发布时间 : 星期一 文章土木工程专业 - 混凝土结构上册混凝土结构设计原理及中册 - 思考题答案（中国建筑工业出版社）更新完毕开始阅读
配置受剪扭箍筋应注意以下问题：1）受剪扭箍筋的配筋率不应小于0.28ft／fyv，即：
?sv?nAsv1f?0.28t； bsfyv2）箍筋必须做成封闭式，且应沿截面周边布置；3）当采用复合箍筋时，位于截面内部的箍筋不应计入；4）受扭所需箍筋的末端应做成135°弯钩，弯钩端头平直段长度不应小于10d（d为箍筋直径）。
8.6 我国规范受扭承载力计算公式中的系数?t为剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数，它反映了剪力对剪扭构件混凝土受扭承载力的影响程度。其表达式有两种，一般剪扭构件的?t值为：
1.5； VWt1?0.5Tbh0?t＝
集中荷载作用下独立的钢筋混凝土剪扭构件的?t值为：
?t＝
1.5VWt1?0.2(??1)Tbh0。
这两个表达式都表示了剪力V与扭矩T之间相互影响的关系，即剪扭相关性。此表达式的取值考虑了剪扭比V/T和截面尺寸的影响，对于集中荷载作用下的剪扭构件还考虑了计算截面的剪跨比?的影响，且?t的取值范围为：0.5≤?t≤1.0，当计算得出的?t小于0.5时，取?t＝0.5，若大于1.0时，取?t＝1.0。
第9章 钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性
思 考 题
9.1 构件截面的弯曲刚度就是使截面产生单位曲率需要施加的弯矩值，即B=M/?。它是度量截面
抵抗弯曲变形能力的重要指标。当梁的截面形状尺寸和材料已知时，材料力学中梁的截面弯曲刚度EI是一个常数，因此，弯矩与曲率之间都是始终不变的正比例关系。钢筋混凝土受弯构件的截面弯曲刚度B不是常数而是变化的，即使在纯弯段内，沿构件跨度各个截面承受的弯矩相同，但曲率也即截面弯曲刚度却不相同。且它不仅随荷载增大而减小，还将随荷载作用时间的增长而减小。受弯构件刚度计算公式的建立过程为：首先，由纯弯段内的平均曲率导得短期刚度Bs的计算公式，式中的各系数根据试验研究推导得出。由于受弯构件挠度计算采用的刚度B，是在短期刚度Bs的基础上，用荷载效应的准永久组合对挠度增大的影响系数?来考虑荷载效应的准永久组合作用的影响，即荷载长期作用部分的影响，因此令
2(Mk?Mq)l02Mkl0 ?S??SBsB2Mql0f?SBs即得到受弯构件刚度B的计算公式：
B?MkBs。
Mq(??1)?Mk其中，当?'＝0时，?＝2.0；当?'＝?时，?＝1.6；当?'为中间数值时，?按直线内插法取值。
?'和?分别为受拉及受压钢筋的配筋率。
9.2 “最小刚度原则”就是在受弯构件全跨长范围内，可都按弯矩最大处的截面弯曲刚度，亦即按
最小的截面弯曲刚度，用材料力学方法中不考虑剪切变形影响的公式来计算挠度。当构件上存在正、负弯矩时，可分别取同号弯矩区段内|Mmax|处截面的最小刚度计算挠度。
试验分析表明，虽然按最小截面弯曲刚度Bmin计算的挠度值偏大，但由于受弯构件剪跨段内的剪切变形会使梁的挠度增大，而这在计算中是没有考虑的，这两方面的影响大致可以相互抵消，因此，采用“最小刚度原则”是合理的，可以满足实际工程要求。
9.3 参数?是裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数，其物理意义就是反映裂缝间受拉混凝土对纵向
受拉钢筋应变的影响程度，当?＝1时表明此时裂缝间受拉混凝土全部退出工作。参数?te是有效纵向受拉钢筋配筋率，其物理意义是反映参加工作的受拉混凝土的截面面积(即有效受拉混凝土截面面积)对纵向受拉钢筋应变的影响程度。
09.4 当钢筋混凝土受弯构件受拉区外边缘混凝土在最薄弱的截面处达到其极限拉应变值?ct后，就
会出现第一批裂缝。当裂缝出现瞬间，裂缝处的受拉混凝土退出工作，应力降至零，于是钢筋承担的拉力突然增加。混凝土一开裂，张紧的混凝土就像剪断了的橡皮筋那样向裂缝两侧回缩，但这种回缩受到了钢筋的约束，直到被阻止。在回缩的那一段长度l中，混凝土与钢筋之间有相对滑移，产生粘结应力?，通过粘结应力的作用，随着离裂缝截面距离的增大，钢筋拉应力逐渐传递给混凝土而减小，混凝土拉应力由裂缝处的零逐渐增大，达到l后，粘结应力消失，混凝土和钢筋又具有相同的拉伸应变，各自的应力又趋于均匀分布。第一批裂缝出现后，在粘结应力继续增大时，就有可能在离裂缝截面≥l的另一薄弱截面处出现新裂缝。按此规律，随
