混凝土结构与砌体结构(上)

一、名词解释

1.极限状态结构或构件不能满足某项特定功能要求时的状态，称为极限状态

2.可靠度结构在规定时间内，规定条件下，完成预定功能的概率。

二、填空题

1.检验钢筋的塑性性能指标有伸长率和冷弯性能。

2.建筑结构的功能要求满足安全性、适用性和耐久性。

3.适筋受弯构件正截面各阶段的受力状态是结构设计的依据。

其中Ⅰ是计算受弯构件抗裂度的依据，Ⅱ是使用阶段验算变形的的依据；

Ⅲ是正截面受弯承载力计算的依据。

4.应用双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算公式时，必须满足适用条件x≥2a’s是为了保证受压钢筋的屈服。

5.大小偏心受拉构件的判别条件是：当轴向拉力作用在As合力点及A’s合力点范围以外时是大偏拉构件；当纵向拉力N作用在钢筋As合力点及A’s合力点范围以内时是小偏拉构件。

6.结构的极限状态包括承载力的极限状态和正常使用的极限状态两种极限状态。

三、单项选择题

1.受弯构件正截面承载能力计算公式是根据（B）形态建立的。

A 超筋破坏 B适筋破坏

C 少筋破坏

D 弯曲破坏

2.梁内腹筋过多，将发生：（A）

A斜压破坏 B剪压破坏

C斜拉破坏 D只发生弯曲破坏，不发生剪切破坏

3.当钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度超过规范限值不多时，减小裂缝宽度的有效措施是：（A）

A 在钢筋总面积不变的情况下，采用较细直径的钢筋；

B 增加钢筋的强度等级；

C增大保护层厚度；

D增大梁的高度。

四、简答题

1.混凝土的强度等级是怎样确定的？答：凝土的强度等级是依据混凝土立方体抗压强度标

准制f cuk确定的，以边长150mm立方体标准试件，在标准条件下（20±3℃，≥90%湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度0.15~0.3N/mm2/s，两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的抗压强度值。

钢筋与混凝土之间的粘结力有哪几部分组成？答：钢筋与混凝土的粘结作用由三部分组成：2.⑴混凝土中水泥胶体与钢筋表面的胶结力：当钢筋与混凝土产生相对滑动后，胶结作用

即丧失。⑵混凝土因收缩将钢筋握紧而产生的钢筋与混凝土间的摩擦力：摩擦力的大小取决于握裹力和钢筋与混凝土表面的摩擦系数。⑶机械咬合力。

3. 斜截面破坏形式有哪几种，如何避免？答：（1）斜压破坏。（2）剪压破坏。（3）斜拉破坏。

对于斜压破坏，通常用限制截面尺寸的条件来防止；对于斜拉破坏，则用满足最小配箍率条件及构造要求来防止；对于剪压破坏，因起承载力变化幅度较大，必须通过计算，使构件满足一定的斜截面受剪承载力，从而防止剪压破坏。

4. 偏心受压构件有哪几种破坏形式，各自的破坏特征是什么？答：（1）受拉破坏形式（大偏心受压破坏形式）。随着荷载的增加，首先在受拉区产生横向裂缝；荷载再增加，拉区的裂缝随之不断地开展，在破坏前主裂缝逐渐明显，受拉钢筋的应力达到屈服，进入流幅阶段，受拉变形的发展大于受压变形，中和轴上升，使混凝土受压区高度迅速减小，最后压区边缘混凝土达到极限压应变而被压碎破坏，属延性破坏类型。（2）受压破坏形式（小偏心）。其破坏形态的特点是混凝土首先被压碎，而远侧的钢筋可能受拉，也可能受压，但都不屈服，属于脆性破坏类型。

五、计算题

1.一钢筋混凝土矩形截面简支梁,截面尺寸为200×450mm 2

，混凝土强度等级为C20（f c =10

N/mm 2，α1＝1.0），HRB335级钢筋，截面已配有3φ16，As=603mm 2（f y =300 N/mm 2

）,混凝土保护层厚度为25mm 。求此梁所能承受的弯矩设计值。 解： mm h 4172/18254500=--=，

由

mm

b f A f x A f bx f

c s

y s y c 45.90200

100.1300

603:0

11=???===-αα得 因此，设计值：m

kN x

h bx f M c .25.67)2

45

.90417(45.90200100.1)

