《混凝土》期末复习：3极限状态设计法

按近似概率理论极限状态设计法§3.1 极限状态3.1.1结构上的作用◎直接作用：荷载◎间接作用：混凝土的收缩、温度变化、基础的差异沉降、地震等作用在结构上并使结构产生内力（如弯矩、剪力、轴向力、扭矩等）、变形、裂缝等作用称为作用效应或荷载效应。

§3.1 极限状态◎荷载的分类按作用时间的长短和性质，荷载分为三类：1.永久荷载在结构设计使用年限内，其值不随时间而变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。

2.可变荷载在结构设计基准期内其值随时间而变化，其变化与平均值不可忽略的荷载。

3.偶然荷载在结构设计基准期内不一定出现，但一旦出现其值很大且作用时间很短的荷载。

§3.1 极限状态◎荷载的标准值1.定义将荷载视为随机变量，采用数理统计的方法加以处理而得到的具有一定概率的最大荷载值2.确定a.结构的自重可根据结构的设计尺寸和材料的重力密度确定；b.可变荷载常与时间有关，在缺少大量统计材料的条件下，可近似按随机变量来考虑；§3.1 极限状态3.1.2结构的功能要求1.结构的安全等级安全等级破坏后的影响程度建筑物的类型一级很严重重要的建筑物二级严重一般的建筑物三级不严重次要的建筑物§3.1 极限状态2.结构的设计使用年限结构的设计使用年限是指设计规定的结构或结构构件不需要进行大修即可按达到其预定功能的使用时期。

设计年限可按《建筑结构可靠度设计统一标准》确定，也可经过主管部门的批准按业主的要求确定。

一般建筑结构的设计使用年限为50年。

注意：区别建筑物的设计使用年限与建筑物的使用寿命。

3. 结构的功能◆安全性）◎如（M≤Mu◎结构在预定的使用期间内（一般为50年），应能承受在正常施工、正常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形（如超静定结构的支座不均匀沉降）、约束变形（如温度和收缩变形受到约束时）等的作用。

◎在偶然事件（如地震、爆炸）发生时和发生后，结构应能保持整体稳定性，不应发生倒塌或连续破坏而造成生命财产的严重损失。

1．试分析素混凝土梁与钢筋混凝土梁在承载力和受力性能方面的差异。

答：素混凝土梁的承载力很低，变形发展不充分，属脆性破坏。

钢筋混凝土梁的承载力比素混凝土梁有很大的提高，在钢筋混凝土梁中，混凝土的抗压能力和钢筋的抗拉能力都得到了充分利用，而且在梁破坏前，其裂缝充分发展，变形明显增大，有明显的破坏预兆，属延性破坏，结构的受力特性得到显著改善。

2．钢筋与混凝土共同工作的基础是什么？（钢筋和混凝土这两种物理和力学性能不同的材料，之所以能够有效地结合在一起而共同工作，其主要原因是什么？）答：钢筋和混凝土两种材料能够有效的结合在一起而共同工作，主要基于三个条件：钢筋与混凝土之间存在粘结力；两种材料的温度线膨胀系数很接近；混凝土对钢筋起保护作用。

这也是钢筋混凝土结构得以实现并获得广泛应用的根本原因。

3．混凝土结构有哪些优点和缺点？答：混凝土结构的主要优点在于：取材较方便、承载力高、耐久性佳、整体性强、耐火性优、可模性好、节约钢材、保养维护费用低。

混凝土结构存在的缺点主要表现在：自重大、抗裂性差、需用大量模板、施工受季节性影响。

4．什么叫做混凝土的强度？工程中常用的混凝土的强度指标有哪些？混凝土强度等级是按哪一种强度指标值确定的？答：混凝土的强度是其受力性能的基本指标，是指外力作用下，混凝土材料达到极限破坏状态时所承受的应力。

工程中常用的混凝土强度主要有立方体抗压强度、棱柱体轴心抗压强度、轴心抗拉强度等。

混凝土强度等级是按立方体抗压强度标准值确定的。

5．混凝土一般会产生哪两种变形？混凝土的变形模量有哪些表示方法？答：混凝土的变形一般有两种。

一种是受力变形，另一种是体积变形。

混凝土的变形模量有三种表示方法：混凝土的弹性模量、混凝土的割线模量、混凝土的切线模量。

6．与普通混凝土相比，高强混凝土的强度和变形性能有何特点？答：与普通混凝土相比，高强混凝土的弹性极限、与峰值应力对应的应变值、荷载长期作用下的强度以和与钢筋的粘结强度等均比较高。

