混凝土结构结构设计原理合编课后习题答案
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混凝土结构设计原理课后习题答案(+思考题)第一章绪论1.什么是混凝土结构?答:混凝土结构是以混凝土材料为主,并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维,形成的结构,有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。
混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点。
2.以简支梁为例,说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。
答:素混凝土简支梁,跨中有集中荷载作用。
梁跨中截面受拉,拉应力在荷载较小的情况下就达到混凝土的抗拉强度,梁被拉断而破坏,是无明显预兆的脆性破坏。
钢筋混凝土梁,受拉区配置受拉钢筋梁的受拉区还会开裂,但开裂后,出现裂缝,拉力由钢筋承担,直至钢筋屈服以后,受压区混凝土受压破坏而达到极限荷载,构件破坏。
素混凝土简支梁的受力特点是承受荷载较小,并且是脆性破坏。
钢筋混凝土简支梁的极限荷载明显提高,变形能力明显改善,并且是延性破坏。
3.钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么?答:混凝土和钢筋协同工作的条件是:(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线膨胀系数几乎相同,两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏;(3)设置一定厚度混凝土保护层;(4)钢筋在混凝土中有可靠的锚固。
4.混凝土结构有什么优缺点?答:优点:(1)可模性好;(2)强价比合理;(3)耐火性能好;(4)耐久性能好;(5)适应灾害环境能力强,整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好,对抵抗地震、风载和爆炸冲击作用有良好性能;(6)可以就地取材。
钢筋混凝土结构的缺点:如自重大,不利于建造大跨结构;抗裂性差,过早开裂虽不影响承载力,但对要求防渗漏的结构,如容器、管道等,使用受到一定限制;现场浇筑施工工序多,需养护,工期长,并受施工环境和气候条件限制等。
5.房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么?答:在房屋建筑中,永久荷载和楼面活荷载直接作用在楼板上,楼板荷载传递到梁,梁将荷载传递到柱或墙,并最终传递到基础上,各个构件受力特点如下:楼板:是将活荷载和恒荷载通过梁或直接传递到竖向支承结构(柱、墙)的主要水平构件,楼板的主要内力是弯矩和剪力,是受弯构件。
第一章1.1 钢筋混凝土梁破坏时有哪些特点?钢筋和混凝土是如何共同工作的?钢筋混凝土梁破坏时的特点是:受拉钢筋屈服,受压区混凝土被压碎,破坏前变形较大,有明显预兆,属于延性破坏类型。
在钢筋混凝土结构中,利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱,钢筋的抗拉能力很强的特点,用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力,钢筋主要承受中和轴以下受拉区的拉力,即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载,直到受拉钢筋达到屈服强度以后,荷载再略有增加,受压区混凝土被压碎,梁才破坏。
由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力,且钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近,当温度变化时,不致产生较大的温度应力而破坏二者之间的粘结,从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。
1.2 钢筋混凝土结构有哪些主要优点和主要缺点?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极限状态的概念。
结构功能:安全性、适用性、耐久性承载能力极限状态: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,称为承载能力极限状态。
正常使用极限状态:结构或构件达到正常使用或耐久性中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态。
第二章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?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)构件的形状及尺寸;7)钢筋的存在等。
第三章 轴心受力构件承载力1. 某多层现浇框架结构的底层内柱,轴向力设计值N=2650kN ,计算长度m H l 6.30==,混凝土强度等级为C30(f c =14.3N/mm 2),钢筋用HRB400级(2'/360mm N f y =),环境类别为一类。
确定柱截面积尺寸及纵筋面积。
解:根据构造要求,先假定柱截面尺寸为400mm ×400mm 由9400/3600/0==b l ,查表得99.0=ϕ 根据轴心受压承载力公式确定's A23''1906)4004003.1499.09.0102650(3601)9.0(1mm A f N f A c y s=⨯⨯-⨯⨯=-=ϕ%6.0%2.14004001906'min ''=>=⨯==ρρA A s ,对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2%的构造要求。
选 ,2'1964mm A s = 设计面积与计算面积误差%0.3190619061964=-<5%,满足要求。
2.某多层现浇框架厂房结构标准层中柱,轴向压力设计值N=2100kN,楼层高H=5.60m ,计算长度l 0=1.25H ,混凝土用C30(f c =14.3N/mm 2),钢筋用HRB335级(2'/300mm N f y =),环境类别为一类。
确定该柱截面尺寸及纵筋面积。
