混凝土上册课后思考题答案

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1、1.1 钢筋混凝土梁破坏时都有哪些特点？钢筋和混凝土是如何共同工作的？钢筋混凝土梁 破坏时的特点是：受拉钢筋屈服，受压区混凝土被压碎，破坏前变形较大，有明显预兆， 属于延性破坏类型。在钢筋混凝土结构中，利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱， 钢筋的抗拉能力很强的特点，用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力，钢筋主要 承受中和轴以下受拉区的拉力，即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷 载，直到受拉钢筋达到屈服强度以后，荷载再略有增加，受压区混凝土被压碎，梁才破 坏。由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，且钢筋与混凝土两种材 料的温度线膨胀系数十分接近，当温度变化时，不

2、致产生较大的温度应力而破坏二者之 间的粘结，从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。 1.2 结构由哪些功能要求？简述承载能力极限状态正常使用极限状态的概念？建筑结构应 该满 足安全性、适用性和耐久性的功能要求。承载能力极限状态，即结构或构件达到 最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态。正常使用极限状态，即结构或构件 达到正常使用或耐久性能中某项规定限值的状态。 2.1 混凝土的强度等级是根据什么确定的？混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准 值确定的。我国新规范规定的混凝土强度等级有 C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75 和

3、 C80， 共 14 个等级。 2.2 根据约束原理如何加固该柱？根据约束原理，要提高混凝土的抗压强度，就要对混凝 土的横向变形加以约束，从而限制混凝土内部微裂缝的发展。因此，工程上通常采用沿 方形钢筋混凝土短柱高度方向环向设置密排矩形箍筋的方法来约束混凝土，然后沿柱四 周支模板，浇筑混凝土保护层，以此改善钢筋混凝土短柱的受力性能，达到提高混凝土 的抗压强度和延性的目的。 2.3 混凝土的徐变？影响？因素？如何减小？ 结构或材料承受的荷载或应力不变，而应 变或变形随时间增长的现象称为徐变。徐变对混凝土结构和构件的工作性能有很大影响， 它会使构件的变形增加，在钢筋混凝土截面中引起应力重分布的现象

4、，在预应力混凝土 结构中会造成预应力损失。影响混凝土徐变的主要因素有：1）时间参数；2）混凝土的 应力大小；3）加载时混凝土的龄期；4）混凝土的组成成分；5）混凝土的制作方法及养 护条件；6）构件的形状及尺寸；7）钢筋的存在等。减少徐变的方法有：1）减小混凝土 的水泥用量和水灰比；2）采用较坚硬的骨料；3）养护时尽量保持高温高湿，使水泥水 化作用充分；4）受到荷载作用后所处的环境尽量温度低、湿度高。 2.4 钢筋的形式？冷加工方法？钢筋主要有热轧钢筋、高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和 冷加工钢筋等多种形式。钢筋冷加工的方法有冷拉和冷拔。冷拉可提高钢筋的抗拉强度， 但冷拉后钢筋的塑性有所降低。冷拔

5、可同时提高钢筋的抗拉及抗压强度，但塑性降低很 多。 2.5 钢混结构对钢筋的性能有哪要求？钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求如下：1）钢筋 的强度必须能保证安全使用；2）钢筋具有一定的塑性；3）钢筋的可焊性较好；4）钢筋 的耐火性能较好；5）钢筋与混凝土之间有足够的粘结力。 3.1 混凝土弯曲受压时的极限压应变的取值？混凝土弯曲受压时的极限压应变的取值如下： 当正截面处于非均匀受压时，的取值随混凝土强度等级的不同而不同，即 0.00330.5(fcu,k50)10-5，且当计算的值大于 0.0033 时，取为 0.0033；当正截面 处于轴心均匀受压时，取为 0.002。 3.2 界限破坏？所谓“

6、界限破坏” ，是指正截面上的受拉钢筋的应变达到屈服的同时，受 压区混凝土边缘纤维的应变也正好达到混凝土极限压应变时所发生的破坏。此时，受压 区混凝土边缘纤维的应变0.00330.5(fcu,k50)10-5，受拉钢筋的应变 fyEs。 3.3 为什么要掌握钢混受弯构件正截面全过程中各阶段应力状态？因为受弯构件正截面受 弯全过程中第阶段末(即a 阶段)可作为受弯构件抗裂度的计算依据；第阶段可作为 使用荷载阶段验算变形和裂缝开展宽度的依据；第阶段末(即a 阶段)可作为正截面受 弯承载力计算的依据。所以必须掌握钢筋混凝土受弯构件正截面受弯全过程中各阶段的 应力状态。正截面受弯承载力计算公式正是根据a

