模块2结构材料力学性能习题答案

模块2结构材料力学性能习题答案

1. 有明显屈服点的钢筋的拉伸试验过程可分为哪四个阶段？试作出其应力-应变图并标出各阶段的特征应力值。

有明显屈服点的钢筋的拉手试验阶段可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。

图 有明显屈服点钢筋的σ-ε曲线

弹性阶段：a 点对应的为弹性极限σp 。屈服阶段：b 点为屈服上限；c 点为屈服下限，即屈服极限σs 。强化阶段：最高点e 点对应的为抗拉强度σb 。

2. 结构设计计算中，有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋在设计强度取值上有何不同？

屈服强度是钢筋强度的设计依据。有明显屈服点的钢筋，一般取屈服下限作为屈服强度。无明显屈服点的钢筋，通常取残余应变为0.2%时对应的应力σ0.2作为强度设计指标，称为条件屈服强度。

3. 钢材有哪几项主要力学性能指标？各项指标可用来衡量钢材的哪些方面的性能？

钢材的几项主要力学性能指标：强度、塑性、冷弯性能、冲击韧性。 强度主要是屈服点y f 和抗拉强度u f 这两项指标。钢材的屈服点y f 是衡量结构承载力和确定强度设计值的指标；抗拉强度u f 可直接反映钢材内部组织的优劣，它是抵抗破坏的重要指标。

塑性，延伸率代表材料断裂前具有的塑性变形能力。

冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。

冲击韧性指钢材抵抗冲击荷载的能力。

4. 碳、锰、硅、硫、磷对碳素结构钢的机械性能分别有哪些影响？

碳：随着含碳量的增加，钢的强度和硬度提高，塑性和韧性下降。但当含碳量大于1.0%时，由于钢材变脆，强度反而下降。

锰：适量的锰可提高强度而不明显影响塑性，同时可消除热脆和改善冷脆倾向。

硅：适量(含量不超过0.2%时)可提高钢材强度，而对塑性、韧性和可焊性无明显不良影响。

硫：有害元素，会引起热脆性。

磷：使钢的强度、硬度提高，但显著降低钢材的塑性和韧性，会导致冷脆性。

5. 试阐述什么是应力集中。

钢结构构件中存在的孔洞、槽口、凹角、裂缝、厚度变化、形状变化、内部缺陷等使一些区域产生局部高峰应力，在另外一些区域则应力降低，此谓应力集中现象。

6. 混凝土基本的强度指标有哪几种？

混凝土立方体抗压强度、混凝土轴心抗压强度、混凝土的抗拉强度。

7. 混凝土三向受压时的强度为何会提高？

混凝土三向受压时强度提高的原因：侧向压应力约束了混凝土的横向变形，从而延迟和限制了混凝土内部裂缝的发生和发展，提高了混凝土在受压方向上的抗压强度。

8. 混凝土的变形分哪两类？各包括哪些变形？

混凝土的变形分两类：一类是荷载作用下的受力变形，包括一次短期加载的变形、荷载长期作用下的变形和多次重复荷载下的变形；另一类是体积变形，包括收缩、膨胀和温度变形。

9. 什么是混凝土的徐变现象？影响混凝土徐变的因素有哪些？如何影响？

混凝土在长期荷载作用下，应力不变，应变随时间继续增长的现象称为徐变。

影响混凝土徐变的主要因素有：内在因素、环境影响、应力条件。

混凝土的组成配比是影响徐变的内在因素。骨料的弹性模量越大、骨料的体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，水泥用量少，徐变也越小。

养护及使用条件下的温湿度是影响徐变的环境因素。受荷前养护的温湿度越高，水泥水化作用越充分，徐变就越小，蒸汽养护可使徐变减少约20％～25％。试件受荷后所处使用环境的温度越高、湿度越低，徐变就越大。因此，高温干燥环境将使徐变显著增大。

