钢筋和混凝土两种物理力学性能不同的材料能够共同工作的原因.doc

1 钢筋和混凝土两种物理力学性能不同的材料能够共同工作的原因P1 ：a 混凝土石化后,钢筋和混凝土之间存在粘结力,使两者之间能传递力和变形.粘结力是使这两种不同性质的材料能够共同工作的基础。b 钢筋和混凝土两种材料的线膨胀系数接近,钢筋为1.2X10-5K-1，混凝土为（1.0~1.5）X10-5K-1,所以当温度变化时,钢筋和混凝土的粘结力不会因两者之间过大的相对变形而破坏.
2 预应力混凝土结构采用的钢筋种类P163：目前国内常用的预应力钢材有:高强光面钢丝,刻痕钢丝,高强钢绞线和热处理钢筋,以及强度等级较高的冷拉钢筋等.对于中小构件中的预应力钢筋,也可采用冷拔中强钢丝和冷拔低碳钢丝
3 热轧钢筋和冷 拉钢筋属于有明显屈服点的钢筋;钢丝和热处理钢筋属于无明显屈服点的钢筋.
4 钢筋的蠕变、松驰和疲劳的概念
钢筋在高应力作用下，随时间的增长，其应变继续增加的现象为蠕变。钢筋受力后，若保持长度不变，则其应力随时间的增长而降低的现象称为松驰。钢筋的疲劳破坏是指钢筋在承受重复、周期动荷载作用下，经过一定次数后，从塑性破坏的性质转变成脆性突然断裂的现象。
5 荷载作用下，混凝土的应力-应变曲线特征（分成3个阶段和各阶段特点）P15 OA段：σ≤0.3f0c混凝土表现出理想的弹性性质，应力应变关系呈直线变化，混凝土内部的初始微裂缝没有发展 AB段σ=(0.3-0.8) f0c混凝土开始表现出越来越明显的非弹性性质，应力应变关系偏离直线，应变增长速度比应力增长速度快。混凝土内部的微裂纹已有所发展，但处于稳定状态。
BC段：σ=(0.8-1.0) f0c，应变增长速度进一步加快，应力-应变曲线的斜率急剧减小，混凝土内部微裂缝进入非稳定发展的阶段。
6 混凝土的徐变概念，影响徐变的因素、如何影响
混凝土在荷载长期作用下产生随时间增长的变形称为徐变。混凝土的组成成分和配合比直接影响徐变的大小。
骨料的弹性模量愈大，骨料体积在混凝土中所占的比重愈高，则由凝胶体流变后转给骨料压力所引起的变形愈小，徐变亦愈小。水泥用量大，凝胶体在混凝土中所占的比重也大，水灰比高，水泥水化后残存的游离水也多，会使徐变增大。
此外，养护时温度高，湿度大，则水泥水化作用充分，徐变减小。受荷载后混凝土在湿度底、温度高的条件下所产生的徐变要比湿度高、温度低时明显增大。构件体表比愈小，徐变愈大。受荷载时混凝土龄期愈长，水泥石中结晶所占的比例愈大，凝胶体粘性流动相对减小，徐变也愈小。
7 结构的功能要求P25：1）安全性 结构在正常设计、施工和使用条件下，应该能够承受可能出现的各种作用。在偶然荷载的作用下、或偶然事件发生时或发生后，结构应能保持必要的整体稳定性，不致倒塌。2）适用性 建筑结构在正常使用时应能满足预定的使用要求，有良好的工作性能，其变形、裂缝或振动等均不超过规定的限度。3）耐久性 建筑结构在正常使用维护的情况下应有足够的耐久性。如保护层不得过薄，裂缝不得过宽而引起钢筋锈蚀，混凝土不得风化、不得在化学腐蚀环境的情况下影响结构的预定的使用期限。
8 作用的定义、分类：各种作用的定义，可靠性的定义P24
所谓结构上的作用是指施加在结构上的集中荷载或分布荷载（包括永久荷载、可变荷载等），以及引起结构加变形或约束变形的原因，如基础沉降、温度变化、混凝土收缩、焊接等作用。施加的结构上的集中荷载和分布荷载称为直接作用，引起结构外加变形和约束变形的其他作用称为间接作用。
按随时间的变异分类：a永久作用，在设计的基准期内其值不随时间变化，或其变化与平均什相比其值可以忽略不计，b可变作用，在设计的基准期内其值随时间变化，其变化与平均什相比其值不可以忽略不计，c 偶然作用，在设计的基准期内出现或不一定出现。
按随空间位置的变异分类：a固定作用：在结构空间的位置上具有固定的分布。b可动作用：在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布。
按结构的反应分类：a静态作用及b动态作用
