變形的增加，應(yīng)力-應(yīng)變曲線逐漸凸向水平軸方向，此段曲線中曲率最大的一點(diǎn)E稱為“收斂點(diǎn)”。從收斂點(diǎn)開始以后的曲線稱為收斂段，此時貫通

31、的主裂縫已經(jīng)很寬，結(jié)構(gòu)內(nèi)聚力已幾乎耗盡，收斂段（EF）對于無側(cè)向約束的混凝土已失去結(jié)構(gòu)意義。13影響混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線形狀的主要因素有哪些？答：試驗(yàn)結(jié)果表明，不同強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線隨著混凝土強(qiáng)度的提高，上升段和峰值應(yīng)變的變化不顯著，而下降段的形狀有較大的差異，混凝土強(qiáng)度越高，下降段的坡度越陡，即應(yīng)力下降相同幅度時，變形越小，因此延性越差?；炷潦軌簯?yīng)力-應(yīng)變曲線的形狀還與加載速度有著密切的關(guān)系，同一強(qiáng)度混凝土試件在不同應(yīng)變速度下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，可以看出，隨著應(yīng)變速度的降低，峰值應(yīng)力也逐漸減小，但是達(dá)到最大應(yīng)力值時的應(yīng)變卻增加了，下降段也比較平緩。14國內(nèi)外最廣泛采用的混凝土受壓應(yīng)力

32、-應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型有哪兩種？我國規(guī)范采用的表達(dá)形式如何？答：國內(nèi)外最廣泛采用的混凝土受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型：1） 美國E.Hognestad建議的模型題-14-1 E.Hognestad建議的模型曲線題-14-2 Rüsch建議的模型曲線該模型的上升段為二次拋物線，下降段為斜直線，如圖題-14-1所示。其數(shù)學(xué)模型為：當(dāng)e£e0時（上升段）：當(dāng)e0£e£eu時（下降段）：式中fc峰值應(yīng)力（棱柱體極限抗壓強(qiáng)度）；e0相應(yīng)于峰值應(yīng)力時的應(yīng)變，取e0=0.002；eu極限壓應(yīng)變，取eu=0.0038。2）德國Rüsch建議的模型圖題-14-2的

33、模型的上升段與E.Hognestad建議的模型相同，下降段采用水平直線，形式更簡單。即當(dāng)e£e0時（上升段）：當(dāng)e0£e£eu時（下降段）：s=fce0相應(yīng)于峰值應(yīng)力時的應(yīng)變，取e0=0.002；eu極限壓應(yīng)變，取eu=0.0035。15混凝土處于三向受壓狀態(tài)時的變形有何特點(diǎn)？對工程實(shí)際有和意義？答：三向復(fù)合受壓狀態(tài)下的混凝土比單向受壓混凝土不但提高了強(qiáng)度并且有效地提高了延性。隨著側(cè)向壓力的增加，試件的強(qiáng)度和延性都有顯著提高。在工程中可以通過設(shè)置密排螺旋筋、箍筋或采用鋼管混凝土來側(cè)向約束混凝土，這是一種被動的約束方式。在混凝土軸向壓力很小時，鋼材約束幾乎不受力，此

34、時混凝土基本上不受約束，當(dāng)軸向壓力使混凝土應(yīng)力達(dá)到臨界應(yīng)力時，由于混凝土內(nèi)部裂縫發(fā)展引起體積膨脹變形而擠壓螺旋筋、箍筋或鋼管，這就使得螺旋筋、箍筋或鋼管反過來約束混凝土，混凝土如同在三向應(yīng)力下工作，因此能有效地提高混凝土強(qiáng)度，對延性的提高更加明顯，螺旋筋或箍筋越密提高越多。螺旋筋與箍筋的不同之處是，密排箍筋對提高延性較好，但對提高抗壓強(qiáng)度的效果不大，這是因?yàn)榉叫喂拷顑H能使箍筋的角上和核心的混凝土受到約束，總的來看，方形箍筋約束混凝土的效果就不如螺旋筋好。16混凝土的變形模量有哪三種表示方法？它們之間的關(guān)系如何？答：混凝土的變形模量有如下三種表示方法：（1）混凝土的原點(diǎn)彈性模量通過一次加載的混凝

