混凝土结构设计原理问答题终极秘籍.docx
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混凝土结构设计原理问答题终极秘籍
混凝土结构设计原理问答题终极秘籍
1、什么叫混凝土立方强度?
规范规定以什么强度作为混凝土强度等级指标?
答:
按标准方法制作、养护的边长为150mm的立方体试块,在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度作为立方体抗压标准强度,以表示。
规范规定以混凝土立方强度作为混凝土强度等级指标。
2、测定混凝土立方强度的标准试块的尺寸为多少?
工程上还有哪两种尺寸?
如何进行换算的?
答:
标准试块尺寸为:
边长为150mm的立方体,工程上还有用边长为100mm或边长200mm的立方体试块。
由于试件的尺寸效应,需将非标准试块实测值乘以换算系数转换成标准试件的立方体抗压强度标准值,其换算关系为:
3、何谓混凝土收缩、膨胀?
对结构有什么危害?
有哪些措施可避免或减少?
答:
(1)混凝土的收缩与膨胀:
混凝土在空气中结硬时,体积会收缩;在水中结硬时,体积会膨胀,一般收缩值比膨胀值要大得多。
(2)收缩对钢筋混凝土的危害很大。
对一般构件来说,收缩会引起初应力,甚至产生早期裂缝,因为钢筋的存在企图阻止混凝土的收缩,这样将使钢筋受压,混凝土受拉,当拉应力过大时,混凝土便出现裂缝。
此外,混凝土的收缩也会使预应力混凝土的构件产生预应力损失。
(3)减少混凝土收缩裂缝的措施有:
①加强混凝土的早期养护;
②减少水灰比;
③提高水泥标号,减少水泥用量;
④加强混凝土密实振捣;
⑤选择弹性模量大的骨料;
⑥在构造上设置伸缩缝、设置施工后浇带、配置一定数量的构造筋等。
4、什么叫混凝土徐变?
混凝土徐变对结构有什么影响?
答:
在不变的应力长期持续作用下,混凝土的变形随时间而缓慢增长的现象称为混凝土的徐变。
徐变对钢筋混凝土结构的影响既有有利方面又有不利方面。
有利影响,在某种情况下,徐变有利于防止结构物裂缝形成;有利于结构或构件的内力重分布,减少应力集中现象及减少温度应力等。
不利影响,由于混凝土的徐变使构件变形增大;在预应力混凝土构件中,徐变会导致预应力损失;徐变使受弯和偏心受压构件的受压区变形加大,故而使受弯构件挠度增加,使偏压构件的附加偏心距增大而导致构件承载力的降低。
5、我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种?
我国热轧钢筋的强度分为几个等级?
答:
目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线。
根据轧制和加工工艺,钢筋可分为热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋。
热轧钢筋分为热轧光面钢筋HPB235、热轧带肋钢筋HRB335、热轧带肋钢筋HRB400、余热处理钢筋RRB400。
热轧钢筋主要用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力普通钢筋。
6、钢筋按其加工工艺、外形、力学性能的不同可分为哪几种形式?
(1)按其加工工艺:
可分为热轧钢筋、冷加工钢筋、热处理钢筋和钢丝四类。
(2)按外形:
光面钢筋和变形钢筋两种。
(3)按力学性能:
把钢筋分为有明显屈服点的钢筋(软钢:
热轧钢筋和冷轧钢筋)和无明显屈服点的钢筋(硬钢:
钢丝、钢绞线及热处理钢筋)
7、软钢和硬钢的区别是什么?
应力一应变曲线有什么不同?
设计时分别采用什么值作为依据?
