混凝土结构设计原理1

混凝土结构设计原理一1-2答

1、钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体

2、钢筋与混凝土两者之间膨胀系数几乎相同，两者之间不会发生相对的温度变形而使粘结力遭到破坏

3、必须设置一定厚度的保护层

4、钢筋在混凝土中锚固长度必须符合设计和规范要求1-3答优点

1、就地取材

2、耐久性、耐火性好（与钢结构比较）

3、整体性，

4、可模性好

5、比钢结构节约钢材缺点

1、自重大

2、混凝土抗拉强度较低，易裂

3、费工、费模板周期长

4、施工受季节影响

5、补强修复困难为了克服钢筋混凝土自重大的缺点，已经研究出许多质量轻、强度高的混凝土和强度很高的钢筋为了克服普通钢筋混凝土容易开裂的缺点，可以对它施加预应力为了克服混凝土的脆性，可以在混凝土中掺入纤维做成纤维混凝土2-1答混凝土的强度指标从大到小排列为立方体抗压强度标准值、轴心抗压强度标准值、轴心抗拉强度标准值混凝土的强度等级是指混凝土的抗压强度按《混凝土强度检验评定标准》（GB/T50107—2010）的标准，混凝土的强度等级应按照其立方体抗压强度标准值确定采用符号C与立方体抗压强度标准值（以N/mm2;或MPa计表示2-2答图是一次短期加载下混凝土的应力-应变曲线oa段，关系接近直线，主要是骨料和结晶受力产生的弹性变形ab段，大约在

0.3-

0.8之间，混凝土呈现明显的塑性，应变的增长快于应力的增长be段，应变增长更快，直到峰值应变，应力此时达到最大值——棱柱体抗压强度cd段，混凝土压应力逐渐下降，当应变达到时，应力下降趋缓，逐渐稳定峰值应变，是均匀受压枸件承载力计算的应变依据，一般为

0.002左右极限压应变，是混凝土非均匀受压时承载力计算的应变依据，一般取

0.0033左右2-9答混凝土在长期荷载作用下，应力不变，应变随着时间的增加而增长的现象称为混凝土的徐变引起混凝土徐变的原因

1、当作用在混凝土构件上的应力不大时，混凝土具有黏性流动性质的水泥凝胶体，在荷载长期作用下产生黏性流动；

2、当作用在混凝土构件上的应力较大时，混凝土中微裂缝在荷载长期作用下持续延伸和发展优点混凝土的徐变会显著影响结构或构件的受力性能如局部应力集中可因徐变得到缓和，支座沉陷引起的应力及温度湿度力，也可由于徐变得到松弛，这对水工混凝土结构是有利的缺点但徐变使结构变形增大对结构不利的方面也不可忽视，如徐变可使受弯构件的挠度增大2~3倍，使长柱的附加偏心距增大，还会导致预应力构件的预应力损损失影响徐变的因素有

（1）应力条件，应力大，徐变大；

（2）加荷龄期初始加荷，混凝土的龄期越早，徐变大，若加强养护，使混凝土尽早硬化或采用蒸汽养护，可以减少徐变；

（3）周围环境；养护温度越高，湿度越大，水化反应越充分，徐变就越小；试件受荷后，环境温度越低，湿度越大，徐变就越小；

（4）混凝土中水泥用量，水泥用量越多，徐变越大；水灰比越大，徐变越大；

（5）材料质量和级配好，徐变小有利影响在某种情况下，徐变有利于防止结构物裂缝形成；有利于结构或构件的内力重分布，减少应力集中现象及减少温度应力等不利影响由于混凝土的徐变使构件变形增大；在预应力混凝土构件中，徐变会导致预应力损失；徐变使受弯和偏心受压构件的受压区变形加大，故而使受弯构件挠度增加，使偏压构件的附加偏心距增大而导致构件承载力的降低区别

1、收缩一般指材料和构件在非应力状态下，由于环境RH变化而引起的变形；徐变是应力引起的;

2、收缩主要发生在材料和构件的表面；徐变是构件整个界面上的变形；

3、收缩可能导致材料表面开裂；徐变严重影响预应力；

4、收缩是毛细孔水失去导致的；也可能是C-S-H凝胶失水导致的；徐变是C-S-H相对滑移以及凝胶水挤出导致的2-11答素混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15;钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20;采用强度等级400MPa及以上的钢筋时，混凝土强度等级不应低于C25预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40,且不应低于C30o承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度等级不应低于C30《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）

4.

