混凝土結構設計原理復習資料

混凝土結構設計原理復習資料注：1、不易敘述，較難理解的題目標注了頁碼，希望大家不要僅僅局限于復習資料上的內容；2、由于水平有限，難免有不妥之處，參考過程中如有疑問請及時反映。第一章緒論思考題1.2預應力混凝土和鋼筋混凝土有哪些優(yōu)缺點？解析：預應力混凝土：優(yōu)點：延緩混凝土構件的開裂，提高構件的抗裂度和剛度。高強度鋼筋和高強度混凝土的應用，可節(jié)約鋼筋、減輕結構自重，克服了鋼筋混凝土的主要缺點。缺點：構造、施工和計算均較鋼筋混凝土構件復雜，且延性也差。鋼筋混凝土：優(yōu)點：取材容易、合理發(fā)揮了鋼筋混凝土兩種材料的性能、耐久性較好、耐火性較好、可模性好和整體性好。缺點：自重大，對大跨度結構和高層建筑結構抗震不利，也給運輸和施工吊裝帶來困難；抗裂性較差，受彎和受拉等構件在正常使用時往往帶裂縫工作；施工復雜、工序多、隔熱隔聲性能較差。1.3結構有哪些功能要求？簡述承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的概念。解析：安全性、適用性和耐久性。承載力極限狀態(tài)是指結構或構件達到最大承載力或者變形達到不適于繼續(xù)承載的狀態(tài)。2、正常使用極限狀態(tài)是指結構或構件達到正常使用或耐久性能中某項規(guī)定限度的狀態(tài)。第二章混凝土結構材料物理力學性能思考題2.1混凝土的立方體抗壓強度、軸心抗壓強度標準值和抗拉強度標準值是如何確定的？為什么低于？與有何關系？與有何關系？解析：（1）混凝土的立方體抗壓強度fcu,k的確定：標準立方體試件在（20±3）攝氏度的溫度和相對濕度90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護28天，按照標準試驗方法測得的抗壓強度作為混凝土的立方體抗壓強度。(P9頁)軸心抗壓強度標準值fck的確定：《混凝土結構設計規(guī)范》規(guī)定以150mm*150mm*300mm的棱柱體為標準試件，在與立方體標準試件相同的養(yǎng)護條件下，按照棱柱體試件試驗測得的具有95％保證率的抗壓強度為混凝土軸心抗壓強度標準值。(P11頁)軸心抗拉強度標準值ftk的確定：混凝土的軸心抗拉強度可以采用直接軸心受拉的試驗方法來測定。(P12頁)（2）由于棱柱體標準試件比立方體標準試件的高度大，試驗機壓板與試件之間摩擦力對棱柱體試件高度中部的橫向變形的約束影響比對立方體試件的小，所以棱柱體試件的抗壓強度比立方體的抗壓強度值小，故fck低于fcu,k。(P11頁)（3）軸心抗拉強度標準值ftk與立方體抗壓強度標準值fcu,k之間的關系為：。(P12頁)（4）軸心抗壓強度標準值fck與立方體抗壓強度標準值fcu,k之間的關系為：。(P11)2.3某方形鋼筋混凝土短柱澆筑后發(fā)現(xiàn)混凝土強度不足，根據(jù)約束混凝土原理如何加固該柱？解析：約束混凝土原理是:對混凝土的橫向變形加以約束，從而限制混凝土內部微裂縫的發(fā)展，提高混凝土的抗壓強度。因此，根據(jù)約束混凝土原理,工程上可以通過沿方形鋼筋混凝土短柱高度方向環(huán)向設置密排矩形箍筋的方法來約束混凝土，然后沿柱四周支模板，澆筑混凝土保護層，以此改善鋼筋混凝土短柱的受力性能，達到提高混凝土的抗壓強度和延性的目的。(P15頁)2.7什么是混凝土的徐變？徐變對混凝土構件有何影響？通常認為影響徐變的主要因素有哪些？如何減小徐變？解析：（1）混凝土的徐變：結構或材料承受的應力不變，而應變隨時間增長的現(xiàn)象稱為徐變。(P19頁)（2）徐變對混凝土構件的影響：徐變對混凝土結構和構件的工作性能有很大影響，它會使構件的變形增加，在鋼筋混凝土截面中引起應力重分布的現(xiàn)象，在預應力混凝土結構中會造成預應力損失。