混凝土思考题fcu

2.1 混凝土的立方体抗压强度fcu,k,轴心抗压强度标准值fck和抗拉强度标准值 ftk是如何确定的？为什么fck低于fcu,k有何关系？Fck与fcu,k有何关系？ （1） ①混凝土的立方体抗压强度标准值fcu,k是根据以边长为150mm的立方体为标准试件，在(20±3)℃的温度和相对湿度为90％以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法测得的具有95％保证率的立方体抗压强度确定的。②混凝土的轴心抗压强度标准值fck是根据以150mm×150mm×300mm的棱柱体为标准试件，在与立方体标准试件相同的养护条件下，按照棱柱体试件试验测得的具有95％保证率的抗压强度确定的。

（2）由于棱柱体标准试件比立方体标准试件的高度大，试验机压板与试件之间的摩擦力对棱柱体试件高度中部的横向变形的约束影响比对立方体试件的小，所以棱柱体试件的抗压强度比立方体的强度值小，故fck低于fcu,k。

（3）轴心抗压强度标准值fck与立方体抗压强度标准值fcu,k之间的关系为：

fck?0.88?1?2fcu,k。

2.2 混凝土的强度等级是根据什么确定的？我国“混凝雨结构设计规范”规定的

混凝土强度等级有哪些？什么样的混凝土强度等级属于高强混凝土范畴？ （1）混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值确定的。

（2）我国新《规范》规定的混凝土强度等级有C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80，共14个等级。 （3）C50~C80为高强度混凝土。

2.7什么是混凝土的徐变？徐变对混凝土构件有何影响？通常认为影响徐变的主要因素有哪些？如何减小徐变？

（1） 结构或材料承受的荷载或应力不变，而应变或变形随时间增长的现象称为徐变。

（2）徐变对混凝土结构和构件的工作性能有很大影响，它会使构件的变形增加，在钢筋混凝土截面中引起应力重分布的现象，在预应力混凝土结构中会造成预应力损失。

（3）影响混凝土徐变的主要因素有：1）时间参数；2）混凝土的应力大小；3）加载时混凝土的龄期；4）混凝土的组成成分；5）混凝土的制作方法及养护条件；6）构件的形状及尺寸；7）钢筋的存在等。

（4）减少徐变的方法有：1）减小混凝土的水泥用量和水灰比；2）采用较坚硬的骨料；3）养护时尽量保持高温高湿，使水泥水化作用充分；4）受到荷载作用后所处的环境尽量温度低、湿度高。

2.8混凝土收缩对钢筋混凝土构件有何影响？收缩与哪些因素有关？如何减小收缩？

（1）①当养护不好以及混凝土构件的四周受约束从而阻止混凝土收缩时，会使混凝土构件表面出现收缩裂缝；②当混凝土构件处于完全自由状态时，它产生的收缩只会引起构件的缩短而不会产生裂缝。

（2） 影响混凝土收缩的主要因素有：1）水泥的品种；2）水泥的用量；3）骨料的性质；4）养护条件；5）混凝土制作方法；6）使用环境；7）构件的体积与表面积的比值。

（3）减少收缩的方法有：1）采用低强度水泥；2）控制水泥用量和水灰比；3）采用较坚硬的骨料；4）在混凝土结硬过程中及使用环境下尽量保持高温高湿；5）浇筑混凝土时尽量保证混凝土浇捣密实；6）增大构件体表比。

2.13受拉钢筋的基本锚固长度是指什么？它是怎样确定的？受拉钢筋的锚固长度是怎样计算的？

（1）受力钢筋依靠其表面与混凝土的粘结作用或端部构造的挤压作用而达到设计承受应力所需的最小的理论长度为受拉钢筋的基本锚固长度。

（2）工程中实际的锚固长度La为钢筋基本锚固长度Lab乘锚固长度修正系数后的值。

（3）锚固钢筋的外形系数乘普通钢筋抗拉强度设计值被混凝土轴心抗拉强度设计值除，再乘锚固钢筋的直径。受拉钢筋的锚固长度应按下列公式计算：La=a(fy/ft)d

3.1混凝土弯曲受压时的极限压应变取为多少？

混凝土弯曲受压时的极限压应变?cu的取值如下：当正截面处于非均匀受压时，

?cu的取值随混凝土强度等级的不同而不同，即?cu＝0.0033－0.5(fcu,k－50)×10，?cu且当计算的?cu值大于0.0033时，取为0.0033；当正截面处于轴心均匀受压时，

