混凝土課后思考題

1、5.1 軸心受壓普通箍筋短柱的破壞形態(tài)是隨著荷載的增加，柱中開始出現(xiàn)微細(xì)裂縫，在臨近破壞荷載時(shí)，柱四周出現(xiàn)明顯的縱向裂縫，箍筋間的縱筋發(fā)生壓屈，向外凸出，混凝土被壓碎，柱子即告破壞。而長柱破壞時(shí)，首先在凹側(cè)出現(xiàn)縱向裂縫，隨后混凝土被壓碎，縱筋被壓屈向外凸出；凸側(cè)混凝土出現(xiàn)垂直于縱軸方向的橫向裂縫，側(cè)向撓度急劇增大，柱子破壞。穩(wěn)定系數(shù)來表示長柱承載力的降低程度，即，和分別為長柱和短柱的承載力破壞。5.2 軸心受壓普通箍筋柱的正截面受壓承載力計(jì)算公式為： 軸心受壓螺旋箍筋柱的正截面受壓承載力計(jì)算公式為：5.3 縱筋 柱中直徑不宜小于12mm；全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于5%；全部縱向鋼筋配筋率不應(yīng)

2、小于最兇啊配筋百分率，且截面一側(cè)縱向鋼筋配筋率不應(yīng)小于0.2% 箍筋 為了能箍住縱筋，防止縱筋圧曲，柱及其他受壓構(gòu)件中的周邊箍筋應(yīng)做成封閉式；其間距在綁扎骨架中不應(yīng)大于15d（縱筋最小直徑）且不應(yīng)大于400mm，也不大于構(gòu)件橫截面的短柱尺寸，箍筋直徑不應(yīng)小于d/4(縱筋最大直徑)，且不應(yīng)小于6mm5.4 偏心受壓短柱破壞形態(tài)：混凝土先被壓碎，遠(yuǎn)側(cè)鋼筋可能受拉也可能受壓，但都未達(dá)到受拉屈服，屬于脆性破壞 偏心受壓構(gòu)件按受力情況可分為單向偏心受壓構(gòu)件和雙向偏心受壓構(gòu)件；按破壞形態(tài)可分為大偏心受壓構(gòu)件和小偏心受壓構(gòu)件；按長細(xì)比可分為短柱、長柱和細(xì)長柱。5.5偏心受壓長柱的正截面受壓破壞有兩種形態(tài)，當(dāng)

3、柱長細(xì)比很大時(shí)，構(gòu)件的破壞不是由于材料引起的，而是由于構(gòu)件縱向彎曲失去平衡引起的，稱為“失穩(wěn)破壞”，它不同于短柱所發(fā)生的“材料破壞”；當(dāng)柱長細(xì)比在一定范圍內(nèi)時(shí)，雖然在承受偏心受壓荷載后，偏心距由ei增加到eif，使柱的承載能力比同樣截面的短柱減小，但就其破壞本質(zhì)來講，與短柱破壞相同，均屬于“材料破壞”，即為截面材料強(qiáng)度耗盡的破壞。軸心受壓長柱所承受的軸向壓力N與其縱向彎曲后產(chǎn)生的側(cè)向最大撓度值f的乘積就是偏心受壓長柱由縱向彎曲引起的最大的二階彎矩，簡稱二階彎矩。5.7大、小偏心受壓破壞的界限破壞形態(tài)即稱為“界限破壞”，其主要特征是：受拉縱筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度的同時(shí)，受壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到了極限壓應(yīng)

4、變。相應(yīng)于界限破壞形態(tài)的相對受壓區(qū)高度設(shè)為，則當(dāng)時(shí)屬大偏心受壓破壞形態(tài)，當(dāng)時(shí)屬小偏心受壓破壞形態(tài)。13.偏心受壓構(gòu)件正截面承載力NuMu的相關(guān)曲線是指偏心受壓構(gòu)件正截面的受壓承載力設(shè)計(jì)值Nu與正截面的受彎承載力設(shè)計(jì)值Mu之間的關(guān)系曲線。6.3小偏心受拉構(gòu)件在臨破壞前，一般情況是截面全部裂通，拉力完全由鋼筋承擔(dān)。計(jì)算時(shí)，可假定構(gòu)件破壞時(shí)鋼筋A(yù)s及的應(yīng)力都達(dá)到屈服強(qiáng)度，根據(jù)內(nèi)外力分別對鋼筋A(yù)s及的合力點(diǎn)取矩的平衡條件，即得到小偏心受拉構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算公式，依次公式即可計(jì)算出所需的鋼筋A(yù)s及的截面面積。6.4由于大偏心受拉構(gòu)件的截面受力情況與雙筋矩形截面受彎構(gòu)件的受力情況非常接近(除了大偏心受

