混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)

緒論本章練習題或思考題1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有哪些優(yōu)點和優(yōu)點？答：一、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點：

1、取材容易：混凝土所用的砂、石一般易于就地取材。另外，還可以有效利用礦渣、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，還可以降低造價。

3、耐久性：密實的混凝土有較高的強度，同時由于鋼筋被混凝土包裹，不易銹蝕，維修費用也很少，所以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性比較好。

4、耐火性：混凝土包裹在鋼筋外面，火災時鋼筋不會很快達到軟化溫度面導致結(jié)構(gòu)整體破壞。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：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：澆筑或裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有很好的整體性，有利于抗震，抵抗振動和爆炸沖擊波。

二、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要缺點：自身重力較大，這對大跨度結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)以及抗震不利，以及運輸和施工吊裝帶來困難。還有，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗裂性較差，受拉和受彎等構(gòu)件在正常使用時往往帶裂縫工作，對一些不允許出現(xiàn)裂縫或?qū)α芽p寬度有嚴格限制的結(jié)構(gòu)，要滿足這些要求就需要提高工程造價。此外，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的隔熱隔聲性能也較差。

針對這些缺點，可采用輕質(zhì)高強混凝土及預應力混凝土以減輕自重，改善鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能。2、本課程主要包括哪些內(nèi)容？學習本課程要注意哪些問題？答：本課程主要包括混凝土結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件（鋼筋混凝土構(gòu)件和預應力混凝土構(gòu)件）、混凝土結(jié)構(gòu)（樓蓋、單層廠房和多高層房屋）設(shè)計和砌體結(jié)構(gòu)?；炷两Y(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)的課程內(nèi)容均可分為“基本構(gòu)件”和“結(jié)構(gòu)設(shè)計”兩類知識。以混凝土結(jié)構(gòu)為例，“基本構(gòu)件”討論各種構(gòu)件或部件的受力性能、計算方法和配筋構(gòu)造。它是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本理論，是學習“結(jié)構(gòu)設(shè)計”的基礎(chǔ)知識，在性質(zhì)上相當于鋼筋混凝土的“材料力學”。它和材料力學有不少相似之處，但又有很多不同的地方。在學習時應著重從它與材料力學不同的方面來掌握鋼筋混凝土的特點。在學習本課程時要學會運用設(shè)計規(guī)范，如《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》及《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，這是在力學課中不曾遇到的新問題。設(shè)計規(guī)范是國家頒布的關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計計算和構(gòu)造要求的技術(shù)規(guī)定和標準，是具有約束性和立法性的文件。其目的是貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，保證設(shè)計質(zhì)量以及設(shè)計方法的必要的統(tǒng)一。結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范是設(shè)計、校核、審批工程設(shè)計的依據(jù)。因此，設(shè)計規(guī)范是工程設(shè)計人員必須遵守的規(guī)定。我國近年來新修訂的設(shè)計規(guī)范反映了我國多年來在結(jié)構(gòu)工程方面的科學技術(shù)水平和工程經(jīng)驗的總結(jié)，并吸收了近年來有關(guān)國際標準的先進成果。在學習過程中學生要熟悉它、運用它。由于科學技術(shù)水平和生產(chǎn)實踐經(jīng)驗是不斷發(fā)展的，設(shè)計規(guī)范也必然需要不斷地進行修訂和增補，才能適應指導設(shè)計工作的需要。一般說來，各國的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范大體上每隔7～10年全面修訂一次。因此，要用發(fā)展的觀點來看待設(shè)計規(guī)范。在學習本課程時，注意力應不僅限于規(guī)范所列條文、公式、表格，而要側(cè)重于掌握結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能。只有對設(shè)計規(guī)范條文的概念和實質(zhì)有正確的理解，才能確切地應用規(guī)范的條文及其相應的計算公式、構(gòu)造要求，充分發(fā)揮設(shè)計者的主動性、創(chuàng)造性，并能適應設(shè)計規(guī)范的發(fā)展，不斷提高設(shè)計工作的水平。第二章鋼筋混凝土材料的物理和力學性能1、混凝土的立方體抗壓強度、軸心抗壓強度和抗拉強度是如何確定的？答：立方體抗壓強度：混凝土的立方體抗壓強度是根據(jù)邊長為150mm的立方體試件，用標準方法制作和養(yǎng)護(即溫度為20士3℃、相對濕度≥90％以上)，經(jīng)28天齡期，用標準試驗方法(加荷速度為每秒0.2～0.3N／mm2)進行抗壓試驗，測得的具有95％保證率的抗壓強度極限值。混凝土的強度等級分為12級：C7．5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。符號中C表示混凝土，C后面的數(shù)字表示立方體抗壓強度標準值，單位為N／mm2。軸心抗壓強度標準值：亦稱為棱柱體抗壓強度，試驗中取長寬比大于3的正方形棱柱體試塊，根據(jù)軸心抗壓強度fc和立方體抗壓強度fcu的對比結(jié)果，可得軸心抗壓強度的平均值、立方體抗壓強度平均值；抗拉強度標準值：混凝土抗拉強度取棱柱體100×100×500(mm)的試件，沿試塊軸線兩端預埋鋼筋通過對鋼筋施加拉力使試件受拉，試件破壞時的平均拉應力即為軸心抗拉強度，根據(jù)試驗和統(tǒng)計結(jié)果，軸心抗拉強度的平均值t和立方體抗壓強度平均值；