7、 阶段的应力状态列出的。 3.4 适筋梁、少筋梁和超筋梁？如何避免少筋梁超筋梁？当纵向受拉钢筋配筋率满足时发 生适筋破坏形态；当时发生少筋破坏形态；当时发生超筋破坏形态。与这三种破坏形态 相对应的梁分别称为适筋梁、少筋梁和超筋梁。由于少筋梁在满足承载力需要时的截面 尺寸过大，造成不经济，且它的承载力取决于混凝土的抗拉强度，属于脆性破坏类型， 故在实际工程中不允许采用。由于超筋梁破坏时受拉钢筋应力低于屈服强度，使得配置 过多的受拉钢筋不能充分发挥作用，造成钢材的浪费，且它是在没有明显预兆的情况下1由于受压区混凝土被压碎而突然破坏，属于脆性破坏类型，故在实际工程中不允许采用。3.5 什么情况下采用

8、双筋截面梁？双筋截面梁只适用于以下两种情况：1)弯矩很大，按单 筋矩形截面计算所得的又大于，而梁截面尺寸受到限制，混凝土强度等级又不能提高时； 2)在不同荷载组合情况下，梁截面承受异号弯矩时。应用双筋梁的基本计算公式时，必 须满足 xh0 和 x2 这两个适用条件，第一个适用条件是为了防止梁发生脆性破坏； 第二个适用条件是为了保证受压钢筋在构件破坏时达到屈服强度。x2 的双筋梁出现在 受压钢筋在构件破坏时达到屈服强度的情况下，此时正截面受弯承载力按公式：计算； x2 的双筋梁出现在受压钢筋在构件破坏时不能达到其屈服强度的情况下，此时正截面 受弯承载力按公式：计算。 3.6T 形截面梁类型？T

9、形截面梁有两种类型，第一种类型为中和轴在翼缘内，即 x，这 种类型的 T 形梁的受弯承载力计算公式与截面尺寸为h 的单筋矩形截面梁的受弯承载 力计算公式完全相同；第二种类型为中和轴在梁肋内，即 x，这种类型的 T 形梁的受 弯承载力计算公式与截面尺寸为 bh，2，As1(As1 满足公式)的双筋矩形截面梁 的受弯承载力计算公式完全相同。 4.1 梁斜截面受剪破坏主要有三种形态及破坏特征？梁斜截面受剪破坏主要有三种形态： 斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏。斜压破坏的特征是，混凝土被腹剪斜裂缝分割成若干 个斜向短柱而压坏，破坏是突然发生的。剪压破坏的特征通常是，在剪弯区段的受拉区 边缘先出现一些垂直裂

10、缝，它们沿竖向延伸一小段长度后，就斜向延伸形成一些斜裂缝， 而后又产生一条贯穿的较宽的主要斜裂缝，称为临界斜裂缝，临界斜裂缝出现后迅速延 伸，使斜截面剪压区的高度缩小，最后导致剪压区的混凝土破坏，使斜截面丧失承载力。 斜拉破坏的特征是当垂直裂缝一出现，就迅速向受压区斜向伸展，斜截面承载力随之丧 失，破坏荷载与出现斜裂缝时的荷载很接近，破坏过程急骤，破坏前梁变形亦小，具有 很明显的脆性。 4.2 影响斜截面受剪性能的主要因素有：1)剪跨比；2)混凝土强度；3)箍筋配箍率；4)纵 筋配筋率；5)斜截面上的骨料咬合力；6)截面尺寸和形状。 4.3 如何防止梁的斜压和斜拉破坏？梁的斜压和斜拉破坏在工程

11、设计时都应设法避免。为 避免发生斜压破坏，设计时，箍筋的用量不能太多，也就是必须对构件的截面尺寸加以 验算，控制截面尺寸不能太小。为避免发生斜拉破坏，设计时，对有腹筋梁，箍筋的用 量不能太少，即箍筋的配箍率必须不小于规定的最小配箍率；对无腹筋板，则必须用专 门公式加以验算。 4.4 计算梁斜截面受剪承载力时应选取以下计算截面：1)支座边缘处斜截面；2)弯起钢筋 弯起点处的斜截面；3)箍筋数量和间距改变处的斜截面；4)腹板宽度改变处的斜截面。 5.1 轴心受压普通箍筋短柱的破坏形态是随着荷载的增加，柱中开始出现微细裂缝，在临 近破坏荷载时，柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋发生压屈，向外凸出

