混凝土结构设计原理考试2

一1混凝土钢筋共同工作的条件
钢筋与混凝土之间存在粘接力，使两者能结合在一起。

钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数很接近。

钢筋埋置于混凝土中，混凝土对钢筋去保护作用。

2混凝土的优缺点
优点：耐久性好，耐火性好，整体性好，可模型，就地取材，节约钢材。

缺点：自重大，抗裂性差，需要模板，施工工序复杂，周期较长，受季节气候英雄，隔热隔声差。

二3混凝土结构用钢筋分几类？应力-应变曲线各有什么特征？
钢筋混凝土用钢筋：热轧钢筋，有明显的流幅（软钢）曲线4个阶段。

预应力混凝土用钢筋：钢绞线，预应力钢丝，无明显的流幅（软钢）曲线2个阶段。

4钢筋的强度和塑性指标？在混凝土设计中，钢筋强度如何取值？对钢筋性能有哪些要求？屈服强度和极限强度，延伸率和冷弯性能。

软钢采用屈服强度，硬钢采用0.85倍的极限强度。

性能要求：适当的强度和屈强比，足够的塑性，可焊性，耐久耐火性，与混凝土具有良好的粘结
5对钢筋进行机械冷加工的目的？经加工后的性能有何变化？
目的：为了节约钢材和扩大钢筋的应用范围。

变化：提高了钢筋的强度，但降低了塑性。

冷拉提高抗拉强度，降低抗压强度。

冷拔同时提高抗拉，抗压强度。

6混凝土的强度指标有哪些?什么是混凝土的强度等级？我国划分几级？同一强度等级的混凝土，比较各种强度指标值得大小，说明理由？
指标：立方体抗压强度，轴心抗压强度，抗拉强度。

强度等级：混凝土力学强度指标的基本代表值。

划分14级。

由小到大：抗拉，轴心抗压，立方体抗压。

7简述混凝土在单向受压短期荷载作用下的应力-应变曲线特点。

混凝土时间的峰值应变和极限压应变各指什么？结构计算中如何取值？
当荷载较小时，应力-应变关系接近于直线，随着荷载的增加，应力-应变关系偏离直线，应变的增长速度比应力增长快，随着荷载的进一步增加，应变增长速度进一步加快，应力-应变曲线的斜率急剧减小。

随后试件的承载能力随应变增长逐渐减小，当应力开始下降时，试件表面出现裂缝，应力下降加快，当应变在0.004-0.006是，应力下降减速，最后趋于稳定。

峰值应变：混凝土发挥出受压时的最大承载能力时的应变。

极限压应变：混凝土试件所能达到的最大应变值。

计算时取值：峰值应变0.002，极限压应变0.0033。

8什么叫约束混凝土？有哪些作用？
约束混凝土就是用横向约束来提高混凝土的抗压强度和变形性能。

作用：提高混凝土的抗压强度，改善混凝土的变形性能
9在重复荷载作用下，混凝土的应力应变曲线有何特点？何为混凝土的疲劳强度？
当加载的最大应力值不超过某个限制时，每次加载卸载过程都将有一部分塑性变形不能恢复，随着荷载循环次数的增加，累积的塑性变形不在增长，应力-应变曲线呈直线变化。

当加载时的压应力值超过某一界限值时，应力-应变曲线一度呈直线变化，加载曲线不在形成封闭的换，应力-应变曲线的斜率不断降低。

混凝土试件承受200万次重复荷载时发生破坏的应力指称为混凝土的疲劳强度。

10什么是混凝土的弹性模量和变形模量？有何区别？如何测定弹性模量？
弹性模量：应力较小时，通常取混凝土土应力-应变曲线在原点O处切线的斜率作为混凝土的初始弹性模量，简称弹性模量。

变形模量：应力较大时，采用原点与某点连线的斜率作文混凝土的变形模量。

区别：应力不一样。

弹性模量测定：将应力-应变曲线上0.4Fcs与
0.5N/mm2的应力差与相应的应变差的比值作为弹性模量？
11何为混凝土的徐变变形？徐变变形的特点？产生徐变的原因？影响混凝土徐变的因素？徐变对结构的影响？
徐变：在不变的应力长期作用下，混凝土的变形随时间而徐徐增长的现象。