答:
有物理屈服点的钢筋,称为软钢,如热轧钢筋和冷拉钢筋;无物理屈服点的钢筋,称为硬钢,如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。
软钢的应力应变曲线如下页图中所示,曲线可分为四个阶段:
弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段。
有明显流幅的钢筋有两个强度指标:
屈服强度、钢筋极限强度
硬钢拉伸时的典型应力应变曲线如图2-2。
钢筋应力达到比例极限点之前,应力应变按直线变化,钢筋具有明显的弹性性质,超过比例极限点以后,钢筋表现出越来越明显的塑性性质,但应力应变均持续增长,应力应变曲线上没有明显的屈服点。
到达极限抗拉强度b点后,同样由于钢筋的颈缩现象出现下降段,至钢筋被拉断。
设计中极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据,一般取残余应变为0.2%所对应的应力σ0.2作为无明显流幅钢筋的强度限值,通常称为条件屈服强度。
8、什么是钢筋的屈强比?
它反映了什么问题?
屈强比:
钢筋的屈服强度与极限抗拉强度之比。
表示结构可靠性的潜力(作为安全储备),抗震结构中,考虑到钢筋有可能受拉进入强化段,因此要求钢筋的屈强比不大于0.8,因而钢筋的极限抗拉强度是检验钢筋质量的另一强度指标。
9、混凝土结构对钢筋性能的要求有哪些?
(1)强度高:
采用较高强度的钢筋可以节省钢材,获得较好的经济效益;
(2)塑性好:
要求钢筋在断裂前有足够的变形,能给人以破坏的预兆。
因此,应保证钢筋的伸长率和冷弯性能合格;
(3)可焊性好:
在很多情况下,钢筋的接长和钢筋之间的连接需要通过焊接。
因此要求在一定工艺条件下钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形,保证焊接后的接头性能良好;
(4)为了使钢筋的强度能够充分被利用和保证钢筋与混凝土共同工作,二者之间应有足够的粘结力。
在寒冷地区,对钢筋的低温性能也有一定的要求。
10、钢筋与混凝土是两种性质不同的材料为什么能共同工作?
(1)钢筋和混凝土之间存在粘结力,能使两者协调变形、相互作用、共同受力;
(2)钢筋与混凝土之间的线膨胀系数接近,当所处环境温度变化时,它们之间不会产生相对变形使粘结力遭到破坏;
(3)混凝土能裹住钢筋,使钢筋不易生锈,也不致因受火灾使钢筋达到软化温度导致结构破坏,因而钢筋混凝土结构具有耐久性。
假如是共同工作的条件还有锚固
11、钢筋和混凝土之间的粘结力是如何产生的?
(1)化学胶着力:
由于混凝土颗料的化学吸附作用,在钢筋与混凝土接触面上产生一种胶结力。
此力数值很小,在整个粘结锚固力中不起明显作用;
(2)摩擦力:
混凝土硬化时体积收缩,将钢筋紧紧握固而产生一种能抵制相互滑移的摩擦阻力;
(3)机械咬合力:
钢筋表面凸凹不平,与混凝土之间产生机械咬合作用,这种机械咬合作用往往很大,约占粘结力的一半以上,是粘结力的主要来源。
12、最小锚固长度是如何确定的?
答:
达到锚固极限状态时所需要的钢筋最小锚固长度,称为临界锚固长度lcra。
锚固抗力等于钢筋屈服强度Fy时,相应的锚固长度就是临界锚固长度lcra,这是保证受力钢筋直到屈服也不会发生锚固破坏的最小长度。
钢筋屈服后强化,随锚固长度的延长,锚固抗力还能增长,到锚固抗力等于钢筋拉断强度Fu时,相应的锚固长度就是极限锚固长度lua。
设计锚固长度la应当在临界锚固长度和极限锚固长度之间,前者是为了保证钢筋承载受力的基本性能,后者是因为过长的锚固实际已经不起作用。
13、由荷载的分项系数乘以荷载的标准值,称恒载的设计值;由荷载的设计值与荷载效应系数的乘积则称为荷载效应设计值,即内力设计值。
14混凝土结构的耐久性是指在正常维护的条件下,在预计的使用时期内,在指定的工作环境中保证结构满足既定功能的要求。
耐久性设计涉及面广,影响因素多,主要考虑以下几个方面:
(1)环境分类,针对不同的环境,采取不同的措施;
(2)耐久性等级或结构寿命分等;
(3)耐久性计算对设计寿命或既存结构的寿命做出预计;
(4)保证耐久性的构造措施和施工要求等。
15、轴心受压构件为什么不宜采用高强钢筋?