一、 选择题(每小题1分，共10分)1、混凝土被压碎的标志是( )A. 压应力达到混凝土的抗压强度；B. 压应变达到混凝土的极限压应变；C. 压应变达到混凝土的峰值应变；D. 压应力达到混凝土的峰值应力。

2、混凝土收缩趋于稳定所需的时间约( )A. 7天；B. 1个月；C. 6个月；D. 1-2年。

3、下列几种钢筋中，伸长率5δ最小的为( )。

A. HRB400B. 高强钢丝C. R235D. HRB3354、影响钢筋与混凝土之间的粘结强度的因素很多，下列说法不正确的是( )A.粘结强度随混凝土强度等级的提高而提高；B.混凝土保护层厚度太薄，会导致粘结强度降低；C.水平放置的钢筋比竖直放置的钢筋粘结强度高；D.钢筋净距不足，会导致粘结强度降低。

5、下列几个状态中被认为超过正常使用极限状态的是( )A.钢筋混凝土梁裂缝宽度超过《公路桥规》规定限值；B.结构或构件丧失稳定；C.钢筋混凝土适筋梁受压区混凝土被压碎；D.连续梁中间支座截面产生塑性铰。

6、在受弯构件斜截面抗剪承载力计算中，避免发生斜拉破坏的措施是( )A.规定纵筋最小配筋率；B.规定纵筋最大配筋率；C.规定最小截面尺寸；D.规定最小配箍率。

7、为防止钢筋混凝土矩形截面纯扭构件发生部分超筋受扭破坏，可以采取的措施是( )。

A.保证构件的最小尺寸B.保证最小配箍率C.使配筋强度比 在0.6和1.7之间D.保证纵筋最小配筋率8、两个仅配筋率不同的轴压柱，柱A 配筋率大于柱B ，若混凝土的徐变值相同，则引起的应力重分布程度正确的是( )A. 柱A=柱B ；B. 柱A>柱B ；C. 柱A<柱B ；9、一钢筋混凝土矩形截面梁，现需进行施工阶段验算。

已知控制截面弯矩为315t k M =kN m ⋅，受拉纵筋面积1256s A =2mm ；开裂截面惯性矩946.2110mm cr I =⨯，受压区高度131mm x =；截面有效梁高0475mm h =；施工时混凝土弹模43.1010MPa cE '=⨯，钢筋弹模52.010MPa s E =⨯。

混凝土结构设计原理期末复习资料试卷题型:一、选择（30’）1.适筋梁从加载到破坏可分为三个阶段，各个阶段受力的特点及各阶段的作用：答：适筋梁的破坏过程分三个阶段：弹性阶段、带裂缝工作阶段、破坏阶段，也称第一、二、三阶段。

弹性阶段主要是梁下部的混凝土与钢筋共同承受拉力，未出现裂缝；带裂缝工作阶段是下部混凝土出现裂缝，退出工作，拉力全部由钢筋承受；破坏阶段是当上部混凝土受压破坏。

这三个阶段有两个临界点：就是第一阶段与第二阶段之间的受拉区混凝土出现裂缝，第二阶段与第三阶段的受压区混凝土被压裂。

2.当单筋矩形截面梁的截面尺寸、材料强度及弯矩设计值确定后，计算时发现超筋、采取什么措施？什么措施最有效？答：当一单筋矩形截面梁的截面尺寸、材料强度及弯矩设计值M确定后，计算时发现超筋，那么采取（ B ）措施提高其正截面承载力最有效。

A．增加纵向受拉钢筋的数量 B．加大截面高度C．加大截面宽度 D.提高混凝土强度等级3.梁的斜截面抗剪承载力计算中，其计算位置？答：斜截面抗剪承载力复核《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004 规定需要验算的位置为：(1)距支座中心h/2处的截面。

因为越靠近支座，直接支承的压力影响也越大，混凝土的抗力也越高，不致破坏，而距支座中心h/２以外，混凝土抗力急剧降低。

(2)受拉区弯起钢筋弯起点处的截面以及锚于受拉区纵向主筋开始不受力处的截面，因为这里主筋中断，应力集中。

(3)箍筋数量或间距改变处的截面(4)腹板宽度改变处的截面，这里与箍筋数量或间距改变一样，都受到应力剧变、应力集中的影响，都有可能形成构件的薄弱环节，首先出现裂缝。

e.g.梁的斜截面抗剪承载力计算时，其计算位置正确的是（）。

A. 支座边缘处B. 受拉区弯起筋的弯起点处C. 箍筋直径变化处D. 箍筋间距变化处4.受弯构件箍筋间距过小会发生？答：最小箍筋率主要是为了确保钢筋骨架有足够的刚度和截面混凝土的抗剪，如果箍筋间距过大，箍筋间的主筋会因为局部混凝土受压产生侧向膨胀而变形。

