25個混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中常規(guī)問題掃盲

1.混凝土和鋼筋標(biāo)準(zhǔn)強度的統(tǒng)計含義是什么? 

答：混凝土標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)方法測得的具有95%保證率的抗壓強度。

鋼筋標(biāo)準(zhǔn)強度:混凝土設(shè)計規(guī)范中采用國標(biāo)規(guī)定的廢品率限制作為鋼筋的強度標(biāo)準(zhǔn)值，為97.73%。 

2.影響鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素有那些? 

答：保護層厚度，裂縫，材料性能有關(guān)。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。

3.什么是混凝土的碳化?為什么碳化深度與鋼筋全面銹蝕有直接關(guān)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(dāng)混凝土碳化前鋒達(dá)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。 

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

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(gòu)件，受力鋼筋的混凝土保護層最小厚度主要按結(jié)構(gòu)構(gòu)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(gòu)件，結(jié)構(gòu)的使用壽命基本上取決于保護層完全碳化所需的時間。總之受力鋼筋的混凝土保護層的最小厚度應(yīng)根據(jù)不同等級混凝土在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)碳化深度來確定。 

對于梁柱等構(gòu)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。 

5．請說明鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級，這些等級與耐久性有什么關(guān)系？ 

答：見《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50010—2010）表3.4.5。

6．請說明當(dāng)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(guān)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(yán)重時，體積膨脹，導(dǎo)致沿鋼筋長度出現(xiàn)縱向裂縫，并使保護層剝落，習(xí)稱“暴筋”，從而截面承載力降低，最終將使結(jié)構(gòu)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。 

7．請說明碳化深度達(dá)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。 

8．碳化深度達(dá)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(dá)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. 

9．當(dāng)保護層的厚度因耐久性的需要而超過35～40mm時，應(yīng)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(gòu)件表面一定距離處全面增配由細(xì)鋼筋制成的構(gòu)造鋼筋網(wǎng)片。 

10．一個軸心受壓的混凝土圓柱，當(dāng)其周邊受有徑向水平均布壓應(yīng)力時，軸心受壓的應(yīng)力-應(yīng)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(yīng)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(yīng)力越大，峰值越大，峰值點越靠后，峰值后的曲線越平緩。

11．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(fù)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(shè)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(yīng)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(zhuǎn)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(yīng)力和沿箍筋方向分布的很小的橫向力。

復(fù)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(fù)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(shè)計中一般不考慮（個人意見，有待斟酌）。 

12．由軸心受壓構(gòu)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(yīng)用的合理性？ 

答：經(jīng)驗證明用軸心受壓的結(jié)果模擬偏心受壓下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系誤差是不大的,故由軸心受壓構(gòu)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。 

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

答：有。因為任何一段鋼筋的應(yīng)力差都由其表面的縱向剪應(yīng)力所平衡，而此剪應(yīng)力即周圍混凝土所提供的粘接應(yīng)力。鋼筋與混凝土接觸面上的化學(xué)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(yīng)力。

14．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(guān)鍵點和與這些關(guān)鍵點對應(yīng)的物理現(xiàn)象，其中應(yīng)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(yīng),劈裂力如何作應(yīng)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：1拉力較小，鋼筋與混凝土間的化學(xué)粘接沒有破壞；

2拉力增大，出現(xiàn)后藤裂縫；

3拉力繼續(xù)增大，肋前混凝土局部壓碎；

4拉力再增大，曲線坡度減小，后藤裂縫繼續(xù)擴展，件劈效應(yīng)更加明顯。在沒有箍筋的情況下，將形成通長的劈裂裂縫導(dǎo)致粘接破壞；

5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(yīng)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(yīng)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(yīng)力。 

15．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(yīng)”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(yīng)”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(yīng)用在梁和邊柱的接點和錯層處的梁柱接點。

16．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(guān)（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(guān)？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(jié)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(guān)。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。 

17.什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。

18.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(jié)力來逐步傳遞； 2）因為搭接區(qū)段內(nèi)除了粘接應(yīng)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(yīng)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(yīng)增大搭接長度。 

19.什么是“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(jié)構(gòu)設(shè)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）

20.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(shè)定時應(yīng)該注意套筒的影響。錐螺紋的加工要求很精細(xì)，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(yīng)力，回火可以降低殘余應(yīng)力，但成本就會上升。 

焊接連接可以達(dá)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。

21.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(shè)兩個間距較小的構(gòu)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(shè)兩個間距較小的構(gòu)造箍筋是為了防止鋼筋端頭因存在壓力而導(dǎo)致的局部擠壓裂縫。（《混凝土規(guī)范》297頁9.4.5條） 

22.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(dá)到的壓應(yīng)變有什么影響？（即對屈服曲率的影響） 2）和對受壓邊緣達(dá)到極限壓應(yīng)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(dá)到極限壓應(yīng)變時截面曲率越小，否則越大。 

23.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(cè)鋼筋沒有受拉屈服，可能是受拉或受壓。 

24.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(cè)混凝土受壓破壞，另一側(cè)鋼筋受拉屈服；小偏拉破壞時，全截面混凝土被拉段，兩側(cè)鋼筋都受拉，靠近拉力的一側(cè)鋼筋屈服，另一側(cè)鋼筋沒有屈服。 

25.什么是模型柱，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(guān)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(dá)式的時候，世界各國最初所用的基本構(gòu)件形式都是兩端鉸支的便感偏心距壓桿，也稱標(biāo)準(zhǔn)柱。表示的是標(biāo)準(zhǔn)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。