答:
因为受压构件中,钢筋和混凝土共同受压,其应力受混凝土的极限应力控制。
混凝土达到最大应力时对应的应变值为千分之二,此时,钢筋的应力值最大可达到400N\mm2:
所以当采用高强钢筋时(钢筋的屈服强度超过400N/mm2),受压钢筋达不到屈服强度不能充分发挥其高强度的作用,这是不经济的。
因此,受压构件不宜采用高强钢筋。
16、如何划分受压构件的长柱与短柱?
(1)长细比l/b<=8的钢筋混凝土柱,在计算上可视为短柱;
(2)反之可视为长柱;
17、受压构件中纵向钢筋有什么作用?
答:
受压构件中纵向钢筋的作用:
与混凝土共同受力,提高抗压承载力,改善混凝土破坏的脆性性质,减小混凝土徐变、承受混凝土收缩和温度变化引起的拉力
18、钢筋混凝土柱中放置箍筋的目的是什么?
对箍筋直径、间距有什么规定?
答:
放置箍筋的目的是:
保证纵向钢筋位置的正确,防止纵向钢筋压曲,对混凝土受压后的侧向膨胀起约束作用,偏心受压柱中剪力较大时还可以起到抗剪作用。
对箍筋直径、间距的要求有:
柱内箍筋间距不应大于400mm,及构件截面的短边尺寸,同时不应大于15d(d为纵向钢筋的最小直径)。
柱内箍筋直径不应小于d/4,且不应小于6mm。
当柱中全部纵向钢筋的配筋率超过3%时,箍筋直径不宜小于8mm,间距不应大于纵向钢筋最小直径的10倍,且不应大于200mm。
19、配螺旋式间接钢筋的轴心受压柱其受压承载力和变形能力为什么能提高?
答:
在螺旋式钢筋柱中,螺旋筋像环箍一样,有效地阻止了核心混凝土的横向变形,使混凝土处于三向受压状态,提高了混凝土的抗压强度,从而间接提高了柱子的承载力
20、计算T形截面的最小配筋率时,为什么是用梁肋宽度b而不用受压翼缘宽度bf?
答:
最小配筋率从理论上是由Mu=Mcy确定的,主要取决于受拉区的形状,所以计算T形截面的最小配筋率时,用梁肋宽度b而不用受压翼缘宽度bf。
21、受弯构件适筋梁从开始加荷至破坏,经历了哪几个阶段?
各阶段的主要特征是什么?
各个阶段是哪种极限状态的计算依据?
答:
适筋受弯构件正截面工作分为三个阶段。
第Ⅰ阶段荷载较小,梁基本上处于弹性工作阶段,随着荷载增加,弯矩加大,拉区边缘纤维混凝土表现出一定塑性性质。
第Ⅱ阶段弯矩超过开裂弯矩Mcr,梁出现裂缝,裂缝截面的混凝土退出工作,拉力由纵向受拉钢筋承担,随着弯矩的增加,受压区混凝土也表现出塑性性质,当梁处于第Ⅱ阶段末Ⅱa时,受拉钢筋开始屈服。
第Ⅲ阶段钢筋屈服后,梁的刚度迅速下降,挠度急剧增大,中和轴不断上升,受压区高度不断减小。
受拉钢筋应力不再增加,经过一个塑性转动构成,压区混凝土被压碎,构件丧失承载力。
第Ⅰ阶段末的极限状态可作为其抗裂度计算的依据。
第Ⅱ阶段可作为构件在使用阶段裂缝宽度和挠度计算的依据。
第Ⅲ阶段末的极限状态可作为受弯构件正截面承载能力计算的依据。
22、什么叫纵向受拉钢筋的配筋率?
钢筋混凝土受弯构件正截面有哪几种破坏形式?
其破坏特征有何不同?
