《混凝土結構設計規(guī)范》55個常規(guī)問題解答

人們對混凝土結構設計規(guī)范存在很多疑惑，這里《混凝土結構設計規(guī)范》55個常規(guī)問題，幫您一一解答：

1.從技術術語的角度分清什么是“框架”什么是“框架結構”。

答：框架：框架結構、框架-剪力墻結構、框架-筒體結構中的框架部分。 框架結構：僅僅由框架組成的結構。  框架結構——由梁和柱以剛接或鉸接相連接成承重體系的房屋建筑結構(《高層建筑結構分析與設計》P44) 框架結構——由梁和柱以剛接或鉸接相連接而構成承重體系的結構。

2.《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》為什么要對框架結構的最大高度做出限制?

答：框架結構在25層以下是經(jīng)濟的，超過25層的框架其側向相對較柔，需要根據(jù)水平位移的控制而不經(jīng)濟的加大構件尺寸。(《高層建筑結構分析與設計》P44) 框架結構構件接截面尺寸較小，結構的抗側剛度較小，水平位移大，在地震作用下容易由于大變形而引起非結構結構的破壞。因此其建造高度受到限制。(《混凝土結構下冊》P175)。  從整截面墻→整體小開口墻→壁式框架→普通框架，水平抗側剛度會削弱到只有原來的整截面墻的百分之幾。因此剪力墻結構的位移限制條件較容易滿足，而框架結構往往是位移限制條件起控制作用。

3.《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》為什么對多高層建筑結構的相對層間位移(層間水平位移與層高之比)做出限制?如果某個框架結構不滿足這一控制條件，請說出在不加剪力墻的情況下哪些措施可以提高框架結構的抗側向力剛度。

答：任何構件或結構為保證其正常工作，都必須滿足強度、剛度和穩(wěn)定的要求。隨著簡直物高度的增加，對結構抗側剛度的要求也隨之提高。因為側向位移過大，會引起主體結構的開裂甚至破壞，導致簡直裝修與隔墻的損壞，造成電梯運行困難，還會使居住者感覺不良。另一方面，水平位移過大，豎向荷載將產(chǎn)生顯著的附加彎矩(即P-△效應)，使結構內(nèi)力增大。(《混凝土結構下冊》P172) 增加柱子截面積，設支撐，合理的布置結構體系，增加水平構件剛度。

4.框架-剪力墻，框架-核心筒，剪力墻結構，筒中筒結構的含義。

答：框架-剪力墻結構：由框架和剪力墻共同作為承重結構。 框架-核心筒結構：由中央薄壁筒與外圍的一般框架組成的高層建筑結構。  剪力墻結構：利用建筑物的外墻和永久性隔墻承重的結構。 筒中筒結構：由中央薄壁筒與外圍框筒組成的高層建筑結構。(《混凝土結構下冊》P177)。

5.請說出剪力墻結構的優(yōu)缺點。你認為采用剪力墻結構能實現(xiàn)每戶居室自由設計的要求嗎?

答：因為剪力墻的抗側剛度較大，剪力墻結構體系在水平力作用下的側移量很小，結構的整體性好，抗震能力強，可以建造較高的建筑物。但剪力墻的布置受到建筑開間和樓板跨度的限制。墻與墻之間的間距較小，難于滿足布置大空間等使用要求。(《混凝土結構下冊》P177) 我認為可以通過加大墻與墻之間的距離的辦法來實現(xiàn)自由戶型設計。 我認為采用剪力墻結構不易實現(xiàn)每戶居室自由設計的要求。

6.框架-剪力墻結構中的剪力墻必須在兩端與框架柱整體澆在一起嗎?如果澆在一起，請畫出兩根框架柱和他們之間的剪力墻的水平剖面及柱和剪力墻的配筋構造示意圖。

答：抗震墻的周邊應設置梁(或暗梁)和端柱組成的邊框;端柱截面宜與同層框架柱相同。(《抗震規(guī)范》P61 6.5.1,<混凝土規(guī)范>; p195，11.7.17)

試驗表明,剪力墻在周期反復荷載作用下的塑性變形能力,與截面縱向鋼筋的配筋、端部邊緣構件范圍、端部邊緣構件內(nèi)縱向鋼筋及箍筋的配置，以及截面形狀、截面軸壓比大小等因素有關，而墻肢的軸壓比則是更重要的影響因素。當軸壓比較小時，即使在墻端部不設約束邊緣構件，剪力墻也具有較好的延性和耗能能力;而當軸壓比超過一定值時，不設約束邊緣構件的剪力墻，其延性和耗能能力降低。為了保證剪力墻地步塑性鉸區(qū)的嚴刑性能以及耗能能力，規(guī)定了一、二級抗震等級下，當剪力墻底部可能出現(xiàn)塑性鉸的區(qū)域內(nèi)軸壓比較大時，應通過約束邊緣構件為墻肢兩端混凝土提供適度約束。(《混凝土規(guī)范》P336) 圖見《抗震規(guī)范》P58。

7.筒中筒結構中的“外框筒”的結構特點，受力特點是什么?

答：外框筒由柱距為2.0~3.0m的密排柱和寬梁組成。筒中筒結構中，剪力墻內(nèi)筒截面面積較大，它承受大部分的水平剪力，外框筒柱承受的剪力很小;而水平力產(chǎn)生的傾覆力矩，則絕大部分由框筒柱的軸向力所形成的總彎矩來平衡，剪力墻和外框筒柱承受的剪力很小。另外，外框筒在水平力作用下，不僅平行于水平力作用方向上的框架(稱為腹板框架)起作用，而且垂直于水平力作用方向上的框架(稱為翼緣框架)也共同受力。薄壁筒在水平力作用下接近于薄壁桿件，產(chǎn)生整體彎曲和扭轉。但是，外框筒雖然整體受力但與理想筒體的受力有明顯的差別。

理想筒體在水平力作用下，截面保持平面腹板應力直線分布，翼緣應力相等，而外框筒則不再保持平截面變形，腹板框架柱的軸力是曲線分布的，翼緣框架柱的軸力也不是均勻分布的：靠近角柱的柱子軸力大，遠離角柱的柱子軸力小。這種應力不再保持直線規(guī)律的現(xiàn)象即剪力滯后。由于存在這種剪力滯后現(xiàn)象，所以外框筒不能簡單地按平截面假定進行內(nèi)力計算。(《多層與高層混凝土建筑結構設計》第489頁)。

8.什么是“轉換層”。請用簡單傳力模型說明轉換層改變豎向力的傳遞途徑和水平力的傳遞途徑是什么含義?在發(fā)揮這類作用時，轉換層本身有什么受力特點?