-5

取为0.002。

3.2什么叫界限破坏？界限破坏时的εs和εcu各等于多少？

（1）“界限破坏”就是正截面上钢筋应力达到屈服的同时，受压区边缘纤维应变也恰好达到混凝土受弯时的极限压应变值

（2）此时，受压区混凝土边缘纤维的应变?c＝?cu＝0.0033－0.5(fcu,k－50)×10-5，受拉钢筋的应变?s＝?y＝fy／Es。

3.3适筋梁的受弯全过程经历了哪几个阶段？各阶段的主要特点是什么？与计算或验算有何联系？

答：（1）适筋梁的受弯全过程经历了未裂阶段、裂缝阶段以及破坏阶段；

（2）未裂阶段：①混凝土没有开裂；②受压区混凝土的应力图形是直线，受拉区混凝土的应力图形在第I阶段前期是直线，后期是曲线；③弯矩与截面曲率基本上是直线关系；

裂缝阶段：①在裂缝截面处，受拉区大部分混凝土退出工作，拉力主要由纵向受拉钢筋承担，但钢筋没有屈服；②受压区混凝土已有塑性变形，但不充分，压应力图形为只有上升段的曲线；③弯矩与截面曲率是曲线关系，截面曲率与挠度的增长加快；

破坏阶段：①纵向受拉钢筋屈服，拉力保持为常值；裂缝截面处，受拉区大 部分混凝土已经退出工作，受压区混凝土压应力曲线图形比较丰满，有上升段曲线，也有下降段曲线；②由于受压区混凝土合压力作用点外移使内力臂增大，故弯矩还略有增加；③受压区边缘混凝土压应变达到其极限压应变实验值?cu时，混凝土被压碎，截面破坏；④弯矩和截面曲率关系为接近水平的曲线；

（3）未裂阶段可作为受弯构件抗裂度的计算依据；裂缝阶段可作为正常使用阶段验算变形和裂缝开展宽度的依据；破坏阶段可作为正截面受弯承载力计算的依据。

3.4正截面承载力计算的基本假定有哪些？单筋矩形截面受弯构件的正截面受弯承载力计算简图是怎样的，它是怎样得到的？

（1）①截面应变保持平面，即平均应变平截面假定； ②不考虑混凝土的抗拉强度；

③混凝土受压的应力与应变关系曲线按下列规定取用

④纵向受拉钢筋的极限拉应变取为0.01；

⑤纵向钢筋的应力取钢筋应变与其弹性模量的乘积，但其值应符合下列要求：

（2）单筋矩形截面受弯构件的正截面受弯承载力计算简图如下图所示P50 （3）其中受压区应力分布取等效矩形应力图来代换受压区混凝土理论应力图形，两个图形的等效条件是：①混凝土压应力的合力C大小相等；②两图形中受压区合力C的作用点不变。

3.6什么是纵向受拉钢筋的配筋率？它对梁的正截面受弯的破坏形态和承载力有何影响？Ξ的物理意义是什么，ξb是怎样求得的？

（1）纵向受拉钢筋总截面面积As与正截面的有效面积bh0的比值，称为纵向受拉钢筋的配筋百分率，简称配筋率，用?表示。

从理论上分析，其他条件均相同(包括混凝土和钢筋的强度等级与截面尺寸)而纵向受拉钢筋的配筋率不同的梁将发生不同的破坏形态，显然破坏形态不同的梁其正截面受弯承载力也不同，通常是超筋梁的正截面受弯承载力最大，适筋梁次之，少筋梁最小，但超筋梁与少筋梁的破坏均属于脆性破坏类型，不允许采用，而适筋梁具有较好的延性，提倡使用。另外，对于适筋梁，纵向受拉钢筋的配筋率?2越大，截面抵抗矩系数?s将越大，则由M＝?s?1fcbh0可知，截面所能承担的弯矩

也越大，即正截面受弯承载力越大。

3.8双筋矩形截面受弯构件中，受压钢筋的抗压强度设计值是如何确定的？

答：当受压区高度满足时，则受压钢筋能屈服，这是受压钢筋的抗压强度设计值取其屈服强度设计值，然后求解Mu或者As；当不满足上述条件时，可以利用平截面假定计算受压钢筋所在位置的应变大小，然后根据s?s计