35、土棱柱體受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線原點(diǎn)的切線斜率，稱為原點(diǎn)彈性模量，以符號Ec表示。Ec=tga0或Ec=sc/eela式中Ec原點(diǎn)彈性模量，簡稱彈性模量；a0混凝土曲線在原點(diǎn)處的切線與橫坐標(biāo)軸的夾角。（2）混凝土的變形模量Ec'當(dāng)應(yīng)力較大，超過比例極限時，彈性模量Ec已不能反映這時的應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系，為此采用變形模量的概念。由原點(diǎn)O與曲線上任一點(diǎn)連線的斜率，稱為混凝土的變形模量Ec'（又稱割線模量），它的表達(dá)式為：Ec'=tga1或Ec'=sc/ec因總應(yīng)變ec中包含彈性和塑性變形兩部分，由此所確定的模量又可稱為彈塑性模量。（3）混凝土的切線模量Ec'

36、'在混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線上某一應(yīng)力sc點(diǎn)處作一切線，其應(yīng)力增量與應(yīng)變增量之比值稱為相應(yīng)于應(yīng)力為sc時的切線模量Ec''。即Ec''=tga或式中a為某點(diǎn)應(yīng)力sc處的切線與橫坐標(biāo)的夾角。由于混凝土塑性變形的發(fā)展，混凝土的切線模量是一個變值，它隨著混凝土的應(yīng)力增大而減小?；炷恋淖冃危ǜ罹€）模量也是一個變量，隨著應(yīng)力大小而有區(qū)別。它與原點(diǎn)切線模量的關(guān)系如下：Eceela= Ec'ecEc'= Eceela/ec= nEcn混凝土受壓時彈性系數(shù)。當(dāng)應(yīng)力較小時，處于彈性階段，可以認(rèn)為n=1；當(dāng)應(yīng)力增大，處于彈塑性階段時，n小于1，隨著應(yīng)力的不斷增

37、加，n值逐漸減小。17什么是混凝土的徐變？混凝土徐變產(chǎn)生的原因有哪些？混凝土徐變與哪些因素有關(guān)？混凝土的徐變對結(jié)構(gòu)構(gòu)件有何影響？答：混凝土在荷載長期作用下（即壓力不變的情況下），它的應(yīng)變隨時間繼續(xù)增長的現(xiàn)象稱為混凝土徐變?；炷列熳儺a(chǎn)生的原因，可以理解為：一方面是混凝土硬結(jié)以后，骨料之間的水泥漿，一部分變?yōu)榻Y(jié)晶體，另一部分是充填在晶體間帶有凝膠孔的凝膠體，具有粘性流動的性質(zhì)。當(dāng)向水泥石施加外荷載時，在加荷的瞬時，結(jié)晶體與凝膠體共同承受外荷載。其后，隨著時間的推移，凝膠體由于其粘性流動而逐漸卸荷，此時晶體承受了更多的外力，并產(chǎn)生彈性變形，從而使水泥石變形（混凝土徐變）增加，即水泥凝膠體與水泥結(jié)晶

38、體重新分布應(yīng)力所造成的結(jié)果。另一方面的原因是混凝土內(nèi)部微裂縫在荷載長期作用下不斷發(fā)展和增加，從而導(dǎo)致應(yīng)變的增加。當(dāng)應(yīng)力不大時，徐變的發(fā)展以第一種原因?yàn)橹?；?dāng)應(yīng)力較大時，以第二種原因?yàn)橹?。試?yàn)表明，徐變與下列一些因素有關(guān)：（1）混凝土的組成成分對徐變有很大影響，水泥用量愈多，水灰比愈大，徐變愈大，當(dāng)水灰比在范圍變化時，因?yàn)閼?yīng)力作用下的徐變與水灰比成正比；增加混凝土的骨料的含量，其骨料越堅(jiān)硬，彈性模量越高、對徐變的約束作用越大，混凝土徐變就減小。（2）混凝土的制作方法、養(yǎng)護(hù)條件，特別是養(yǎng)護(hù)時的溫濕度對徐變有重要影響。養(yǎng)護(hù)條件好，養(yǎng)護(hù)時溫度高、濕度大，水泥水化作用充分，徐變越小。（3）加荷時混凝土的

