混凝土結構設計原理作業答案

2021-03-04 06:41:16 字數 4805 閱讀 3131

第一章鋼筋混凝土的力學效能

1、 鋼和硬鋼的應力—應變曲線有什麼不同,其抗拉設計值fy各取曲線上何處的應力值作為依據?

答:軟鋼即有明顯屈服點的鋼筋,其應力—應變曲線上有明顯的屈服點,應取屈服強度作為鋼筋抗拉設計值fy的依據。

硬鋼即沒有明顯屈服點的鋼筋,其應力—應變曲線上無明顯的屈服點,應取殘餘應變為0.2%時所對應的應力σ0.2作為鋼筋抗拉設計值fy的依據。

2、 鋼筋冷加工的目的是什麼?冷加工的方法有哪幾種?各種方法對強度有何影響?

答:冷加工的目的是提高鋼筋的強度,減少鋼筋用量。

冷加工的方法有冷拉、冷拔、冷彎、冷軋、冷軋扭加工等。

這幾種方法對鋼筋的強度都有一定的提高,

4、 試述鋼筋混凝土結構對鋼筋的效能有哪些要求?

答:鋼筋混凝土結構中鋼筋應具備:(1)有適當的強度;(2)與混凝土黏結良好;(3)可焊性好;(4)有足夠的塑性。

5、 我國用於鋼筋混凝土結構的鋼筋有幾種?我國熱軋鋼筋的強度分為幾個等級?用什麼符號表示?

答:我國用於鋼筋混凝土結構的鋼筋有4種:熱軋鋼筋、鋼鉸絲、消除預應力鋼絲、熱處理鋼筋。

我國的熱軋鋼筋分為hpb235、hrb335、hrb400和rrb400三個等級,即、、三個等級,符號分別為 ( r ) 。

6、 除凝土立方體抗壓強度外,為什麼還有軸心抗壓強度?

答:立方體抗壓強度採用立方體受壓試件,而混凝土構件的實際長度一般遠大於截面尺寸,因此採用稜柱體試件的軸心抗壓強度能更好地反映實際狀態。所以除立方體抗壓強度外,還有軸心抗壓強度。

7、 混凝土的抗拉強度是如何測試的?

答:混凝土的抗拉強度一般是通過軸心抗拉試驗、劈裂試驗和彎折試驗來測定的。由於軸心拉伸試驗和彎折試驗與實際情況存在較大偏差,目前國內外多採用立方體或圓柱體的劈裂試驗來測定。

8、 什麼是混凝土的彈性模量、割線模量和切線模量?彈性模量與割線模量有什麼關係?

答:混凝土稜柱體受壓時,過應力—應變曲線原點o作一切線,其斜率稱為混凝土的彈性模量,以ec表示。

連線o點與曲線上任一點應力為σc 處割線的斜率稱為混凝土的割線模量或變形摸量,以ec『表示。

在混凝土的應力—應變曲線上某一應力σc 處作一切線,其應力增量與應變增量的比值稱為相應於應力為σc 時混凝土的切線模量。

彈性模量與割線模量關係:(隨應力的增加,彈性係數值減小)。

9、 什麼叫混凝土徐變?線形徐變和非線形徐變?混凝土的收縮和徐變有什麼本質區別?

答:混凝土在長期荷載作用下,應力不變,變形也會隨時間增長,這種現象稱為混凝土的徐變。

當持續應力σc 0.5fc 時,徐變大小與持續應力大小呈線性關係,這種徐變稱為線性徐變。當持續應力σc 0.

5fc 時,徐變與持續應力不再呈線性關係,這種徐變稱為非線性徐變。

混凝土的收縮是一種非受力變形,它與徐變的本質區別是收縮時混凝土不受力,而徐變是受力變形。

10、如何避免混凝土構件產生收縮裂縫?

答:可以通過限制水灰比和水泥漿用量,加強搗振和養護,配置適量的構造鋼筋和設定變形縫等來避免混凝土構件產生收縮裂縫。對於細長構件和薄壁構件,要尤其注意其收縮。

第二章混凝土結構基本計算原則

1. 什麼是結構可靠性?什麼是結構可靠度?