可靠性的定义P25：为结构规定的时间内（即设计时所假定的基准使用期），在规定的条件下（结构正常的设计、施工、使用和维护条件），完成预定的功能（如强度、刚度、稳定性、抗裂性、耐久性等的能力。
9 正常使用极限状态和承载力极限状态概念以及表现方面P26
a正常使用的极限状态：对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定的限值。当出现下列状态之一，即认为结构或结构构件超过了正常作用的极限状态 影响正常使用或有碍观瞻的变形，影响正常使用或耐久性能的局部破坏，影响正常使用的振动，结构的振幅超过正常使用的振幅。影响正常使用的其他特定状态，如相对沉降量过大等
b承载力极限状态：结构或结构构件达到了最大的承载力，或者产生了不适于继续承载的过大变形。整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡。结构或其连接件因超过材料强度而破坏，或因为塑性变形过大而不适于继续承受荷载。结构转变为机动体系，如三铰共线。结构或构件丧失稳定，如细长杆压屈失稳而破坏。
10 梁正截面工作的三个阶段以及各阶段的特点。注意：I阶段作为受弯构件抗裂计算的依据；三阶段作为受弯构件正截面承载力计算的依据。P37 第Ⅰ阶段 ：梁承受的弯矩很小，截面的应变也很小，混凝土处于弹性工作阶段，应力与应变成正比。截面应变符合平截面假定，故梁的截面应力分布为三角形，中和轴以上受压，另一侧受拉，钢筋与混凝土应变相同，共同受拉。随M的增大，截面应变随之增大。由于受拉区混凝土塑性变形的发展，应力增长缓慢，应变增长较快，拉区混凝土的应力曲线呈曲线形，当弯矩增加到使受拉边的应变到达混凝土的极限拉应变时，就进入裂缝出现的临界状态。如再增加荷载，拉区混凝土将开裂，这时的弯矩为开裂弯矩。在此阶段，压区混凝土仍处于弹性阶段，因此压区应力图形为三角形。
Ⅱ弯矩到达Mcr后，在纯弯段内混凝土抗拉强度最弱的截面上将出现第一批裂缝。开裂部分的混凝土随的拉力将传给钢筋，使开裂截面的钢筋应力突然增大，但中和轴以下未开裂部分的混凝土仍可负担一部分拉力。随着弯矩的增大，截面应变增大；但截面应变分布（在较大标距下量测的平均应变）基本符合平截面假定；而压区混凝土越来越表现出塑性变形的特征，压区的应力图形呈曲线形。当钢筋应力达到屈服时，第二阶段结束，这时的弯矩称为屈服弯矩My。
Ⅲ钢筋屈服后应力不增加，而应变急剧发展，钢筋与混凝土之间的粘结遭到明显的破坏，使钢筋到达屈服的截面形成一条宽度很大，迅速向梁顶发展的临界裂缝。虽然此阶段钢筋承担拉力不增大，但中和轴急剧上升，压区高度很快减小，内力臂增大，截面弯矩仍然有所增长。随压区高度的减小，混凝土受压边缘的压应变显著增大。最大压应变可达到0.003-0.004，压应力的图形将为带有下降段的曲线形，应力图形的峰值下移。当压区混凝土的抗压强度耗尽时，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，随即混凝土被压酥，梁达到极限弯矩。
11 根据配筋率的不同，梁的破坏形式的分类以及特点：混凝土的界限破坏P38 1）适筋梁，破坏自受拉区钢筋的屈服，在钢筋应力达到屈服强度之初，受压区边缘纤维应变尚小于受弯时混凝土极限压应变。在梁完全破坏以前，由于钢筋要经历较大的塑性伸长，随之引起裂缝急剧开展和梁挠度的激增，它将给人以明显的破坏前兆。 2） 超筋梁，若截面配筋率很大时，破坏始自受压区的混凝土的压碎。在受压区边缘纤维应变达到混凝土受弯极限压应变时，钢筋应变尚小于屈服强度，但此时梁已破坏。 3）少筋梁，一旦开裂，受拉钢筋立即达到屈服强度，有时迅速进入强化阶段，裂缝开展过宽，即标志破坏。 4）界限破坏，是指适筋梁受拉钢筋屈服的同时，压区混凝土边缘达到极限压应变。
12 受弯构件正截面承载力中，T形截面划分为二类截面的依据以及第一类与第二类T形截面的定义P55
按照构件破坏时，中和轴位置的不同，T形截面可以分为二类： 1）中和轴在翼缘内，2）中和轴在外。
13无腹筋梁沿斜截面破坏的主要特点，分别采用什么办法加以控制，剪跨比的定义 无腹筋梁沿斜截面破坏的主要特点：1）斜压破坏，集中荷载距支座较近，破坏前梁腹部将首先出现一系列大体上相平等的腹剪斜裂缝，向支座和集中荷载作用处发展。2）剪压破坏 3）斜拉破坏
