混凝土习题答案

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混凝土习题答案

2010年12月07日

绿色2010-12-07 19:57:46阅读2评论0 字号：大中小 订阅 0-7.钢筋和混凝土是两种物理、力学性能很不同的材料，它们为什么能结合在一起共同工作？

答：（1）混凝土结硬后，能与钢筋牢固地粘结在一起，互相传递内力。粘结力是这两种性质不同的材料能够共同工作的基础。

（2）钢筋的线膨胀系数×10^(-5) ℃-1，混凝土的线膨胀系数为×10^(-5)~×10^(-5) ℃-1，二者数值相近。因此，当温度变化时，钢筋与混凝土之间不会存在较大的相对变形和温度应力而发生粘结破坏。

1-2.钢筋冷拉和冷拔的抗拉、抗压强度都能提高吗？为什么？

答：冷拉能提高抗拉强度。冷拉是在常温条件下，以超过原来钢筋屈服点强度的拉应力，强行拉伸钢筋，使钢筋产生塑性变形达到提高钢筋屈服点强度和节约钢材的目的。

冷拔能提高抗拉、抗压强度。冷拔是指钢筋同时经受张拉和挤压而发生塑性变形，截面变小而长度增加，从而同时提高抗拉、抗压强度。

1-7.简述混凝土在三向受压情况下强度和变形的特点。

答：在三向受压状态中，由于侧向压应力的存在，混凝土受压后的侧向变受到了约束，延迟和限制了沿轴线方向的内部微裂缝的发生和发展，因而极限抗压强度和极限压缩应变均有显著提高，并显示了较大的塑性。

1-8.影响混凝土的收缩和徐变的因素有哪些？

答：（1）影响徐变的因素：混凝土的组成和配合比；养护及使用条件下的温湿度；混凝土的应力条件。

（2）影响收缩的因素：养护条件；使用环境的温湿度；水灰比；水泥用量；骨料的配级；弹性模量；构件的体积与表面积比值。

1-13.伸入支座的锚固长度越长，粘结强度是否越高？为什么？

答：不是 锚固长度越大，粘结力越大，粘结强度是和混凝土级配以及钢筋面有关系。

2-2.荷载按随时间的变异分为几类？荷载有哪些代表值？在结构设计中，如何应用荷载代表值？

答：荷载按随时间的变异分为三类：永久作用；可变作用；偶然作用。

永久作用的代表值采用标准值；可变作用的代表值有标准值、准永久值和频遇值，其中标准值为基本代表值；偶然作用的代表值采用标准值。

2-5.什么是结构的预定功能？什么是结构的可靠度？可靠度如何度量和表达？

答：预定功能：1.在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用。

2.在正常维护下具有足够的耐久性能。

3.在正常使用时具有良好的工作性能。

4.在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。

结构的可靠度是结构可靠性（安全性、适用性和耐久性的总称）的概率度量。

用失效概率度量结构可靠性有明确的物理意义，但目前采用可靠指标β来度量可靠性。

2-6.什么是结构的极限状态？极限状态分几类？各有什么标志和限值？

答：结构的极限状态：整个结构或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。极限状态分为两类：承载能力极限状态和正常使用极限状态。

3-3..螺旋箍筋柱应满足的条件有哪些？

答：螺旋箍筋柱截面形式一般多做成圆形或多边形，仅在特殊情况下才采用矩形或方形。（1）螺旋箍筋柱的纵向受力钢筋为了能抵抗偶然出现的弯矩，其配筋率ρ应不小于箍筋圈内核心混凝土截面面积的%，构件的核心截面面积应不小于构件整个截面面积的2/3.但配筋率ρ也不宜大于3%，一般为核心面积的%~%之间。（2）纵向受力钢筋的直径要求同普通箍筋柱，但为了构成圆形截面，纵筋至少要采用6根，实用根数经常为6~8根，并沿圆周作等距离布置。

