《水工钢筋混凝土结构学》复习题.docx

1、水工钢筋混凝土结构学复习题水工钢筋混凝土结构学复习题绪 论1、 混凝土：由水泥、水及骨料按一定配合比组成的人造石材。2、 钢筋混凝土结构：由钢筋和混凝土两种材料组成的共同受力的结构。素混凝土梁不仅承载能力低，而且破坏时是一种突然发生的脆性断裂；钢筋混凝土梁破坏以前将发生较大的变形，破坏不再是脆性的。3、 钢筋混凝土结构中，混凝土主要承担压力，钢筋主要承担拉力，必要时也可承担压力。4、 钢筋和混凝土能结合在一起共同工作的原因：（1）它们之间有良好的粘结力（基本前提），能牢固地粘结成整体。当构件承受外荷载时，钢筋和相邻混凝土能协调变形而共同工作；（2）钢筋和混凝土的温度线膨胀系数较为接近，当温度变

2、化时，这两种材料不致产生相对的温度变形而破坏它们之间的结合；（3）混凝土保护层可以防止钢筋的锈蚀，提高了耐久性，增加了粘结力。5、 钢筋混凝土结构的分类：（1）按结构的构造外形：杆件体系和非杆件体系；（2）按结构的制造方法：整体式、装配式和装配整体式；（3）按结构的初始应力状态：普通钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土。6、钢筋混凝土结构的优缺点： 优点：耐久性好、整体性好、可模性好、耐火性好、就地取材、节约钢材 缺点及改进措施：自重大（轻质、高强、预应力混凝土）施工复杂（泵送混凝土、大模板）耗费木材多（钢模板）抗裂性差（预应力混凝土结构）修补加固困难（碳纤维、钢板加固） 第一章 混凝土结构材料的物理

3、力学性能1、钢筋的品种：热轧钢筋、钢丝、钢绞线、螺纹钢筋和钢棒。注：热轧钢筋主要用作普通钢筋，而钢丝、钢绞线、螺纹钢筋和钢棒主要用作预应力钢筋。2、 钢筋的具体分类：（1）按钢筋在结构中所起的作用：普通钢筋和预应力钢筋；（2）按化学成分的不同：碳素钢（低碳钢0.25%、中碳钢0.25%0.6%、高碳钢0.6%1.4%）（含碳量增加，强度提高，塑性和韧性降低）普通低合金钢（强度高，塑性好）； （3）热轧钢筋按外形分：热轧光圆钢筋和热轧带肋钢筋（亦称热轧变形钢筋）3、热轧钢筋：是低碳钢或普通低合金钢在高温状态下轧制而成的。（1）HPB235钢筋：一级钢，低碳钢，光圆钢筋，用于薄板、箍筋、架立筋。作

4、为受拉钢筋时末端需加弯钩；（2）HRB335钢筋：二级钢，合金钢，带肋钢筋，是水利工程中应用最为广泛的钢筋；（3）HRB400钢筋：三级钢，合金钢，带肋钢筋，是房屋建筑工程中的主导钢筋品种；（4）RRB400钢筋：三级钢，合金钢；（5）HRB500钢筋：强度高，强度价格比好。一级至三级，强度提高，塑性降低4、钢筋的力学性能钢筋按力学的基本性能来分：（1）热轧钢筋，其力学性质相对较软，称之为软钢（有明显屈服点的钢筋）；（2）预应力钢筋、钢绞线、螺纹钢筋和钢棒，其力学性质高强而硬，称之硬钢（无明显屈服点的钢筋）；（3）冷加工钢筋。5、软钢的强度指标：屈服强度fy（流限）是钢筋强度的设计依据原因：混

5、凝土结构构件中的钢筋，当应力达到屈服强度后，荷载不增加，应变会继续增大，使得混凝土裂缝开展过宽，构件变形过大，结构不能正常使用。所以软钢的受拉强度限值以屈服强度为准。而强化阶段只作为一种安全储备考虑。屈强比fy/fu（0.60.7）。含碳量越高，fy和fu就越高，伸长率就越小，流幅也相应缩短。破坏特征：用软钢配筋的结构，受拉破坏前有明显的预兆。 6、硬钢的强度标准：“协定流限”（条件屈服强度），规范中取极限抗拉强度的85%原因：硬钢没有明确的屈服台阶（流幅），所以设计中一般以“协定流限”作为强度标准，一般相当于极限抗拉强度的70%90%。协定流限：经过加载及卸载后尚存有0.2%永久残余变形时的

