混凝土 第三版 思考题答案文档格式.docx

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弹性模量与割线模量关系：

'

=

=

（随应力的增加，弹性系数ν值减小）。

8.什么叫混凝土徐变？

线性徐变和非线性徐变？

混凝土的收缩和徐变有什么本质区别？

混凝土在长期荷载作用下，应力不变，变形也会随时间增长，这种现象称为混凝土的徐变。

当持续应力

时，徐变大小与持续应力大小呈线性关系，这种徐变称为线性徐变。

时，徐变与持续应力不再呈线性关系，这种徐变为非线性徐变。

混凝土的收缩是一种非受力变形，它与徐变的本质区别是收缩是非受力变形，而徐变是受力变形。

9.如何避免混凝土构件产生收缩裂缝？

可以通过限制水灰比和水泥浆的用量，加强振捣与养护，配制适量的构造钢筋和设置变形缝来避免混凝土产生收缩裂缝，尤其要注意细长构件和薄壁构件。

10.钢筋与混凝土之间的黏结力是如何产生的？

钢筋与混凝土间的黏结力由三方面组成：

化学胶着力：

混凝土在结硬过程中，水泥胶体与钢筋剪产生吸附胶着作用。

混凝土强度等级越高，胶着力也越高。

摩擦力：

由于混凝土的收缩使钢筋周围的混凝土裹压在钢筋上，当钢筋和混凝土间出现相对滑动的趋势，则此接触面上将出现摩阻力。

机械咬合力：

由于钢筋表面粗糙不平所产生的机械咬合作用。

另外，变形钢筋的黏结力除了胶着力与摩擦力等外，更主要的是钢筋表面凸出的横肋对混凝土的挤压力，是变形钢筋粘结力的主要来源。

第二章

1．什么是结构可靠性？

什么是结构可靠度？

结构的可靠性：

结构或构件在规定的时间内（为设计使用年限）、在规定的条件（正常设计、施工、使用和维护条件）下不需大修加固仍保持其使用功能（安全性、适用性和耐久性）的能力。

结构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，是衡量结构可靠性大小的指标。

2.影响结构可靠度的因素有哪些？

影响结构可靠度的因素有荷载、材料强度、几何尺寸、计算公式准确性等随机变量。

目前主要考虑了荷载和材料强度这两个随机变量的影响。

3.结构构件的极限状态指什么?

