为什么要有所不同?对于薄腹梁,在剪跨比较大时,也会发生斜压破坏,承载力比一般梁低。另外薄腹梁还出现腹剪斜裂缝,
斜裂缝宽度比一般梁大。规范给出了较小的名义剪应力限值。
8.在一般情况下,限制箍筋和弯起钢筋的最大间距的目的是什么?满足最大间距时,是不是必然会满足最小配箍率的规定?如
果有矛盾,你认为该怎样处理?
答:限制最大间距的目的,是保证可能出现的斜裂缝能与箍筋和弯起钢筋相交。限制最小箍筋直径和最大箍筋间距的目的,是防
止斜拉破坏。
满足最大间距,不一定满足最小配箍率的规定。当V>0.7ftbh0时,要同时满足最小配箍率和最小箍筋直径及最大箍筋间距要求;当剪力不大于0.7ftbh0,只要满足最小箍筋直径和最大箍筋间距就可以了。 9.设计板时为何一般不进行斜截面承载力计算?不配置箍筋?
答:因为板厚小于150mm时,剪力一般都很小,只靠混凝土就完全能满足其抗剪要求,所以不用计算。这时,由于板的高度小,一
般情况下,正截面破坏会先于斜截面破坏。 当荷载大,h高时才配箍筋。
10.何谓“鸭筋”及“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,直段长度同在梁的上部或下部的,叫鸭筋。
一端在上部,一端在下部的叫浮筋。
浮筋在两直段承受相同方向的力,不能可靠锚固。
第五章
1.混凝土抗压性能好,为什么在轴心受压柱中,还要配置一定数量的钢筋?轴心受压柱中的钢筋,对轴心受压构件起什么作用? 答:配置钢筋可以防止偏心荷载的作用下受拉边的开裂和脆性破坏导致不能即使发现避免问题的问题;在轴心受压构件中,纵筋
可以帮助混凝土承担压力,减小构件尺寸,承受可能的较小弯矩,增加构件延性,同时可以减小混凝土徐变变形。箍筋可以与纵筋形成骨架,防止纵筋屈曲,向外突出;;螺旋筋还可以有效约束核心混凝土横向变形,提高构件承载力和延性。 2.轴心受压短柱的破坏与长柱有何区别?其原因是什么?影响φ的主要因素有哪些?
答:轴心受压短柱破坏时四周出现明显的纵向裂缝。箍筋间的纵向钢筋发生压曲外鼓,呈灯笼状,以混凝土的压碎而破坏;轴心
受压长柱在破坏时受压一侧产生纵向裂缝,箍筋间的纵向钢筋向外突出,构件高度中部混凝土被压碎,另一侧混凝土则被拉裂,在构件中部产生一水平裂缝。原因:外力的初始偏心使轴压构件产生侧向挠曲。对于短柱,对构件的承载力影响很小。而对于长柱来说初始偏心引起的侧向挠曲产生的弯矩对结构有较大影响,最终长柱在轴力和弯矩共同作用下发生破坏。这种影响用稳定系数θ来计算。影响θ的因素主要为构件的长细比。 3.配置螺旋箍筋承载力提高的原因是什么?
答:当混凝土产生横向变形,螺旋箍筋受到拉力时,螺旋箍筋会有效约束了混凝土的横向变形,使混凝土的竖向承载力得到提
高,并且同时使混凝土的延性得到加强。
4.什么是偏心受压构件,是举例说明。偏心受压构件短柱和长柱有何本质区别?弯矩增大系数η
ns
的物理意义是什么?
