中国矿业大学钢筋混凝土结构设计原理总结

1、钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？答：钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体；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；设置一定厚度混凝土保护层；钢筋在混凝土中有可靠的锚固。2、混凝土结构有哪些优缺点？答：优点：可模性好；性价比合理；耐火性能好；耐久性能好；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；可以就地取材。缺点：自重大；抗裂性差；现场浇筑施工工序多，受施工环境和气候条件等。3、简述混凝土立方体抗压强度。答：边长为150mm的标准立方体试件在标准条件下养护28天后，以标准试验方法(中心加载，加载速度为0.3～1.0N/mm/s)，试件上、下表面不涂润滑剂，连续加载直至试件破坏，测得混凝土抗压强度为混凝土标准立方体的抗压强度。4、什么叫混凝土徐变？混凝土徐变对结构有什么影响？答：在不变的应力长期持续作用下，混凝土的变形随时间而缓慢增长的现象称为混凝土的徐变。徐变有利影响，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；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。5、钢筋混凝土受弯构件正截面有哪几种破坏形式？其破坏特征有何不同？答：钢筋混凝土受弯构件正截面有适筋破坏、超筋破坏、少筋破坏。梁配筋适中会发生适筋破坏。受拉钢筋首先屈服钢，筋应力保持不变而产生显著的塑性伸长，受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变，混凝土压碎，构件破坏。梁破坏前，挠度较大，产生较大的塑性变形，有明显的破坏预兆，属于塑性破坏。梁配筋过多会发生超筋破坏。破坏时压区混凝土被压坏，而拉区钢筋应力尚未达到屈服强度。破坏前梁的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点，拉区的裂缝宽度较小，破坏是突然的，没有明显预兆，属于脆性破坏，称为超筋破坏。梁配筋过少会发生少筋破坏。拉区混凝土一旦开裂，受拉钢筋即达到屈服，并迅速经历整个流幅而进入强化阶段，梁即断裂，破坏很突然，无明显预兆，故属于脆性破坏。6、什么叫最小配筋率？它是如何确定的？在计算中作用是什么？答：配筋率是钢筋混凝土构件中纵向受力钢筋的面积与构件的有效面积之比（轴心受压构件为全截面的面积）。最小配筋率是指，当梁的配筋率ρ很小，梁拉区开裂后，钢筋应力趋近于屈服强度，这时的配筋率称为最小配筋率ρ。是根据M=Mcy时确定最小配筋率。控制最小配筋率是防止构件发生少筋破坏，少筋破坏是脆性破坏，设计时应当避免。7、单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是什么？答：（1）平截面假定；（2）混凝土应力—应变关系曲线的规定；（3）钢筋应力—应变关系的规定；（4）不考虑混凝土抗拉强度,钢筋拉伸应变值不超过0.01。4.确定等效矩形应力图的原则是什么？（1）受压区混凝土压应力合力C值的大小不变，即两个应力图形的面积应相等；（2）合力C作用点位置不变，即两个应力图形的形心位置应相同。等效矩形应力图的采用使简化计算成为可能。8、什么是双筋截面？在什么情况下才采用双筋截面？答：在单筋截面受压区配置受力钢筋后便构成双筋截面。在受压区配置钢筋，可协助混凝土承受压力，提高截面的受弯承载力；由于受压钢筋的存在，增加了截面的延性，有利于改善构件的抗震性能；此外，受压钢筋能减少受压区混凝土在荷载长期作用下产生的徐变，对减少构件在荷载长期作用下的挠度也是有利的。双筋截面一般不经济，但下列情况可以采用：（1）弯矩较大，且截面高度受到，而采用单筋截面将引起超筋；（2）同一截面内受变号弯矩作用；（3）由于某种原因（延性、构造），受压区已配置A'；（4）为了提高构件抗震性能或减少结构在长期荷载下的变形。9、双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算为什么要规定x2as？当x＜s2as应如何计算？答：为了使受压钢筋能达到抗压强度设计值，应满足x2as，其含义为受压钢筋位置不低于受压应力矩形图形的重心。