指当前结构或构件超过某一特定状态（极限承载力、失稳、变形过大、裂缝过款等）就不能满足设计规定的某一功能要求，这种特定状态称为该功能的极限状态。

4.承载力极限状态和正常使用极限状态要求有什么不同？

承载能力极限状态是安全性功能要求的极限状态，是每一个结构或构件必须进行设计和计算的。

而正常使用极限状态是适用性和耐久性功能要求的极限状态，超过该极限状态，后果不如超过承载力极限状态严重，一般在满足承载力极限状态后，再进行验算。

承载力极限状态可靠度要求比正常使用极限状态高。

5.什么是结构的作用？

结构的作用分为哪些？

结构在施工及使用期间所遇到的各种使结构产生变形和内力的外在原因。

结构的作用按作用形式可分为直接作用和间接作用。

按作用的时间的变异性和出现的可能行分为永久作用、可变作用和偶然作用。

6.什么是荷载标准值、荷载准永久值、荷载频遇值、荷载设计值？

是怎样确定的？

荷载标准值：

结构在正常使用期间可能出现的最大荷载，取建议平均值加1.645倍标准差确定。

荷载准永久值：

指可变荷载在结构设计基准使用期间经常遇到或超过的荷载值，有类似于永久荷载的长期作用性，但这里是可变荷载。

荷载频遇值：

在设计基准期内，其超越总时间为规定的较小比率（不大于0.1）或超越频率为规定频率的荷载值，用ψfQk来表示。

Ψf称为频遇系数。

荷载设计值：

是指荷载标准值乘以荷载分项系数γG（永久荷载）γQk（可变荷载）以后的荷载值。

7.结构抗力指什么？

影响因素包括哪些因素？

结构或构件所能承受的内力和变形能力。

包括材料的强度离散性、构件几何特征偏差和计算模式不定性。

8.什么是材料强度标准值、材料强度设计值？

如何确定的？

材料强度的标准值按不小于95%的保证率来确定。

材料强度标准值除以材料的分项系数即为材料的强度设计值。

9．新定的《混凝土结构设计规范》与以往的老版本有什么不同？

新版本采用了以概率理论为基础的极限状态法，用结构可靠度来衡量结构可靠性，将影响结构功能的各种因素作为随机变量，应用数量统计和概率论方法进行分析，属非定值法。

74规范前采用安全系数法的定值法分析结构的功能，不够准确。

10.什么是失效概率？

什么是可靠指标？

他们之间的关系如何？

失效概率是指结构或构件不能完成功能指标的概率。

用可靠指标是功能函数的平均值除以功能函数的标准差得到的数据，和失效概率有一一对应关系，可以作为替代失效概率衡量结构可靠度的一个指标。

失效概率越小，可靠指标越大。

11.什么是结构延性破坏？

什么是脆性破坏？

在可靠性指标上是如何体现他们的不同？

结构发生延性破坏时有预兆的，可及时采取补救措施，因而其可靠性指标可定得低些；

结构发生脆性破坏时，破坏突然发生，难以补救，故目标可靠性指标应定的高些。

12.承载能力极限状态使用设计表达式的普遍形式如何？

并解释之。

γoS≤R

Γo：

结构重要性系数

S：

荷载效应设计值

R：

结构构件抗力设计值

13.什么是荷载效应的标准组合与荷载的准永久组合？

各自表达式如何？

标准组合就是所有的效应标准值之和。

荷载的准永久组合值等于荷载的标准值乘以准永久值系数，它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。

14.最常用的随机变量统计特征值有哪些？

在正态分布曲线中，各自如何计算？

平均值、标准差和变异系数。

μ=

;

σ=

;