箍筋太细有可能引起混凝土承压时的局部损坏，箍筋太粗则又会增加钢筋弯制的困难，螺旋箍筋的常用直径为不应小于纵向钢筋直径的1/4，且不小于8mm。螺旋箍筋或环形箍筋的螺距S（或间距）应不大于混凝土核心直径dcov的1/5；且不大于80mm。为了保证混凝土的浇筑质量，其间距也不宜小于40mm。

★ 为什么螺旋箍筋柱能提高承载力？

答：混凝土三向受压强度试验表明，由于侧向压应力的作用，将有效地的阻止混凝土在轴向压力作用下所产生的侧向变形和内部微裂缝的发展，从而使混凝土的抗压强度有较大的提高。配置螺旋箍筋就能起到这种作用，所以能提高承载力。

4-1.受弯构件中适筋梁从加载到破坏经历那几个阶段？各阶段正截面上应力-应变分布、中和轴位置、梁的跨中最大挠度的变化规律是怎样的？各阶段的主要特征是什么？每个阶段是哪种极限状态的计算依据？

答：（1）适筋受弯构件从开始加载至构件破坏，正截面经历三个受力阶段。

第Ⅰ阶段荷载较小，梁基本上处于弹性工作阶段，随着荷载增加，弯矩加大，拉区边缘纤维混凝土表现出一定塑性性质。

第Ⅱ阶段弯矩超过开裂弯矩 ，梁出现裂缝，裂缝截面的混凝土退出工作，拉力由纵向受拉钢筋承担，随着弯矩的增加，受压区混凝土也表现出塑性性质，当梁处于第Ⅱ阶段末Ⅱa时，受拉钢筋开始屈服。

第Ⅲ阶段钢筋承担屈服后，梁的刚度速度下降，挠度急剧增大，中和轴不断上升，受压区高度不断减小，受拉钢筋应力不再增加，经过一个塑性转动构成，区压混凝土被压碎，构建丧失承载力。

截面抗裂验算是建立在第Ⅰa阶段的基础之上，构件使用阶段的变形和裂缝宽度验算是建立在第Ⅱ阶段的基础之上，而截面的承载力计算则是建立在第Ⅲa阶段的基础之上的。

4-4.说明少筋梁、适筋梁与超筋梁的破坏特征有何区别？

答：适筋筋：是在梁完全破坏以前，由于钢筋要经历圈套的塑性伸长，随之引起裂缝急剧开展和梁挠度的激增。它将给人以明显的破坏征兆，习惯上常把这种梁的破坏性你“延生破坏”或“塑性破坏”。

超筋梁：钢筋在梁破坏之前仍处于弹性工作阶段，则破坏时梁上裂缝开展不宽，延伸不高，梁的挠度亦不大。它在没有明显预兆的情况下赋于受压区混凝土突然压碎而破坏，习惯上称“脆性破坏”。

少筋梁：这种梁一旦开裂，受拉钢筋立即达到屈服强度，有时迅速进入强化阶段，裂缝开展过宽，尽管开裂后仍有可能保留一定的承载能力，但梁已经发生严重的开裂下垂，少筋梁破坏也称“脆性破坏”。

4-5.单筋矩形截面梁正截面承载力的计算应力图形如何确定？

答：1、构件变形符合平面假设，即砼和钢筋的应变沿截面高度符合线性分布；

2、在极限状态下，受压区砼的应力达到砼抗压设计强度fcd，并取矩形应力图计算；

3、不考虑受拉区砼的作用，拉力全部由钢筋承担；

4、钢筋应力等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。受拉钢筋的极限拉应变取。极限状态时,受拉钢筋应力取其抗拉强度设计值fsd，受压区取其抗压强度设计值fsd’。

