第一章緒論

問答題

1.什么是混凝土結構

2.以簡支梁為例,說明素混凝土與鋼筋混凝土受力性能的差異；

3.鋼筋與混凝土共同工作的基礎條件是什么

4.混凝土結構有什么優缺點

5.房屋混凝土結構中各個構件的受力特點是什么

6.簡述混凝土結構設計方法的主要階段；

7.簡述性能設計的主要步驟；

8.簡述學習混凝土結構設計原理課程的應當注意的問題；

第一章緒論

問答題參考答案

1.什么是混凝土結構

答：混凝土結構是以混凝土材料為主，并根據需要配置和添加鋼筋、鋼

骨、鋼管、預應力鋼筋和各種纖維，形成的結構，有素混凝土結構、鋼筋混凝

土結構、鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土結構、預應力混凝土結構及纖維混凝

土結構；混凝土結構充分利用了混凝土抗壓強度高和鋼筋抗拉強度高的優

占?

2.以簡支梁為例,說明素混凝土與鋼筋混凝土受力性能的差異；

答：素混凝土簡支梁,跨中有集中荷載作用；梁跨中截面受拉,拉應力在

荷載較小的情況下就達到混凝土的抗拉強度，梁被拉斷而破壞，是無明顯預

兆的脆性破壞；

鋼筋混凝土梁，受拉區配置受拉鋼筋梁的受拉區還會開裂，但開裂后，出

現裂縫,拉力由鋼筋承擔，直至鋼筋屈服以后，受壓區混凝土受壓破壞而達到

極限荷載，構件破壞；

素混凝土簡支梁的受力特點是承受荷載較小，并且是脆性破壞；鋼筋混

凝土簡支梁的極限荷載明顯提高,變形能力明顯改善,并且是延性破壞；

3.鋼筋與混凝土共同工作的基礎條件是什么

答：混凝土和鋼筋協同工作的條件是：

1鋼筋與混凝土之間產生良好的粘結力,使兩者結合為整體；

2鋼筋與混凝土兩者之間線膨脹系數幾乎相同，兩者之間不會發生相對

的溫度變形使粘結力遭到破壞；

3設置一定厚度混凝土保護層；

4鋼筋在混凝土中有可靠的錨固；

4.混凝土結構有什么優缺點

答：優點：1可模性好；2強價比合理；3耐火性能好；4耐久性能好;

5適應災害環境能力強,整體澆筑的鋼筋混凝土結構整體性好,對抵抗地震、

風載和爆炸沖擊作用有良好性能；6可以就地取材；

鋼筋混凝土結構的缺點：如自重大，不利于建造大跨結構；抗裂性差，過

早開裂雖不影響承載力，但對要求防滲漏的結構，如容器、管道等，使用受到

一定限制；現場澆筑施工工序多，需養護，工期長,并受施工環境和氣候條件

限制等；

5.房屋混凝土結構中各個構件的受力特點是什么

答：在房屋建筑中，永久荷載和樓面活荷載直接作用在樓板上,樓板荷載

傳遞到梁,梁將荷載傳遞到柱或墻，并最終傳遞到基礎上,各個構件受力特點

如下：

樓板：是將活荷載和恒荷載通過梁或直接傳遞到豎向支承結構柱、墻的

主要水平構件,樓板的主要內力是彎矩和剪力，是受彎構件；

梁：是將樓板上或屋面上的荷載傳遞到立柱或墻上,前者為樓蓋梁,后者

為屋面梁,梁承受板傳來的荷載,主要內力有彎矩和剪力，有時也可能是扭矩,

屬于受彎構件；

柱：柱承受梁、板體系傳來的荷載，主要內力有軸向壓力、彎矩和剪力，

可能是軸心受壓構件，當荷載有偏心作用時,柱受壓的同時還會受彎，是壓彎

構件；

墻：承重的混凝土墻常用作基礎墻、樓梯間墻，或在高層建筑中用于承

受水平風載和地震作用的剪力墻,它受壓的同時也會受彎，是壓彎構件；

基礎：是將上部結構荷載傳遞到地基土層的承重混凝土構件，基礎主要

內力是壓力和彎矩,是受壓構件或壓彎構件；

6.簡述混凝土結構設計方法的主要階段；

答：混凝土結構設計方法大體可分為四個階段：

1在20世紀初以前，鋼筋混凝土本身計算理論尚未形成,設計沿用材料

力學的容許應力方法；

21938年左右已開始采用按破損階段計算構件破壞承載力,50年代，出現

了按極限狀態設計方法,奠定了現代鋼筋混凝土結構的設計計算理論；

3二戰以后，設計計算理論已過渡到以概率論為基礎的極限狀態設計方

法;

420世紀90年代以后,開始采用或積極發展性能化設計方法和理論；

7.簡述性能設計的主要步驟；

答：性能化方法是確定工程結構要達到的總體目標或設計性能，設計師

根據性能目標的不同，設計不同的設計方案，并評估設計方案是否達到性能

目標的要求；

8.簡述學習混凝土結構設計原理課程的應當注意的問題；

答：1鋼筋混凝土是由鋼筋和混凝土兩種材料組成的復合材料,是非均勻、

非連續、非彈性的材料;力學關系是在試驗的基礎上，通過幾何、物理和平衡

關系建立的；

2鋼筋混凝土構件中的兩種材料在強度和數量上存在一個合理的配比范圍;