答：為了實現(xiàn)上部布置小空間，下部布置大空間，上部布置剛度大的剪力墻，下部布置剛度小的框架柱。為了實現(xiàn)這種結構布置，就必須在結構轉換的樓層設置轉換層。(《高層建筑結構實用設計方法》P375) 將豎向荷載向下傳遞;傳遞水平荷載，當上下部承受水平力的結構構件不一致時，中間的轉換層可以解決復雜的受力情況。可以想象成水平放置的剪力墻或深梁。

轉換層樓板要完成上下層剪力的重分配，自身在平面內(nèi)受力很大，樓板有顯著變形。樓板變形的結果是，下部框支柱的位移增大，從而框支柱的剪力增大。而不能直接使用按樓板剛度無限大的假定的計算結果。

9.請說明轉換層常用結構形式。請說出轉換層平面尺度與結構高度的大致比例。

答：內(nèi)部要形成大空間，包括結構類型轉變和軸線轉變，可以采用梁式、桁架式、箱形和板式轉換層�？蛲惨�在底層形成大入口，可以有多種轉換層形式：轉換梁、轉換桁架、轉換墻、間接轉換拱、臺柱轉換拱。(《高層建筑結構實用設計方法》P378)。

10.請說明框架-核心筒的優(yōu)點。請參照工程實例給出一個框架-核心筒結構的大致平面布置，并說明

①核心筒的平面與整個框架-核心筒結構的平面尺度大致是什么關系。

②這類結構核心筒外圍框架柱的平面布置應考慮什么問題。為什么工程界也將這類核心筒外圍的框架稱為“稀柱框架”。

答：框筒結構適用于鋼或鋼筋混凝土建造，高度曾達40—100層。這種框架的重復模式引出裝配式鋼結構以及在混凝土結構中可以應用快速移動式成套模板，形成快速施工。框筒結構是現(xiàn)代高層結構體現(xiàn)最重大的發(fā)展之一，它具有一個有效的、易于施工的結構，可建造出最高的建筑。從建筑風格來講，框筒結構的外形清晰明快。(《高層建筑結構分析與設計》P52)  ①45%～50%  ②由于框架-核心筒結構只保留了剪力墻內(nèi)筒，外筒作為一般框架，不要求起空間筒體作用，因此其平面形狀較為自由，靈活多樣。(《多層與高層混凝土建筑結構設計》第504頁) 宜采用簡單平面形狀，首先考慮有雙對稱軸向的圓形、正方形、矩形和正多邊形，其次為正三角形平面等。內(nèi)筒宜局中，矩形平面長寬比不宜大于2。

11.近來在高層建筑框架中常采用“寬扁梁”方案，請問這主要出于什么樣的考慮?這種做法不會影響結構的抗水平力剛度嗎?如果影響，那又應在設計中如何考慮和處理?

答：為了降低樓層高度，或便于通風管道的通過，必要時可以設計成寬度比較大的扁梁，此時應根據(jù)荷載及跨度情況，滿足梁的撓度限值，扁梁高度可取(《多層與高層混凝土建筑結構設計》p263)另外在延性框架要求強柱弱梁，強剪弱彎的情況下，不宜采用加大梁高度的做法，常常采用截面高度比較小的扁梁。(你們自己看用不用這條)為了增加樓層的凈高，常將柱間大梁作成扁梁，以減小梁的高度。扁梁是寬度大于或等于梁高的梁。扁梁的高跨比也不宜小于1/20。高層建筑的轉換層梁的荷重比很大，又要爭取轉換層相鄰下層的層高，故常作成扁梁。(《高層建筑概念設計》p89) 有影響。因為框架在水平荷載作用下的水平位移是由構件變形的三種模式引起的，包括梁的彎曲變形、柱的彎曲變形以及柱的軸向變形。層間水平位移也是由這三種變形引起的位移分量組成，高層框架結構的構件典型尺寸一般具有這樣的比例關系，既梁的彎曲變形是引起位移的主要因素，而柱的彎曲變形次之，(《高層建筑結構分析與設計》P186~196) 扁梁設計時你不僅需考慮縱向，你還需考慮橫向，當然這要根據(jù)你的支撐情況而定。另據(jù)參加寬扁梁實驗的朋友敘述，寬扁梁縱筋還是盡量穿過柱子，手冊規(guī)定必須不少于75%縱筋穿柱，其實另外25%不穿柱的鋼筋起到的作用很小。(本答案90%是錯的)。

12.什么是帶“加強層的高層建筑結構”?“加強層”常采用什么結構方案?為什么“加強層”能提高結構的抗側剛度?在鋼筋混凝土高層建筑中設置加強層要特別注意什么問題?

