現(xiàn)代混泥土技術(shù)試卷

1、總 分一二三四五六七八閱卷教師復(fù)核教師安徽建筑大學(xué)研究生試卷（ 開(kāi)卷 ） 共 3 頁(yè) 第 1 頁(yè)（2012 2013 學(xué)年 第 2 學(xué)期）考試課程： 現(xiàn)代混凝土技術(shù) 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 一、關(guān)于大體積混凝土，回答以下問(wèn)題：1、大體積混凝土的定義；2、試推導(dǎo)大體積混凝土的最大溫度應(yīng)力的計(jì)算公式；3、當(dāng)大體積混凝土厚度大于0.2倍的長(zhǎng)度（H / L 0.2）時(shí)，上述溫度應(yīng)力公式如何修正？ 安徽建筑大學(xué)研究生試卷（ 試卷 A ） 共 3 頁(yè) 第 2 頁(yè)考試課程： 現(xiàn)代混凝土技術(shù) 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 二、簡(jiǎn)述高強(qiáng)混凝土在高層建筑中應(yīng)用存在的問(wèn)題1) 不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土梁柱的連接。柱子的強(qiáng)度通常

2、高于梁，不同強(qiáng)度混凝土的接縫應(yīng)設(shè)在梁內(nèi)并離開(kāi)柱邊一段距離。如果接縫二側(cè)的混凝土先后澆筑，則先澆筑強(qiáng)度較高的混凝土，接縫留成斜面，離開(kāi)柱邊至少一倍梁高，具體做法已在第二篇高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)施工指南中有過(guò)規(guī)定。如果條件許可或者材料造價(jià)增加不多，最好將梁柱的混凝土強(qiáng)度統(tǒng)一起來(lái)，提高梁的混凝土強(qiáng)度后可以通過(guò)增大配筋率來(lái)降低梁的截面高度，或者利用高強(qiáng)混凝土的較高變形模量和抗裂性來(lái)增大梁的跨度，這些在建筑使用上可能都有一定好處；當(dāng)樓層采用預(yù)應(yīng)力體系時(shí)，采用高強(qiáng)混凝土就更為合適。解決不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土梁柱連接的另一個(gè)辦法是將梁柱節(jié)點(diǎn)的混凝土強(qiáng)度降到與梁相同，這樣可將節(jié)點(diǎn)與梁一起澆筑而方便施工；節(jié)點(diǎn)的混凝土強(qiáng)度低

3、于柱子以后就必須采取相應(yīng)的構(gòu)造措施來(lái)提高節(jié)點(diǎn)的承載能力，如局部增設(shè)豎向粗鋼筋并配以螺旋箍筋，或增設(shè)豎向的焊接鋼管等來(lái)彌補(bǔ)混凝土強(qiáng)度降低對(duì)承載能力的影響。國(guó)內(nèi)已對(duì)這一方法進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)并得出肯定的結(jié)論，但是節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的混凝土強(qiáng)度對(duì)于抗震性能至關(guān)重要，任何降低核芯區(qū)混凝土強(qiáng)度的做法都會(huì)程度不等的削弱結(jié)構(gòu)的抗震能力，如果梁柱的混凝土強(qiáng)度相差不大（如在20MPa以內(nèi)），這種做法估計(jì)不會(huì)有太大問(wèn)題，特別對(duì)四周均有梁連接的內(nèi)節(jié)點(diǎn)，其核芯區(qū)在各個(gè)方向上均受到約束而處于比較有利的受力狀態(tài)，而在其他情況下，降低節(jié)點(diǎn)混凝土強(qiáng)度的方法似不宜推薦。2) 高配筋率。將高強(qiáng)混凝土引入高層建筑能有效降低柱子的軸壓比而改善結(jié)構(gòu)的