如果鋼筋和混凝土在面積上的比例及材料強度的搭配超過了這個范圍，就會

引起構件受力性能的改變,從而引起構件截面設計方法的改變,這是學習時

必須注意的一個方面；

3由于混凝土材料的復雜性、離散性，混凝土材料的理論體系是建立在試驗

的基礎上的;許多假定依賴與試驗結果,許多公式來源于試驗驗證,許多因素

無法控制，仍需通過構造措施加以解決,許多理論尚需不斷發展與完善,具有

不同功能的混凝土材料性能尚需不斷挖掘；

4本課程主要講解鋼筋混凝土基本構件，應當了解每一種構件在結構體系

的作用、受力情況;例如梁、柱是受彎構件，主要受彎、受剪；柱、墻、受壓

弦桿是受壓構件，主要受壓、彎，受壓、剪,雙向受壓彎；雨蓬梁、柱是受扭

構件，主要受扭,受彎、剪、扭,受壓、彎、剪、扭；受拉弦桿是受拉構件，主

要受拉、彎；

5本課程所要解決的不僅是構件的承載力和變形計算等問題，還包括構件

的截面形式、材料選用及配筋構造等;結構構件設計是一個綜合性的問題，需

要考慮各方面的因素；因此，學習本課程時要注意學會對多種因素進行綜合

分析，培養綜合分析判斷能力；

6混凝土設計與施工工作必須按照規范進行，各種規范是長期理論研究

成果和工程實踐的總結；不但要熟練掌握基本要求、使用范圍,還要深入了解

每一條文的理論依據，做到深入理論，靈活運用；同時，隨著科學的發展和實

踐的要求,許多新成果會不斷的涌現,規范會及時修訂,一般我國混凝土規范

10年左右修訂一次,但隨著社會的發展,規范的修訂速度會加快，因此,具體

工作時應當及時掌握最新的規范；

7混凝土設計與施工是一種社會實踐行為,不能離開社會的制約因素進

行,應當貫徹執行國家的技術經濟政策，做到技術先進、安全適用、經濟合理、

確保質量；

8混凝土設計與施工是一種法律責任行為，工程技術人員一定要遵守國

家相關的法律、法規的要求,否則,就要承擔相應的法律責任；

第二章緒論

單選題

1.與素混凝土梁相比，鋼筋混凝上梁承載能力；

A.相同；

B.提高許多；

C.有所提高；

2.與素混凝土梁相比,鋼筋混凝土梁抵抗開裂的能力

A.提圖不多；

B.提高許多；

C.完全相同；

3.與素混凝土梁相比,適量配筋的鋼混凝土梁的承載力和抵抗開裂的能

力；

A.均提高很多；

B.承載力提高很多，抗裂提高不多；

C.抗裂提高很多，承載力提高不多；

D.均提高不多；

4.鋼筋混凝土梁在正常使用荷載下；

A.通常是帶裂縫工作的；

B.一旦出現裂縫，裂縫貫通全截面；

C.一旦出現裂縫,沿全長混凝土與鋼筋間的粘結力喪盡；

5.鋼筋與混凝土能共同工作的主要原因是；

A.防火、防銹；

B.混凝土對鋼筋的握裹及保護；

C.混凝土對鋼筋的握裹，兩者線膨脹系數接近；

第二章緒論

單選題參考答案

1.B

2.A

3.B

4.A

5.C

第二章鋼筋和混凝土的力學性能

問答題

1.軟鋼和硬鋼的區別是什么應力一應變曲線有什么不同設計時分別采

用什么值作為依據

2.我國用于鋼筋混凝土結構的鋼筋有種我國熱軋鋼筋的強度分為幾個

等級

3.鋼筋冷加工的目的是什么冷加工方法有哪幾種簡述冷拉方法

4.什么是鋼筋的均勻伸長率均勻伸長率反映了鋼筋的什么性質

5.什么是鋼筋的包興格效應

6.在鋼筋混凝土結構中，宜采用哪些鋼筋

7.試述鋼筋混凝土結構對鋼筋的性能有哪些要求；

8.簡述混凝土的組成結構；并敘述混凝土的結構組成對混凝土破壞強度

的影響；

9.簡述混凝土立方體抗壓強度；

10.簡述混凝土軸心抗壓強度；

11.混凝土的強度等級是如何確定的；

12.簡述混凝土三軸受壓強度的概念；

13.簡述混凝土在單軸短期加載下的應力應變關系；

14.什么是混凝土的彈性模量、割線模量和切線模量

15.什么叫混凝土徐變混凝土徐變對結構有什么影響

16.鋼筋與混凝土之間的粘結力是如何組成的

17.最小錨固長度是如何確定的

18.簡述綁扎搭接連接的機理；

第二章鋼筋和混凝土的力學性能

問答題參考答案

1.軟鋼和硬鋼的區別是什么應力一應變曲線有什么不同設計時分別采

用什么值作為依據

答：有物理屈服點的鋼筋，稱為軟鋼，如熱軋鋼筋和冷拉鋼筋；無物

理屈服點的鋼筋,稱為硬鋼,如鋼絲、鋼絞線及熱處理鋼筋；

軟鋼的應力應變曲線如圖2-1所示，曲線可分為四個階段：彈性階段、

屈服階段、強化階段和破壞階段；

有明顯流幅的鋼筋有兩個強度指標：一是屈服強度,這是鋼筋混凝土構

件設計時鋼筋強度取值的依據，因為鋼筋屈服后產生了較大的塑性變形,這

將使構件變形和裂縫寬度大大增加以致無法使用，所以在設計中采用屈服強

度/，作為鋼筋的強度極限；另一個強度指標是鋼筋極限強度。，一般用作鋼

筋的實際破壞強度；

圖2-1軟鋼應力應變曲線

硬鋼拉伸時的典型應力應變曲線如圖2-2;鋼筋應力達到比例極限點之

前,應力應變按直線變化,鋼筋具有明顯的彈性性質，超過比例極限點以后，

鋼筋表現出越來越明顯的塑性性質，但應力應變均持續增長,應力應變曲線

上沒有明顯的屈服點；到達極限抗拉強度b點后，同樣由于鋼筋的頸縮現象出

現下降段,至鋼筋被拉斷；

設計中極限抗拉強度不能作為鋼筋強度取值的依據，一般取殘余應變為%

所對應的應力。作為無明顯流幅鋼筋的強度限值，通常稱為條件屈服強度；