答:纵向力N的作用线与构件轴心不重合的受压构件叫做偏心受压构件,如:单层厂房的柱,多层框架的边柱及屋架上弦,地下
室外墙等。偏心受压短柱和长柱的区别在于由于偏心引起的纵向弯曲产生的偏心距增加是否对截面内力有影响。短柱的影响可以忽略不计。长柱不能忽略偏心引起的弯矩增加。反映纵向弯曲影响(p-δ效应)对截面弯矩增加大小的度量 5.如何判别大小偏心受压构件?试列出大小偏心受压构件的承载力计算公式。
答:根据远离轴向力侧纵向钢筋能否受拉屈服。能受拉屈服的为大偏心受拉构件;不能受拉屈服的为小偏心受拉构件。判别条件
为???b,为大偏心受压构件;???b为小偏心受压构件。在截面设计中,可以近似用
比较ei 和0.3h0,当ei <0.3h0时为小偏心受压构件,当ei>0.3h0时为大偏心受压构件。大偏心受压构件的承载力计算公式为:
1.N≤α1fcbx+fy’As’-fyAs
2.Ne≤α1fcbx(h0-x/2)+fy’As’(h0-as’)
小偏心受压构件的承载力计算公式为: 1.N≤α1fcbx+fy’As’-ζsAs
2.Ne≤α1fcbx(h0-x/2)+fy’As’(h0-as’)
6.附加偏心距的物理意义是什么?其值为多少?
答:由于荷载作用位置的不确定性;混凝土材料的不均匀性;施工误差造成的结构几何尺寸和钢筋位置的偏差,使轴向荷载的实际偏心与理论偏心距e0之间有一定误差,这种误差用附加偏心距ea来修正。ea取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大者。
7.已知截面尺寸、混凝土强度,N、M、ηns,试问在非对称配筋时,大小偏心的判别式是什么?
答:当l0/i≤22时M/N≤0.3h0的时候为小偏心,否则为大偏心;当l0/i≥22时ηnsM/N≤0.3h0的时候为小偏心,否则为大偏心。 8.如何计算非对称配筋大偏心受压构件的纵向钢筋As和As’?如果已知As’是否可令x=ξbh0,为什么?这时怎样求As。 答:当As’未知时,令x=ξbh0,再用基本方程求解。As’已知时,不能令x=ξbh0,这时一般情况下,受压区高度会小于ξbh。如
取x=ξbh会低估了受压钢筋的作用,设计出的截面不经济。应该利用基本方程求解ξ,再进行判定、求解As。 9.在小偏心受压截面选择时,若As’和As均未知,为什么可以取As等于最小配筋率? 答:当ξb<ξ<ξ
cy
时,不论As配多少ζ均不可能达到屈服,故为节省钢筋,可按最小配筋率配置As。
10.在工字形截面对称配筋的截面选择中,如何判别中性轴位置?
答:先利用x=N/α1fcbf’计算x,若x>hf’,则由式N=α1fc[bx+(bf’-b)hf’]计算。
第六章
1.工程中有哪些构件属于轴心受拉构件?那些属于偏心受拉构件?
答:工程中的轴心受拉构件如圆形水池池壁,在静水压的作用下,垂直于池壁的水平方向处于环向受拉,可按轴心受拉构件计算。节点荷载下桁架的下弦杆。偏心受拉构件如矩形水池池壁,垂直池壁的截面同时收到轴心拉力N和平面外M的作用,以及工业厂房双支柱的受拉杆件。
2.如何判别钢筋混凝土受拉构件的大、小偏心?他们的破坏特征各有什么不同?
答:当eo<h/2-as时,为小偏心受拉,破坏类似轴心受拉构件;当eo>h/2-as时,为大偏心受拉,破坏类似大偏心受拉构件。小偏心受拉构件的破坏特征为:混凝土全截面都将裂通,两侧钢筋全部受拉屈服。大偏心受拉构件的破坏特征为:靠近偏心拉力一侧的混凝土开裂,但不会裂通,直到破坏,仍保持一定的受压区。其最终破坏形态取决于靠近偏心拉力一侧As的钢筋数量。As适量,As先受拉屈服,后受压区混凝土压碎破坏;As过量,以受压区混凝土压碎而破坏,As不会受拉屈服。 3.小偏心受拉构件,混凝土是否参与承担拉力?其公式可由哪两个力矩平衡条件得出?