2

(01=-????=-=α

2. 受单个集中荷载作用的钢筋混凝土矩形截面简支梁，如图所示，截面尺寸200mm ×

600mm ，h 0=565mm 。P=240kN （忽略自重），混凝土强度等级用C20（f c =10 N/mm 2

）。剪力按轴线跨度计算。箍筋用HPB235级钢筋。设梁中仅配直径为8mm 的双肢箍筋,间距沿粱长不变

（f y =210 N/mm 2，A sv1＝50.3 mm 2

），求：箍筋间距s

解：由结构力学知识可求得：kN V V a 180max ==

验算截面尺寸：

0.25kN kN bh f c c 1805.282565200100.125.00>=????=β

符合要求。

77.1565

.00.10===

h a λ 由000.1175

.1h s

A f bh f V sv yv t ??++=λ 得：

12066.117855

.02

3.50855.05652100.15652001.177.1175

.11800000.1175.100≈=?=

=????+-=+-

=s h f bh f V s A yv t sv

λ

箍筋间距取120mm 。

3． 已知某T 形截面受弯构件，截面尺寸为b ×h =200×600mm ，'f b ×600'=f h ×mm 120，

设计弯矩为120KN-m ，混凝土强度等级为C25（MPa f c 9.11=，MPa f t 27.1=，1α=1.0），纵向受拉钢筋HRB335级（MPa f y 300=， 55.0=b ξ），保护层厚度为25mm ，求梁的纵向钢筋。

解：按单排钢筋计算：mm h 565356000=-=

m

kM h h h b f a M f f f c .7.432)2

120

565(1206009.110.1)

2

(01=-???='-

''< 所以T 形截面属于第一类截面。可按矩形截面计算。

0526.05656009.110.1101202

6

201=????='=h b f M f c s αα

b s a ξξ<=?--=--=054.00526.0211211，可以 973.0)211(5.0=-+=s s a γ

26

04.1091565

973.030010180mm h f M

A s y s =???==γ

验算配筋率：符合要求。

4．某钢筋混凝土柱，截面尺寸b ×h=300mm ×400mm,混凝土C20（f c=10 N/mm2）,钢筋为Ⅱ级（300'

==y y f f N/mm 2

），弯矩设计值M=130kN.m ，轴向力设计值N=520 kN,柱偏心距增

大系数0.1=η。采用对称配筋，35'==s a s a mm 。

求S A ＝S A '＝？

解： mm N M e 25010

5201013036

0=??== mm

e e mm e e e mm

e i i i a 2702700.127020250200=?===+=+==η

)

35365(300)2

33

.173365(33.173300100.1270520000)

()2(.

'75.20036555.0,33.173300

100.1520000

00101<--????-?='-'--='==?=<=??==

s y c s

s b c a h f x

h bx f a Ne A A mm h x mm b f a N x 所以为大偏心构件由于ξ

按最小配筋率配筋：

2min 240400300002.0mm bh A A s

s =??=='=ρ 练习题或思考题参考答案

第一章 绪论

1、 钢筋混凝土结构有哪些优点和缺点？

答：优点：强度高，耐久性好，耐火性好，可模性好，整体性好，易于就地取材。 缺点：结构自重大，抗裂性较差，一旦损坏修复比较困难，施工受季节环境影响较大。 2、本课程主要包括哪些内容？学习本课程要注意哪些问题？

答：主要包括的内容：钢筋混凝土材料的力学性能，各种钢筋混凝土构件的受力性能、设计计算方法及配筋构造。

注意的问题：要学会对多种因素进行综合分析的设计方法；要学会运行现行的《混凝土结构设计规范》，用发展的观点看待设计规范;在学习和掌握钢筋混凝土结构理论和设计方法的同时，要善于观察和分析，不断地进行探索和创新。