(P21頁)(3)影響混凝土徐變的主要因素有：1）時間參數(shù)；2）混凝土的應力大小；3）加載時混凝土的齡期；4）混凝土的組成成分；5）混凝土的制作方法及養(yǎng)護條件；6）構件的形狀及尺寸；7）鋼筋的存在等。(P21頁)(4)減少徐變的方法有：1)加載時混凝土的齡期盡量較晚；2）減小混凝土的水泥用量和水灰比；3）采用較堅硬的骨料；4）養(yǎng)護時盡量保持高溫高濕，使水泥水化作用充分；5）受到荷載作用后所處的環(huán)境盡量溫度低、濕度高。(P20-21頁)2.8混凝土收縮對鋼筋混凝土構件有何影響？收縮與哪些因素有關？如何減小收縮？解析：混凝土的收縮是：混凝土凝結硬化時，在空氣中的體積收縮。(P21頁)影響：養(yǎng)護不好以及混凝土構件的四周受約束從而阻止混凝土收縮時，會使混凝土構件表面或水泥地面上出現(xiàn)收縮裂縫；（P21頁）影響混凝土收縮的主要因素有：1）水泥的品種；2）水泥的用量；3）骨料的性質；4）養(yǎng)護條件；5）混凝土制作方法；6）使用環(huán)境；7）構件的體積與表面積比值；（P21頁）減少收縮的方法有：1）采用低強度等級水泥；2）盡量減少水泥用量和降低水灰比；3）采用較堅硬的骨料；4）在混凝土結硬過程中周圍盡量保持高溫高濕；5）澆筑混凝土時盡量保證混凝土澆搗密實；6）使用環(huán)境盡量高溫高濕；7）增大構件體積與表面積比值。（P22頁）2.10國產普通鋼筋有哪幾個強度等級？牌號HRB400鋼筋是指什么鋼筋，它的抗拉、抗壓強度設計值是什么？解析：（1）國產鋼筋普通鋼筋按其屈服強度標準值的高低，分為4個強度等級：300MPa、335MPa、400Mpa和500MPa；（P24頁）HRB400是熱軋帶肋鋼筋；它的抗拉、抗壓強度設計值均是360N/mm。（P296頁）2.13受拉鋼筋的基本錨固長度是指什么？他是怎樣確定的？受拉鋼筋的錨固長度是怎樣計算的？解析：受拉鋼筋的基本錨固長度是指：《混凝土結構設計規(guī)范》規(guī)定的受拉鋼筋錨固長度為受拉鋼筋的基本錨固長度。（P31頁）受拉鋼筋錨固長度計算：----錨固長度修正系數(shù)----受拉鋼筋基本錨固長度（P32頁）第三章受彎構件的正截面受彎承載力思考題3.2什么叫“界限破壞”？“界限破壞”時的s和cu各等于多少？解析：所謂“界限破壞”，是指正截面上的受拉鋼筋的應變達到屈服的同時，受壓區(qū)混凝土邊緣纖維的應變也正好達到混凝土極限壓應變時所發(fā)生的破壞。此時，受壓區(qū)混凝土邊緣纖維的應變＝＝0.0033－(fcu,k－50)×10-5，受拉鋼筋的應變＝＝fy／Es。（熟記P51的應變關系圖。）3.3適筋梁的受彎全過程經(jīng)歷了哪幾個階段？各階段的主要特點是什么？與計算或驗算有何關系？解析：1、第一階段：混凝土開裂前的未裂階段。特點：①混凝土沒有開裂。②受壓區(qū)混凝土的應力圖形是直線，受拉區(qū)混凝土的應力圖形在第一階段前期是直線，后期是曲線。③彎矩與截面曲率基本是直線關系。第一階段末（Ia)可作為受彎構件抗裂度的計算依據(jù)。第二階段：混凝土開裂后至鋼筋屈服前的裂縫階段。特點：①在截面裂縫處，受拉區(qū)大部分混凝土退出工作，拉力主要由縱向受拉鋼筋承擔，但鋼筋沒有屈服。②受壓區(qū)混凝土已有塑性變形，但不充分，壓應力圖形為只有上升段的曲線。③彎矩與截面曲率是曲線關系，截面曲率與撓度的增長加快。第二階段相當于梁正常使用時的受力狀態(tài)，可作為正常使用階段驗算變形和裂縫開展寬度的依據(jù)。第三階段：鋼筋開始屈服至截面破壞的破壞階段。特點：①縱向受拉鋼筋屈服，受拉區(qū)大部分混凝土退出工作，受壓區(qū)混凝土壓應力曲線圖形比較豐滿，有上升曲線，也有下降曲線。②由于受壓區(qū)混凝土合壓力作用點外移使內力臂增大，故彎矩略有增加。③受壓區(qū)邊緣混凝土壓應變達到其極限壓應變實驗值cu0，混凝土被壓碎，截面破壞。④彎矩-曲率關系為接近水平的曲線。第Ⅲ階段末(Ⅲa階段)可作為正截面受彎承載力計算的依據(jù)。