對于高強鋼絲,條件屈服強度相當于極限抗拉強度倍;對于熱處理鋼筋，則為

倍;為了簡化運算，混凝土結構設計規范統一取。=。”其中0b為無明顯流

幅鋼筋的極限抗拉強度；

圖2-2硬鋼拉伸試驗的應力應變曲線

2.我國用于鋼筋混凝土結構的鋼筋有幾種我國熱軋鋼筋的強度分為幾

個等級

答：目前我國用于鋼筋混凝土結構和預應力混凝土結構的鋼筋主要

品種有鋼筋、鋼絲和鋼絞線;根據軋制和加工工藝,鋼筋可分為熱軋鋼筋、

熱處理鋼筋和冷加工鋼筋；

熱軋鋼筋分為熱軋光面鋼筋HPB235Q235,符號①，I級、熱軋帶肋

鋼筋HRB33520MnSi,符號電II級、熱軋帶肋鋼筋HRB40020MnSiV>

20MnSiNb.20MnTi,符號。DI級、余熱處理鋼筋RRB400K20MnSi,符號生

ni級;熱軋鋼筋主要用于鋼筋混凝土結構中的鋼筋和預應力混凝土結構

中的非預應力普通鋼筋；

3.鋼筋冷加工的目的是什么冷加工方法有哪幾種簡述冷拉方法

答：鋼筋冷加工目的是為了提高鋼筋的強度，以節約鋼材;除冷拉鋼

筋仍具有明顯的屈服點外,其余冷加工鋼筋無屈服點或屈服臺階,冷加

工鋼筋的設計強度提高,而延性大幅度下降；

冷加工方法有冷撥、冷拉、冷軋、冷扭；

冷拉鋼筋由熱軋鋼筋在常溫下經機械拉伸而成,冷拉應力值應超過

鋼筋的屈服強度;鋼筋經冷拉后,屈服強度提高,但塑性降低,這種現象

稱為冷拉強化;冷拉后,經過一段時間鋼筋的屈服點比原來的屈服點有

所提高,這種現象稱為時效硬化;時效硬化和溫度有很大關系,溫度過高

450℃以上強度反而有所降低而塑性性能卻有所增加,溫度超過700℃,

鋼材會恢復到冷拉前的力學性能,不會發生時效硬化;為了避免冷拉鋼

筋在焊接時高溫軟化,要先焊好后再進行冷拉;鋼筋經過冷拉和時效硬

化以后,能提高屈服強度、節約鋼材,但冷拉后鋼筋的塑性伸長率有所降

低;為了保證鋼筋在強度提高的同時又具有一定的塑性,冷拉時應同時

控制應力和控制應變；

4.什么是鋼筋的均勻伸長率均勻伸長率反映了鋼筋的什么性質

答：均勻伸長率6處為非頸縮斷口區域標距的殘余應變與恢復的彈性應變

組成；

/0——不包含頸縮區拉伸前的測量標距；/’——拉伸斷裂后不包含頸縮區

的測量標距；端一一實測鋼筋拉斷強度；紇一一鋼筋彈性模量；

均勻伸長率限,比延伸率更真實反映了鋼筋在拉斷前的平均非局部區域

伸長率,客觀反映鋼筋的變形能力，是比較科學的指標；

5.什么是鋼筋的包興格效應

答：鋼筋混凝土結構或構件在反復荷載作用下，鋼筋的力學性能與單向

受拉或受壓時的力學性能不同；1887年德國人包興格對鋼材進行拉壓試驗時

發現的，所以將這種當受拉或受壓超過彈性極限而產生塑性變形后，其反向

受壓或受拉的彈性極限將顯著降低的軟化現象,稱為包興格效應;

6.在鋼筋混凝土結構中，宜采用哪些鋼筋

答：鋼筋混凝土結構及預應力混凝土結構的鋼筋，應按下列規定采

用：1普通鋼筋宜采用HRB400級和HRB335級鋼筋，也可采用HPB235級和

RRB400級鋼筋；2預應力鋼筋宜采用預應力鋼絞線、鋼絲，也可采用熱

處理鋼筋；

7.試述鋼筋混凝土結構對鋼筋的性能有哪些要求；

答：1對鋼筋強度方面的要求

普通鋼筋是鋼筋混凝土結構中和預應力混凝土結構中的非預應力

鋼筋，主要是HPB235、HRB335、HRB400、RRB400等熱軋鋼筋;

2強屈比的要求

所以設計中應選擇適當的屈強比,對于抗震結構,鋼筋應力在地震作用下

可考慮進入強化段,為了保證結構在強震下“裂而不倒”，對鋼筋的極限抗拉

強度與屈服強度的比值有一定的要求,一般不應小于；

3延性

在工程設計中，要求鋼筋混凝土結構承載能力極限狀態為具有明顯預兆，

避免脆性破壞,抗震結構則要求具有足夠的延性,鋼筋的應力應變曲線上屈

服點至極限應變點之間的應變值反映了鋼筋延性的大小；

4粘結性

粘結性是指鋼筋與混凝土的粘結性能；粘結力是鋼筋與混凝土得以共同

工作的基礎,其中鋼筋凹凸不平的表面與混凝土間的機械咬合力是粘結力的

主要部分，所以變形鋼筋與混凝土的粘結性能最好，設計中宜優先選用變形

鋼筋；

5耐久性

混凝土結構耐久性是指，在外部環境下材料性、構件、結構隨時間的退

化,主要包括鋼筋銹蝕、凍融循環、堿一骨料反應、化學作用等的機理及物

理、化學和生化過程;混凝土結構耐久性的降低可引起承載力的降低,影響結

構安全；

6適宜施工性

在施工時鋼筋要彎轉成型，因而應具有一定的冷彎性能;鋼筋彎鉤、彎折

加工時應避免裂縫和折斷；熱軋鋼筋的冷彎性能很好，而性脆的冷加工鋼筋

較差;預應力鋼絲、鋼絞線不能彎折，只能以直條形式應用；

同時，要求鋼筋具備良好的焊接性能,在焊接后不應產生裂紋及過大的

變形，以保證焊接接頭性能良好；

7經濟性

衡量鋼筋經濟性的指標是強度價格比，即每元錢可購得的單位鋼筋的強

度，強度價格比高的鋼筋比較經濟；不僅可以減少配筋率，方便了施工，還減

少了加工、運輸、施工等一系列附加費用；

8.簡述混凝土的組成結構;并敘述混凝土的結構組成對混凝土破壞強

度的影響；

答：混凝土材料結構分為三種基本類型：①微觀結構，即水泥石結構,

水泥石結構由水泥凝膠、晶體骨架、未水化完的水泥顆粒和凝膠孔組成,

其物理力學性能取決于水泥的礦物成份、粉磨細度、水灰比和硬化條件;