[解] 根据构造要求,先假定柱截面尺寸为400mm ×400mm长细比5.17400560025.10=⨯=b l ,查表825.0=ϕ 根据轴心受压承载力公式确定's A2''1801)4004003.14825.09.02100000(3001)9.0(1mm A f N f A c y s =⨯⨯-⨯=-=ϕ%6.0%1.14004001801'min ''=〉=⨯==ρρA A s ,对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2%的构造要求。
《混凝土结构设计原理》思考题及习题(参考答案)厦门大学土木工程系20XX年9月第1章绪论思考题1.1钢筋混凝土梁破坏时的特点是:受拉钢筋屈服,受压区混凝土被压碎,破坏前变形较大,有明显预兆,属于延性破坏类型。
在钢筋混凝土结构中,利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱,钢筋的抗拉能力很强的特点,用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力,钢筋主要承受中和轴以下受拉区的拉力,即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载,直到受拉钢筋达到屈服强度以后,荷载再略有增加,受压区混凝土被压碎,梁才破坏。
由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力,且钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近,当温度变化时,不致产生较大的温度应力而破坏二者之间的粘结,从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。
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本课程主要内容分为“混凝土结构设计原理”和“混凝土结构设计”两部分。
前者主要讲述各种混凝土基本构件的受力性能、截面设计计算方法和构造等混凝土结构的基本理论,属于专业基础课内容;后者主要讲述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、公路桥梁等的结构设计,属于专业课内容。
学习本课程要注意以下问题:1)加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面;2)突出重点,并注意难点的学习;3)深刻理解重要的概念,熟练掌握设计计算的基本功,切忌死记硬背。
第2章混凝土结构材料的物理力学性能思考题2.1①混凝土的立方体抗压强度标准值f cu,k是根据以边长为150mm的立方体为标准试件,在(20±3)℃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。
绪论0-1:钢筋和混凝土是两种物理、力学性能很不相同的材料,它们为什么能结合在一起工作?答:其主要原因是:①混凝土结硬后,能与钢筋牢固的粘结在一起,相互传递内力。
粘结力是两种性质不同的材料能共同工作的基础。
②钢筋的线膨胀系数为1.2×10-5C-1,混凝土的线膨胀系数为1.0×10-5~1.5×10-5C-1,二者的数值相近。
因此,当温度变化时,钢筋与混凝土之间不会存在较大的相对变形和温度应力而发生粘结破坏。
习题0-2:影响混凝土的抗压强度的因素有哪些?答: 实验方法、实验尺寸、混凝土抗压实验室,加载速度对立方体抗压强度也有影响。
第一章1-1 混凝土结构对钢筋性能有什么要求?各项要求指标能达到什么目的?答:1强度高,强度系指钢筋的屈服强度和极限强度。
采用较高强度的钢筋可以节省钢筋,获得较好的经济效益。
2塑性好,钢筋混凝土结构要求钢筋在断裂前有足够的的变形,能给人以破坏的预兆。
因此,钢筋的塑性应保证钢筋的伸长率和冷弯性能合格。
3可焊性好,在很多情况下,钢筋的接长和钢筋的钢筋之间的链接需通过焊接,因此,要求在一定的工艺条件下钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形,保证焊接后的接头性能良好。
4与混凝土的粘结锚固性能好,为了使钢筋的强度能够充分的被利用和保证钢筋与混凝土共同作用,二者之间应有足够的粘结力。
1-2 钢筋冷拉和冷拔的抗压、抗拉强度都能提高吗?为什么?答:冷拉能提高抗拉强度却不能提高抗压强度,冷拉是使热轧钢筋的冷拉应力值先超过屈服强度,然后卸载,在卸载的过程中钢筋产生残余变形,停留一段时间再进行张拉,屈服点会有所提高,从而提高抗拉强度,在冷拉过程中有塑性变化,所以不能提高抗压强度。
冷拨可以同时提高钢筋的抗拉和抗压强度,冷拨是将钢筋用强力拔过比其径小的硬质合金拔丝模,钢筋受到纵向拉力和横向压力作用,内部结构发生变化,截面变小,而长度增加,因此抗拉抗压增强。
1-3 影响混凝土的收缩和徐变的因素有哪些?答:混凝土的组成和配合比是影响徐变的内在因素。
《混凝土结构设计原理》思考题及习题(参考答案)第1章绪论思考题1.1钢筋混凝土梁破坏时的特点是:受拉钢筋屈服,受压区混凝土被压碎,破坏前变形较大,有明显预兆,属于延性破坏类型。
在钢筋混凝土结构中,利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱,钢筋的抗拉能力很强的特点,用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力,钢筋主要承受中和轴以下受拉区的拉力,即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载,直到受拉钢筋达到屈服强度以后,荷载再略有增加,受压区混凝土被压碎,梁才破坏。
由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力,且钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近,当温度变化时,不致产生较大的温度应力而破坏二者之间的粘结,从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。
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本课程主要内容分为“混凝土结构设计原理”和“混凝土结构设计”两部分。