12、，混凝 土被压碎，柱子即告破坏。而长柱破坏时，首先在凹侧出现纵向裂缝，随后混凝土被压 碎，纵筋被压屈向外凸出；凸侧混凝土出现垂直于纵轴方向的横向裂缝，侧向挠度急剧 增大，柱子破坏。 5.2混凝土结构设计规范采用稳定系数来表示长柱承载力的降低程度，即，和分别 为长柱和短柱的承载力。根据试验结果及数理统计可得的经验计算公式：当 l0b834 时，1.1770.021l0b；当 l0b3550 时，0.870.012l0b。 混 凝土结构设计规范中，对于长细比 l0b 较大的构件，考虑到荷载初始偏心和长期荷 载作用对构件承载力的不利影响较大，的取值比按经验公式所得到的值还要降低一些， 以保证安全。对

13、于长细比 l0b 小于 20 的构件，考虑到过去使用经验，的取值略微抬高 一些，以使计算用钢量不致增加过多。 5.3 偏心受压短柱的破坏形态？钢筋混凝土偏心受压短柱的破坏形态有受拉破坏和受压破 坏两种情况。受拉破坏形态又称大偏心受压破坏，它发生于轴向力 N 的相对偏心距较大， 且受拉钢筋配置得不太多时。随着荷载的增加，首先在受拉区产生横向裂缝；荷载再增 加，拉区的裂缝随之不断地开裂，在破坏前主裂缝逐渐明显，受拉钢筋的应力达到屈服 强度，进入流幅阶段，受拉变形的发展大于受压变形，中和轴上升，使混凝土压区高度 迅速减小，最后压区边缘混凝土达到极限压应变值，出现纵向裂缝而混凝土被压碎，构 件即告破坏

14、，破坏时压区的纵筋也能达到受压屈服强度，这种破坏属于延性破坏类型， 其特点是受拉钢筋先达到屈服强度，导致压区混凝土压碎。受压破坏形态又称小偏心受 压破坏，截面破坏是从受压区开始的，发生于轴向压力的相对偏心距较小或偏心距虽然2较大，但配置了较多的受拉钢筋的情况，此时构件截面全部受压或大部分受压。破坏时， 受压应力较大一侧的混凝土被压碎，达到极限应变值，同侧受压钢筋的应力也达到抗压 屈服强度，而远测钢筋可能受拉可能受压，但都达不到屈服。破坏时无明显预兆，压碎 区段较大，混凝土强度越高，破坏越带突然性，这种破坏属于脆性破坏类型，其特点是 混凝土先被压碎，远测钢筋可能受拉也可能受压，但都不屈服。偏心受

15、压构件按受力情 况可分为单向偏心受压构件和双向偏心受压构件；按破坏形态可分为大偏心受压构件和 小偏心受压构件；按长细比可分为短柱、长柱和细长柱。 5.4 偏心受压长柱的正截面受压破坏有两种形态，当柱长细比很大时，构件的破坏不是由 于材料引起的，而是由于构件纵向弯曲失去平衡引起的，称为“失稳破坏” ，它不同于短 柱所发生的“材料破坏” ；当柱长细比在一定范围内时，虽然在承受偏心受压荷载后，偏 心距由 ei 增加到 eif，使柱的承载能力比同样截面的短柱减小，但就其破坏本质来讲， 与短柱破坏相同，均属于“材料破坏” ，即为截面材料强度耗尽的破坏。轴心受压长柱所 承受的轴向压力 N 与其纵向弯曲后产

16、生的侧向最大挠度值 f 的乘积就是偏心受压长柱由 纵向弯曲引起的最大的二阶弯矩，简称二阶弯矩。 5.5 大、小偏心受压破坏的界限破坏形态即称为“界限破坏” ，其主要特征是：受拉纵筋 应力达到屈服强度的同时，受压区边缘混凝土达到了极限压应变。相应于界限破坏形态 的相对受压区高度设为，则当时属大偏心受压破坏形态，当时属小偏心受压破坏形 态。 5.6 偏心受压构件正截面承载力 NuMu 的相关曲线是指偏心受压构件正截面的受压承载 力设计值 Nu 与正截面的受弯承载力设计值 Mu 之间的关系曲线。整个曲线分为大偏心受 压破坏和小偏心受压破坏两个曲线段，其特点是：1）Mu0 时，Nu 最大；Nu0 时， Mu 不是最大；界限破坏时，Mu 最大。2）小偏心受压时，Nu 随 Mu 的增大而减小；大 偏心受压时，Nu 随 Mu 的增大而增大。3）对称配筋时，如果截面形状和尺寸相同，混 凝土强度等级和钢筋级别也相同，但配筋数量不同，则在界限破坏时，它们的 Nu 是相同 的（因为 Nu）