答：帶剛臂超高層核心筒框架結構體系。

加強層宜布置有外伸剛性梁，桁架或空腹桁架，有時還在樓層布置環(huán)梁或桁架。  層數(shù)很多，高度很大的建筑結構中，不可避免要遇到兩個問題：結構在水平作用下水平位移過大，作為主要受力構件的中心剪力墻或筒體承受的彎矩過大，一般高層結構體系，其位移類似懸臂梁，隨高度增大，外荷載產(chǎn)生的傾覆力矩大部分由中央核心剪力墻或筒體承受，設計遇到很大困難。在頂部布置水平伸臂后，由于剛性伸臂使外伸產(chǎn)生軸向拉力和壓力。它們組成一個力偶平衡了一部分外荷載所產(chǎn)生的傾覆力矩，從而減少了核心內(nèi)墻承受的力矩，也大大減少了側移。

由于剛臂的作用加大了部分框架柱的軸壓比，對抗震不利。

13.用下面的一個框架-剪力墻結構的平面示意圖說明該結構的每一層樓層為什么都要起“膈板作用”(既水平方向的傳力作用)。如果要對樓板在其平面內(nèi)的受力狀況進行驗算，應采用什么計算簡圖?

答：  在側向力的作用下，框架和剪力墻協(xié)同工作，共同抵抗側向力。剪力墻的側向位移曲線為彎曲型，框架的側向位移曲線為剪切型。而由于各層樓板或連梁的作用框架和剪力墻在各樓層處必須有共同的側向位移。在底部，框架的變形受到剪力墻的制約，在頂部，剪力墻受到框架的扶持。因此每一層樓層都起水平方向的傳力作用。我認為應該使用模型來分析。

14. 什么是“型鋼混凝土”(勁性鋼筋混凝土或型鋼鋼筋混凝土),什么是“鋼管混凝土”?以型鋼混凝土柱為例,,說明它的受力為什么比普通鋼筋混凝土好.請畫出一個典型的型鋼混凝土柱剖面.說明鋼管混凝土柱中鋼管和混凝土柱的受力特點.如果是大偏心受壓柱,鋼管混凝土還有沒有優(yōu)點?請叢刊物種找出一種你認為可能比較合理的鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土柱的節(jié)點的做法.

答：型鋼混凝土構件是在混凝土中主要配置型鋼,也配有少量構造鋼筋及少量受力鋼筋. 在鋼管中充填混凝土的結構稱為鋼管混凝土結構。

型鋼混凝土：  一方面混凝土包裹型鋼，在構件達到承載力前型鋼很少發(fā)生局部屈曲。另一方面型鋼對核心混凝土起約束作用。同時因為整體型鋼比鋼筋混凝土中分散的鋼筋剛度大得多，所以型鋼混凝土構件比鋼筋混凝土構件的剛度明顯提高。型鋼混凝土有很好的延性及很大的耗能能力。

鋼管混凝土結構的受力性能的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在合理地利用鋼管對混凝土的的緊箍力。這種緊箍力改變了混凝土柱的受力狀態(tài)，將單向受壓改變?yōu)槿�向受壓，混凝土抗壓強度大大提高。在低應力階段，基本上與普通鋼筋混凝土受壓構件類似，即鋼管與混凝土共同分擔縱向壓力。隨著縱向壓力的增加，混凝土橫向變形大于鋼管橫向變形(都自由的情況下)，而這是不可能的。因此混凝土對鋼管產(chǎn)生徑向壓力。鋼管在徑向壓力的作用下，產(chǎn)生了環(huán)向壓力。  對于單根鋼管混凝土，較為適用于軸心受壓或以軸向壓力為主的構件與桿件，這樣能較為充分發(fā)揮混凝土三向受壓下強度大大提高的優(yōu)越性。對于彎矩較大的構件，一方面混凝土受壓面積又較小，所以優(yōu)點不是很突出。另外一方面，由于截面中受拉區(qū)的存在。金箍力作用將大為削弱。而且緊箍力的計算也變得十分復雜。此外，截面相等的情況下，圓形截面慣性矩小，從力學特征上來說，不適合承彎。幾種梁柱節(jié)點形式。

15.試以剪力墻結構中的一片橫墻剪力墻為例,說明在水平荷載作用下,剪力墻每一層的層間位移中哪一部分稱為”有害位移”,哪一部分稱為”無害位移”.

答：本層的彎曲變形和剪切變形所產(chǎn)生的位移為有害位移，下層的位移對上層產(chǎn)生的附加位移是無害位移。  彎曲型的剪力墻結構，對于剪力墻的整體變形采用普通梁的平截面假定。由此可知，第I層剪力墻的層間委蛇角包含自身變形角和下層的位移角兩部分。后者和本層受力無關，稱為無害位移角，前者和本層受力有關，稱為有害位移角。

16.請說明單層廠房鋼筋混凝土或預應力混凝土屋架的比較合理的結構形式。這種屋架能按簡單的鉸接桁架進行內(nèi)力分析嗎?如果不完全行，又要補充什么驗算內(nèi)容?

答：可以按照鉸接桁架來計算軸力(即進行內(nèi)力分析)，但是上弦要按照連續(xù)梁在支座不均勻沉降情況下計算彎矩。

17.為什么說支撐系統(tǒng)是保證單層廠房結構整體剛度和穩(wěn)定性的關鍵措施。你知道可能需要哪些部位設置沿哪個方向的平面支撐。支撐本身一般采用什么樣的結構形式?

答：(1)在裝配式鋼筋混凝土單層廠房結構中，支撐雖然不是主要的承重構件，但卻是聯(lián)系各種主要結構構件并把它們構成整體的重要的組成部分�？梢园延行┧�平荷載傳遞到主要承重構件。屋架的橫向剛度很小，容易連續(xù)倒塌，故設置支撐。

(2)屋蓋的上下弦水平支撐，應布置在屋架(屋面梁)上下弦平面內(nèi)以及天窗架上弦平面內(nèi)。  屋蓋的垂直支撐應布置在屋架(屋面梁)間和天窗架(包括擋風板立柱)之間。 系桿設置在屋架上下弦及天窗上弦平面內(nèi)。  屋架上弦水平支撐布置在每個伸縮縫區(qū)段端部。對于采用鋼筋混凝土屋面梁的屋蓋系統(tǒng)，當采用檁條時，應在梁的上翼緣平面內(nèi)設置橫向水平支撐。支撐應布置在伸縮縫區(qū)段兩端的第一個或第二個柱距內(nèi)。當屋蓋上的天窗通過伸縮縫時，則應在伸縮縫的兩側天窗下面的柱距內(nèi)設置上弦橫向水平支撐。  對于采用鋼筋混凝土拱形及梯形屋架的屋蓋系統(tǒng)，應在每一個伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二個柱距內(nèi)設置上弦橫向水平支撐。當廠房設置天窗時，可根據(jù)屋架上弦桿件的穩(wěn)定條件，在天窗范圍內(nèi)沿廠房縱向設置連系桿。

18.請從材料的加、卸載應力—應變關系說明什么是非彈性，什么是“彈性”?什么是“非線性”，什么是“線性”?就這個意義來說，混凝土受壓時具有什么特性?為什么?

