混凝土课后答案

第二章 混凝土结构材料的物理力学性能

2.1 我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构中的钢筋或钢丝有哪些种类？有明显屈服点钢筋和没有明显屈服点钢筋的应力—应变关系有什么不同？为什么将屈服强度作为强度设计指标？ 提示：我国混凝土结构用钢筋可分为热轧钢筋、冷加工钢筋、热处理钢筋及高强钢丝和钢绞线等。

有明显屈服点钢筋的应力—应变曲线有明显的屈服台阶，延伸率大，塑性好，破坏前有明显预兆；没有明显屈服点钢筋的应力—应变曲线无屈服台阶，延伸率小，塑性差，破坏前无明显预兆。

2.2 钢筋的力学性能指标有哪些？混凝土结构对钢筋性能有哪些基本要求？

提示：钢筋的力学性能指标有强度和变形。

对有明显屈服点钢筋，以屈服强度作为钢筋设计强度的取值依据。对无屈服点钢筋，通常取其条件屈服强度作为设计强度的依据。 钢筋除了要有足够的强度外，还应具有一定的塑性变形能力，反映钢筋塑性性能的一个指标是伸长率。钢筋的冷弯性能是检验钢筋韧性、内部质量和加工可适性的有效方法。

混凝土结构对钢筋性能的要求：①强度高：强度越高 ，用量越少；用高强钢筋作预应力钢筋，预应力效果比低强钢筋好。②塑性好：钢筋塑性性能好，破坏前构件就有明显的预兆。③可焊性好：要求在一定的工艺条件下，钢筋

V 《混凝土结构设计原理》

思考题及习题

（参考答案）

苏州科技学院

土木工程系

2003年8月

第1章绪论

思考题

1.1钢筋混凝土梁破坏时的特点是：受拉钢筋屈服，受压区混凝土被压碎，破坏前变形较大，有

明显预兆，属于延性破坏类型。在钢筋混凝土结构中，利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱，钢筋的抗拉能力很强的特点，用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力，钢筋主要承受中和轴以下受拉区的拉力，即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载，直到受拉钢筋达到屈服强度以后，荷载再略有增加，受压区混凝土被压碎，梁才破坏。

由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，且钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏二者之间的粘结，从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。

1.2钢筋混凝土结构的优点有：1）经济性好，材料性能得到合理利用；2）可模性好；3）耐久

性和耐火性好，维护费用低；4）整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性；5）刚度大，阻尼大；6）就地取材。缺点有：1）自重大；2）抗裂性差；3）承载力有限；4）施工复杂；5）加固困难。

1.3本课程主要内容分为“混凝土结构设计原理”和“混凝土结构设计”两部分。前者主要

第一章 绪 论

问 答 题

1． 什么是混凝土结构？

2． 以简支梁为例，说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。 3． 钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？ 4． 混凝土结构有什么优缺点？

5． 房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么？ 6． 简述混凝土结构设计方法的主要阶段。 7． 简述性能设计的主要步骤。

8． 简述学习《混凝土结构设计原理》课程的应当注意的问题。

第一章 绪 论 问答题参考答案

1． 什么是混凝土结构？

答：混凝土结构是以混凝土材料为主，并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维，形成的结构，有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点。

2． 以简支梁为例，说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。

答：素混凝土简支梁，跨中有集中荷载作用。梁跨中截面受拉，拉应力在荷载较小的情况下就达到混凝土的抗拉强度，梁被拉断而破坏，是无明显预兆的脆性破坏。

钢筋混凝土梁，受拉区配置受拉钢筋梁的受拉区还会开裂，但开裂后，出现裂缝，拉力由钢筋承担，直至钢筋屈服以后，受压区混凝土受压破坏而达到极限荷载，构件破坏。

素混凝土简

第一章绪论

问答题

1．什么是混凝土结构？

2．以简支梁为例，说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。

3．钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？

4．混凝土结构有什么优缺点？

5．房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么？

6．简述混凝土结构设计方法的主要阶段。

7．简述性能设计的主要步骤。

8．简述学习《混凝土结构设计原理》课程的应当注意的问题。

第一章绪论

问答题参考答案

1．什么是混凝土结构？

答：混凝土结构是以混凝土材料为主，并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维，形成的结构，有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点。

