混凝土结构与砌体结构

绪论本章练习题或思考题1、钢筋混凝土结构有哪些优点和优点？答：一、钢筋混凝土结构的主要优点：

1、取材容易：混凝土所用的砂、石一般易于就地取材。另外，还可以有效利用矿渣、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，还可以降低造价。

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。

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面导致结构整体破坏。与裸露的木结构、钢结构相比耐火性要好。

5、可模性：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：浇筑或装配整体式钢筋混凝土结构有很好的整体性，有利于抗震，抵抗振动和爆炸冲击波。

二、钢筋混凝土结构的主要缺点：自身重力较大，这对大跨度结构、高层建筑结构以及抗震不利，以及运输和施工吊装带来困难。还有，钢筋混凝土结构抗裂性较差，受拉和受弯等构件在正常使用时往往带裂缝工作，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。此外，钢筋混凝土结构的隔热隔声性能也较差。

针对这些缺点，可采用轻质高强混凝土及预应力混凝土以减轻自重，改善钢筋混凝土结构的抗裂性能。2、本课程主要包括哪些内容？学习本课程要注意哪些问题？答：本课程主要包括混凝土结构基本构件（钢筋混凝土构件和预应力混凝土构件）、混凝土结构（楼盖、单层厂房和多高层房屋）设计和砌体结构。混凝土结构及砌体结构的课程内容均可分为“基本构件”和“结构设计”两类知识。以混凝土结构为例，“基本构件”讨论各种构件或部件的受力性能、计算方法和配筋构造。它是钢筋混凝土结构的基本理论，是学习“结构设计”的基础知识，在性质上相当于钢筋混凝土的“材料力学”。它和材料力学有不少相似之处，但又有很多不同的地方。在学习时应着重从它与材料力学不同的方面来掌握钢筋混凝土的特点。在学习本课程时要学会运用设计规范，如《混凝土结构设计规范》、《砌体结构设计规范》及《建筑结构荷载规范》，这是在力学课中不曾遇到的新问题。设计规范是国家颁布的关于结构设计计算和构造要求的技术规定和标准，是具有约束性和立法性的文件。其目的是贯彻国家的技术经济政策，保证设计质量以及设计方法的必要的统一。结构设计规范是设计、校核、审批工程设计的依据。因此，设计规范是工程设计人员必须遵守的规定。我国近年来新修订的设计规范反映了我国多年来在结构工程方面的科学技术水平和工程经验的总结，并吸收了近年来有关国际标准的先进成果。在学习过程中学生要熟悉它、运用它。由于科学技术水平和生产实践经验是不断发展的，设计规范也必然需要不断地进行修订和增补，才能适应指导设计工作的需要。一般说来，各国的结构设计规范大体上每隔7～10年全面修订一次。因此，要用发展的观点来看待设计规范。在学习本课程时，注意力应不仅限于规范所列条文、公式、表格，而要侧重于掌握结构构件的受力性能。只有对设计规范条文的概念和实质有正确的理解，才能确切地应用规范的条文及其相应的计算公式、构造要求，充分发挥设计者的主动性、创造性，并能适应设计规范的发展，不断提高设计工作的水平。第二章钢筋混凝土材料的物理和力学性能1、混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度和抗拉强度是如何确定的？答：立方体抗压强度：混凝土的立方体抗压强度是根据边长为150mm的立方体试件，用标准方法制作和养护(即温度为20士3℃、相对湿度≥90％以上)，经28天龄期，用标准试验方法(加荷速度为每秒0.2～0.3N／mm2)进行抗压试验，测得的具有95％保证率的抗压强度极限值。混凝土的强度等级分为12级：C7．5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。符号中C表示混凝土，C后面的数字表示立方体抗压强度标准值，单位为N／mm2。轴心抗压强度标准值：亦称为棱柱体抗压强度，试验中取长宽比大于3的正方形棱柱体试块，根据轴心抗压强度fc和立方体抗压强度fcu的对比结果，可得轴心抗压强度的平均值、立方体抗压强度平均值；抗拉强度标准值：混凝土抗拉强度取棱柱体100×100×500(mm)的试件，沿试块轴线两端预埋钢筋通过对钢筋施加拉力使试件受拉，试件破坏时的平均拉应力即为轴心抗拉强度，根据试验和统计结果，轴心抗拉强度的平均值t和立方体抗压强度平均值；

