《水工钢筋混凝土结构学》复习题

1《水工钢筋混凝土结构学》复习题绪论1、混凝土：由水泥、水及骨料按一定配合比组成的人造石材。2、钢筋混凝土结构：有钢筋和混凝土两种材料组成的共同受力的结构。素混凝土梁不仅承载能力低，而且破坏时是一种突然发生的脆性断裂；钢筋混凝土梁破坏以前将发生较大的变形，破坏不再是脆性的。3、钢筋混凝土结构中，混凝土主要承担压力，钢筋主要承担拉力，必要时也可承担压力。4、钢筋和混凝土能结合在一起共同工作的原因：（1）它们之间有良好的粘结力（基本前提），能牢固地粘结成整体。当构件承受外荷载时，钢筋和相邻混凝土能协调变形二共同工作；（2）钢筋和混凝土的温度线膨胀洗漱较为接近，当温度变化时，这两种材料不致产生相对的温度变形二破坏它们之间的结合；（3）混凝土保护层可以防止钢筋的锈蚀，提高了耐久性，增加了粘结力。5、钢筋混凝土结构的分类：（1）按结构的构造外形：杆件体系和非杆件体系；（2）按结构的制造方法：整体式、装配式和装配整体式；（3）按结构的初始应力状态：普通钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土。第一章混凝土结构材料的物理力学性能1、钢筋的品种：热轧钢筋、钢丝、钢绞线、螺纹钢筋和钢棒。注：热轧钢筋主要用作普通钢筋，而钢丝、钢绞线、螺纹钢筋和钢棒主要用作预应力钢筋。2、钢筋的具体分类：（1）按钢筋在结构中所起的作用：普通钢筋和预应力钢筋；（2）按化学成分的不同：碳素钢和普通低合金钢；（3）热轧钢筋按外形分：热轧光圆钢筋和热轧带肋钢筋（亦称热轧变形钢筋）3、热轧钢筋：是低碳钢或普通低合金钢在高温状态下轧制而成的。（1）HPB235钢筋：一级钢，低碳钢，光圆钢筋，作为受拉钢筋时末端需加弯钩；（2）HRB335钢筋：二级钢，合金钢，带肋钢筋，是水利工程中应用最为广泛的钢筋；（3）HRB400钢筋：三级钢，合金钢，带肋钢筋，是房屋建筑工程中的主导钢2筋品种；（4）RRB400钢筋：四级钢，合金钢，（5）HRB500钢筋：强度高，强度价格比好。4、钢筋的力学性能钢筋按力学的基本性能来分：（1）热轧钢筋，其力学性质相对较软，称之为软钢；（2）预应力钢筋、钢绞线、螺纹钢筋和钢棒，其力学性质高强而硬，称之硬钢；（3）冷加工钢筋。5、软钢的强度指标：屈服强度（流限）原因：混凝土结构构件中的钢筋，当应力达到屈服强度后，荷载不增加。应变会继续增大，是得混凝土裂缝开展过宽，构件变形过大，结构不能正常使用。所以软钢额受拉强度限值以屈服强度为准。而强化阶段只作为一种安全储备考虑。破坏特征：用软钢配筋的结构，受拉破坏前有明显的预兆。6、硬钢的强度标准：“协定流限”，规范中取极限抗拉强度的85%原因：硬钢没有明确的屈服台阶（流幅），所以设计中一般以“协定流限”作为强度标准，一般相当于极限抗拉强度的70%~80%。协定流限：经过加载及卸载后尚存有0.2%永久残余变形时的应力。破坏特征：硬钢配筋的构件，受拉破坏时往往是突然断裂的。7、伸长率：钢筋拉断时的应变，是反映钢筋塑性性能的指标。8、混凝土结构对钢筋性能的要求（1）钢筋的强度：对于普通混凝土结构，钢筋的设计强度限值宜在400N/mm2；（2）钢筋的塑性：塑性越大，变形越大，一般要求塑性越大越好；（3）钢筋的可焊性：可焊性是品定钢筋焊接后的接头性能的指标，与含碳量有关；（4）钢筋与混凝土之间的粘结力：钢筋的表面形状是影响粘结力的主要因素。9、混凝土的强度我国混凝土结构设计规范吧混凝土立方体试件的抗压强度作为混凝土各种力学指标的基本代表值，并把立方体抗压强度作为评定混凝土强度等级的依据。（1）标准立方体抗压强度fcu：规定用150mm×150mm×150mm的混凝土立方体试件作为标准试件所测得的抗压强度。（2）混凝土强度等级：符号C，单位N/mm2，即规定以边长为150mm的立方体，在温度为（20±3）℃、相对湿度不小于90%的条件下养护28d，用标准实验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度标准值fcuk。