2．以简支梁为例，说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。

答：素混凝土简支梁，跨中有集中荷载作用。梁跨中截面受拉，拉应力在荷载较小的情况下就达到混凝土的抗拉强度，梁被拉断而破坏，是无明显预兆的脆性破坏。

钢筋混凝土梁，受拉区配置受拉钢筋梁的受拉区还会开裂，但开裂后，出现裂缝，拉力由钢筋承担，直至钢筋屈服以后，受压区混凝土受压破坏而达到极限荷载，构件破坏。

素混凝土简支梁的受力特点是承受荷载较小，并且是脆性破坏。钢筋

思考题与习题————绪论

一、简答题

1-1.1 钢筋混凝土结构有哪些主要优点？有哪些主要缺点？如何克服这些缺点？ 二、填空题

1-2.2 钢筋和混凝土的物理、力学性能不同，它们能够结合在一起共同工作的主要原因是

_____________和__________________。

思考题与习题（材料）

一、简答题

2-1.1 混凝土结构中使用的钢筋主要有哪些种类？根据钢筋的力学性能，钢筋可以分为哪两种类型？其屈服强度如何取值?

2-1.2 有明显屈服点钢筋和没有明显屈服点钢筋的应力~应变曲线有什么不同？

2-1.3 钢筋的冷加工方法有哪几种? 冷拉和冷拔后的力学性能有何变化？《结构规范》是否主张继续

推广应用冷加工钢筋，为什么？ 2-1.4 混凝土的强度等级是如何确定的？我国《规范》规定的混凝土强度等级有哪些？

2-1.5 混凝土的立方体抗压强度平均值fcu,m、轴心抗压强度平均值fc,m和轴心抗拉强度平均值ft,m是

如何确定的？为什么fc,m低于fcu,m？fc,m与fcu,m有何关系？ft,m与fcu,m有何关系？ 2-1.6 混凝土的变形模量和弹性模量是怎样确定的？各有什么用途？ 2-1.7 混凝土受拉应力–应变曲线有何特点？极限拉应变是多

作业二解答要点

思考题3-1 轴心受压构件中纵筋的作业时什么？ 答：1）与混凝土共同承担轴向压力；

2）承担由于初始偏心或其它偶然作用引起附加弯矩在构件中产生的拉力；

3）提高受压构件的延性（螺旋箍筋柱表现更佳）。

思考题3-3 螺旋箍筋柱应该满足的条件有哪些？ 答：1）不宜过于细长，圆形柱子l0/d≤12；

2）箍筋间距不应过大或过小，40 mm≤s≤80 mm、dcor/5； 3）箍筋直径不应过小，d箍≥d纵/4、6 mm；

4）间接钢筋的换算截面面积Ass0≥0.25 As纵,否则套箍作用不明显。

3-2由于建筑上使用要求，某现浇柱截面尺寸为250mm×250mm，柱高4.0m，计算高度

l0?H?4.0m，配筋为

416(As??804mm2)。C30混凝土，HRB400级钢筋，承受轴向力设计值N=950kN。试问柱截面是否安全？

习题3—2属于轴心受压构件的截面承载力校核问题。 已知：b?h?250mm?250mm, H?4.0m, N?950kN, As'?804mm2材料：

C30, HRB400, fc?14.3, fy?360, l0?H?4.0m, 验：Nu?N?

【解题要点】： （1）验算配筋率。

As'?????1.2

第一章

1钢筋和混凝土共同工作的基础是什么？答：（1）混凝土和钢筋之间有良好的粘结性能，两者能可靠的结合在一起，共同受力，共同变形。（2）两种材料的温度线膨胀系数很接近，避免温度变化产生较大的温度应力破坏二者之间的粘结。（3）混凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于过早的腐蚀或者高温软化。 2与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁有哪些优势？答：素混凝土梁的承载力小，仅为开裂荷载，破坏具有突然性。而在梁的受拉区布置适量的钢筋，由于钢筋具有很好的抗拉性能，当混凝土开裂后钢筋可以帮助混凝土承受拉力。所以，钢筋混凝土梁的承载力远大于素混凝土梁，而且钢筋混凝土梁的变形能力也比素混凝土梁要好，使梁在破坏前能给人明显的预告。 3与钢筋混凝土梁相比，预应力混凝土梁有哪些优势？

答：预应力钢筋在梁底部产生的预应力会抵消外部荷载产生的拉应力，使得梁底部不产生或者产生很小的拉应力，提高梁的抗裂性能。

4与其他结构相比，混凝土结构有哪些特点？ 答：（一）优点：良好的耐久性、良好的耐火性、良好的整体性、良好的可模型、可就地取材、节约钢材（二）缺点：自重大、易开裂、耗费大量的模板、施工受季节影响、隔热隔声性能差 第二章