第二章 钢筋混凝土材料的物理和力学性能

1． 混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度和抗拉强度是如何确定的？ 答：立方体抗压强度是按立方体强度标准值确定的；轴心抗压强度和轴心抗拉强度是根据立体强度换算得出。

2． 什么是混凝土的徐变？徐变对混凝土构件有何影响？通常认为影响徐变的主要因素有

哪些？如何减少徐变？

答:徐变：混凝土在荷载长期作用下产生随时间而增长的变形

徐变对混凝构件的影响：徐变会造成结构的内力重分布，会使结构变形增大，会引起预应力损失，在高应力作用下，还会导致构件破坏。

影响徐变的主要因素： a ）内部因素。内部因素主要是指混凝土内水泥胶体的影响。水泥胶体多、徐变就大。减小徐变，应尽量减少水泥用量，减小水灰比，增加骨料所占体积及其刚度。 b ）环境影响。环境影响主要是指混凝土的养护条件以及使用条件下的温湿度影响。养护温度越高，湿度越大，水泥水化作用越充分，徐变就越小。采用蒸气养护可使徐变减小20～35％。试件受荷后，环境温度低，湿度大，以及体表比（体积与表面积的比值）越大，徐变就越小。 c ）应力条件。应力条件则是引起徐变的直接原因，应力越大，徐变就越大。

在低应力下，徐变与应力为线性关系。在高应力下，将产生非线性徐变，徐变不能趋于稳定，要避免这种情况。

减少徐变：养护温度高，湿度大;骨料比例高

3．钢筋有哪些形式？钢筋冷加工的方法有哪几种？冷拉和冷拔后钢筋的力学性能有何变化？

热轧钢筋、冷拉钢筋、钢丝和热处理钢筋。

冷加工方法：冷拉和冷拔

冷拉只能提高钢筋的抗拉强度，冷拔可同时提高钢筋的抗拉压屈服强度。但同时都会使钢筋的脆性增加。

4、什么是钢筋和混凝土之间的粘结力？影响钢筋和混凝土粘结强度的主要因素有哪些？为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力要采取那些措施？

钢筋和混凝土之间粘结所产生的作用力。

影响因素：混凝土强度，钢筋的类型，混凝土浇注深度，混凝土保护层厚度，钢筋间距。措施：采用构造措施来保证两者之间的粘结力，包括最少搭接长度，锚固长度，钢筋的最少间距和混凝土保护层的最少厚度，箍筋加密等。

第三章混凝土结构设计的基本原则

1.结构可靠性的含义是什么？它包括哪些功能要求？结构超过极限状态会产生什么后

果？建筑结构安全是按什么原则划分的？

可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。

功能要求：安全性，适用性，耐久性

后果：危及人的生命，造成经济损失，社会影响。

建筑结构安全是根据结构破坏可能产生的各种后果的严重性的原则来划分

2.什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类？其含义各是什么？

结构在即将不能满足某项功能要求时的特定状态，称为结构的极限状态。

分承载能力极限状态和正常使用极限状态。

承载能力极限状态：结构或结构构件达到了最大承载能力或者产生了不适于继续承载的过大变形。

正常使用极限状态：结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限制。

3.混凝土强度标准值是按什么原则确定的？混凝土材料分项系数和强度设计值是如何确

定的？

混凝土强度标准值是按照极限状态方法确定的。

混凝土材料分项系数取1.4，根据规范确定。

混凝土强度设计值是在承载能力极限状态设计中采用的强度代表值，为强度标准值除以相应的材料分项系数。

4.什么是保证率？什么叫结构的可靠度和可靠指标？我国《建筑结构设计统一标准》对结

构可靠度是如何定义的？

保证率：是指混凝土强度总体中大于设计的强度等级值的概率。

结构的可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。可靠指标：衡量结构可靠度的一个指标。

结构不失效的保证率，为结构的可靠度。

第四章受弯构件正截面承载力计算

1、简述适筋梁正截面受弯三个受力阶段？

弹性工作阶段，带裂缝工作阶段，钢筋塑流阶段 2、正截面承载力计算的基本假定是什么？ ⑴截面应变保持平面；⑵不考虑混凝土的抗拉强度；⑶混凝土受压应力应变采用简化形式；⑷钢筋应力应变关系。

