2016-2017年混凝土结构设计原理复习资料2总结).doc
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混凝土结构设计原理复习资料
华东交通大学11级詹天佑1班混凝土结构设计原理
复习资料
注:
1、不易叙述,较难理解的题目标注了页码,希望大家不要仅仅局限于复习资料上的内容;
2、由于水平有限,难免有不妥之处,参考过程中如有疑问请及时反映。
第一章绪论思考题
1.2预应力混凝土和钢筋混凝土有哪些优缺点?
解析:
预应力混凝土:
优点:
延缓混凝土构件的开裂,提高构件的抗裂度和刚度。
高强度钢筋和高强度混凝土的应用,可节约钢筋、减轻结构自重,克服了钢筋混凝土的主要缺点。
缺点:
构造、施工和计算均较钢筋混凝土构件复杂,且延性也差。
钢筋混凝土:
优点:
取材容易、合理发挥了钢筋混凝土两种材料的性能、耐久性较好、耐火性较好、可模性好和整体性好。
缺点:
自重大,对大跨度结构和高层建筑结构抗震不利,也给运输和施工吊装带来困难;抗裂性较差,受弯和受拉等构件在正常使用时往往带裂缝工作;施工复杂、工序多、隔热隔声性能较差。
1.3结构有哪些功能要求?
简述承载力极限状态和正常使用极限状态的概念。
解析:
安全性、适用性和耐久性。
1、承载力极限状态是指结构或构件达到最大承载力或者变形达到不适于继续承载的状态。
2、正常使用极限状态是指结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态。
第二章混凝土结构材料物理力学性能思考题
2.1混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度标准值和抗拉强度标准值是如何确定的?
为什么低于?
与有何关系?
与有何关系?
解析:
(1)混凝土的立方体抗压强度fcu,k的确定:
标准立方体试件在(20±3)摄氏度的温度和相对湿度90%以上的潮湿空气中养护28天,按照标准试验方法测得的抗压强度作为混凝土的立方体抗压强度。
(P9页)
轴心抗压强度标准值fck的确定:
《混凝土结构设计规范》规定以150mm*150mm*300mm的棱柱体为标准试件,在与立方体标准试件相同的养护条件下,按照棱柱体试件试验测得的具有95%保证率的抗压强度为混凝土轴心抗压强度标准值。
(P11页)
轴心抗拉强度标准值ftk的确定:
混凝土的轴心抗拉强度可以采用直接轴心受拉的试验方法来测定。
(P12页)
(2)由于棱柱体标准试件比立方体标准试件的高度大,试验机压板与试件之间摩擦力对棱柱体试件高度中部的横向变形的约束影响比对立方体试件的小,所以棱柱体试件的抗压强度比立方体的抗压强度值小,故fck低于fcu,k。
(P11页)
(3)轴心抗拉强度标准值ftk与立方体抗压强度标准值fcu,k之间的关系为:
。
(P12页)
(4)轴心抗压强度标准值fck与立方体抗压强度标准值fcu,k之间的关系为:
。
(P11)
2.3某方形钢筋混凝土短柱浇筑后发现混凝土强度不足,根据约束混凝土原理如何加固该柱?
解析:
约束混凝土原理是:
对混凝土的横向变形加以约束,从而限制混凝土内部微裂缝的发展,提高混凝土的抗压强度。
因此,根据约束混凝土原理,工程上可以通过沿方形钢筋混凝土短柱高度方向环向设置密排矩形箍筋的方法来约束混凝土,然后沿柱四周支模板,浇筑混凝土保护层,以此改善钢筋混凝土短柱的受力性能,达到提高混凝土的抗压强度和延性的目的。
(P15页)
2.7什么是混凝土的徐变?
徐变对混凝土构件有何影响?
通常认为影响徐变的主要因素有哪些?
如何减小徐变?
解析:
(1)混凝土的徐变:
结构或材料承受的应力不变,而应变随时间增长的现象称为徐变。
(P19页)
(2)徐变对混凝土构件的影响:
徐变对混凝土结构和构件的工作性能有很大影响,它会使构件的变形增加,在钢筋混凝土截面中引起应力重分布的现象,在预应力混凝土结构中会造成预应力损失。
(P21页)
(3)影响混凝土徐变的主要因素有:
1)时间参数;2)混凝土的应力大小;3)加载时混凝土的龄期;4)混凝土的组成成分;5)混凝土的制作方法及养护条件;6)构件的形状及尺寸;7)钢筋的存在等。
(P21页)
(4)减少徐变的方法有:
1)加载时混凝土的龄期尽量较晚;2)减小混凝土的水泥用量和水灰比;3)采用较坚硬的骨料;4)养护时尽量保持高温高湿,使水泥水化作用充分;5)受到荷载作用后所处的环境尽量温度低、湿度高。
(P20-21页)
2.8混凝土收缩对钢筋混凝土构件有何影响?