混凝土的抗拉强度取决于水泥石(在凝结硬化过程中，水泥和水形成水泥石)的强度和水泥石与骨料间的粘结强度。(ａ)立方体抗压强度规定为强度基本代表值，其他强度均可根据它换算而得；(b)立方体抗压强度只有标准值，而无设计值；(c)从上述4个强度值中，可以看出fcu，k

>fcmk>fck>ftk2、什么是混凝土的徐变？徐变对混凝土构件有何影响？通常认为影响徐变的主要因素有哪些？如何减少徐变？答：在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，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。徐变会使结构（构件）的（挠度）变形增大，引起预应力损失，在长期高应力作用下，甚至会导致破坏。同时，徐变有利于结构构件产生内（应）力重分布，降低结构的受力（如支座不均匀沉降），减小大体积混凝土内的温度应力，受拉徐变可延缓收缩裂缝的出现。影响徐变的主要因素是：1、施加的初应力对混凝土徐变有重要影响；2、加荷龄期对徐变也有重要影响；3、养护和使用条件下的温湿度是影响徐变的重要环境因素；4、混凝土组成成分对徐变有很大影响；5、结构尺寸越小，徐变越大，所以增大试件横截面可减小徐变。在实际工程中，应尽量避免结构产生非线性徐变。为了减小徐变，应避免过早的给结构施加长期荷载。混凝土配比中影响徐变的主要是水灰比和水泥用量。水灰比越大，徐变越大；水泥用量越大，徐变也越大。振捣条件好，养护及工作环境湿度大、养护时间长，则徐变小。采用蒸汽养护可以减小徐变。集料的质地越坚硬，级配越好，徐变越小。3、钢筋有哪些形式？钢筋冷加工的方法有哪几种？冷拉和冷拔后钢筋的力学性能有何变化？答：（一）按轧制形状分

（1）光面钢筋：I级钢筋（Q235钢钢筋）均轧制为光面圆形截面，供应形式有盘圆，直径小于10mm，长度为6m"12m。

（2）带肋钢筋：有螺旋形、人字形和月牙形三种，普通Ⅱ、Ⅲ级钢筋轧制成人字形，Ⅳ级钢筋轧制成螺旋形及月牙形。

（3）钢线（分低碳钢丝和碳素钢丝两种）及钢绞线。

（4）冷轧扭钢筋：经冷轧并冷扭成型。

（二）按直径大小分

钢丝（直径3"5mm）、细钢筋（直径6"10mm）、粗钢筋（直径大于22mm）。

（三）按力学性能分

Ⅰ级钢筋（235/370级）；Ⅱ级钢筋（335/510级）；Ⅲ级钢筋（370/570）和Ⅳ级钢筋（540/835）

（四）按生产工艺分

热轧、冷轧、冷拉的钢筋，还有以Ⅳ级钢筋经热处理而成的热处理钢筋，强度比前者更高。

（五）按在结构中的作用分：受压钢筋、受拉钢筋、架立钢筋、分布钢筋、箍筋等。钢筋冷加工的方法有：冷拔、冷拉、冷轧、冷扭冷拉可以提高钢筋的抗拉强度但不能提高钢筋的抗压强度。冷拔可以同时提高钢筋的抗拉强度和抗压强度。4、什么是钢筋和混凝土之间的粘结力？影响钢筋和混凝土粘结强度的主要因素有哪些？为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力要采取那些措施？答：钢筋和混凝土的粘结力，主要由三部分组成：胶结力、摩阻力和咬合力。影响钢筋和混凝土粘结强度的主要因素有：钢筋表面形状、混凝土强度、浇注位置、保护层厚度、钢筋净距离、横向钢筋和横向压力等。为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力，可采用以下措施：（1）采用变形钢筋；（2）选择适当的钢筋间距；（3）使用横向钢筋；（4）满足混凝土保护层最小厚度的要求；（5）保证最小搭接长度和锚固长度；（6）在钢筋端部设置弯钩。第三章混凝土结构设计的基本原则1、结构可靠性的含义是什么？它包括哪些功能要求？结构超过极限状态会产生什么后果？建筑结构安全是按什么原则划分的？答：结构可靠性是指结构在规定时间(设计基准期)内，在规定条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护）完成预定功能的能力。它的功能要求为：安全性、适用性、耐久性。当结构或构件超过承载能力极限状态，就可能产生以下后果：由于材料强度不够而破坏，或因疲劳而破坏，或产生过大的塑性变形而不能继续承载，结构或构件丧失稳定；结构转变为机动体系。超过这一极限状态，结构或其构件就不能满足其预定的安全性要求。当结构或构件超过了正常使用极限状态，就可能产生以下后果：结构或构件出现影响正常使用的过大变形、过宽裂缝、局部损坏和振动。超过这一极限状态，结构或其构件就不能满足其预定的适用性或耐久性要求。我国是根据建筑结构破坏时可能产生的后果严重与否，分为三个安全等级。见下表：建筑结构的安全等级