δ=

σ/μ

15.正态分布概率密度曲线的特点是什么？

什么是标准正态分布？

正态分布曲线是一条单峰曲线，有一个峰点，此点横坐标为平均值，峰点两侧μ

σ处各有一个反弯点。

曲线以横坐标为渐近线伸到正负无穷大。

概率密度曲线与横坐标之间所包围的面积为1。

平均值为0，标准差为1的正态分布曲线称为标准正态分布曲线。

第三章

1.在外荷载作用下，受弯构件任一截面上存在哪些内力？

受弯构件有哪两种可能的破坏？

破坏时主裂缝的方向如何？

外荷载作用下，受弯构件截面上有弯矩和剪力两种内力。

受弯构件的破坏有两种可能，一是沿正截面破坏，即沿弯矩最大截面的受拉区出现正裂缝。

二是可能沿斜截面破坏，即沿剪力最大或弯矩和剪力都比较大的截面出现斜裂缝。

2.适筋梁从加载到破坏经历哪几个阶段？

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、纵向受拉钢筋应力的变化规律是怎样的？

各阶段的主要特征是什么？

每个阶段是哪个极限状态的计算依据？

适筋梁的破坏经历三个阶段。

第Ⅰ阶段为截面开裂前阶段。

这一阶段末Ⅰa，受拉边缘混凝土达到其抗拉极限应变时，相应的应力达到其抗拉强度ft，对应的截面应力状态作为抗裂验算的依据；

第Ⅱ阶段为从截面开裂到受拉区纵筋开始屈服Ⅱa阶段，也就是梁的正常使用阶段，其对应的应力状态作为变形和裂缝宽度验算的依据；

第Ⅲ阶段为破坏阶段，这一阶段末Ⅲa，受压区边缘混凝土达到其极限压应变εcu，对应的截面应力状态作为受弯构件正截面承载力计算的依据。

3.什么是配筋率？

配筋率对梁的正截面承载力有何影响？

配筋率是指纵向受力钢筋截面面积与截面的有效面积的百分比。

当材料强度及截面形式选定后，根据ρ的大小，梁正截面的破坏形式可以分为下面的三种类型：

适筋破坏，超筋破坏和少筋破坏。

4.适筋梁、超筋梁和少筋梁的破坏特征有何区别？

当梁的配筋率比较适中时发生适筋破坏。

这种破坏的特点是受拉区纵向受拉钢筋首先屈服，然后受压区混凝土被压碎。

梁完全破坏之前，受拉区纵向受力钢筋要经历较大的塑性变形，沿梁跨产生较多的垂直裂缝，裂缝不断开展和延伸，挠度也不断增大，所以能给人以明显的破坏预兆。

破坏呈延性性质，破坏时钢筋和混凝土的强度都得到充分的利用。

当梁的配筋率太小时发生少筋破坏。

其特点是一裂即坏。

梁受拉区混凝土一开裂，裂缝截面原来由混凝土承担的拉力转由钢筋承担，因梁的配筋率太小，故钢筋应力立即达到屈服强度，有时可迅速经历整个流幅而进入强化阶段，有时钢筋甚至可能被拉断。

裂缝往往只有一条，裂缝宽度很大且沿梁高延伸较高。

破坏时钢筋和混凝土的强度虽然得到充分的利用，但破坏前无明显预兆，呈脆性性质。

当梁的配筋率太大时发生超筋破坏。

其特点是破坏时受压区混凝土被压碎而受拉区纵向受力钢筋没有达到屈服。

梁破坏时由于纵向受力钢筋尚处于弹性阶段，所以梁受拉区裂缝宽度较小，形不成主裂缝，破坏没有预兆，呈脆性性质。

破坏时混凝土的强度得到了充分利用而钢筋的强度没有得到充分利用。

5.什么是最小配筋率，最小配筋率是根据什么原则确定的？

构件的配筋面积不得小于按最小配筋率所确定的钢筋面积。

最小配筋率的数值是根据混凝土受弯构件的破坏弯矩等于同样截面的素混凝土受弯构件的破坏弯矩确定的。

6.受弯构件正截面的承载力计算采用哪些基本假定？

1.截面应变保持平面

2.不考虑混凝土的抗拉强度

3.混凝土受压的应变与应力曲线采用曲线加直线段

4.纵向受拉钢筋的应力屈服前取等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，屈服后应力不变。

应变不大于0.01。

7.单筋矩形截面梁正截面承载力的计算应力图形应如何确定？

受压区混凝土等效应力图形的等效原则是什么？

单筋矩形截面梁正截面承载力的计算以Ⅲa应力状态为依据，根据基本假定确定。

受压区混凝土等效应力图形的等效原则是：

等效后受压区合力大小相等，合力作用点位置不变。

8.什么是截面相对界限受压区高度ξb？

ξb的表达式如何得来？

ξb有何实用意义？

ξb是构件发生界限破坏时的计算受压区高度与截面有效高度的比值。

根据界限破坏时的应变图形推导得出。

用来判别适筋破坏和超筋破坏。

防止将构件设计成超筋构件。

9.在什么情况下可采用双筋截面？

其计算应力图形如何确定？

其基本计算公式与单筋截面有何不同？

在双筋截面中受压钢筋起什么作用？

其适用条件除了满足ξb之外为什么还要满足as’？

（1）其余条件相同情况下，双筋截面比单筋截面用钢量大。

从经济角度，双筋截面主要应用于以下几种情况：

1.截面承受的弯矩值很大，超过了单筋矩形截面适筋梁所能承担的最大弯矩，而截面尺寸及混凝土强度等级大都受到限制而不能增大或提高；

2.结构或构件承受某种交变作用，使构件同一截面上的弯矩可能变号；

3.因某种原因在构件截面的受压区已经布置了一定数量的受力钢筋。

（2）计算应力图形与单筋截面相比，只是在受压区增加了受压钢筋项。

双筋截面的破坏特征和单筋截面类似，因此采用了和单筋截面相同的基本假定。

根据基本假定，以适筋梁的IIIa阶段受力情况，确定应力计算简图。

（3）受压钢筋起协助混凝土受压的作用。

（4）对于矩形截面中，只要能满足x>

2as’的条件，构件破坏时受压钢筋一般均能达到其抗拉强度设计值。

计算简图中先假定受压区钢筋能受压屈服的。

10.在双筋截面正截面承载力计算中，当As’已知时，应如何计算As?

