结构设计原理简答题(1)

钢筋和混凝土能共同工作的原因：

1）混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，使两者能可靠的结合成一个整体，在荷载的作用下能够很好的共同变形，完成其结构功能。

2）钢筋和混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，钢筋为（1.2×10﹣5）／℃，混凝土为（1.0×10﹣5~1.5×10﹣5）／℃，因此，当温度变化时，不至产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结。

3）包围在钢筋外面的混凝土，起着保护钢筋免遭锈蚀的作用，保证了钢筋与混凝土的共同作用。

1）混凝土在长期荷载作用下的变形性能

徐变：在荷载的作用下，混凝土的变形将随时间的增加而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象称为混凝土

的徐变。

影响徐变的主要因素：

1）混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小：当压应力小于σ≦0.5fc时，徐变大致与应力成正比，各条徐变曲线的间距差不多是相等的，称为线性

徐变。当压应力σ介于（0.5-0.8）fc之间时，徐变的增长较应力的增长为快，这种情况称为非线性徐变。当压应力＞0.8fc时，混凝土的非线性徐变往往是不收敛的。

2）加荷时混凝土的龄期。加荷时混凝土龄期越短，则徐变越大。

3）混凝土的组成成分和配合比。

4）养护及使用条件下的温度与湿度。温度越高，湿度越大，水泥水化作用就约充分，徐变就越小。。混凝土的使用环境温度越高，徐变越大；环境

的相对湿度越低，徐变也越大，因此高温干燥环境将使徐变显著增大。

1）受弯构件正截面工作的三个阶段

这三个阶段是：第1阶段，梁没有裂缝；第2阶段，梁带有裂缝工作；第3阶段，裂缝急剧开展，纵向受力钢筋应力维持在屈服强度不变。

5）适筋梁破坏-----塑性破坏

梁的受拉区钢筋首先达到屈服强度，其应力保持不变而应变显著的增大，直到受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变时，受压区出现纵向水平裂缝，随之因混凝土的压碎而破坏。这种梁破坏前，梁的裂缝急剧开展，挠度较大，梁截面产生较大的塑性变形，因而有明显的破坏预兆，属于塑性破坏。

6）超筋梁破坏-----脆性破坏

当梁截面配筋率ρ增大，钢筋应力增加缓慢，受压区混凝土应力有较快的增长，ρ越大，则纵向钢筋屈服时的弯矩My月趋梁破坏时的弯矩Mu，这意味着第三阶段缩短。当ρ增大到使My=Mu时，受拉钢筋屈服与受压区混凝土压碎几乎同时发生，这种破坏称为平衡破坏或界限破坏，相应的ρ值被称为最大配筋率ρmax。

7）少筋破坏----脆性破坏

当梁的配筋率ρ很小，梁受拉区混凝土开裂后，钢筋应力趋近于屈服强度，即开裂弯矩Mcr趋近于受拉区钢筋屈服时的弯矩My，这意味着第二阶段的缩短，当ρ减小到使Mcr=MY时，裂缝一旦出现，钢筋应力立即达到屈服强度，这时的配筋率称为最小配筋率。

3-5 钢筋混凝土适筋梁正截面受力全过程可划分为几个阶段？各阶段的受力主要特点是什么？

可分为三个阶段：

第Ⅰ阶段：梁混凝土全截面工作，混凝土的压应力和拉应力基本上都呈三角形分布。纵向钢筋受拉应力。混凝土处于弹性工作阶段，即应力与应变成正比。

第Ⅰ阶段末：混凝土受压区的应力基本上仍是三角形分布。但由于受拉区混凝土塑性变形的发展，拉应变增长较快，根据混凝土受拉时的应力----应变曲线，拉区混凝土的应力图形为曲线形。这时，受拉边缘混凝土的拉应变临近极限拉应变，拉应力达到混凝土抗拉强度，表示裂缝即将出现，梁截面上作用的弯矩用Mcr表示。

第Ⅱ阶段：荷载作用弯矩到达Mcr后，在梁混凝土抗拉强度最弱截面上出现了第一批裂缝。这时，在有裂缝的截面上，拉区混凝土退出工作，把它原承担的拉力转给了刚劲，发生了明显的应力重分布，钢筋的拉应力随荷载的增加而增加；混凝土的压应力不再是三角形分布，而形成微曲的曲线形，中和轴位置向上移动。

第Ⅱ阶段末：钢筋拉应变达到屈服时的应变值，表示钢筋应力达到其屈服强度，第Ⅱ阶段结束。

第Ⅲ阶段：在这个阶段里，钢筋的拉应变增长很快，但钢筋的拉应力一般仍维持在屈服强度不变（对具有明显流幅的钢筋）。这时，裂缝急剧开展，中和轴持续上升，混凝土受压区不断缩小，压应力也不断增加，压应力图成为明显的丰满曲线形。

第Ⅲ阶段末：这时，截面受压上边缘的混凝土压应变达到其极限压应变值，压应力图呈明显曲线形，并且最大压应力已不在上边缘而是在距上边缘稍下处，这都是混凝土受压时的应力---应变图所决定的。在第Ⅲ阶段末，压区混凝土的抗压强度耗尽，在临界裂缝两侧的一定区段内，压区混凝土出现纵向水平裂缝，即随着混凝土的被压碎，梁破坏，在这个阶段，纵向钢筋的拉应力仍维持在屈服强度。

4-1 钢筋混凝土受弯构件沿斜截面破坏的形态有几种？各在什么情况下发生？

钢筋混凝土受弯构件沿斜截面破坏的形态有1）斜拉破坏；2）剪压破坏；3）斜压破坏。

斜拉破坏：这种破坏发生突然，破坏荷载等于或略高于主要斜裂缝出现时的荷载，破坏面较整齐，无混凝土压碎现象。这种破坏往往发生于剪跨比较大

（m>3）时。

剪压破坏：随着荷载的增大，梁的剪弯区段内陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展为临界裂缝。多见于剪跨比为1≤m≤3的情况中。

斜压破坏：当剪跨比较小（m＜1）时，首先是荷载作用点和支座之间出现一条斜裂缝，然后出现若干条大体相平行的斜裂缝，梁腹被分割成若干个

倾斜的小柱体。随着荷载的增大，梁腹发生类似混凝土支柱体被压坏

的情况，破坏时斜裂缝多而密，但没有主裂缝，称为斜压破坏。

剪压破坏：随着荷载的增大，梁的剪弯区段内陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展为临界裂缝。临界斜裂缝出现后，梁承受的荷载还能继续增加，而

斜裂缝伸展至荷载垫板下，直到斜裂缝顶端（剪压区）的混凝土在正

应力σx，剪应力τy的共同作用下被压酥而破坏。破坏处可见到很

多平行的斜向短裂缝和混凝土碎渣。这种破坏称为剪压破坏。多见于

剪跨比为1≤m≤3的情况中。

1）为了保证在使用荷载作用下，螺旋箍筋混凝土保护层不致过早的剥落，螺旋箍筋柱的承载力计算值按式γ。Nd≤Nu＝0.9（ƒcdAcor＋KƒsdAso＋ƒˊsdAˊ