10、当有压应力存在时，混凝土的抗剪强度有所提高，但当压应力过大时，混凝土的抗剪强度反而有所降低；3当有拉应力存在时，混凝土的抗剪强度随拉应力的增大而降低；当三向受压时，混凝土一向抗压强度随另二向压应力的增加而增加，并且极限压应力也可以大大提高。11、混凝土的变形的类型（1）由外荷载作用而产生的受力变形（徐变和松弛）；（2）由温度和干湿变化引起的体积变形。12、混凝土受压的应力-应变曲线（1）曲线的三大特征：最大应力值、最大应力下的应变值和破坏时的极限压应变；（2）当应力达到极限强度（即曲线的峰值点）时，试件表面出现与加压方向平行的纵向裂缝，试件开始破坏，这时达到的最大应力称为混凝土棱柱体抗压强度fc。13、混凝土的徐变：混凝土在荷载长期持续作用下，应力不变，变形会随着时间的增长而增长的现象。徐变可以部分恢复，而塑性变形是不可恢复的。14、产生徐变的原因：（1）混凝土受力后，水泥石中的凝胶体会产生颗粒间的相对滑动；（2）混凝土内部的微裂缝在荷载长期作用下不断发展和增加，从而导致变形的增加。15、影响徐变的因素：（1）徐变与加载应力大小的关系；（2）徐变与加载龄期的关系；（3）周围湿度对徐变的影响。16、设计一般钢筋混凝土结构时，其重力密度取为25KN/m3。17、粘结力的组成（1）水泥凝胶体与钢筋表面之间的胶结力；（2）混凝土收缩，将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力；（3）钢筋表面不平整与混凝土之间产生的机械咬合力；（4）钢筋表面凸出的横肋对混凝土的挤压力。18、影响混凝土粘结力（粘结强度）的因素（1）钢筋的表面形状；（2）混凝土的抗拉强度；（3）混凝土结构的受力情况；（4）浇筑混凝土时钢筋的位置、钢筋周围的混凝土厚度。19、接长钢筋的方法：绑扎搭接、焊接、机械连接。4第二章钢筋混凝土结构设计计算原理1、钢筋混凝土结构设计原理的发展阶段（1）按许可应力法设计（2）按破坏阶段法设计（3）按极限状态法设计（现在采用的设计原理）2、极限状态法（1）承载能力极限状态：即验算结构构件最终破坏时的极限承载力；（2）正常使用极限状态：即验算构件在正常使用时的裂缝开展宽度和挠度变形是否满足适用性的要求。3、结构的功能要求（结构的可靠性）（1）安全性；（2）适用性；（3）耐久性。结构可靠性的保证：妥善处理好施加在结构上的作用所引起的“荷载效应”和由构件截面尺寸、配筋数量及材料强度构成的“结构抗力”之间的关系。4、荷载的分类（1）永久荷载：也称恒载，用符号G、g表示，如结构的自重、土压力等；（2）可变荷载：也称活载，用符号Q、q表示，如风荷载、水压力、安装荷载等；（3）偶然荷载：量大时短，用符号A表示，如地震、爆炸、洪水等。注：弯矩M、轴力N、剪力V、扭矩T、挠度f、裂缝宽度w5、荷载效应：荷载在结构构件内所引起的内力、变形和裂缝等反应的统称，用符号S表示。6、结构抗力：结构或结构构件承受荷载效应的能力，即指构件截面的承载力、构件的刚度、截面的抗裂度等。用符号R表示。7、结构的极限状态：结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时的状态。表达式：Z=R-S,当Z0，即RS时，结构安全可靠。（1）承载力极限状态：KS≦R，结构的稳定、承载能力、结构的滑移、倾覆、构件的截面；（2）正常使用极限状态：Sk≦c变形、裂缝、震动。8、钢筋强度标准值fyk：钢筋的屈服强度值。9、荷载的设计值=荷载的标准值×相应的荷载分项系数。（恒载的分项系数为1.2；活载的分项系数为1.40）5第三章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算1、典型的受弯构件是板和梁。2、受弯构件截面破坏的类型：（1）沿弯矩最大的截面破坏；（2）沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面破坏。3、正截面破坏：当受弯构件沿弯矩最大的截面破坏时，破坏截面与构件的轴线垂直；斜截面破坏：当受弯构件沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面破坏时，破坏截面与构件的轴线斜交。4、单筋截面：受弯构件中，仅在受拉区配置纵向受力钢筋的截面；双筋截面：受弯构件中，受拉区和受压区都配置纵向受力钢筋的截面。