3.9在什么情况下科采用双筋截面梁，双筋梁的基本计算公式为什么要有适用条件x≥2a’s?x＜2a’s的双筋梁出现在什么情况下？这时应该如何计算？ 双筋截面梁只适用于以下两种情况：1)弯矩很大，按单筋矩形截面计算所得的?又大于?b，而梁截面尺寸受到限制，混凝土强度等级又不能提高时；2)在不同荷载组合情况下，梁截面承受异号弯矩时。应用双筋梁的基本计算公式时，必须满足x≤?bh0和 x≥2as'这两个适用条件，第一个适用条件是为了防止梁发生脆性破坏；第二个适用条件是为了保证受压钢筋在构件破坏时达到屈服强度。x≥2as'的双筋梁出现在受压钢筋在构件破坏时达到屈服强度fy'的情况下，此时正截面受弯承载力按公式：Mu??1fcbx(h0?x/2)?fy'As'(h0?as')计算；x＜2as'的双筋梁出现在受压钢筋在构件破坏时不能达到其屈服强度fy'的情况下，此时正截面受弯承载力按公式：Mu?fyAs(h0?as')计算。

4.1试简述剪跨比的概念及其对无腹筋梁斜截面受剪破坏形态的影响？ ①集中力到临近支座的距离a称为剪跨，剪跨a与梁截面有效高度h0的比值，称为计算剪跨比，用?表示，即?＝a／h0。但从广义上来讲，剪跨比?反映了截面上所受弯矩与剪力的相对比值，因此称?＝M／Vh0为广义剪跨比，当梁承受集中荷载时，广义剪跨比?＝M／Vh0＝a／h0；当梁承受均匀荷载时，广义剪跨比?可表达

为跨高比l／h0的函数。

②剪跨比?的大小对梁的斜截面受剪破坏形态有着极为重要的影响。对于无腹筋梁，通常当?＜1时发生斜压破坏；当1＜?＜3时常发生剪压破坏；当?＞3时常发生斜拉破坏。对于有腹筋梁，剪跨比?的大小及箍筋配置数量的多少均对斜截面破坏形态有重要影响，从而使得有腹筋梁的受剪破坏形态与无腹筋梁一样，也有斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种。

4.2梁的斜裂缝是怎样形成的？它发生在梁的什么区段内？

钢筋混凝土梁在其剪力和弯矩共同作用的剪弯区段内，将发生斜裂缝。在剪弯区段内，由于截面上同时作用有弯矩M和剪力V，在梁的下部剪拉区，因弯矩产生的拉应力和因剪力产生的剪应力形成了斜向的主拉应力，当混凝土的抗拉强度不足时，则开裂，并逐渐形成与主拉应力相垂直的斜向裂缝。 4.6影响斜截面受剪性能的主要因素有哪些？

影响斜截面受剪性能的主要因素有：1)剪跨比；2)混凝土强度；3)箍筋配箍率；4)纵筋配筋率；5)斜截面上的骨料咬合力；6)截面尺寸和形状。 4.10试述梁斜截面受剪承载力计算的步骤。

(1) 在均匀荷载作用下(即包括作用有多种荷载，但其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值小于总剪力值的75％的情况)，矩形、T形和I形截面的简支梁的斜截面受剪承载力的计算公式为：

Vu?Vcs?Vsb?0.7ftbh0?1.25fyv?Asv?h0?0.8fyAsbsin?s s式中 Vcs——构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值，

Vcs＝Vc＋Vs；

Vsb——与斜裂缝相交的弯起钢筋的受剪承载力设计值； ft——混凝土轴心抗拉强度设计值； fyv——箍筋抗拉强度设计值； fy——弯起钢筋的抗拉强度设计值；

Asv——配置在同一截面内的各肢箍筋的全部截面面积，Asv＝n?Asv1，

其中n为在同一截面内的箍筋肢数，Asv1为单肢箍筋的截面面积；

s——沿构件长度方向的箍筋间距；

Asb——与斜裂缝相交的配置在同一弯起平面内的弯起钢筋截面面积；

?s——弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角；

b——矩形截面的宽度，T形或I形截面的腹板宽度； h0——构件截面的有效高度。

(2) 在集中荷载作用下(即包括作用有各种荷载，且集中荷载对支座截面或节

点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75％以上的情况)，矩形、T形和I形截面的独立简支梁的截面受剪承载力的计算公式为：

Vu?Vcs?Vsb?A1.75ftbh0?1.0fyv?sv?h0?0.8fyAsbsin?s ??1.0s式中 ?——计算剪跨比，可取?＝a／h0，a为集中荷载作用点至支座截面