答：(非)彈性是指在應力作用下產(chǎn)生的某一應變，在應力撤除后(不)能夠完全恢復的性能。 (非)線性是指在應力作用下的ζ—ε曲線按比例呈線性增加稱為線性。  就這個意義上說，混凝土受壓時具有非線性和非彈性的特征。

19.請從材料受力角度理解什么是“彈性模量”�；炷�土的設計彈性模量是如何測定的?規(guī)范給出的彈性模量公式包沒包含可靠性因素。不同強度等級混凝土Ec有無差別，差別大嗎?

答：混凝土的彈性模量是指根據(jù)混凝土棱柱體標準試件，用標準試驗方法所得到的規(guī)定壓應力值與其對應的壓應變值的比較。即單位壓應變所對應的應力值。(《建筑結構設計術語和符號標準》30頁3.4.5條) 采用柱體試件，取應力上限為0.5fc重復加載10次時應力應變曲線接近直線，該直線的斜率取為混凝土的彈性模量

根據(jù)規(guī)范P240(4.1.5)上的公式，由于是混凝土立方體抗壓強度標準值相對應的，而標準值已考慮了可靠度，故彈性模量也考慮了可靠度。

不同強度等級混凝土的EC彈性模量有差別。從C15-C80從2.2-3.8×104N/mm2。變化較大。

20.說明從較低強度混凝土(例如C20)到高強混凝土(例如C100)的應力—應變特征及其區(qū)別。

答：強度越高其應力的峰值點越高，但對應的應變差距不大。強度越高越接近彈性材料。強度由低到高：EC由小到大，非線性由重到輕，下降段由平緩到陡，上升段由陡到平緩，破壞應變減小。C90以上，原則上沒有下降段。(筆記)

21.以硅酸鹽水泥做成的混凝土為例，說明水泥水化后的細觀結構特征。這種特征對混凝土的受力性能有什么影響。

答：水泥水化后，在水泥顆粒表面形成水化物膜。內(nèi)部水泥顆粒繼續(xù)水化，然后向外噴出管狀觸須。觸須相互交錯。致使顆粒間的空隙減小，包有凝膠體的水泥顆粒相互接觸，結晶體和凝膠體互相貫穿形成結晶網(wǎng)狀結構。固相顆粒之間的空隙減小，結構逐漸緊密。使水泥漿體完全失去可塑性，達到能夠擔負一定荷載的強度。進入硬化期后，水化速度減慢，水化物隨時間的增長而逐漸增加，擴散到毛細孔中，使使結構更趨致密，強度相應提高。(我感覺后部分和講課內(nèi)容不合拍) 因此混凝土抗壓能力強而抗拉能力弱。

22.試說明在混凝土單軸受壓時，其中微裂縫的發(fā)展趨勢。到應力—應變曲線的哪個部位時(中低強度混凝土)，裂縫才在軸壓試塊表面成為可見的。

答:混凝土在承受荷載或外應力以前,內(nèi)部就已經(jīng)存在少量分散的微裂縫。當混凝土內(nèi)微觀拉應力較大時，首先在粗骨料的界面出現(xiàn)微裂縫，稱界面粘結裂縫。開始受力后知道極限荷載(ζmax)，混凝土的微裂縫逐漸增多和擴展可以分作3個階段：

(1)微裂縫相對穩(wěn)定期(ζ/ζmax<0.3—0.5) 這時混凝土的壓應力較小，雖然有些微裂縫的尖端因應力集中而沿界面略有發(fā)展，也有些微裂縫和間隙因受壓而有些閉和，對混凝土的宏觀變形性能無明顯變化。

(2)穩(wěn)定裂縫發(fā)展期(ζ/ζmax<0.75—0.9) 混凝土的應力增大后，原有的粗骨料界面裂縫逐漸延伸和增寬，其它骨料界面又出現(xiàn)新的粘接裂縫。一些界面裂縫的伸展，逐漸地進入水泥砂漿，或者水泥砂漿中原有縫隙處的應力集力將砂漿拉斷，產(chǎn)生少量微裂縫。這一階段，混凝土內(nèi)微裂縫發(fā)展較多，變形增長較大。但是，當荷載不再增大，微裂縫的發(fā)展亦將停滯，裂縫形態(tài)保持基本穩(wěn)定。

(3)不穩(wěn)定裂縫發(fā)展期(ζ/ζmax>0.75—0.9) 混凝土在更高的應力作用下，粗骨料的界面裂縫突然加寬和延伸，大量的進入水泥砂漿：水泥沙漿中的已有裂縫也加快發(fā)展，并和相鄰的粗骨料界面裂縫相連。這些裂縫逐個連通，構成大致平行于應力方向的連續(xù)裂縫，或稱縱向劈裂裂縫。若混凝土中部分粗骨料的強度較低，或有節(jié)理和缺陷，也可能在高應力下發(fā)生骨料劈裂。這一階段的應力增量不大，而裂縫發(fā)展迅速，變形增長大。即使應力維持常值，裂縫仍將繼續(xù)發(fā)展，不能再保持穩(wěn)定狀態(tài)。縱向的通縫將試件分隔成數(shù)個小柱體，承載力下降而導致混凝土的最終破壞。