在计算As是如发现x>

ξb*h0，说明什么问题？

应如何处置？

如果x<

2as’，应如何处置？

先按教材中P60公式（3-19）或公式（3-25）求得X，判断x与2as’和ξb*h0的关系。

若X在两者之间，则直接按公式（3-18）或（3-26）计算。

若X小于2as’，说明构件破坏时受压区钢筋未屈服，这时按公式（3-21）计算As；

若x大于ξb*h0，则说明受拉钢筋配置过多，此时应重新计算As’，相当于As、As’均未知的情况。

11.T形截面受压翼缘计算宽度bf’是如何确定的？

T形截面伸出部分称为翼缘，中间部分称为腹板。

bf’即伸出部分加上腹板的总宽度。

受压翼缘内的应力分布情况与翼缘厚度、梁跨度、梁肋净距等因素有关，为了计算简化，计算中假定在规定的翼缘范围内，压应力均匀分布，翼缘的取值按P68表3-8取值。

12、在进行T形截面的截面设计和承载力校核时，如何分别判别T形界面的类型？

其判别式是根据什么原理确定的？

当

时，为第一类T型截面；

时，为第二类T型截面。

在进行承载力校核时，

原理是：

当中和轴在翼缘内，即x<

hf时，为第一类截面；

当中和轴在翼缘外，为第二类截面。

12.现浇整体肋形楼盖中的连续梁，其跨中截面和支座截面应按哪种截面梁计算？

答:

弯矩作用下，跨中截面下部受拉，应按照T型截面梁计算，支座截面上部受拉应按照矩形截面梁计算。

13.单向受弯的钢筋混凝土平板中，除了受力钢筋外尚需配置分布钢筋，这两种钢筋作用如何？

如何配置？

分布钢筋是指垂直于受力钢筋方向布置的构造钢筋。

作用是将板面的荷载更均匀地传递给受力钢筋；

与受力钢筋绑扎或焊接在一起形成钢筋网片，保证施工时受力钢筋的正确位置；

承受由于温度变化、混凝土收缩在板内所引起的拉应力。

分布钢筋布置在受力钢筋的内侧。

第四章

1．无腹筋简支梁出现斜裂缝后，为什么说梁的受力状态发生了质变？

斜裂缝出现前，混凝土可视为匀质弹性材料梁，剪弯段的应力可用材料力学方法分析，斜裂缝的出现将引起截面应力重新分布，材料力学方法将不再适用。

斜裂缝截面处剪压区面积减少，应力增加；

出现斜裂缝时，斜裂缝下端位置，钢筋应力突然增加。

2．无腹筋和有腹筋简支梁沿斜截面破坏的主要形态有哪几种？

它的破坏特征是怎样的？

满足什么条件才能避免这些破坏发生？

随着梁的剪跨比和配筋率的变化，梁沿斜截面可发生斜拉破坏，剪压破坏和斜压破坏等主要破坏形态。

这几种破坏都是脆性破坏。

斜拉：

配置一定数量的箍筋和限制箍筋最大间距；

剪压：

通过受剪承载力计算给予保证；

斜压：

控制截面尺寸不致过小。

3．影响有腹筋梁斜截面受剪承载力的主要因素有哪些？

剪跨比的定义是什么？

何谓广义剪跨比和计算剪跨比？

影响斜截面承载力的主要因素有剪跨比，混凝土强度等级，配箍率及箍筋强度，纵筋配筋率等。

剪跨比λ就是截面所承受的弯矩与剪力两者的相对比值，是一个无量纲参数，它反映了截面上弯曲正应力σ与剪应力τ的相对比值。

广义剪跨比：

λ=

计算剪跨比：

（剪跨

截面有效高度

）

4．配箍率

的表达式是怎样的？

它与斜截面受剪承载力之间关系怎样？

=

在配箍量适当的范围内，梁的箍筋配得越多，箍筋强度越高，梁的受剪承载力也就越大。

5．有腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式

，系数

如何取值？

—斜截面混凝土受剪承载力系数，对于一般情况下的矩形、T形、和I形截面受弯构件，取

=0.7；

对集中荷载作用下的矩形、T形、和I形截面独立梁，取

。

6．在斜截面受剪承载力计算时，梁上哪些位置应分别进行计算？

控制梁斜截面受剪承载力的应该是那些剪力设计值较大而受剪承载力又较小或截面抗力有改变处的斜截面。

设计中一般取下列斜截面作为梁受剪承载力的计算截面：

（1）支座边缘处的截面；

（2）受拉区弯起钢筋弯起点处的截面；

（3）箍筋截面面积或间距改变处的截面；

（4）截面尺寸改变处的截面。

7．梁的截面尺寸为什么用公式

及

加以限制？

这两个公式各适用于何种情况？

为什么要有所不同？

为了防止斜压破坏和限制在使用荷载下斜裂缝的宽度。

以上各式表示梁在相应情况下斜截面受剪承载力的上限值，相当于限制了梁所必须具有最小截面尺寸和不可超过的最大配筋率。

前者适用于：

时，属于一般梁；

后者适用于：

，属于薄腹梁。

为什么要有所不同？

对于薄腹梁，在剪跨比较大时，也会发生斜压破坏，承载力比一般梁低。

另外薄腹梁还出现腹剪斜裂缝，斜裂缝宽度比一般梁大。

规范给出了较小的名义剪应力限值。

8．在一般情况下，限制箍筋和弯起钢筋的最大间距的目的是什么？

满足最大间距时，是不是必然会满足最小配箍率的规定？

如果有矛盾，你认为该怎样处理？

限制最大间距的目的，是保证可能出现的斜裂缝能与箍筋和弯起钢筋相交。

限制最小箍筋直径和最大箍筋间距的目的，是防止斜拉破坏。

满足最大间距，不一定满足最小配箍率的规定。

当V>

0.7ftbh0时，要同时满足最小配箍率和最小箍筋直径及最大箍筋间距要求；

当剪力不大于0.7ftbh0，只要满足最小箍筋直径和最大箍筋间距就可以了。

9．设计板时为何一般不进行斜截面承载力计算？

不配置箍筋？

因为板厚小于150mm时，剪力一般都很小,只靠混凝土就完全能满足其抗剪要求,所以不用计算。

这时，由于板的高度小，一般情况下，正截面破坏会先于斜截面破坏。

当荷载大，h高时才配箍筋。

10．何谓“鸭筋”及“浮筋”？

浮筋为什么不能作为受剪钢筋？

单独设置的弯起钢筋，直段长度同在梁的上部或下部的，叫鸭筋。

一端在上部，一端在下部的叫浮筋。

浮筋在两直段承受相同方向的力，不能可靠锚固。

第五章

1.混凝土抗压性能好，为什么在轴心受压柱中，还要配置一定数量的钢筋？