前者主要讲述各种混凝土基本构件的受力性能、截面设计计算方法和构造等混凝土结构的基本理论,属于专业基础课内容;后者主要讲述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、公路桥梁等的结构设计,属于专业课内容。
学习本课程要注意以下问题:1)加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面;2)突出重点,并注意难点的学习;3)深刻理解重要的概念,熟练掌握设计计算的基本功,切忌死记硬背。
第2章混凝土结构材料的物理力学性能思考题2.1①混凝土的立方体抗压强度标准值f cu,k是根据以边长为150mm的立方体为标准试件,在(20±3)℃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。
混凝土结构设计原理课后习题答案筋的实际破坏强度。
图2-1 软钢应力应变曲线硬钢拉伸时的典型应力应变曲线如图2-2。
钢筋应力达到比例极限点之前,应力应变按直线变化,钢筋具有明显的弹性性质,超过比例极限点以后,钢筋表现出越来越明显的塑性性质,但应力应变均持续增长,应力应变曲线上没有明显的屈服点。
到达极限抗拉强度b点后,同样于钢筋的颈缩现象出现下降段,至钢筋被拉断。
设计中极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据,一般取残余应变为%所对应的应力ζ作为无明显流幅钢筋的强度限值,通常称为条件屈服强度。
对于高强钢丝,条件屈服强度相当于极限抗拉强度倍。
对于热处理钢筋,则为倍。
为了简化运算,《混凝土结构设计规范》统一取ζ=ζb,其中ζb为无明显流幅钢筋的极限抗拉强度。
图2-2硬钢拉伸试验的应力应变曲线2.我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种?我国热轧钢筋的强度分为几个等级?- 6 -答:目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线。
根据轧制和加工工艺,钢筋可分为热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋。
热轧钢筋分为热轧光面钢筋HPB235、热轧带肋钢筋HRB335、热轧带肋钢筋HRB400、余热处理钢筋RRB400。
热轧钢筋主要用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力普通钢筋。
3.钢筋冷加工的目的是什么?冷加工方法有哪几种?简述冷拉方法?答:钢筋冷加工目的是为了提高钢筋的强度,以节约钢材。
除冷拉钢筋仍具有明显的屈服点外,其余冷加工钢筋无屈服点或屈服台阶,冷加工钢筋的设计强度提高,而延性大幅度下降。
冷加工方法有冷拨、冷拉、冷轧、冷扭。
冷拉钢筋热轧钢筋在常温下经机械拉伸而成,冷拉应力值应超过钢筋的屈服强度。
钢筋经冷拉后,屈服强度提高,但塑性降低,这种现象称为冷拉强化。
冷拉后,经过一段时间钢筋的屈服点比原来的屈服点有所提高,这种现象称为时效硬化。
时效硬化和温度有很大关系,温度过高强度反而有所降低而塑性性能却有所增加,温度超过700℃,钢材会恢复到冷拉前的力学性能,不会发生时效硬化。
《混凝土结构设计原理》思考题及习题(参考答案)第1章绪论思考题1.1钢筋混凝土梁破坏时的特点是:受拉钢筋屈服,受压区混凝土被压碎,破坏前变形较大,有明显预兆,属于延性破坏类型。
在钢筋混凝土结构中,利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱,钢筋的抗拉能力很强的特点,用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力,钢筋主要承受中和轴以下受拉区的拉力,即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载,直到受拉钢筋达到屈服强度以后,荷载再略有增加,受压区混凝土被压碎,梁才破坏。
由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力,且钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近,当温度变化时,不致产生较大的温度应力而破坏二者之间的粘结,从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。
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本课程主要内容分为“混凝土结构设计原理”和“混凝土结构设计”两部分。
前者主要讲述各种混凝土基本构件的受力性能、截面设计计算方法和构造等混凝土结构的基本理论,属于专业基础课内容;后者主要讲述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、公路桥梁等的结构设计,属于专业课内容。
学习本课程要注意以下问题:1)加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面;2)突出重点,并注意难点的学习;3)深刻理解重要的概念,熟练掌握设计计算的基本功,切忌死记硬背。
第2章混凝土结构材料的物理力学性能思考题2.1①混凝土的立方体抗压强度标准值f cu,k是根据以边长为150mm的立方体为标准试件,在(20±3)℃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。
参考答案第1章绪论思考题1.1钢筋混凝土梁破坏时的特点是:受拉钢筋屈服,受压区混凝土被压碎,破坏前变形较大,有明显预兆,属于延性破坏类型。
在钢筋混凝土结构中,利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱,钢筋的抗拉能力很强的特点,用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力,钢筋主要承受中和轴以下受拉区的拉力,即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载,直到受拉钢筋达到屈服强度以后,荷载再略有增加,受压区混凝土被压碎,梁才破坏。
