混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)

緒論本章練習(xí)題或思考題1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有哪些優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)？答：一、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)：

1、取材容易：混凝土所用的砂、石一般易于就地取材。另外，還可以有效利用礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢料。

2、合理用材：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)合理地發(fā)揮了鋼筋和混凝土兩種材料的性能，與鋼結(jié)構(gòu)相比，還可以降低造價(jià)。

3、耐久性：密實(shí)的混凝土有較高的強(qiáng)度，同時(shí)由于鋼筋被混凝土包裹，不易銹蝕，維修費(fèi)用也很少，所以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性比較好。

4、耐火性：混凝土包裹在鋼筋外面，火災(zāi)時(shí)鋼筋不會(huì)很快達(dá)到軟化溫度面導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體破壞。與裸露的木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)相比耐火性要好。

5、可模性：根據(jù)需要，可以較容易地澆筑成各種形狀和尺寸的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

6、整體性：澆筑或裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有很好的整體性，有利于抗震，抵抗振動(dòng)和爆炸沖擊波。

二、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)：自身重力較大，這對(duì)大跨度結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)以及抗震不利，以及運(yùn)輸和施工吊裝帶來(lái)困難。還有，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗裂性較差，受拉和受彎等構(gòu)件在正常使用時(shí)往往帶裂縫工作，對(duì)一些不允許出現(xiàn)裂縫或?qū)α芽p寬度有嚴(yán)格限制的結(jié)構(gòu)，要滿足這些要求就需要提高工程造價(jià)。此外，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的隔熱隔聲性能也較差。

針對(duì)這些缺點(diǎn)，可采用輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土以減輕自重，改善鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能。2、本課程主要包括哪些內(nèi)容？學(xué)習(xí)本課程要注意哪些問(wèn)題？答：本課程主要包括混凝土結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件（鋼筋混凝土構(gòu)件和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件）、混凝土結(jié)構(gòu)（樓蓋、單層廠房和多高層房屋）設(shè)計(jì)和砌體結(jié)構(gòu)?；炷两Y(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)的課程內(nèi)容均可分為“基本構(gòu)件”和“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”兩類知識(shí)。以混凝土結(jié)構(gòu)為例，“基本構(gòu)件”討論各種構(gòu)件或部件的受力性能、計(jì)算方法和配筋構(gòu)造。它是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本理論，是學(xué)習(xí)“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”的基礎(chǔ)知識(shí)，在性質(zhì)上相當(dāng)于鋼筋混凝土的“材料力學(xué)”。它和材料力學(xué)有不少相似之處，但又有很多不同的地方。在學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)著重從它與材料力學(xué)不同的方面來(lái)掌握鋼筋混凝土的特點(diǎn)。在學(xué)習(xí)本課程時(shí)要學(xué)會(huì)運(yùn)用設(shè)計(jì)規(guī)范，如《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》及《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，這是在力學(xué)課中不曾遇到的新問(wèn)題。設(shè)計(jì)規(guī)范是國(guó)家頒布的關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算和構(gòu)造要求的技術(shù)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，是具有約束性和立法性的文件。其目的是貫徹國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量以及設(shè)計(jì)方法的必要的統(tǒng)一。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范是設(shè)計(jì)、校核、審批工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。因此，設(shè)計(jì)規(guī)范是工程設(shè)計(jì)人員必須遵守的規(guī)定。我國(guó)近年來(lái)新修訂的設(shè)計(jì)規(guī)范反映了我國(guó)多年來(lái)在結(jié)構(gòu)工程方面的科學(xué)技術(shù)水平和工程經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，并吸收了近年來(lái)有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)成果。在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生要熟悉它、運(yùn)用它。由于科學(xué)技術(shù)水平和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是不斷發(fā)展的，設(shè)計(jì)規(guī)范也必然需要不斷地進(jìn)行修訂和增補(bǔ)，才能適應(yīng)指導(dǎo)設(shè)計(jì)工作的需要。一般說(shuō)來(lái)，各國(guó)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范大體上每隔7～10年全面修訂一次。因此，要用發(fā)展的觀點(diǎn)來(lái)看待設(shè)計(jì)規(guī)范。在學(xué)習(xí)本課程時(shí)，注意力應(yīng)不僅限于規(guī)范所列條文、公式、表格，而要側(cè)重于掌握結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能。只有對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范條文的概念和實(shí)質(zhì)有正確的理解，才能確切地應(yīng)用規(guī)范的條文及其相應(yīng)的計(jì)算公式、構(gòu)造要求，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的主動(dòng)性、創(chuàng)造性，并能適應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)范的發(fā)展，不斷提高設(shè)計(jì)工作的水平。第二章鋼筋混凝土材料的物理和力學(xué)性能1、混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度是如何確定的？答：立方體抗壓強(qiáng)度：混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度是根據(jù)邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，用標(biāo)準(zhǔn)方法制作和養(yǎng)護(hù)(即溫度為20士3℃、相對(duì)濕度≥90％以上)，經(jīng)28天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法(加荷速度為每秒0.2～0.3N／mm2)進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，測(cè)得的具有95％保證率的抗壓強(qiáng)度極限值?；炷恋膹?qiáng)度等級(jí)分為12級(jí)：C7．5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。符號(hào)中C表示混凝土，C后面的數(shù)字表示立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，單位為N／mm2。軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：亦稱為棱柱體抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)中取長(zhǎng)寬比大于3的正方形棱柱體試塊，根據(jù)軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c和立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu的對(duì)比結(jié)果，可得軸心抗壓強(qiáng)度的平均值、立方體抗壓強(qiáng)度平均值；抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：混凝土抗拉強(qiáng)度取棱柱體100×100×500(mm)的試件，沿試塊軸線兩端預(yù)埋鋼筋通過(guò)對(duì)鋼筋施加拉力使試件受拉，試件破壞時(shí)的平均拉應(yīng)力即為軸心抗拉強(qiáng)度，根據(jù)試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)結(jié)果，軸心抗拉強(qiáng)度的平均值t和立方體抗壓強(qiáng)度平均值；