39、齡期越小，徐變越大，受荷后所處環(huán)境的溫度越高、濕度越低，則徐變越大，構(gòu)件加載前混凝土強(qiáng)度愈高，徐變就愈小。（4）構(gòu)件截面的形狀、尺寸也會對徐變產(chǎn)生很大的影響，大尺寸混凝土構(gòu)件內(nèi)部失水受到限制，徐變減小。另外，（5）鋼筋的存在以及應(yīng)力的性質(zhì)（拉、壓應(yīng)力等對徐變也有影響）。（6）混凝土在長期荷載作用下的應(yīng)力大小。應(yīng)力越大，則徐變越大。當(dāng)壓應(yīng)力s>0.8時，混凝土的非線性徐變往往是不收斂的。因此，如果構(gòu)件的混凝土在使用期間經(jīng)常處于不變的高應(yīng)力狀態(tài)是不安全的，需要特別注意?；炷恋男熳儗Y(jié)構(gòu)構(gòu)件將產(chǎn)生十分不利的影響，如增大混凝土結(jié)構(gòu)的變形等。18什么是混凝土的收縮？混凝土收縮產(chǎn)生的主要原因有哪些

40、？混凝土收縮與哪些因素有關(guān)？混凝土的收縮對結(jié)構(gòu)構(gòu)件有何影響？答：混凝土在空氣中結(jié)硬過程中體積減小的現(xiàn)象稱為收縮。一般認(rèn)為，產(chǎn)生收縮的主要原因是混凝土硬化過程中化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的凝結(jié)引縮和混凝土內(nèi)的自由水蒸發(fā)產(chǎn)生的收縮。試驗(yàn)表明，混凝土的收縮與下列因素有關(guān)：（1）水泥用量和水灰比：水泥愈多和水灰比愈大，收縮也愈大，減水劑的使用可減小收縮；（2）水泥標(biāo)號和品種：高標(biāo)號水泥制成的混凝土構(gòu)件收縮大；不同品種的水泥制成的混凝土收縮水平不同。如礦渣水泥具有干縮性大的缺點(diǎn)；（3）骨料的物理性能：骨料的彈性模量大，收縮??；（4）養(yǎng)護(hù)和環(huán)境條件：在結(jié)硬過程中，養(yǎng)護(hù)和環(huán)境條件好（溫、濕度大），收縮小；（5）混凝土制作

41、質(zhì)量：混凝土振搗越密實(shí)，收縮越小；（6）構(gòu)件的體積與表面積比：比值大時，收縮小?；炷恋氖湛s對鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件會產(chǎn)生十分有害的影響。如，混凝土構(gòu)件受到約束時，混凝土的收縮就要使構(gòu)件中產(chǎn)生收縮應(yīng)力，收縮應(yīng)力過大，就會使構(gòu)件產(chǎn)生裂縫，以致影響結(jié)構(gòu)的正常使用；在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中混凝土的收縮將引起鋼筋預(yù)應(yīng)力的損失等等。因此，應(yīng)當(dāng)設(shè)法減小混凝土的收縮，避免對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有害的影響。19規(guī)范對混凝土等級的選用有何規(guī)定？答：規(guī)范規(guī)定：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C15；當(dāng)采用HRB335級鋼筋時，混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C20；當(dāng)采用HRB400和RRB400級鋼筋以及對承受重復(fù)荷載的

42、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)度等級不宜低于C30；當(dāng)采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時，混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C40。當(dāng)采用山砂混凝土及高爐渣混凝土?xí)r，尚應(yīng)符合專門標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。20在荷載、溫度、收縮等外界因素作用下，鋼筋和混凝土這兩種材料為什么能夠結(jié)合在一起共同工作？答：在荷載、溫度、收縮等外界因素作用下，鋼筋和混凝土這兩種材料結(jié)合在一起能夠共同工作：（1）因?yàn)槎咧g相近的溫度線膨脹系數(shù)；（2）因?yàn)榛炷劣不螅摻钆c混凝土之間產(chǎn)生了的粘結(jié)能力來抵抗粘結(jié)應(yīng)力。粘結(jié)應(yīng)力通常是指鋼筋與混凝土接觸面上的剪應(yīng)力。21鋼筋與混凝土的粘結(jié)能力通過哪些途徑得到？答