在梁内部配制腹筋（箍筋和弯起钢筋） 剪跨比：计算截面所承受的弯矩与剪力截面高度的比值
14 在钢筋混凝土受弯构件中，要求弯起钢筋的弯起点设置在按正截面受弯承载力计算的充分利用截面h0/2以外，其目的是保证斜截面受弯承载力。P82
15 混凝土若处于三向应力作用下，其抗拉强度提高
16 钢筋混凝土构件变形和裂缝难处中荷载、材料强度都取标准值。
17 轴必受压构件设计时，纵向受力钢筋和箍筋的作用分别是什么P93 混凝土受压构件中纵向受力钢筋的作用是：
与混凝土共同承担由外荷载引起的内力，防止构件突然的脆性破坏，减小混凝土不匀质性的影响：同时，纵向钢筋还可以承担构件失稳破坏时，突出面出现的拉力以及由于荷载的初始偏心、混凝土的收缩徐变、构件的温度变形等因素所引起的拉力等。
箍筋的作用：为了防止纵向钢筋受压时压曲，同时保证纵向钢筋的正确位置并与纵向钢筋组成整体骨架，柱中箍筋应做成封闭式的箍筋。
18大小偏心受压破坏的特点P101-103 大偏心：受拉钢筋首先达到屈服，然后受压钢筋也能达到屈服，最后由于受压区混凝土压碎而导致构件破坏，这种破坏形态在破坏前有明显的预兆，属于塑性破坏。所以这类破坏也称为受拉破坏。 小偏心：构件的破坏是由于受压区混凝土的压碎而引起的。破坏时，压应力较大一侧的受压钢筋的压应力一般都能达到屈服强度，而另一侧的钢筋不管是受拉还是受压都达不到屈服强度。构件在破坏前变形不会急剧增长，但受压区垂直裂缝不断发展，破坏前没有明显的预兆，属脆性破坏。
19 混凝土受弯构件截面刚度的主要特点，影响裂缝宽度的因素P154 1）随荷载的增大而减小。2）随配筋率ρ的降低而减小。
3）沿构件的跨度，截面抗弯钢度是变化的，裂缝截面处的小些，裂缝间截面的大些。4）随着加载时间的增长而减小。
20 预应力的损失及其组合，后张法构件100N/mm2:先张法构件80N/mm2，预应力混凝土结构可以避免结构裂缝的过早出现。
21 在钢筋混凝土受扭构件设计时，ζ限制条件0.6≤ζ≤1.7的目的：P136
抗扭纵筋和搞扭箍筋数量的比例用纵筋与箍筋的配筋强度比ζ来表示，当0.5 ≤ζ≤2.0时，纵筋和箍筋一般都能较好的发挥抗扭作用，为了稳妥起见，《规范》规定ζ的限制范围为0.6≤ζ≤1.7，当ζ>1.7时，取1.7，在工程结构中常用的范围为ζ1.0~1.3
22 纵向受拉钢筋配筋率增加，截面延性系数不一定增加。
23 预应力混凝土构件对所用的材料（混凝土与钢筋）都要求有较高的强度的原因？P163 结构中预应力的大小取决于钢筋的应力；同时构件制作及使用过程将出现各种预应力损失，因此必须采用高强度钢材；此外还要求钢筋有较低的松驰率，以减少预应力的损失，预应力钢筋还要求有一定的塑性，拉断时有一定的延伸率，防止底温或冲击下抗震中可能产生的脆性破坏。 预应力构件使用的混凝土应具有较高的强度，这样才能充分利用高强钢材，并减小截面和自重，进而减小结构上的荷载。混凝土还应具有较高的弹性模量和较小的徐变和收缩变形，以减小预应力损失。施工工艺也要求混凝土快硬、早强，从而可尽早施加预应力，加快施工进度。

一、某安全等级为一级的砼矩形截面，尺寸b×h=200mm×450mm,选用C25级砼配置4ф20，取HRB335级纵向受拉钢筋As=1256mm2 由均布荷载产生的最大弯距设计值M=90kn.m
试验算该梁正截面承载力是否满足要求?(r0=1.1 a1=1.0 c=25mm)
fc=11.9N/mm2 ft=1.27N/mm2 fy=300N/mm2 , ξb=0.55(界限相对受压区高度:适筋梁在界限破坏时，等效压区高度与截面有效高度之比)
1)验算截面最小的配筋率：As=1256 mm2 >ρminbh=【0.002，0.45Ft/Fy】maaxbh=0.002×200×450=180mm2
2)受压区高度
截面有效高度h0=h-a1=450-35=415mm
x= Asfy/(a1fcb)=300×1256/11.9×200=158.3mm,
x=158.3mm
最大弯距设计值M=90kn.m所以满足要求