4、抗震性能。但是高強(qiáng)混凝土材料較脆，而抗震又要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件有較好延性，所以高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)必須有較高的配筋率。這主要指較高的最小主筋配筋率和最小箍筋率，尤其是柱端梁端的箍筋加密區(qū)必須有相當(dāng)?shù)捏w積箍筋率。我國(guó)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中，一直習(xí)慣于較低的配筋量，雖然節(jié)約了鋼材，但有時(shí)也會(huì)造成構(gòu)件截面和自重較大、延性較差、防御地震、爆炸等突發(fā)災(zāi)害荷載作用的能力相當(dāng)?shù)拖碌热毕荩瑢?duì)于重要工程設(shè)施來(lái)說(shuō)是很不適宜的。國(guó)外抗震建筑的用鋼量要比我國(guó)高得多，如日本在高強(qiáng)混凝土抗震高層建筑中，柱子箍筋加密區(qū)的體積箍筋率高達(dá)4%，梁中2。為了方便施工和適當(dāng)降低箍筋率，應(yīng)該選用強(qiáng)度較高的鋼筋作箍筋，采用螺旋箍筋（包括方形螺

5、旋箍），或者其他具有更好約束作用的配筋型式如焊接鋼筋網(wǎng)片等。對(duì)于超高層抗震建筑，宜采用組合柱的型式，即將型鋼、鋼管或鋼板與高強(qiáng)混凝土結(jié)合起來(lái)，高強(qiáng)混凝土H型鋼組合柱和鋼管組合柱在國(guó)外均已有工程應(yīng)用實(shí)例，日本在一個(gè)超高層抗震建筑的研究設(shè)計(jì)中，則采用了鋼板組合柱的方案，將鋼板焊成四字形，中間灌入超高強(qiáng)混凝土。鋼管混凝土柱是在高層建筑中應(yīng)用高強(qiáng)混凝土的一種經(jīng)濟(jì)有效的結(jié)構(gòu)形式。這是因?yàn)椋海?）鋼管對(duì)核心混凝土的約束作用，能最有效地克服高強(qiáng)混凝土的脆性；（2）鋼管內(nèi)無(wú)鋼筋骨架，便于澆灌高強(qiáng)混凝土，避免了柱與梁板普通混凝土交錯(cuò)澆灌的麻煩，并且可以采用先進(jìn)的泵灌混凝土工藝；（3）鋼管外無(wú)混凝土保護(hù)層，能充分

6、發(fā)揮高強(qiáng)混凝土的承載力；（4）鋼管兼有縱筋和箍筋的功能，其用鋼量較普通鋼筋骨架為省。目前，在美、澳等國(guó)的4462層的超高層建筑中，已采用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C70C130的鋼管混凝土柱，經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益十分顯著，被認(rèn)為是高層建筑技術(shù)的重大突破。近年來(lái)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C60的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)已在我國(guó)的高層建筑中得到應(yīng)用。3) 強(qiáng)度的齡期基準(zhǔn)?；炷恋膹?qiáng)度等級(jí)以 28天齡期的強(qiáng)度作為基準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)通常也以這一齡期作為依據(jù)。由于高層建筑的建設(shè)周期較長(zhǎng)，底層柱子承受全部設(shè)計(jì)荷載時(shí)的齡期將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)28天，所以有的國(guó)家在設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)，以56天齡期或更長(zhǎng)齡期時(shí)的混凝土強(qiáng)度作為確定設(shè)計(jì)強(qiáng)度的依據(jù)。但是我國(guó)的混凝土

7、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和施工規(guī)范所給出的安全儲(chǔ)備相對(duì)較低，所以高層建筑在設(shè)計(jì)時(shí)仍以28天齡期強(qiáng)度作為基準(zhǔn)為宜，除非是后期強(qiáng)度有突出增長(zhǎng)的粉煤灰混凝土或可考慮更長(zhǎng)一些的齡期。高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度發(fā)展還與環(huán)境溫度有較大關(guān)系，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)是以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下獲得的強(qiáng)度作為基準(zhǔn)的，而標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件與工地現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度可能差異較大。所以高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)應(yīng)該留取更多的小試件，分別測(cè)定不同齡期、不同養(yǎng)護(hù)條件（標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和工地環(huán)境下養(yǎng)護(hù)）下的強(qiáng)度變化，這些都應(yīng)該在設(shè)計(jì)文件中事并提出要求。重要的工程還要有鉆芯試件。 三、鋼管混凝土與普通鋼筋混凝土性能對(duì)比分析鋼管混凝土由于其承載力高、塑性和韌性好等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于單層和多