答:在混凝土开裂以前,混凝土和钢筋一同参与抗拉,但混凝土的抗拉强度较小,在计算极限承载力时不考虑混混凝土的抗拉强度,仅在配筋量很小时校核其开裂荷载与钢筋承载力大小。其公式可由N≤Asfy+A’sf’y和Ne≤Asfy(h0’-as)得出。 4.大偏心受拉构件正截面承载力公式与大偏心受压正截面承载力公式有何异同?
答:大偏心受拉构件的正截面和小偏心受拉构件的弯矩平衡方程相同,但力的平衡方程符号相反。 5.轴心拉力N对有横向集中力作用的偏拉(或拉弯)构件斜截面抗剪承载力有何影响?主要体现在何处?
答:由于轴向拉力的存在,使混凝土的剪压区高度比仅受到弯矩M作用时要小,同时轴向拉力的存在也增大了构件中的主拉应力,使得构件中的斜裂缝开展的较长、较宽,且倾角也较大,从而导致构件的斜截面抗剪承载力降低。
第七章
1.简述混凝土构件在纯扭作用下的受力特性及计算方法。
答:受力特性:钢筋混凝土纯扭构件开裂后,为便于计算,假定混凝土只承受压力,且不考虑核心混凝土的作用。不会
2?Acor 计算方法:T=
AstlSfyv
素混凝土纯扭构件,开裂前,受力和弹性材料受力状态相同,可以材料力学公式计算截面应力。开裂时,从侧面长边中点开始,裂缝以螺旋状向短边方向开展,最终破坏以三面受拉一面侧边受压破坏,为脆性破坏,破坏荷载接近开裂荷载。破坏荷载介于按弹性理论和塑性理论求出的开裂荷载之间。规范以塑性理论推导的公式为基础,根据试验结果乘以一个修正系数。即 Tcr?0.7ftWt 。钢筋混凝土纯扭构件的破坏荷载大于开裂荷载。配筋适中的构件,抗扭承载力由混凝土和抗扭钢筋两部分作用组成。钢筋的承载力部分由变角度空间桁架模型推导出,再有试验资料进行修正得出,即 fyvAst1T?Tu?0.35ftWt?1.2???Acor s2.钢筋混凝土构件在纯扭作用下可能出现哪些形式的破坏?他们分别有什么样的特征?钢筋对构件的承载力、抗裂及刚度各有什么影响?
答:破坏形式:少筋破坏,适筋破坏,超筋破坏,部分超筋破坏。
受力特征:少筋破坏:一开裂,与裂缝相交部位的钢筋就受拉屈服,混凝土受拉破坏。与素混凝土受扭构件类似,呈现塑性破坏特征。
适筋破坏:裂后钢筋应力增加,继续开裂,出现多条螺旋裂缝,最后出现一条临界裂缝。破坏是在临界裂缝位置,相交钢筋屈服,构件三面开裂,一面混凝土受压而破坏。呈现塑性破坏特征。
超筋构件:裂后钢筋应力增加,继续开裂,混凝土压碎,构件破坏,钢筋未屈服,呈现脆性破坏特征。 部分超筋构件:呈现塑性破坏特征。
抗扭钢筋对开裂扭矩影响不大。在适筋范围内,配筋越多,承载力越大,刚度越大。 3. 配筋强度比ζ对构件的配筋和破坏形式有什么影响? 答:配筋强度比,
表示单位长度长度内抗扭纵筋的强度与沿构件长度方向单位长度内一侧抗扭箍筋的强度之比。
ξζ值越大,纵筋用量越多;ζ值越小,箍筋用量越多。
??Astl?fy?sAst1?fyv?ucor?Astl?fyucor?sAst1?fyv 当ξ在0.5~2.0之间变化,构件破坏时,所配置的纵筋和箍筋基本达到屈服。规范要求0.6≤ζ≤1.7,最合理的取值为1.2 4.无腹筋混凝土构件剪扭承载力有什么形式的相关规律?在钢筋混凝土构件中是如何考虑这种相关性的?
