合肥工业大学--水工钢筋混凝土结构简答题-魏松

★构件在弯剪扭作用下的承载力计算步骤：⑴根据经验或参考已有设计，初步确定截面尺寸和材料强度等级。⑵验算截面尺寸（防止剪扭构件超筋破坏），如能符合KV/bh0+KT/Wt≤0.25fc的条件，则截面尺寸合适。否则应加大截面尺寸或提高混凝土的强度等级。⑶验算是否需按计算确定抗剪扭钢筋，如能符合KV/bh0+KT/Wt≤0.7ft的条件，则不需对构件进行剪扭承载力计算，仅按构造要求配置抗剪扭钢筋。但对受弯承载力仍需进行计算。⑷①确定是否可忽略剪力的影响，如能符合KV≤0.35ftbh0，则可不计剪力V的影响，而只需按受弯构件的正截面受弯和纯扭构件的受扭分别进行承载力计算。②确定是否可忽略扭矩的影响，如能符合KT≤0.175ftWt，则可不计扭矩T的影响，而只需按受弯构件的正截面受弯和斜截面受剪分别进行承载力计算。⑸若剪力和扭矩均不能忽略，即构件不满足KV≤0.35ftbh0和KT≤0.175ftWt，则按下列两方面进行计算。①按第三章相应公式计算正截面受弯承载力所需的抗弯纵向钢筋。②按KV≤Vc+Vsv=0.7(1.5-βt)ftbh0+1.25fyv(Asv/s)h0和KT≤Tc+Ts=0.35βtftWt+1.2(√ζ)fyv(Ast1/s)Acor计算抗剪扭所需的纵向钢筋和箍筋。叠加上述两者所需的纵向钢筋与箍筋截面面积，即得弯剪扭构件的配筋面积。★正常配筋的钢筋混凝土梁从加载到破坏的三个阶段及其特点和与计算的联系？①第Ⅰ阶段即未裂阶段，初始荷载很小时，截面上混凝土应力和钢筋应力都不大，两者的变形基本是弹性的，且应力与应变之间保持线性关系，当荷载持续加大到该阶段末尾时，混凝土受拉区的应力达到了其抗拉强度，出现了很大的塑性变形。若是荷载再增大则受拉区就会出现裂缝，而受压区的压应力远小于混凝土的抗压强度，还处于弹性阶段。受弯构件正常实用阶段抗裂验算即以此应以状态为依据。②当弯矩继续增加，进入第Ⅱ应力阶段即裂缝阶段。受拉区产生裂缝，裂缝所在截面的受拉区混凝土几乎完全脱离工作，拉力由钢筋单独承担。裂缝宽度随荷载的增大而增大并向上发展，受压区也有一定的塑性变形发展，应力图形呈平缓的曲线形。正常使用阶段变形和裂缝宽度的验算即以此应力阶段为依据。③第Ⅲ阶段——“破坏阶段”。荷载继续增加，钢筋应力达到屈服强度fy，即认为梁已进入此时钢筋应力不增加而应变迅速增大，促使裂缝急剧开展并向上延伸，混凝土受压区面积减小，混凝土的压应力增大。在边缘纤维受压应变达到极限值时，受压混凝土发生纵向水平裂缝而被压碎，梁就随之破坏。计算正截面承载力时即以此应力阶段为依据。★受弯构件正截面有哪几种破坏形态？破坏特点有何区别？在设计时如何防止发生这几种破坏？①适筋破坏，受拉钢筋的应力首先到达屈服强度，有一根或几根裂缝迅速扩展并向上延伸，受压区面积大大减小，迫使混凝土边缘应变达到极限压应变εcu而被压碎，构件即告破坏。破坏前，构件有明显的裂缝开展和挠度，属于延性破坏。②超筋梁，加载后受拉钢筋应力尚未达到屈服强度前，受压混凝土却已先达到极限压应变而被压坏，这种破坏属于脆性突然破坏。超筋梁承载力控制由于混凝土截面受压区，受拉钢筋未能发挥其应有的作用，裂缝条数多但宽度细小，挠度也小属脆性破坏。③少筋梁，受拉区混凝土一出现裂缝，裂缝截面的钢筋应力很快达到屈服强度，并可能经过流幅段而进入强化阶段。这种少筋梁在破坏时往往只出现一条裂缝，但是裂缝开展极宽，挠度也增长极大，少筋构件的破坏基本上属于脆性破坏，而且构件的承载力又很低，所以在设计中也应避免采用。为防止超筋破坏，应使截面破坏时受压区的计算高度x不致过大，即应使x≤α1ξbҺ0。为防止少筋破坏，应使受拉纵筋配筋率ρ≥ρmin。★受弯构件的截面尺寸、混凝土强度等级相同时，正截面的破坏特征随配筋量多少而变化的规律：①配筋量太少时，破坏弯矩接近开裂弯矩，其大小取决于混凝土的抗拉强度及截面尺寸大小；②配筋量过多时，配筋不能充分发挥作用，构件的破坏弯矩取决于混凝土的抗压强度及截面尺寸大小；③配筋量适中时，构件的破坏弯矩取决于配筋量、钢筋的强度等级及截面尺寸。