②亞微觀結構，即混凝土的水泥砂漿結構,水泥砂漿結構可看作以水泥

石為基相、砂子為分散相的二組混凝土體系，砂子和水泥石的結合面是

薄弱面;對于水泥砂漿結構,除上述決定水泥石結構的因素外,砂漿配合

比、砂的顆粒級配與礦物組成、砂粒形狀、顆粒表面特性及砂中的雜質

含量是重要控制因素；③宏觀結構，即砂漿和粗骨料兩組分體系；

混凝土的宏觀結構中,水泥作為基相,粗骨料隨機分布在連續的水泥

砂漿中；粗骨料的強度遠比混凝土高,硬化水泥砂漿的強度也比混凝土

高，由砂漿和粗骨料組成的混凝土復合材料的抗壓強度低于砂漿和粗骨

料單一材料的抗壓強度;混凝土內砂漿與骨料界面的粘結強度只有砂漿

抗拉強度的35%—65%,這說明砂漿與骨料界面是混凝土內的最薄弱環

節;混凝土破壞后,其中的粗骨料一般無破損的跡象,裂縫和破碎都發生

在粗骨料表面和水泥砂漿內部，所以混凝土的強度和變形性能在很大程

度上取決于水泥砂漿的質量和密實性；

9.簡述混凝土立方體抗壓強度；

答：混凝土標準立方體的抗壓強度,我國普通混凝土力學性能試驗方法

標準GB/T50081-2002規定：邊長為150mm的標準立方體試件在標準條件溫

度20±3℃,相對溫度290%下養護28天后，以標準試驗方法中心加載，加載

速度為?mm2/s,試件上、下表面不涂潤滑劑，連續加載直至試件破壞,測得混

凝土抗壓強度為混凝土標準立方體的抗壓強度3,單位N/nim2;

￡*——混凝土立方體試件抗壓強度；

F一一試件破壞荷載；

A——試件承壓面積；

10.簡述混凝土軸心抗壓強度；

答:我國普通混凝土力學性能試驗方法標準GB/T50081-2002采用

150mmX150mmX300mm棱柱體作為混凝土軸心抗壓強度試驗的標準試件，混

凝土試件軸心抗壓強度

T2-8

Q——混凝土軸心抗壓強度；

F——試件破壞荷載；

A——試件承壓面積；

11.混凝土的強度等級是如何確定的；

答：混凝土強度等級應按立方體抗壓強度標準值確定，混凝土立方體抗

壓強度標準值。口,我國混凝土結構設計規范規定,立方體抗壓強度標準值系

指按上述標準方法測得的具有95%保證率的立方體抗壓強度,根據立方體抗

壓強度標準值劃分為C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、

C65、C70、C75、C80十四個等級；

12.簡述混凝土三軸受壓強度的概念；

答：三軸受壓試驗是側向等壓。2=。3=。r的三軸受壓，即所謂常規三軸;

試驗時先通過液體靜壓力對混凝土圓柱體施加徑向等壓應力，然后對試件施

加縱向壓應力直到破壞;在這種受力狀態下，試件由于側壓限制，其內部裂縫

的產生和發展受到阻礙，因此當側向壓力增大時，破壞時的軸向抗壓強度相

應地增大;根據試驗結果分析,三軸受力時混凝土縱向抗壓強度為

2-18

式中：一一混凝土三軸受壓時沿圓柱體縱軸的軸心抗壓強度；

——混凝土的單軸圓柱體軸心抗壓強度；

￡——系數,一般普通混凝土取4；

——側向壓應力；

13.簡述混凝土在單軸短期加載下的應力應變關系；

答：一般用標準棱柱體或圓柱體試件測定混凝土受壓時的應力應變

曲線;軸心受壓混凝土典型的應力應變曲線如圖2-3,各個特征階段的特

點如下；

圖2-3混凝土軸心受壓時的應力應變曲線

sh

1應力。Wfc

當荷載較小時，即oW力曲線近似是直線圖2—3中0A段,A點相當于

混凝土的彈性極限;此階段中混凝土的變形主要取決于骨料和水泥石的彈性

變形；

2應力＜。W4sh

隨著荷載的增加，當應力約為?￡力曲線明顯偏離直線,應變增長比應

力快,混凝土表現出越來越明顯的彈塑性；

sh

3應力fc＜。W

隨著荷載進一步增加，當應力約為?￡了，曲線進一步彎曲，應變增長速

度進一步加快,表明混凝土的應力增量不大,而塑性變形卻相當大;此階段中

混凝土內部微裂縫雖有所發展，但處于穩定狀態，故b點稱為臨界應力點，相

應的應力相當于混凝土的條件屈服強度；曲線上的峰值應力C點,極限強度￡

油,相應的峰值應變為￡。；

4超過峰值應力后

超過C點以后，曲線進入下降段,試件的承載力隨應變增長逐漸減小，這

種現象為應變軟化；

14.什么是混凝土的彈性模量、割線模量和切線模量

答：取混凝土應力應變曲線在原點0切線的斜率,作為混凝土的初始彈

性模量,簡稱彈性模量E”即:

Ec=tga0

Ec一一初始彈性模量；

a。--原點切線的斜率夾角；

當應力較大時，混凝土已進入彈塑性階段，彈性模量已不能正確反映此

時的應力應變關系；比較精確的方法采用切線模量￡，，即在應力應變曲線

任一點處作一切線;此切線的斜率即為該點的切線模量,其表達式為

Ecf=tga=do/d￡

切線模量是原點與某點連線即割線的斜率作為混凝土的割線模量，

稱為變形模量Ec〃,它的表達式為

Ec"=tgaI=。°/EC

15.什么叫混凝土徐變混凝土徐變對結構有什么影響

答：在不變的應力長期持續作用下，混凝土的變形隨時間而緩慢增長的

現象稱為混凝土的徐變；

徐變對鋼筋混凝土結構的影響既有有利方面又有不利方面；有利影響，

在某種情況下，徐變有利于防止結構物裂縫形成；有利于結構或構件的內力

重分布,減少應力集中現象及減少溫度應力等；不利影響，由于混凝土的徐變

使構件變形增大；在預應力混凝土構件中，徐變會導致預應力損失；徐變使

受彎和偏心受壓構件的受壓區變形加大，故而使受彎構件撓度增加，使偏壓

構件的附加偏心距增大而導致構件承載力的降低；

16.鋼筋與混凝土之間的粘結力是如何組成的

答：試驗表明,鋼筋和混凝土之間的粘結力或者抗滑移力，由四部分組成:

1化學膠結力：混凝土中的水泥凝膠體在鋼筋表面產生的化學粘著力或吸

附力，來源于澆注時水泥漿體向鋼筋表面氧化層的滲透和養護過程中水泥晶

體的生長和硬化，取決于水泥的性質和鋼筋表面的粗糙程度;當鋼筋受力后

變形,發生局部滑移后,粘著力就喪失了；

2摩擦力：混凝土收縮后,將鋼筋緊緊地握裹住而產生的力，當鋼筋和混

凝土產生相對滑移時一，在鋼筋和混凝土界面上將產生摩擦力；它取決于混凝

土發生收縮、荷載和反力等對鋼筋的徑向壓應力、鋼筋和混凝土之間的粗糙

程度等;鋼筋和混凝土之間的擠壓力越大、接觸面越粗糙,則摩擦力越大；

3機械咬合力：鋼筋表面凹凸不平與混凝土產生的機械咬合作用而產生的

力，即混凝土對鋼筋表面斜向壓力的縱向分力，取決于混凝土的抗剪強度;變

形鋼筋的橫肋會產生這種咬合力，它的咬合作用往往很大，是變形鋼筋粘結

力的主要來源,是錨固作用的主要成份；

4鋼筋端部的錨固力：一般是用在鋼筋端部彎鉤、彎折，在錨固區焊接鋼

筋、短角鋼等機械作用來維持錨固力；

各種粘結力中，化學膠結力較小；光面鋼筋以摩擦力為主；變形鋼筋以

機械咬合力為主；

17.最小錨固長度是如何確定的

答：達到錨固極限狀態時所需要的鋼筋最小錨固長度,稱為臨界錨固長

度/、；錨固抗力等于鋼筋屈服強度8時,相應的錨固長度就是臨界錨固長度

ra,這是保證受力鋼筋真到屈服也不會發生錨固破壞的最小長度;鋼筋屈服

后強化，隨錨固長度的延長,錨固抗力還能增長,到錨固抗力等于鋼筋拉斷強

度月時,相應的錨固長度就是極限錨固長度/:；設計錨固長度/應當在臨界

錨固長度和極限錨固長度之間，前者是為了保證鋼筋承載受力的基本性能，

后者是因為過長的錨固實際已經不起作用；

18.簡述綁扎搭接連接的機理；

答：綁扎搭接鋼筋之間能夠傳力是由于鋼筋與混凝土之間的粘結錨固作

用；兩根相背受力的鋼筋分別錨固在搭接連接區段的混凝土中，都將應力傳

遞給混凝土,從而實現了鋼筋之間的應力過渡；因此,綁扎搭接傳力的基礎是

錨固；但是搭接鋼筋之間的縫間混凝土會因剪切而迅速破碎，握裹力受到削

弱；因此,搭接鋼筋的錨固強度減小，與錨固長度相比,搭接長度應予加長;此

外，由于錐楔作用造成的徑向力引起了兩根鋼筋之間的分離趨勢；因此,搭接

鋼筋之間容易發生縱向劈裂裂縫,必須有較強的圍箍約束以維持錨固；

第二章鋼筋和混凝土的力學性能

選擇題

1.混凝土若處于三向應力作用下，當；

A.橫向受拉，縱向受壓，可提高抗壓強度；

B.橫向受壓，縱向受拉，可提高抗壓強度；

C.三向受壓會降低抗壓強度；

D.三向受壓能提高抗壓強度；

2.混凝土的彈性模量是指；

A.原點彈性模量；

B.切線模量；

C.割線模量；

D.變形模量；

3.混凝土強度等級由150mm立方體抗壓試驗，按確定;

A.平均值〃和；

B.nfcu-1.645a;

C.〃為“-2cr；

D.〃加-a；

4.規范規定的受拉鋼筋錨固長度。為；

A.隨混凝土強度等級的提高而增大；

B.隨鋼筋等級提高而降低；

C.隨混凝土等級提高而減少，隨鋼筋等級提高而增大;

D.隨混凝土及鋼筋等級提高而減小；

5.屬于有明顯屈服點的鋼筋有；

A.冷拉鋼筋；

B.鋼絲;

C.熱處理鋼筋；

D.鋼絞線；

6.鋼材的含碳量越低，則；

A.屈服臺階越短，伸長率也越短，塑性越差；

B.屈服臺階越長，伸長率越大,塑性越好；

C.強度越高，塑性越好；

D.強度越低，塑性越差；

7.鋼筋的屈服強度是指；

A.比例極限；

B.彈性極限；

C.屈服上限；

D.屈服下限；

8.能同時提高鋼筋的抗拉和抗壓強度的冷加工方法是；

A.冷拉；

B.冷拔；

9.規范確定九★所用試塊的邊長是；

A.150mm；

B.200mm；

C.100mm；

D.250mm；

10.混凝土強度等級是由確定的；

A-fcu.k；

B.fck；

C.fem?

D?ftk5

11.邊長為100mm的非標準立方體試塊的強度換算成標準試塊的強度，則需

乘以換算系數；

A.；

B.；

C.；

D.；

12.瓦=乙指的是混凝土的

A.彈性模量；

B.割線模量；

C.切線模量；

D.原點切線模量；

第二章鋼筋和混凝土的力學性能

選擇題參考答案

1.D

2.A

3.B

4.C

5.A

6.B

7.D

8.B

9.A

10.A

11.C

12.B

第三章軸心受力構件承載力

計算題

1.某多層現澆框架結構的底層內柱,軸向力設計值N=2650kN,計算長度

2

“”=3.而，混凝土強度等級為C30Z.=mm,鋼筋用HRB400級G=36ON〃/,環境類

別為一類;確定柱截面積尺寸及縱筋面積;