混凝土的抗拉強度取決于水泥石(在凝結(jié)硬化過程中，水泥和水形成水泥石)的強度和水泥石與骨料間的粘結(jié)強度。(ａ)立方體抗壓強度規(guī)定為強度基本代表值，其他強度均可根據(jù)它換算而得；(b)立方體抗壓強度只有標準值，而無設(shè)計值；(c)從上述4個強度值中，可以看出fcu，k

>fcmk>fck>ftk2、什么是混凝土的徐變？徐變對混凝土構(gòu)件有何影響？通常認為影響徐變的主要因素有哪些？如何減少徐變？答：在荷載的長期作用下，混凝土的變形將隨時間而增加，亦即在應力不變的情況下，混凝土的應變隨時間繼續(xù)增長，這種現(xiàn)象稱為混凝土的徐變。徐變會使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）變形增大，引起預應力損失，在長期高應力作用下，甚至會導致破壞。同時，徐變有利于結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)（應）力重分布，降低結(jié)構(gòu)的受力（如支座不均勻沉降），減小大體積混凝土內(nèi)的溫度應力，受拉徐變可延緩收縮裂縫的出現(xiàn)。影響徐變的主要因素是：1、施加的初應力對混凝土徐變有重要影響；2、加荷齡期對徐變也有重要影響；3、養(yǎng)護和使用條件下的溫濕度是影響徐變的重要環(huán)境因素；4、混凝土組成成分對徐變有很大影響；5、結(jié)構(gòu)尺寸越小，徐變越大，所以增大試件橫截面可減小徐變。在實際工程中，應盡量避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生非線性徐變。為了減小徐變，應避免過早的給結(jié)構(gòu)施加長期荷載?；炷僚浔戎杏绊懶熳兊闹饕撬冶群退嘤昧俊Ｋ冶仍酱?，徐變越大；水泥用量越大，徐變也越大。振搗條件好，養(yǎng)護及工作環(huán)境濕度大、養(yǎng)護時間長，則徐變小。采用蒸汽養(yǎng)護可以減小徐變。集料的質(zhì)地越堅硬，級配越好，徐變越小。3、鋼筋有哪些形式？鋼筋冷加工的方法有哪幾種？冷拉和冷拔后鋼筋的力學性能有何變化？答：（一）按軋制形狀分

