钢筋混凝土结构简答题讲解

第一章绪论1．什么是混凝土结构？有哪几种类型?答：混凝土结构是以混凝土材料为主，并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维，形成的结构，有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。

混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点。

2．以简支梁为例，说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。

答：素混凝土简支梁，跨中有集中荷载作用。

梁跨中截面受拉，拉应力在荷载较小的情况下就达到混凝土的抗拉强度，梁被拉断而破坏，是无明显预兆的脆性破坏。

钢筋混凝土梁，受拉区配置受拉钢筋梁的受拉区还会开裂，但开裂后，出现裂缝，拉力由钢筋承担，直至钢筋屈服以后，受压区混凝土受压破坏而达到极限荷载，构件破坏。

素混凝土简支梁的受力特点是承受荷载较小，并且是脆性破坏。

钢筋混凝土简支梁的极限荷载明显提高，变形能力明显改善，并且是延性破坏。

3．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条件是：（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；（4）钢筋在混凝土中有可靠的锚固。

4．混凝土结构有什么优缺点？答：钢筋混凝土结构除了比素混凝土结构具有较高的承载力和较好的受力性能以外，与其他结构相比还具有下列特点：主要优点有：（1）取材容易：混凝土所用的砂、石一般易于就地取材。

另外，还可有效利用矿渣、粉煤灰等工业废料。

（2）合理用材：钢筋混凝土结构合理地发挥了钢筋和混凝土两种材料的性能，与钢结构相比，可以降低造价。

（3）耐久性：密实的混凝土有较高的强度，同时由于钢筋被混凝土包裹，不易锈蚀，维修费用也很少，所以钢筋混凝土结构的耐久性比较好（混凝土碳化、冻融、氯离子、碱骨料反应、密实性等因素）。

（4）耐火性：混凝土包裹在钢筋外面，火灾时钢筋不会很快达到软化温度而导致结构整体破坏（不会像木结构那样燃烧，也不会像钢结构那样很快达到软化温度而破坏）。

与裸露的木结构、钢结构相比耐火性要好。

（5）可模性好：根据需要，可以较容易地浇筑成各种形状和尺寸的钢筋混凝土结构。

（6）整体性：整浇或装配整体式钢筋混凝土结构有很好的整体性，刚度大，又具有较好的延性，有利于抗震、抵抗振动和爆炸冲击波。

其主要缺点有：（1） 自重大（普通钢筋混凝土比重3/25m KN ）：这对于大跨度结构、高层建筑结构及抗震不利，也给运输和施工吊装带来困难。

（2）抗裂性较差：混凝土的抗拉强度非常低，因此受拉和受弯等构件在正常使用时往往带裂缝工作，尽管裂缝的存在并不一定意味着结构发生破坏，但是它影响结构耐久性和美观。

当裂缝数量较多和开展较宽时，还将给人造成一种不安全感。

同时对一些不允许出现裂缝或对裂缝宽度有严格限制的结构，要满足这些要求就需要提高工程造价。

（3）性质脆：随着混凝土强度等级的提高，脆性而加大。

（4）隔热隔声性能也较差。

（5）施工时费工大、模板用料多、施工周期长，施工还要受到气候的限制。

5． 简述混凝土结构设计方法的主要阶段。

答：混凝土结构设计方法大体可分为四个阶段：（1）在20世纪初以前，钢筋混凝土本身计算理论尚未形成，设计沿用材料力学的容许应力方法。

（2）1938年左右已开始采用按破损阶段计算构件破坏承载力，50年代，出现了按极限状态设计方法，奠定了现代钢筋混凝土结构的设计计算理论。

（3）二战以后，设计计算理论已过渡到以概率论为基础的极限状态设计方法。

（4）20世纪90年代以后，开始采用或积极发展性能化设计方法和理论。

第二章 钢筋混凝土的材料力学性能1、什么叫混凝土立方强度？规范规定以什么强度作为混凝土强度等级指标？按标准方法制作、养护的边长为150mm 的立方体试块，在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度作为立方体抗压标准强度，以k cu f ,表示。

规范规定以混凝土立方强度作为混凝土强度等级指标。

2、测定混凝土立方强度的标准试块的尺寸为多少？工程上还有哪两种尺寸？如何进行换算的？标准试块尺寸为：边长为150mm 的立方体，工程上还有用边长为100mm 或边长200mm 的立方体试块。

由于试件的尺寸效应，需将非标准试块实测值乘以换算系数转换成标准试件的立方体抗压强度标准值，其换算关系为：)100(95.0)150(,,k cu k cu f f = )200(05.1)150(,,k cu k cu f f =3、C30含义是什么？C30表示混凝土立方体抗压强度的标准值为302/mm N 。

4、《混凝土规范》中混凝土强度等级是按什么划分的？分几个等级？是按混凝土立方强度划分的，是衡量混凝土强度大小的基本指标，也是评价混凝土等级的标准。

分14个等级（C15~C80）。

5、何谓混凝土收缩、膨胀？对结构有什么危害？有哪些措施可避免或减少？（1）混凝土的收缩与膨胀：混凝土在空气中结硬时，体积会收缩；在水中结硬时，体积会膨胀，一般收缩值比膨胀值要大得多。

（2）收缩对钢筋混凝土的危害很大。

对一般构件来说，收缩会引起初应力，甚至产生早期裂缝，因为钢筋的存在企图阻止混凝土的收缩，这样将使钢筋受压，混凝土受拉，当拉应力过大时，混凝土便出现裂缝。

此外，混凝土的收缩也会使预应力混凝土的构件产生预应力损失。

（3）减少混凝土收缩裂缝的措施有：①加强混凝土的早期养护；②减少水灰比；③提高水泥标号，减少水泥用量；④加强混凝土密实振捣；⑤选择弹性模量大的骨料；⑥在构造上设置伸缩缝、设置施工后浇带、配置一定数量的构造筋等。