1.2条2-12答混凝土结构中使用的钢材，按化学成分可分为碳素钢和普通低合金钢《混凝土结构设计规范》规定，用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构中的普通钢筋，可采用热轧钢筋；用于预应力混凝土结构中的预应力筋，可采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋根据根据在受拉时应力-应变曲线特点的不同，可将钢筋分为有明显流幅（软钢）和无明显流幅（硬钢）两类其中有明显流幅钢筋的应力一应变可分为4各阶段，有两个强度指标；而无明显流幅钢筋的应力-应变只是一条微弯的曲线，无明显的阶段之分，只有一个强度指标2-15答

（1）要求钢筋强度高，可以节省钢材；⑵要求钢筋的塑性好,使结构在破坏之前有明显的预兆；

（3）要求钢筋的可焊性好，使钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形；

（4）要求钢筋与混凝土的粘结锚固性能好，使钢筋与混凝土能有效地共同工作2-16答钢材根据含碳量的多少，可分为低碳钢、中碳钢及高碳钢用于混凝土结构的国产钢筋按加工工艺和力学性的不同，分为热轧钢筋、冷拉钢筋、热处理钢筋和冷轧带肋钢筋热轧钢筋为低碳钢、普通低合金钢在高温状态下轧制而成根据其力学指标的高低，分为或HPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级四个级别选择钢材时应考虑的因素有

①结构的重要性；

②荷载特征:

③连接方法；

④结构的工作环境温度；

⑤结构的受力性质2-18答

（1）粘结应力变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力；粘结强度实际工程中，通常以拔出试验中粘结失效（钢筋被拔出，或者混凝土被劈裂）时的最大平均粘结应力作为钢筋和混凝土的粘结强度；

（2）钢筋和混凝土之间的粘结力由三部分组成

①化学胶结力

②摩阻力

③机械咬合力

（3）影响钢筋与混凝土粘结强度的因素很多，主要有混凝土强度、钢筋表面形状、浇筑位置、保护层厚度、钢筋间距、横向钢筋、侧向压应力等

（4）主要措施

①光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度均随混凝土等级的提高而提高,所以可以通过提高混凝土强度等级来增加粘结力；

②水平位置钢筋比竖位钢筋的粘结强度低，所以可通过调整钢筋布置来增强粘结力；

③多根钢筋并排时，可调整钢筋之间的净距来增强粘结力；

④增大混凝土保护层厚度

⑤采用带肋钢筋3-1答结构上的作用是指施加在结构上的集中力或分布力，以及引起结构外加变形或约束变形的各种因素，荷载属于直接作用，直接作用或间接作用在结构上，由此在结构内产生内力和变形，成为作用效应3-5答

（1）设计的结构和结构构件在规定的设计使用年限内，在正常维护条件下，应能保持其使用功能，而不需进行大修加固结构应满足的预定功能是安全性，适用性，耐久性

（2）结构的可靠度是结构可靠性的概率度量，

（3）它是以结构在规定的时间（设计使用年限）内，在正常使用、维护条件下，完成预定功能的概率来度量的，它与失效概率为对立事件与失效概率对应的是可靠指标，通常以可靠指标来表达结构的可靠度3-11答

（1）安全等级根据路面结构的重要性和破坏可能产生后果的严重程度而划分的设计等级2设计基准期为确定可变作用及与时间有关的材料性能而选用的时间参数3设计使用年限表示按规定指标进行设计的结构或构件，在正常施工、使用和维护条件下，不需进行大修即可达到其预定目标的使用年限4目标可靠指标预先给定作为结构设计依据的可靠指标，表示结构设计应满足的可靠度要求习题3-6答按结构的功能要求，用函数形式将影响结构可靠度的各基本变量联系起来，这个函数关系式称为功能函数极限状态指当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这一特定状态就称为该功能的极限状态设R为结构构件抗力，S为荷载效应，则Z=R-S就是结构的功能函数Z=0是结构的极限状态功能函数Z0表示结构处于可靠状态，ZVO表示结构处于失效破坏状态，Z=0时表示结构处于极限状态47答受弯构件中适筋梁从加载到破坏的整个受力过程，按其特点及应力状态等可分为三个阶段第I阶段为海凝土开裂前的未裂阶段,在弯矩增加到开裂弯矩时，梁处于将裂未裂的极限状态，即为第I阶段末，可作为受弯构件抗裂度的计算依据第II阶段为带裂缝工作阶段，一般混凝土受弯构件的正常使用即处于这个阶段，并作为计算构件裂缝宽度和挠度的状态第三阶段为破坏阶段，即钢筋屈服后中和轴上升、受压区混凝土外缘达到极限压应变压碎的阶段，该阶段末为受弯承载力的极限状态，正截面受弯承载力的确定即以此状态为计算依据4-2答钢筋混凝土梁正截面应力、应变发展至第III a阶段时，受压区的最大应力在混凝土压应变为

0.002处，最大压应变在最上面，其值为最大压应变

0.00334-4答当梁的配筋率比较适中时发生适筋破坏破坏的特点受拉区纵向受钢筋首先屈服，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，能给人以明显的破坏预兆破坏呈延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破坏没有明显预兆,呈脆性性质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了充分利用，但破坏前无明显预兆，呈脆性性质。