合理的配筋应配筋量适中，避免发生超筋或少筋破坏。★什么叫偏心受压构件的界限破坏？常用钢筋是否都有明显的屈服极限？设计时它们取什么强度作为设计的依据？为什么？常用钢筋都有明显的屈服极限。设计时取它们的屈服强度fy作为设计的依据。因为钢筋达到fy后进入屈服阶段，应力不加大而应变大大增加，当进入强化阶段时应变已远远超出允许范围。所以钢筋的受拉设计强度以fy为依据。强化阶段超过fy的强度只作为安全储备，设计时不予考虑。★什么是连续梁的内力包络图？将恒载在各截面上产生的内力叠加上各相应截面最不利活荷载所产生的内力，便得出各截面的弯矩图和剪力图，最后将各种活荷载不利布置的弯矩图与剪力图分别叠画在同一张坐标图上，则这一叠加图的最外轮廓线就代表了任意截面在任意活荷载布置下可能出现的最大内力。最外轮扩所围的内力图称为内力包络图。作包络图的目的，是用来进行界面选择及钢筋布置。弯矩包络图用来计算和配置梁的各种截面的纵向钢筋；剪力包络图则用来计算和配置箍筋及弯起钢筋。★什么叫塑性铰？钢筋混凝土中的塑性铰与力学中的理想铰有何异同？当钢筋混凝土梁某一截面的内力达到其极限承载力Mu时，只要截面中配筋率不太高，钢筋不采用高强钢筋，则截面中的受拉钢筋将首先屈服，截面开始进入屈服阶段，梁就会围绕该截面发生相对转动，好像出现了一个铰一样，称为塑性铰。塑性铰与理想铰的区别：①理想铰不能传递弯矩，塑性铰能承受相当于该截面极限承载力Mu的弯矩；②理想铰在两个方向都可产生自由转动，而塑性铰是单向铰，只能沿弯矩Mu作用方向作有限的转动；③理想铰集中于一点，塑性铰是一个塑性铰区。★什么是预应力混凝土结构？为什么要对构件施加预应力？为什么预应力混凝土结构必须采用高强度钢筋及高强度等级混凝土？预应力混凝土结构是在外荷载作用之前，先对混凝土预加压力，造成人为的应力状态。它所产生的预压应力能抵消外荷载所引起的部分或全部拉应力，达到能使裂缝推迟出现或根本不发生的要求。混凝土预压应力构件在制作过程中会出现预应力的损失，如果不采用高强度钢筋，就无法克服由于各种因素造成的预应力损失，也就不能有效地建立预应力。同时，只有高强度混凝土才能有效地承受预压应力并减小构件截面尺寸和减轻自重。特别是先张法构件，粘结强度一半是随混凝土强度等级的增加而增加。★在普通钢筋混凝土结构中，采用高强度钢筋是否合理？为什么？不合理。强度太高，在正常使用时受拉钢筋应力太大，造成裂缝开展过宽；用作受压钢筋则破坏时混凝土最大压应变只能达到0.002，超过此值混凝土已压坏了，因此钢筋最大压应力只能达到0.002Es，约为400N/mm²。若钢筋的屈服强度超过400N/mm²，在受压时就不能充分发挥作用。★影响钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力的因素：有很多，主要有剪跨比、混凝土强度、纵筋配筋率及其强度、腹筋配筋率及其强度、界面形状及尺寸、加载方式（直接、间接）和结构类型（简支梁、连续梁）等。★影响梁斜截面承载力的因素有哪些？①剪跨比：剪跨比是集中荷载作用下影响梁斜截面承载力的主要因素，随着剪跨比的增加，斜截面受剪承载力降低。②混凝土强度等级：从斜截面破坏的几种主要形态可知，斜拉破坏主要取决于混凝土的抗拉强度，剪压破坏和斜压破坏与混凝土的抗压强度有关，因此，在剪跨比和其他条件相同时，斜截面受剪承载力随混凝土强度的提高而增大，试验表明二者大致呈线性关系。③腹筋数量及其强度：试验表明，在配箍量适当的情况下，梁的受剪承载力随腹筋数量增多、腹筋强度的提高而有较大幅度的增长。④纵筋配筋率：在其他条件相同时，纵向钢筋配筋率越大，斜截面承载力也越大，试验表明，二者大致呈线性关系。★什么是先张法和后张法预应力混凝土？它们的主要区别是什么？其特点及适用的范围如何？先张法：在专门的台座或钢模上张拉钢筋，张拉后用夹具临时将钢筋固定在台座或是钢模的传力架上，然后在张拉好的钢筋周边浇捣混凝土，待混凝土养护结硬到达一定强度后，从台座或是钢模上剪断或放松钢筋。