6、应力。破坏特征：硬钢配筋的构件，受拉破坏时往往是突然断裂的。7、伸长率：钢筋拉断时的应变，是反映钢筋塑性性能的指标（冷弯试验）。伸长率越大，塑性越好8、混凝土结构对钢筋性能的要求（1）钢筋的强度：对于普通混凝土结构，钢筋的设计强度限值宜在400N/mm2； （2）钢筋的塑性：塑性越大，变形越大，一般要求塑性越大越好；（3）钢筋的可焊性：可焊性是评定钢筋焊接后的接头性能的指标，含碳量提高，可焊性下降；（4）钢筋与混凝土之间的粘结力：钢筋的表面形状是影响粘结力的主要因素。9、混凝土的强度我国混凝土结构设计规范把混凝土立方体试件的抗压强度作为混凝土各种力学指标的基本代表值，并把立方体抗压强度作为评定

7、混凝土强度等级的依据。（1）标准立方体抗压强度fcu：规定用150mm150mm150mm的混凝土立方体试件作为标准试件所测得的抗压强度。试验中采用不涂油脂的试件。尺寸小，两端摩擦影响大，强度就高。加载速度越快强度越高。（2）混凝土强度等级：符号C，单位N/mm2，即规定以边长为150mm的立方体，在温度为（203）、相对湿度不小于90%的条件下养护28d，用标准实验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度标准值fcuk。（3）棱柱体抗压强度fc：150mm150mm300mm 。 fc=0.67fcu（4）轴心抗拉强度ft:立方体/圆柱体试件，劈裂法10、复合应力状态下的混凝土强度当有压应

8、力存在时，混凝土的抗剪强度有所提高，但当压应力过大时，混凝土的抗剪强度反而有所降低；当有拉应力存在时，混凝土的抗剪强度随拉应力的增大而降低；双向受压时，一向抗压强度随另一向压应力的增加而增加；双向受拉时，一向抗拉强度基本上与另一向拉应力的大小无关；一向受拉一向受压时，混凝土抗压（拉）强度随另一向的拉（压）应力的增加而降低；当三向受压时，混凝土一向抗压强度随另二向压应力的增加而增加，并且极限压应力也可以大大提高。11、混凝土的变形的类型（1）由外荷载作用而产生的受力变形（徐变和松弛）；（2）由温度和干湿变化引起的体积变形。水泥用量越多，水灰比越大，干缩12、混凝土在一次短期加载时的应力-应变曲线

9、（1）曲线的三大特征：最大应力值fc、最大应力下的应变值0.002和破坏时的极限压应变0.0033；（2）当应力达到极限强度（即曲线的峰值点）时，试件表面出现与加压方向平行的纵向裂缝，试件开始破坏，这时达到的最大应力称为混凝土棱柱体抗压强度fc。（3）强度越高，加载速度越快，曲线越陡，极限压应变越小13、混凝土的徐变：混凝土在荷载长期持续作用下，应力不变，变形会随着时间的增长而增长的现象。徐变可以部分恢复，在较小应力时就能发生，而塑性变形是不可恢复的，超过弹性极限后才发生。14、产生徐变的原因：（1）混凝土受力后，水泥石中的凝胶体会产生颗粒间的相对滑动；（2）混凝土内部的微裂缝在荷载长期作用下

10、不断发展和增加，从而导致变形的增加。15、影响徐变的因素：（1）徐变与加载应力大小的关系，应力大，徐变大；（2）徐变与加载龄期的关系，龄期短，徐变大；（3）周围湿度对徐变的影响，湿度低，徐变大。徐变对结构的影响：温度应力下降；引起应力重分布，减少应力集中；使结构的变形增大；引起预应力损失；导致破坏。16、设计一般钢筋混凝土结构时，其重力密度取为25KN/m3。17、粘结力的组成（1）水泥凝胶体与钢筋表面之间的胶结力；（2）混凝土收缩，将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力；（3）钢筋表面不平整与混凝土之间产生的机械咬合力；（4）钢筋表面凸出的横肋对混凝土的挤压力。（带肋钢筋）18、影响混凝土粘结力（粘结