收缩与哪些因素有关?
如何减小收缩?
解析:
混凝土的收缩是:
混凝土凝结硬化时,在空气中的体积收缩。
(P21页)
(1)影响:
养护不好以及混凝土构件的四周受约束从而阻止混凝土收缩时,会使混凝土构件表面或水泥地面上出现收缩裂缝;(P21页)
(2)影响混凝土收缩的主要因素有:
1)水泥的品种;2)水泥的用量;3)骨料的性质;4)养护条件;5)混凝土制作方法;6)使用环境;7)构件的体积与表面积比值;(P21页)
(3)减少收缩的方法有:
1)采用低强度等级水泥;2)尽量减少水泥用量和降低水灰比;3)采用较坚硬的骨料;4)在混凝土结硬过程中周围尽量保持高温高湿;5)浇筑混凝土时尽量保证混凝土浇捣密实;6)使用环境尽量高温高湿;7)增大构件体积与表面积比值。
(P22页)
2.10国产普通钢筋有哪几个强度等级?
牌号HRB400钢筋是指什么钢筋,它的抗拉、抗压强度设计值是什么?
解析:
(1)国产钢筋普通钢筋按其屈服强度标准值的高低,分为4个强度等级:
300MPa、335MPa、400Mpa和500MPa;(P24页)
(2)HRB400是热轧带肋钢筋;它的抗拉、抗压强度设计值均是360N/mm。
(P296页)
2.13受拉钢筋的基本锚固长度是指什么?
他是怎样确定的?
受拉钢筋的锚固长度是怎样计算的?
解析:
受拉钢筋的基本锚固长度是指:
《混凝土结构设计规范》规定的受拉钢筋锚固长度为受拉钢筋的基本锚固长度。
(P31页)
受拉钢筋锚固长度计算:
----锚固长度修正系数
----受拉钢筋基本锚固长度(P32页)
第三章受弯构件的正截面受弯承载力思考题
3.2什么叫“界限破坏”?
“界限破坏”时的s和cu各等于多少?
解析:
所谓“界限破坏”,是指正截面上的受拉钢筋的应变达到屈服的同时,受压区混凝土边缘纤维的应变也正好达到混凝土极限压应变时所发生的破坏。
此时,受压区混凝土边缘纤维的应变==0.0033-(fcu,k-50)×10-5,受拉钢筋的应变==fy/Es。
(熟记P51的应变关系图。
)
3.3适筋梁的受弯全过程经历了哪几个阶段?
各阶段的主要特点是什么?
与计算或验算有何关系?
解析:
1、第一阶段:
混凝土开裂前的未裂阶段。
特点:
①混凝土没有开裂。
②受压区混凝土的应力图形是直线,受拉区混凝土的应力图形在第一阶段前期是直线,后期是曲线。
③弯矩与截面曲率基本是直线关系。
第一阶段末(Ia)可作为受弯构件抗裂度的计算依据。
2、第二阶段:
混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段。
特点:
①在截面裂缝处,受拉区大部分混凝土退出工作,拉力主要由纵向受拉钢筋承担,但钢筋没有屈服。
②受压区混凝土已有塑性变形,但不充分,压应力图形为只有上升段的曲线。
③弯矩与截面曲率是曲线关系,截面曲率与挠度的增长加快。
第二阶段相当于梁正常使用时的受力状态,可作为正常使用阶段验算变形和裂缝开展宽度的依据。
3、第三阶段:
钢筋开始屈服至截面破坏的破坏阶段。
特点:
①纵向受拉钢筋屈服,受拉区大部分混凝土退出工作,受压区混凝土压应力曲线图形比较丰满,有上升曲线,也有下降曲线。
②由于受压区混凝土合压力作用点外移使内力臂增大,故弯矩略有增加。
③受压区边缘混凝土压应变达到其极限压应变实验值cu0,混凝土被压碎,截面破坏。
④弯矩-曲率关系为接近水平的曲线。
第Ⅲ阶段末(Ⅲa阶段)可作为正截面受弯承载力计算的依据。
3.5什么叫少筋梁、适筋梁、超筋梁?
为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、当纵向受拉钢筋配筋率满足时为适筋梁;当时为少筋梁;当时为超筋梁。
2、少筋梁在满足承载力需要时的截面尺寸过大,造成不经济,且它的承载力取决于混凝土的抗拉强度,属于受拉脆性破坏类型,故在实际工程中不允许采用;超筋梁破坏时受拉钢筋应力低于屈服强度,不仅不经济,且破坏前基本没有预兆,属于受压脆性破坏类型,故在实际工程中不允许采用。
3、设计中,根据ξ≤ξb防止超筋破坏;根据≥,防止少筋破坏。
3.6什么是纵向受拉钢筋的配筋率?