特点：徐变开始增长很快，以后逐渐变慢，最后趋于稳定。

原因：一是混凝土中的水泥凝胶体在荷载作用下产生粘性流动，并把它所承受的压力逐渐转给骨料颗粒，使骨料压应力增大，试件随之产生变形。

二是混凝土内部的微裂缝在荷载长期作用下不断发展和增加，也是徐变增大。

应力不大时，第一个原因为主，应力较大时，第二个原因为主。

因素：应力大小，材料组成，外部环境等。

影响：徐变会使钢筋与混凝土之间产生应力充分布，使混凝土应力减小，钢筋应力增大，徐变使受弯和偏心受压构件的受压区变形增大，使构件挠度增加，是偏压构件的附加偏心距增大而导致构件承载力降低。

12何为混凝土的收缩？收缩对混凝土结构的影响？徐变和收缩的区别？
混凝土的空气中结硬时体积会缩小，称为混凝土的收缩。

影响：导致混凝土产生收缩裂缝。

13什么是粘接应力和粘结强度？粘结强度一般有哪些部分组成？影响因素？
粘结应力：钢筋与混凝土接触面上所产生的沿钢筋纵向的剪应力。

粘接强度：粘接失效时的最大粘接应力。

粘结强度由胶着力，摩擦力和咬合力组成。

影响因素：混凝土强度，混凝土保护层厚度及钢筋净间距，钢筋的外形，横向配筋，侧向压应力，受力状态。

14何谓钢筋的锚固，搭接和延伸？钢筋的锚固长度如何确定？
钢筋的锚固是指通过混凝土中钢筋埋置段或机械措施将钢筋所受的力传给混凝土，使钢筋锚固于混凝土而不滑出。

混凝土的搭接分为绑扎搭接，机械连接和焊接。

纵向受力钢筋的锚固长度，是以锚固强度极限状态或刚度极限状态为依据并考虑钢筋的锚固可靠度及其他因素而确定的。

15与普通混凝土相比，高强混凝土的强度和变形性能有何特点？
高强混凝土强度很高，在受压时表现出较少的塑性和更大的脆性。

三16什么是结构上的作用？荷载属于哪种作用？作用效应和荷载效应有什么区别？
结构上的作用是指施加在结构上的集中力或分布力，以及引起结构外加变形或约束变形的原因。

荷载属于直接作用。

作用效应是以变形的形式作用的结构上，荷载效应是以力的形式作用的结构上。

17荷载按随时间的变异分为几类？荷载有哪些代表值？在结构设计中,如何用荷载代表值？分三类：永久荷载，可变荷载，偶然荷载。

代表值：荷载标准时，荷载准永久值，荷载组合值，荷载频遇值。

结构设计中，永久荷载用标准值为代表值，可变荷载采用标准时，组合值，频遇值，和准永久值为代表值。

18什么是结构抗力？影响结构抗力的因素？
结构抗力指整个结构或结构构件承受作用效应的能力。

影响因素：材料性能，几何参数，和计算模式的精确性。

19什么是材料强度标准值和材料强度设计值？从概率意义来看，他们是如何取值的？分别说说混凝土，钢筋的强度标准值，平均值，设计值之间的关系？
材料强度标准时是材料强度概率分布中具有一定保证率的偏低的材料强度值。

材料强度标准值应符合规定质量的材料强度的概率分布的某一分位值确定
钢筋的强度标准值：软钢屈服强度，硬钢最大应力的0.85倍
混凝土的强度：Fcu，k=Fcu，m-1.645σfcu。

20什么是结构的预定功能？什么是结构的可靠度？可靠度如何度量和表达？
结构的可靠度是指结构的规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。

如何度量：安全性，适用性，耐久性。

21什么是结构的极限状态？极限状态可分为几类？各有什么标志和限制？
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求。

次特定状态称为该功能的极限状态。

分类：承载能力极限状态，正常使用极限状态。

标志和限值：承载能力极限状态标志：结构或结构构件达到允许的最大承载功能的状态，其中结构因塑性变形破坏也算。

限值：结构或构件达到最大承载力。

正常使用极限状态标志：影响正常使用限值：结构或构件达到正常使用或耐久性的规定限值。

22什么是失效概率？什么是可靠指标？二者有何联系？
结构功能函数Z=R-S<0的概率称为结构的失效概率Pf。

B=Ux/σz称为可靠指标。

B越大，Pf越小，结构越可靠。

23什么是概率极限状态设计法？其主要特点是什么？
在极限概率设计中，若以结构的失效概率和可靠指标度量结构可靠度，并且建立结构可靠度与结构极限状态之间的关系，这就是概率极限状态设计法。

这种方法能够比较充分的考虑各种有关因素的客观变异性，所设计的结构比较符合预期的可靠度要求。

24对正常使用极限状态，如何根据不同的设计要求确定荷载组合的效应设计值？
一个极限状态被超越时将产生严重的永久性损害的情况用标准组合，一个极限状态被超越时将产生局部破坏，较大变形或短暂震动用频遇组合，当荷载的长期效应是决定性因素时用准永久组合。