其破壞機理可以概括為：首先是水泥沙漿沿粗骨料的界面和砂漿內(nèi)部形成微裂縫;應力增大后這些微裂縫逐漸地延伸和擴展，并連通成為宏觀裂縫;砂漿的損傷不斷積累，切斷了和骨料的聯(lián)系，混凝土的整體性遭受破壞而逐漸喪失承載力。 (軸壓) 試件剛開始加載時應力較小(ζ<0.4fc)。繼續(xù)加大應力，混凝土的塑性變形和微裂縫稍有發(fā)展。  當試件應力達ζ=(0.8—0.9)fc時，應變?yōu)?0.65—0.86)εp，混凝土內(nèi)部微裂縫有較大開展，但試件表面尚無肉眼可見裂縫。此后，混凝土內(nèi)出現(xiàn)非穩(wěn)定裂縫。

應力應變曲線進入下降段不久，當應變ε=(1-1.35)εp和應力ζ=(1—0.9)fc時，試件中部的表面出現(xiàn)第一條可見裂縫。此裂縫細而短，平行與于受力方向。

繼續(xù)增大應變，試件上相繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱向短裂縫，混凝土的承載力迅速下降�；炷�土內(nèi)骨料和砂漿的界面粘結裂縫以及砂漿內(nèi)的裂縫不斷地延伸擴展和相連。沿最薄弱的面形成宏觀斜裂縫，并逐漸地貫通全截面。此時，試件的應變約為ε=(2—3)εp，混凝土的殘余強度為(0.4—0.6)fc。  再增大試件應變，此斜裂縫在正應力和剪應力的擠壓和搓碾下不斷發(fā)展加寬，成為一破損帶，而試件其它部位上的裂縫一般不再發(fā)展。

23.請再從混凝土的細觀結構——微裂縫發(fā)育——應力應變關系歸納一下混凝土非線性、非彈性特征的來源及表現(xiàn)特征。

答：主要來源于內(nèi)部裂縫的發(fā)展的凝膠體的流動  細觀結構：結構混凝土在承受荷載前，內(nèi)部就已經(jīng)存在少量的微裂縫，主要位于粗骨料和砂漿的接觸面上，并且硬結的水泥還有一定的流動性。微裂縫的發(fā)育：在混凝土壓應力較小時粗骨料表面的微裂縫尖端因應力集中而沿周界略有發(fā)展，同時，有些裂縫因受壓而閉合，卸載后大部分變形能恢復，故混凝土宏觀變形性能無明顯變化，應力應變關系近似線彈性;繼續(xù)加大荷載，粗骨料表面裂縫逐漸延伸和增寬，并產(chǎn)生新的粘結裂縫，一些裂縫向砂漿深入，若停止加載裂縫不會繼續(xù)延伸，此時混凝土由于裂縫的發(fā)展抗壓剛度降低，同時由于裂縫不可恢復，故表現(xiàn)出非線性非彈性性質(zhì);再加大荷載，裂縫繼續(xù)向砂漿里面深入以至形成沿荷載方向的貫穿裂縫將混凝土分成一些小柱而破壞，此時的裂縫使混凝土試塊剛度急劇下降，并且裂縫是不可恢復和不穩(wěn)定的，故混凝土非線性非彈性表現(xiàn)的更明顯。(過鎮(zhèn)海P9～12)  27.請說明混凝土受拉應力——應變曲線的特征，受拉應力——應變曲線有下降段嗎?為什么? 解：試件開始加載后，當應力(A點)時，混凝土的變形約按比例增大。此后混凝土出少量塑性變形稍快，曲線微凸。當平均應變時，曲線的切線水平，得抗拉強度。隨后，試件的承載力很快下降，形成一陡峭的尖峰(C點)。肉眼觀察到試件表面的裂縫時，曲線以進入下降段(E點)，平均應變約。裂縫為橫向，細而短，縫寬約為0.04~0.08mm。此時的試件殘余應力約為(0.2~0.3)。此后，裂縫迅速延伸和發(fā)展，荷載慢慢下降，曲線漸趨平緩。  受拉應力應變曲線有下降段。試件破壞時是砂漿逐步退出工作，剩余部分的應力增大，但名義應力減小，故有下降段;下降段的測出要求實驗裝置有足夠大的剛度。

24.請說明HRB235級、HRB335級、HRB400級、消除應力鋼絲和熱處理鋼筋的應力——應變特征有什么差別?

答： 前三種鋼筋有明顯的線彈性段和屈服平臺，三種鋼筋屈服點依次增大，屈服段依次減短，極限延伸率較大; 后兩種沒有明顯屈服平臺，達到極限強度后曲線稍有下降，極限延伸率較小。

25.請一定弄清楚在普通鋼筋混凝土結構中為什么不能直接用強度過高的鋼筋(例如標準強度超過550MPa的鋼筋)作為普通鋼筋。

答：  因為混凝土達到強度極限時的延伸率為0.002，當鋼筋強度超過400MPa后，混凝土強度達到極限強度時鋼筋沒有屈服，不能充分利用鋼筋的強度;否則混凝土強度下降，構件承載力下降。

26.熱軋鋼筋的強度標準值和消除應力鋼絲的強度值分別按哪個強度指標確定的，為什么?

答：熱扎鋼筋的強度標準值是根據(jù)屈服強度確定，用fyk表示。預應力鋼鉸絲、鋼絲、和熱處理鋼筋的強度標準值是根據(jù)極限抗拉強度確定的，用fptk表示(規(guī)范p19)。

27.什么是鋼筋的極限延伸率，什么是鋼筋的均勻延伸率，為什么鋼筋(鋼絲)的材性控制指標要從原來使用前者改為現(xiàn)在使用后者 。

答： 極限延伸率是指鋼筋試件拉伸實驗破壞時伸長量與原試件長度的比值;鋼筋的均勻延伸率是指混凝土構件兩裂縫間的鋼筋的平均伸長量與原長的比值。

28.什么冷軋帶肋鋼筋?它的性能有什么優(yōu)點?有什么缺點?