答:
配筋率是钢筋混凝土构件中纵向受力钢筋的面积与构件的有效面积之比(轴心受压构件为全截面的面积)。
ρ为配筋率;As为受拉区纵向钢筋的截面面积;b为矩形截面的宽度;h0为截面的有效高度。
钢筋混凝土受弯构件正截面有适筋破坏、超筋破坏、少筋破坏。
梁配筋适中会发生适筋破坏。
受拉钢筋首先屈服,钢筋应力保持不变而产生显著的塑性伸长,受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变,混凝土压碎,构件破坏。
梁破坏前,挠度较大,产生较大的塑性变形,有明显的破坏预兆,属于塑性破坏。
梁配筋过多会发生超筋破坏。
破坏时压区混凝土被压坏,而拉区钢筋应力尚未达到屈服强度。
破坏前梁的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点,拉区的裂缝宽度较小,破坏是突然的,没有明显预兆,属于脆性破坏,称为超筋破坏。
梁配筋过少会发生少筋破坏。
拉区混凝土一旦开裂,受拉钢筋即达到屈服,并迅速经历整个流幅而进入强化阶段,梁即断裂,破坏很突然,无明显预兆,故属于脆性破坏。
23、什么是延性的概念?
受弯构件破坏形态和延性的关系如何?
影响受弯构件截面延性的因素有那些?
如何提高受弯构件截面延性?
答:
延性是指组成结构的材料、组成结构的构件以及结构本身能维持承载能力而又具有较大塑性变形的能力。
因此延性又包括材料的延性、构件的延性以及结构的延性。
适筋破坏是延性破坏,超筋破坏、少筋破坏是脆性破坏。
在单调荷载下的受弯构件,延性主要取决于两个综合因素,即极限压应变εcu以及受压区高度x。
影响受弯构件截面延性的因素包括,如混凝土强度等级和钢筋级别、受拉钢筋配筋率、受压钢筋配筋率、混凝土极限压应变、箍筋直径和间距、截面形式等。
在设计混凝土受弯构件时,承载力问题与延性问题同样重要。
主要措施是:
(1)抗震设计时,限制纵向受拉钢筋的配筋率,一般不应大于2.5%;受压区高度
x≤(0.25~0.35)h0;
(2)双筋截面中,规定受压钢筋和受拉钢筋的最小比例,一般使受压钢筋与受拉钢筋面积之比保持为0.3~0.5;在弯矩较大的区段适当加密箍筋。
24、什么叫等效应力图形?
等效后的应力图形应满足哪两点要求?
绘图表示。
、
从试验分析知,受弯构件正截面承载力计算是以适筋梁的Ⅲe阶段的应力状态为依据,此时,压区混凝土应力图形为曲线型,为便于计算,以等效矩形应力图形来代替压区混凝土实际应力图形。
等效后的应力图形应满足:
(1)混凝土压力合力C的作用位置不变;
(2)混凝土压力合力C的作用点不变。
如图4-6所示。
25、什么叫受压区混凝土的相对高度?
什么叫相对界线受压区高度?
与哪些因素有关?
是指压区混凝土的高度与截面有效高度的比值。
不仅与钢筋级别有关,还与混凝土强度等级有关。
26、进行单筋矩形受弯构件承载力计算时,引入了哪些基本假设?
答:
(1)截面应变保持平面;
(2)不考虑混凝土抗拉强度(拉区混凝土不参与工作);
(3)混凝土、钢筋的应力应变曲线按理想化的图形取值;
27、在进行受弯构件截面设计时,当或时,可采取什么措施解决此问题?
答:
(1)增加梁的截面高度;
(2)提高混凝土的强度等级;
(3)采用双筋截面梁。
28、双筋矩形截面梁承载力基本公式的建立必须满足哪两个条件?
为什么?
答:
(1)或或:
防止超筋破坏;
(2)保证受压筋在构件破坏时应力达到抗压强度
29、进行双筋矩形截面梁正截面设计中引进第三个条件是什么?
是基于什么考虑的?
