建筑结构4道题

Question

如题所述

Answer 1

第一题：混凝土保护层
1. 定义
混凝土保护层是指混凝土构件中，起到保护钢筋避免钢筋直接裸露的那一部分混凝土，其厚度为纵向钢筋（非箍筋）外缘至混凝土表面的最小距离。保护层最小厚度的规定是为了使混凝土结构构件满足耐久性要求和对受力钢筋有效锚固的要求。
2. 作用
（1）混凝土结构中，钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种不同材料组成的复合材料，两种材料具有良好的粘结性能是它们共同工作的基础。从钢筋粘结锚固角度对混凝土保护层提出要求，是为了保证钢筋与其周围混凝土能共同工作，并使钢筋充分发挥计算所需强度。
（2）钢筋裸露在大气或者其他介质中，容易受蚀生锈，使得钢筋的有效截面减少，影响结构受力。因此需要根据耐久性要求规定不同使用环境的混凝土保护层最小厚度，以保证构件在设计使用年限内钢筋不发生降低结构可靠度的锈蚀。
（3）对有防火要求的钢筋混凝土梁、板及预应力构件，对混凝土保护层提出要求是为了保证构件在火灾中按建筑物的耐火等级确定的耐火限的这段时间里，构件不会失去支持能力。应符合国家现行相关标准的要求。
3. 最小厚度
混凝土保护层厚度大，构件的受力钢筋粘结锚固性能、耐久性和防火性能越好。但是，过大的保护层厚度会使构件受力后产生的裂缝宽度过大，就会影响其使用性能（如破坏构件表面的装修层、过大的裂缝宽度会使人恐慌不安），而且由于设计中是不考虑混凝土的抗拉作用的，过大的保护层厚度还必然会造成经济上的浪费。因此，《混凝土结构设计规范》9.2.1条规定纵向受力的普通钢筋及预应力钢筋，其混凝土保护层厚度（钢筋外边缘至混凝土表面的距离）不应小于钢筋的公称直径，且应符合下表的规定。一般设计中是采用最小值的。
纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度(mm)
第二题：配筋率
配筋率是钢筋混凝土构件中纵向受力（拉或压）钢筋的面积与构件的有效面积之比（轴心受压构件为全截面的面积）。受拉钢筋配筋率、受压钢筋配筋率分别计算。
计算公式：ρ=A（s）/bh（0）。此处括号内实为角标，下同。式中：A(s)为受拉或受压区纵向钢筋的截面面积；b为矩形截面的宽度；h（0）为截面的有效高度。配筋率是反映配筋数量的一个参数。
最小配筋率是指，当梁的配筋率ρ很小，梁拉区开裂后，钢筋应力趋近于屈服强度，这时的配筋率称为最小配筋率ρ（min）。最小配筋率是根据构件截面的极限抗弯承载力M（u）与使混凝土构件受拉区正好开裂的弯矩M（cr）相等的原则确定。
配筋率是影响构件受力特征的一个参数，控制配筋率可以控制结构构件的破坏形态，不发生超筋破坏和少筋破坏，配筋率又是反映经济效果的主要指标。控制最小配筋率是防止构件发生少筋破坏，少筋破坏是脆性破坏，设计时应当避免。
第三题：适筋梁的配筋率适中，其破坏始于受拉钢筋屈服，构件破坏之前有明显征兆，属于塑性破坏。换句话说当纵向配筋率适中时，纵向钢筋的屈服先于受压区混凝土被压碎，梁是因钢筋受拉屈服而逐渐破坏的，破坏过程较长，有一定的延性，称之为适筋破坏，相应的梁称为适筋梁。
正截面受弯的三种破坏形态：
（1）少筋破坏形态
构件一裂就坏，无征兆，为“脆性破坏”。未能充分利用混凝土的抗压强度。
（2）适筋破坏形态
受拉钢筋先屈服，受压区混凝土后压坏，破坏前有明显预兆——裂缝、变形急剧发展，为“塑性破坏”。
（3）超筋破坏形态
受压区混凝土先压碎，钢筋不屈服，破坏前没有明显预兆，为“脆性破坏”。钢筋的抗拉强度没有被充分利用。