答: 冷軋帶肋鋼筋是將熱軋鋼筋在常溫下通過軋制機軋制而成.優(yōu)點:冷軋帶肋鋼筋比原鋼筋強度增大,節(jié)省鋼材.缺點:塑性性能降低。

29.為什么此次修訂規(guī)范優(yōu)先推薦采用HRB400級(新三級)鋼筋?它的最大優(yōu)勢是什么?與使用HRB335級鋼筋相比,在使用HRRB400級鋼筋時應注意是什么問題?

答: 優(yōu)先采用是為了節(jié)省鋼材.其最大優(yōu)勢是省鋼材,方便施工;與HRB335相比要注意驗算裂縫寬度,規(guī)范規(guī)定最小配筋率減少0.1%。

30.規(guī)范對預應力鋼筋(鋼絲)推薦的主導品種是什么?為什么在預應力結構中取用強度高的預應力筋更有利?

答: 主導鋼筋是高強的預應力鋼絞線,鋼絲.預應力鋼筋強度越高預應力相對損失越少,另外強度越高配筋相對減少,預應力損失減少,同時預加應力越大,抗裂度加大

31.混凝土和鋼筋標準強度的統(tǒng)計含義是什么?

答：混凝土標準強度: 以邊長為150mm立方體在20°C的溫度和相對濕度在90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護28天,依照標準方法測得的具有95%保證率的抗壓強度。

鋼筋標準強度:混凝土設計規(guī)范中采用國標規(guī)定的廢品率限制作為鋼筋的強度標準值，為97.73%。

32.影響鋼筋混凝土和預應力混凝土結構耐久性的因素有那些?

答：保護層厚度，裂縫，材料性能有關。內(nèi)部因素：混凝土強度，密實性，水泥用量，水灰比，氯離子及堿含量，外加劑用量，保護層厚度。外部因素：溫度，濕度，CO2含量，侵蝕性介質(zhì)，空氣流動性。

33.什么是混凝土的碳化?為什么碳化深度與鋼筋全面銹蝕有直接關系?

答：大氣中的CO2或其它酸性氣體,將使混凝土中性化而降低其堿度,這就是混凝土的碳化; 因為混凝土的高堿性環(huán)境使得鋼筋免于被酸性物質(zhì)腐蝕，當混凝土碳化前鋒達到鋼筋表面后,鋼筋開始銹蝕,此后鋼筋銹蝕不斷加劇,直到全面銹蝕。

34．混凝土構件的保護層厚度是按什么原則確定的？為什么板、墻、殼類構件的保護層厚度可以比梁柱類構件取得��？

答：保證混凝土與鋼筋的共同工作和耐久性的要求來確定的。處于一般室內(nèi)環(huán)境中的構件，受力鋼筋的混凝土保護層最小厚度主要按結構構造或耐火性的要求確定。處于露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境中的構件，結構的使用壽命基本上取決于保護層完全碳化所需的時間�？傊�受力鋼筋的混凝土保護層的最小厚度應根據(jù)不同等級混凝土在設計基準期內(nèi)碳化深度來確定。

對于梁柱等構件，因棱角部分的混凝土雙向碳化，且易產(chǎn)生沿鋼筋的縱向裂縫，而板、殼是單向碳化，故保護層厚度要比梁柱的小。

35．請說明鋼筋混凝土結構構件和預應力混凝土結構構件的裂縫控制等級，這些等級與耐久性有什么關系？

答：見《混凝土結構設計規(guī)范》（GB 50010—2010）表3.4.5。

36．請說明當裂縫面與鋼筋垂直相交時，與裂縫相交處鋼筋的銹蝕是如何發(fā)展的？裂縫寬度與這一銹蝕過程有什么關系？

答：鋼筋首先在裂縫寬度較大處發(fā)生個別點的“坑蝕”,繼而漸漸形成“環(huán)蝕”,同時向裂縫兩邊擴展形成銹蝕面,使鋼筋截面削弱。鋼筋銹蝕嚴重時，體積膨脹，導致沿鋼筋長度出現(xiàn)縱向裂縫，并使保護層剝落，習稱“暴筋”，從而截面承載力降低，最終將使結構破壞或失效。

裂縫寬度越大，水和酸性氣體更易進入裂縫，與鋼筋表面接觸面積更大，更易銹蝕。

37．請說明碳化深度達到鋼筋表面所引起的銹蝕與裂縫處鋼筋銹蝕的發(fā)育特征有什么區(qū)別？

答：保護層失效引起的鋼筋銹蝕是全面銹蝕，鋼筋膨脹引起的裂縫一旦發(fā)生，是沿鋼筋全長的。而裂縫引起的鋼筋銹蝕是局部發(fā)展的。從裂縫處逐漸向兩邊發(fā)展。

38．碳化深度達到鋼筋表面后，鋼筋要銹蝕還需要水和氧氣，請問水和氧是如何到達鋼筋表面的？由此我們可以得到哪些改善耐久性的啟發(fā)？

答：水和氧氣是通過混凝土保護層的孔隙和裂縫進入的。

改善方法:提高混凝土的密實性,控制裂縫寬度或不開裂,在鋼筋表面涂防護層.

