郑州大学现代远程教育学院 建筑工程技术 混凝土结构与砌体结构 第一次作业

第一章绪论（一）本章学习目标1．掌握混凝土结构的一般概念及特点。

2．了解混凝土结构在国内外土木工程中的发展与应用概况。

3．了解本课程的主要内容、要求和学习方法。

（二）本章重点、要点1．混凝土结构的一般概念(1)分类 (2)配筋的作用与要求 (3)主要优、缺点2．混凝土结构的发展与应用概况(1)发展概况 (2)在土木工程中的应用概况 (3)展望3．学习本课程要注意的问题（三）本章练习题或思考题1、钢筋混凝土结构有哪些优点和优点？混凝土结构除了比素混凝土结构具有较高的承载力和较好的受力性能以外，与其他结构相比还具有下列优点：（1）就地取材。

钢筋混凝土结构中，砂和石料所占比例很大，水泥和钢筋所占比例较小，砂和石料一般都可以由建筑工地附近提供。

（2）节约钢材。

钢筋混凝土结构的承载力较高，大多数情况下可用来代替钢结构，因而节约钢材。

（3）耐久、耐火。

钢筋埋放在混凝土中，经混凝土保护不易发生锈蚀，因而提高了结构的耐久性。

当火灾发生时，钢筋混凝土结构不会像木结构那样被燃烧，也不会像钢结构那样很快达到软化温度而破坏。

（4）可模性好。

钢筋混凝土结构可以根据需要浇捣成任意形状。

（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。

钢筋混凝土结构也具有下述主要缺点：（1）自重大。

钢筋混凝土的重力密度约为25kN/m^3，比砌体和木材的重度都大。

尽管比钢材的重度小，但结构的截面尺寸较大，因而其自重远远超过相同跨度或高度的钢结构的重量。

（2）抗裂性差。

如前所述，混凝土的抗拉强度非常低，因此，普通钢筋混凝土结构经常带裂缝工作。

尽管裂缝的存在并不一定意味着结构发生破坏，但是它影响结构的耐久性和美观。

当裂缝数量较多和开展较宽时，还将给人造成一种不安全感。

（3）性质脆。

混凝土的脆性随混凝土强度等级的提高而加大。

综上所述不难看出，钢筋混凝土结构的优点多于其缺点。

而且，人们已经研究出许多克服其缺点的有效措施。

例如，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、本课程主要包括哪些内容？学习本课程要注意哪些问题？答：本课程主要包括混凝土结构基本构件（钢筋混凝土构件和预应力混凝土构件）、混凝土结构（楼盖、单层厂房和多高层房屋）设计和砌体结构。

混凝土结构及砌体结构的课程内容均可分为“基本构件”和“结构设计”两类知识。

以混凝土结构为例，“基本构件”讨论各种构件或部件的受力性能、计算方法和配筋构造。

它是钢筋混凝土结构的基本理论，是学习“结构设计”的基础知识，在性质上相当于钢筋混凝土的“材料力学”。

它和材料力学有不少相似之处，但又有很多不同的地方。

在学习时应着重从它与材料力学不同的方面来掌握钢筋混凝土的特点。

在学习本课程时要学会运用设计规范，如《混凝土结构设计规范》、《砌体结构设计规范》及《建筑结构荷载规范》，这是在力学课中不曾遇到的新问题。

设计规范是国家颁布的关于结构设计计算和构造要求的技术规定和标准，是具有约束性和立法性的文件。

其目的是贯彻国家的技术经济政策，保证设计质量以及设计方法的必要的统一。

结构设计规范是设计、校核、审批工程设计的依据。

因此，设计规范是工程设计人员必须遵守的规定。

我国近年来新修订的设计规范反映了我国多年来在结构工程方面的科学技术水平和工程经验的总结，并吸收了近年来有关国际标准的先进成果。

在学习过程中学生要熟悉它、运用它。

由于科学技术水平和生产实践经验是不断发展的，设计规范也必然需要不断地进行修订和增补，才能适应指导设计工作的需要。

一般说来，各国的结构设计规范大体上每隔7～10年全面修订一次。

因此，要用发展的观点来看待设计规范。

在学习本课程时，注意力应不仅限于规范所列条文、公式、表格，而要侧重于掌握结构构件的受力性能。

只有对设计规范条文的概念和实质有正确的理解，才能确切地应用规范的条文及其相应的计算公式、构造要求，充分发挥设计者的主动性、创造性，并能适应设计规范的发展，不断提高设计工作的水平。