3、受弯构件正截面破坏形态有哪几种？ 超筋梁破坏，适筋梁破坏，少筋梁破坏

4、如图所示钢筋混凝土简支梁，采用混凝土C30

（2

2/43.1,/3.14mm N f mm N f t c ==），HRB335级钢筋（2/300mm N f y =），P=100KN ，

不计自重，环境类别为一类，试求所需纵向受拉钢筋。 解：跨中最大M ：m kN M ?==100

纵向受拉钢筋采用HRB335级

040035365s h h a mm =-=-=

262.0365

2003.140.1101002

6

201=????==bh f M c s αα 550.0310.0262.0211211=<=?--=--=b s ξαξ 845.05.01=-=ξγs

26

01081365

845.030010100mm h f M

A s y s =???==γ

%2.0%21.0%300

43.145%45

min >=?==y t f f ρ 2min 168400200%21.01081mm bh A s =??=>=ρ

5、已知：T 形截面梁，80,500,200,400'

'====f f h mm h mm b mm b ，M=250 KN ·m ，C30， HRB335，环境类别为一类。求：A S 解：

2

122/43.1,550.0,0.1,

/300,/3.14,60mm

N f mm N f mm N f a t b y c ======ξα

m

kN h h h b f m kN M f f f c ?=-????=-

>?=183)2

80

440(804003.140.1)

2

(250'0''1α

属于第二类截面

'''661022

106

2

220()()

2501091.51020.2861.014.3200440

10.3460.55010.50.827

(25091.5)1014523000.827440

f

c f

f

s c b s s y s h M f b b h h f bh M A mm f h αααξξγξγ---?-?===???=-=<==-=-?===??050060440h h a mm

=-=-=

第五章 受弯构件斜截面承载力的计算 1、影响斜截面受剪承载力的主要因素？

剪跨比，混凝土强度，配箍率和箍筋强度，纵向钢筋的配筋率。 2、简述斜截面受剪承载力计算截面的位置。

⑴支座边缘处的截面；⑵受控区弯起钢筋弯起点处的截面；⑶箍筋截面面积或间距改变处的截面；⑷腹板宽度改变处的截面。

3、斜截面受剪的三种主要破坏形态是什么？ 斜压破坏，剪压破坏，斜拉破坏

4、如图所示钢筋混凝土简支梁，采用混凝土C30（22/43.1,/3.14mm N f mm N f t c ==），

HPB235级（2/210mm N f y =），不计自重，环境类别为一类，试配置箍筋。

解：kN V 100=

验算最小截面尺寸：

N N bh f c c 1000002609753652003.140.125.025.00>=????=β 符合要求。

配箍筋：采用直径为8的HPB235级钢筋 按集中荷载考虑

0.37.2365

10005.10<===

.10.175.10<=???+=+λ

需计算配箍；

66.0365

2100.149374

1000000.17.000=??-=-=h f bh f V s A yv t cs sv 15266

.03

.50266.01=?==

sv nA s 取s=150 选配φ8@150 验算最小配箍率：

%16.0210

43

.124.024.0%34.01502003.502min ,=?==>=??==

yv t sv sv sv f f bs A ρρ 满足要求。

5、一钢筋混凝土矩形截面简支梁，截面尺寸250mm ×500mm ，混凝土强度等级为C20（f t =1.1N/mm 2、f c =9.6 N/mm 2），箍筋为热轧HPB235级钢筋（f yv =210 N/mm 2），纵筋为3

25

的HRB335级钢筋（f y =300 N/mm 2

），支座处截面的剪力最大值为180kN 。 求：箍筋和弯起钢筋的数量。 解：

（1）验算截面尺寸

486.1250

465,

4650<====b h mm h h w w 属厚腹梁，混凝土强度等级为C20，f cuk =20N/mm 2<50 N/mm 2故βc =1

N V N bh f c c 1800002790004652506.9125.025.0max 0=>=????=β

截面符合要求。

（2）验算是否需要计算配置箍筋

),180000(5.895124652501.17.07.0max 0N V N bh f t =<=???=故需要进行配

箍计算。

（3）只配箍筋而不用弯起钢筋

01

025.17.0h s

nA f bh f V sv yv t ??

