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混凝土结构基本设计原理

思考题与习题集

第1章 绪论

思考题

1．1钢筋混凝土结构有哪些优点和缺点？ 答：

混凝土结构有以下优点： (1) 材料利用合理； (2) 可模性好；

(3) 耐久性和耐火性较好；

(4) 现浇混凝土结构的整体性好； (5) 刚度大、阻尼大； (6) 易于就地取材。

混凝土结构有以下缺点： (1) 自重大； (2) 抗裂性差； (3) 承载力有限； (4) 施工复杂；

(5) 混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。

1．2钢筋和混凝土是如何共同工作的？ 答：

钢筋和混凝土两种材料能够结合在一起共同工作，除了二者具有相近的线膨胀系数外，更主要的是由于混凝土硬化后，钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力。保证钢筋不会从混凝土中拔出或压出，与混凝土更好地共同工作。粘结和锚固是钢筋和混凝土形成整体，是共同工作的基础。

1．3本课程主要包括哪些内容？学习本课程要注意哪些问题？ 答：

本课程主要包括内容有

材料物理力学性能、设计方法、钢筋混凝土基本构件包括受弯构件、受压构件、受扭构件、受拉构件、楼盖设计、（预应力混凝土基本构件主要为受拉构件和受弯构件）。 本课程要注意的问题

1．混凝土构件和结构设计是一个综合性问题。既要考虑安全适用，也要考虑经济合理。设计中有多种选择方案，因此设计结果不是唯一的。

2．工程项目的建设必须依照国家颁布的法规进行。对于结构设计来说，必须按各种结构类型的设计规范或规程进行。

3． 设计工作是一项创造性工作。一方面在设计工作中必须按照规范进行，另一方面只有深刻理解规范的理论依据，更好地应用规范，充分发挥设计者的主动性和创造性。 4．本课具有较强的实践性，混凝土结构设计理论是以实验为基础的。

5．东南大学混凝土结构设计理论的学者、老前辈丁大均先生的学习经验很贴切。他说：笔者一直用“四读”来学习新课题。

“粗读” ：以了解新问题的概略；“细读” ：以学习其细节；“精读” ：以吸取其精华；“熟读” ：以加深记忆；

第2章 混凝土结构材料的物理力学性能

思考题

2．l 混凝土的立方抗压强度fcuk、轴心抗压强度fck和抗拉强度ftk是如何确定的？为什么fck低于fcuk？

ftk与fcuk有何关系？fck与fcuk有何关系？

答：

1. fcuk的确定方法

标准试件：采用边长为15Omm的立方体；

标准制作：温度为20±3℃,相对湿度在90%以上的标准养护室中养护28天；

标准试验：加载速度C30以下控制在0.3～0.5 MPa /s范围内，C30以上控制在0.5～0.8 MPa /s范围内,两端不涂润滑剂。

测得的具有95%保证率的立方体抗压强度，用符号fcuk表示，即为混凝土的强度等级。

fck的确定方法

采用15Omm×150mm×30Omm或15Omm×150mm×45Omm的棱柱体为标准试件。试件制作、养护和加载试验方法同立方体试件，具有95%保证率的棱柱体抗压强度即为混凝土轴心抗压强度标准值fck。 ftk的确定方法

采用轴心拉伸试验测定轴心抗拉强度。试件为100mm×100mm×500mm的柱体，两端设有埋长为150mm的 16的钢筋。试验机夹紧两端伸出的钢筋使试件受拉，破坏时试件中部产生横向裂缝，破坏截面上的平均拉应力即为轴心抗拉强度ft，具有95%保证率的轴心抗拉强度即为混凝土轴心抗拉强度标准值ftk。 2. fck低于fcuk的原因是它们的受力状态不同，立方体抗压强度实验受到试件上下端向心摩擦力的影响，抗压强度较高。

3．fck=k1k2fc,m(1?1.645?)=k1k2??fcu,m(1?1.645?)?k1k2??fcuk

ftk=k1k2ft,m(1?1.645?)=k1k2(0.395fcu,m)(1?1.645?)

0.550.55](1?1.645?)0.45 =k1k2[0.395fcu,m(1?1.645?)0.550.45=k1k2(0.395fcu ,k)(1?1.645?)0.55

2．2混凝土强度等级是根据什么确定的？我国《混凝土结构设计规范》（GB50010- 2001）规定的混凝土强度等级有哪些？

答：

具有95%保证率的立方体抗压强度，用符号fcuk表示，即为混凝土的强度等级。

《规范》（GB50010）根据强度范围,从fcuk=15～80Mpa，共划分为14个强度等级，级差为5Mpa，强度等级符号用C表示。

2．3方形截面钢筋混凝土短柱浇筑后发现混凝土强度不足，根据约束混凝土原理如何加固该柱？ 答：

可以采用碳纤维布和环氧树脂缠裹于柱外，约束混凝土横向变形，提高混凝土抗压强度。

2．4单向受力状态下，混凝土的抗压强度与哪些因素有关？混凝土轴心受压应力一应变曲线有何特点？常用的表示应力一应变关系的数学模型有哪几种？ 答：

单向受力状态下，混凝土的抗压强度与

? (MPa) 30

加荷速度有关，加荷速度高，则强度高，

变形小。 C 混凝土轴心受压应力一应变曲线的特点

上升段 D 0.5fc 为弹性阶段上限，A点； B 0.8fc 为长期荷载作用下，混凝土

抗压强度值，B点； A

fc 为短期荷载作用下，混凝土抗压

强度值，C点。 E 下降段：

拐点D，?(?)?0 E 曲率最大点E。

常用的表示应力一应变关系的数学模型有两种。

Hognestad应力应变曲线 我国混凝土规范应力应变曲线

2．5混凝土的变形模量和弹性模量是怎样确定的？ 答：

（1）混凝土弹性模量（原点弹性模量，原点切线斜率）

d? Ec?tan??

d???0 （2）混凝土变形模量（割线模量） Ec/?tan?/= Ec/??Ec

//??e=Ec ??