1、第 1 章 绪论思 考 题 1.1 什么是钢筋混凝土结构？配筋的主要作用和要求是什么？以混凝土为主要材料的结构。在混凝土中配置适量的受力钢筋，并使得混凝土主要承受压力，钢筋主要承受拉力，就能起到充分利用材料，提高结构承载力和变形能力的作用。要求：受力钢筋与混凝土之间必须可靠地粘结在一起，以保证两者共同变形、共同受力。同时受力钢筋的布置和数量都应由计算和构造要求确定，施工也要正确。保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力的构造措施有：1）对不同等级的混凝土和钢筋，要保证最小搭接长度和锚固长度；2）为了保证混凝土与钢筋之间有足够的粘结，必须满足钢筋最小间距和混凝土保护层最小厚度的要求；3）在钢筋的搭接接
2、头范围内应加密箍筋；4）为了保证足够的粘结在钢筋端部应设臵弯钩。1.2 钢筋混凝土结构的优点有：1）经济性好，材料性能得到合理利用； 2）可模性好； 3）耐久性和耐火性好，维护费用低；4 ）整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性；5 ）刚度大，阻尼大；6）就地取材。缺点有：1）自重大；2）抗裂性差；3）承载力有限；4 ）施工复杂；5）加固困难。 1.3 结构有哪些功能要求？简述承载能力极限状态和正常使用能力极限状态的概念。（1 ）结构的安全性（Safety）: 在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍然能保持必要的整体稳定性。（2 ）结构的
3、适用性 (Serviceability):结构在正常使用时具有良好的工作性能，不致产生过大的变形以及过宽的裂缝等。（3 ）结构的耐久性(Durability):结构在正常的维护下具有足够的耐久性。 （即结构能正常使用到规定的设计使用年限） 。它根据环境类别和设计使用年限进行设计。承载力极限状态(ultimate limit state)：结构或构件达到最大承载能力或变形达到不适于继续承载的状态；其主要表现为材料破坏、丧失稳定或结构机动。正常使用极限状态(serviceability limit state)：结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限值的状态；其主要表现为过大变形、裂缝过宽或
4、较大振动。第 2 章 混凝土结构材料的物理力学性能2.1 混凝土立方体抗压强度轴心抗压强度标准值和抗拉没强度标准值是如何确定的？为什么低于？有何关系？与有何关系?混凝土的立方体抗压强度标准值是根据以边长为 150mm 的立方体为标准试件，在(203)的温度和相对湿度为 90以上的潮湿空气中养护 28d，按照标准试验方法测得的具有 95保证率的立方体抗压强度确定的。混凝土的轴心抗压强度标准值是根据以 150mm150mm300mm 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保证率的抗压强度确定的。混凝土的轴心抗拉强度标准值是采用直接轴心抗拉试验直接
5、测试或通过圆柱体或立方体的劈裂试验间接测试，测得的具有 95保证率的轴心抗拉强度。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的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强度值小，故低于。轴心抗拉强度标准值与立方体抗压强度标准值之间的关系为： 245.05.0, )6.1(39.80kcut ff轴心抗压强度标准值与立方体抗压强度标准值之间的关系为： kcuckff,218.02.2 混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值确定的。我国新规范规定的混凝土强度等级有 C15、C20、C25、C30、C35、C40 、