第二章钢筋混凝土材料的物理和力学性能（一）本章学习目标1．钢筋(1)熟悉钢筋的品种和级别。

(2)熟练掌握钢筋的应力一应变全曲线特性及其数学模型。

(3)理解钢筋的冷加工性能、重复荷载下钢筋的疲劳性能以及混凝土结构对钢筋性能的要求。

2．混凝土(1)熟练掌握混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度及相互间的关系。

(2)掌握单向轴压下混凝土的应力一应变全曲线及其数学模型。

(3)理解混凝土弹性模量、变形模量的概念。

(4)理解重复荷载下混凝土的疲劳性能以及复合应力状态下混凝土强度的概念。

(5)理解混凝土徐变、收缩与膨胀的概念。

3．钢筋与混凝土的粘结性能(1)掌握粘结的定义、粘结力的组成、粘结应力的分布等概念。

(2)掌握基本锚固长度的计算以及保证可靠粘结的构造要求。

（二）本章重点、要点1．钢筋(1)钢筋的品种和级别(2)钢筋的强度与变形(3)钢筋应力一应变关系的数学模型(4)冷加工钢筋的性能(5)钢筋的疲劳性能(6)混凝土结构对钢筋的要求2．混凝土(1)混凝土的基本强度指标(fcu、fc、ft)、单向轴压时的应力一应变关系、轴向受压时的变形模量、轴向受拉时的应力一应变关系(2)复合应力状态下混凝土的强度与变形(简述)(3)混凝土的疲劳性能(4)混凝土的徐变(5)混凝土的收缩与膨胀3．混凝土与钢筋的粘结(1)粘结的定义与重要性(2)粘结力的组成(3)保证可靠粘结的构造措施（三）本章练习题或思考题1、混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度和抗拉强度是如何确定的？答：立方体抗压强度：混凝土的立方体抗压强度是根据边长为150mm的立方体试件，用标准方法制作和养护(即温度为20士3℃、相对湿度≥90％以上)，经28天龄期，用标准试验方法(加荷速度为每秒0.2～0.3N／mm2)进行抗压试验，测得的具有95％保证率的抗压强度极限值。

混凝土的强度等级分为12级：C7．5、C10、C1 5、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。

符号中C表示混凝土，C后面的数字表示立方体抗压强度标准值，单位为N／mm 2。

轴心抗压强度标准值：亦称为棱柱体抗压强度，试验中取长宽比大于3的正方形棱柱体试块，根据轴心抗压强度fc和立方体抗压强度f cu 的对比结果，可得轴心抗压强度的平均值、立方体抗压强度平均值；抗拉强度标准值：混凝土抗拉强度取棱柱体100×100×500(mm)的试件，沿试块轴线两端预埋钢筋通过对钢筋施加拉力使试件受拉，试件破坏时的平均拉应力即为轴心抗拉强度，根据试验和统计结果，轴心抗拉强度的平均值 t和立方体抗压强度平均值；混凝土的抗拉强度取决于水泥石(在凝结硬化过程中，水泥和水形成水泥石)的强度和水泥石与骨料间的粘结强度。

(ａ)立方体抗压强度规定为强度基本代表值，其他强度均可根据它换算而得；(b)立方体抗压强度只有标准值，而无设计值；(c)从上述4个强度值中，可以看出 f cu，k > f cmk > f ck > f tk2、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？如何减少徐变？答：在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象称为混凝土的徐变。

徐变会使结构（构件）的（挠度）变形增大，引起预应力损失，在长期高应力作用下，甚至会导致破坏。

同时，徐变有利于结构构件产生内（应）力重分布，降低结构的受力（如支座不均匀沉降），减小大体积混凝土内的温度应力，受拉徐变可延缓收缩裂缝的出现。

影响徐变的主要因素是：1、施加的初应力对混凝土徐变有重要影响；2、加荷龄期对徐变也有重要影响；3、养护和使用条件下的温湿度是影响徐变的重要环境因素；4、混凝土组成成分对徐变有很大影响；5、结构尺寸越小，徐变越大，所以增大试件横截面可减小徐变。