43、：試驗(yàn)表明，粘結(jié)能力可以通過以下三種途徑得到：（1）鋼筋與混凝土接觸面上的化學(xué)吸附作用力，也稱膠結(jié)力。這種力一般很小，當(dāng)接觸面發(fā)生相對滑移時，該力即行消失。僅在受力階段的局部無滑移區(qū)域起作用。（2）混凝土收縮，將鋼筋緊緊裹住而產(chǎn)生摩擦力?；炷梁弯摻钪g的擠壓力越大，接觸面的粗糙程度越大，摩擦系數(shù)越大，則兩者之間的摩擦力就越大。試驗(yàn)表明，光圓鋼筋壓入混凝土的試驗(yàn)所得的粘結(jié)強(qiáng)度比拉拔試驗(yàn)所得的粘結(jié)強(qiáng)度大，主要是因?yàn)殇摻钍軌簳r縮短，直徑增大，擠壓混凝土使摩擦力增加所致。（3）鋼筋表面凹凸不平產(chǎn)生與混凝土之間的機(jī)械咬合作用力，又稱咬合力。變形鋼筋具有肋會產(chǎn)生咬合力。這種機(jī)械咬合作用往往很大，是變形鋼

44、筋粘結(jié)能力的主要來源。而鋼筋端部加彎鉤、彎折或在錨固區(qū)焊接短鋼筋，焊角鋼來提供附加錨固能力。22，影響光面鋼筋粘結(jié)力的主要原因是什么？提高光面鋼筋錨固性能的有效措施是什么？答：試驗(yàn)表明，影響光面鋼筋粘結(jié)力的主要原因是混凝土強(qiáng)度和鋼筋表面狀態(tài)。平均粘結(jié)強(qiáng)度隨混凝土強(qiáng)度提高而增大，但不與立方體抗壓強(qiáng)度成正比，與抗拉強(qiáng)度大體上呈正比關(guān)系。鋼筋表面粗糙程度影響摩擦力，輕度銹蝕的鋼筋，其粘結(jié)強(qiáng)度比新軋制的無銹鋼筋高，比除銹處理的鋼筋更高。所以在實(shí)際工程中，除重銹鋼筋外，一般不必除銹。光面鋼筋設(shè)置彎鉤后，能較大地提高鋼筋錨固性能，是一種有效的附加安全措施。為了安全可靠起見，在具體設(shè)計(jì)時，光面鋼筋末端均需設(shè)

45、置彎鉤。23影響變形鋼筋粘結(jié)力的主要因素是什么？答：根據(jù)試驗(yàn)研究可知，影響變形鋼筋粘結(jié)力的主要因素是混凝土強(qiáng)度、錨固長度、保護(hù)層相對厚度、鋼筋間距、錨筋外形特征、箍筋情況或橫向鋼筋設(shè)置、混凝土澆注情況及錨固鋼筋的側(cè)向受力情況等。24規(guī)范對混凝土保護(hù)層的厚度給出了哪些專門規(guī)定？答：縱向受力鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋、鋼絲、鋼絞線的混凝土凈保護(hù)層厚度（從鋼筋外邊緣到混凝土外邊緣的距離）不應(yīng)小于鋼筋的公稱直徑，且應(yīng)符合附表的規(guī)定。對應(yīng)相應(yīng)的構(gòu)件，尚應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）基礎(chǔ)的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于40mm；當(dāng)無墊層時不應(yīng)小于70mm；（2）處于一類環(huán)境且由工廠生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級不低于C20時，其保護(hù)

46、層厚度可以按表中規(guī)定減少5mm，但預(yù)制構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于15mm；處于二類環(huán)境且由工廠生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件，當(dāng)有質(zhì)量保證措施時，保護(hù)層厚度可按附表18中一類環(huán)境數(shù)值取用，表中環(huán)境類別的劃分按表9-1的有關(guān)規(guī)定；（3）預(yù)制鋼筋混凝土受彎構(gòu)件鋼筋端頭的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于10mm；預(yù)制肋形板主肋鋼筋的保護(hù)層厚度應(yīng)按梁的數(shù)值采用；（4）處于同一類環(huán)境中的板、墻、殼中分布鋼筋的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于10mm；梁、柱中箍筋和構(gòu)造鋼筋的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于15mm；（5）當(dāng)梁、柱縱向鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度大于40mm時，應(yīng)對混凝土保護(hù)層采取有效的防裂構(gòu)造措施；（6）有防火要求的建筑物以及四、五類環(huán)境中