答:
引进条件是:
,,应考虑充分发挥混凝土的抗压能力,使总用钢量最少。
30、斜裂缝产生的原因是什么?
答:
受弯构件受到弯矩和剪力的作用。
在弯矩和剪力为主的区段内,在它们产生的正应力和剪应力共同作用下,在受拉区产生复合主拉应力,当超过混凝土的极限抗拉强度时,将会产生斜裂缝,会发生斜截面破坏。
31、斜截面破坏形态有几类?
分别采用什么方法加以控制?
答:
(1)斜截面破坏形态有三类:
斜压破坏,剪压
破坏,斜拉破坏
(2)斜压破坏通过限制最小截面尺寸来控制;
剪压破坏通过抗剪承载力计算来控制;
斜拉破坏通过限制最小配箍率来控制;
32、钢筋混凝土受弯构件斜截面受剪承载力计算公式的适用条件是什么?
是什么系数?
如何取值?
答:
(1)公式上限值—最小截面尺寸:
防止发生斜压破坏
公式下限值—最小配箍率和箍筋最大间距:
防止斜拉破坏
33、为什么弯起筋的设计强度取0.8系数?
考虑到靠近剪压区的弯起钢筋在斜截面破坏时,其应力达不到的不均匀系数。
34、影响斜截面受剪承载力的主要因素有哪些?
答:
(1)剪跨比的影响,随着剪跨比的增加,抗剪承载力逐渐降低;
(2)混凝土的抗压强度的影响,当剪跨比一定时,随着混凝土强度的提高,抗剪承载力增加;
(3)纵筋配筋率的影响,随着纵筋配筋率的增加,抗剪承载力略有增加;
(4)箍筋的配箍率及箍筋强度的影响,随着箍筋的配箍率及箍筋强度的增加,抗剪承载力增加;
(5)斜裂缝的骨料咬合力和钢筋的销栓作用;
(6)加载方式的影响;
(7)截面尺寸和形状的影响;
35、钢筋混凝土梁斜截面承载力应验算哪些截面?
(1)支座边缘处;
(2)弯筋弯起处;
(3)箍筋面积或间距改变处;
(4)腹板厚度改变处。
上述截面都是斜截面承载力比较薄弱的地方,所以都应该进行计算,并应取这些斜斜面范围内的最大剪力,即斜截面起始端的剪力作为剪力设计值。
36、什么叫材料抵抗弯矩图?
什么叫荷载效应图?
两者之间的关系如何?
答:
(1)按照纵向钢筋所画出的反映梁正截面的抵抗弯矩图,称为材料抵抗弯矩图;
(2)由荷载对梁的各个正截面所产生的弯矩设计值所绘制的图形,称为荷载效应图;
(3)材料抵抗弯矩图只有包住荷载效应图才能保证梁正截面抗弯的承载力;
37、如何确定纵向受力钢筋弯起点的位置?
梁内设置弯起筋抗剪时应注意哪些问题?
答:
若用弯起抗剪,则弯起点的位置应同时满足如下要求:
(1)满足斜截面抗剪要求:
由抗剪计算确定;
(2)正截面抗弯的要求:
材料图覆盖弯矩图。
弯筋与梁纵轴线的交点应位于按计算不需要该钢筋的理论断点(或不需要点)以外;
(3)斜截面抗弯:
弯起点应设置按正截面抗弯承载力计算该钢筋强度充分利用点以外,其距离应处;
当不满足斜截面抗剪承载力要求时,应适当加密箍筋或增设鸭筋。
38、什么叫腰筋?
有何作用?
如何设置?
答:
当梁高大于700mm或腹板高h>450mm时,应在梁的两个侧面沿梁高度配置直径不小于8mm纵向构造钢筋(俗称腰筋)。
每侧纵向构造钢筋的截面面积不应小于腹板截面面积的0.1%,且其间距不宜大于300~400mm。
(1)防止梁过高,混凝土外凸;
(2)控制由于混凝土收缩和温度变形在梁腹部产生的竖向裂缝;
(3)控制拉区弯曲裂缝在梁腹部汇成宽度较大的裂缝。
39、纵向受力钢筋可以在哪里截断?