6、C45、C50、C55 、 C60、C65 、C70、C75 和 C80，共 14 个等级。 2.4 混凝土的强度影响因素? 混凝土轴心受压应力应变曲线有何特点 ?单向受力状态下，混凝土的强度与水泥强度等级、水灰比有很大关系，骨料的性质、混凝土的级配、混凝土成型方法、硬化时的环境条件及混凝土的龄期也不同程度地影响混凝土的强度。混凝土轴心受压应力应变曲线包括上升段和下降段两个部分。上升段可分为三段，从加载至比例极限点 A 为第 1 阶段，此时，混凝土的变形主要是弹性变形，应力应变关系接近直线；超过A 点进入第 2 阶段，至临界点 B，此阶段为混凝土裂缝稳定扩展阶段；此后直至峰点 C 为第 3 阶
7、段，此阶段为裂缝快速发展的不稳定阶段，峰点 C 相应的峰值应力通常作为混凝土棱柱体的抗压强度，相应的峰值应变一般在 0.00150.0025 之间波动，通常取 0.002。下降段亦可分为三段，在峰点 C以后，裂缝迅速发展，内部结构的整体受 到愈来愈严重的破坏，应力应变曲线向下弯曲，直到凹向发生改变，曲线出现拐点 D；超过“拐点” ，随着变形的增加，曲线逐渐凸向应变轴方向发展，此段曲线中曲率最大的一点称为收敛点 E；从“收敛点”开始以后直至 F 点的曲线称为收敛段，这时贯通的主裂缝已很宽，混凝土最终被破坏。常用的表示混凝土单轴向受压应力应变曲线的数学模型有两种，第一种为美国 E.Hognesta
8、d建议的模型：上升段为二次抛物线，下降段为斜直线；第二种为德国 Rusch 建议的模型：上升段采用二次抛物线，下降段采用水平直线。 2.6 混凝土在荷载重复作用下引起的破坏称为疲劳破坏。结构或材料承受的荷载不变，而应变和变形随时间增长的现象称为徐变。徐变对结构的影响：(1)结构的变形增加(如受弯构件的挠度)(2) 截面中应力重分布(如轴心受压构件)(3) 引起预应力损失影响徐变的因素: a. 应力大小：应力越大徐变越大；当应力较小时，徐变与应力成正比，称为线形徐变，应力较大时，徐变变形比应力增长要快，称为非线形徐变b. 骨料弹性性质：骨料越坚硬，弹性模量越高，对水泥石徐变的约束作用越大，混凝土
9、徐变越小c.混凝土组成：水泥用量越多，徐变越大；水灰比越大，徐变越大d. 加载龄期：龄期越早，徐变越大e.混凝土的制作方法、养护条件：养护时的温度和湿度对徐变有重要影响，养护时温度高、湿度大，水泥水化作用充分，徐变越小2.7 结构或材料承受的荷载或应力不变，而应变或变形随时间增长的现象称为徐变。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。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
10、的形状及尺寸；7）钢筋的存在等。减少徐变的方法有：1）减小混凝土的水泥用量和水灰比；2 ）采用较坚硬的骨料；3）养护时尽量保持高温高湿，使水泥水化作用充分；4）受到荷载作用后所处的环境尽量温度低、湿度高。 2.9 软钢：有明显屈服台阶; 硬钢：无屈服台阶软钢的应力应变曲线有明显的屈服点和流幅，而硬钢则没有。对于软钢，取屈服下限作为钢筋的屈服强度；对于硬钢，取极限抗拉强度 b 的 85作为条件屈服点，取条件屈服点作为钢筋的屈服强度。热轧钢筋按强度可分为 HPB235 级（级，符号 ） 、HRB335 级（级，符号） 、HRB400 级（级，符号）和 RRB400 级（余热处理 级，符号 R）四种
11、类型。常用的钢筋应力应变曲线的数学模型有以下三种：双直线（完全弹塑性） 、三折线（完全弹塑性+硬化） 、双斜线（弹塑性）2.10 按屈服强度标准值分为四个强度等级：300MPa、335MPa、400MPa、500MPaHRB400 热轧带肋钢筋，其抗拉、抗压设计值为 360N/mm2.12 光圆钢筋与混凝土的粘结作用主要由三部分组成:a.钢筋与混凝土中的水泥凝胶体间的化学吸附作用力(胶着力) b.混凝土收缩握裹钢筋而产生摩擦力 c. 钢筋表面凹凸不平与混凝土之间的机械咬合作用力( 咬合力)变形钢筋(Deformed bars)的粘结主要来自钢筋表面凸出的肋对混凝土的挤压而产生的机械咬合作用 第