轴心受压柱中的钢筋，对轴心受压构件起什么作用？

配置钢筋可以防止偏心荷载的作用下受拉边的开裂和脆性破坏导致不能即使发现避免问题的问题；

在轴心受压构件中，纵筋可以帮助混凝土承担压力，减小构件尺寸，承受可能的较小弯矩，增加构件延性，同时可以减小混凝土徐变变形。

箍筋可以与纵筋形成骨架，防止纵筋屈曲，向外突出；

；

螺旋筋还可以有效约束核心混凝土横向变形，提高构件承载力和延性。

2.轴心受压短柱的破坏与长柱有何区别？

其原因是什么？

影响φ的主要因素有哪些？

轴心受压短柱破坏时四周出现明显的纵向裂缝。

箍筋间的纵向钢筋发生压曲外鼓，呈灯笼状，以混凝土的压碎而破坏；

轴心受压长柱在破坏时受压一侧产生纵向裂缝，箍筋间的纵向钢筋向外突出，构件高度中部混凝土被压碎，另一侧混凝土则被拉裂，在构件中部产生一水平裂缝。

原因：

外力的初始偏心使轴压构件产生侧向挠曲。

对于短柱，对构件的承载力影响很小。

而对于长柱来说初始偏心引起的侧向挠曲产生的弯矩对结构有较大影响，最终长柱在轴力和弯矩共同作用下发生破坏。

这种影响用稳定系数φ来计算。

影响φ的因素主要为构件的长细比。

3.配置螺旋箍筋承载力提高的原因是什么？

当混凝土产生横向变形，螺旋箍筋受到拉力时，螺旋箍筋会有效约束了混凝土的横向变形，使混凝土的竖向承载力得到提高，并且同时使混凝土的延性得到加强。

4.什么是偏心受压构件，是举例说明。

偏心受压构件短柱和长柱有何本质区别？

弯矩增大系数ηns的物理意义是什么？

纵向力N的作用线与构件轴心不重合的受压构件叫做偏心受压构件，如：

单层厂房的柱，多层框架的边柱及屋架上弦，地下室外墙等。

偏心受压短柱和长柱的区别在于由于偏心引起的纵向弯曲产生的偏心距增加是否对截面内力有影响。

短柱的影响可以忽略不计。

长柱不能忽略偏心引起的弯矩增加。

反映纵向弯曲影响（p-δ效应）对截面弯矩增加大小的度量

5.如何判别大小偏心受压构件？

试列出大小偏心受压构件的承载力计算公式。

根据远离轴向力侧纵向钢筋能否受拉屈服。

能受拉屈服的为大偏心受拉构件；

不能受拉屈服的为小偏心受拉构件。

判别条件为

，为大偏心受压构件；

为小偏心受压构件。

在截面设计中，可以近似用

比较ei和0.3h0，当ei＜0.3h0时为小偏心受压构件，当ei＞0.3h0时为大偏心受压构件。

大偏心受压构件的承载力计算公式为：

1.N≤α1fcbx+fy’As’-fyAs

2.Ne≤α1fcbx（h0-x/2）+fy’As’（h0-as’）

小偏心受压构件的承载力计算公式为：

1.N≤α1fcbx+fy’As’-σsAs

2.Ne≤α1fcbx（h0-x/2）+fy’As’（h0-as’）

6.附加偏心距的物理意义是什么？

其值为多少？

由于荷载作用位置的不确定性；

混凝土材料的不均匀性；

施工误差造成的结构几何尺寸和钢筋位置的偏差，使轴向荷载的实际偏心与理论偏心距e0之间有一定误差，这种误差用附加偏心距ea来修正。

ea取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大者。

7.已知截面尺寸、混凝土强度,N、M、ηns，试问在非对称配筋时，大小偏心的判别式是什么？

当l0/i≤22时M/N≤0.3h0的时候为小偏心，否则为大偏心；

当l0/i≥22时ηnsM/N≤0.3h0的时候为小偏心，否则为大偏心。

8.如何计算非对称配筋大偏心受压构件的纵向钢筋As和As’?

如果已知As’是否可令x=ξbh0，为什么？

这时怎样求As。

当As’未知时，令x=ξbh0，再用基本方程求解。

As’已知时，不能令x=ξbh0，这时一般情况下，受压区高度会小于ξbh。

如取x=ξbh会低估了受压钢筋的作用，设计出的截面不经济。

应该利用基本方程求解ξ，再进行判定、求解As。

9.在小偏心受压截面选择时，若As’和As均未知，为什么可以取As等于最小配筋率？

当ξb＜ξ＜ξcy时，不论As配多少σ均不可能达到屈服，故为节省钢筋，可按最小配筋率配置As。

10.在工字形截面对称配筋的截面选择中，如何判别中性轴位置？

先利用x=N/α1fcbf’计算x，若x＞hf’，则由式N=α1fc[bx+（bf’-b）hf’]计算。

第六章

1．工程中有哪些构件属于轴心受拉构件？

那些属于偏心受拉构件？

工程中的轴心受拉构件如圆形水池池壁，在静水压的作用下，垂直于池壁的水平方向处于环向受拉，可按轴心受拉构件计算。

节点荷载下桁架的下弦杆。

偏心受拉构件如矩形水池池壁，垂直池壁的截面同