《混凝土结构理论》课程指导书Word格式.docx

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了解钢筋混凝土材料、构件和结构的基本概念和设计方法

二、学习内容：

（1）钢筋混凝土结构基本材料性能；

（2）钢筋混凝土结构设计方法

三、本章重点、难点：

重点：

钢筋的物理力学性质；

混凝土力学性质；

混凝土结构设计方法

难点：

两种材料的承载能力和变形能力；

概率设计方法

四、建议学习策略：

学习课件；

做自测

5、习题：

1.名词解释

结构的可靠性：

作用和作用效应:

结构抗力:

条件屈服强度:

徐变和收缩:

极限状态:

2.简答题

（1）钢筋和混凝土两种不同材料能够有效结合在一起共同工作的原因？

（2）钢筋和混凝土之间的粘结力主要由哪几部分组成？

影响粘结强度的因素有哪些？

（3）建筑结构应满足哪些功能要求？

为满足这些功能要求，需要对结构进行什么验算？

（4）什么是结构的设计状况？

工程结构设计的设计状况可分为哪几种？

（5）什么是徐变？

徐变对钢筋混凝土结构有何影响？

（6）混凝土收缩变形有哪些特点？

对混凝土结构有哪些影响？

（7）钢筋的应力-应变关系分为哪两类？

为何将屈服强度作为强度设计指标？

学习模块二：

混凝土结构构件

学习混凝土受弯构件正截面承载力设计方法

混凝土受弯构件的正截面破坏形态、计算方法和基本构造要求

受弯构件正截面的计算方法和主要步骤

适筋梁的计算过程

听课件；

做自测、分析案例

五、习题：

1.名词解释

梁截面有效高度；

界限相对受压区高度；

单向板；

双向板；

塑性内力重分布2.简答题

（1）钢筋混凝土正截面受弯构件有哪几种破坏形态？

各有什么特征？

（2）简述钢筋混凝土塑性铰的特点。

（3）正截面承载力计算的基本假定？

（4）简述适筋梁破坏三个阶段的受力特点及其与计算的联系？

（5）什么情况下可以采用双筋截面梁？

配置受压钢筋有何有利作用？

3.计算题

（1）已知矩形截面简支梁，跨中弯矩设计值M=140KN.m。

该梁的截面尺寸b×

h=200mm×

450mm,混凝土强度等级C30，钢筋HRB400级。

试确定该梁跨中纵筋配筋面积As。

（2）某钢筋混凝土矩形截面梁，混凝土保护层厚为25mm（二a类环境），b=250mm，h=500mm，承受弯矩设计值M=160KN.m，采用C20级混凝土，HRB400级钢筋，箍筋直径为8mm，截面配筋如图所示。