在实际工程中，应尽量避免结构产生非线性徐变。

为了减小徐变，应避免过早的给结构施加长期荷载。

混凝土配比中影响徐变的主要是水灰比和水泥用量。

水灰比越大，徐变越大；水泥用量越大，徐变也越大。

振捣条件好，养护及工作环境湿度大、养护时间长，则徐变小。

采用蒸汽养护可以减小徐变。

集料的质地越坚硬，级配越好，徐变越小。

3、钢筋有哪些形式？钢筋冷加工的方法有哪几种？冷拉和冷拔后钢筋的力学性能有何变化？答：（一）按轧制形状分（1）光面钢筋：I级钢筋（Q235钢钢筋）均轧制为光面圆形截面，供应形式有盘圆，直径小于10mm，长度为6m"12m。

（2）带肋钢筋：有螺旋形、人字形和月牙形三种，普通Ⅱ、Ⅲ级钢筋轧制成人字形，Ⅳ级钢筋轧制成螺旋形及月牙形。

（3）钢线（分低碳钢丝和碳素钢丝两种）及钢绞线。

（4）冷轧扭钢筋：经冷轧并冷扭成型。

（二）按直径大小分钢丝（直径3"5mm）、细钢筋（直径6"10mm）、粗钢筋（直径大于22mm）。

（三）按力学性能分Ⅰ级钢筋（235/370级）；Ⅱ级钢筋（335/510级）；Ⅲ级钢筋（370/570）和Ⅳ级钢筋（540/835）（四）按生产工艺分热轧、冷轧、冷拉的钢筋，还有以Ⅳ级钢筋经热处理而成的热处理钢筋，强度比前者更高。

（五）按在结构中的作用分：受压钢筋、受拉钢筋、架立钢筋、分布钢筋、箍筋等。

钢筋冷加工的方法有：冷拔、冷拉、冷轧、冷扭冷拉可以提高钢筋的抗拉强度但不能提高钢筋的抗压强度。

冷拔可以同时提高钢筋的抗拉强度和抗压强度。

4、什么是钢筋和混凝土之间的粘结力？影响钢筋和混凝土粘结强度的主要因素有哪些？为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力要采取那些措施？答：钢筋和混凝土的粘结力，主要由三部分组成：胶结力、摩阻力和咬合力。

影响钢筋和混凝土粘结强度的主要因素有：钢筋表面形状、混凝土强度、浇注位置、保护层厚度、钢筋净距离、横向钢筋和横向压力等。

为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力，可采用以下措施：（1）采用变形钢筋；（2）选择适当的钢筋间距；（3）使用横向钢筋；（4）满足混凝土保护层最小厚度的要求；（5）保证最小搭接长度和锚固长度；（6）在钢筋端部设置弯钩。

第三章混凝土结构设计的基本原则（一）本章学习目标1．掌握工程结构极限状态的基本概念，包括结构上的作用、对结构的功能要求、设计基准期、两类极限状态等。

2．了解结构可靠度的基本原理。

3．熟悉近似概率极限状态设计法在混凝土结构设计中的应用。

（二）本章重点、要点1．极限状态(1)结构上的作用与荷载效应 (2)结构的抗力 (3)结构的功能要求(4)设计基准期 (5)极限状态的概念与分类 (6)极限状态方程2．按近似概率的极限状态设计法(1)结构的可靠度 (2)可靠指标与失效概率 (3)目标可靠指标3．实用设计表达式(1)承载能力极限状态设计表达式 (2)正常使用极限状态设计表达式（三）本章练习题或思考题1、结构可靠性的含义是什么？它包括哪些功能要求？结构超过极限状态会产生什么后果？建筑结构安全是按什么原则划分的？答：结构可靠性是指结构在规定时间(设计基准期)内，在规定条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护）完成预定功能的能力。