答:无腹筋构件的受剪和受扭承载力相关关系大致服从于1/4圆弧曲线规律,即随着扭矩的增大,抗剪承载力下降;反之,随着
同时作用的剪力增加,构件抗扭承载力下降。
对于有腹筋的剪-扭构件,其受扭和受剪承载力可表示为混凝土部分和箍筋部分承载力的叠加,其中只有混凝土承担的剪、扭考虑相关性,钢筋之间不考虑相关性。其混凝土部分提供的抗扭承载能力Tc和抗剪承载力Vc之间,认为也存在这种相关性。《规范》中采用三段折线近似的代替1/4圆弧曲线,对抗扭抗剪承载力公式中的混凝土作用项乘以考虑相关性后的承载力降低系数。
5.弯扭构件的破坏与哪些因素有关?承载力计算时是如何考虑弯扭配筋的?
答:作用在构件上弯矩和扭矩比值的改变;构件截面上下部纵筋数量的变化;构件截面高宽比的变化等。
为便于计算《规范》采用简便实用的“叠加”法进行设计,即先按抗弯构件正截面和纯扭构件分别计算纵筋,然后按相应的位置和纵筋的面积进行叠加。 6.弯剪扭构件的配筋是如何确定的?
答:在弯剪扭组合作用下,构件的受力复杂。计算时《规范》建议采用简便实用的叠加法,即箍筋数量由剪扭相关性的抗扭和抗
剪计算结果进行叠加,纵筋的数量则由抗弯和抗扭计算的结果进行叠加。 7.T形和I形截面构件在受扭计算时,做了哪些简化?
答:不考虑M与V、T的相关性,M按正截面计算;V全部由腹板承担;T由腹板、上下翼缘共同承担。扭矩分配时,将界面划分为若干个矩形截面,划分的各矩形截面所承担的扭矩值,按各矩形截面的受扭塑性抵抗矩与截面总的受扭塑性抵抗矩之比进行分配。然后按矩形截面弯剪扭构件计算原则进行计算。 8.受扭构件有哪些构造要求?
答:受扭构件必须满足截面限制条件和最小配筋率条件,以防止“超筋”或“少筋”破坏。其他构造要求:沿截面周边布置的受
扭纵向钢筋间距S1不大于200mm和梁截面短边长度;除应在梁截面四角设置受扭纵向钢筋外,其余受扭纵向钢筋宜沿截面周边均匀布置。受扭纵向钢筋应按受拉钢筋锚固在梁支座内。 在弯剪扭构件中,配置在截面弯曲受拉边的纵向受力钢筋,其截面面积不应小于按受弯构件受拉钢筋最小配筋率计算出的钢筋面积与按受扭纵向钢筋配筋率计算分配到弯曲受拉边的钢筋截面面积之和。 箍筋的最大间距和最小直径应符合受剪构件要求。箍筋必须为封闭式,且应沿截面周边布置;当采用复合箍筋时,位于截面内部箍筋不应计入受扭所需箍筋面积。受扭所需箍筋的末端应作成135°弯钩,弯头平直段长度不小于10d。
第九章
1.钢筋混凝土构件裂缝有哪些因素引起?采用什么措施可减小非荷载裂缝?
答:一是由荷载引起的裂缝;二是由非荷载引起的裂缝,如施工养护不善、温度变化、基础不均匀沉降以及钢筋的锈蚀等。对于非荷载的裂缝,一般通过设置伸缩缝、加强施工养护以及避免不均匀沉降等措施来减小这类裂缝的出现和裂缝宽度。 2.构件为什么要进行裂缝和挠度验算?
答:构件不仅应满足承载力极限状态的要求,还应满足正常使用极限状态的要求。
3.裂缝的平均间距和平均宽度与哪些因素有关?采用什么措施可以减小荷载引起的裂缝宽度? 答:平均间距与黏结强度、配筋率、混凝土保护层厚度有关。
影响裂缝宽度:(1)钢筋应力(2)钢筋直径(3)钢筋表面特征(4)混凝土抗拉强度及黏结强度(5)混凝土保护层厚度(6)混凝土有效受拉面积(7)构件的受力形式
减小裂缝宽度,普通混凝土中不宜采用高强钢筋,应尽可能采用带肋钢筋。相同截面面积时,直径细的钢筋有更多的外表面。不宜采用过厚的混凝土保护层。
4.为什么说裂缝条数不会无限增加,最终将趋于稳定?