混凝土的抗拉強(qiáng)度取決于水泥石(在凝結(jié)硬化過(guò)程中，水泥和水形成水泥石)的強(qiáng)度和水泥石與骨料間的粘結(jié)強(qiáng)度。(ａ)立方體抗壓強(qiáng)度規(guī)定為強(qiáng)度基本代表值，其他強(qiáng)度均可根據(jù)它換算而得；(b)立方體抗壓強(qiáng)度只有標(biāo)準(zhǔn)值，而無(wú)設(shè)計(jì)值；(c)從上述4個(gè)強(qiáng)度值中，可以看出fcu，k

>fcmk>fck>ftk2、什么是混凝土的徐變？徐變對(duì)混凝土構(gòu)件有何影響？通常認(rèn)為影響徐變的主要因素有哪些？如何減少徐變？答：在荷載的長(zhǎng)期作用下，混凝土的變形將隨時(shí)間而增加，亦即在應(yīng)力不變的情況下，混凝土的應(yīng)變隨時(shí)間繼續(xù)增長(zhǎng)，這種現(xiàn)象稱為混凝土的徐變。徐變會(huì)使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）變形增大，引起預(yù)應(yīng)力損失，在長(zhǎng)期高應(yīng)力作用下，甚至?xí)?dǎo)致破壞。同時(shí)，徐變有利于結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)（應(yīng)）力重分布，降低結(jié)構(gòu)的受力（如支座不均勻沉降），減小大體積混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)力，受拉徐變可延緩收縮裂縫的出現(xiàn)。影響徐變的主要因素是：1、施加的初應(yīng)力對(duì)混凝土徐變有重要影響；2、加荷齡期對(duì)徐變也有重要影響；3、養(yǎng)護(hù)和使用條件下的溫濕度是影響徐變的重要環(huán)境因素；4、混凝土組成成分對(duì)徐變有很大影響；5、結(jié)構(gòu)尺寸越小，徐變?cè)酱?，所以增大試件橫截面可減小徐變。在實(shí)際工程中，應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生非線性徐變。為了減小徐變，應(yīng)避免過(guò)早的給結(jié)構(gòu)施加長(zhǎng)期荷載?；炷僚浔戎杏绊懶熳兊闹饕撬冶群退嘤昧俊Ｋ冶仍酱?，徐變?cè)酱螅凰嘤昧吭酱?，徐變也越大。振搗條件好，養(yǎng)護(hù)及工作環(huán)境濕度大、養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)，則徐變小。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可以減小徐變。集料的質(zhì)地越堅(jiān)硬，級(jí)配越好，徐變?cè)叫　?、鋼筋有哪些形式？鋼筋冷加工的方法有哪幾種？冷拉和冷拔后鋼筋的力學(xué)性能有何變化？答：（一）按軋制形狀分