2.某多層現澆框架廠房結構標準層中柱,軸向壓力設計值N=2100kN,樓層

高H=,計算長度1滬,混凝土用C30/；=mm2,鋼筋用HRB335級/；=300/v/^r,環境

類別為一類;確定該柱截面尺寸及縱筋面積；

3.某無側移現澆框架結構底層中柱，計算長度=4.2〃?，截面尺寸為

300mmX300mm,柱內配有4446縱筋￡=300N/.，混凝土強度等級為

C30￡=mm2,環境類別為一類;柱承載軸心壓力設計值N=900kN,試核算該柱是

否安全；

4.某大樓底層門廳現澆鋼筋混凝土內柱,承受軸心壓力設計值N=2749kN,

計算高度/。=4.06如根據建筑設計要求,柱得截面為圓形,直徑4,=400時〃；混凝

土強度等級為C30￡.=14.3N/一,縱筋采用HRB400級鋼筋=360N/加心箍

筋采用HRB335級鋼筋人=300N/M”2,環境類別為一類,試確定柱的配筋；

5.已知某公共建筑門廳底層現澆鋼筋混凝土框架內柱，承受軸向壓力

N=2850kN,從基礎頂面到二屋樓面的高度為，支承條件系數；混凝土選用

縱筋用HRB400/；=360N/w?,箍筋用HRB335￡=306畋蕨;按建筑設

計要求柱截面采用圓形,其直徑不大于400mm,環境類別為一類;試進行該柱

配筋計算；

6.某橋下現澆鋼筋混凝土軸心受壓柱,底墻固定,上端較支,柱高，支承

條件系數，承受軸壓力設計值900kN,采用C20混凝土幾=9.2N/如心和R235

鋼筋￡=195N/“〃2,環境類別為一類；試問：

(1)試設計軸心受壓柱；

(2)若采用混凝土結構設計規范，采用C20混凝土￡=刖：鋼筋

HRB335￡=3a物向試設計軸心受壓柱，比較兩者差異；

第三章軸心受力構件承載力

計算題參考答案

1.某多層現澆框架結構的底層內柱,軸向力設計值N=2650kN,計算長度

i0=H=3,6>n,混凝土強度等級為C30￡=mm2,鋼筋用HRB400級/,=36ON/〃加，環境類

別為一類;確定柱截面積尺寸及縱筋面積；

解：根據構造要求,先假定柱截面尺寸為400mmX400mm

由3600/400=9,查表得9=0.99

根據軸心受壓承載力公式確定A；

n=2==12%>P.=0.6%，對稱配筋截面每一側配筋率也滿足％的

A4儼00x―4(X)nin

構造要求；

選歿25,4=1964"?2

設計面積與計算面積誤差1964T906=3()%<5%,滿足要求；

1906

2.某多層現澆框架廠房結構標準層中柱，軸向壓力設計值N=2100kN,樓層

高H=,計算長度/尸，混凝土用C30f=mm2,鋼筋用HRB335級工=300N/〃加,環境

類別為一類;確定該柱截面尺寸及縱筋面積；

解根據構造要求，先假定柱截面尺寸為400mmX400mm

長細比4=苴理=17.5,查表0=0.825

b400

根據軸心受壓承載力公式確定4

"4=春3=11％〉強，=。?6%，對稱配筋截面每一側配筋率也滿足外的構造要求；

A400x400

選6020,4=1884”/

設計面積與計算面積誤差粵2=4.6%〈5猊滿足要求；

3.某無側移現澆框架結構底層中柱，計算長度/。=4.2〃?，截面尺寸為

300mmX300mm,柱內配有4446縱筋￡=300N/加？，混凝土強度等級為

C304=mm2,環境類別為一類;柱承載軸心壓力設計值N=900kN,試核算該柱是

否安全；

解：1求。

則卜=絲22=]4.0,由表得0=0.92

b300

2求N“

4.某大樓底層門廳現澆鋼筋混凝土內柱,承受軸心壓力設計值N=2749kN,

計算高度/0=4.06m,根據建筑設計要求,柱得截面為圓形,直徑d,=400mm；混凝

22

土強度等級為C30fc=14.3N/mm,縱筋采用HRB400級鋼筋=360N/mm,箍

筋采用HRB335級鋼筋fv=300N/M七環境類別為一類,試確定柱的配筋；

解1判別是否可采用螺旋箍筋柱

2=也=10.15<12,可設計成螺旋箍筋柱

dc400

2求A

彳良定p'=0.025,貝1JA：=0.025x125680=3142mm2

選用10立20,A；=3142m/w2；

3求4。

混凝土保護層厚度為30mm,則

由承載力極限公式得

A?o>0.25A；=0.25x3142=786機m2滿足要求

4確定螺旋箍筋直徑和間距

假定螺旋箍筋直徑d=8mm,則單根螺旋箍筋截面面積A$*]=50.3帆〃J,可得

取s=50mm,40mmWsW80mm,s<0.2dcor=0.2x340=68.〃滿足構造要求

5復核混凝土保護層是否過早脫落

按10.15查表得夕=0.955

d

1.5x0.90(人A+)=1.5x0.9x0.955x(14.3x125680+360x3142)=3775368N=3775kN>N

滿足要求

5.已知某公共建筑門廳底層現澆鋼筋混凝土框架內柱,承受軸向壓力

N=2850kN,從基礎頂面到二屋樓面的高度為，支承條件系數；混凝土選用

C35fm縱筋用HRB400A=360N/a/,箍筋用HRB335￡,=3%%幫;按建筑設

計要求柱截面采用圓形,其直徑不大于400mm,環境類別為一類;試進行該柱

配筋計算；

解1先按配有縱筋和箍筋柱計算

柱子計算長度按規范規定取,則

l(p-X—

計算穩定系數。值，因

7^4000/350=

查表6-1得限

取園截面直徑為350mm,圓形柱混凝土截面面積為

由承載力公式求得

求配筋率

配筋率太大，因lo/d<\2,若混凝土強度等級不再提高，則可采用螺旋箍

筋以提高柱的承載能力；具體計算如下;

2按配有縱筋和螺旋箍筋柱計算

假定縱筋配筋率按0=0.03計算,則

選用10立20,相應的A；=3142mm2;

