结构设计原理简答题(1)

钢筋和混凝土能共同工作的原因：

1）混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，使两者能可靠的结合成一个整体，在荷载的作用下能够很好的共同变形，完成其结构功能。

2）钢筋和混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，钢筋为（1.2×10﹣5）／℃，混凝土为（1.0×10﹣5~1.5×10﹣5）／℃，因此，当温度变化时，不至产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结。

3）包围在钢筋外面的混凝土，起着保护钢筋免遭锈蚀的作用，保证了钢筋与混凝土的共同作用。

1）混凝土在长期荷载作用下的变形性能

徐变：在荷载的作用下，混凝土的变形将随时间的增加而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象称为混凝土

的徐变。

影响徐变的主要因素：

1）混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小：当压应力小于σ≦0.5fc时，徐变大致与应力成正比，各条徐变曲线的间距差不多是相等的，称为线性

徐变。当压应力σ介于（0.5-0.8）fc之间时，徐变的增长较应力的增长为快，这种情况称为非线性徐变。当压应力＞0.8fc时，混凝土的非线性徐变往往是不收敛的。

2）加荷时混凝土的龄期。加荷时混凝土龄期越短，则徐变越大。

3）混凝土的组成成分和配合比。

4）养护及使用条件下的温度与湿度。温度越高，湿度越大，水泥水化作用就约充分，徐变就越小。。混凝土的使用环境温度越高，徐变越大；环境

的相对湿度越低，徐变也越大，因此高温干燥环境将使徐变显著增大。

1）受弯构件正截面工作的三个阶段

这三个阶段是：第1阶段，梁没有裂缝；第2阶段，梁带有裂缝工作；第3阶段，裂缝急剧开展，纵向受力钢筋应力维持在屈服强度不变。

5）适筋梁破坏-----塑性破坏

梁的受拉区钢筋首先达到屈服强度，其应力保持不变而应变显著的增大，直到受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变时，受压区出现纵向水平裂缝，随之因混凝土的压碎而破坏。这种梁破坏前，梁的裂缝急剧开展，挠度较大，梁截面产生较大的塑性变形，因而有明显的破坏预兆，属于塑性破坏。

6）超筋梁破坏-----脆性破坏

当梁截面配筋率ρ增大，钢筋应力增加缓慢，受压区混凝土应力有较快的增长，ρ越大，则纵向钢筋屈服时的弯矩My月趋梁破坏时的弯矩Mu，这意味着第三阶段缩短。当ρ增大到使My=Mu时，受拉钢筋屈服与受压区混凝土压碎几乎同时发生，这种破坏称为平衡破坏或界限破坏，相应的ρ值被称为最大配筋率ρmax。

7）少筋破坏----脆性破坏

当梁的配筋率ρ很小，梁受拉区混凝土开裂后，钢筋应力趋近于屈服强度，即开裂弯矩Mcr趋近于受拉区钢筋屈服时的弯矩My，这意味着第二阶段的缩短，当ρ减小到使Mcr=MY时，裂缝一旦出现，钢筋应力立即达到屈服强度，这时的配筋率称为最小配筋率。

3-5 钢筋混凝土适筋梁正截面受力全过程可划分为几个阶段？各阶段的受力主要特点是什么？

可分为三个阶段：

第Ⅰ阶段：梁混凝土全截面工作，混凝土的压应力和拉应力基本上都呈三角形分布。纵向钢筋受拉应力。混凝土处于弹性工作阶段，即应力与应变成正比。

第Ⅰ阶段末：混凝土受压区的应力基本上仍是三角形分布。但由于受拉区混凝土塑性变形的发展，拉应变增长较快，根据混凝土受拉时的应力----应变曲线，拉区混凝土的应力图形为曲线形。这时，受拉边缘混凝土的拉应变临近极限拉应变，拉应力达到混凝土抗拉强度，表示裂缝即将出现，梁截面上作用的弯矩用Mcr表示。

第Ⅱ阶段：荷载作用弯矩到达Mcr后，在梁混凝土抗拉强度最弱截面上出现了第一批裂缝。这时，在有裂缝的截面上，拉区混凝土退出工作，把它原承担的拉力转给了刚劲，发生了明显的应力重分布，钢筋的拉应力随荷载的增加而增加；混凝土的压应力不再是三角形分布，而形成微曲的曲线形，中和轴位置向上移动。

第Ⅱ阶段末：钢筋拉应变达到屈服时的应变值，表示钢筋应力达到其屈服强度，第Ⅱ阶段结束。

第Ⅲ阶段：在这个阶段里，钢筋的拉应变增长很快，但钢筋的拉应力一般仍维持在屈服强度不变（对具有明显流幅的钢筋）。这时，裂缝急剧开展，中和轴持续上升，混凝土受压区不断缩小，压应力也不断增加，压应力图成为明显的丰满曲线形。

第Ⅲ阶段末：这时，截面受压上边缘的混凝土压应变达到其极限压应变值，压应力图呈明显曲线形，并且最大压应力已不在上边缘而是在距上边缘稍下处，这都是混凝土受压时的应力---应变图所决定的。在第Ⅲ阶段末，压区混凝土的抗压强度耗尽，在临界裂缝两侧的一定区段内，压区混凝土出现纵向水平裂缝，即随着混凝土的被压碎，梁破坏，在这个阶段，纵向钢筋的拉应力仍维持在屈服强度。