11、强度）的因素（1）钢筋的表面形状；（2）混凝土的抗拉强度（成正比）；（3）混凝土结构的受力情况；（4）浇筑混凝土时钢筋的位置、钢筋周围的混凝土厚度。19、接长钢筋的方法：绑扎搭接、焊接、机械连接。 20、钢筋的锚固长度（防止钢筋被拔出）：根据钢筋预应力达到屈服强度时，钢筋才被拔动的条件确定。钢筋强度越高，直径越粗，混凝土强度越低，则锚固长度越长第二章 钢筋混凝土结构设计计算原理1、钢筋混凝土结构设计原理的发展阶段（1）按许可应力法设计（2）按破坏阶段法设计（3）按极限状态法设计（现在采用的设计原理）2、极限状态法（1）承载能力极限状态：即验算结构构件最终破坏时的极限承载力； 保证安全性。准则：

12、KSRKM/KVMu（2）正常使用极限状态：即验算构件在正常使用时的裂缝开展宽度和挠度变形是否满足适用性的要求。 保证适用性和耐久性。准则：Sk（标准值）C（规定限值）3、结构的功能要求（结构的可靠性）（1）安全性；（2）适用性；（3）耐久性。 结构可靠性的保证：妥善处理好施加在结构上的作用所引起的“荷载效应”S和由构件截面尺寸、配筋数量及材料强度构成的“结构抗力”R之间的关系。4、荷载的分类（1）永久荷载：也称恒载，用符号G、g表示，如结构的自重、土压力等；（2）可变荷载：也称活载，用符号Q、q表示，如风荷载、水压力、安装荷载等；（3）偶然荷载：量大时短，用符号A表示，如地震、爆炸、洪水等。

13、注：弯矩M、轴力N、剪力V、扭矩T、挠度f、裂缝宽度w5、荷载效应：荷载在结构构件内所引起的内力、变形和裂缝等反应的统称，用符号S表示。6、结构抗力：结构或结构构件承受荷载效应的能力，即指构件截面的承载力、构件的刚度、截面的抗裂度等。用符号R表示。7、结构的极限状态：结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时的状态。 表达式：Z=R-S, 当Z 0，即RS时，结构安全可靠。（1）承载力极限状态：KSR，结构的稳定、承载能力、结构的滑移、倾覆、构件的截面；（2）正常使用极限状态：Skc变形、裂缝、震动。8、钢筋强度标准值fyk：钢筋的屈服强度值。9、荷载的设计值=荷载的

14、标准值相应的荷载分项系数。（恒载的分项系数为1.05/1.2；活载的分项系数为1.20）第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算1、典型的受弯构件是板和梁。2、受弯构件截面破坏的类型：（1）沿弯矩最大的截面破坏；（2）沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面破坏。3、正截面破坏：当受弯构件沿弯矩最大的截面破坏时，破坏截面与构件的轴线垂直； 斜截面破坏：当受弯构件沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面破坏时，破坏截面与构件的轴线斜交。4、单筋截面：受弯构件中，仅在受拉区配置纵向受力钢筋的截面； 双筋截面：受弯构件中，受拉区和受压区都配置纵向受力钢筋的截面。5、梁跨中截面受力钢筋的根数一般不少于34根；梁

15、中钢筋的根数也不宜太多，会增加浇灌混凝土的困难。6、为了便于施工，板中钢筋的间距不要过密，最小间距为70mm，即每米板宽中最多放14根钢筋。7、在板中，垂直于受力钢筋方向还要布置分布钢筋。分布钢筋的作用：（主要起构造作用，可采用光圆钢筋）（1）将板面荷载更均匀地传布给受力钢筋；（2）在施工中用以固定受力钢筋，并起抵抗混凝土收缩和温度应力的作用。8、适筋梁的工作阶段：阶段名称受力特征计算依据第阶段未裂阶段裂缝未出现，拉力由受拉混凝土与受拉钢筋共同承担是计算受弯构件抗裂时所依据的应力状态第阶段裂缝阶段裂缝开始出现，拉力几乎全部由受拉钢筋承担是计算构件正常使用阶段的变形和裂缝宽度时所依据的状态第阶段