（1）光面鋼筋：I級(jí)鋼筋（Q235鋼鋼筋）均軋制為光面圓形截面，供應(yīng)形式有盤圓，直徑小于10mm，長(zhǎng)度為6m"12m。

（2）帶肋鋼筋：有螺旋形、人字形和月牙形三種，普通Ⅱ、Ⅲ級(jí)鋼筋軋制成人字形，Ⅳ級(jí)鋼筋軋制成螺旋形及月牙形。

（3）鋼線（分低碳鋼絲和碳素鋼絲兩種）及鋼絞線。

（4）冷軋扭鋼筋：經(jīng)冷軋并冷扭成型。

（二）按直徑大小分

鋼絲（直徑3"5mm）、細(xì)鋼筋（直徑6"10mm）、粗鋼筋（直徑大于22mm）。

（三）按力學(xué)性能分

Ⅰ級(jí)鋼筋（235/370級(jí)）；Ⅱ級(jí)鋼筋（335/510級(jí)）；Ⅲ級(jí)鋼筋（370/570）和Ⅳ級(jí)鋼筋（540/835）

（四）按生產(chǎn)工藝分

熱軋、冷軋、冷拉的鋼筋，還有以Ⅳ級(jí)鋼筋經(jīng)熱處理而成的熱處理鋼筋，強(qiáng)度比前者更高。

（五）按在結(jié)構(gòu)中的作用分：受壓鋼筋、受拉鋼筋、架立鋼筋、分布鋼筋、箍筋等。鋼筋冷加工的方法有：冷拔、冷拉、冷軋、冷扭冷拉可以提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度但不能提高鋼筋的抗壓強(qiáng)度。冷拔可以同時(shí)提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。4、什么是鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力？影響鋼筋和混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素有哪些？為保證鋼筋和混凝土之間有足夠的粘結(jié)力要采取那些措施？答：鋼筋和混凝土的粘結(jié)力，主要由三部分組成：膠結(jié)力、摩阻力和咬合力。影響鋼筋和混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素有：鋼筋表面形狀、混凝土強(qiáng)度、澆注位置、保護(hù)層厚度、鋼筋凈距離、橫向鋼筋和橫向壓力等。為保證鋼筋和混凝土之間有足夠的粘結(jié)力，可采用以下措施：（1）采用變形鋼筋；（2）選擇適當(dāng)?shù)匿摻铋g距；（3）使用橫向鋼筋；（4）滿足混凝土保護(hù)層最小厚度的要求；（5）保證最小搭接長(zhǎng)度和錨固長(zhǎng)度；（6）在鋼筋端部設(shè)置彎鉤。第三章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則1、結(jié)構(gòu)可靠性的含義是什么？它包括哪些功能要求？結(jié)構(gòu)超過(guò)極限狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生什么后果？建筑結(jié)構(gòu)安全是按什么原則劃分的？答：結(jié)構(gòu)可靠性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間(設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期)內(nèi)，在規(guī)定條件下（正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維護(hù)）完成預(yù)定功能的能力。它的功能要求為：安全性、適用性、耐久性。當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過(guò)承載能力極限狀態(tài)，就可能產(chǎn)生以下后果：由于材料強(qiáng)度不夠而破壞，或因疲勞而破壞，或產(chǎn)生過(guò)大的塑性變形而不能繼續(xù)承載，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系。超過(guò)這一極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件就不能滿足其預(yù)定的安全性要求。當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過(guò)了正常使用極限狀態(tài)，就可能產(chǎn)生以下后果：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)影響正常使用的過(guò)大變形、過(guò)寬裂縫、局部損壞和振動(dòng)。超過(guò)這一極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件就不能滿足其預(yù)定的適用性或耐久性要求。我國(guó)是根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)破壞時(shí)可能產(chǎn)生的后果嚴(yán)重與否，分為三個(gè)安全等級(jí)。見(jiàn)下表：建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)