当不满足条件时，则表明受压钢筋的位置离中和轴太近，受压钢筋的应变太小，以致其应力达不到抗压强度设计值。此时对受压钢筋取矩时，公式中的右边第二项相对很小，可忽略不计，近似取x2as，即近似认为受压混凝土合力点与受压钢筋合力点重合，从而使受压区混凝土合力对受压钢筋合力点所产生的力矩等于零。10、第二类T形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？为什么要规定适用条件？答：第二类型T形截面：（中和轴在腹板内）适用条件：规定适用条件是为了避免超筋破坏,而少筋破坏一般不会发生。11、计算T形截面的最小配筋率时，为什么是用梁肋宽度b而不用受压翼缘宽度bf？答：最小配筋率从理论上是由=确定的，主要取决于受拉区的形状，所以计算T形截面的最小配筋率时，用梁肋宽度b而不用受压翼缘宽度bf。12、混凝土保护层的作用是什么？答：保护层是为了保证钢筋和混凝土之间的黏结、防止钢筋过早锈蚀。13、什么是延性的概念？受弯构件破坏形态和延性的关系如何？影响受弯构件截面延性的因素有那些？如何提高受弯构件截面延性？答：延性是指组成结构的材料、组成结构的构件以及结构本身能维持承载能力而又具有较大塑性变形的能力。因此延性又包括材料的延性、构件的延性以及结构的延性。适筋破坏是延性破坏，超筋破坏、少筋破坏是脆性破坏。在单调荷载下的受弯构件，延性主要取决于两个综合因素，即极限压应变εcu以及受压区高度x。14、斜截面破坏形态有几类？分别采用什么方法加以控制？答：（1）斜截面破坏形态有三类：斜压破坏，剪压破坏，斜拉破坏（2）斜压破坏通过最小截面尺寸来控制；剪压破坏通过抗剪承载力计算来控制；斜拉破坏通过最小配箍率来控制。13、影响斜截面受剪承载力的主要因素有哪些？答：（1）剪跨比的影响，随着剪跨比的增加，抗剪承载力逐渐降低；（2）混凝土的抗压强度的影响，当剪跨比一定时，随着混凝土强度的提高，抗剪承载力增加；（3）纵筋配筋率的影响，随着纵筋配筋率的增加，抗剪承载力略有增加；（4）箍筋的配箍率及箍筋强度的影响，随着箍筋的配箍率及箍筋强度的增加，抗剪承载力增加；（5）斜裂缝的骨料咬合力和钢筋的销栓作用；（6）加载方式的影响；（7）截面尺寸和形状的影响。15、斜截面抗剪承载力为什么要规定上、下限？具体包含哪些条件？答：斜截面抗剪承载力基本公式的建立是以剪压破坏为依据的，所以规定上、下限来避免斜压破坏和斜拉破坏。16、钢筋在支座的锚固有何要求？答：钢筋混凝土简支梁和连续梁简支端的下部纵向受力钢筋，其伸入梁支座范围内的锚固长度las应符合下列规定：当剪力较小（V≤0.7ftbh0）时，las≥5d；当剪力较大（V≥0.7ftbh0）时，las≤12d（带肋钢筋），las≥15d（光圆钢筋），为纵向受力钢筋的直径。如纵向受力钢筋伸入梁支座范围内的锚固长度不符合上述要求时，应采取在钢筋上加焊锚固钢板或将钢筋端部焊接在梁端预埋件上等有效锚固措施。17、什么是鸭筋和浮筋？浮筋为什么不能作为受剪钢筋？答：单独设置的弯起钢筋，两端有一定的锚固长度的叫鸭筋，一端有锚固，另一端没有的叫浮筋。由于受剪钢筋是受拉的，所以不能设置浮筋。18、简述无腹筋梁和有腹筋梁的抗剪性能答：无腹筋梁的抗剪性能主要有混凝土剪压区承担的剪力、纵向钢筋的销栓力、骨料咬合力以及腹筋抵抗的剪力来组成。而有腹筋梁的抗剪性能主要与腹筋的配置量的多少有关系。19、轴心受压构件设计时，纵向受力钢筋和箍筋的作用分别是什么？答：纵筋的作用：①与混凝土共同承受压力，提高构件与截面受压承载力；②提高构件的变形能力，改善受压破坏的脆性；③承受可能产生的偏心弯矩、混凝土收缩及温度变化引起的拉应力；④减少混凝土的徐变变形。横向箍筋的作用：①防止纵向钢筋受力后压屈和固定纵向钢筋位置；②改善构件破坏的脆性；③当采用密排箍筋时还能约束核芯内混凝土，提高其极限变形值。20、简述轴心受压构件徐变引起应力重分布？（轴心受压柱在恒定荷载的作用下会产生什么现象？对截面中纵向钢筋和混凝土的应力将产生什么影响？）答：当柱子在荷载长期持续作用下，使混凝土发生徐变而引起应力重分布。此时，如果构件在持续荷载过程中突然卸载，则混凝土只能恢复其全部压缩变形中的弹性变形部分，其徐变变形大部分不能恢复，而钢筋将能恢复其全部压缩变形，这就引起二者之间变形的差异。当构件中纵向钢筋的配筋率愈高，混凝土的徐变较大时，二者变形的差异也愈大。此时由于钢筋的弹性恢复，有可能使混凝土内的应力达到抗拉强度而立即断裂，产生脆性破坏。21、对受压构件中纵向钢筋的直径和根数有何构造要求？对箍筋的直径和间距又有何构造要求？