16、破坏阶段钢筋先屈服，而后混凝土被压碎是按极限状态方法计算受弯构件正截面承载力时所依据的状态9、受弯构件正截面的破坏特征：名称形成条件破坏特征破坏性质防止方法适筋破坏s,minss,max钢筋先屈服，而后混凝土被压碎延性破坏承载力计算超筋破坏ss,max混凝土被压碎，钢筋未屈服脆性破坏控制受压区高度b少筋破坏ss,min裂缝一旦出现，构件就发生破坏脆性破坏控制配筋率ss,min注：其中，s为配筋率，s=As/bh010、正截面受弯承载力计算方法的的基本假定（1）平截面假定：即截面上任意点的应变与该点到中和轴的距离成正比，提供了变形协调的几何关系；（2）不考虑受拉区混凝土的抗拉工作；（3）受压区混

17、凝土的应力应变关系采用理想化的应力-应变曲线；（4）有明显屈服点的钢筋（热轧钢筋），其应力应变关系可简化为理想的弹塑性曲线；11、相对界限受压区计算高度：b=Xb/h0相对受压区计算高度：=X/ h0其中，Xb是界限受压区计算高度、h0是截面的有效高度。当受压区计算高度Xb h0（b）时，为适筋破坏，反之，为超筋破坏。12、计算跨度l0的取值（取下列最小值）（1）实心板：l0= ln+a，l0= ln +h，l0=1.1 ln；（2）空心板和简支梁：l0= ln +h，l0=1.05 ln；13、当1（0.85）b时，该如何调整：（1）提高混凝土的强度fc；（2）加大截面尺寸bh。（3）双筋当

18、ss,max时，该如何调整：按最小配筋率计算。14、双筋矩形截面破坏的性质：（1）对于一般强度的受压钢筋，其应力均未能达到屈服强度，计算时可直接采用钢筋的屈服强度作为抗压强度设计值fy；（2）受压钢筋一般不采用高强钢筋：因为采用高强钢筋作为受压钢筋时，由于受到受压区混凝土极限压应变的限制，钢筋的强度不能充分。15、T形梁：由梁肋和位于受压区的翼缘所组成。 T形截面：翼缘位于受压区的截面（该截面既不降低截面的受弯承载力，又能节省混凝土和减轻自重）。第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算1、腹筋：抗剪钢筋（箍筋、弯起钢筋等）2、有腹筋梁加强了斜截面受剪承载力的原因（方面）：（1）与斜裂缝相交的

19、腹筋本身就能承担很大一部分剪力；（2）腹筋能阻止斜裂缝开展过宽，延缓斜裂缝向上伸展，提高了混凝土的受剪承载力Vc；（3）腹筋能有效的减少斜裂缝的开展过宽，提高了斜裂缝上的骨料咬合力Va；（4）箍筋可以限制纵向钢筋的竖向位移，有效地组织了混凝土沿纵筋的撕裂，提高了纵筋的销栓力Vd。3、剪跨比：指剪跨a与截面有效高度h0的比值； 配箍率：sv：（文字说明）其中：Asv箍筋截面面积；b截面宽度；s箍筋间距。最小配箍率：HPB235钢筋0.15%； HRB335钢筋0.10%。4、影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素：（1）剪跨比：腹筋较少时，的影响较大；随着腹筋的增加，对受剪承载力的影响就有所降低

20、了；（2）混凝土强度：随着混凝土强度的增大，受剪承载力有所提高；（3）箍筋配筋率及其强度：在配箍量适当的情况下，梁的受剪承载力随配箍量的增多、箍筋强度的提高而有较大幅度的增大；（4）纵筋配筋率及其强度：梁的受剪承载力随纵筋配筋率的提高而增大；（5）弯起钢筋：梁的受剪承载力随弯起钢筋截面面积的增大、强度的提高而线性增大。（6）其他因素：构件的类型、受力状态等。5、有腹筋梁截面受剪破坏形态与发生条件破坏形态形成条件破坏特征破坏性质防止方法斜拉破坏腹筋数量配置很少且剪跨比较大裂缝未出现，腹筋屈服脆性破坏控制最小配箍率剪压破坏腹筋配置适中（腹筋数量配置很少但剪跨比也不是很大）裂缝开始出现，腹筋先屈服，