复核该截面是否安全。

已知：

fc=9.6N/mm2，ft=1.1N/mm2，fy=360N/mm2，

=1.0

，h0=455mm

学习模块三：

受弯构件斜截面承载力计算

学习混凝土受剪构件的设计方法

混凝土受剪构件的破坏形态、计算方法和基本构造要求

混凝土受剪的计算方法和主要步骤

受剪构件剪压破坏的计算过程

抵抗弯矩图；

筋腹；

无腹筋梁；

配箍率；

剪跨比

2.简答题

（1）钢筋混凝土斜截面受剪有哪几种破坏形态？

（2）影响无腹筋梁受剪承载力的因素有哪些？

（3）影响有腹筋梁受剪承载力的因素有哪些？

（4）箍筋的作用有哪些？

（5）纵筋弯起需满足什么条件？

（1）某简支梁b×

h=250mm×

600mm,混凝土强度等级为C30（

=1.43N/mm2

=14.3N/mm2），箍筋采用双肢

10HPB300级钢筋（Asv1=78.5mm2,fyv=270Mpa）,承受均布荷载，剪力设计值为382kN。

as＝

。

请按照仅配置箍筋对构件进行斜截面抗剪承载力设计。

，

学习模块四：

混凝土受扭构件承载力计算

了解各种混凝土受扭构件设计方法

（1）纯扭构件的承载力计算；

（2）弯剪扭构件的承载力计算

纯扭构件的主要破坏形态；

弯剪扭构件的设计方法

受扭构件的主要计算过程

做自测；

讨论交流

截面有效高度；

受扭构件计算的βt；

受扭构件计算的Wt；

受扭构件配筋强度比ζ

2.简答题

（1）纯扭构件有哪些破坏形态？

计算中如何保证出现希望的破坏模式。

（2）简述弯剪扭构件承载力计算原理？

（3）纯扭构件有哪些破坏形态？

破坏特征是什么？

（4）受扭构件与受弯构件的纵筋和箍筋配置要求有何不同？

（5）配筋强度比ζ的含义是什么？

有何作用？

学习模块五：

受压和受拉构件承载力计算

学习轴心受压构件、偏心受压构件和受拉构件的设计、计算和主要构造

（1）轴心受压构件设计；

（2）非对称配筋偏心受压构件；

（3）对称配筋偏心受压构件

轴心受压和偏心受压构件的设计方法

偏心受压构件设计过程

Nu-Mu相关曲线；

单向偏心受压构件；

双向偏心受压构件；

稳定系数；

附加偏心距：

（1）偏心受压构件正截面破坏形态有哪几种？

破坏特征各是什么？

（2）非对称配筋偏心受压构件如何设计最经济，为什么？

（3）简述配有螺旋箍筋的轴心受压柱的破坏形态。

（4）轴心受压构件中纵向钢筋配筋率有何要求，为什么？

（1）钢筋混凝土偏心受压柱，截面尺寸

×

=400mm×

600mm，轴向力设计值N=1400KN，柱两端弯矩设计值分别为M1=280KN·

m，

=340KN·

m，混凝土强度等级为C30（

，α1=1.0），纵筋采用HRB400（

=

=360N/mm2）。

其中，

按对称配筋计算受压钢筋和受拉钢筋面积。

学习模块六：

钢筋混凝土构件的正常使用极限状态

学习钢筋混凝土构件正常使用极限状态的验算内容和方法

（1）裂缝宽度验算；

（2）挠度验算；

（3）混凝土结构耐久性

裂缝的成因、计算和主要措施；

挠度的影响因素、计算和主要措施

裂缝和挠度的计算过程

看课件；

最小刚度原则；

预应力混凝土；

张拉控制应力；

耐久性

（1）混凝土结构常见的引起耐久性问题的原因有哪些?

（2）简述减小钢筋混凝土梁裂缝宽度的主要措施。

（3）影响混凝土耐久性主要因素?