4-8.什么叫截面相对界限受压区高度ξb ?它在承载力计算中的作用是什么？

答：指在适筋构件与超筋构件相对受压区高度的界限值。等效区高度与截面有效高度之比。

作用：防止将构件设计成超筋构件。当ξ≤ξb ，受拉钢筋屈服，为适筋构件。当ξ>ξb，受拉钢筋不屈服，表明发生的破坏为超筋梁破坏。

4-10.在什么情况下可采用双筋梁，其计算应力图形如何确定？在双筋截面中受压钢筋起什么作用？为什么双筋截面一定要用封闭箍筋？

答：1.弯矩方向改变2.当截面承受的弯矩较大，而截面尺寸受到使用条件的限制，不允许继续加大，则采用双筋截面3.结构或构件由于某种原因，预先已经布置了一定数量的受力钢筋。

作用：防止受压区混凝土在受拉区纵向受力钢筋屈服前压碎。

防止受压区纵向受力钢筋在构件破坏时还打不倒抗压强度设计值。

4）当梁内适当地布置封闭箍筋，使它能够约束纵向受压钢筋的纵向屈时，由于砖的塑性变形的发展，破坏时受压钢筋应力是能够达到屈服的，但是当箍筋的间距过大或刚度不足，受压钢筋会过早向外侧凸出，这时受压钢筋的应力达不到屈服，而引起砖保护层剥落，使受压区砼过早破坏。因此《规范》要求当梁中配有计算需要的受压钢筋时，箍筋应为封闭式。

4-11.为什么《规范》规定HPB235，HRB335,HRB400钢筋的受压强度设计值取等于受拉强度设计值？而钢绞线、消除应力钢丝和热处理钢筋却只分别取390N/mm2，410N/mm2和400N/mm2 ？

因为HPB235，HRB335,HRB400为有明显屈服点和屈服台阶的变形，尔钢绞线变形物明显屈服与屈服台阶，所以取对应于残余应变味%的应力σ为其条件屈服点

4-12.为什么在双筋矩形截面承载力计算中也必须满足ξ≤ξb与x≥2as’的条件？

答：当构件在不同荷载的组合下，同一截面处弯矩变号，或由于构造需要在受压区已存在的钢筋面积较大时，考虑让其受压，而为了保证受压钢筋充分发挥作用，要求x>=2as’。