取混凝土保護層厚度為30mm,混凝土的核芯截面面積為

dcor=350-60=290mm

2

因Asso>A：=X3142=786mm,滿足構造要求；

假定螺旋箍筋直徑為10mm,則單肢箍筋截面面積As,尸;螺旋箍筋間距

取用s=45mm,滿足大于40mm及小于80mm,同時小于及等于=X290=58mm

的要求；

由承載力計算公式得：Asso=兀.4、”?4"=3.142290=78.5=]588.5一評

s45

實際縱筋配筋率P=字=普=3.3%>3%,故

A,96163

1.5N=1.5x2249402=3374103>2868064N

故該柱能承受N=2868.1MV,滿足設計要求；

6.某橋下現澆鋼筋混凝土軸心受壓柱,底墻固定,上端較支,柱高，支承

條件系數，承受軸壓力設計值900kN,采用C20混凝土幾=9.2N)/,和R235

鋼筋%=195N/mm=環境類別為一類;試問：

(1)試設計軸心受壓柱；

(2)若采用混凝土結構設計規范，采用C20混凝土￡勺〃質鋼筋

HRB335￡=3O〃必加,試設計軸心受壓柱，比較兩者差異；

2

1解：已知：/0=1,^=900^,fid=9.2N/mm-,f^d=195N/mm

1確定截面尺寸

在設計時有三個未知量；即：9,4",現設戶=1。％,暫取0=1,由軸心受壓構件

正截面承載力公式可得

選方形截面，其邊長為b=,89686mm?=299mm,取b=300mm,A=90000mm";

2計算截面配筋

一端固定一端較接柱：/0=I=X6500mm=4550mm,/0/b=4550mm/300mm

,查表得*=0.89；則截面所需配筋為

配4622A；=1519/ran2,/?=1.7%,滿足要求；

箍筋按構造要求選68200;

2若采用混凝土結構設計規范，采用C20混凝土fc=mnf,鋼筋

HRB335￡，=3。。％滸；

采用方形截面300x300mm，則《=噌=15.2〉12,故不必配置螺旋箍筋；

b300

查表得：e=0.89

由軸心受壓承載力公式：

p865-3=0.96%>0.6%,對稱配筋截面每一側配筋率也滿足％的

A300x300

構造要求；

選4?18A；=1017mm2

實際配筋率：P=[=苗髯『113%，滿足要求；

箍筋按構造要求68250mm;

第四章受彎構件正截面承載力

計算題參考答案

1.已知梁的截面尺寸為bXh=200mmX500mm,混凝土強度等級為C25,￡

=mm,f,=\.TJN/mm2,鋼筋采用HRB335,4=300N/mm2截面彎矩設計值M=；環

境類別為一類;求：受拉鋼筋截面面積

解：米用單排布筋h0=500-35=465inm

將已知數值代入公式aJcbx=fyAs及

M=atfcbx(h0-x/2)得

6

xxxxAv165X10=XXXX兩式聯立得：x=186mm

A,二

驗算x=186mm＜芻％=x=

2

所以選用3①25At=1473mm

2.已知一單跨簡支板，計算跨度片,承受均布荷載qk=3KN/n)2不包括板

的自重，如圖所示；混凝土等級C30,A=14.3N/.2；鋼筋等級采用HPB235

鋼筋，即I級鋼筋，4=210N/m/；可變荷載分項系數八=，永久荷載分項系

數八二,環境類別為一級,鋼筋混凝土重度為25KN/m3;

求：板厚及受拉鋼筋截面面積As

解:取板寬b=1000mm的板條作為計算單元；設板厚為80mm,則板自重gk=25

X=m2,

跨中處最大彎矩設計值：

圖1

由表知,環境類別為一級,混凝土強度C30時,板的混凝土保護層最小厚度

為15mm，故設a=20mm,故/zo=8O-2O=6Omm,￡=,ft=,

￡=210,蒜=1000mm

^6k—，分布銅筋―M@25()1

查表知,

#8@140

圖

2

選用68140,As=359mm2實際配筋與計算配筋相差小于5%,排列見圖，垂直

于受力鋼筋放置66250的分布鋼筋；

驗算適用條件：

(1)x=^-h0=0.092x60=5.52mm<<;,/z0=0.614x60=36.84MIW,滿足。

2

⑵A,=376>pminbh=0.2%x1000x60=120/m?

3.某矩形截面簡支梁，彎矩設計值M=，混凝土強度等級為C70,

2

ft=2A4N/,fc=31.SN/mm;鋼筋為HRB400,即III級鋼機/、.=36()27//〃//；

環境類別為一級；

求：梁截面尺寸bXh及所需的受拉鋼筋截面面積A,

解：/c=mm2,6=360N/mm2,查表4-5,得a尸，￡尸；

假定P=及b=250mm,則

令M=MU

由表知，環境類別為一類，混凝土強度等級為C70的梁的混凝土保護層最小厚

度為25mm,取a=45mm,h=ho+a=564+45=6O9mni,實際取

h=600mm,ho=6OO-45=555mm;

選配3型25,As=1473mm2,見圖3

驗算適用條件：

⑴查表知€b=，故€b=>&=,滿足；

2

⑵A=1473>pmmbh=0.26%x250x600=390Tron,滿足要求；圖3

4.已知梁的截面尺寸為bXh=200mmX500mm，混凝土強度等級為C25,

22

f,=1.27N/mm,fe=li.9N/mfn,截面彎矩設計值M=；環境類別為一類；

求：1當采用鋼筋HRB335級人=3OON/〃"〃2時,受拉鋼筋截面面積；2當采

用鋼筋HPB235級/v=210N/加〃時，受拉鋼筋截面面積；3截面彎矩設計值M=,

當采用鋼筋HRB335級力=300N/w〃2時,受拉鋼筋截面面積；

解：1由公式得

a=乂=_125x10^^=

'a「b%；l.Oxl1.9x200x4652

選用鋼筋4①18,A,=1017/ran2

2采用雙排配筋%-60=440mm

125x1()6

a=M/a,f.bh^==0.271

s(1.0x11.9x200x4402

§=&=1-71-2x0.271=0.323

ys=0.5x(l+也-2a、)=x(l+Vl-2x0.271)=().838

2

選用鋼筋8①16As=1608mm

3假定受拉鋼筋放兩排a=60h0=500-60=440/vm

225x1()6

a^M!afbh^==0.488

s{t1.0x11.9x200x44O2

4=1-j-2a、=1-Jl-2x0.488=0.845>0.55

故采用雙筋矩形截面

取=七%2盤（1一。5部）

=2260mm':