或节点边缘的距离，当?＜1.5时，取?＝1.5；当?＞3时，取?＝3。

5.13什么是偏心受压构件正截面承载力Nu-Mu的相关曲线？

偏心受压构件正截面承载力Nu—Mu的相关曲线是指偏心受压构件正截面的受压承载力设计值Nu与正截面的受弯承载力设计值Mu之间的关系曲线。整个曲线分为大偏心受压破坏和小偏心受压破坏两个曲线段，其特点是：1）Mu＝0时，Nu最大；Nu＝0时，Mu不是最大；界限破坏时，Mu最大。2）小偏心受压时，Nu随Mu的增大而减小；大偏心受压时，Nu随Mu的增大而增大。3）对称配筋时，如果截面形状和尺寸相同，混凝土强度等级和钢筋级别也相同，但配筋数量不同，则在界限破坏时，它们的Nu是相同的（因为Nu＝?1fcbxb），因此各条Nu—Mu曲线的界限破坏点在同一水平处。应用Nu—Mu相关曲线，可以对一些特定的截面尺寸、特定的混凝土强度等级和特定的钢筋类别的偏心受压构件，通过计算机预先绘制出一系列图表，设计时可直接查表求得所需的配筋面积，以简化计算，节省大量的计算工作。

5.14 怎样计算偏心受压构件的斜截面受剪承载力？

偏心受拉构件的斜截面受剪承载力Vu等于混凝土和箍筋承担的剪力Vcs扣掉轴向拉力的不利作用，而偏心受压构件的斜截面承载力Vu等于混凝土和箍筋承担的剪力Vcs加上轴向压力的有利作用。这是因为轴向拉力的存在有时会使斜裂缝贯穿全截面，导致偏心受拉构件的斜截面受剪承载力比无轴向拉力时要降低一些。而轴向压力的存在则能推迟垂直裂缝的出现，并使裂缝宽度减小，从而使得偏心受压构件的斜截面受剪承载力比无轴向压力时要高一些，但有一定限度，当轴压比N/fcbh＝0.3～0.5时，再增加轴向压力就将转变为带有斜裂缝的小偏心受压的破坏情况，斜截面受剪承载力达到最大值，因此，在计算偏心受压构件的斜截面受剪承载力时，注意当轴向压力N>0.3fcA时，取N＝0.3fcA，A为构件的截面面积。

11.1现浇单向板肋梁楼盖中的主梁按连续梁进行内力分析的前提条件是什么？ 1）次梁是板的支座，主梁是次梁的支座，柱或墙是主梁的支座。 2）支座为铰

支座--但应注意：支承在商品混凝土柱上的主梁，若梁柱线刚度比<3，将按框架梁计算。板、次梁均按铰接处理。由此引起的误差在计算荷载和内力时调整。 3）不考虑薄膜效应对板内力的影响。4）在传力时，可分别忽略板、次梁的连

续性，按简支构件计算反力。5）大于五跨的连续梁、板，当各跨荷载相同，且跨度相差大10%时，可按五跨的等跨连续梁、板计算。

11.2计算板传给次梁的荷载时，可按次梁的负荷范围确定，隐含着什么假定？ 假定板，次梁非连续，并且仅短向传力

11.3为什么连续梁内力按弹性计算方法与按塑性计算方法时，梁计算跨度的最值是不同的？

两者计算跨度的取值是不同的,以中间跨为例,按考虑塑性内力重分布计算连续梁内力时其计算跨度是取塑性铰截面之间的距离,即取净跨度连续梁内力时，而按弹性理论方法计算，则取支座中心线间的距离作为计算跨度 11.6试比较塑性内力重分布和应力重分布。

适筋梁的正截面应力状态经历了三个阶段： 弹性阶段--砼应力为弹性，钢筋应力为弹性；带裂缝工作阶段--砼压应力为弹塑性，钢筋应力为弹性； 破坏阶段--砼压应力为弹塑性，钢筋应力为塑性。

上述钢筋砼由弹性应力转为弹塑性应力分布，称为应力重分布现象。由结构力学知，静定结构的内力仅由平衡条件得，故同截面本身刚度无关，故应力重分布不会引起内力重分布，而对超静定结构，则应力重分布现象可能会导： ① 截面开裂使刚度发生变化，引起内力重分布；② 截面发生转动使结构计算简图发生变化，引起内力重分布。

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