由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力,且钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近,当温度变化时,不致产生较大的温度应力而破坏二者之间的粘结,从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。
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本课程主要内容分为“混凝土结构设计原理”和“混凝土结构设计”两部分。
前者主要讲述各种混凝土基本构件的受力性能、截面设计计算方法和构造等混凝土结构的基本理论,属于专业基础课内容;后者主要讲述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、公路桥梁等的结构设计,属于专业课内容。
学习本课程要注意以下问题:1)加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面;2)突出重点,并注意难点的学习;3)深刻理解重要的概念,熟练掌握设计计算的基本功,切忌死记硬背。
第2章混凝土结构材料的物理力学性能思考题2.1①混凝土的立方体抗压强度标准值f cu,k是根据以边长为150mm的立方体为标准试件,在(20±3)℃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。
②混凝土的轴心抗压强度标准值f ck是根据以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%保证率的抗压强度确定的。
③混凝土的轴心抗拉强度标准值f tk是采用直接轴心抗拉试验直接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。
④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f ck 低于f cu,k 。
⑤轴心抗拉强度标准值f tk 与立方体抗压强度标准值f cu,k 之间的关系为:245.055.0k cu,tk )645.11(395.088.0αδ⨯-⨯=f f 。
⑥轴心抗压强度标准值f ck 与立方体抗压强度标准值f cu,k 之间的关系为:k cu,21ck 88.0f f αα=。
2.2 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、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80,共14个等级。
2.3 根据约束原理,要提高混凝土的抗压强度,就要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。
因此,工程上通常采用沿方形钢筋混凝土短柱高度方向环向设臵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。
2.4 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f c ,相应的峰值应变0ε一般在0.0015~0.0025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.Hognestad 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。
2.5 连接混凝土受压应力—应变曲线的原点至曲线任一点处割线的斜率,即为混凝土的变形模量。
在混凝土受压应力—应变曲线的原点作一切线,其斜率即为混凝土的弹性模量。
2.6 混凝土在荷载重复作用下引起的破坏称为疲劳破坏。
当混凝土试件的加载应力小于混凝土疲f时,其加载卸载应力—应变曲线形成一个环形,在多次加载卸载作用下,应力—劳强度fc应变环越来越密合,经过多次重复,这个曲线就密合成一条直线。
当混凝土试件的加载应力f时,混凝土应力—应变曲线开始凸向应力轴,在重复荷载过程中逐大于混凝土疲劳强度fc渐变成直线,再经过多次重复加卸载后,其应力—应变曲线由凸向应力轴而逐渐凸向应变轴,以致加卸载不能形成封闭环,且应力—应变曲线倾角不断减小。
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。
2.8当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出现收缩裂缝;当混凝土构件处于完全自由状态时,它产生的收缩只会引起构件的缩短而不会产生裂缝。
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的比值。
减少收缩的方法有:1)采用低强度水泥;2)控制水泥用量和水灰比;3)采用较坚硬的骨料;4)在混凝土结硬过程中及使用环境下尽量保持高温高湿;5)浇筑混凝土时尽量保证混凝土浇捣密实;6)增大构件体表比。
工的方法有冷拉和冷拔。
冷拉可提高钢筋的抗拉强度,但冷拉后钢筋的塑性有所降低。
冷拔可同时提高钢筋的抗拉及抗压强度,但塑性降低很多。
2.11钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求如下:1)钢筋的强度必须能保证安全使用;2)钢筋具有一定的塑性;3)钢筋的可焊性较好;4)钢筋的耐火性能较好;5)钢筋与混凝土之间有足够的粘结力。
2.12钢筋混凝土受力后会沿钢筋和混凝土接触面上产生剪应力,通常把这种剪应力称为钢筋和混凝土之间的粘结力。
影响钢筋与混凝土粘结强度的主要因素有:混凝土强度、保护层厚度及钢筋净间距、横向配筋及侧向压应力、钢筋表面形状以及浇筑混凝土时钢筋的位臵等。
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。
此外,对高度较大的混凝土构件应分层浇注或二次浇捣,另外,对于锈蚀钢筋,一般除重锈钢筋外,可不必除锈。
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。
正态分布概率密度曲线的主要特点是曲线呈钟形,并以x =μ为对称轴呈对称分布,峰点横座标为平均值μ,峰点两侧μ±σ处各有一个反弯点,且曲线以x 轴为渐近线。
3.6 P(x >x 0)=1-P(x ≤x 0)=1-⎰∞-0)(x dx x f 。
3.7 保证结构可靠的概率称为保证率,如95%、97.73%。
结构的可靠度就是结构可靠性的概率度量。
结构的可靠指标β=μz /σz ,它和失效概率一样可作为衡量结构可靠度的一个指标。