4-1 钢筋混凝土受弯构件沿斜截面破坏的形态有几种？各在什么情况下发生？

钢筋混凝土受弯构件沿斜截面破坏的形态有1）斜拉破坏；2）剪压破坏；3）斜压破坏。

斜拉破坏：这种破坏发生突然，破坏荷载等于或略高于主要斜裂缝出现时的荷载，破坏面较整齐，无混凝土压碎现象。这种破坏往往发生于剪跨比较大

（m>3）时。

剪压破坏：随着荷载的增大，梁的剪弯区段内陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展为临界裂缝。多见于剪跨比为1≤m≤3的情况中。

斜压破坏：当剪跨比较小（m＜1）时，首先是荷载作用点和支座之间出现一条斜裂缝，然后出现若干条大体相平行的斜裂缝，梁腹被分割成若干个

倾斜的小柱体。随着荷载的增大，梁腹发生类似混凝土支柱体被压坏

的情况，破坏时斜裂缝多而密，但没有主裂缝，称为斜压破坏。

剪压破坏：随着荷载的增大，梁的剪弯区段内陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展为临界裂缝。临界斜裂缝出现后，梁承受的荷载还能继续增加，而

斜裂缝伸展至荷载垫板下，直到斜裂缝顶端（剪压区）的混凝土在正

应力σx，剪应力τy的共同作用下被压酥而破坏。破坏处可见到很

多平行的斜向短裂缝和混凝土碎渣。这种破坏称为剪压破坏。多见于

剪跨比为1≤m≤3的情况中。

1）为了保证在使用荷载作用下，螺旋箍筋混凝土保护层不致过早的剥落，螺旋箍筋柱的承载力计算值按式γ。Nd≤Nu＝0.9（?cdAcor＋K?sdAso＋?ˊsdAˊ

3.3.3相对界限受压区高度ξb：

什么是ξb：当钢筋混凝土梁的受拉区钢筋达到屈服应变ξy而开始屈服时，受压区混凝土边缘也同时达到其极限压应变ξcu而破坏，此时被称为界限破坏。

剪跨比：剪跨比m是影响受弯构件截面破坏形态和抗剪能力的主要因素。剪跨比m实质上反映了梁内正应力σ与剪应力τ的相对比值。

3、简述偏心受压构件的正截面承载力计算采用了哪些基本假定？

答：①截面应变分布符合平截面假定②不考虑混凝土的抗拉强度③材料应力应变物理关系，混凝土受压时应力应变曲线是由一条二次抛物线和水平线组成的曲线，钢筋的应力应变曲线，多采用简化的理想弹塑性应力应变关系，为斜直线和水平线④压区混凝土等效矩形应力假定

翼板有效宽度b f’:

(1)计算跨径的1/3

(2)相邻两梁的平均间距

(3)b+2b h+h f’,h h/b h<1/3时，取b+6h h+12h f’

边梁受压翼板的有效宽度取相邻內梁翼缘有效宽度之半加上边梁肋宽度之半，再加上6倍的外侧悬臂板平均厚度，或外侧悬臂板实际宽度中的较小者之和。

对于无腹筋梁，斜裂缝出现后，梁内的应力状态有哪些变化？

答：斜裂缝出现前，剪力由梁全截面抵抗。但斜裂缝出现后，剪力仅由剪压面抵抗，后者的面积远小于前者。所以斜裂缝出现后，剪压区的剪应力显著增大；同时，剪压区的压应力也要增大。这是斜裂缝出现后应力重分布的一个表现。

斜裂缝出现前，截面纵筋拉应力由截面处的弯矩所决定，其值较小。在斜裂缝出现后，截面处的纵筋拉应力则由剪压面处弯矩决定。后者远大于前者，故纵筋拉应力显著增大，这是应力重分布的另一个表现。

界限状态：当受拉钢筋达到屈服应变εv时，受压边缘混凝土也刚好达到极限压这就是界限状态。

应变值εcu

，

剪跨比：剪跨比m是影响受弯构件截面破坏形态和抗剪能力的主要因素。剪跨比m实质上反映了梁内正应力σ与剪应力τ的相对比值。

钢筋混凝土轴心受压构件计算中，考虑构件长细比增大的附件效应使构件承载力降低的计算系数称为轴心受压构件的稳定系数，用符号ψ表示。（稳定性系数就是长柱失稳破坏时的临界承载力力Pl与短柱压坏时的轴心力Ps的比值，表示长柱承载力降低的程度。稳定性系数ψ主要与构件的长细比有关，混凝土强度等级及配筋率ρ对其影响较小。影响的主要因素：稳定系系数ψ主要与构件的长细比有关，混凝土强度等级及配筋率ρ)

平截面假定：是指混凝土结构构件受力后沿正截面高度范围内混凝土与纵向钢筋的平均应变呈线性分布的假定。

而开始屈服时，受压区混凝土边当钢筋混凝土梁的受拉区刚劲达到屈服应变ε

y

缘也同时达到其极限压应变ε

而破坏，此时被称为极限破坏。

cu

在混凝土凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象称为混凝土压缩。