8、層工業(yè)廠房柱、設(shè)備構(gòu)架柱、送變電桿塔、桁架壓桿、樁、空間結(jié)構(gòu)、高層和超高層建筑以及橋梁結(jié)構(gòu)中.鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)具有比普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)更優(yōu)越的承載性能和抗震性能,具有更好的延性、耐久性,在轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中采用鋼骨轉(zhuǎn)換梁將會(huì)有效地提高轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的整體功能。鋼管混凝土就是把混凝土灌入鋼管中并搗實(shí)以加大鋼管的強(qiáng)度和剛度.一般的，我們把混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C50以下的鋼管混凝土稱為普通鋼管混凝土；混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C50以上的鋼管混凝土稱為鋼管高強(qiáng)混凝土；混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C100以上的鋼管混凝土稱為鋼管超高強(qiáng)混凝土。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是由混凝土填入鋼管內(nèi)而形成的一種新型組合結(jié)構(gòu)。由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)能夠更有效地發(fā)揮鋼材和混

9、凝土兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了鋼管結(jié)構(gòu)容易發(fā)生局部屈曲的缺點(diǎn)。近年來(lái)，隨著理論研究的深入和新施工工藝的產(chǎn)生，工程應(yīng)用日益廣泛。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)按照截面形式的不同可以分為矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和多邊形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)等，其中矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用較廣。1鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 眾所周知，混凝土的抗壓強(qiáng)度高。但抗彎能力很弱，而鋼材，特別是型鋼的抗彎能力強(qiáng)，具有良好的彈塑性，但在受壓時(shí)容易失穩(wěn)而喪失軸向抗壓能力。而鋼管混凝土在結(jié)構(gòu)上能夠?qū)⒍叩膬?yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，可使混凝土處于側(cè)向受壓狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度可成倍提高.同時(shí)由于混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，兩者共同發(fā)揮作用，從而

10、大大地提高了承載能力。鋼管混凝土作為一種新興的組合結(jié)構(gòu)，主要以軸心受壓和作用力偏心較小的受壓構(gòu)件為主，被廣泛使用于框架結(jié)構(gòu)中(如廠房和高層)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面： 1.1 承載力高、延性好，抗震性能優(yōu)越 鋼管混凝土柱中，鋼管對(duì)其內(nèi)部混凝土的約束作用使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度；鋼管內(nèi)部的混凝土又可以有效地防止鋼管發(fā)生局部屈曲。研究表明，鋼管混凝土柱的承載力高于相應(yīng)的鋼管柱承載力和混凝土柱承載力之和。鋼管和混凝土之間的相互作用使鋼管內(nèi)部混凝土的破壞由脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐模瑯?gòu)件的延性性能明顯改善，耗能能力大大提

11、高，具有優(yōu)越的抗震性能。 塑性是指在靜載作用下的塑性變形能力。鋼管混凝土短柱軸心受壓試臉表明，試件壓縮到原長(zhǎng)的2/3,縱向應(yīng)變達(dá)30%以上時(shí)，試件仍有承載力。剝?nèi)ヤ摴芎?，?nèi)部混凝土雖已有很大的鼓凸褶皺，但仍保持完整，并未松散，且仍有約5%的承載力，用錘敲擊后才粉碎脫落?？拐鹦阅苁侵冈趧?dòng)荷載或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在這方面，鋼管混凝土構(gòu)件要比鋼筋混凝土構(gòu)件強(qiáng)得多。在壓彎反復(fù)荷載作用下，彎矩曲率滯回曲線表明，結(jié)構(gòu)的吸能性能特別好，無(wú)剛度退化，且無(wú)下降段，和不喪失局部穩(wěn)定性的鋼柱相同，但在一些建筑中，鋼柱常常要采用很厚的鋼板以確保局部穩(wěn)定性。但還常發(fā)生塑性彎曲后喪失局部穩(wěn)定。因此，鋼管

12、混凝土柱的抗震性能也優(yōu)于鋼柱。 1.2 施工方便，工期大大縮短 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，鋼管可以做為勁性骨架承擔(dān)施工階段的施工荷載和結(jié)構(gòu)重量，施工不受混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間的影響；由于鋼管混凝土內(nèi)部沒(méi)有鋼筋，便于混凝土的澆注和搗實(shí)；鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，不需要模板，既節(jié)省了支模、拆模的材料和人工費(fèi)用，也節(jié)省了時(shí)間。 1.3 有利于鋼管的抗火和防火 由于鋼管內(nèi)填有混凝土，能吸收大量的熱能，因此遭受火災(zāi)時(shí)管柱截面溫度場(chǎng)的分布很不均勻，增加了柱子的耐火時(shí)間，減慢鋼柱的升溫速度，并且一旦鋼柱屈服，混凝土可以承受大部分的軸向荷載，防止結(jié)構(gòu)倒塌。組合梁的耐火能力也會(huì)提高，因?yàn)殇摿旱臏囟葧?huì)從頂部翼緣把熱量傳遞給混凝土