47、的建筑物，混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)符合現(xiàn)行有關(guān)防火標(biāo)準(zhǔn)的要求。第3章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法1何謂結(jié)構(gòu)上的“作用”？分為哪兩類？答：通常把能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力或變形的原因稱為“作用”。作用分直接作用和間接作用兩種。建筑結(jié)構(gòu)受到荷載作用時，能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力或變形，并有可能使結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。荷載是直接作用?；炷恋氖湛s，溫度變化，基礎(chǔ)不同沉降、地震等引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束，地震作用是間接作用。間接作用與外界因素有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)本身的特性有關(guān)。2荷載作用按作用時間的長短和性質(zhì)分為哪些類型？答：作用在結(jié)構(gòu)上的荷載，按作用時間的長短和性質(zhì)，可分為永久荷載、可變荷載和偶然荷載三類：永久荷載是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其

48、值不隨時間而變化，或雖有變化，但變化不大，其變化值與平均值相比可以忽略不計(jì)的荷載，例如，結(jié)構(gòu)的自身重力，土壓力等荷載?？勺兒奢d是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時間而變化，其變化值與平均值相比不可忽略的荷載，例如，樓面活荷載吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等。偶然荷載是指在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，作用時間較短，量值對結(jié)構(gòu)危害很大，不可忽略的荷載，例如，爆炸力、龍卷風(fēng)等。3什么是荷載的標(biāo)準(zhǔn)值答：在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時，荷載的標(biāo)準(zhǔn)值是荷載的基本代表值。為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)最大荷載統(tǒng)計(jì)分布的特征值（例如均值、眾值、中值或某個分位值）。4什么是結(jié)構(gòu)的承載能力？答：結(jié)構(gòu)的承載能力是指結(jié)構(gòu)抵抗荷載、變形、裂縫開展等的能力。

49、材料強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸是影響結(jié)構(gòu)的承載能力的主要因素。5劃分結(jié)構(gòu)安全等級的根據(jù)是什么？共劃分為多少級？答：根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)破壞時可能產(chǎn)生的后果（危及人的生命，造成經(jīng)濟(jì)損失，產(chǎn)生社會影響等）的嚴(yán)重與否，將建筑結(jié)構(gòu)的安全等級分為三級。6建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足哪幾項(xiàng)功能要求？答：建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足的功能要求可概括為：（1）安全性建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受正常施工和正常使用時可能出現(xiàn)的各種荷載和變形。在偶然事件（如地震、爆炸等）發(fā)生時和發(fā)生后保持必需的整體穩(wěn)定性，不致發(fā)生倒塌；（2）適用性結(jié)構(gòu)在正常使用過程中應(yīng)具有良好的工作性。例如，不產(chǎn)生影響使用的過大變形或振幅，不發(fā)生足以讓使用者不安的過寬的裂縫等；（3）耐久性結(jié)構(gòu)在

50、正常維護(hù)條件下應(yīng)有足夠的耐久性，完好使用到設(shè)計(jì)規(guī)定的年限（即設(shè)計(jì)使用年限，例如一般建筑結(jié)構(gòu)可以規(guī)定為50年）。例如，混凝土不發(fā)生嚴(yán)重風(fēng)化、腐蝕、脫落，鋼筋不發(fā)生銹蝕等。7何謂結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)？結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為哪兩類？答：整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)指定的某一功能要求，這個特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。例如，構(gòu)件即將開裂、傾覆、滑移、壓屈、失穩(wěn)等。從安全可靠的角度，結(jié)構(gòu)能有效地、安全可靠地工作，完成預(yù)定的各項(xiàng)功能則結(jié)構(gòu)處于有效狀態(tài)。反之，結(jié)構(gòu)不能有效工作，失去完成預(yù)定功能的能力則結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)。在有效狀態(tài)和失效狀態(tài)之間，有個界限狀態(tài)，即極限狀態(tài)。極限狀態(tài)是結(jié)構(gòu)在工作階段