在双筋截面中为了保护纵向受拉钢筋应力达到fy，防止出现超筋梁的情况，同样必须符合ξ≤ξb。

4-17.两类T形截面梁如何鉴别？在第二类T形截面梁的计算中混凝土压应力应如何取值？

答：两类T形截面的判别：当中和轴通过翼缘底面，即x=hf’时为两类T形界面的界限情况。由平衡条件∑X=0，α1fcbf’hf’= fyAs

∑M=0, M=α1fcbf’hf（h0-hf’/2） 上式为两类T形截面界限情况所承受的最大内力。若

fyAs≤α1fcbf’hf’或M≤α1fcbf’hf（h0-hf’/2）

此时，中和轴在翼缘内，即x≤hf’，故属于第一类T形截面。同理可得，若

fyAs>α1fcbf’hf’或M>α1fcbf’hf（h0-hf’/2）

此时，中和轴必在肋内，即x≥hf’，这属于第二类T形截面。

4-19.整浇楼盖中连续梁的跨中截面和支座截面各按何种截面形式计算？

答：现浇楼盖中的连续梁，其跨中截面按T形截面计算支座截面按矩形（b×h）截面计算。因为跨中截面的受压区在梁的上侧而支座截面的受压区在梁的下侧。

5-5.梁斜截面破坏的主要形态有哪几种？它们分别在什么情况下发生？破坏性质如何？

答：斜拉破坏,斜拉破坏发生在无腹筋梁或腹筋配得很少的有腹筋梁中，一般出现在剪跨比λ＞３的情况。整个破坏过程急速而突然，破坏是拱体混凝土被拉坏，属于脆性破坏。

剪压破坏,当腹筋配置适当时或无腹筋梁剪跨比大致在１＜λ＜３的情况下，这种破坏有一定的预兆，属于塑性破坏；但与适筋梁的正截面破坏相比，剪压破坏仍属于脆性破坏。

斜压破坏,当剪跨比较小（λ≤１）或者腹筋配置过多，腹板很薄时，破坏时腹筋的应力尚未达到屈服强度。破坏荷载很高，但变形很小，也属于脆性破坏。

5-7.有腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式有什么限制条件？其意义如何？

答：A上限值—最小截面尺寸。

当hw/b≤4时，V≤βcfcbh0

当hw/b≥4时，V≤βcfcbh0

当4＜hw/b﹤6时，V≤（14-hw/b）βcfcbh0

意义：保证构件截面尺寸不太小，可防止斜压破坏的发生。

B,F限值—最小配筋率和箍筋最大间距。

当V＞时，配筋率应满足最小配筋率：ρsv≥ρsv min=fyv

意义:防止斜拉破坏。

5-10.什么叫受弯承载力图（或材料图）？如何绘制？它与设计弯矩图有什么关系？

答：受弯承载力图是指按实际配置的纵向钢筋绘制的梁上各正截面所能承受的弯矩图。

绘制：1.确定控制截面：最大玩具处的截面。

2.求Mu(抵抗弯矩)

3.在控制截面，各钢筋按面积大小分担弯矩，在其余截面，当钢筋面积减小时，抵抗

弯矩可假定比例减少。

关系：材料图包含了设计弯矩图

6-2.纯扭适筋、少筋、超筋构件的破坏特征是什么？

答：(1) 少筋破坏 当配筋（垂直纵轴的箍筋和沿周边的纵向钢筋）过少或配筋间距过大时，在扭矩作用下，先在构件截面的长边最薄弱处产生一条与纵轴成 左右的斜裂缝，脆性破坏。