安全等級(jí)破壞后果的影響程度建筑物的類型

一級(jí)很嚴(yán)重重要的建筑物

二級(jí)嚴(yán)重一般的建筑物

三級(jí)不嚴(yán)重次要的建筑物2、什么是結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)？結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為幾類？其含義各是什么？答：在使用中若整個(gè)結(jié)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此熱定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為：承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)是指應(yīng)于結(jié)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大的承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。正常使用極限狀態(tài)是指對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定的限值。3、混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是按什么原則確定的？混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是如何確定的？答：混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是按照極限狀態(tài)方法確定的?；炷敛牧戏猪?xiàng)系數(shù)取1.4，根據(jù)規(guī)范確定?；炷翉?qiáng)度設(shè)計(jì)值是在承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)中采用的強(qiáng)度代表值，為強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以相應(yīng)的材料分項(xiàng)系數(shù)。4、什么是保證率？什么叫結(jié)構(gòu)的可靠度和可靠指標(biāo)？我國(guó)《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)結(jié)構(gòu)可靠度是如何定義的？答：保證率是指混凝土強(qiáng)度總體中大于設(shè)計(jì)的強(qiáng)度等級(jí)值的概率。結(jié)構(gòu)的可靠度是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率?？煽恐笜?biāo)是衡量結(jié)構(gòu)可靠度的一個(gè)指標(biāo)。我國(guó)《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)結(jié)構(gòu)可靠度的定義是結(jié)構(gòu)不失效的保證率，為結(jié)構(gòu)的可靠度。第四章受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算1、簡(jiǎn)述適筋梁正截面受彎三個(gè)受力階段？答：適筋梁正截面受彎三個(gè)受力階段是：彈性工作階段，帶裂縫工作階段，鋼筋塑流階段。2、正截面承載力計(jì)算的基本假定是什么？答：⑴截面應(yīng)變保持平面；⑵不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度；⑶混凝土受壓應(yīng)力應(yīng)變采用簡(jiǎn)化形式；⑷鋼筋應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。3、受彎構(gòu)件正截面破壞形態(tài)有哪幾種？答：受彎構(gòu)件正截面破壞形態(tài)有：超筋梁破壞，適筋梁破壞，少筋梁破壞。100040020010001000100KN100040020010001000100KN100KN解：跨中最大M：縱向受拉鋼筋采用HRB335級(jí)5、已知：T形截面梁，，M=250KN·m，C30，HRB335，環(huán)境類別為一類。求：AS解：屬于第二類截面第五章受彎構(gòu)件斜截面承載力的計(jì)算1、影響斜截面受剪承載力的主要因素？答：影響斜截面受剪承載力的主要因素有：剪跨比，混凝土強(qiáng)度，配箍率和箍筋強(qiáng)度，縱向鋼筋的配筋率。2、簡(jiǎn)述斜截面受剪承載力計(jì)算截面的位置。答：斜截面受剪承載力計(jì)算截面的位置：⑴支座邊緣處的截面；⑵受控區(qū)彎起鋼筋彎起點(diǎn)處的截面；⑶箍筋截面面積或間距改變處的截面；⑷腹板寬度改變處的截面。3、斜截面受剪的三種主要破壞形態(tài)是什么？答：斜截面受剪的三種主要破壞形態(tài)是：斜壓破壞，剪壓破壞，斜拉破壞。4、如圖所示鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁，采用混凝土C30（），HPB235級(jí)（），不計(jì)自重，環(huán)境類別為一類，試配置箍筋。1000100040020010001000100KN100KN解：驗(yàn)算最小截面尺寸：符合要求。配箍筋：采用直徑為8的HPB235級(jí)鋼筋按集中荷載考慮需計(jì)算配箍；取s=150選配φ8@150驗(yàn)算最小配箍率：滿足要求。5、一鋼筋混凝土矩形截面簡(jiǎn)支梁，截面尺寸250mm×500mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20（、），箍筋為熱軋HPB235級(jí)鋼筋（），縱筋為325的HRB3