混凝土承载能力极限状态计算混凝土结构在使用过程中会受到外界荷载的作用，因此需要保证结构的安全性和承载能力。

为了评估混凝土结构的承载能力，在设计和施工阶段需要进行一系列的计算，其中包括极限状态计算。

极限状态指的是结构在荷载作用下达到或超过规定的极限情况，如弯曲、剪切、压缩和拉伸等。

混凝土承载能力的极限状态计算主要包括弯曲极限承载力、剪切极限承载力、压缩极限承载力和拉伸极限承载力的计算。

弯曲极限承载力计算是评估结构在受到弯曲荷载作用时的能力。

一般采用弯矩-曲率法进行计算，通过计算截面的应力和应变分布，确定截面的极限弯矩。

常用的方法有弯矩系数法和受拉区受压区应变平衡法。

弯曲极限承载力计算要考虑混凝土的强度、受压钢筋的强度和配筋率等因素。

剪切极限承载力计算是评估结构在受到剪切力作用时的能力。

常用的方法有剪力平衡法和剪力延性法。

剪力平衡法是基于混凝土截面内的剪应力等于剪力作用的基本原理，通过计算剪应力分布和抗剪承载力来确定截面的极限剪力。

剪力延性法是基于结构的整体性能，通过计算结构的延性系数和剪切滑移的特性曲线来确定截面的极限剪力。

压缩极限承载力计算是评估结构在受到压力作用时的能力。

一般采用受压区受拉区应变平衡法进行计算，通过计算截面的受压和受拉钢筋应变平衡的条件，确定截面的极限压力。

压缩极限承载力计算要考虑混凝土的强度、受压钢筋的强度和配筋率等因素。

拉伸极限承载力计算是评估结构在受到拉力作用时的能力。

一般采用混凝土截面的抗拉强度和钢筋的抗拉强度进行计算，通过计算截面的抗拉强度和抵抗拉伸力的能力来确定截面的极限拉力。

拉伸极限承载力计算要考虑混凝土的抗拉强度和受拉钢筋的强度等因素。

在实际计算中，需要根据具体结构的几何形状，荷载形式和受力边界条件等因素，选择合适的计算方法和假设条件。

同时，还需要根据设计准则和规范的要求，进行弯曲、剪切、压缩和拉伸等极限状态计算，确保结构的承载能力和安全性。

总之，混凝土承载能力的极限状态计算是评估结构在受到荷载作用时的能力，涉及到弯曲、剪切、压缩和拉伸等方面的计算。

《混凝土结构设计原理》思考题及习题（参考答案）第3章 按近似概率理论的极限状态设计法思 考 题3.1 结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力称为结构的可靠性。

它包含安全性、适用性、耐久性三个功能要求。

结构超过承载能力极限状态后就不能满足安全性的要求；结构超过正常使用极限状态后就不能保证适用性和耐久性的功能要求。

建筑结构安全等级是根据建筑结构破坏时可能产生的后果严重与否来划分的。

3.2 所有能使结构产生内力或变形的原因统称为作用，荷载则为“作用”中的一种，属于直接作用，其特点是以力的形式出现的。

影响结构可靠性的因素有：1）设计使用年限；2）设计、施工、使用及维护的条件；3）完成预定功能的能力。

结构构件的抗力与构件的几何尺寸、配筋情况、混凝土和钢筋的强度等级等因素有关。

由于材料强度的离散性、构件截面尺寸的施工误差及简化计算时由于近似处理某些系数的误差，使得结构构件的抗力具有不确定的性质，所以抗力是一个随机变量。

3.3 整个结构或构件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，这个特定状态称为该功能的极限状态。

结构的极限状态可分为两类，一类是承载能力极限状态，即结构或构件达到最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态。

另一类是正常使用极限状态，即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。

3.4 建筑结构应该满足安全性、适用性和耐久性的功能要求。

结构的设计工作寿命是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期，它可按《建筑结构可靠度设计统一标准》确定，业主可提出要求，经主管部门批准，也可按业主的要求确定。

结构超过其设计工作寿命并不意味着不能再使用，只是其完成预定功能的能力越来越差了。

3.5 正态分布概率密度曲线主要有平均值μ和标准差σ两个数字特征。

μ越大，表示曲线离纵轴越远；σ越大，表示数据越分散，曲线扁而平；反之，则数据越集中，曲线高而窄。

混凝土结构原理知识点汇总1、混凝土结构基本概念1、掌握混凝土结构种类，了解各类混凝土结构的适用范围。

素混凝土结构:适用于承载力低的结构. 钢筋混凝土结构:适用于一般结构。

预应力混凝土结构：适用于变形裂缝控制较高的结构.2、混凝土构件中配置钢筋的作用:①承载力提高②受力性能得到改善③混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。