39．當保護層的厚度因耐久性的需要而超過35～40mm時，應在保護層中采取什么措施以減少保護層混凝土崩落的可能性？

答：通常是在混凝土保護層中離構件表面一定距離處全面增配由細鋼筋制成的構造鋼筋網(wǎng)片。

40．一個軸心受壓的混凝土圓柱，當其周邊受有徑向水平均布壓應力時，軸心受壓的應力-應變曲線會發(fā)生什么樣的變化？

答：曲線峰部抬高，變得平緩和豐滿（徑向壓應力約束了混凝土的橫向膨脹，阻滯縱向裂縫的出現(xiàn)和開展，在提高其極限強度的同時，塑性變形也有了很大的發(fā)展）。均勻壓應力越大，峰值越大，峰值點越靠后，峰值后的曲線越平緩。

41．矩形箍筋對混凝土的約束作用與圓形箍筋或螺旋形箍筋有什么實質(zhì)性區(qū)別？復合矩形箍筋對核心混凝土的約束作用為什么又要比單個矩形箍筋好？箍筋間距對這種約束的好壞有影響嗎？縱筋的根數(shù)和直徑對這種約束有影響嗎？為什么？在設計中考慮這種影響嗎？

答：圓形箍筋和螺旋形箍筋對混凝土產(chǎn)生的作用是均勻分布的徑向壓應力。而矩形箍筋卻有所不同，矩形箍筋柱在軸壓力的作用下，核心混凝土的膨脹變形使箍筋的直線段產(chǎn)生水平彎曲。因為箍筋直線段的抗彎剛度很小，因此直線段對核心混凝土的反作用力也很小。

另一方面，箍筋的轉角部剛度大，變形小，兩個垂直方向上的拉力合成對核心混凝土對角線方向的強力約束。故核心混凝土承受的是沿對角線方向的集中壓應力和沿箍筋方向分布的很小的橫向力。

復合箍筋的中間肢能加強箍筋直線段對核心混凝土的約束作用，因此復合箍筋對混凝土的約束作用比單個箍筋要好。箍筋的間距越小，對混凝土的約束作用越好。

縱筋能把箍筋的一部分約束力傳遞給箍筋上下方的混凝土，因此能加強對箍筋之間的混凝土的約束力，并且縱筋的根數(shù)越多直徑越大這種作用越明顯。但總體來說它的影響還是比較小，因此設計中一般不考慮（個人意見，有待斟酌）。

42．由軸心受壓構件經(jīng)驗得出的箍筋約束效果能直接用于偏心受壓區(qū)混凝土嗎？有沒有什么辦法能驗證直接應用的合理性？

答：經(jīng)驗證明用軸心受壓的結果模擬偏心受壓下的應力-應變關系誤差是不大的,故由軸心受壓構件經(jīng)驗得出的箍筋約束效果能直接用于偏心受壓區(qū)混凝土。

43．在一根受彎的梁中，當尚未出現(xiàn)彎曲裂縫時，縱向鋼筋的表面有粘接應力嗎？什么是“粘接應力”，粘接應力的大小與各正截面中的作用剪力大小有關嗎？如有，為什么？

答：有。因為任何一段鋼筋的應力差都由其表面的縱向剪應力所平衡，而此剪應力即周圍混凝土所提供的粘接應力。鋼筋與混凝土接觸面上的化學吸附作用力，混凝土收縮，將鋼筋緊緊握固而產(chǎn)生的摩擦力，鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機械咬合作用力以及因鋼筋端部加彎鉤、彎折或在錨固區(qū)焊短鋼筋、角鋼而產(chǎn)生的錨固力全稱為粘接應力。

44．試說明一根帶肋鋼筋在受力逐步增大的過程中其粘接-滑移的基本規(guī)律，并說明其中的各個關鍵點和與這些關鍵點對應的物理現(xiàn)象，其中應著重說明:后藤幸正發(fā)現(xiàn)的肋前角向斜外向發(fā)展的裂縫；肋前混凝土局部壓碎區(qū);局壓區(qū)的形成對鋼筋劈裂力的形成起什么作應,劈裂力如何作應給鋼筋周圍的混凝土,其后果是什么?為什么說錨固段周圍的配箍對錨固能力有重要作用?

答：拉力較小，鋼筋與混凝土間的化學粘接沒有破壞；拉力增大，出現(xiàn)后藤裂縫；拉力繼續(xù)增大，肋前混凝土局部壓碎；拉力再增大，曲線坡度減小，后藤裂縫繼續(xù)擴展，件劈效應更加明顯。在沒有箍筋的情況下，將形成通長的劈裂裂縫導致粘接破壞；若有箍筋約束，則劈裂裂縫不能充分發(fā)展，這時鋼筋肋紋間的混凝土將全部被壓碎，在肋紋的外表面形成一粗糙的破壞面，鋼筋與混凝土間的粘接應力逐漸減小。鋼筋被拔出。肋前的混凝土壓碎成粉末的時候，尖劈效應更加明顯，如果保護層太薄且沒有箍筋保護，則會產(chǎn)生劈裂裂縫。因為箍筋可以限制辟裂裂縫開展，有效提高粘接應力。

45．說明帶90度彎折的錨固端的受力機理，水平直段的長度對彎弧及尾段的受力有影響嗎？帶90度彎折錨固端的總錨長為什么不需要滿足直線錨固長度的要求？其水平段過短會形成什么樣的失效方式？試舉例說明什么地方要用到這種錨固形式？

答：帶90度彎折的錨固端的粘接力由三部分提供：一是直段與混凝土之間的粘接力；二是彎鉤處因“纜索效應”而產(chǎn)生的拉力；三是彎折段與混凝土之間的粘接力。因為“纜索效應”加強了鋼筋與混凝土之間粘接能力，所以帶90度彎折的鋼筋的總錨長取0.7倍的直線錨長。如果水平段過小將會形成拉脫型錨固失效。這種錨固形式主要應用在梁和邊柱的接點和錯層處的梁柱接點。

46．鋼筋受拉錨固長度是用什么樣的試驗確定的？它與哪些主要因素有關（參看混凝土規(guī)范）？為什么它與混凝土保護層厚度不小于鋼筋直徑的規(guī)定有關？受拉錨固長度考慮了可靠度問題嗎？用什么思路考慮的？