答:当裂缝间距小到一定程度后,裂缝间各截面混凝土的拉应力已不能通过粘结力传递达到混凝土的抗拉强度。即使荷载增加,也不会出现新的裂缝。
5.裂缝间应变不均匀系数的物理意义是什么?
答:弯曲段钢筋的平均应变与裂缝处钢筋应变的比值 ,反应受拉区裂缝间混凝土参与受力的程度。 6.钢筋混凝土受弯构件挠度计算与弹性受弯构件挠度计算有何不同?为什么?
答:与弹性受弯构件相比,钢筋混凝土受弯构件在计算中抗弯刚度不是常量,需考虑刚度随荷载、时间的变化。因为钢筋混凝土梁是由不同材料构成的非均质梁,短期刚度随荷载增加而减少。原因:荷载作用下,受拉区裂缝的出现和开展,使截面受到削弱;混凝土的的塑性性能,弹性模量随应力的增加减小。长期刚度随荷载作用而减低。原因:受压区混凝土的徐变以及受拉区裂缝的进一步开展。
7.何为“最小刚度原则”?钢筋混凝土构件挠度计算为什么要引入这一原则?
答:最小刚度原则就是对等截面梁在同号弯矩区段,取弯矩最大处的截面抗弯刚度作为该区段的抗弯刚度。亦即按最小的截面弯曲刚度用材料力学的方法中不考虑剪切变形影响的公式来计算挠度。当构件上存在正、负弯矩时,可分别取同号弯矩区段内最大处截面的最小刚度计算其挠度。
梁中弯矩较大部分对梁的挠度影响大,弯矩较小部分对梁的挠度影响也较小,同时计算中没有考虑剪切变形的影响,互相抵消一些,计算结果的误差就比较小了。为了简化计算,可以采用最小刚度原则。 8.材料强度的随机性和长期荷载作用的影响在最大裂缝宽度计算时是如何考虑的?
答:引入裂缝不均匀的扩大系数ηs和长期作用的影响系数ηl。根据实验观测,ηl的平均值可取为1.5。根据统计分析,裂缝宽度等随机变量基本符合正态分布,按95%保证率考虑裂缝宽度不均匀性的扩大系数ηs。
第十章
1.什么叫预应力?什么叫预应力混凝土?为什么要对构件施加预应力?
答:所谓预应力,是指为了改善结构或构件在各种使用条件下的工作性能和提高其刚度而在使用前预先施加的永久性内应力。
所谓预应力混凝土结构,其广义的定义是指按照需要预先引入某种量值与分布的内应力,以局部或全部抵消使用荷载产生的应力的一种混凝土结构。
钢筋混凝土结构有以下缺点:使用荷载作用下混凝土受拉区易开裂;钢筋混凝土结构不可能充分利用高强钢筋;钢筋混凝土结构难以满足现代化建筑需要。为了克服上述缺点,最有效的措施是在结构构件承受外荷载作用之前,对其施加预应力。 2.与普通钢筋混凝土相比,预应力混凝土构件有何优缺点?