21、而后混凝土压、剪破坏脆性破坏承载力计算斜压破坏腹筋配置过多或剪跨比很小箍筋为屈服，混凝土已经破坏脆性破坏控制截面最小尺寸6、抵抗弯矩图（MR图）：各截面实际能抵抗的弯矩图形。第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算1、受压构件的种类：（1）轴心受压构件：轴向压力通过构件截面重心的受压构件；（2）偏心受压构件：轴向压力不通过构件截面重心而与截面重心有一偏心距e0的受压构件2、受压构件的构造要求：（1）截面形式和尺寸：为施工方便，截面尺寸一般采用整数，且尺寸不宜太小；（2）混凝土：受压构件的承载力主要控制于混凝土受压；（3）纵向钢筋：一般采用HRB335和HRB400钢筋，不宜采用高强钢筋， 纵向钢筋

22、作用：协调混凝土受压；承担弯矩；防止脆性破坏。（4）箍筋：受压构件的箍筋都应做成封闭式，箍筋的作用：阻止纵筋受压向外凸曲，防止混凝土保护层的剥落；约束混凝土；抗剪；提高结构的延性。3、稳定系数：表示长柱承载力较短柱降低的程度，是一个小于1的数值。 影响稳定系数的因素：（1）柱的长细比：主要因素；当l0 /b8时，成为短柱，=1；当l0/b8时，称为长柱，值随l0 /b的增大而减小。（2）混凝土强度等级和配筋率：影响很小。6、偏心受压短柱试件的破坏类型：第一类破坏情况受拉破坏：截面部分受拉、部分受压。受拉区先出现裂缝，受拉钢筋屈服，然后受压区混凝土被压碎；第二类破坏情况受压破坏：（1）当偏心距很

23、小时：截面全部受压。靠近轴向压力一侧的混凝土先被压碎，然后受压钢筋达到抗压强度；而另一侧混凝土和钢筋均未达到抗压强度；（2）当偏心距稍大时：截面出现小部分受拉区。受压区混凝土突然性的压碎，而受拉钢筋未屈服；（3）当偏心距较大时：受压区混凝土先被压碎，受拉钢筋未屈服。注：两种情况的界限：远离轴向压力的一侧钢筋是否发生屈服。第六章 钢筋混凝土受拉构件承载力计算1、大小偏心受拉的界限：是否有受压区的存在。（有受压区的，为大偏心受拉）2、偏心受拉构件的破坏特征：（1）小偏心受拉构件：破坏时截面全部裂通，拉力全部由钢筋承受；（2）大偏心受拉构件：受拉区先出现裂缝，纵向钢筋承受全部拉力，然后受拉钢筋屈服，

24、最后受压区混凝土被压碎。第八章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算1、正常使用极限状态验算内容：抗裂验算 、裂缝开展宽度验算、变形验算2、正常使用极限状态验算特点（原因）：正常使用极限状态验算与承载能力极限状态计算相比，两者所要求的目标可靠指标不同。对于正常使用极限状态验算，可靠指标 通常可取为12，这是因为超出正常使用极限状态所产生的后果不像超出承载能力极限状态所造成的后果那么严重。因而规定，进行正常使用极限状态验算时荷载与材料强度均匀取其标准值，而不是他们的设计值。3、抗裂验算：轴心受拉构件、受弯构件、偏心受拉构件4、提高抗裂能力主要方法：（1）加大构件截面尺寸；（2）提高混凝土抗拉强度；