5、拉構(gòu)件截面上作用的是一個(gè)偏心拉力N，而受彎構(gòu)件截面上作用的是一個(gè)彎矩M之外)，二者的破壞特征相類似，且大偏心受拉構(gòu)件在界限破壞時(shí)也是受拉鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度fy的同時(shí)受壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變，與受彎構(gòu)件的界限破壞情形完全相同。因此，大偏心受拉構(gòu)件的界限相對受壓區(qū)高度也可按受彎構(gòu)件的界限相對受壓區(qū)高度公式：（有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋）和 （無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋）來計(jì)算，故大偏心受拉構(gòu)件的xb取與受彎構(gòu)件相同。6.5偏心受拉構(gòu)件的斜截面受剪承載力Vu等于混凝土和箍筋承擔(dān)的剪力Vcs扣掉軸向拉力的不利作用，而偏心受壓構(gòu)件的斜截面承載力Vu等于混凝土和箍筋承擔(dān)的剪力Vcs加上軸向壓力的有利作用。這是因?yàn)?/p>

6、軸向拉力的存在有時(shí)會使斜裂縫貫穿全截面，導(dǎo)致偏心受拉構(gòu)件的斜截面受剪承載力比無軸向拉力時(shí)要降低一些。而軸向壓力的存在則能推遲垂直裂縫的出現(xiàn)，并使裂縫寬度減小，從而使得偏心受壓構(gòu)件的斜截面受剪承載力比無軸向壓力時(shí)要高一些，但有一定限度，當(dāng)軸壓比N/fcbh0.30.5時(shí)，再增加軸向壓力就將轉(zhuǎn)變?yōu)閹в行绷芽p的小偏心受壓的破壞情況，斜截面受剪承載力達(dá)到最大值，因此，在計(jì)算偏心受壓構(gòu)件的斜截面受剪承載力時(shí)，注意當(dāng)軸向壓力N>0.3fcA時(shí)，取N0.3fcA，A為構(gòu)件的截面面積。7.5為滿足受扭構(gòu)件受扭承載力計(jì)算和構(gòu)造規(guī)定要求，配置受扭縱筋應(yīng)注意以下問題：1）受扭縱筋的最小配筋率應(yīng)取為：，式中當(dāng)時(shí)

7、，取2；2）受扭縱筋的間距不應(yīng)大于200mm和梁的截面寬度；3）在截面四周必須設(shè)置受扭縱筋，其余縱筋沿截面周邊均勻?qū)ΨQ布置；4）當(dāng)支座邊作用有較大扭矩時(shí)，受扭縱筋應(yīng)按受拉鋼筋錨固在支座累；5）在彎剪扭構(gòu)件中，彎曲受拉邊縱向受拉鋼筋的最小配筋量，不應(yīng)小于按彎曲受拉鋼筋最小配筋率計(jì)算出的鋼筋截面面積，與按受扭縱向受力鋼筋最小配筋率計(jì)算并分配到彎曲受拉邊鋼筋截面面積之和。配置受剪扭箍筋應(yīng)注意以下問題：1）受剪扭箍筋的配筋率不應(yīng)小于0.28ftfyv，即：；2）箍筋必須做成封閉式，且應(yīng)沿截面周邊布置；3）當(dāng)采用復(fù)合箍筋時(shí)，位于截面內(nèi)部的箍筋不應(yīng)計(jì)入；4）受扭所需箍筋的末端應(yīng)做成135°彎鉤，