00着弯矩的增大，裂缝将逐条出现，当截面弯矩达到0.5Mu～0.7Mu时，裂缝将基本“出齐”，
即裂缝的分布处于稳定状态。此时，在两条裂缝之间，混凝土拉应力?ct将小于实际混凝土抗拉强度，即不足以产生新的裂缝。因此，从理论上讲，裂缝间距在l～2l范围内，裂缝间距即趋于稳定，故平均裂缝间距应为1.5l。由以上试验分析可见，裂缝的开展是由于混凝土的回缩，钢筋的伸长，导致混凝土与钢筋之间不断产生相对滑移的结果。
9.5 最大裂缝宽度计算公式的建立过程为：首先，由理论分析推导出平均裂缝间距表达式和平均裂
缝宽度表达式；然后，最大裂缝宽度由平均裂缝宽度乘以“扩大系数”得到，即在荷载的标准组合作用下的最大裂缝宽度?s,max由平均裂缝宽度?m乘以扩大系数?，在荷载长期作用下的最大裂缝宽度?max(也就是验算时的最大裂缝宽度)再由?s,max乘以荷载长期作用下的扩大系数?l得到，即：
?max＝?l??s,max＝?l????m
最后，根据试验结果，将平均裂缝宽度的表达式代入及将相关的各种系数归并后，得到《混凝土结构设计规范》中规定的最大裂缝宽度计算公式。
由于影响结构耐久性和建筑观感的是裂缝的最大开展宽度，而不是裂缝宽度的平均值，因此，应将前者作为评价指标，要求最大裂缝宽度的计算值不超过《规范》规定的允许值。但注意，由《规范》给出的最大裂缝宽度公式计算出的值，并不就是绝对最大值，而是具有95％保证率的相对最大裂缝宽度。
9.6 在适筋范围内，当梁的尺寸和材料性能给定时，配筋率越高，受弯构件正截面承载力越大，最
大裂缝宽度值越小，但配筋率的提高对减小挠度的效果不明显。受弯构件在满足了正截面承载力要求的前提下，还必须满足挠度验算要求和裂缝宽度验算要求。若此时不满足挠度验算要求，不能盲目地用增大配筋率的方法来解决，可以采用增大截面有效高度h0或施加预应力或采用T形或I形截面的方法来处理挠度不满足的问题。若满足了挠度验算的要求，而不满足裂缝宽度验算的要求，则可采用施加预应力或在保证配筋率变化不大的情况下减小钢筋直径和采用变形钢筋的方法来解决，必要时可适当增加配筋率。
9.7 在挠度验算公式中，受弯构件挠度计算采用的刚度B，是在短期刚度Bs的基础上，用荷载效
应的准永久组合对挠度增大的影响系数?来考虑荷载效应的准永久组合作用的影响，即荷载长期作用部分的影响。且短期刚度Bs又是采用荷载效应的标准组合值计算的，因此，最后所得的刚度B即为按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响的刚度。
在裂缝验算公式中，最大裂缝宽度值?max是由平均裂缝宽度?m乘以荷载标准组合下的扩大系数
?和荷载长期作用下的扩大系数?l得到的。其中，扩大系数?考虑了在一定荷载标准组合下裂
缝宽度的不均匀性的情况，而扩大系数?l则考虑了在荷载长期作用下，裂缝宽度随时间而增大的情况。且平均裂缝宽度?m又是采用荷载效应的标准组合值计算的，因此，最后所得的长期荷载作用下的最大裂缝宽度?max即为按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响的最大裂缝宽度值。
9.8 混凝土结构、构件或截面的延性是指从屈服开始至达到最大承载能力或达到以后而承载力还没
有显著下降期间的变形能力。延性通常是用延性系数来表达，受弯构件截面曲率延性系数表达式为：
?φ??u?cu(1?k)h0?? ?y?yxa式中?cu——受压区边缘混凝土极限压应变；
?y——钢筋开始屈服时的钢筋应变，?y＝fy／Es；
k——钢筋开始屈服时的受压区高度系数；
xa——达到截面最大承载力时混凝土受压区的压应变高度。
影响受弯构件的截面曲率延性系数的主要因素是纵向钢筋配筋率、混凝土极限压应变、钢筋屈服强度及混凝土强度等，这些影响因素可以归纳为两个综合因素，即极限压应变?cu以及受压区高度kh0和xa。影响偏心受压构件截面曲率延性系数的两个综合因素是和受弯构件相同的，除此之外，偏心受压构件的轴压比和配箍率对其截面曲率延性系数的影响较大。