51、從有效狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭顟B(tài)的分界，是結(jié)構(gòu)開始失效的標(biāo)志。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩類。8何謂承載能力極限狀態(tài)？什么情況下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就超過了承載能力極限狀態(tài)？答：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或者達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形狀態(tài)，稱為承載能力極限狀態(tài)。當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件由于材料強(qiáng)度不夠而破壞，或因疲勞而破壞，或產(chǎn)生過大的塑性變形而不能繼續(xù)承載，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動體系時，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就超過了承載能力極限狀態(tài)。超過承載能力極限狀態(tài)后，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能滿足安全性的要求。9何謂正常使用極限狀態(tài)？什么情況下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過了正常使用極限狀態(tài)？答：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能中某

52、項(xiàng)規(guī)定限度的狀態(tài)稱為正常使用極限狀態(tài)。當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)影響正常使用的過大變形、裂縫過寬、局部損壞和震動時可認(rèn)為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過了正常使用極限狀態(tài)。超過了正常使用極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能保證適用性和耐久性的功能要求。10什么是結(jié)構(gòu)的可靠性？什么是結(jié)構(gòu)的可靠度？答：結(jié)構(gòu)可靠性是指結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的能力，用可靠度來度量。結(jié)構(gòu)的可靠度是：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。規(guī)定時間，通常采用結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限；規(guī)定條件是指正常設(shè)計(jì)，正常施工，正常使用和維護(hù)的條件。11如何得到材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值與荷載設(shè)計(jì)值？答：材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以材料的分項(xiàng)系數(shù)，即可得到材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值?；炷翉?qiáng)度的分

53、項(xiàng)系數(shù)規(guī)定為1.4。荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載分項(xiàng)系數(shù)得到荷載設(shè)計(jì)值。永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)，根據(jù)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利和有利分別取1.2和1.0，可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)一般取1.4。第4章受彎構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算1具有正常配筋率的鋼筋混凝土梁正截面受力過程可分為哪三個階段，各有何特點(diǎn)？答：第階段：混凝土開裂前的未裂階段當(dāng)荷載很小，梁內(nèi)尚未出現(xiàn)裂縫時，正截面的受力過程處于第階段。由于截面上的拉、壓應(yīng)力較小，鋼筋和混凝土都處于彈性工作階段，截面曲率與彎矩成正比，應(yīng)變沿截面高度呈直線分布（即符合平截面假定），相應(yīng)的受壓區(qū)和受拉區(qū)混凝土的應(yīng)力圖形均為三角形。隨著荷載的增加，截面上的應(yīng)力和應(yīng)變逐漸增大。受拉區(qū)混凝土首先表

54、現(xiàn)出塑性特征，因此應(yīng)力分布由三角形逐漸變?yōu)榍€形。當(dāng)截面受拉邊緣纖維的應(yīng)變達(dá)到混凝土的極限拉應(yīng)變時，相應(yīng)的拉應(yīng)力也達(dá)到其抗拉強(qiáng)度，受拉區(qū)混凝土即將開裂，截面的受力狀態(tài)便達(dá)到第階段末，或稱為a階段。此時，在截面的受壓區(qū)，由于壓應(yīng)變還遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于混凝土彎曲受壓時的極限壓應(yīng)變，混凝土基本上仍處于彈性狀態(tài)，故其壓應(yīng)力分布仍接近于三角形。第階段：混凝土開裂后至鋼筋屈服前的裂縫階段受拉區(qū)混凝土一旦開裂，正截面的受力過程便進(jìn)入第階段。在裂縫截面中，已經(jīng)開裂的受拉區(qū)混凝土退出工作，拉力轉(zhuǎn)由鋼筋承擔(dān)，致使鋼筋應(yīng)力突然增大。隨著荷載繼續(xù)增加，鋼筋的應(yīng)力和應(yīng)變不斷增長，裂縫逐漸開展，中和軸隨之上升；同時受壓區(qū)混凝土的應(yīng)

