华南理工《混凝土结构原理与设计》平时作业

《混凝土结构原理与设计》平时作业

1.请简述钢筋混凝土结构和钢结构相比有哪些优缺点

答：钢筋混凝土结构主要优点：

1、合理利用了钢筋和混凝土两种材料的受力特点，形成较高强度的结构构件。节约钢材，降低造价；

与木结构和钢结构相比，耐久性和耐火性较好，维护费用低；

可模性好；

现浇钢筋混凝土结构的整体性好，又具备较好的延性，适用于抗震结构；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构；

混凝土结构中占比例较大的砂、石等材料，便于就地取材。

钢筋混凝土结构主要缺点：

自重过大；

抗裂性较差，开裂过早；

施工复杂，工序多，浇筑混凝土时需要模板支撑，户外施工受到季节条件限制；

补强修复比较困难等。

介绍结构设计中的基于概率的极限状态设计方法的基本原理。

答：概率极限状态设计法，是指以概率理论为基础，视荷载效应和影响结构抗力的主要因素作为随机变量，根据统计分析的方法确定可靠效率来度量结构可靠度的结构设计方法

介绍钢筋混凝土结构的耐久性概念及其影响因素有哪些

答：混凝土耐久性是指混凝土在设计寿命周期内，在正常维护下，必须保持适合于使用，而不需要进行维修加固，即指混凝土在抵抗周围环境中各种物理和化学作用下，仍能保持原有性能的能力。混凝土工程的耐久性与工程的使用寿命相联系，是使用期内结构保持正常功能的能力，这一正常功能不仅仅包括结构的安全性，而且更多地体现在适用性上。混凝土耐久性主要包括以下几方面：一是抗渗性。即指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。抗渗性对混凝土的耐久性起着重要的作用，因为抗渗性控制着水分渗入的速率，这些水可能含有侵蚀性的化合物，同时控制混凝土受热或受冷时水的移动。二是抗冻性。混凝土的抗冻性是指混凝土在饱水状态下，经受多次抵抗冻融循环作用，能保持强度和外观性的能力。在寒冷地区，尤其是在接触水又受冻的环境下的混凝土，要求具有较高的抗冻性能。三是抗侵蚀性。混凝土暴露在有化学物质的环境和介质中，有可能遭受化学侵蚀而破坏。一般的化

学侵蚀有水泥浆体组分的浸出、硫酸盐侵蚀、氯化物侵蚀、碳化等。四是碱集料反应。某些含有活性组分的骨料与水泥水化析出的KOH和NaOH 相互作用，对混凝土产生破坏性膨胀，是影响混凝土耐久性最主要的因素之一。

影响混凝土结构加固耐久性的因素搜索十分复杂，主要取决于以下四方面因素：

①混凝土材料的自身特性。

②混凝土结构的设计与施工质量。

③混凝土结构所处的环境。

④混凝土结构的使用条件与防护措施。

混凝土材料的自身特性和混凝土结构的设计与施工质量是决定混凝土结构耐久性的内因。混凝土是由水泥、水、粗细集料和某些外加剂，经搅拌、浅注、振捣和养护硬化等过程而形成的人工复合材料混凝土的材料组成，如水灰比（水胶比）、水泥品种和用量集料的种类与级配等都直接影响混凝土结构的耐久性。混凝土的缺陷（例如裂缝、气泡、孔穴巧都会造成水分和侵蚀性物质渗入混凝土内部，与混凝土发生物理化学作用，影响混凝土结构的耐久性。

混凝土结构所处的环境条件和防护措施是影响混凝土结构耐久性外因。外界环境因素对混凝土结构的破坏是环境因素对混凝土结构牧化学作用的结果。环境因素引起的混凝土结构损伤或破坏主要有：

①混凝土碳化。

②氯离子侵蚀。

③碱一集料反应。

④冻融循环破坏。

⑤钢筋腐浊。

什么是正常使用极限状态，在结构设计中有哪些地方和承载能力极限状态不一样。

答：承载能力极限状态是指结构或构件达到最大承载能力，或达到不适于继续承载的变形的极限状态。对应于结构或结构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形，他包括结构件或连接因强度超过而破坏，结构或其一部分作为刚体而失去平衡(倾覆或滑移)，在反复荷载下构件或连接发生疲劳破坏等。

正常使用极限状态是结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态。

一、当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载能力极限状态:

(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆,滑移等);

(2)结构构件或连接因超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏)，或因过度的塑性变形而不适于继续承载;

(3)结构转变为机动体系;

(4)结构或结构构件丧失稳定(如压屈等);

(5)地基丧失承载能力而破坏(如失稳等)。

二、当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常使用极限状态:

(1)影响正常使用或外观的变形;

(2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝);

(3)影响正常使用的振动;

(4)影响正常使用的其它特定状态。

请简述钢筋混凝土受弯构件破坏的全过程。

答：(1) 第I 阶段：混凝土开裂前的未裂阶段

a. 当受拉边缘的拉应变达到混凝土极限拉应变时，截面即将开裂的临界状态（Ⅰa 状态），此时的弯矩值称为开裂弯矩Mcr

b.从开始加荷到受拉区混凝土开裂，梁的整个截面均参加受力。虽然受拉区混凝土在开裂以前有一定的塑性变形，但整个截面的受力基本接近线弹性，荷载- 挠度曲线或弯矩- 曲率曲线基本接近直线。截面抗弯刚度较大，挠度和截面曲率很小，钢筋的应力也很小，且都与弯矩近似成正比。

(2) 第Ⅱ阶段：混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段

a.在开裂瞬间，开裂截面受拉区混凝土退出工作，其开裂前承担的拉力将转移给钢筋承担，导致钢筋应力有一突然增加（应力重分布），这使中和轴比开裂前有较大上移。

b.随着荷载增加，受拉区不断出现一些裂缝，拉区混凝土逐步退出工作，截面抗弯刚度降低，荷载- 挠度曲线或弯矩- 曲率曲线有明显的转折。

c.虽然受拉区有许多裂缝，但如果纵向应变的量测标距有足够的长度（跨过几条裂缝），则平均应变沿截面高度的分布近似直线。（平截面假定）