加荷时混凝土的龄期和施加初应力的水平( 与

f的比值)是影响徐变的重

c

要因素。加荷时试件的龄期越长，徐变越小。当加荷龄期相同时，初应力越大，徐变也越大。

10. 影响混凝土收缩的因素有哪些？如何影响？

影响混凝土收缩的因素有：

(1)水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大。

(2)骨料级配好，骨料的弹性模量大，收缩小。

(3)构件养护时的温度高、湿度高，收缩小。蒸汽养护混凝土的收缩值小于常温养护下的收缩值(图2.3.7)。

(4)构件使用环境的温度低、相对湿度大，收缩小。

11. 常用的砂浆有哪几种？

水泥砂浆、石灰砂浆、混合砂浆和砌块专用砂浆。

12. 为什么砌体的抗压强度远低于砖的抗压强度?

砌体在受压产生压缩变形的同时还产生横向变形，而砖的横向变形小于砂浆的横向变形(因为砖的弹性模量一般高于砂浆的弹性模量)，又因为两者之间存在粘结力和摩擦力，因此砂浆受到横向压力，砖阻止砂浆的横向变形；反过来砂浆将横向拉力作用于砖，增大砖的横向变形。

单块砖在砌体中处于压、弯、剪、拉的复合应力状态，其抗压强度降低；砂浆处于三向受压状态，抗压强度提高。砌体在横向变形时砖和砂浆的交互作用，使得砌体的抗压强度比相应砖的强度要低得多。

砖内产生的横向拉应力将加快裂缝的出现和发展，加上竖向灰缝的不饱满、不密实将造成砌体竖向灰缝处的应力集中，加快了砖的开裂，从而也使砌体的强度降低。

13. 影响砌体抗压强度的主要因素有哪些？

根据试验分析，影响砌体抗压强度的主要因素有：

(1)砌体的强度主要取决于块体和砂浆的强度。

(2)块体的尺寸、几何形状和表面的平整度对砌体的抗压强度也有较大的影响。砌体强度随块体厚度的加大而增大，随块体长度的加大而降低。因为增加块体的厚度，其抗弯、抗剪能力亦会增加，同样会提高砌体的抗压强度。块体的表面愈平整，灰缝的厚度将愈均匀，从而减少块体的受弯受剪作用，砌体的抗压强度就会提高。

(3)和易性好的砂浆具有很好的流动性和保水性。在砌筑时易于铺成均匀、密实的灰缝，减少了单个块体在砌体中弯、剪应力，因而提高了砌体的抗压强度。

(4)砌筑质量对砌体抗压强度的影响，主要表现在水平灰缝砂浆的饱满程度。灰缝的厚度也将影响砌体强度。水平灰缝厚些容易铺得均匀，但增加了砖的横向拉应力；灰缝过薄，使砂浆难以均匀铺砌。

γ?

14. 在什么情况下，砌体强度设计值需乘以调整系数

a

γ：下列情况的各类砌体，其砌体强度设计值应乘以调整系数

a

(1)有吊车房屋砌体、跨度不小于9m的梁下烧结普通砖砌体、跨度不小于7.5m的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体，混凝土和轻骨料混

γ为0.9；

凝土砌块砌体，

a

γ为其截面面积加0.7。对

(2)对无筋砌体构件，其截面面积小于0.3m2时，

a

γ为其截面面积加0.8。构配筋砌体构件，当其中砌体截面面积小于0.2m2时，

a

件截面面积以m2计；

γ为

(3)当采用水泥砂浆砌筑时，各类砌体的抗压强度设计值的调整系数

a

γ为0.8；对配筋砌体构件，当其中的0.9；对于抗拉、抗弯、抗剪强度设计值，

a

γ；

砌体采用水泥砂浆砌筑时，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数

a

γ为0.89；

(4)当施工质量控制等级为C级时，

a

γ为1.1。

(5)当验算施工中房屋的构件时，

a