+= 则

mm mm s

nA sv /741.021

= 若选用Φ8@120 ，实有

可以）

(741.0838.0120

3

.5021>=?=s nA sv 配箍率%335.0120

2503

.5021=??==bs nA sv sv ρ

最小配箍率)(%126.0210

1

.124.024.0min 可以sv yv t sv f f ρρ<=?==

（4）既配箍筋又配弯起钢筋

根据已配的325纵向钢筋，可利用125以45°弯起，则弯筋承担的剪力：

N

f A V s

y sb sb 5.833082

2

3009.4908.0sin 8.0=???==α 混凝土和箍筋承担的剪力：

N V V V sb cs 5.966915.83308180000=-=-=

选用Φ6@200 ，实用

)

(5.966912.124056465200

3

.28221025.15.8951225.17.001

0可以N N h s nA f bh f V sv yv

t cs >=????+=+=。

第六章 受扭构件承载力计算

1、受扭构件的破坏形态有哪些？

少筋破坏，超筋破坏，适筋破坏和部分超筋破坏。 2、简述弯剪扭构件的配筋计算方法。

1），按受弯构件计算弯矩下所需纵筋的截面面积

2），按剪扭构件计算承受剪力所需的箍筋面积以及计算受扭所需的纵向钢筋面积和箍筋面积。

3），叠加上述计算所得的纵筋截面面积和箍筋截面面积。

第七章 受压构件正截面承载力计算

1、简述大偏心受压破坏的破坏特征。

受拉钢筋首先达到屈服，然后受压钢筋也达到屈服，，随后受压区混凝土被压碎而破坏 2、简述小偏心受压破坏的破坏特征。

破坏是由于受压区混凝土被压碎引起的，破坏时压应力一侧的钢筋一般会屈服，而另一侧钢筋可能受压也可能受压，一般不屈服。

3、已知：柱的内力设计值N=800KN ，M=160KN.m ，柱截面500300?=?h b ，

mm a a s s 45'==，混凝土C20，钢筋HRB335级。求柱的钢筋截面面积',s s A A 。

(22/1.1;/6.9:20mm N f mm N f C t c ==；钢筋HRB335级：2

/300mm N f y =)

解：（1）mm m N M e 2002.08001600====

；mm e e a a 20,201730

500

=<==取 mm e e e a i 220202000=+=+= mm a h h s 455455000=-=-=；

484.0455

2200==h e i 9.010

800500

3006.95.05.03

1=????==

N A f c ζ 0.1,157500

350020=<==ζ取h l 07.10.19.07484.014001

1)(140011221200

=???+=+=ζζηh l h e i

（2）mm h mm e i 5.1364553.03.04.23522007.10=?=>=?=η

所以按大偏心受压构件设计：

mm a h

e e s i 4.440452504.2352

=-+=-+

=η 基本公式：

s y s y c u A f A f bx f N -+=''1α

)()2

('0''01s s y c u a h A f x

h bx f e N -+-=α

取b ξξ=，有：

2

2

3'0'201'931)45455(300)

550.05.01(550.04553006.90.14.44010800)

()5.01(mm a h f bh f e N A s y b b c u s

=-??-????-??=

---=

ξξα

2

3

''

01667931300

10

800455550.03006.90.1mm f f A f N h b f A y

y

s y u b c s =+?-????=

+-=ξα

2min 2300500300%2.0667mm bh mm A s =??=>=ρ

2min 2900500300%6.01598931667mm bh mm A s =??=>=+=ρ满足要求

4、已知：N=3100KN,M=85KN.m, 600400?=?h b ；mm a a s s 45'

==，混凝土C20，钢筋HRB400级，计算长度为6m 。配筋有：2

2'603;1964mm A mm A s s ==，试复核截面是否安全。（2

2/1.1;/6.9:20mm N f mm N f C t c ==；钢筋

HRB400级：

2/360mm N f y =）

解：mm a h h s 555456000=-=-= 由s y s y c u A f A f bx f N -+='