13、而降低。經(jīng)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明:達(dá)到一級(jí)耐火3小時(shí)要求和鋼柱相比可節(jié)約防火涂料1/3一2/3甚至更多，隨著鋼管直徑增大，節(jié)約涂料也越多。 1.4 耐腐蝕性能優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu) 鋼管中澆注混凝土使鋼管的外露面積減少，受外界氣體腐蝕面積比鋼結(jié)構(gòu)少得多，抗腐和防腐所需費(fèi)用也比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省。鋼管混凝土構(gòu)件的截面形式對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能、施工難易程度、施工工期和工程造價(jià)都有很大的影響。圓鋼管混凝土受壓構(gòu)件借助于圓鋼管對(duì)其內(nèi)部混凝土有效的約束作用，使鋼管內(nèi)部的混凝土處于三向受壓狀態(tài)，使混凝土具有更高的抗壓強(qiáng)度。但是圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工難度大，施工成本較高。相比之下，方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工較為方便，但鋼管混凝土受

14、到的約束作用較小，結(jié)構(gòu)的承載力較低。 1.5 施工方面 鋼管混凝土柱的零件較少，焊縫少，構(gòu)造簡(jiǎn)單，柱腳常采用在棍凝土基礎(chǔ)上預(yù)留杯口的插人式柱腳，因而工廠制造比較簡(jiǎn)單，同時(shí)構(gòu)件自重較小，運(yùn)輸和吊裝也較易，施工很簡(jiǎn)便，而且鋼管餛凝土柱采用板材卷制，板材厚度都不大，一般在40m以內(nèi)，無(wú)論工廠焊接和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行對(duì)接，都沒(méi)有什么困難。同時(shí)，與鑰筋混凝土柱相比，鋼管混凝土柱的外皮鋼管具有鋼筋的功能，兼有縱向鋼筋和橫向箍筋的作用，所以管內(nèi)沒(méi)鋼筋，省了鋼筋下料和綁扎鋼筋等一系列工藝，又由于柱外皮鋼管本身就是耐側(cè)壓的模板，同時(shí)也省了支模和拆模等工序。近年來(lái)，泵送磚相當(dāng)普遍，現(xiàn)場(chǎng)澆灌并無(wú)困難，我國(guó)創(chuàng)造并廣泛使用的高位

15、拋落不振搗混凝土的施工方法，更簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)灌混凝土的工序，簡(jiǎn)便了施工。也有在管柱下部開(kāi)臨時(shí)澆灌孔，用混凝土泵自下而上灌注混凝土的方法，既快，又保證澆灌質(zhì)量。而且，在澆筑后，鋼管內(nèi)處于相當(dāng)穩(wěn)定的濕度條件，水分不易蒸發(fā)，省去澆水養(yǎng)護(hù)工序，簡(jiǎn)化了混凝土的養(yǎng)護(hù)工藝。安徽建筑大學(xué)研究生試卷（ 試卷 A ） 共 3 頁(yè) 第 3 頁(yè)考試課程： 現(xiàn)代混凝土技術(shù) 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 四、簡(jiǎn)述提高混凝土耐久性的技術(shù)措施措施一、在混凝土中摻入高效減水劑和外摻料，用以降低用水量和水灰比，降低水化熱，增加結(jié)構(gòu)的致密性和穩(wěn)定性，從而使混凝土具有高耐久性。措施二、改善外部環(huán)境，：避免凍溶循環(huán)作用，鋼筋銹蝕作用，碳酸鹽的作用，淡水溶蝕作用，鹽類侵蝕作用，堿-集料反應(yīng)，酸堿腐蝕作用，沖擊、磨損等作用。而對(duì)于海洋等嚴(yán)酷環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)，破壞的主要因素是氯鹽的侵蝕和鋼筋銹蝕作用。提高混凝土化學(xué)腐蝕