安全等级破坏后果的影响程度建筑物的类型

一级很严重重要的建筑物

二级严重一般的建筑物

三级不严重次要的建筑物2、什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类？其含义各是什么？答：在使用中若整个结构或者结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此热定状态称为该功能的极限状态。结构的极限状态分为：承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态是指应于结构或者结构构件达到最大的承载能力或不适于继续承载的变形。正常使用极限状态是指对应于结构或者结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定的限值。3、混凝土强度标准值是按什么原则确定的？混凝土材料分项系数和强度设计值是如何确定的？答：混凝土强度标准值是按照极限状态方法确定的。混凝土材料分项系数取1.4，根据规范确定。混凝土强度设计值是在承载能力极限状态设计中采用的强度代表值，为强度标准值除以相应的材料分项系数。4、什么是保证率？什么叫结构的可靠度和可靠指标？我国《建筑结构设计统一标准》对结构可靠度是如何定义的？答：保证率是指混凝土强度总体中大于设计的强度等级值的概率。结构的可靠度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。可靠指标是衡量结构可靠度的一个指标。我国《建筑结构设计统一标准》对结构可靠度的定义是结构不失效的保证率，为结构的可靠度。第四章受弯构件正截面承载力计算1、简述适筋梁正截面受弯三个受力阶段？答：适筋梁正截面受弯三个受力阶段是：弹性工作阶段，带裂缝工作阶段，钢筋塑流阶段。2、正截面承载力计算的基本假定是什么？答：⑴截面应变保持平面；⑵不考虑混凝土的抗拉强度；⑶混凝土受压应力应变采用简化形式；⑷钢筋应力应变关系。3、受弯构件正截面破坏形态有哪几种？答：受弯构件正截面破坏形态有：超筋梁破坏，适筋梁破坏，少筋梁破坏。100040020010001000100KN100040020010001000100KN100KN解：跨中最大M：纵向受拉钢筋采用HRB335级5、已知：T形截面梁，，M=250KN·m，C30，HRB335，环境类别为一类。求：AS解：属于第二类截面第五章受弯构件斜截面承载力的计算1、影响斜截面受剪承载力的主要因素？答：影响斜截面受剪承载力的主要因素有：剪跨比，混凝土强度，配箍率和箍筋强度，纵向钢筋的配筋率。2、简述斜截面受剪承载力计算截面的位置。答：斜截面受剪承载力计算截面的位置：⑴支座边缘处的截面；⑵受控区弯起钢筋弯起点处的截面；⑶箍筋截面面积或间距改变处的截面；⑷腹板宽度改变处的截面。3、斜截面受剪的三种主要破坏形态是什么？答：斜截面受剪的三种主要破坏形态是：斜压破坏，剪压破坏，斜拉破坏。4、如图所示钢筋混凝土简支梁，采用混凝土C30（），HPB235级（），不计自重，环境类别为一类，试配置箍筋。1000100040020010001000100KN100KN解：验算最小截面尺寸：符合要求。配箍筋：采用直径为8的HPB235级钢筋按集中荷载考虑需计算配箍；取s=150选配φ8@150验算最小配箍率：满足要求。5、一钢筋混凝土矩形截面简支梁，截面尺寸250mm×500mm，混凝土强度等级为C20（、），箍筋为热轧HPB235级钢筋（），纵筋为325的HRB3