答：混凝土規(guī)范規(guī)定的縱向受拉鋼筋的最小錨固長度是根據(jù)拔出試件試驗結果的統(tǒng)計分析給出的。它與混凝土強度等級、鋼筋的強度、鋼筋的直徑、混凝土保護層的厚度等有關。因規(guī)范在確定錨固長度所做的試驗取偏心至邊緣的距離為d（鋼筋直徑），故規(guī)定保護層厚度不得小于d。受拉錨固長度是考慮了可靠度的，具體體現(xiàn)在鋼筋的外形系數(shù)α內(nèi)，α是經(jīng)對各類鋼筋進行系統(tǒng)粘接錨固試驗及可靠度分析得出的。

47.什么是鋼筋的機械連接接頭？你知道哪幾種機械連接接頭？

答：鋼筋的機械連接是通過連接件的機械咬合作用或鋼筋端面的承壓作用將一根鋼筋中的力傳至另一根鋼筋的連接方法;機械連接接頭有帶肋鋼管套筒擠壓連接,鋼筋錐螺紋連接。

48.鋼筋搭接接頭是如何傳力的？為什么搭接長度比錨固長度要長些？為什么同一連接區(qū)段內(nèi)搭接鋼筋占總受拉鋼筋面積的百分比越高，規(guī)范規(guī)定的搭接長度越大？

答：1）鋼筋的搭接接頭傳力方式：位于兩根搭接鋼筋之間的混凝土受到肋的斜向擠壓作用，有如一斜壓桿，通過鋼筋與混凝土之間的粘結力來逐步傳遞； 2）因為搭接區(qū)段內(nèi)除了粘接應力外還有其他外力作用使鋼筋受拉,而鋼筋錨固段內(nèi)只有粘接應力存在,不存在其他外力；3）因為搭接取段內(nèi)搭接鋼筋占受拉鋼筋面積的百分率越高，是因為搭接接頭受力后，相互搭接的兩根鋼筋將產(chǎn)生相對滑移，且搭接接頭長度越小，滑移越大。為了使接頭充分受力的同時，剛度不致過差，就需要相應增大搭接長度。

49.什么是“同一連接區(qū)段”搭接接頭“同一連接區(qū)段”如何定義（參考《混凝土結構設計規(guī)范》及條文說明）

答：鋼筋綁扎搭接接頭連接區(qū)段的長度為1.3倍搭接長度，凡搭接接頭中點位于該連接區(qū)段長度內(nèi)的搭接接頭均屬于同一連接區(qū)段。（搭接鋼筋接頭中心距不大于1.3倍搭接接頭長度，或搭接鋼筋端部距離不大于0.3倍搭接接頭長度時，均屬位于同一連接區(qū)段的搭接接頭）

50.請對比一下機械連接接頭、焊接接頭和搭接接頭各自的優(yōu)缺點。

答：機械連接節(jié)省鋼材，施工方便。機械連接在保護層設定時應該注意套筒的影響。錐螺紋的加工要求很精細，但現(xiàn)在國內(nèi)很難保證。在冷扎螺紋的時候會使接頭處產(chǎn)生殘余應力，回火可以降低殘余應力，但成本就會上升。

焊接連接可以達到較好的連接效果，節(jié)省鋼材。但由于施工水平的限制，很難保證質(zhì)量搭接廢鋼。

51.為什么搭接接頭區(qū)要加密箍筋？為什么受壓搭接接頭兩個端頭的外面還要增設兩個間距較小的構造箍筋。

答：搭接的傳力方式是通過搭接的鋼筋與混凝土之間的粘接力將一根鋼筋的力傳給另外一根鋼筋。位于兩根鋼筋之間的混凝土受到肋的擠壓作用，肋對混凝土的斜向擠壓力的徑向分力同樣使外圍混凝土產(chǎn)生橫向拉力。故搭接區(qū)段外圍混凝土受到兩根鋼筋所產(chǎn)生的劈裂力。為了防止縱向劈裂，提高粘接強度，在搭接范圍內(nèi)，須將箍筋加密。

受壓搭接接頭兩端頭外面增設兩個間距較小的構造箍筋是為了防止鋼筋端頭因存在壓力而導致的局部擠壓裂縫。（《混凝土規(guī)范》297頁9.4.5條）

52.請以單筋矩形截面為例重點說明受拉配筋率的大小、受壓配筋率的大小對混凝土受壓區(qū)高度有什么影響？同時利用平截面假定說明：1）和對受拉鋼筋恰好屈服時受壓邊混凝土達到的壓應變有什么影響？（即對屈服曲率的影響） 2）和對受壓邊緣達到極限壓應變時的截面曲率（極限曲率）有什么影響？

答：受拉配筋率大，受壓區(qū)越高；受壓配筋率越大受壓區(qū)高度越小。受壓邊緣達到極限壓應變時截面曲率越小，否則越大。

53.請說明大偏壓截面和小偏心受壓截面破壞狀態(tài)的控制特征的主要區(qū)別。

答：大偏壓截面破壞始自受拉區(qū)鋼筋屈服，最后受壓區(qū)混凝土被壓碎；小偏壓截面破壞時受壓區(qū)混凝土被壓碎，另一側鋼筋沒有受拉屈服，可能是受拉或受壓。

54.請說明大偏心受拉截面和小偏心受拉截面破壞狀態(tài)的控制特征的主要區(qū)別。

答：大偏心受拉破壞時，截面一側混凝土受壓破壞，另一側鋼筋受拉屈服；小偏拉破壞時，全截面混凝土被拉段，兩側鋼筋都受拉，靠近拉力的一側鋼筋屈服，另一側鋼筋沒有屈服。

55.什么是模型柱，或者說兩端等偏心距偏心壓桿？在這個壓桿上，偏心距增大系數(shù)或者美國彎矩增大系數(shù)表示的是什么關系？

答：在研究和建立鋼筋混凝土偏心受壓柱的偏心距增大系數(shù)表達式的時候，世界各國最初所用的基本構件形式都是兩端鉸支的便感偏心距壓桿，也稱標準柱。表示的是標準柱柱高中點截面考慮柱子撓曲后的偏心距與未考慮柱子撓曲的偏心距的比值。