后张法：先浇捣好混凝土，并在预应力钢筋的设计位置上预留出孔道，等混凝土的强度达到一定程度后，将钢筋贯穿孔道并张拉钢筋使得构件被压缩。区别：张拉完毕后用锚具将钢筋锚固在构件的两端，然后在孔道内进行灌浆密封钢筋。先张法构件的预应力是靠钢筋与混凝土的粘结力传递；后张法构件的预应力是靠构件两端的锚具传递的。先张法需要专门的张拉台座或是钢模机组，能高效大规模批量生产中小型构件；后张法不需要专门的台座，能现场制作，多为大型构件。★哪些原因会引起预应力损失？损失：①张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失；②预应力钢筋与孔道之间的摩擦引起的损失；③预应力钢筋与台座之间的温差引起的损失；④预应力钢筋应力松弛引起的损失；⑤混凝土收缩和徐变引起的损失；○6螺旋式预应力钢丝挤压混凝土引起的损失。正截面受弯承载力计算时有哪几项基本假定？①平面假定②不考虑受拉区混凝土的工作③受压区混凝土的应力应变关系采用理想化的应力应变曲线④有明显屈服点的钢筋其应力应变关系可以简化为理想的弹性曲线。★腹筋的作用：①与斜裂缝相交的腹筋本身就能承担很大一部分剪力。②腹筋能阻止斜裂缝开展过宽，延缓斜裂缝向上伸展，保留了更大的混凝土余留截面，从而提高了混凝土的受剪承载力Vc。③腹筋能有效地减少斜裂缝的开展宽度，提高了斜裂缝上的骨料咬合力Va。④箍筋可限制纵向钢筋的竖向位移，有效地阻止了混凝土沿纵筋的撕裂，从而提高了纵筋的销栓力Vd。钢筋混凝土结构对所用的钢筋有哪些要求？为什么？①强度要高，但不宜太高。因为强度高，才能节省钢筋，降低造价。但如果强度太高，用作受拉钢筋时，在正常使用时钢筋应力太大，造成裂缝开展过宽；用作受压钢筋则破坏时混凝土最大压应变只能达到0.002，超过此值混凝土已压坏了，所以钢筋最大压应变只能达到0.002，钢筋应力不超过0.002Es，约为400N/mm²。若钢筋的屈服强度超过400N/mm²，在受压时就不能充分发挥作用。②有良好的塑性。钢筋塑性（伸长率和冷弯性能）好，破坏前就有足够变形。能提高结构的延性，使结构具有良好的抗震性能。③有良好的可焊性。这是钢筋电焊接长所必需的。④与混凝土有良好的粘结性能。这是能与混凝土共同工作的前提。什么叫做荷载设计值？它与荷载标准值有什么关系？荷载设计值是在承载能力极限状态计算时表示荷载大小的值，它是由荷载标准值乘以荷载分项系数后得出的，用来考虑实际荷载超过预定的荷载标准值的可能性。什么叫做材料强度设计值？它与材料强度标准值有什么关系？材料强度设计值是在承载能力极限状态计算时表示材料强度大小的值，它是由材料强度标准值除以材料分项系数后得出的，用来考虑材料实际强度低于其标准值的可能性。钢筋混凝土梁、板主要的截面形式有哪几种？何谓单筋截面和双筋截面受弯构件？梁的截面最常用的是矩形和T形截面。在装配式构件中，为了减轻自重及增大截面惯性矩，也常采用I形、冂形、箱形及空心形等截面。板的截面一般是实心矩形，也有采用空心的。仅在受拉区配置纵向受力钢筋的截面称为单筋截面受弯构件；受拉区和受压区都配置纵向受力钢筋的截面称为双筋截面受弯构件。当受弯构件的其他条件相同时，正截面的破坏特征随配筋量多少而变化的规律是什么？①配筋量太少时，破坏弯矩接近于开裂弯矩，其大小取决于混凝土的抗拉强度及截面尺寸大小；②配筋量过多时，钢筋不能充分发挥作用，构件的破坏弯矩取决于混凝土的抗压强度及截面尺寸大小。3合理的配筋量应在这两个限度之间，避免发生超筋或少筋破坏。绘出双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算应力图，根据其计算应力图推出基本公式，并指出公式的适用范围（条件）及其作用是什么。根据内力平衡条件，可列出基本设计公式：KM≤Mu=fcbx(h0-x/2)+fy’As’(h0-a’)fcbx=fyAs-fy’As’以上两个公式的适用条件为：x≤α1ξbҺ0及x≥2a’第一个条件的目的是避免发生超筋情况。第二个条件的意义是保证受压钢筋应力能够达到抗压强度。因为受压钢筋如太靠近中和轴，将得