3.5什么叫少筋梁、適筋梁、超筋梁？為什么避免采用少筋梁和超筋梁？如何避免少筋梁和超筋梁？解析：1、當縱向受拉鋼筋配筋率滿足時為適筋梁；當時為少筋梁；當時為超筋梁。2、少筋梁在滿足承載力需要時的截面尺寸過大，造成不經(jīng)濟，且它的承載力取決于混凝土的抗拉強度，屬于受拉脆性破壞類型，故在實際工程中不允許采用；超筋梁破壞時受拉鋼筋應力低于屈服強度，不僅不經(jīng)濟，且破壞前基本沒有預兆，屬于受壓脆性破壞類型，故在實際工程中不允許采用。3、設計中，根據(jù)ξ≤ξb防止超筋破壞；根據(jù)≥，防止少筋破壞。3.6什么是縱向受拉鋼筋的配筋率？它對梁的正截面受彎的破壞形態(tài)和承載力有何影響？ξ的物理意義是什么？ξb是怎樣求得的？解析：縱向受拉鋼筋總截面面積As與正截面的有效面積bh0的比值，稱為縱向受拉鋼筋的配筋率。從理論上分析，其他條件均相同(包括混凝土和鋼筋的強度等級與截面尺寸)而縱向受拉鋼筋的配筋率不同的梁將發(fā)生不同的破壞形態(tài)，顯然破壞形態(tài)不同的梁其正截面受彎承載力也不同，通常是超筋梁的正截面受彎承載力最大，適筋梁次之，少筋梁最小，但超筋梁與少筋梁的破壞均屬于脆性破壞類型，不允許采用，而適筋梁具有較好的延性，提倡使用。ξ是指相對受壓區(qū)高度，它是指計算受壓區(qū)高度與截面有效高度的比值。界限相對受壓區(qū)高度為界限破壞時混凝土計算受壓區(qū)高度與截面有效高度的比值，即：。3.9在什么情況下可采用雙筋截面梁，雙筋截面梁為什么要有適用條件?x＜2的雙筋梁出現(xiàn)在什么情況下？這時應當如何計算？解析：雙筋截面梁只適用于以下情況：①彎矩很大，按單筋矩形截面計算所得的又大于，而梁截面尺寸受到限制，混凝土強度等級又不能提高時；②在不同荷載組合情況下，梁截面承受異號彎矩時。滿足條件是為了保證受壓鋼筋在構件破壞時達到屈服強度。x＜2的雙筋梁出現(xiàn)在受壓鋼筋在構件破壞時不能達到其屈服強度的情況下，此時正截面受彎承載力按計算。第四章受彎構件斜截面承載力思考題4.1試述剪跨比的概念及其對無腹筋梁斜截面受剪破壞形態(tài)的影響。解析：剪跨比：剪跨比的大小對梁的斜截面受剪破壞形態(tài)有著極為重要的影響。對于無腹筋梁，通常當＜1時發(fā)生斜壓破壞；當1＜＜3時常發(fā)生剪壓破壞；當＞3時常發(fā)生斜拉破壞。對于有腹筋梁，剪跨比的大小及箍筋配置數(shù)量的多少均對斜截面破壞形態(tài)有重要影響，從而使得有腹筋梁的受剪破壞形態(tài)與無腹筋梁一樣，也有斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞三種。4.2梁的斜裂縫是怎樣形成的？它發(fā)生在梁的什么區(qū)段內？解析：鋼筋混凝土梁在其剪力和彎矩共同作用的剪彎區(qū)段內，將發(fā)生斜裂縫。在剪彎區(qū)段內，由于截面上同時作用有彎矩M和剪力V，在梁的下部剪拉區(qū)，因彎矩產生的拉應力和因剪力產生的剪應力形成了斜向的主拉應力，當混凝土的抗拉強度不足時，則開裂，并逐漸形成與主拉應力相垂直的斜向裂縫。4.3斜裂縫有幾種類型？有何特點？解析：斜裂縫主要有腹剪斜裂縫和彎剪斜裂縫兩類。當荷載增大，拉應變達到混凝土的極限拉應變值時，混凝土開裂，沿主壓應力跡線產生腹部的斜裂縫，稱為腹剪斜裂縫。腹剪斜裂縫中間寬兩頭細，呈棗核形，常見于I形截面薄腹梁中。由豎向裂縫發(fā)展而成的斜裂縫，稱為彎剪斜裂縫。彎剪斜裂縫下寬上細，是最常見的。4.4試述梁斜截面受剪破壞的三種形態(tài)及其破壞特征。解析：1、無腹筋梁的斜裂縫受剪破壞形態(tài)與剪跨比有決定性的關系，主要有斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞三種破壞形態(tài)。（1）斜壓破壞：<1時，發(fā)生斜壓破壞。