（4）混凝土结构为什么要进行正常使用极限状态验算？

包括哪些内容？

（5）裂缝产生裂缝产生的原因？

（6）增大刚度或减小挠度的措施有哪些？

（7）预应力构件对预应力钢筋的要求是什么？

（8）何为张拉控制应力？

张拉控制应力为什么不能过低也不能过高？

考试模拟题

第一部分客观题

一、单项选择（每小题2分，共20分）

1、下列哪种特性不是钢筋混凝土的优点（）

A、耐久性好B、可模型好C、抗裂性好D、耐火性好

2、立方体抗压强度测定采用的标准立方体试件边长为（）

A、100mmB、150mmC、180mmD、200mm

3、受弯构件极限承载力验算是以下列哪个状态为依据的（）

A、

aB、

C、

D、

a

4、影响无腹筋梁受剪破坏形态的主要因素是（）

A、剪跨比B、混凝土强度C、纵筋配筋率D、纵筋配筋强度

5、部分超筋破坏的钢筋混凝土受扭构件的破坏属于（）

A、延性破坏B、受压脆性破坏C、受拉脆性破坏D、有一定的延性

6、当N2<

N1<

Nb（界限轴力），M1>

M2时，钢筋混凝土受压柱采用对称配筋，下面哪组内力计算的配筋最大（）

A、N1，M1B、N1，M2C、N2，M2D、N2，M1

7、提高钢筋混凝土受弯构件弯曲刚度的有效方法有（）

A、增加截面高度B、增加构件的配筋C、提高混凝土强度D.增加箍筋数量

8、有腹筋剪扭构件的剪扭承载力（）

A、混凝土部分相关，钢筋部分不相关B、混凝土部分不相关，钢筋部分相关

C、混凝土和钢筋部分都相关D、混凝土和钢筋部分都不相关

9、受拉钢筋应变不均匀系数Ψ越大，表明（）

A裂缝间受拉混凝土参加工作程度越大B裂缝间受拉混凝土参加工作程度越小

C裂缝间钢筋平均应变越小D与裂缝间受拉混凝土参加工作程度无关

10、在长期荷载作用下，引起受弯构件变形增大的主要原因是（）

A、混凝土徐变和收缩B、钢筋与混凝土之间的滑移

C、裂缝宽度增大D、构件中未设受压钢筋

2、是非题（每小题1分，共10分）（说明：

正确的选“A”,错误选“B”）

11.建筑结构需满足安全性、适用性和耐久性等三方面的要求。

（）

12.如果梁受拉区钢筋较多，钢筋需要布置为两排，则该梁截面称为双筋矩形截面。

13.配置箍筋可以提高梁的抗剪承载力，防止斜压破坏（）

14.矩形截面纯扭构件的第一条斜裂缝一般现在长边中点出现（）

15.对偏心受压构件来说，轴压力一定时，弯矩越大越不利（）

16.保护层厚度越大，构件裂缝宽度越大，因此设计中增加保护层厚度对结构耐久性不利（）

17.无明显屈服点的钢筋取残余应变为0.2%时对应的应力

作为强度设计指标。

18.《规范》要求受扭构件的纵筋和箍筋配筋强度比0.6≤ζ≤1.7是为了防止超筋破坏（）

19.对混凝土施加预应力可提高构件的极限承载力（）

20.采用预应力混凝土受弯构件是因为普通受弯构件的承载力不能满足要求（）

第二部分主观题

一、名词解释：

（每题3分，共18分）

1、作用和作用效应：

2、界限相对受压区高度：

3、腹筋：

4、受扭构件计算的βt：

5、稳定系数φ

6、张拉控制应力：

二、简答题（每题5分，共30分）

1、钢筋和混凝土的粘结力主要由哪几部分组成？

2、钢筋混凝土正截面受弯构件有哪几种破坏形态？

3、影响有腹筋梁受剪承载力的因素有哪些？

4、纯扭构件有哪些破坏形态？

5、非对称配筋偏心受压构件如何设计最经济，为什么?