故受拉鋼筋選用6022A=2281mm2

受壓鋼筋選用2①16A：=402mnT；滿足最小配筋率要求；

5.已知梁的截面尺寸為bXh=250mmX450mm;受拉鋼筋為4根直徑為16mm

的HRB335鋼筋，即II級鋼筋，力=300N/m/,As=804mm2；混凝土強度等級為

22

C40,f,=l.llN/mm,fc=\9AN/nvn;承受的彎矩M=;環境類別為一類;驗算此

梁截面是否安全；

解：￡=mm；￡=N/mm；/=300N/mn?；由表知，環境類別為一類的混凝土保

護層最小厚度為25mm，故設a=35mm,h0=450-35=415mm

則g=/?&=0.0077x—=0.121〈蒜=0.55,滿足適用條件°

aj（.1.0x19.1

6.已知梁的截面尺寸為bXh=200mm><500mm,混凝土強度等級為C40,

2

4=L71N/恤2/=19.1%/加2,鋼筋采用HRB335,即II級鋼筋,fy=3OON/mm,

截面彎矩設計值M=;環境類別為一類；

求：所需受壓和受拉鋼筋截面面積

解:4=4=300N/mm2,a）=,￡尸;假定受拉鋼筋放兩排，設a=60mm,

則ho=h-a=5OO-6O=44Omm

這就說明，如果設計成單筋矩形截面，將會出現超筋情況；若不能加大截

面尺寸，又不能提高混凝土等級,則應設計成雙筋矩形截面；

取自=蒜，由式得

受拉鋼筋選用7立25mm的鋼筋,4=3436mm2;受壓鋼筋選用2立14mm的鋼

筋,A=308mm2;

7.已知條件同上題，但在受壓區已配置3立20mm鋼筋,A，=941mm2

求：受拉鋼筋4

6

解：M'=,（/z0-a）=300X941X（440-35）=114.3x10KN-w

貝!J=M-M1=330x1()6—114.3x1()6=215.7x1()6^.m

已知后，就按單筋矩形截面求Asi；設a=60mm、ho=5OO-6O=44Omm;

最后得A,=A,1+A,2=1986+941=2927.05②

選用6型25nlm的鋼筋,As=

8.已知梁截面尺寸為200mm義400mm,混凝土等級C30,人=14.3N/〃如？，

鋼筋采用HRB335,￡v=3O(W/mm2,環境類別為二類，受拉鋼筋為3曲25的鋼

22

筋,As=1473mm,受壓鋼筋為2型6的鋼筋,A'‘=402mm；要求承受的彎矩設計

值M=90;

求：驗算此截面是否安全

=

解：￡=mm；fyfy=300N/mm~;

由表知，混凝土保護層最小厚度為35mm,故a=35+”=47.5mm,A)==

2

由式A：=fvA,,得

代入式

注意，在混凝土結構設計中，凡是正截面承載力復核題，都必須求出混凝

土受壓區高度x值；

9.已知梁的截面尺寸b=250mm,h=500mm,混凝土為C30級，

2

于I=\43N/mm?,九=143N/irun?,采用HRB400級鋼筋,fy=3607V/mm,承受彎距

設計值M=300kN?m,試計算需配置的縱向受力鋼筋；

解：1設計參數

由表查得材料強度設計值，C30級混凝土￡=14.3Ma,HRB400級鋼筋

J=fy=3^MPa,a/=0.3844=0.518,等級矩形圖形系數a=1.0；

初步假設受拉鋼筋為雙排配置,取〃0=500-60=440mm；

2計算配筋

故需配受壓筋，取"=40mm；

由表知，受壓鋼筋選用20)14,4：=308恤2；

受拉鋼筋選用8①20,A,=2513砂/；

若取4=0.8部，則有

此時總用鋼量為2315+504=2819mm；大于前面取J=.時計算的總用鋼量

2501+238=2739mm2;受壓鋼筋選用2①18,A]=509〃加2；受拉鋼筋選用4

①20+4018,A,=2273mm2；

10.已知梁截面尺寸b=200mm,h=400mm,混凝土強度等級為C30,

22

fc=14.3^/mm,鋼筋米用HRB400級，fy=36O7V/mm,環境類別為二類b,受拉

2

鋼筋采用3<D25(AS.=1473mm),受壓鋼筋為2①16(A；=402機”?),要求承受的彎矩

設計值M=90kN?m驗算此梁是否安全；

解：查表或計算得：/=1.0/=14.3N//w〃2/=《=36(w/m〃,盤=0518,混

凝土保護層最小厚度為35mm,故

as=35+25/2=47.5mm,a；=35+16/2=43mm,h。=400-47.5=352.5m/n；

將以上有關數值代入基本公式,可得

可見滿足基本公式的適用條件；

將X值代入基本公式得

由于M=90kN?m<M?=?m,故此梁安全；

11.已知T形截面梁，截面尺寸如圖4所示，混凝土采用C30,

/=14.3N/52,縱向鋼筋采用HRB400級鋼筋，力,=36(W/mm2,環境類別為一

類;若承受的彎矩設計值為M=700kN?m,計算所需的受拉鋼筋截面面積As預

計兩排鋼筋，as=60mm;

解：1、確定基本數據

2

由表查得￡,=14.3N/〃必?;fy=360N/mm；a,=；,=0.518；

2、判別T形截面類::

+--6-M----

故屬于第二類T形截面；“。1匚，—pT

3、計算受拉鋼筋面積As；

,hf

M-aJc(bf-b)hf(h0-?

ion

700X106-1.0X14.3X(600-300)xl20x(640-；)

1.0x14.3x300x640

選用4①28+2@25As=2463+982=3445mm2

12.某鋼筋混凝土T形截面梁,截面尺寸和配筋情況架立筋和箍筋的配

置情況略如圖5所示；混凝土強度等級為C30,/；=14.3N/,M2,縱向鋼筋為

HRB400級鋼筋，力=360N/mm2,”,=70mm;若截面承受的彎矩設計值為

M=550kN?m,試問此截面承載力是否足夠

解：1、確定基本數據,6。。.

由表查得，力=14.3N/機加2；4=360附相加2；%=；100IIZZ^3]