26解释定义
设计基准期：为确定可变作用及时间作用有关的材料性能取值而选用的时间参数。

设计使用年限：设计规定的结构不需要进行大修即可按其预定目的使用的时期。

四27梁板中混凝土保护层的作用？
为了保证结构的耐久性，耐火性以及钢筋与混凝土的粘接性能。

28梁的架立钢筋，梁测纵向钢筋，板的分布钢筋的作用？
架立钢筋：固定箍筋并与纵向手拉钢筋形成钢筋骨架，同时承受由于混凝土收缩以及温度变化引起的拉应力。

梁侧纵向钢筋：承受梁侧面温度变化及混凝土收缩引起的应力，并抑制混凝土裂缝的开裂。

板的钢筋：提高板的强度。

29适筋梁从开始加载到破坏经历哪几个极端？各阶段的主要特征是什么？每个阶段是哪种极限状态的计算依据？
第一阶段：为开裂阶段，弹性工作阶段，大致呈直线，用于抗裂验算。

第二极端：带裂缝工作阶段，呈曲线，梁达到屈服状态，用于裂缝宽度及变形验算。

第三阶段：破坏阶段，梁达到极限状态，接近水平的曲线，用于受弯承载力计算。

30什么叫配筋率？配筋率对梁的正截面受弯承载力有何影响？
配筋率即纵向受拉钢筋截面面积与截面有效面积的比值。

梁的材料和尺寸一定是，改变配筋率，梁的受弯承载力发生变化，梁的破坏阶段的受力性质也会发生明显的变化。

31试述适筋梁，少筋梁，超筋梁的破坏特征，在设计中如何防止超筋破坏和少筋破坏？
适筋梁：钢筋达到屈服，受压区混凝土被压碎，塑性破坏，钢筋抗拉强度和混凝土抗压强度充分利用。

少筋梁：混凝土开裂，脆性破坏，不能充分利用材料。

超筋梁：受压区混凝土被压碎，脆性破坏，钢筋抗拉强度位充分利用。

防止：配筋率在最大配筋率和最小配筋率之间。

32最小配筋率应根据什么原则确定？
经济安全
33适筋梁的配筋有一定的范围，在这个范围内配筋率改变对构件性能的影响？
构件的受弯承载力发生变化，构件破坏阶段的受力性质也会发生明显变化。

34受弯正截面承载力计算时引入拉哪些基本假设？什么是受压区混凝土的等效矩形应力图形？他是怎么得来的？a，b的物理意义？
基本假设：截面应变分布符合平截面假定，即正截面应按线性规律分布。

截面受拉区的拉力全部由钢筋承担，不考虑混凝土的抗拉作用。

混凝土收拉的应力-应变曲线是由抛物线上升段和水平段两部分组成。

纵向受拉钢筋的极限拉应变取0.01。

纵向钢筋的应力取钢筋应变与其弹性模量的成绩，其绝对值不大于相应的强度设计值。

得来过程：等效矩形应力图形的面积等于曲线应力图形的面积。

等效矩形应力图形的形心位置应与曲线应力图形的形心位置相同。

a1表示曲线应力图形最大应力与混凝土轴心抗拉强度的比值。

b1等效矩形应力图形高度与曲线应力图形高度的比值。

35什么是相对受压区高度？什么是相对界限受压区高度？
由等效矩形应力图形计算得出的受压区高度与截面有效高度的比值定义为相对受压区高度。

界限受压区高度与截面有效高度的比值称为相对界限受压区高度。

36系数as，rs的物理意义？
As相当于弹性材料梁截面抵抗弯矩系数，rs截面内力臂系数。

37在什么情况下采用双筋梁？在双筋梁中受压钢筋起什么作用？为什么双筋截面一定要用封闭箍筋？
当截面承受弯矩很大，超过了单筋矩形截面梁所能承受的最大弯矩时，材料和尺寸收到限制时，采用双筋截面梁。

在不同荷载组合情况下，梁的同一截面承受变号弯矩时，需要在截面受拉区和受压区纵向受力钢筋。

当因某种原因，在截面受压区与存在面积较大的纵向钢筋时，可按双筋梁计算。

作用：受压。

钢筋受压时产生侧向弯曲，如果没有横向箍筋，受压钢筋将发生压屈而侧向凸出，是混凝土保护层崩裂导致构件的提前破坏，且受压钢筋不能充分利用。

38双筋截面梁正截面受弯承载力计算时，为什么要求x﹥2as’？
为保证受压钢筋应力达到屈服强度
39为什么要确定T型截面受压翼缘的计算宽度？如何确定？
翼缘宽度以为的部分不考虑受力。