答:优点:1,抗裂性好;2,结构刚度大,挠度小;3,结构自重轻;4,耐久性好;5,抗剪能力强;6,疲劳性能好。
缺点:施工机械设备要求较高,施工工序较多,设计计算比较复杂等。 3.什么叫先张法?什么叫后张法?两者各有何特点? 答:先张法指张拉钢筋在浇灌混凝土之前进行。 后张法指张拉钢筋在浇捣混凝土之后进行。
先张法特点:先张拉预应力筋后,再浇筑混凝土;预应力是靠预应力筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土,并使其产生预压应力。
后张法特点:先浇筑混凝土,达到一定强度后,再在其上张拉预应力筋;预应力是靠锚具传递给混凝土,并使其产生预压应力。在后张法中,按预应力筋粘结状态又可分为:有粘结预应力钢筋混凝土和无粘结预应力钢筋混凝土。
4.预应力混凝土构件对材料有何要求?为什么在钢筋混凝土受弯构件中不能有效地利用高强度钢筋和高强度混凝土,而在预应力混凝土构件中必须采用高强度钢筋和高强度混凝土? 答:预应力混凝土构件对混凝土材料性能的要求
高强度,以充分利用高强材料,并减小截面和自重。
较高的弹性模量和较小的徐变和收缩变形,以减小预应力损失。 快硬、早强,可尽早施加预应力,加快施工进度。 自重轻。
预应力混凝土构件对钢材材料性能的要求 强度高,松弛低。 具有一定的塑性。 具有足够的粘结力。 具有良好的加工性能。
由于钢筋混凝土受弯构件拉区混凝土的过早开裂,导致使用荷载下构件的裂缝宽度与钢筋应力ζss,近于成正比,而构件的刚度Bs与受拉钢筋截面面积As也近似成正比。因此,如采用高强度钢筋,且充分利用其抗拉强度设计值(fy),则As将近乎成反比的减小;ζss将成比例的增大。结果是构件的挠度和裂缝宽度都超过了允许的限值,上述分析说明对构件挠度和裂缝宽度的控制等于控制了钢筋混凝土构件中钢筋的抗拉强度设计值。在钢筋混凝土受弯构件中采用高强度混凝土也是不合理的,因为提高混凝土的强度对减小Wmax几乎没有作用,对提高Bs的效果也不大。其根本原因是拉区混凝土过早开裂的问题并没有得到解决。
在预应力混凝土构件中,由于混凝土的收缩、徐变,钢筋应力松弛等原因将产生预应力损失。为了扣除应力损失后,仍能保留有足够的预应力值,需施加较高的张拉控制应力,所以必须采用高强度的钢筋。为了能承受较高的预压应力,并减小构件截面尺寸以减轻构件的自重,预应力混凝土构件中须采用高强度的混凝土。同时采用高强钢筋和高强混凝土可以节约材料,取得较好的经济效果。
5.什么叫张拉控制应力?为什么要对钢筋的张拉应力进行控制?
答:张拉控制应力是指张拉钢筋时,张拉设备(千斤顶和油泵)上的压力表所控制的总张拉力除以预应力钢筋面积得出的应力值,
以ζ
con
表示。
为充分发挥预应力的优点,张拉控制应力应尽可能的定得高一些,使混凝土得到较高的预压应力,从而提高构件的抗裂度,或使构件的裂缝和挠度减小。但张拉控制应力过高,可能引起下列的问题: 1) 截断它会引起构件某些部位受到拉力以致开裂,对后张法构件则可能造成端头混凝土局部承压破坏。 2) 出现裂缝时的荷载和破坏荷载较接近,构件破坏时无明显的预兆,呈脆性破坏。 3) 为了减少预应力损失,往往进行超张拉,由于钢材材质的不均匀,如果把 定得过高,有可能在 超张拉过程中使个别钢筋的应力超过它的实际屈服强度,使钢筋产生塑流脆断。 所以,必须对预应力钢筋的张拉应力ζ
con
加以控制。
6.什么叫预应力损失?有哪些因素引起预应力损失?各种预应力损失如何计算?
答:由于预应力施工工艺和材料性能等种种原因,使得预应力钢筋中的初始预应力,在制作、运输、安装及使用过程中不断降低。
这种现象称为预应力损失。
按引起预应力损失的因素分,主要有以下几种:
①张拉端锚具变形和预应力筋内缩引起的预应力损失ζl1; ②预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失ζl2; ③预应力筋与台座间温差引起的预应力损失ζl3; ④预应力筋的应力松弛引起的预应力损失ζl4; ⑤混凝土收缩和徐变引起的预应力损失ζl5; ⑥环形构件用螺旋式预应力钢筋作配筋时,由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失ζl6。 ⑦由于混凝土弹性压缩引起预应力筋初始张拉应力降低的预应力损失ζl7。 计算公式见书P212-P218