6、简述减小钢筋混凝土梁裂缝宽度的主要措施。

三、计算题（第1小题：

10分；

第2小题：

12分，共22分）

1、已知矩形截面简支梁，跨中弯矩设计值M=140KN.m。

附：

fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2，fy=360N/mm2，

=1.0，

，h0=450-45=405mm

2、某简支梁b×

附模拟题答案要点

客观题答案

1、单项选择

1.C2.B3.D4.A5.D6.C7.A8.A9.B10.A

2、是非题

11.A2.B3.B4.A5.A6.B7.A8.B9.B10.B

主观题答案

1、名词解释

作用是使结构产生内力或变形的各种原因，作用效应：

结构上各种作用对结构产生的效应的总称。

受拉钢筋屈服的同时受压区混凝土被压碎，即适筋梁和超筋梁的界限破坏状态时的相对受压区高度。

箍筋和弯起钢筋统称腹筋。

剪扭构件混凝土强度降低系数。

5、稳定系数φ：

表示因长细比较大而引起的长柱承载力降低程度的系数。

是指张拉钢筋时，张拉设备的测力装置显示的总张拉力除以预应力钢筋横截面面积得出的应力值

二、简答题：

答：

化学胶着力、摩阻力、和机械咬合力三种。

影响因素有：

钢筋表面形状、混凝土强度、保护层厚度、钢筋浇筑位置、钢筋净间距、横向钢筋和横向压力等。

1）适筋梁：

破坏特征为受拉钢筋首先屈服，然后受压区混凝土被压碎。

从钢筋屈服到受弯构件破坏，屈服弯矩My到极限弯矩Mu变化不大，但构件曲率或挠度f变形很大，破坏前有明显预兆，表现为延性破坏。

2）超筋梁：

破坏特征表现为受压混凝土先压碎，受拉钢筋未屈服。

超筋梁的破坏取决于受压区混凝土的抗压强度，受拉钢筋的强度未得到充分发挥，破坏为没有明显预兆的脆性破坏，实际工程中应避免采用。

3）少筋梁：

破坏特征是混凝土一开裂就破坏。

梁的强度取决于混凝土的抗拉强度，混凝土的受压强度未得到充分发挥，极限弯矩很小，属于受拉脆性破坏特征，且承载能力低，应用不经济，实际工程中应避免采用。

剪跨比λ、混凝土强度、配箍率、箍筋强度、纵筋配筋率等。

答：

（1）少筋破坏：

箍筋和纵筋数量过少时，钢筋不足以承担混凝土开裂后释放的拉应力，一旦开裂，受扭变形迅速增大至破坏，变现为明显的脆性；

（2）超筋破坏：

纵筋和箍筋都过多时，受扭构件在破坏前出现较多细而密的螺旋形裂缝，在钢筋屈服前混凝土先压坏，变现为受压脆性破坏；

（3）部分超筋破坏：

箍筋和纵筋配筋比例相差过大时，会出现两者中配筋率较小的钢筋屈服，而另一种钢筋未达到屈服的情况。

具有一定的延性，但小于适筋构件；

（4）适筋破坏：

箍筋和纵筋配置都合适时，与裂缝相交的纵筋和箍筋均能达到屈服，然后混凝土压坏，属于延性破坏。

（1）大偏心受压构件：

取

原因：

充分利用受压区混凝土承受压力，可使总用钢量（

）最少。

（1）小偏心受压构件：

取

远离偏心压力一侧的纵向受力钢筋不论受拉还是受压，其应力均不能达到屈服强度，因此取其等于最小配筋梁一般最为经济。

（1）减小钢筋直径

（2）提高混凝土强度（3）增减配筋率或配筋面积

（4）采用变形钢筋（5）采用预应力

三、计算题

1、解：

（1）计算x，并判断是否超筋

不属于超筋。

（2）计算As，并判断是否少筋

不属于少筋。

因此，纵向受力钢筋面积As取1174mm2满足适筋梁要求。

2、解:

（1）计算截面有效高度.

=560mm

（2）验算截面尺寸

=560mm,

=0.25×

1.0×

14.3×

250×

560

=500500N=500.5kN>

382kN

截面尺寸满足要求.

（3）验算是否需要计算配箍

=0.7×

1.43×

=140140N=140.14kN<

V=382kN

需要按计算配箍

（4）计算配箍

=1.6mm2/mm

因2

10箍筋

=78.5mm2,

=2，可得

98mm,取s=90mm.

（5）验算最小配箍率

因此，箍箍筋选用双肢

10@90满足要求.

