混凝土结构设计原理简答题部分答案

《混凝土结构设计原理》

第1章概论

1.钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？

答：混凝土和钢筋协同工作的原因是：（1）钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体；（2）钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同，两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏；（3）设置一定厚度混凝土保护层，混凝土的碱性环境使钢筋不易发生锈蚀，遇到火时不致因钢筋很快软化而导致结构破坏；（4）钢筋在混凝土中有可靠的锚固。

混凝土结构的特点是什么？

答：优点——取材容易、合理用材、整体性好、耐久性好、耐火性好可塑性好缺点——自重大、抗裂性差、施工复杂、施工周期长、施工受季节影响、结构隔热隔声性能差、修复加固困难。

第2章钢筋和混凝土的力学性能

《规范》规定混凝土强度等级

答：混凝土强度等级有C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 共十四个等级，其中C50以下的为普通混凝土，C50以上的为高强度等级混凝土

2.什么叫混凝土徐变？引起徐变的原因有哪些？

答：（1）混凝土结构或材料在不变的应力或荷载长期持续作用下，混凝土的变形或应变随时间而缓慢增长的现象称为混凝土的徐变。（2）内在因素：混凝土的组成成分是影响徐变的内在因素。水泥用量越多，徐变越大。水灰比越大，徐变越大。集料的弹性模量越小徐变就越大。构件尺寸越小，徐变越大。环境因素：混凝土养护及使用时的温度是影响徐变的环境因素。温度越高、湿度越低，徐变就越大。若采用蒸汽养护则可以减少徐变量的20%-25%。应力因素：施加初应力的大小和加荷时混凝土的龄期是影响徐变的应力因素。加荷时混凝土的龄期越长，徐变越小。加荷龄期相同时，初应力越大，徐变也越大。

3.钢筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪几种？简述冷拉方法？

答：（1）钢筋冷加工目的是为了提高钢筋的强度，以节约钢材。除冷拉钢筋仍具有明显的屈服点外，其余冷加工钢筋无屈服点或屈服台阶，冷加工钢筋的设计强度提高，而延性大幅度下降。（2）冷加工方法有冷拨、冷拉、冷轧、冷扭。（3）冷拉钢筋由热轧钢筋在常温下经机械拉伸而成，冷拉应力值应超过钢筋的屈服强度。钢筋经冷拉后，屈服强度提高，但塑性降低，这种现象称为冷拉强化。冷拉后，经过一段时间钢筋的屈服点比原来的屈服点有所提高，这种现象称为时效硬化。时效硬化和温度有很大关系，温度过高（450℃以上）强度反而有所降低而塑性性能却有所增加，温度超过700℃，钢材会恢复到冷拉前的力学性能，不会发生时效硬化。为了避免冷拉钢筋在焊接时高温软化，要先焊好后再进行冷拉。钢筋经过冷拉和时效硬化以后，能提高屈服强度、节约钢材，但冷拉后钢筋的塑性（伸长率）有所降低。为了保证钢筋在强度提高的同时又具有一定的塑性，冷拉时应同时控制应力和控制应变。4.请简述变形钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的？

答：试验表明，钢筋和混凝土之间的粘结力或者抗滑移力，由四部分组成：

（1）化学胶结力：混凝土中的水泥凝胶体在钢筋表面产生的化学粘着力或吸附力，来源于浇注时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和养护过程中水泥晶体的生长和硬化，取决于水泥的性质和钢筋表面的粗糙程度。当钢筋受力后变形，发生局部滑移后，粘着力就丧失了。（2）摩阻力：混凝土收缩后，将钢筋紧紧地握裹住而产生的力，当钢筋和混凝土产生相对滑移时，在钢筋和混凝土界面上将产生摩擦力。它取决于混凝土发生收缩、荷载和反力等对钢筋的径向压应力、钢筋和混凝土之间的粗糙程度等。钢筋和混凝土之间的挤压力越大、接触面越粗糙，则摩擦力越大。（3）机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬

合作用而产生的力，即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力，取决于混凝土的抗剪强度。变形钢筋的横肋会产生这种咬合力，它的咬合作用往往很大，是变形钢筋粘结力的主要来源，是锚固作用的主要成份。（4）钢筋端部的锚固力：一般是用在钢筋端部弯钩、弯折，在锚固区焊接钢筋、短角钢等机械作用来维持锚固力。各种粘结力中，化学胶结力较小；光面钢筋以摩擦力为主；变形钢筋以机械咬合力为主。

第3章混凝土结构设计的基本原则

5.什么是材料强度标准值？什么是荷载标准值？

答：（1）材料强度标准值的取值原则是在符合规定质量的材料强度实测值得总体中，标准强度应具有不小于95%的保证率，即按概率分布的0.05分数位确定。（2）指在结构的使用期间，在正常情况下出现的最大荷载值。

第4章轴心受力构件承载力

6.轴心受压构件设计时，如果用高强度钢筋，其设计强度应如何取值？

答：纵向受力钢筋一般采用HRB400级、HRB335级和RRB400级，不宜采用高强度钢筋，因为与混凝土共同受压时，不能充分发挥其高强度的作用。混凝土破坏时的压应变0.002，此时相应的纵筋应力值бs’=E sεs’=200×103×0.002=400 N/mm2；对于HRB400级、HRB335级、HPB235级和RRB400级热扎钢筋已达到屈服强度，对于Ⅳ级和热处理钢筋在计算f y’值时只能取400 N/mm2。

简述轴心受拉构件的受力过程和破坏过程？

答：第Ⅰ阶段——加载到开裂前此阶段钢筋和混凝土共同工作，应力与应变大致成正比。在这一阶段末，混凝土拉应变达到极限拉应变，裂缝即将产生。第Ⅱ阶段——混凝土开裂后至钢筋屈服前裂缝产生后，混凝土不再承受拉力，所有的拉力均由钢筋来承担，这种应力间的调整称为截面上的应力重分布。第Ⅱ阶段是构件的正常使用阶段，此时构件受到的使用荷载大约为构件破坏时荷载的50%—70%，构件的裂缝宽度和变形的验算是以此阶段为依据的。第Ⅲ阶段——钢筋屈服到构件破坏当加载达到某点时，某一截面处的个别钢筋首先达到屈服，裂缝迅速发展，这时荷载稍稍增加，甚至不增加都会导致截面上的钢筋全部达到屈服（即荷载达到屈服荷载N y时）。评判轴心受拉破坏的标准并不是构件拉断，而是钢筋屈服。正截面强度计算是以此阶段为依据的。

7.什么是结构的极限状态？极限状态可分为哪两类？

答：（1）整个结构或结构的一部分超过某一特定状态（如达到极限承载力、失稳、裂缝过宽、变形过大等）就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态即为该功能的极限状态。（2）极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类，对结构的各种极限状态，均有明确的标志或限值。承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形。正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。

8.什么是结构可靠度？

答：安全性、适用性和耐久性统称为结构的可靠性，及结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。而结构的可靠度则是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。结构可靠度是结构可靠性的概率度量。

9.什么是结构的安全等级？建筑结构功能要求有哪些？

答：（1）根据结构破坏时可能产生后果（危及人的生命、造成经济损失、对社会或环境产生影响等）将建筑结构分为三个等级，并对其目标可靠指标进行调整。一级很严重，影响很大、二级严重，影响较大、三级不严重，影响较小。建筑结构中结构构件的安全等级，宜与结构的安全等级相同。