确定方法：按计算跨度L考虑为L/3。

按梁净距s考虑为b+s
五40试述在普通箍筋柱和螺旋箍筋柱中，箍筋各有什么作用？对箍筋有哪些构造要求？
箍筋的作用是固定纵向钢筋的位置，与纵筋形成空间钢筋骨架，并且防止纵筋受力后外凸，为纵向钢筋提供侧向支撑，同时箍筋还可以约束核心混凝土，改善混凝土的变形性能。

螺旋箍筋柱中的箍筋能显著地提高核心混凝土的抗压强度，并增大其纵向变形能力。

41在轴心受压构件中，受压纵筋应力在什么情况下能达到屈服强度？什么情况下达不到屈服强度？
在混凝土强度较小，轴心受压时混凝土先屈服是钢筋能达到屈服强度，反之达不到。

42轴心受压普通箍筋短柱与长柱破坏形态有何不同？计算中如何考虑长柱的影响？
短柱：柱中先出现微细裂缝，当轴力继续增加时，柱四周出现明显的裂缝及压坏痕迹，混凝土保护层剥落，箍筋间的纵筋压屈，向外凸出，混凝土被压碎，随即破坏。

长柱：构件凹侧先出现裂缝，随后混凝土被压碎，构件凸侧混凝土出现横向裂缝，侧向挠度急剧增大。

在轴心受压构件承载力计算时，采用稳定系数来表示长柱承载力降低的程度。

43轴心受压螺旋箍筋柱与普通箍筋柱的受压承载力计算有何不同？螺旋箍筋柱承载力计算公式的使用条件是什么？为什么有这些限制？
不考虑条件及原因：L/D﹥12时，因构件长细比较大，有可能因纵向弯曲影响致使螺旋箍筋尚未屈服而构件已破坏。

按螺旋箍筋柱计算的受压承载力小于按普通箍筋计算得到的承载力。

当间接钢筋换算面积小于纵筋全部截面面积的0.25倍时，可以认为间接钢筋配置太少，
间接钢筋对核心混凝土的约束不明显。

44说明大小偏心受压破坏发生的条件和破坏特征？说明是界限破坏？与界限破坏对应的界限相对受压区高度如何确定？
当纵向压力的相对偏心距e/h较大，且受拉钢筋配置的不过多时会出现受拉破坏，也叫大偏心受压破坏。

大偏心受拉破坏的主要特征是破坏区从受拉区开始，受拉钢筋先屈服，而后受压区混凝土被压坏。

当相对偏心距较小，或相对偏心距较大，但受拉钢筋配置较多时，会出现受压破坏。

当相对偏心距很小时，构件截面将全部受压。

这两种情况是小偏心受压。

小偏心受压由于混凝土受压而破坏，压应力较大一侧钢筋能达到屈服强度，另一侧钢筋可能受拉也可能受压，一般达不到屈服强度。

当受拉钢筋应力达到屈服强度的同时受压区边缘混凝土刚好达到极限压应变，这就是两类偏心受压破坏的极限状态。

其极限相对受压区高度确定方法同第四章一样。

45为什么要考虑附加偏心距？
由于工程实际中存在荷载位置的不确定性，混凝土质量的不均匀性及施工的偏差等。

46什么是二级效应？如何考虑这一问题？弯矩增大系数的物理意义？
二阶效应及二阶弯矩，指在产生拉挠曲变形或层间位移的结构构件中，由轴向压力所引起的附加应力。

如何考虑P128。

六47大小偏心受拉构件的受力特点和破坏特征有什么不同？判别大小偏心受拉的条件是什么？
当纵向拉力作用于As合力点和As’合力点以内时，发生小偏心受拉破坏。

当纵向拉力增大到一定数值时，离纵向拉力较近一侧截面边缘的混凝土达到极限拉应变，混凝土开裂，整个截面列通，拉力全部由钢筋承受。

当纵向拉力作用于As合力点和As’合力点以外时，发生大偏心受拉破坏。

随着拉力的增大，裂缝首先从拉应力较大侧开始，但截面不会裂通，离纵向力较远一侧仍保留有受压区。

七48在荷载作用下，钢筋混凝土梁为什么会出现斜裂缝？若出现斜裂缝，出现在哪些部位，发展方向如何？
钢筋混凝土中的主拉应力的方向是倾斜的，当主拉应力超过抗拉强度时，将出现斜裂缝。