其特點是多發(fā)生在剪力大而彎矩小的區(qū)段，以及梁腹板很薄的T形截面或I形截面梁內，受剪承載力取決于混凝土的抗壓強度。（2）剪壓破壞：1≤≤3時，常發(fā)生剪壓破壞。其特點是在彎剪區(qū)段的受拉區(qū)邊緣先出現(xiàn)一些豎向裂縫，他們沿豎向延伸一小段長度后，就斜向延伸形成一些斜裂縫，而后又產生一條貫穿的較寬的主要斜裂縫，稱為臨界斜裂縫。（3）斜拉破壞：>3時，常發(fā)生斜拉破壞。其特點是當豎向裂縫一出現(xiàn)，就迅速向受壓區(qū)斜向延伸，斜截面承載力隨之喪失。2、配置箍筋的有腹筋梁，它的斜截面受剪破壞形態(tài)是以無腹筋梁為基礎的，也分為斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞三種破壞形態(tài)。斜壓破壞：如果箍筋配置數(shù)量過多，箍筋應力增長緩慢，在箍筋尚未屈服時，梁腹混凝土就因為抗壓能力不足而發(fā)生斜壓破壞。剪壓破壞：如果>3，箍筋配置數(shù)量適當?shù)脑?，發(fā)生剪壓破壞，箍筋屈服后，斜裂縫迅速向上發(fā)展，使斜裂縫上端剩余截面縮小，使剪壓區(qū)的混凝土在正應力和剪應力的共同作用下產生剪壓破壞。斜拉破壞：如果>3，箍筋配置數(shù)量過少時，斜裂縫一旦出現(xiàn)，與斜裂縫相交的箍筋承受不了原來的有混凝土所擔負的拉力，箍筋立即屈服而不能限制斜裂縫的開展，與無腹筋梁相似，發(fā)生斜拉破壞。4.7在設計中采用什么措施來防止梁的斜壓和斜拉破壞？解析：對于斜壓破壞，通常用控制截面的最小尺寸來防止；對于斜拉破壞，用滿足箍筋的最小配筋率條件及構造要求來防止；對于剪壓破壞，因其承載力變化幅度較大，必須通過計算，使構件滿足一定的斜截面受剪承載力，從而防止剪壓破壞。4.9計算梁斜截面受剪承載力時應取哪些計算截面？解析：梁的斜截面受剪承載力的計算截面：（1）支座邊緣處的截面（2）受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點處的斜截面（3）箍筋截面面積或間距改變處的斜截面（4）腹板寬度改變處的斜截面4.12為了保證梁斜截面受彎承載力，對縱筋的彎起、錨固、截斷以及箍筋的間距，有哪些主要的構造要求？解析：1、縱筋的彎起：彎起點的位置：彎起點與按計算充分利用該鋼筋截面之間的距離，應不小于0.5h0，也即彎起點應在該鋼筋充分利用截面以外，大于或等于0.5h0處。（2）彎終點的位置：彎起鋼筋的彎終點到支座邊或到前一排彎起鋼筋的彎起點之間的距離，都應不大于箍筋的最大間距。（3）彎起鋼筋的錨固，鴨筋與浮筋：彎起鋼筋的端部，應留有一定的錨固長度，在受拉區(qū)不應小于20d，在受壓區(qū)不應小于10d，對于光面彎起鋼筋，在末端還應設置彎鉤；位于梁底部或梁頂?shù)慕墙钜约傲簝蓚鹊墓拷畈灰藦澠稹?、縱筋的錨固：箍筋混凝土梁簡支端的下部縱向受拉箍筋伸入支座范圍內的錨固長度las應符合以下條件：（1）當V≤0.7ftbh0時，las≥5d（2）當V>0.7ftbh0時，las≥12d；光圓鋼筋las≥15d當las不能符合上述規(guī)定時，可采取彎鉤或機械錨固措施?；炷翉姸鹊燃壭∮诨虻扔贑25的簡支梁和連續(xù)梁的簡支端，如在距支座1.5h范圍內，作用有集中荷載，且當V>0.7ftbh0時，對帶肋鋼筋宜采用有效的錨固措施，或取las≥15d。支承在砌體結構上的鋼筋混凝土獨立梁，在縱向受力鋼筋的錨固長度las范圍內應配置不少于兩個箍筋，其直徑不宜小于縱向受力鋼筋最大直徑的0.25倍，間距不宜大于縱向受力鋼筋最小直徑的10倍；當采取機械錨固措施時，箍筋間距不宜大于縱向受力鋼筋最小直徑的5倍梁簡支端支座截面上部應配負彎矩鋼筋，其數(shù)量不小于下部縱向受力鋼筋的1/4，且不少于2根。