12、 3 章 按近似概率理论的极限状态设计法思 考 题 3.1 混凝土弯曲受压时的极限压应变取为 0.00333.2 钢筋应力达到屈服强度的同时受压区边缘纤维应变恰好达到混凝土手腕式的极限压应变值，叫做 界限破坏。界限破坏时达到 0.002 达到 0.0033。3.3 适筋梁正截面受弯的三个受力阶段阶段 未裂阶段第阶段：弯矩从零到受拉区边缘即将开裂，结束时称为a 阶段，其标志为受拉区边缘混凝土达到其抗拉强度 (或其极限拉伸应变 ) 0tf阶段 带裂缝工作阶段第阶段：弯矩从开裂弯矩到受拉钢筋即将屈服，结束时称为a 阶段，其标志为纵向受拉钢筋应力达到屈服强度 0yf阶段 破坏阶段第阶段：弯矩从屈服弯矩
13、到受压区边缘混凝土即将压碎，结束时称为a 阶段，其标志为受压区边缘混凝土达到其非均匀受压时的极限压应变与计算、验算有何关系？3.4 正截面承载力计算的基本假定(1)平截面假定：平均应变沿截面高度呈线性分布(2)忽略受拉区混凝土的抗拉强度(3)材料的应力-应变关系曲线混凝土受压时的应力-应变关系曲线关系：抛物线和一段水平直线混凝土非均匀受压时的极限压应变=0.0033单筋矩形截面受弯构件的正截面受弯承载力计算简图是怎样的？怎么得到的？3.5当时发生少筋破坏，其极限弯矩小于开裂弯矩，少筋破坏受拉区混凝土一裂就坏，属于脆性破坏当时发生超筋破坏，混凝土受压区边缘先压碎，纵向受拉钢筋不屈服。属于脆性破坏
14、。当时发生适筋破坏，纵向受拉钢筋先屈服，受压混凝土边缘随后压碎时，截面才破坏，属于延性破坏。避免方法：、3.7 截面承载力计算的两类问题: .截面设计、截面复核3.9 何种情况下设计双筋截面：(1)梁截面尺寸受到限制同时混凝土等级不能提高(2)在多种荷载组合下，梁承受异号弯矩保证受压钢筋屈服： )2(0haxss如果不满足适用条件(2)，说明受压钢筋不能屈服，此时不能应用基本计算公式。由于受压区高度 x 较小，可假定 ： ，即认为受压钢筋合力作用点与混凝土压应力合理作2sax用点重合，然后对该作用点处取矩，则可推出公式 。)(0ssyuahAfM3.10 第一类第二类第 3 章 受弯构件的正截
15、面受弯承载力思 考 题 4.1 混凝土弯曲受压时的极限压应变的取值如下：当正截面处于非均匀受压时，的取值随混凝土强度等级的不同而不同，即0.00330.5(fcu,k 50)10-5，且当计算的值大于 0.0033 时，取为0.0033；当正截面处于轴心均匀受压时，取为 0.002。4.2 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 0.5(fcu,k 50)10-5 ，受拉钢筋的应变fyEs。 4.3 因为受弯构件正截面受弯全过程中第阶段末(即a 阶段) 可作
16、为受弯构件抗裂度的计算依据；第阶段可作为使用荷载阶段验算变形和裂缝开展宽度的依据；第阶段末(即a 阶段) 可作为正截面受弯承载力计算的依据。所以必须掌握钢筋混凝土受弯构件正截面受弯全过程中各阶段的应力状态。正截面受弯承载力计算公式正是根据a 阶段的应力状态列出的。 4.4 当纵向受拉钢筋配筋率满足时发生适筋破坏形态；当时发生少筋破坏形态；当时发生超筋破坏形态。与这三种破坏形态相对应的梁分别称为适筋梁、少筋梁和超筋梁。由于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，属于脆性破坏类型，故在实际工程中不允许采用。由于超筋梁破坏时受拉钢筋应力低于屈服强度，使
17、得配臵过多的受拉钢筋不能充分发挥作用，造成钢材的浪费，且它是在没有明显预兆的情况下由于受压区混凝土被压碎而突然破坏，属于脆性破坏类型，故在实际工程中不允许采用。 4.5 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百分率，简称配筋率，用表示。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
18、。另外，对于适筋梁，纵向受拉钢筋的配筋率越大，截面抵抗矩系数将越大，则由=可知，截面所能承担的弯矩也越大，即正截面受弯承载力越大。 4.6 单筋矩形截面梁的正截面受弯承载力的最大值=，由此式分析可知， 与混凝土强度等级、钢筋强度等级及梁截面尺寸有关。 4.7 在双筋梁计算中，纵向受压钢筋的抗压强度设计值采用其屈服强度 fy，但其先决条件是：, 或，即要求受压钢筋位臵不低于矩形受压应力图形的重心。4.8 双筋截面梁只适用于以下两种情况：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。应用双筋梁的基本