斜裂缝出现在主拉应力方向倾斜的地方，沿倾斜方向发展。

49在无裂缝钢筋混凝土梁中，斜裂缝出现后梁的应力状态发生拉哪些变化？
斜裂缝出现后，剪力全部由斜裂缝上部混凝土残余面抵抗。

P188
50什么是广义剪跨比？什么是计算剪跨比？在连续梁中，两者有何区别？
M/Vho称为广义剪跨比。

剪跨与截面有效高度的比值称为计算剪跨比。

51斜截面受剪承载力什么要规定上下限？为什么要对截面尺寸加以限制？腹筋梁与一般梁的限制条件有何不同？为什么要规定箍筋的最小配筋率？
当梁的剪力较大而截面尺寸较小且箍筋数量又较多时，梁可能产生斜压破坏，此时箍筋应力达不到屈服强度，梁的受剪承载力取决于混凝土的抗压强度和梁的截面尺寸。

梁发生斜压破坏时，斜压柱体的下部处于拉压应力状态，处于拉压应力状态的混凝土存在软化现象，并且随着混凝土强度的增加软化越明显。

52为什么要控制箍筋和弯起钢筋的最大间距？为什么箍筋的直径不应小于最小直径？
保证可能出现的斜裂缝与箍筋相交，保证强度。

53什么是抵抗弯矩图？他与设计弯矩图有何关系？什么是钢筋的充分利用点和理论阶段点？
完全抵抗图又称材料图，他是按梁实际配置的纵向受力钢筋所确定的各正截面所能抵抗的弯
矩图形。

弯矩抵抗图与设计弯矩图越靠近，经济效果越好。

54梁沿斜截面破坏的主要形态？
斜压破坏：梁的剪跨比比较小，或剪跨比适当，但截面尺寸过小而腹筋数量过多时发生。

这种破坏是斜拉缝先出现在梁腹部，有若干条大致平行，随着荷载增加，裂缝一段朝另一端发展，梁最后因为斜压柱体被压碎而破坏。

破坏时箍筋应力达不到屈服强度，受剪承载力取决于混凝土受压承载力。

剪压破坏：当梁的剪跨比适当，且梁中腹筋数量不过多，或梁的剪跨比比较大，但腹筋数量不过少时发生。

这种破坏时梁的弯剪段下边缘先出现垂直裂缝，随着荷载的增加，这些裂缝沿主应力轨迹向集中荷载作用点延伸，最后形成斜裂缝。

与斜裂缝相交的箍筋应力达到屈服强度。

斜拉破坏：当梁的剪跨比比较大，同时梁内配置的钢筋数量又过少时发生。

斜裂缝一出现，很快形成临界斜裂缝。

因腹筋数量过少，所以腹筋很快达到屈服强度，其斜截面受剪承载力主要取决于混凝土的抗拉强度。

九1裂缝控制等级分为几级？每一级要求是什么？钢筋混凝土构件属于哪一类？
分为三级。

一级严格要求不出现裂缝的构件，二级一般要求不出现裂缝的构件，三级允许出现裂缝的构件。

钢筋混凝土属于三级。

2验算钢筋混凝土构件裂缝宽度和变形的目的是什么?
验证结构是否满足适用性和耐久性的要求
3钢筋混凝土构件裂缝宽度的计算方法有哪两大类？
半理论半经验公式和数理统计的经验公式。

规范采用第二种，主要以粘结滑移理论为基础，同时考虑混凝土保护层厚度及钢筋约束区的影响。

4影响裂缝宽度的因素主要有哪些？
受拉区纵向钢筋的应力，受拉区纵向钢筋直径，受拉区纵向钢筋表面形状，受拉区纵向钢筋配筋率，受拉区纵向钢筋的混凝土保护层厚度，荷载性质。

5为什么在荷载长期作用下受弯构件的挠度会增长？
由于受压区混凝土的徐变，压应变将随时间而增长。

由于裂缝间受拉混凝土出现应力松弛以及混凝土和钢筋之间产生滑移徐变，会使受拉混凝土不断退出工作，因而受拉钢筋平均应变将随时间而增大。

6什么叫最小刚度原则？试分析应用该原则的合理性？
采用各同号弯矩区段内最大弯矩处的最小截面刚度作为该区段的刚度按等刚度梁来计算构件的挠度，这就是最小刚度原则。

7试分析影响混凝土结构耐久性的主要因素？
混凝土碳化，钢筋锈蚀，混凝土的冻融破坏，混凝土的碱集料反应，侵蚀性介质的腐蚀。