延伸长度有何要求?
答:
(1)钢筋混凝土梁下部纵向钢筋不允许截断,只能弯起。
(2)钢筋混凝土连续梁]框架梁支座截面的负弯矩纵向钢筋不宜在受拉区截断。
如必须截断时,其截断的位置如图4-10所示,及其延伸长度应满足表4-10的要求。
40、对T形、工字形截面梁进行斜截面承载力计算时可按何种截面计算?
为什么?
答:
对于T形、工字形截面梁进行斜截面承截力计算时可按矩形截面计算,因为翼缘对抗剪承载力的贡献非常小,在规范认为这一部分贡献可忽略不计,所以T形和工字形截按矩形(b*h)截面计算。
41、什么情况下要采用复合箍筋?
为什么要采用这样的箍筋?
答:
当柱短边长度大于400mm,且纵筋多于3根时,应考虑设置复合箍筋。
形成牢固的钢筋骨架,限制纵筋的纵向压曲。
42、如何划分受压构件的长柱与短柱?
答:
(1)长细比小于等于8的钢筋混凝土柱,在计算上可视为短柱;
(2)长细比大于8的钢筋混凝土柱,在计算上可视为长柱。
43、判别大、小偏心受压破坏的条件是什么?
大、小偏心受压的破坏特征分别是什么?
答:
(1),大偏心受压破坏;,小偏心受压破坏;
(2)破坏特征:
大偏心受压破坏:
破坏始自于远端钢筋的受拉屈服,然后近端混凝土受压破坏;
小偏心受压破坏:
构件破坏时,混凝土受压破坏,但远端的钢筋并未屈服;
44、附加偏心距ea的物理意义是什么?
答:
附加偏心距ea的物理意义在于,考虑由于荷载偏差、施工误差等因素的影响,e0会增大或减小,另外,混凝土材料本身的不均匀性,也难保证几何中心和物理中心的重合。
45、计算钢筋混凝土偏心受压构件中为何要考虑偏心距增大系数?
怎样计算?
什么情况下取?
答:
(1)考虑钢筋混凝土柱在承受偏心荷载后,会产生纵向弯曲变形,而产生侧向挠度,用一个系数来表示:
(2)
—偏心受压构件的截面曲率修正系数,,当时取;
—构件长细比对截面曲率的影响系数,,当
时,取
(3)当时,可不考虑纵向弯曲对偏心距的影响,取
46、钢筋混凝土偏心受压构件截面配筋率应满足哪些要求?
答:
(1)单侧钢筋最小配筋率:
,
(2)总配筋率:
47、轴向压力对钢筋混凝土偏心受压构件斜截面受剪承载力有什么影响?
计算公式中如何体现?
对轴向压力有无限制?
公式中如何取值?
答:
试验表明,由于轴向力的存在,延缓了斜裂缝的出现和开展,使截面保留有较大的混凝土剪压区面积,因而使受剪承载力得以提高。
试验证明:
当时,混凝土的抗剪承载力随N的增加而增加;当时,反而会使抗剪承载力降低,即N抗剪承载力的提高是有限制的。
48、偏心受压构件什么情况下要对弯矩作用平面外的承载力验算?
答:
当纵向压力N较大且弯矩作用平面内的偏心距ei小,若垂直于弯矩平面的长细比较大时,则有可能由垂直于弯矩作用平面的纵向压力起控制作用。
因此,规范规定:
偏心受压构件除应计算弯矩作用平面内的受压承载力外,尚应按轴心受压构件验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力,其计算公式为
49、怎样判别构件属于小偏心受拉还是大偏心受拉?
它们的破坏特征有何不同?