8、彎鉤端頭平直段長度不應(yīng)小于10d（d為箍筋直徑）。8.5當(dāng)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件受拉區(qū)外邊緣混凝土在最薄弱的截面處達(dá)到其極限拉應(yīng)變值后，就會出現(xiàn)第一批裂縫。當(dāng)裂縫出現(xiàn)瞬間，裂縫處的受拉混凝土退出工作，應(yīng)力降至零，于是鋼筋承擔(dān)的拉力突然增加?；炷烈婚_裂，張緊的混凝土就像剪斷了的橡皮筋那樣向裂縫兩側(cè)回縮，但這種回縮受到了鋼筋的約束，直到被阻止。在回縮的那一段長度l中，混凝土與鋼筋之間有相對滑移，產(chǎn)生粘結(jié)應(yīng)力，通過粘結(jié)應(yīng)力的作用，隨著離裂縫截面距離的增大，鋼筋拉應(yīng)力逐漸傳遞給混凝土而減小，混凝土拉應(yīng)力由裂縫處的零逐漸增大，達(dá)到l后，粘結(jié)應(yīng)力消失，混凝土和鋼筋又具有相同的拉伸應(yīng)變，各自的應(yīng)力又趨于均勻分

9、布。第一批裂縫出現(xiàn)后，在粘結(jié)應(yīng)力繼續(xù)增大時(shí)，就有可能在離裂縫截面l的另一薄弱截面處出現(xiàn)新裂縫。按此規(guī)律，隨著彎矩的增大，裂縫將逐條出現(xiàn)，當(dāng)截面彎矩達(dá)到0.50.7時(shí)，裂縫將基本“出齊”，即裂縫的分布處于穩(wěn)定狀態(tài)。此時(shí)，在兩條裂縫之間，混凝土拉應(yīng)力將小于實(shí)際混凝土抗拉強(qiáng)度，即不足以產(chǎn)生新的裂縫。因此，從理論上講，裂縫間距在l2l范圍內(nèi)，裂縫間距即趨于穩(wěn)定，故平均裂縫間距應(yīng)為1.5l。由以上試驗(yàn)分析可見，裂縫的開展是由于混凝土的回縮，鋼筋的伸長，導(dǎo)致混凝土與鋼筋之間不斷產(chǎn)生相對滑移的結(jié)果。8.6最大裂縫寬度計(jì)算公式的建立過程為：首先，由理論分析推導(dǎo)出平均裂縫間距表達(dá)式和平均裂縫寬度表達(dá)式；然后，最

10、大裂縫寬度由平均裂縫寬度乘以“擴(kuò)大系數(shù)”得到，即在荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合作用下的最大裂縫寬度由平均裂縫寬度乘以擴(kuò)大系數(shù)，在荷載長期作用下的最大裂縫寬度(也就是驗(yàn)算時(shí)的最大裂縫寬度)再由乘以荷載長期作用下的擴(kuò)大系數(shù)得到，即：最后，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，將平均裂縫寬度的表達(dá)式代入及將相關(guān)的各種系數(shù)歸并后，得到混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的最大裂縫寬度計(jì)算公式。由于影響結(jié)構(gòu)耐久性和建筑觀感的是裂縫的最大開展寬度，而不是裂縫寬度的平均值，因此，應(yīng)將前者作為評價(jià)指標(biāo)，要求最大裂縫寬度的計(jì)算值不超過規(guī)范規(guī)定的允許值。但注意，由規(guī)范給出的最大裂縫寬度公式計(jì)算出的值，并不就是絕對最大值，而是具有95保證率的相對最大裂縫寬度。8.