19、计算公式时，必须满足xh0 和 x2 这两个适用条件，第一个适用条件是为了防止梁发生脆性破坏；第二个适用条件是为了保证受压钢筋在构件破坏时达到屈服强度。x2sa 的双筋梁出现在受压钢筋在构件破坏时达到屈服强度的情况下，此时正截面受弯承载力按公式： 计算；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 fy 的情况下，此时正截面受弯承载力按公式：计算。4.9 T 形截面梁有两种类型，第一种类型为中和轴在翼缘内，即 xfh，这种类型的 T 形梁的受弯承载力计算公式与截面尺寸为fbh 的单筋矩形截面梁的受弯承载力计算公式完全相同；第二种类型为中和轴在梁肋内，即 xfh，这种类型的 T 形梁的受
20、弯承载力计算公式与截面尺寸为bh，sa fh 2，sAAs1(As1 满足公式ffc1s1y)(hbbfAf) 的双筋矩形截面梁的受弯承载力计算公式完全相同。 4.10 在正截面受弯承载力计算中，对于混凝土强度等级等于及小于 C50 的构件，值取为 1.0；对于混凝土强度等级等于及大于 C80 的构件，值取为 0.94；而对于混凝土强度等级在 C50C80 之间的构件，值由直线内插法确定，其余的计算均相同。第 4 章 受弯构件的斜截面承载力思 考 题 4.4 梁斜截面受剪破坏主要有三种形态：斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏。斜压破坏的特征是，混凝土被腹剪斜裂缝分割成若干个斜向短柱而压坏，破坏是突然
21、发生的。剪压破坏的特征通常是，在剪弯区段的受拉区边缘先出现一些垂直裂缝，它们沿竖向延伸一小段长度后，就斜向延伸形成一些斜裂缝，而后又产生一条贯穿的较宽的主要斜裂缝，称为临界斜裂缝，临界斜裂缝出现后迅速延伸，使斜截面剪压区的高度缩小，最后导致剪压区的混凝土破坏，使斜截面丧失承载力。斜拉破坏的特征是当垂直裂缝一出现，就迅速向受压区斜向伸展，斜截面承载力随之丧失，破坏荷载与出现斜裂缝时的荷载很接近，破坏过程急骤，破坏前梁变形亦小，具有很明显的脆性。 4.6 影响斜截面受剪性能的主要因素有：1)剪跨比；2)混凝土强度；3)箍筋配箍率；4) 纵筋配筋率；5) 斜截面上的骨料咬合力；6)截面尺寸和形状。
22、4.7 梁的斜压和斜拉破坏在工程设计时都应设法避免。为避免发生斜压破坏，设计时，箍筋的用量不能太多，也就是必须对构件的截面尺寸加以验算，控制截面尺寸不能太小。为避免发生斜拉破坏，设计时，对有腹筋梁，箍筋的用量不能太少，即箍筋的配箍率必须不小于规定的最小配箍率；对无腹筋板，则必须用专门公式加以验算。 4.11 由钢筋和混凝土共同作用，对梁各个正截面产生的受弯承载力设计值 Mu 所绘制的图形，称为材料抵抗弯矩图 MR。以确定纵筋的弯起点来绘制 MR 图为例，首先绘制出梁在荷载作用下的 M 图和矩形 MR 图，将每根纵筋所能抵抗的弯矩 MRi 用水平线示于 MR 图上，并将用于弯起的纵筋画在 MR
23、图的外侧，然后，确定每根纵筋的 MRi 水平线与 M 图的交点，找到用于弯起的纵筋的充分利用截面和不需要截面，则纵筋的弯起点应在该纵筋充分利用截面以外大于或等于 0.5h0 处，且必须同时满足在其不需要截面的外侧。该弯起纵筋与梁截面高度中心线的交点及其弯起点分别垂直对应于 MR 图中的两点，用斜直线连接这两点，这样绘制而成的 MR 图，能完全包住 M 图，这样既能保证梁的正截面和斜截面的受弯承载力不致于破坏，又能将部分纵筋弯起，利用其受剪，达到经济的效果。同理，也可以利用 MR 图来确定纵筋的截断点。因此，绘制材料抵抗弯矩图 MR 的目的是为了确定梁内每根纵向受力钢筋的充分利用截面和不需要截面