答：纵向受力钢筋直径通常在12mm~32mm范围内选用。矩形截面的钢筋根数不应小于4根，圆形截面的钢筋根数不宜少于8根，不应小于6根。纵向受力钢筋的净距不应小于50mm，最大净距不宜大于300mm。22、进行螺旋筋柱正截面受压承载力计算时，有哪些条件？为什么要作出这些条件？答：凡属下列条件的，不能按螺旋筋柱正截面受压承载力计算：①当I0/b＞12时，此时因长细比较大，有可能因纵向弯曲引起螺旋箍筋不起作用；②如果因混凝土保护层退出工作引起构件承载力降低的幅度大于因核芯混凝土强度提高而使构件承载力增加的幅度，③当间接钢筋换算截面面积Ass0小于纵筋全部截面面积的25%时，可以认为间接钢筋配置得过少，套箍作用的效果不明显。23、附加偏心距ea的物理意义是什么？如何取值?答：附加偏心距ea的物理意义在于，考虑由于荷载偏差、施工误差等因素的影响，e0会增大或减小，另外，混凝土材料本身的不均匀性，也难保证几何中心和物理中心的重合。其值取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大者。24、受压构件设计时，《规范》规定最小配筋率和最大配筋率的意义是什么？答：《规范》规定受压构件最小配筋率的目的是改善其脆性特征，避免混凝土突然压溃，能够承受收缩和温度引起的拉应力，并使受压构件具有必要的刚度和抗偶然偏心作用的能力。考虑到材料对混凝土破坏行为的影响，《规范》规定受压构件最大配筋率的目的为了防止混凝土徐变引起应力重分布产生拉应力和防止施工时钢筋过于拥挤。25、比较普通箍筋柱与螺旋筋柱中箍筋的作用，并从轴向力—应变曲线说明螺旋筋柱受压承载力和延性均比普通箍筋柱高。答：试验表明，螺旋箍筋柱与普通箍筋柱的受力变形没有多大区别。但随着荷载的不断增加，纵向钢筋应力达到屈服强度时，螺旋箍筋外的混凝土保护层开始剥落，柱的受力混凝土面积有所减少，因而承载力有所下降。但由于螺旋箍筋间距δ较小，足以防止螺旋箍筋之间纵筋的压屈，因而纵筋仍能继续承担荷载。使螺旋箍筋所受的环拉力增加，被拉紧的螺旋箍筋又紧紧地箍住核芯混凝土，使核芯混凝土处于三向受压状态，了混凝土的横向膨胀，因而提高了柱子的抗压强度和变形能力。螺旋箍筋柱在荷载保持不变的情况下有良好的变形能力。26、判别大、小偏心受压破坏的条件是什么？大、小偏心受压的破坏特征分别是什么？答：（1）ζ≤ζb，大偏心受压破坏；ξ≥ξb，小偏心受压破坏；（2）破坏特征：大偏心受压破坏：破坏始自于远端钢筋的受拉屈服，然后近端混凝土受压破坏；小偏心受压破坏：构件破坏时，混凝土受压破坏，但远端的钢筋并未屈服。27、偏心受压短柱和长柱有何本质的区别？偏心距增大系数的物理意义是什么？答：（1）偏心受压短柱和长柱有何本质的区别在于，长柱偏心受压后产生不可忽略的纵向弯曲，引起二阶弯矩。（2）偏心距增大系数的物理意义是，考虑长柱偏心受压后产生的二阶弯矩对受压承载力的影响。3.附加偏心距ea的物理意义是什么？如何取值?答：附加偏心距ea的物理意义在于，考虑由于荷载偏差、施工误差等因素的影响，e0会增大或减小，另外，混凝土材料本身的不均匀性，也难保证几何中心和物理中心的重合。其值取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大者。28、偏心受拉构件划分大、小偏心的条件是什么？大、小偏心破坏的受力特点和破坏特征各有何不同？答：（1）当作用在纵向钢筋As合力点和As’合力点范围以外时，为大偏心受拉；当作用在纵向钢筋As合力点和As’合力点范围之间时，为小偏心受拉；（2）大偏心受拉有混凝土受压区，钢筋先达到屈服强度，然后混凝土受压破坏；小偏心受拉破坏时，混凝土完全退出工作，由纵筋来承担所有的外力。29、大偏心受拉构件为非对称配筋，如果计算中出现x2a'或出现负值，怎么处理？答：取x=2as'，对混凝土受压区合力点（即受压钢筋合力点）取矩，As'=Ne’/(fy*(h0-as’))25、大偏心受拉构件的正截面承载力计算中，xb为什么取与受弯构件相同？答：大偏心受拉构件的正截面破坏特征和受弯构件相同，钢筋先达到屈服强度，然后混凝土受压破坏；又都符合平均应变的平截面假定，所以xb取与受弯构件相同。30、为什么小偏心受拉设计计算公式中，只采用弯矩受力状态，没有采用力受力状态，而在大偏心受拉设计计算公式中，既采用了力受力状态又采用弯矩受力状态建立？答：因为，大偏心受拉有混凝土受压区，钢筋先达到屈服强度，然后混凝土受压破坏；小偏心受拉破坏时，混凝土完全退出工作，由纵筋来承担所有的外力。