9.9 影响混凝土结构耐久性的因素主要有内部和外部两个方面。内部因素主要有混凝土的强度、密
实性、水泥用量、水灰比、氯离子及碱含量、外加剂用量、保护层厚度等；外部因素则主要是环境条件，包括温度、湿度、CO2含量、侵蚀性介质等。出现耐久性能下降的问题，往往是内、外部因素综合作用的结果。此外，设计不同、施工质量差或使用中维修不当等也会影响耐久性能。
耐久性概念设计的目的是在规定的设计使用年限内，在正常维护下，必须保持适合于使用，满足既定功能的要求。设计的基本原则是根据结构的环境类别和设计使用年限进行设计。因此，为保证混凝土结构的耐久性，应根据环境类别和设计使用年限，针对影响耐久性的主要因素，
从结构设计、对混凝土材料的要求、施工要求及混凝土保护层最小厚度等方面提出技术措施，并采取有效的构造措施。
9.10 确定混凝土保护层最小厚度时，主要考虑保证钢筋与混凝土共同工作，满足对受力钢筋的有效
锚固以及保证耐久性的要求等因素。对于处于一类环境中的构件，混凝土保护层最小厚度主要是从保证有效锚固及耐火性的要求加以确定；对于处于二、三类环境中的构件，则主要是按设计使用年限混凝土保护层完全碳化确定的，它与混凝土等级有关。确定混凝土结构构件变形限值时，主要考虑以下四个因素：1）保证建筑的使用功能要求；2）防止对结构构件产生不良影响；3）防止对非结构构件产生不良影响；4）保证人们的感觉在可接受长度以内。确定混凝土结构构件的最大裂缝宽度限值时，主要考虑两个方面的理由，一是外观要求；二是耐久性要求，并以后者为主。而耐久性所要求的裂缝宽度限值，则着重考虑环境条件及结构构件的工作条件两个因素。
第10章 预应力混凝土构件
思 考 题
10.1 为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，避免因满足变形和裂缝控制的要求而导致构件自
重过大所造成的不经济和不能应用于大跨度结构，也为了能充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，可以采用对构件施加预应力的方法来解决，即设法在结构构件受荷载作用前，使它产生预压应力来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而使结构构件的拉应力不大，甚至处于受压状态。
预应力混凝土结构的优点是可以延缓混凝土构件的开裂，提高构件的抗裂度和刚度，并取得节约钢筋，减轻自重的效果，克服了钢筋混凝土的主要缺点。其缺点是构造、施工和计算均较钢筋混凝土构件复杂，且延性也差些。
10.2 预应力混凝土结构构件必须采用强度高的混凝土，因为强度高的混凝土对采用先张法的构
件，可提高钢筋预混凝土之间的粘结力，对采用后张法的构件，可提高锚固端的局部承压承载力。预应力混凝土构件的钢筋（或钢丝）也要求由较高的强度，因为混凝土预压应力的大小，取决于预应力钢筋张拉应力的大小，考虑到构件在制作过程中会出现各种应力损失，因此需要采用较高的张拉应力，也就要求预应力钢筋具有较高的抗拉强度。
10.3 张拉控制应力是指预应力钢筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值。其值为张拉设备所指
示的总张拉力除以预应力钢筋截面面积而得的应力值，以?con表示。张拉控制应力的取值不能太高也不能太低。如果张拉控制应力取值过低，则预应力钢筋经过各种损失后，对混凝土产生的预压应力过小，不能有效地提高预应力混凝土构件的抗裂度和刚度。如果张拉控制应力取值过高，则可能引起以下问题：1）在施工阶段会使构件的某些部位受到预拉力甚至开裂，对后张法构件可能造成端部混凝土局压破坏；2）构件出现裂缝时的荷载值与继续荷载值很接近，使构件在破坏前无明显的预兆，构件的延性较差；3）为了减小预应力损失，有时需进行超张拉，有可能在超张拉过程中使个别钢筋的应力超过它的实际屈服强度，使钢筋产生较大塑性变形或脆断。对于相同的钢种，先张法的张拉控制应力的取值高于后张法，这是由于先张法和后张法建立预应力的方式是不同的。先张法是在浇灌混凝土之前在台座上张拉钢筋，故在预应力钢筋中建立的拉应力就是张拉控制应力?con。后张法是在混凝土构件上张拉钢筋，在张拉的同时，混凝土被压缩，张拉设备千斤顶所指示的张拉控制应力已扣除混