3、縱筋的截斷：通常，正彎矩區(qū)段內梁底的縱向受拉鋼筋都是采用彎向支座的方式來減少其多余的數(shù)量，而不采用截斷，因為梁的正彎矩圖形的范圍比較大，受拉區(qū)幾乎覆蓋整個跨度，故梁底縱筋不宜彎起；對于在支座附近的負彎矩區(qū)段內梁頂?shù)目v向受拉鋼筋，因為負彎矩區(qū)段的范圍不大，故往往采用截斷的方式來減少縱筋的數(shù)量，但不宜在受拉區(qū)截斷。在連續(xù)梁和框架梁跨度內，要把承擔負彎矩的部分負鋼筋截斷，其截斷點應滿足以下兩個控制條件：（1）從該鋼筋充分利用的截面起到截斷點的長度，稱為“伸出長度”，為了可靠錨固，負鋼筋截斷時必須滿足“伸出長度”的要求。（2）從不需要該鋼筋的截面起到截斷點的長度，稱為“延伸長度”，為了保證斜截面受彎承載力，負鋼筋截斷時還必須滿足“延伸長度”的要求。4、箍筋的設置及間距：梁內箍筋的直徑和設置應符合以下規(guī)定：（1）直徑：當梁高大于800mm時，直徑不宜小于8mm；當梁高小于或等于800mm；直徑不宜小于6mm；當梁中配有計算需要的縱向受壓鋼筋時，箍筋直徑尚不應小于d/4（d為縱向受壓鋼筋的最大直徑）（2）箍筋的設置：對于計算不需要箍筋的梁，當梁高大于300mm時，仍應沿梁全長設置箍筋；當梁高為150~300mm時，可僅在構件端部各l0/4范圍內設置構造鋼筋，l0為梁的跨度。箍筋的間距在綁扎骨架中不應大于15d，同時不應大于400mm，d為縱向受拉鋼筋中最小直徑。當梁寬大于400mm，且一層內的縱向受壓鋼筋多于3根時，或當梁寬不大于400mm但縱向鋼筋一層內多于4根時還應設置復合箍筋，當一層內的縱向受壓鋼筋多于5根且直徑大于18mm時，箍筋的間距必須小于或等于10d，d為縱筋直徑。當梁中綁扎骨架內縱向鋼筋為非焊接大接時，在搭接長度內，箍筋直徑不宜小于搭接鋼筋直徑的0.25倍，箍筋的間距應符合以下規(guī)定：縱筋受拉時，箍筋間距不應大于5d，且不應大于100mm；縱筋受壓時，箍筋間距不應大于10d，且不應大于200mm，d為搭接鋼筋中的最小直徑。當受壓鋼筋直徑大于25mm時，應在搭接接頭兩個端面外100mm范圍內，各設置兩個箍筋。采用機械錨固措施時，錨固長度范圍內的箍筋不應少于3個，其直徑不應小于縱向鋼筋直徑的0.25倍，其直徑不應大于縱向鋼筋的5倍。當縱向鋼筋的混凝土保護層厚度不小于箍筋直徑或等效直徑的5倍時，可不配置箍筋。4.13梁中正鋼筋為什么不能截斷只能彎起？負鋼筋截斷時為什么要滿足伸出長度和延伸長度的要求？解析：（1）正鋼筋理論上采取能通則通的原則，因為其處于受拉區(qū)。為了節(jié)省鋼筋在不需要抵抗力矩點將其彎起用以抵抗斜截面剪力，水平段抵抗負彎矩，至于支座負鋼筋保證延伸度因為荷載是就近傳遞的，即荷載是有一定范圍的（大致就是伸長范圍）此范圍為受拉區(qū)，混凝土受拉強度極弱，所以要有負筋并且保證足夠的延長度。部分負鋼筋截斷之后，必須保證剩下的負鋼筋在截斷點出的斜截面受彎承載力不低于該出正截面的受彎承載力。第五章受壓構件的截面承載力思考題5.1軸心受壓普通箍筋短柱與長柱的破壞形態(tài)有何不同？軸心受壓長柱的穩(wěn)定系數(shù)如何確定？解析：1、軸心受壓普通箍筋短柱的破壞形態(tài)是隨著荷載的增加，柱中開始出現(xiàn)微細裂縫，在臨近破壞荷載時，柱四周出現(xiàn)明顯的縱向裂縫，箍筋間的縱筋發(fā)生壓屈，向外凸出，混凝土被壓碎，柱子即告破壞。而長柱破壞時，首先在凹側出現(xiàn)縱向裂縫，隨后混凝土被壓碎，縱筋被壓屈向外凸出；凸側混凝土出現(xiàn)垂直于縱軸方向的橫向裂縫，側向撓度急劇增大，柱子破壞。2、穩(wěn)定系數(shù)來表示長柱承載力的降低程度，即＝，和分別為長柱和短柱的承載力。當l0／b＜8時，＝1；當l0／b＝8～34時，＝1.177－0.021l0／b；當l0／b＝35～50時，＝0.87－0.012l0／b。對于長細比l0／b較大的構件，考慮到荷載初始偏心和長期荷載作用對構件承載力的不利影響較大，的取值比按經(jīng)驗公式所得到的值還要降低一些，以保證安全。