1．钢筋的分类：劲性钢筋与柔性钢筋，按表面形状，光圆钢筋与变

第十一章

1什么是单双向板？怎样加以区别？其传力路线有和特征？ 单向板：荷载作用下，只在一个方向或主要在一个方向弯曲的板。 双向板：荷载作用下，在两个方向弯曲，且不能忽略任一方向弯曲的板。 （1） 对两对边支承的板，应按单向板计算。 （2） 对于四边支承的板 l/b?2时应按双向板计算；

2?l/b?3时宜按双向板计算；按沿短边方向受力的单向板计算 时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋； l/b?2时可按沿短边方向受力的单向板计算。

单向板沿短边方向受力，特征个方向弯曲双向板双向受力特征两个方向弯曲 2什么叫截面的弯曲刚度？什么叫截面竖向弯曲刚度？ 截面的弯曲刚度：使构件截面产生单位曲率需施加的弯矩值

截面竖向弯曲刚度：使构件截面产生单位挠度需施加的竖向均布荷载 3现浇单向板的设计步骤是什么？

（1） 结构平面布置，并拟定板厚和主、次梁的截面尺寸 （2） 确定梁、板得计算简图 （3） 梁、板的内力分析 （4） 截面配筋及构造设施 （5） 绘制施工图

4单向板肋梁楼盖其板、次梁、主梁的跨度如何确定？工程常用的数值分别是多少？

板的跨度：次梁的间距 单向板：1

《混凝土结构设计原理》

第4章 受弯构件的正截面受弯承载力

4.1 混凝土弯曲受压时的极限压应变cu ε的取值如下：当正截面处于非均匀受压时，cu ε的取值随混凝土强度等

级的不同而不同，即cu ε＝0.0033－0.5(f cu,k －50)×10-5，且当计算的cu ε值大于0.0033时，取为0.0033；当正截面处于轴心均匀受压时，cu ε取为0.002。

4.2 所谓“界限破坏”，是指正截面上的受拉钢筋的应变达到屈服的同时，受压区混凝土边缘纤维的应变也正好达

到混凝土极限压应变时所发生的破坏。此时，受压区混凝土边缘纤维的应变c ε＝cu ε＝0.0033－0.5(f cu,k －50)×10-5，受拉钢筋的应变s ε＝y ε＝f y ／E s 。

4.3 因为受弯构件正截面受弯全过程中第Ⅰ阶段末(即Ⅰa 阶段)可作为受弯构件抗裂度的计算依据；第Ⅱ阶段可作

为使用荷载阶段验算变形和裂缝开展宽度的依据；第Ⅲ阶段末(即Ⅲa 阶段)可作为正截面受弯承载力计算的依据。所以必须掌握钢筋混凝土受弯构件正截面受弯全过程中各阶段的应力状态。正截面受弯承载力计算公式正是根据Ⅲa 阶段的应力状态列出的。

4.4 当纵向受拉钢筋配筋率ρ满足b min

ρρρ≤≤时发生适筋

思考与练习

1.基本力学性能

1-1

混凝土凝固后承受外力作用时，由于粗骨料和水泥砂浆的体积比、形状、排列的随机性，弹性模量值不同，界面接触条件各异等原因，即使作用的应力完全均匀，混凝土内也将产生不均匀的空间微观应力场。在应力的长期作用下，水泥砂浆和粗骨料的徐变差使混凝土内部发生应力重分布，粗骨料将承受更大的压应力。

在水泥的水化作用进行时，水泥浆失水收缩变形远大于粗骨料，此收缩变形差使粗骨料受压，砂浆受拉，和其它应力分布。这些应力场在截面上的合力为零，但局部应力可能很大，以至在骨料界面产生微裂缝。

粗骨料和水泥砂浆的热工性能（如线膨胀系数）的差别，使得当混凝土中水泥产生水化热或环境温度变化时，两者的温度变形差受到相互约束而形成温度应力场。由于混凝土是热惰性材料，温度梯度大而加重了温度应力。环境温度和湿度的变化，在混凝土内部形成变化的不均匀的温度场和湿度场，影响水泥水化作用的速度和水分的散发速度，产生相应的应力场和变形场，促使内部微裂缝的发展，甚至形成表面宏观裂缝。混凝土在应力的持续作用下，因水泥凝胶体的粘性流动和内部微裂缝的开展而产生的徐变与时俱增，使混凝土的变形加大，长期强度降低。

另外，混凝土内部有不可避免的初始气孔和缝隙，其尖端附近因