25、（3）采用在局部混凝土中掺入钢纤维；（4）最根本的方法是采用预应力混凝土构件。5、裂缝开展宽度验算：（1）外力因素引起的裂缝：正截面裂缝和斜裂缝。当内力相同时，裂缝首先在混凝土抗拉能力最薄弱处产生（混凝土结构存在拉应力是产生裂缝的必要条件）；（2）非荷载因素引起的裂缝：温度、混凝土收缩、基础不均匀沉降、钢筋锈蚀等。6、防止和减小收缩裂缝宽度的措施：（1）合理设置伸缩缝；（2）改善水泥性能，降低水灰比，水泥用量不宜过多；（3）配筋率不宜过高；（4）在梁的支座下设置四氟乙烯垫层以减小摩擦约束；（5）合理设置构造钢筋使收缩裂缝分布均匀；（6）加强混凝土潮湿养护。7、变形验算：当验算挠度不满足要求时，

26、则表示受弯构件的截面抗弯刚度不足。8、提高构件刚度的措施：（1）增加配筋量及选用合理的截面；（2）提高混凝土强度等级；（3）增加受压钢筋；（4）最有效的办法是加大截面尺寸。第九章 钢筋混凝土肋型结构及刚架结构1、肋型结构：由板和支撑板的梁所组成的板梁结构，一般由板、次梁和主梁组成。2、整体式肋形结构的分类：（1）单向板肋形结构：长短跨之比l2/l13。在设计中仅考虑在短边方向受弯，对于长边方向的受弯只作局部的构造处理，这种板叫做单向板 单向板肋型楼盖传力途径：板次梁主梁柱或墙（2）双向板肋形结构：长短跨之比l2/l13。在设计中必须考虑长向与短向两向受弯的板叫做双向板。注：整体式肋型结构中次梁

27、和主梁是以板为翼缘的连续T型梁。但在支座截面承受负弯矩，上面受拉，下面受压，受压区在梁肋内，因此应按矩形截面设计，而跨中截面大多承受正弯矩，所以应按T型截面设计3、单向板肋型结构的计算步骤（1）支座的简化：所谓调整荷载，就是加大恒载减小活载；（2）荷载计算（3）计算跨度4、单向板肋型结构的计算（1）单向板肋型结构按弹性理论的计算： （2）单向板肋型结构考虑塑性内力重分布的计算：5、单向板的构造：（1）受力筋布置（2）构造筋：分布筋：固定作用；均匀传递力的作用；承受混凝土收缩和温度变化而产生的内力；板角处：板面的构造钢筋；板边：板面的构造钢筋；垂直于主梁的板面构造钢筋。6、双向板受力特征：（1）

28、双向板沿两个方向弯曲和传递荷载，即两个方向共同受力，所以两个方向均需配置受力钢筋，短跨方向的弯矩较大，钢筋排在下层，且每米宽度内的钢筋不应少于4根；（2）加载后在板底中部出现第一批裂缝，随荷载加大，裂缝逐渐沿45角向板的四角扩展，直至板底部钢筋屈服而裂缝显著增大。根据建筑结构荷载作用的概念，当板即将破坏时，板顶面四角产生环装裂缝，这些裂缝的出现促进了板底面裂缝的进一步扩展，最后板告破坏；（3）双向板在荷载作用下，四角有翘起的趋势，所以板传给四边支座的压力沿板长方向不是均匀的，中部大、两端小，大致按正弦曲线分部；（4）细而密的配筋较粗而疏的配筋有利。第十章 预应力混凝土结构1、预应力混凝土：在外

29、荷载作用之前，先对混凝土预加压力，造成人为的应力状态。它所产生的预压应力能部分或全部抵消外荷载所引起的拉应力。2、施加预应力的方法：（1）先张法：张拉预应力钢筋在浇灌混凝土之前。应力传递方式：预应力是靠钢筋与混凝土之间粘结力传递。（2）后张法：张拉预应力钢筋在浇灌混凝土之后。应力传递方式：预应力主要靠构件两端锚具传递。3、张拉控制应力：张拉钢筋时预应力钢筋达到的最大应力值，也就是张拉设备所控制的张拉力除以预应力钢筋截面面积所得的应力值，用con表示。4、预应力损失：在没有外荷载的作用情况下，预应力钢筋在构件内各部分的实际预拉应力会变得比张拉时的控制应力小不少，其减小的那一部分应力称为预应力损失。