對于長細比l0／b小于20的構件，考慮到過去使用經(jīng)驗，的取值略微抬高一些。5.2軸心受壓普通箍筋柱與螺旋箍筋柱的正截面受壓承載力計算有何不同？解析：軸心受壓普通箍筋柱的正截面受壓承載力計算公式為：（1）軸心受壓螺旋箍筋柱的正截面受壓承載力計算公式為：（2）解析：1、偏心受壓短柱的破壞形態(tài)有受拉破壞和受壓破壞兩種情況。受拉破壞形態(tài)又稱大偏心受壓破壞，這種破壞屬于延性破壞類型，其特點是受拉鋼筋先達到屈服強度，導致壓區(qū)混凝土壓碎，破壞時壓區(qū)的縱筋也能達到受壓屈服強度。受壓破壞形態(tài)又稱小偏心受壓破壞，這種破壞屬于脆性破壞類型，其特點是混凝土先被壓碎，遠測鋼筋可能受拉也可能受壓，受拉時不屈服，受壓時可能屈服也可能不屈服。2、偏心受壓構件按受力情況可分為單向偏心受壓構件和雙向偏心受壓構件；按破壞形態(tài)可分為大偏心受壓構件和小偏心受壓構件；按長細比可分為短柱、長柱和細長柱。解析：大、小偏心受壓破壞的界限破壞形態(tài)即稱為“界限破壞”，其主要特征是：受拉縱筋應力達到屈服強度的同時，受壓區(qū)邊緣混凝土達到了極限壓應變。相應于界限破壞形態(tài)的相對受壓區(qū)高度設為，則當≤時屬大偏心受壓破壞形態(tài)，當＞時屬小偏心受壓破壞形態(tài)。解析：解析：偏心受壓構件正截面承載力Nu—Mu的相關曲線是指偏心受壓構件正截面的受壓承載力設計值Nu與正截面的受彎承載力設計值Mu之間的關系曲線。整個曲線分為大偏心受壓破壞和小偏心受壓破壞兩個曲線段，其特點是：1）Mu＝0時，Nu最大；Nu＝0時，Mu不是最大；界限破壞時，Mu最大。2）小偏心受壓時，Nu隨Mu的增大而減??；大偏心受壓時，Nu隨Mu的增大而增大。3）對稱配筋時，如果截面形狀和尺寸相同，混凝土強度等級和鋼筋級別也相同，但配筋數(shù)量不同，則在界限破壞時，它們的Nu是相同的（因為Nu＝），因此各條Nu—Mu曲線的界限破壞點在同一水平處。應用Nu—Mu相關曲線，可以對一些特定的截面尺寸、特定的混凝土強度等級和特定的鋼筋類別的偏心受壓構件，通過計算機預先繪制出一系列圖表，設計時可直接查表求得所需的配筋面積，以簡化計算，節(jié)省大量的計算工作。第六章受壓構件的截面承載力思考題6.2怎樣區(qū)別偏心受拉構件所屬類型？解析：偏心受拉構件正截面的承載力計算，按縱向拉力N的位置不同，可分為大偏心受拉與小偏心受拉兩種情況：當縱向拉力N作用在箍筋As合力點及As’的合力點范圍以外時，屬于大偏心受壓；當縱向拉力N作用在箍筋As合力點及As’的合力點范圍以內時，屬于小偏心受壓。第七章受扭構件的扭曲截面承載力思考題7.3縱向鋼筋與箍筋強度比的含意是什么？起什么作用？有什么限制？解析：縱向鋼筋與箍筋的配筋強度比表示受扭構件中所配置的受扭縱筋沿截面核心周長單位長度上的拉力與受扭箍筋沿構件縱向單位長度上的拉力的比值，其表達式為：控制好的值就可以使受扭構件中的縱筋和箍筋在構件破壞時均能達到屈服強度，從而避免發(fā)生部分超筋破壞。我國《混凝土結構設計規(guī)范》取的限制條件為：0.6≤≤1.7，且當＞1.7時，按＝1.7進行計算。7.4在鋼筋混凝土構件純扭實驗中，有少筋破壞、適筋破壞、超筋破壞和部分超筋破壞，他們各有什么特點？在受扭計算中如何避免少筋破壞和超筋破壞？解析：鋼筋混凝土純扭構件的少筋破壞主要發(fā)生在縱筋和箍筋適筋破壞是在扭矩的作用下，縱筋和箍筋先到達屈服強度，然后混凝土被壓碎而破壞，屬于延性破壞類型；超筋破壞主要發(fā)生在縱筋和箍筋的配筋率都過高時，破壞時縱筋和箍筋都沒有達到屈服強度而混凝土先行壓壞，屬于脆性破壞類型；部分超筋破壞主要發(fā)生在縱筋與箍筋不匹配，兩者配筋率相差較大時，當縱筋配筋率比箍筋配筋率小得多時，則破壞時僅縱筋屈服，而箍筋不屈服；反之，則箍筋屈服，縱筋不屈服，這種破壞亦具有一定是延性，但較適筋受扭構件破壞時的截面延性小；在受扭計算中，為了避免發(fā)生少筋破壞，受扭構件中的受扭箍筋和縱向受扭鋼筋的配筋率不得小于各自的最小配筋率，并應符合受扭鋼筋的構造要求。