11、7在適筋范圍內(nèi)，當(dāng)梁的尺寸和材料性能給定時(shí)，配筋率越高，受彎構(gòu)件正截面承載力越大，最大裂縫寬度值越小，但配筋率的提高對減小撓度的效果不明顯。受彎構(gòu)件在滿足了正截面承載力要求的前提下，還必須滿足撓度驗(yàn)算要求和裂縫寬度驗(yàn)算要求。若此時(shí)不滿足撓度驗(yàn)算要求，不能盲目地用增大配筋率的方法來解決，可以采用增大截面有效高度h0或施加預(yù)應(yīng)力或采用T形或I形截面的方法來處理撓度不滿足的問題。若滿足了撓度驗(yàn)算的要求，而不滿足裂縫寬度驗(yàn)算的要求，則可采用施加預(yù)應(yīng)力或在保證配筋率變化不大的情況下減小鋼筋直徑和采用變形鋼筋的方法來解決，必要時(shí)可適當(dāng)增加配筋率。8.8在撓度驗(yàn)算公式中，受彎構(gòu)件撓度計(jì)算采用的剛度B，是在短

12、期剛度Bs的基礎(chǔ)上，用荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合對撓度增大的影響系數(shù)來考慮荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合作用的影響，即荷載長期作用部分的影響。且短期剛度Bs又是采用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合值計(jì)算的，因此，最后所得的剛度B即為按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長期作用影響的剛度。在裂縫驗(yàn)算公式中，最大裂縫寬度值是由平均裂縫寬度乘以荷載標(biāo)準(zhǔn)組合下的擴(kuò)大系數(shù)和荷載長期作用下的擴(kuò)大系數(shù)得到的。其中，擴(kuò)大系數(shù)考慮了在一定荷載標(biāo)準(zhǔn)組合下裂縫寬度的不均勻性的情況，而擴(kuò)大系數(shù)則考慮了在荷載長期作用下，裂縫寬度隨時(shí)間而增大的情況。且平均裂縫寬度又是采用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合值計(jì)算的，因此，最后所得的長期荷載作用下的最大裂縫寬度即為按荷載效應(yīng)

13、的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長期作用影響的最大裂縫寬度值。8.9混凝土結(jié)構(gòu)、構(gòu)件或截面的延性是指從屈服開始至達(dá)到最大承載能力或達(dá)到以后而承載力還沒有顯著下降期間的變形能力。延性通常是用延性系數(shù)來表達(dá)，受彎構(gòu)件截面曲率延性系數(shù)表達(dá)式為： 影響受彎構(gòu)件的截面曲率延性系數(shù)的主要因素是縱向鋼筋配筋率、混凝土極限壓應(yīng)變、鋼筋屈服強(qiáng)度及混凝土強(qiáng)度等，這些影響因素可以歸納為兩個(gè)綜合因素，即極限壓應(yīng)變以及受壓區(qū)高度kh0和xa。影響偏心受壓構(gòu)件截面曲率延性系數(shù)的兩個(gè)綜合因素是和受彎構(gòu)件相同的，除此之外，偏心受壓構(gòu)件的軸壓比和配箍率對其截面曲率延性系數(shù)的影響較大。8.10影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素主要有內(nèi)部和外部兩個(gè)方

14、面。內(nèi)部因素主要有混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)性、水泥用量、水灰比、氯離子及堿含量、外加劑用量、保護(hù)層厚度等；外部因素則主要是環(huán)境條件，包括溫度、濕度、CO2含量、侵蝕性介質(zhì)等。出現(xiàn)耐久性能下降的問題，往往是內(nèi)、外部因素綜合作用的結(jié)果。此外，設(shè)計(jì)不同、施工質(zhì)量差或使用中維修不當(dāng)?shù)纫矔绊懩途眯阅堋Ｄ途眯愿拍钤O(shè)計(jì)的目的是在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，在正常維護(hù)下，必須保持適合于使用，滿足既定功能的要求。設(shè)計(jì)的基本原則是根據(jù)結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別和設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，為保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，應(yīng)根據(jù)環(huán)境類別和設(shè)計(jì)使用年限，針對影響耐久性的主要因素，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、對混凝土材料的要求、施工要求及混凝土保護(hù)層最小厚度等方面提出技術(shù)措施，并采取有效的構(gòu)造措施。8.11確定混凝土保護(hù)層最小厚度時(shí)，主要考慮保證鋼筋與混凝土共同工作，滿足對受力鋼筋的有效錨固以及保證耐久性的要求等因素。對于處于一類環(huán)境中的構(gòu)件，混凝土保護(hù)層最小厚度主要是從保證有效錨固及耐火性的要求加以確定；對于處于二、三