(2)适筋破坏 配筋适量时，在扭矩作用下，首条斜裂缝出现后并不立即破坏。随着扭矩的增加，将陆续出现多条大体平行的连续的螺旋形裂缝，延性破坏（塑性破坏）。

（3）超筋破坏 若配筋量过大，则在纵筋和箍筋尚未达到屈服时，混凝土就因受压而被压碎，构件立即破坏，脆性破坏。

6-5.为什么规定受扭构件的截面限制条件？若扭矩超过截面限制条件的要求，解决的方法是什么？

答：为了保证结构截面尺寸及混凝土材料强度不致过小，结构在破坏时混凝土不首先被压碎，因此规定截面限制条件。

解决方法：加大构件截面尺寸，或提高混凝土强度等级。

6-6.在什么情况下受扭构件应按最小配箍率和最小纵配筋率进行配筋？

答：钢筋混凝土构件受纯扭或剪扭承载力时，。

6-7.在弯、剪、扭联合作用下构件的受弯配筋是怎样考虑的？受剪配筋是怎样考虑的？

答：分别按受弯和受扭计算的纵筋截面面积相叠加。

分别按受剪和受扭计算的箍筋截面面积叠加。

7-2.试说明偏心距增大系数η的意义？

答：可以将短柱（η=1）承载力计算公式中ei代换ηei即可用来进行长柱的承载力计算。

考虑长柱偏心受压后产生的二阶弯矩对受压承载力的影响。

7-3.试从破坏原因、破坏性质及影响承载力的主要因素来分析偏心受压构件的两种破坏特征。当构件的截面、配筋及材料强度给定时，形成两种破坏特征的条件是什么？

答：(1)受拉破坏——大偏心受压情况

破坏原因：由于受拉钢筋首先到达屈服，而导致的压区混凝土压坏，其承载力主要取

决于受拉钢筋。

破坏性质：塑性破坏，有明显的预兆，横向裂缝显著开裂，变形急剧增大。

（2）受压破坏——小偏心受压情况

破坏原因：由于受压区混凝土达到其抗压强度，距轴力较远一侧的钢筋，无论受拉或受压，一般未到达屈服，其承载力主要取决于受压区混凝土及受压钢筋。

破坏性质：脆性破坏，缺乏明显的预兆。

特征条件：Nb=α1fcξbbh0+fy’-fyAs

如作用在该截面的轴向设计值N≤Nb,则为大偏心受压情况；若N>Nb,则为小偏心受压情况

7-4.大偏心受压和小偏心受压的破坏特征有什么区别？截面应力状态有何不同？它们的分界条件是什么？

答：两类破坏的本质区别就在于破坏时受拉钢筋能否达到屈服。构件的破坏是由于受压区混凝土达到其抗压强度而压碎，受拉边或压应力较小边的钢筋应力一般达不到钢筋的屈服强度，是一个不定值，随配筋率和偏心距而变。其承载力主要取决于受压混凝土和受压钢筋，故称受压破坏。这种破坏是一种无明显预兆的破坏，其破坏性质属于脆性破坏，这类构件称为小偏心受压构件。受拉钢筋应力先达到屈服强度，这时中性轴上升，受压区

面积减小，压应力增加，最后使受压区混凝土应力达到弯曲抗压强度而破坏。此时受压区的钢筋一般也能达到屈服强度。这种构件的破坏性质类似于受弯构件的适筋梁，具有较大的塑性，破坏前有明显的预兆，弯曲变形显著，裂缝开展甚宽，这种破坏性质称塑性破坏，这类构件称大偏心受压构件。因为这种偏心受压破坏是由于受拉钢筋应力首先达到屈服，而导致的受压区混凝土压坏，其承载力主要取决于受拉钢筋，故称为受拉破坏。

条件：当X=ξbh0时，轴向力Nb=α1fcξbbh0+fy’-fyAs

7-11.条件ηei<=可以用来判别是哪一种偏心受压？

答：判别小偏心受压构件。

8-1.为什么要对混凝土结构构件的变形和裂缝进行验算？

答：通过验算，可以使变形和裂缝宽度不超过规定的限值，同时还能满足保证正常使用及耐久性的其他要求与规定限值。

8-8.试分析减少受弯构件挠度和裂缝宽度的有效措施是什么？

答：增大钢筋截面面积或提高混凝土等级强度。 8-10.试分析影响混凝土结构耐久性的主要因素。

答：（1）环境，针对不同环境，采取不同的措施；（2）耐久性等级或结构寿命等；（3）耐久性计算对设计寿命或既存结构的寿命作出预计；（4）保证耐久性的构造

措施和施工要求等。（5）混凝土的质量。

8-11.减小裂缝宽度最有效的措施是什么？

答：（1）选择较细直径的变形钢筋，(2)加大有效配筋率，（3）提高混凝土强度等级， (4)施加预应力。

8-12.减少受弯构件挠度的措施是什么？

答：最有效的措施是增加截面高度，当设计上构件截面尺寸不能加大时，可考虑增加纵向受拉钢筋截面面积或提高混凝土强度等级；对某些构件还可以充分利用纵向受压钢筋对长期刚度的有利影响，在构件受压区配置一定数量的受压钢筋，此外，采用预应力混凝土构件也是提高受弯构件刚度，减少受弯构件挠度的有效措施。

★ 普通混凝土减小裂缝的措施是什么？

答：改变截面形式和尺寸，提高混凝土强度等级。

9-1.何谓预应力混凝土？与普通钢筋混凝土构件相比，预应力混凝土构件有何优缺点.