答:
当 时为小偏心受拉。
当 时为大偏心受拉。
小偏心受拉的破坏特征:
小偏心受拉构件破坏时,截面全部裂缝,混凝土退出工作,拉力全部由钢筋承担,钢筋ASAS’的拉应力达到屈服。
大偏心受拉的破坏特征:
大偏心受拉有混凝土受压区,钢筋先达到屈服强度,然后混凝土受压破坏。
50、偏心受拉构件中的轴向拉力对构件的斜截面受,剪承载力有何影响?
答:
轴向拉力的存在,将使斜裂缝提前出现,而且裂缝宽度加大,构件载面的受剪承载力明显降低。
51、大偏心受拉构件的正截面承载力计算中,xb为什么取与受弯构件相同?
答:
大偏心受拉构件的正截面破坏特征和受弯构件相同,钢筋先达到屈服强度,然后混凝土受压破坏;又都符合平均应变的平截面假定,所以xb取与受弯构件相同。
52、大偏心受拉构件为非对称配筋,如果计算中出现或负值时,该如何处理?
答:
取 ,对混凝土受压区合力点(即受压钢筋合力点)取矩,
52、答:
钢筋混凝土纯扭构件有三种破坏形式。
受力特点如下:
(1)适筋纯扭构件
当纵向钢筋和箍筋的数量配置适当时,在外扭矩作用下,混凝土开裂并退出工作,钢筋应力增加但没有达到屈服点。
随着扭矩荷载不断增加,与主斜裂缝相交的纵筋和箍筋相继达到屈服强度,同时混凝土裂缝不断开展,最后形成构件三面受拉开裂,一面受压的空间扭曲破坏面,进而受压区混凝土被压碎而破坏,这种破坏与受弯构件适筋梁类似,属延性破坏,以适筋构件受力状态作为设计的依据。
(2)超筋纯扭构件
当纵向钢筋和箍筋配置过多或混凝土强度等级太低,会发生纵筋和箍筋都没有达到屈服强度,而混凝土先被压碎的现象,这种破坏与受弯构件超筋梁类似,没有明显的破坏预兆,钢筋未充分发挥作用,属脆性破坏,设计中应避免。
为了避免此种破坏,《混凝土结构设计规范》对构件的截面尺寸作了限制,间接限定抗扭钢筋最大用量。
(3)少筋纯扭构件
当纵向钢筋和箍筋配置过少(或其中之一过少)时,混凝土开裂后,混凝土承担的拉力转移给钢筋,钢筋快速达到屈服强度并进入强化阶段,其破坏特征类似于受弯构件的少筋梁,破坏扭矩与开裂扭矩接近,破坏无预兆,属于脆性破坏。
这种构件在设计中应避免。
为了防止这种少筋破坏,《混凝土结构设计规范》规定,受扭箍筋和纵向受扭钢筋的配筋率不得小于各自的最小配筋率,并应符合受扭钢筋的构造要求。
53、简述素混凝土纯扭构件的破坏特征。
答:
素混凝土纯扭构件在纯扭状态下,杆件截面中产生剪应力。
对于素混凝土的纯扭构件,当主拉应力产生的拉应变超过混凝土极限拉应变时,构件即开裂。
第一条裂缝出现在构件的长边(侧面)中点,与构件轴线成45°方向,斜裂缝出现后逐渐变宽以螺旋型发展到构件顶面和底面,形成三面受拉开裂,一面受压的空间斜曲面,直到受压侧面混凝土压坏,破坏面是一空间扭曲裂面,构件破坏突然,为脆性破坏。
54、在抗扭计算中有两个限值,和,它们起什么作用?
答:
当符合下列条件,则不需对构件进行剪扭承载力计算,而根据最小配筋率和构造要求配筋(纵向钢筋和箍筋)。
在受扭构件设计中,为了保证结构截面尺寸及混凝土材料强度不至于过小,为了避免超筋破坏,对构件的截面尺寸规定了限制条件。
《混凝土结构设计规范》在试验的基础上,对hw/b≤6的钢筋混凝土构件,规定截面限制条件如下式
当hw/b≤4时,
55、受扭构件中,受扭纵向钢筋为什么沿截面四周对称放置,并且四角