答:結構在規定的設計基準使用期內和規定的條件下(正常設計、正常施工、正常使用和維修),完成預定功能的能力,稱為結構可靠性。

結構在規定時間內與規定條件下完成預定功能的概率,稱為結構可靠度。

2. 結構構件的極限狀態是指什麼?

答:整個結構或構件超過某一特定狀態時(如達極限承載能力、失穩、變形過大、裂縫過寬等)就不能滿足設計規定的某一功能要求,這種特定狀態就稱為該功能的極限狀態。

按功能要求,結構極限狀態可分為:承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。

3. 承載能力極限狀態與正常使用極限狀態要求有何不同?

答:(1)承載能力極限狀態標誌結構已達到最大承載能力或達到不能繼續承載的變形。若超過這一極限狀態後,結構或構件就不能滿足預定的安全功能要求。

承載能力極限狀態時每乙個結構或構件必須進行設計和計算,必要時還應作傾覆和滑移驗算。

(2)正常使用極限狀態標誌結構或構件已達到影響正常使用和耐久性的某項規定的限值,若超過這一限值,就認為不能滿足適用性和耐久性的功能要求。構件的正常使用極限狀態時在構件承載能力極限狀態進行設計後,再來對有使用限值要求的構件進行驗算的,以使所設計的結構和構件滿足所預定功能的要求。

4. 什麼是結構上的作用?作用的分類有哪些?

答:結構的作用是指結構在施工期間和使用期間要承受的各種作用(即使結構產生內利和變形的所有的原因)。

結構的作用按形式分為兩類:直接作用、間接作用。

結構的作用按其隨時間的變異性和出現的可能性不同,可分為三類:永久作用、可變作用、偶然作用。

5. 什麼是荷載標準值、荷載準永久值、荷載設計值?是怎樣確定的?

答:(1)荷載標準設計值是指結構在其使用期間正常情況下可能出現的最大荷載。按隨機變數95%保證率的統計特徵值確定,詳見《建築結構荷載規範(gb50009-2001)》。

(2)荷載準永久值是指可變荷載在結構設計基準使用期內經常遇到或超過的荷載值。取可變荷載標準值乘以荷載準永久係數,詳見《建築結構荷載規範(gb50009-2001)》。

(3)荷載設計值是指荷載標準值與荷載分項係數的乘積。

6.結構抗力是指什麼?包括哪些因素?

答:結構抗力是指整個結構或構件所能承受內力和變形的能力。

包括的因素的有:材料的強度、構件的幾何特性。

7.什麼是材料強度標準值、材料強度設計值?如何確定的?

答:材料強度標準值按不小於95%的保證率來確定其標準值。即:。

材料強度標準值除以材料分項係數,即為材料強度設計值。鋼筋材料強度的分項係數取1.1~1.2,混凝土材料強度的分項係數為1.4。

8.什麼是失效概率?什麼是可靠指標?它們之間的關係如何?

答:結構能完成預定功能的概率稱為結構可靠概率,不能完成預定功能的概率稱為失效概率。

由於計算麻煩,通常採用與相對應的β值來計算失效概率的大小,β稱為結構的可靠指標。

與β有對應的關係,查表可得:β大,pf就小。

9.什麼是結構構件延性破壞?什麼是脆性破壞?在可靠指標上是如何體現它們的不同?

答:結構構件發生破壞前有預兆,可及時採取彌補措施的稱為延性破壞;結構發生破壞是突然性的,難以補救的稱為脆性破壞。

延性破壞的目標可靠指標可定得低些,脆性破壞的目標可靠指標定得高些。

第三章鋼筋混凝土受彎構件正截面承載力計算

1.在外荷載作用下,受彎構件任一截面上存在哪些內力?受彎構件有哪兩種可能的破壞?破壞時主裂縫的方向如何?

答:在外荷載作用下,受彎構件的截面產生彎矩和剪力。受彎構件的破壞有兩種可能:

一是可能沿正截面破壞,即沿彎矩最大截面的受拉區出現正裂縫 [圖3—1(a)];二是可能沿斜截面破壞,即沿剪力最大或彎矩和剪力都比較大的截面出現斜裂縫[圖3—1(b)]。

圖3-1 受彎構件兩種可能的破壞

(a)沿正截面破壞;(b)沿斜截面破壞

2.適筋梁從載入到破壞經歷哪幾個階段?各階段的主要特徵是什麼?每個階段是哪個極限狀態的計算依據?