55、力和應(yīng)變也不斷加大，受壓區(qū)混凝土的塑性性質(zhì)越來越明顯，應(yīng)力圖形由三角形逐漸變?yōu)檩^平緩的曲線形。在這一階段，截面曲率與彎矩不再成正比，而是截面曲率比彎矩增加得更快。還應(yīng)指出，當(dāng)截面的受力過程進(jìn)入第階段后，受壓區(qū)的應(yīng)變?nèi)员３种本€分布。但在受拉區(qū)由于已經(jīng)出現(xiàn)裂縫，就裂縫所在的截面而言，原來的同一平面現(xiàn)已部分分裂成兩個平面，鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生了相對滑移。這與平截面假定發(fā)生了矛盾。但是試驗(yàn)表明，當(dāng)應(yīng)變的量測標(biāo)距較大，跨越幾條裂縫時,就其所測得的平均應(yīng)變來說，截面的應(yīng)變分布大體上仍符合平截面假定，即變形規(guī)律符合“平均應(yīng)變平截面假定”。因此，各受力階段的截面應(yīng)變均假定呈三角形分布。第階段：鋼筋開始屈服至截

56、面破壞的破壞階段隨著荷載進(jìn)一步增加，受拉區(qū)鋼筋和受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力、應(yīng)變也不斷增大。當(dāng)裂縫截面中的鋼筋拉應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度時，正截面的受力過程就進(jìn)入第階段。這時，裂縫截面處的鋼筋在應(yīng)力保持不變的情況下將產(chǎn)生明顯的塑性伸長，從而使裂縫急劇開展，中和軸進(jìn)一步上升，受壓區(qū)高度迅速減小，壓應(yīng)力不斷增大，直到受壓區(qū)邊緣纖維的壓應(yīng)變達(dá)到混凝土彎曲受壓的極限壓應(yīng)變時，受壓區(qū)出現(xiàn)縱向水平裂縫，混凝土在一個不太長的范圍內(nèi)被壓碎，從而導(dǎo)致截面最終破壞。我們把截面臨破壞前（即第階段末）的受力狀態(tài)稱為a階段。在第階段，受壓區(qū)混凝土應(yīng)力圖形成更豐滿的曲線形。在截面臨近破壞的a階段，受壓區(qū)的最大壓應(yīng)力不在壓應(yīng)變最大的受壓區(qū)

57、邊緣，而在離開受壓區(qū)邊緣一定距離的某一纖維層上。這和混凝土軸心受壓在臨近破壞時應(yīng)力應(yīng)變曲線具有“下降段”的性質(zhì)是類似的。至于受拉鋼筋，當(dāng)采用具有明顯流幅的普通熱軋鋼筋時，在整個第階段，其應(yīng)力均等于屈服強(qiáng)度。2鋼筋混凝土梁正截面受力過程三個階段的應(yīng)力與設(shè)計(jì)有何關(guān)系？答：a階段的截面應(yīng)力分布圖形是計(jì)算開裂彎矩M cr的依據(jù)；第階段的截面應(yīng)力分布圖形是受彎構(gòu)件在使用階段的情況，是受彎構(gòu)件計(jì)算撓度和裂縫寬度的依據(jù)；a階段的截面應(yīng)力分布圖形則是受彎構(gòu)件正截面受彎承載力計(jì)算的依據(jù)。3何謂配筋率？配筋率對梁破壞形態(tài)有什么的影響？答：配筋率是指受拉鋼筋截面面積As與梁截面有效面積bh0之比（見圖題3-1），即

58、題-3-1配筋率式中 As受拉鋼筋截面面積；b梁截面寬度；h0梁截面有效高度，h0=h-a；h梁截面高度；a縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至截面受拉邊緣的距離。隨著配筋率不同，鋼筋混凝土梁可能出現(xiàn)下面三種不同的破壞形態(tài)：題3-2 梁正截面的三種破壞形式a）適筋梁b）超筋梁c）少筋梁1） 適筋破壞形態(tài)適筋梁從開始加荷直至破壞，截面的受力過程符合前面所述的三個階段。這種適筋梁的破壞特點(diǎn)是：受拉鋼筋首先達(dá)到屈服強(qiáng)度，維持應(yīng)力不變而發(fā)生顯著的塑性變形，直到受壓區(qū)邊緣纖維的應(yīng)變達(dá)到混凝土彎曲受壓的極限壓應(yīng)變時，受壓區(qū)混凝土被壓碎，截面即告破壞，其破壞類型屬延性破壞。試驗(yàn)表明，適筋梁在從受拉鋼筋開始屈服到截面完全破壞的這個過程中，雖然