6、什么叫混凝土徐变？混凝土徐变对结构有什么影响？在不变的应力长期持续作用下，混凝土的变形随时间而缓慢增长的现象称为混凝土的徐变。

徐变对钢筋混凝土结构的影响既有有利方面又有不利方面。

有利影响，在某种情况下，徐变有利于防止结构物裂缝形成；有利于结构或构件的内力重分布，减少应力集中现象及减少温度应力等。

不利影响，由于混凝土的徐变使构件变形增大；在预应力混凝土构件中，徐变会导致预应力损失；徐变使受弯和偏心受压构件的受压区变形加大，故而使受弯构件挠度增加，使偏压构件的附加偏心距增大而导致构件承载力的降低。

7、我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线。

根据轧制和加工工艺，钢筋可分为热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋。

热轧钢筋分为热轧光面钢筋HPB235（Q235，符号Φ，Ⅰ级）、热轧带肋钢筋HRB335（20MnSi，符号，Ⅱ级）、热轧带肋钢筋HRB400（20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi，符号，Ⅲ级）、余热处理钢筋RRB400（K 20MnSi，符号，Ⅲ级）。

热轧钢筋主要用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力普通钢筋。

8、钢筋按其加工工艺、外形、力学性能的不同可分为哪几种形式？（1）按其加工工艺：可分为热轧钢筋、冷加工钢筋、热处理钢筋和钢丝四类。

（2）按外形：光面钢筋和变形钢筋两种。

（3）按力学性能：把钢筋分为有明显屈服点的钢筋（软钢：热轧钢筋和冷轧钢筋）和无明显屈服点的钢筋（硬钢：钢丝、钢绞线及热处理钢筋）9、软钢和硬钢的区别是什么？应力—应变曲线有什么不同？设计时分别采用什么值作为依据？有物理屈服点的钢筋，称为软钢，如热轧钢筋和冷拉钢筋；无物理屈服点的钢筋，称为硬钢，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。

软钢的应力应变曲线如图2-1所示，曲线可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段。

f有明显流幅的钢筋有两个强度指标：屈服强度、钢筋极限强度u图2-1 软钢应力应变曲线硬钢拉伸时的典型应力应变曲线如图2-2。

钢筋应力达到比例极限点之前，应力应变按直线变化，钢筋具有明显的弹性性质，超过比例极限点以后，钢筋表现出越来越明显的塑性性质，但应力应变均持续增长，应力应变曲线上没有明显的屈服点。

到达极限抗拉强度b 点后，同样由于钢筋的颈缩现象出现下降段，至钢筋被拉断。

设计中极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据，一般取残余应变为0.2%所对应的应力σ0.2作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为条件屈服强度。

图2-2硬钢拉伸试验的应力应变曲线10、什么是钢筋的屈强比？它反映了什么问题？屈强比：钢筋的屈服强度与极限抗拉强度之比。

表示结构可靠性的潜力（作为安全储备），抗震结构中，考虑到钢筋有可能受拉进入强化段，因此要求钢筋的屈强比不大于0.8，因而钢筋的极限抗拉强度是检验钢筋质量的另一强度指标。

11、混凝土结构对钢筋性能的要求有哪些？（1）强度高：采用较高强度的钢筋可以节省钢材，获得较好的经济效益；（2）塑性好：要求钢筋在断裂前有足够的变形，能给人以破坏的预兆。

因此，应保证钢筋的伸长率和冷弯性能合格；（3）可焊性好：在很多情况下，钢筋的接长和钢筋之间的连接需要通过焊接。

因此要求在一定工艺条件下钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好；（4）为了使钢筋的强度能够充分被利用和保证钢筋与混凝土共同工作，二者之间应有足够的粘结力。

在寒冷地区，对钢筋的低温性能也有一定的要求。

12、钢筋与混凝土是两种性质不同的材料为什么能共同工作？（1）钢筋和混凝土之间存在粘结力，能使两者协调变形、相互作用、共同受力；（2）钢筋与混凝土之间的线膨胀系数接近，当所处环境温度变化时，它们之间不会产生相对变形使粘结力遭到破坏；（3）混凝土能裹住钢筋，使钢筋不易生锈，也不致因受火灾使钢筋达到软化温度导致结构破坏，因而钢筋混凝土结构具有耐久性。

13、钢筋和混凝土之间的粘结力是如何产生的？（1）化学胶着力：由于混凝土颗料的化学吸附作用，在钢筋与混凝土接触面上产生一种胶结力。

此力数值很小，在整个粘结锚固力中不起明显作用；（2）摩擦力：混凝土硬化时体积收缩，将钢筋紧紧握固而产生一种能抵制相互滑移的摩擦阻力；（3）机械咬合力：钢筋表面凸凹不平，与混凝土之间产生机械咬合作用，这种机械咬合作用往往很大，约占粘结力的一半以上，是粘结力的主要来源。

14、最小锚固长度是如何确定的？答：达到锚固极限状态时所需要的钢筋最小锚固长度，称为临界锚固长度l cr a。

锚固抗力等于钢筋屈服强度F y时，相应的锚固长度就是临界锚固长度l cr a，这是保证受力钢筋直到屈服也不会发生锚固破坏的最小长度。

钢筋屈服后强化，随锚固长度的延长，锚固抗力还能增长，到锚固抗力等于钢筋拉断强度F u时，相应的锚固长度就是极限锚固长度l u a。

设计锚固长度l a应当在临界锚固长度和极限锚固长度之间，前者是为了保证钢筋承载受力的基本性能，后者是因为过长的锚固实际已经不起作用。