為了避免發(fā)生超筋破壞，構件的截面尺寸應滿足一定的要求，即：當(或)≤4時，；當(或)＝6時，當4＜(或)＜6時，按線性內插法確定。為避免發(fā)生部分超筋破壞，取值范圍應為：0.6≤≤1.7，且當＞1.7時，取＝1.7。第八章變形、裂縫及延性耐久性思考題8.1何為構件的彎曲剛度？它與材料力學中的剛度相比有何區(qū)別和特點？怎樣建立受彎構件剛度計算公式？解析：彎曲剛度：構件截面的彎曲剛度就是使截面產生單位曲率需要施加的彎矩值，即B=M/。與材料力學中的剛度相比區(qū)別和特點：彎曲剛度是度量截面抵抗彎曲變形能力的重要指標。當梁的截面形狀尺寸和材料已知時，材料力學中梁的截面彎曲剛度EI是一個常數(shù)，因此，彎矩與曲率之間都是始終不變的正比例關系。鋼筋混凝土受彎構件的截面彎曲剛度B不是常數(shù)而是變化的，即使在純彎段內，沿構件跨度各個截面承受的彎矩相同，但曲率也即截面彎曲剛度卻不相同。且它不僅隨荷載增大而減小，還將隨荷載作用時間的增長而減小。受彎構件剛度計算公式的建立過程(P206)：首先，由純彎段內的平均曲率和彎矩的標準組合值導得短期剛度Bs的計算公式；由于受彎構件撓度計算采用的剛度B，是在短期剛度Bs的基礎上，用荷載效應的準永久組合對撓度增大的影響系數(shù)來考慮荷載效應的準永久組合作用的影響，即荷載長期作用部分的影響，因此令即得到受彎構件剛度B的計算公式：。《混凝土結構設計規(guī)范》建議對混凝土受彎構件，當＝0時，＝2.0；當＝時，＝1.6；當為中間數(shù)值時，按直線內插法取值。其中，和分別為受拉及受壓鋼筋的配筋率。8.2何謂“最小剛度原則”？試分析應用該原則的合理性。解析：“最小剛度原則”就是在簡支梁全跨長范圍內，可都按可都按彎矩最大處的截面彎曲剛度，亦即按最小的截面彎曲剛度。當構件上存在正、負彎矩時，可分別取同號彎矩區(qū)段內|Mmax|處截面的最小剛度計算撓度。分析合理性：試驗分析表明，雖然按最小截面彎曲剛度Bmin計算的撓度值偏大，但由于受彎構件剪跨段內的剪切變形會使梁的撓度增大，而這在計算中是沒有考慮的，這兩方面的影響大致可以相互抵消，因此，采用“最小剛度原則”是合理的，可以滿足實際工程要求。8.4簡述參數(shù)、的物理意義。解析：參數(shù)是裂縫間縱向受拉鋼筋應變不均勻系數(shù)，其物理意義就是反映裂縫間受拉混凝土對縱向受拉鋼筋應變的影響程度，當＝1時表明此時裂縫間受拉混凝土全部退出工作。參數(shù)是有效縱向受拉鋼筋配筋率，其物理意義是反映參加工作的受拉混凝土的截面面積(即有效受拉混凝土截面面積)對縱向受拉鋼筋應變的影響程度。8.5簡述裂縫的出現(xiàn)、分布和展開的過程和機理。(P212-214)解析：當鋼筋混凝土受彎構件受拉區(qū)外邊緣混凝土在最薄弱的截面處達到其極限拉應變值后，就會出現(xiàn)第一批裂縫。當裂縫出現(xiàn)瞬間，裂縫處的受拉混凝土退出工作，應力降至零，于是鋼筋承擔的拉力突然增加?；炷烈婚_裂，張緊的混凝土就像剪斷了的橡皮筋那樣向裂縫兩側回縮，但這種回縮受到了鋼筋的約束，直到被阻止。在回縮的那一段長度l中，混凝土與鋼筋之間有相對滑移，產生粘結應力，通過粘結應力的作用，隨著離裂縫截面距離的增大，鋼筋拉應力逐漸傳遞給混凝土而減小，混凝土拉應力由裂縫處的零逐漸增大，達到l后，粘結應力消失，混凝土和鋼筋又具有相同的拉伸應變，各自的應力又趨于均勻分布。第一批裂縫出現(xiàn)后，在粘結應力繼續(xù)增大時，就有可能在離裂縫截面≥l的另一薄弱截面處出現(xiàn)新裂縫。按此規(guī)律，隨著彎矩的增大，裂縫將逐條出現(xiàn)，當截面彎矩達到0.5～0.7時，裂縫將基本“出齊”，即裂縫的分布處于穩(wěn)定狀態(tài)。此時，在兩條裂縫之間，混凝土拉應力將小于實際混凝土抗拉強度，即不足以產生新的裂縫。