它对梁的正截面受弯的破坏形态和承载力有何影响?
ξ的物理意义是什么?
ξb是怎样求得的?
解析:
1、纵向受拉钢筋总截面面积As与正截面的有效面积bh0的比值,称为纵向受拉钢筋的配筋率。
2、从理论上分析,其他条件均相同(包括混凝土和钢筋的强度等级与截面尺寸)而纵向受拉钢筋的配筋率不同的梁将发生不同的破坏形态,显然破坏形态不同的梁其正截面受弯承载力也不同,通常是超筋梁的正截面受弯承载力最大,适筋梁次之,少筋梁最小,但超筋梁与少筋梁的破坏均属于脆性破坏类型,不允许采用,而适筋梁具有较好的延性,提倡使用。
3、ξ是指相对受压区高度,它是指计算受压区高度与截面有效高度的比值。
4、界限相对受压区高度为界限破坏时混凝土计算受压区高度与截面有效高度的比值,即:
。
3.9在什么情况下可采用双筋截面梁,双筋截面梁为什么要有适用条件?
x<2的双筋梁出现在什么情况下?
这时应当如何计算?
解析:
1、双筋截面梁只适用于以下情况:
①弯矩很大,按单筋矩形截面计算所得的又大于,而梁截面尺寸受到限制,混凝土强度等级又不能提高时;②在不同荷载组合情况下,梁截面承受异号弯矩时。
满足条件是为了保证受压钢筋在构件破坏时达到屈服强度。
2、x<2的双筋梁出现在受压钢筋在构件破坏时不能达到其屈服强度的情况下,此时正截面受弯承载力按计算。
第四章受弯构件斜截面承载力思考题
4.1试述剪跨比的概念及其对无腹筋梁斜截面受剪破坏形态的影响。
解析:
剪跨比:
集中力到临近支座的距离a称为剪跨,剪跨a与梁截面有效高度h0的比值,称为计算剪跨比,用表示,即=a/h0。
但从广义上来讲,剪跨比反映了截面上所受弯矩与剪力的相对比值,因此称=M/Vh0为广义剪跨比,当梁承受集中荷载时,广义剪跨比=M/Vh0=a/h0;当梁承受均匀荷载时,广义剪跨比可表达为跨高比l/h0的函数。
剪跨比的大小对梁的斜截面受剪破坏形态有着极为重要的影响。
对于无腹筋梁,通常当<1时发生斜压破坏;当1<<3时常发生剪压破坏;当>3时常发生斜拉破坏。
对于有腹筋梁,剪跨比的大小及箍筋配置数量的多少均对斜截面破坏形态有重要影响,从而使得有腹筋梁的受剪破坏形态与无腹筋梁一样,也有斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种。
4.2梁的斜裂缝是怎样形成的?
它发生在梁的什么区段内?
解析:
钢筋混凝土梁在其剪力和弯矩共同作用的剪弯区段内,将发生斜裂缝。
在剪弯区段内,由于截面上同时作用有弯矩M和剪力V,在梁的下部剪拉区,因弯矩产生的拉应力和因剪力产生的剪应力形成了斜向的主拉应力,当混凝土的抗拉强度不足时,则开裂,并逐渐形成与主拉应力相垂直的斜向裂缝。
4.3斜裂缝有几种类型?
有何特点?
解析:
斜裂缝主要有腹剪斜裂缝和弯剪斜裂缝两类。
当荷载增大,拉应变达到混凝土的极限拉应变值时,混凝土开裂,沿主压应力迹线产生腹部的斜裂缝,称为腹剪斜裂缝。
腹剪斜裂缝中间宽两头细,呈枣核形,常见于I形截面薄腹梁中。
由竖向裂缝发展而成的斜裂缝,称为弯剪斜裂缝。
弯剪斜裂缝下宽上细,是最常见的。
4.4试述梁斜截面受剪破坏的三种形态及其破坏特征。
解析:
1、无腹筋梁的斜裂缝受剪破坏形态与剪跨比有决定性的关系,主要有斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种破坏形态。
(1)斜压破坏:
<1时,发生斜压破坏。
其特点是多发生在剪力大而弯矩小的区段,以及梁腹板很薄的T形截面或I形截面梁内,受剪承载力取决于混凝土的抗压强度。
(2)剪压破坏:
1≤≤3时,常发生剪压破坏。
其特点是在弯剪区段的受拉区边缘先出现一些竖向裂缝,他们沿竖向延伸一小段长度后,就斜向延伸
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