答：在混凝土构件承受外荷载之前，对其受拉区预先施加压应力，就成为预应力混凝土结构。

优点：（1）提高了构件的抗裂能力；（2）增大了构件的刚度；（3）充分利用高强

度材料；（4）

扩大了构件的应用范围。

缺点：施工工序多，对施工技术要求高且需要张拉设备、锚夹具及劳动力费用高等。

9-3.预应力混凝土分为哪几类？各有何特点？

答：（1）先张法和后张法

先张法是制作预应力混凝土构件时，先张法预应力钢筋后浇筑灌混凝土的一种方法；而后张法是先浇灌混凝土，待混凝土达到规定强度后再张拉预应力钢筋的一种预加应力方法。

（2）全预应力和部分预应力

全预应力是在使用荷载作用下，构件截面混凝土不出现拉应力，即为全截面受压。部分预应力是在使用荷载作用下，构件截面混凝土允许出现拉应力或开裂，即只有部分截面受压。

（3）有粘结预应力与无粘结预应力

有粘结预应力是指沿预应力筋全长其周围均与混凝土粘结，握裹在一起的预应力混凝土结构。无粘结预应力是指预应力筋伸缩、滑动自由、不与周围混凝土粘结的预应力混凝

土结构。

9-4.施加预应力的方法有哪几种？先张法和后张法的区别何在？试简述它们的优缺点及应用范围。

答：先张法和后张法。

区别：1）先张法构件时通过预应力钢筋与混凝土之间的粘结力传递预应力的。

后张法构件则不同，它是依靠其两端的锚具锚住预应力钢筋并传递预应力的。

2）先张法构件中的预应力钢筋可布置为直线或折线形，多为直线形。

后张法构件中的预应力钢筋可以做成曲线开，使它基本上沿着构件工件时内部的主拉应力迹线的方向布置，从而发挥更好的效果。

先张法适用于大批量生产以钢丝或d<16mm钢筋配筋的中、小型构件。

后张法主要适用于以粗钢筋或钢绞线钢筋的大型预应力构件。

★9-6.预应力损失有哪几种？各种损失产生的原因是什么？计算方法及减小措施如何？先张法、后张法各有哪几种损失？哪些属于第一批，哪些属于第二批？

答：（1）张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失；可通过选择变形小锚具或

增加台座长度、少用垫板等措施减小该项预应力损失；若钢筋较短，一段张拉。

（2）预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失；可通过两端张拉或超张拉减小该项预应力损失。

（3）混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失；可通过二次升温措施减小该项预应力损失。

(4)预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失；可通过超张拉减小该项预应力损失。

（5）混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失；可通过减小水泥用量、降低水灰比、保证密实性、加强养护等措施减小该项预应力损失。

（6）用螺旋式预应力钢筋作配筋率的环形构件，由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失；为减小该损失可适当增大构件直径。

分类：

先张法：（1）（3）（4）（5）

后张法：（1）（2）（4）（5）当为环形构件时还有（6）

9-9.在计算施工阶段混凝土预应力时，为什么先张法用构件的换算截面A0，而后张法却用构件的净截面An ?在使用阶段为何二者都用A0 ？

答：因为在施工阶段，先张法构件放松预应力钢筋时，由于粘结应力的作用使混凝土、预应力钢筋和非预应力钢筋共同工作，变形协调，所以采用换算面积A0.而后张法构件，构件中混凝土和非预应力钢筋共同工作良好，而预应力钢筋较差，且预应力是通过锚

具传递，所以采用净截面An 。

在使用阶段，构件在各特定时刻的轴向拉力的公式形式相同，无论先、后张法均采用

构件的换算面积A0计算。

9-10.施加预应力对轴心受拉构件的承载力有何影响？为什么？

答：没有影响；预应力混凝土轴心受拉构件的极限承载力Nu公式与截面尺寸及材料均相同的普通钢筋混凝土构件的极限承载力公式相同，而与预应力的存在及大小无关。即施加预应力对轴心受拉构件的承载力没有影响。

9-13.为什么要对后张法构件端部进行局部承受压承载力验算？应进行哪些方面的计算？不满足时采取什么措施？

答：为了防止端部发生局部受压破坏（因为在此处混凝土压应力最小）。

应进行如下计算：（1）构件端部截面尺寸验算；

（2）构件端部局部受压承载力验算；

措施：加大构件端部尺寸，调整锚具位置，调整混凝土的强度或增大垫板厚度等。

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