因此，從理論上講，裂縫間距在l～2l范圍內，裂縫間距即趨于穩(wěn)定，故平均裂縫間距應為1.5l。由以上試驗分析可見，裂縫的開展是由于混凝土的回縮，鋼筋的伸長，導致混凝土與鋼筋之間不斷產生相對滑移的結果。8.6最大裂縫計算公式是怎樣建立起來的？為什么不用裂縫寬度得平均值而用最大值作為評價指標。解析：最大裂縫寬度計算公式的建立過程：首先，由理論分析推導出平均裂縫間距表達式和平均裂縫寬度表達式；然后，最大裂縫寬度由平均裂縫寬度乘以“擴大系數(shù)”得到，即在荷載的標準組合作用下的最大裂縫寬度由平均裂縫寬度乘以擴大系數(shù)，在荷載長期作用下的最大裂縫寬度(也就是驗算時的最大裂縫寬度)再由乘以荷載長期作用下的擴大系數(shù)得到，即：＝＝最后，根據(jù)試驗結果，將平均裂縫寬度的表達式代入及將相關的各種系數(shù)歸并后，得到《混凝土結構設計規(guī)范》中規(guī)定的最大裂縫寬度計算公式。（P218）由于影響結構耐久性和建筑外觀要求的是裂縫的最大開展寬度，而不是裂縫寬度的平均值，因此，應將前者作為評價指標，要求最大裂縫寬度的計算值不超過《規(guī)范》規(guī)定的允許值。但注意，由《規(guī)范》給出的最大裂縫寬度公式計算出的值，并不就是絕對最大值，而是具有95％保證率的相對最大裂縫寬度。8.7簡述配筋率對受彎構件正截面承載力、撓度和裂縫寬度的影響。三者不能同時滿足時采取什么措施？解析：在適筋范圍內，當梁的尺寸和材料性能給定時，配筋率越高，受彎構件正截面承載力越大，最大裂縫寬度值越小，但配筋率的提高對減小撓度的效果不明顯。措施：受彎構件在滿足了正截面承載力要求的前提下，還必須滿足撓度驗算要求和裂縫寬度驗算要求。若此時不滿足撓度驗算要求，不能盲目地用增大配筋率的方法來解決，可以采用增大截面有效高度h0或施加預應力或采用T形或I形截面的方法來處理撓度不滿足的問題。若滿足了撓度驗算的要求，而不滿足裂縫寬度驗算的要求，則可采用施加預應力或在保證配筋率變化不大的情況下減小鋼筋直徑和采用變形鋼筋的方法來解決，必要時可適當增加配筋率。預應力混凝土構件思考題9.1為什么要對構件施加預應力？預應力混凝土結構的優(yōu)缺點是什么？解析：（1）為了避免鋼筋混凝土結構的裂縫過早出現(xiàn)、充分利用高強度鋼筋及高強度混凝土，可以設法在結構構件受荷載作用前，通過預加外力，使它受到預壓應力來減小或抵消荷載所引起的混凝土拉應力，從而使結構構件截面的拉應力不大，甚至處于受壓狀態(tài)，以達到控制受拉混凝土不過早開裂的目的。（P231頁）（2）預應力混凝土結構的優(yōu)點是：可延緩混凝土構件的開裂；提高構件的抗裂度和剛度；高強度鋼筋和高強度混凝土的應用，可取得節(jié)約鋼筋，減輕構件自重的效果，克服了鋼筋混凝土的主要缺點；其缺點是：構造、施工和計算均較鋼筋混凝土構件復雜，且延性也差些。（P233頁）9.2為什么預應力混凝土構件所選用的材料都要求較高的強度？解析：預應力混凝土結構構件必須采用強度高的混凝土，因為強度高的混凝土對采用先張法的構件可提高鋼筋與混凝土之間的粘結力，對采用后張法的構件，可提高錨固端的局部承壓承載力。（P238頁）9.3什么是張拉控制應力？為何不能取得太高，也不能取得太低？解析：（1）張拉控制應力是指預應力筋在進行張拉時所控制達到的最大應力值。其值為張拉設備所指示的總張拉力除以預應力筋截面面積而得的應力值，以表示。（P238頁）張拉控制應力的取值不能太高也不能太低。因為如果張拉控制應力取值過低，則預應力筋經(jīng)過各種損失后，對混凝土產生的預壓力過小，不能有效地提高預應力混凝土構件的抗裂度和剛度。如果張拉控制應力取值過高，則可能引起以下問題：1）在施工階段會使構件的某些部位受到預拉力甚至開裂，對后張法構件可能造成端部混凝土局壓破壞；2）構件出現(xiàn)裂縫時的荷載值與極限荷載值很接近，使構件在破壞前無明顯的預兆，構件的延性較差；3）為了減小預應力損失，有時需進行超張拉