3、钢筋和混凝土两种不同材料共同工作的原因：①存在粘结力②线性膨胀系数相近③混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。

4、钢筋混凝土结构的优缺点.混凝土结构的优点:①就地取材②节约钢材③耐久、耐火④可模性好⑤现浇式或装配整体式钢筋混凝土结构的整体性好、刚度大、变形小混凝土结构的缺点：①自重大②抗裂性差③性质较脆2、混凝土结构用材料的性能2.1钢筋。

1、热轧钢筋种类及符号:HPB300—HRB335（HRBF335）-HRB400(HRBF400）—HRB500（HRBF500)—。

2、热轧钢筋表面与强度的关系：强度越高的钢筋要求与混凝土的粘结强度越高，提高粘结强度的办法是将钢筋表面轧成有规律的突出花纹，也即带肋钢筋（我国为月牙纹）.HPB300级钢筋强度低,表面做成光面即可。

3、热轧钢筋受拉应力-应变曲线的特点，理解其抗拉强度设计值的取值依据.热轧钢筋应力—应变特点：有明显的屈服点和屈服台阶,屈服后尚有较大的强度储备。

全过程分弹性→屈服→强化→破坏四个阶段。

抗拉强度设计值依据：钢筋下屈服点强度.4、衡量热轧钢筋塑性性能的两个指标：①伸长率伸长率越大，塑性越好。

混凝土结构对钢筋在最大力下的总伸长率有明确要求。

②冷弯性能:在规定弯心直径D和冷弯角度α下冷弯后钢筋无裂纹、磷落或断裂现象。

.5、常见的预应力筋:预应力钢绞线、中高强钢丝和预应力螺纹钢筋。

.6、中强钢丝、钢绞线的受拉应力-应变曲线特点:均无明显屈服点和屈服台阶、抗拉强度高。

7、条件屈服强度σ0。

2为对应于残余应变为0.2％的应力称为无明显屈服点的条件屈服点。

混凝土受力计算原理混凝土是一种常见的建筑材料，其强度和耐久性在建筑中起着至关重要的作用。

混凝土结构的设计和计算需要考虑多种因素，比如材料的强度、荷载、支撑条件等。

本文将详细介绍混凝土受力计算的原理。

一、混凝土材料的特性混凝土主要由水泥、砂、骨料和水组成，其特性主要有以下几个方面：1. 压缩强度：混凝土的抗压强度是指在规定的试验条件下，混凝土试件在受到垂直于试件的压力时，能够承受的最大压力。

混凝土的压缩强度是设计混凝土结构时必须考虑的重要参数。

2. 拉强度：混凝土在受到张力时的抗拉强度相比于压缩强度较小，通常只有其压缩强度的1/10。

3. 弹性模量：混凝土的弹性模量是指在混凝土受到轴向拉、轴向压、剪切等不同形式的应力作用下，混凝土的应变与应力之比。

弹性模量是混凝土结构设计中的关键参数，能够反映混凝土的变形性能。

4. 拉应力-应变曲线：混凝土在受到拉应力时，其应变与应力呈现非线性的关系，即拉应力-应变曲线。

拉应力-应变曲线是设计混凝土结构时需要考虑的重要参数。

二、混凝土结构的受力计算混凝土结构的受力计算需要考虑以下几个方面：1. 荷载：荷载是指混凝土结构所受到的外力，包括自重、活载、风载、地震力等。

荷载是混凝土结构设计的关键参数，需要根据实际情况进行合理的估算和分析。

2. 支撑条件：支撑条件是指混凝土结构所处的基础条件和周边环境条件。

混凝土结构的支撑条件对其受力计算和设计具有至关重要的影响。

3. 强度设计：强度设计是指根据混凝土的强度特性，对混凝土结构所受到的荷载进行合理的估算和分析，从而确定其所需的强度。

4. 变形设计：变形设计是指根据混凝土的变形特性，对混凝土结构所受到的荷载进行合理的估算和分析，从而确定其所需的变形性能。

三、混凝土结构的强度设计混凝土结构的强度设计需要考虑以下几个方面：1. 受力状态：混凝土结构在不同的受力状态下，其强度特性会发生变化。

设计时需要根据混凝土结构所处的受力状态进行合理的估算和分析。