5、梁跨中截面受力钢筋的根数一般不少于3~4根；梁中钢筋的根数也不宜太多，会增加浇灌混凝土的困难。6、为了便于施工，板中钢筋的间距不要过密，最小间距为70mm，即每米板宽中最多放14根钢筋。7、在板中，垂直于受力钢筋方向还要布置分布钢筋。分布钢筋的作用：（主要起构造作用，可采用光圆钢筋）（1）将板面荷载更均匀地传布给受力钢筋；（2）在施工中用以固定受力钢筋，并起抵抗混凝土收缩和温度应力的作用。8、适筋梁的工作阶段：阶段名称受力特征计算依据第Ⅰ阶段未裂阶段裂缝未出现，拉力由受拉混凝土与受拉钢筋共同承担是计算受弯构件抗裂时所依据的应力状态第Ⅱ阶段裂缝阶段裂缝开始出现，拉力几乎全部由受拉钢筋共同承担是计算构件正常使用阶段的变形和裂缝宽度时所依据的状态第Ⅲ阶段破坏阶段钢筋先屈服，而后混凝土被压碎是安极限状态方法计算受弯构件正截面承载力时所依据的状态69、受弯构件正截面的破坏特征：名称形成条件破坏特征破坏性质防止方法适筋破坏ρs,minρsρs,max钢筋先屈服，而后混凝土被压碎延性破坏承载力计算超筋破坏ρs＞ρs,min混凝土被压碎，钢筋未屈服脆性破坏ξξb少筋破坏ρsρs,max裂缝一旦出现，构件就发生破坏脆性破坏ρs＞ρs,min注：其中，ρs为配筋率，ρs=As/bh010、正截面受弯承载力计算方法的的基本假定（1）平截面假定：即截面上任意点的应变与该点到中和轴的距离成正比，提供了变形协调的几何关系；（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（热轧钢筋），其应力应变关系可简化为理想的弹塑性曲线；11、相对界限受压区计算高度：ξb=Xb/h0相对受压区计算高度：ξ=X/h0其中，Xb是界限受压区计算高度、h0是截面的有效高度。当受压区计算高度X≦ξbh0（ξ≦ξb）时，为适筋破坏，反之，为超筋破坏。12、计算跨度l0的取值（取下列最小值）（1）实心板：l0=ln+a，l0=ln+h，l0=1.1ln；（2）空心板和简支梁：l0=ln+h，l0=1.05ln；13、当ξ≦ξb时，该如何调整：（1）提高混凝土的强度fc；（2）加大截面尺寸b×h。当ρsρs,max时，该如何调整：（1）加大截面尺寸；（2）按最小配筋率计算。14、双筋矩形截面破坏的性质：（1）对于一般强度的受压钢筋，其应力均为能达到屈服强度，计算时可直接采用钢筋的屈服强度作为抗压强度设计值fy'；（2）受压钢筋一般不采用高强钢筋：因为采用高强钢筋作为受压钢筋时，由于受到受压区混凝土极限压应变的限制，钢筋的强度不能充分。15、T形梁：由梁肋和位于受压区的翼缘所组成。7T形截面：翼缘位于受压区的截面（该截面既不降低截面的受弯承载力，又能节省混凝土和减轻自重）。第四章钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算1、腹筋：抗剪钢筋（箍筋、弯起钢筋等）2、有腹筋梁加强了斜截面受剪承载力的原因（方面）：（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，提高了混凝土的受剪承载力Vc；（3）腹筋能有效的减少斜裂缝的开展过宽，提高了斜裂缝上的骨料咬合力Va；（4）箍筋可以限制纵向钢筋的竖向位移，有效地组织了混凝土沿纵筋的撕裂，提高了纵筋的销栓力Vd。3、剪跨比λ：指剪跨a与截面有效高度h0的比值；配箍率：bsAsvsvρsv：（文字说明）其中：Asv箍筋截面面积；b截面宽度；s箍筋间距。最小配箍率：HPB235钢筋——0.15%；HRB335钢筋——0.10%。4、影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素：（1）剪跨比：腹筋较少时，λ的影响较大；随着腹筋的增加，λ对受剪承载力的影响就有所降低了；（2）混凝土强度：随着混凝土强度的增大，受剪承载力有所提高；（3）箍筋配筋率及其强度：在配箍量适当的情况下，梁的受剪承载力随配箍量的增多、箍筋强度的提高而有较大幅度的增大；（4）纵筋配筋率及其强度：梁的受剪承载力随纵筋配筋率的提高而增大；（5）