'

1α得到：

231''701400

6.90.1603

3001964300103100mm b

f A f A f N x c s

y s y u =???+?-?=+-=

α

mm h b 305555550.00=?=ξ 所以为小偏心受压构件。

(3)由 s s s y c u A A f bx f N σα-+='

'1

y b f 1

1

βζβξσ--=

可求出08.1=ξ，60055508.10=?==h x ξ

由)()2('

0''01s s y c u a h A f x h bx f e N -+-=α得到：

mm

N a h A f x

h bx f e u s s y c 306103100)45555(1964360)300555(6004006.90.1)

()2(3

'0''01=?-?+-???=-+-=

α

由s i a h e e -+=2η得到：mm a h

e e s i 51453003062=+-=+-=η

0.1371.010

31006004006.95.05.03

1<=????==N A f c ζ 0.1,1510600

600020=<==ζ取h l 0.1371.01014001

1)(14001120

21200???+=+=h e h l h e i

i ζζη

mm e i 51=η 得到：mm e i 37=

又mm e e a a 20,2030

600

===取 所以

mm e e e a i 1720370=-=-=

m kN m kN Ne M .85.7.521017310030<=??==- 不安全。

第八章 受拉构件正截面承载力计算

1、简述轴心受拉和偏心受拉构件的破坏形态。 轴心受拉构件从开始加载到构件破坏，受力过程可分为三个受力阶段。从开始加载到混凝土开裂前为第Ⅰ阶段；从混凝土开裂后到受拉钢筋即将屈服为第Ⅱ阶段；从受拉钢筋开始屈服到全部受拉钢筋达到屈服为第Ⅲ阶段。在第Ⅲ阶段，混凝土裂缝开展很大，可以认为构件达到了破坏状态，此时构件的拉力全部由钢筋承担 偏心受压构件分为大偏心破坏和小偏心破坏。

2、简述大、小偏心受拉构件的发生条件。

大小偏心受拉构件的判别条件是：当轴向拉力作用在As 合力点及A ’s 合力点范围以外

时 是大偏拉构件；当纵向拉力N 作用在钢筋As 合力点及A ’s 合力点范围以内时是小偏拉构件。

第九章 钢筋混凝土构件裂缝和变形计算

1、抗弯刚度

构件在受弯情况下的刚度。 2、最小刚度原则

在同一符号弯矩范围内，按最小刚度，即取弯矩最大界面处的刚度作为各截面的刚度。

3、纵向受拉钢筋应变不均匀系数

Ψ:裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数,是裂缝之间钢筋的平均应变与裂缝截面钢筋应变之比,它反映了裂缝间混凝土受拉对纵向钢筋应变的影响程度。 第十章 预应力混凝土结构的基本原理与计算原则

1、预应力混凝土

在混凝土中通过钢筋施加预应力，来弥补混凝土抗拉能力。 2、简述施加预应力的方法

对混凝土施加预应力通常通过张拉构件内的钢筋实现的，基本分为先张法和后张法。 3、张拉控制应力

指张拉钢筋时，张拉设备上压力表所控制的总的张拉力除以预应力钢筋面积得出的应力值

4、各项预应力损失及其减小方法。

1 张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失1l σ，减少1l σ的措施：先张法尽可能

采用长线台座张拉；尽量减少所用垫板的数量 2 预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失2l σ

减少2l σ的措施：进行超张拉（P161）；采用两端张拉。

3 砼加热养护时受张拉的钢筋与承受拉力设备之间的温度引起的预应力损失3l σ

减小3l σ的措施：采用“两阶段升温养护体制”（P163）；采用钢模生产先张法构件。 4 钢筋松弛引起的预应力损失4l σ，采用超张拉工艺（或采用低松弛钢筋）

5 砼收缩、徐变引起的预应力损失5l σ。减少5l σ的措施：可采取减小砼收缩、徐变的

各种措施

6 环形构件采用螺旋预应力筋时局部挤压引起的预应力损失6l σ