24、，从而确定它们的弯起点和截断点。 4.12 为了保证梁的斜截面受弯承载力，纵筋的弯起、锚固、截断以及箍筋的间距应满足以下构造要求：1)纵筋的弯起点应在该钢筋充分利用截面以外大于或等于 0.5h0 处，弯终点到支座边或到前一排弯起钢筋弯起点之间的距离，都不应大于箍筋的最大间距。2)钢筋混凝土简支端的下部纵向受拉钢筋伸入支座范围内的锚固长度 las 应符合以下条件：当V0.7ftbh0 时， las5d；当 V0.7ftbh0 时，带肋钢筋 las12d ，光面钢筋 las15d，d 为锚固钢筋直径。如 las 不能符合上述规定时，应采取有效的附加锚固措施来加强纵向钢筋的端部。3)梁支座截面负弯矩
25、区段内的纵向受拉钢筋在截断时必须符合以下规定：当 V0.7ftbh0 时，应在该钢筋的不需要截面以外不小于 20d 处截断，且从该钢筋的充分利用截面伸出的长度不应小于1.2la；当 V0.7ftbh0 时，应在该钢筋的不需要截面以外不小于 h0 且不小于 20d 处截断，且从该钢筋的充分利用截面伸出的长度不应小于 1.2lah0；当按上述规定的截断点仍位于负弯矩受拉区内，则应在该钢筋的不需要截面以外不小于 1.3h0 且不小于 20d 处截断，且从该钢筋的充分利用截面伸出的长度不应小于 1.2la1.7h0。4)箍筋的间距除按计算要求确定外，其最大间距应满足 规范规定要求。箍筋的间距在绑扎骨架
26、中不应大于 15d，同时不应大于 400mm。当梁中绑扎骨架内纵向钢筋为非焊接搭接时，在搭接长度内，箍筋的间距应符合以下规定：受拉时，间距不应大于 5d，且不应大于 100mm；受压时，间距不应大于 10d，且不应大于 200mm，d 为搭接箍筋中的最小直径。采用机械锚固措施时，箍筋的间距不应大于纵向箍筋直径的 5 倍。第 5 章 受压构件的截面承载力5.1 轴心受压普通箍筋短柱的破坏形态是随着荷载的增加，柱中开始出现微细裂缝，在临近破坏荷载时，柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋发生压屈，向外凸出，混凝土被压碎，柱子即告破坏。而长柱破坏时，首先在凹侧出现纵向裂缝，随后混凝土被压碎，纵筋被压
27、屈向外凸出；凸侧混凝土出现垂直于纵轴方向的横向裂缝，侧向挠度急剧增大，柱子破坏。 混凝土结构设计规范采用稳定系数 来表示长柱承载力的降低程度，即 , 式中和分别为长柱和短柱的承载力。5.2 螺旋式箍筋柱的受力特点：轴向压力较小时，混凝土和纵筋分别受压，螺旋箍筋受拉但对混凝土的横向作用不明显；接近极限状态时，螺旋箍筋对核芯混凝土产生较大的横向约束，提高混凝土强度，从而间接提高柱的承载能力，这种受到约束的混凝土称为“约束混凝土” 。螺旋箍筋又称为“间接钢筋” ，产生“套箍作用”5.4 偏心受压短柱的破坏形态 钢筋混凝土偏心受压短柱的破坏形态有受拉破坏和受压破坏两种情况。受拉破坏形态又称大偏心受压破
28、坏，它发生于轴向力 N 的相对偏心距较大，且受拉钢筋配置得不太多时。随着荷载的增加，首先在受拉区产生横向裂缝；荷载再增加，拉区的裂缝随之不断地开裂，在破坏前主裂缝逐渐明显，受拉钢筋的应力达到屈服强度，进入流幅阶段，受拉变形的发展大于受压变形，中和轴上升，使混凝土压区高度迅速减小，最后压区边缘混凝土达到极限压应变值，出现纵向裂缝而混凝土被压碎，构件即告破坏，破坏时压区的纵筋也能达到受压屈服强度，这种破坏属于延性破坏类型，其特点是受拉钢筋先达到屈服强度，导致压区混凝土压碎。受压破坏形态又称小偏心受压破坏，截面破坏是从受压区开始的，发生于轴向压力的相对偏心距较小或偏心距虽然较大，但配置了较多的受拉钢
29、筋的情况，此时构件截面全部受压或大部分受压。破坏时，受压应力较大一侧的混凝土被压碎，达到极限应变值，同侧受压钢筋的应力也达到抗压屈服强度，而远测钢筋可能受拉可能受压，但都达不到屈服。破坏时无明显预兆，压碎区段较大，混凝土强度越高，破坏越带突然性，这种破坏属于脆性破坏类型。偏心受压构件按受力情况可分为单向偏心受压构件和双向偏心受压构件；按破坏形态可分为大偏心受压构件和小偏心受压构件；按长细比可分为短柱、长柱和细长柱。5.5偏心受压长柱的正截面受压破坏有两种形态，当柱长细比很大时，构件的破坏不是由于材料引起的，而是由于构件纵向弯曲失去平衡引起的，称为“失稳破坏” ；当柱长细比在一定范围内时，虽然在承受偏心受压荷载后，偏心距由 ei 增加到 eif ，使柱的承