（1）光面鋼筋：I級鋼筋（Q235鋼鋼筋）均軋制為光面圓形截面，供應形式有盤圓，直徑小于10mm，長度為6m"12m。

（2）帶肋鋼筋：有螺旋形、人字形和月牙形三種，普通Ⅱ、Ⅲ級鋼筋軋制成人字形，Ⅳ級鋼筋軋制成螺旋形及月牙形。

（3）鋼線（分低碳鋼絲和碳素鋼絲兩種）及鋼絞線。

（4）冷軋扭鋼筋：經(jīng)冷軋并冷扭成型。

（二）按直徑大小分

鋼絲（直徑3"5mm）、細鋼筋（直徑6"10mm）、粗鋼筋（直徑大于22mm）。

（三）按力學性能分

Ⅰ級鋼筋（235/370級）；Ⅱ級鋼筋（335/510級）；Ⅲ級鋼筋（370/570）和Ⅳ級鋼筋（540/835）

（四）按生產(chǎn)工藝分

熱軋、冷軋、冷拉的鋼筋，還有以Ⅳ級鋼筋經(jīng)熱處理而成的熱處理鋼筋，強度比前者更高。

（五）按在結(jié)構(gòu)中的作用分：受壓鋼筋、受拉鋼筋、架立鋼筋、分布鋼筋、箍筋等。鋼筋冷加工的方法有：冷拔、冷拉、冷軋、冷扭冷拉可以提高鋼筋的抗拉強度但不能提高鋼筋的抗壓強度。冷拔可以同時提高鋼筋的抗拉強度和抗壓強度。4、什么是鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力？影響鋼筋和混凝土粘結(jié)強度的主要因素有哪些？為保證鋼筋和混凝土之間有足夠的粘結(jié)力要采取那些措施？答：鋼筋和混凝土的粘結(jié)力，主要由三部分組成：膠結(jié)力、摩阻力和咬合力。影響鋼筋和混凝土粘結(jié)強度的主要因素有：鋼筋表面形狀、混凝土強度、澆注位置、保護層厚度、鋼筋凈距離、橫向鋼筋和橫向壓力等。為保證鋼筋和混凝土之間有足夠的粘結(jié)力，可采用以下措施：（1）采用變形鋼筋；（2）選擇適當?shù)匿摻铋g距；（3）使用橫向鋼筋；（4）滿足混凝土保護層最小厚度的要求；（5）保證最小搭接長度和錨固長度；（6）在鋼筋端部設(shè)置彎鉤。第三章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則1、結(jié)構(gòu)可靠性的含義是什么？它包括哪些功能要求？結(jié)構(gòu)超過極限狀態(tài)會產(chǎn)生什么后果？建筑結(jié)構(gòu)安全是按什么原則劃分的？答：結(jié)構(gòu)可靠性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定時間(設(shè)計基準期)內(nèi)，在規(guī)定條件下（正常設(shè)計、正常施工、正常使用和維護）完成預定功能的能力。它的功能要求為：安全性、適用性、耐久性。當結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過承載能力極限狀態(tài)，就可能產(chǎn)生以下后果：由于材料強度不夠而破壞，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動體系。超過這一極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件就不能滿足其預定的安全性要求。當結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過了正常使用極限狀態(tài)，就可能產(chǎn)生以下后果：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)影響正常使用的過大變形、過寬裂縫、局部損壞和振動。超過這一極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件就不能滿足其預定的適用性或耐久性要求。我國是根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)破壞時可能產(chǎn)生的后果嚴重與否，分為三個安全等級。見下表：建筑結(jié)構(gòu)的安全等級

安全等級破壞后果的影響程度建筑物的類型

一級很嚴重重要的建筑物

二級嚴重一般的建筑物

三級不嚴重次要的建筑物2、什么是結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)？結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為幾類？其含義各是什么？答：在使用中若整個結(jié)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，此熱定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。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)。承載能力極限狀態(tài)是指應于結(jié)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大的承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。正常使用極限狀態(tài)是指對應于結(jié)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定的限值。3、混凝土強度標準值是按什么原則確定的？混凝土材料分項系數(shù)和強度設(shè)計值是如何確定的？答：混凝土強度標準值是按照極限狀態(tài)方法確定的?；炷敛牧戏猪椣禂?shù)取1.4，根據(jù)規(guī)范確定。混凝土強度設(shè)計值是在承載能力極限狀態(tài)設(shè)計中采用的強度代表值，為強度標準值除以相應的材料分項系數(shù)。4、什么是保證率？什么叫結(jié)構(gòu)的可靠度和可靠指標？我國《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準》對結(jié)構(gòu)可靠度是如何定義的？答：保證率是指混凝土強度總體中大于設(shè)計的強度等級值的概率。結(jié)構(gòu)的可靠度是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的概率?？煽恐笜耸呛饬拷Y(jié)構(gòu)可靠度的一個指標。我國《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準》對結(jié)構(gòu)可靠度的定義是結(jié)構(gòu)不失效的保證率，為結(jié)構(gòu)的可靠度。第四章受彎構(gòu)件正截面承載力計算1、簡述適筋梁正截面受彎三個受力階段？答：適筋梁正截面受彎三個受力階段是：彈性工作階段，帶裂縫工作階段，鋼筋塑流階段。2、正截面承載力計算的基本假定是什么？答：⑴截面應變保持平面；⑵不考慮混凝土的抗拉強度；⑶混凝土受壓應力應變采用簡化形式；⑷鋼筋應力應變關(guān)系。3、受彎構(gòu)件正截面破壞形態(tài)有哪幾種？答：受彎構(gòu)件正截面破壞形態(tài)有：超筋梁破壞，適筋梁破壞，少筋梁破壞。100040020010001000100KN100040020010001000100KN100KN解：跨中最大M：縱向受拉鋼筋采用HRB335級5、已知：T形截面梁，，M=250KN·m，C30，HRB335，環(huán)境類別為一類。求：AS解：屬于第二類截面第五章受彎構(gòu)件斜截面承載力的計算1、影響斜截面受剪承載力的主要因素？答：影響斜截面受剪承載力的主要因素有：剪跨比，混凝土強度，配箍率和箍筋強度，縱向鋼筋的配筋率。2、簡述斜截面受剪承載力計算截面的位置。答：斜截面受剪承載力計算截面的位置：⑴支座邊緣處的截面；⑵受控區(qū)彎起鋼筋彎起點處的截面；⑶箍筋截面面積或間距改變處的截面；⑷腹板寬度改變處的截面。3、斜截面受剪的三種主要破壞形態(tài)是什么？答：斜截面受剪的三種主要破壞形態(tài)是：斜壓破壞，剪壓破壞，斜拉破壞。4、如圖所示鋼筋混凝土簡支梁，采用混凝土C30（），HPB235級（），不計自重，環(huán)境類別為一類，試配置箍筋。1000100040020010001000100KN100KN解：驗算最小截面尺寸：符合要求。配箍筋：采用直徑為8的HPB235級鋼筋按集中荷載考慮需計算配箍；取s=150選配φ8@150驗算最小配箍率：滿足要求。5、一鋼筋混凝土矩形截面簡支梁，截面尺寸250mm×500mm，混凝土強度等級為C20（、），箍筋為熱軋HPB235級鋼筋（），縱筋為325的HRB3