附模块习题答案要点

模块一答案要点：

1、结构的可靠性：

结构在规定时间内，在规定条件下，完成预定功能的能力（或者安全性、耐久性、适用性）。

2、作用和作用效应：

作用是使结构产生内力或变形的各种原因；

作用效应是结构上各种作用对结构产生的效应的总称。

3、结构抗力：

结构或构件承受作用效应的能力，即结构或结构。

4、条件屈服强度：

对于无明显屈服点的钢筋取残余应变为0.2%时对应的应力

作为强度设计指标，成为条件屈服强度。

5、徐变和收缩：

混凝土在荷载的长期作用下随时间增长而增长的变形称为徐变；

混凝土在空气中硬化时体积收缩的现象称为收缩。

6、极限状态：

当结构超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，称为极限状态。

2、简答题

1、钢筋和混凝土两种不同材料能够有效结合在一起共同工作的原因？

一：

钢筋和混凝土之间存在粘结力，使两者之间能传递力和变形；

二：

钢筋和混凝土两种材料的温度线膨胀系数接近。

2、钢筋和混凝土之间的粘结力主要由哪几部分组成？

3、建筑结构应满足哪些功能要求？

安全性，适用性，耐久性。

满足安全性需进行承载能力极限状态验算；

满足适用性和耐久性需进行正常使用极限状态验算。

4、什么是结构的设计状况？

设计状况是代表一定时段内实际情况的一组设计条件，设计应做到在该组条件下结构不超越有关的极限状态；

分为：

持久设计状况、短暂设计状况、偶然设计状况和地震设计状况。

5、什么是徐变？

徐变使构件变形增加；

在钢筋混凝土截面内引起应力重分布；

在预应力混凝土构件中引起预应力损失；

某些情况下可减少由于支座不均匀沉降而产生的应力，延缓收缩裂缝出现。

6、混凝土收缩变形有哪些特点？

混凝土收缩是一种随时间增长而增长的变形；

凝结初期收缩变形发展较快，二个月达50%；

三个月后趋于逐渐缓慢，一般两年后趋于稳定。

混凝土收缩收到约束时将产生收缩拉力，加速裂缝的出现和开展；

预应力混凝土结构中，混凝土收缩将导致预应力损失。

7、钢筋的应力-应变关系分为哪两类？

分为有明显屈服点钢筋和无明显屈服点钢筋，习惯上也分别称为软钢和硬钢。

因为当构件某一截面的钢筋应力达到屈服强度后，将在荷载基本不变情况下产生持续的塑性变形，使构件的变形和裂缝宽度显著增大以致无法使用，因此一般结构计算中通常取屈服强度作为设计强度的依据。

模块二答案要点：

一、名词解释

1、梁截面有效高度:

钢筋截面形心至梁顶面受压边缘的距离。

3、单向板：

当l2/l1>

2时，板主要沿短跨方向受弯，设计中可仅考虑短边方向受弯，长边可仅按构造处理的板。

4、双向板：

当l2/l1≤2时，沿板长边传递的荷载以及长跨方向的弯矩均不能忽略，设计中需考虑双向受弯的板。

5、塑性内力重分布：

由于超静定结构的塑性变形而使结构内力重新分布的现象。

二、简答题

1、钢筋混凝土正截面受弯构件有哪几种破坏形态？

从钢筋屈服到受弯构件破坏，屈服弯矩My到极限弯矩Mu变化不大，但构件曲率

或挠度f变形很大，破坏前有明显预兆，表现为延性破坏。

2）超筋梁：

2、简述钢筋混凝土塑性铰的特点。

答：

A）.仅沿弯矩方向转动；

B）.转动能力有限；

C）.能承担一定弯矩Mu；

D）.形成塑性变形区域。

3、正截面承载力计算的基本假定？

（1）截面保持平面；

（2）不考虑混凝土的抗拉强度；

（3）采用简化的混凝土的应力应变关系曲线;

（4）纵向钢筋的应力等于钢筋应变与起弹性模量的乘积，但绝对值不大于其强度设计值。

4、简述适筋梁破坏三个阶段的受力特点及其与计算的联系？

（1）第

阶段，弹性工作阶段，其阶段末

a为抗裂验算的依据；

（2）第

阶段，带裂缝工作阶段，为裂缝跨度和挠度计算依据；

（3）第

阶段，破坏阶段，其阶段末

a为承载力计算依据。

5、什么情况下可以采用双筋截面梁？

（1）梁承受的弯矩很大，构件截面尺寸和材料受使用和施工限制不能增加，同时计算无法满足单筋截面最大配筋率限制条件而出现超筋梁；

（2）不同荷载组合下，截面承受正、负弯矩作用时；

配置受压钢筋有利于提高截面的延性。

fc=14.3N/mm2，ft=