答:適筋梁的破壞經歷三個階段:第ⅰ階段為截面開裂前階段,這一階段末ⅰa,受拉邊緣混凝土達到其抗拉極限應變時,相應的應力達到其抗拉強度,對應的截面應力狀態作為抗裂驗算的依據;第ⅱ階段為從截面開裂到受拉區縱筋開始屈服ⅱa的階段,也就是梁的正常使用階段,其對應的應力狀態作為變形和裂縫寬度驗算的依據;第ⅲ階段為破壞階段,這一階段末ⅲa,受壓區邊緣混凝土達到其極限壓應變,對應的截面應力狀態作為受彎構件正截面承載力計算的依據。

3.什麼是配筋率?配筋量對梁的正截面承載力有何影響?

答:配筋率是指縱向受力鋼筋截面面積與截面有效面積的百分比,即

式中——梁的截面寬度;

——梁截面的有效高度,取受力鋼筋截面重心至受壓邊緣的距離;

——縱向受力鋼筋截面面積;

——梁的截面配筋率。

當材料強度及截面形式選定以後,根據的大小,梁正截面的破壞形式可以分為下面三種型別:適筋破壞、超筋破壞和少筋破壞。

4.適筋梁、超筋梁和少筋梁的破壞特徵有何區別?

答:當梁的配筋率比較適中時發生適筋破壞。如前所述,這種破壞的特點是受拉區縱向受鋼筋首先屈服,然後受壓區混凝土被壓碎。

梁完全破壞之前,受拉區縱向受力鋼筋要經歷較大的塑性變形,沿梁跨產生較多的垂直裂縫,裂縫不斷開展和延伸,撓度也不斷增大,所以能給人以明顯的破壞預兆。破壞呈延性性質。破壞時鋼筋和混凝土的強度都得到了充分利用。

發生適筋破壞的梁稱為適筋梁。

當梁的配筋率太大時發生超筋破壞。其特點是破壞時受壓區混凝土被壓碎而受拉區縱向受力鋼筋沒有達到屈服。粱破壞時由於縱向受拉鋼筋尚處於彈性階段,所以梁受拉區裂縫寬度小,形不成主裂縫,破壞沒有明顯預兆,呈脆性性質。

破壞時混凝土的強度得到了充分利用而鋼筋的強度沒有得到充分利用。發生超筋破壞的梁稱為超筋梁。

當梁的配筋率太小時發生少筋破壞。其特點是一裂即壞。梁受拉區混凝土一開裂,裂縫截面原來由混凝土承擔的拉力轉由鋼筋承擔。

因梁的配筋率太小,故鋼筋應力立即達到屈服強度,有時可迅速經歷整個流幅而進入強化階段,有時鋼筋甚至可能被拉斷。裂縫往往只有一條,裂縫寬度很大且沿梁高延伸較高。破壞時鋼筋和混凝土的強度雖然得到了充分利用,但破壞前無明顯預兆,呈脆性性質。

發生少筋破壞的梁稱為少筋梁。

由於超筋受彎構件和少筋受彎構件的破壞均呈脆性性質,破壞前無明顯預兆,一旦發生破壞將產生嚴重後果。因此,在實際工程中不允許設計成超筋構件和少筋構件,只允許設計成適筋構件,具體設計時是通過限制相對受壓區高度和最小配筋率的措施來避免。

5.什麼是最小配筋率,最小配筋率是根據什麼原則確定的?

答:為了防止將構件設計成少筋構件,要求構件的配筋面積。不得小於按最小配筋率所確定的鋼筋面積。即要求:

《規範》規定,受彎構件受拉鋼筋的最小配筋率。按構件全截面面積扣除位於受壓邊的翼緣面積後的截面面積計算。對於常用的矩形截面、t形截面和i形截面,其最小配筋率要求的計算如圖3—2。

混凝土結構設計原理作業答案

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