混凝土结构原理（精选12篇）
混凝土结构原理 篇1
在役桥梁结构随着使用时间的延续,受结构使用条件及环境侵蚀等因素的影响,加之设计和施工的不当,将发生材料老化与结构损伤,这是一个不可逆的过程,这种损伤的累积将导致结构性能劣化,承载力下降和耐久性降低。外界环境因素对混凝土结构的破坏是环境因素对混凝土结构物理化学作用的结果,环境因素引起的混凝土结构损伤或破坏主要有:混凝土碳化;氯离子侵蚀;碱骨料反应;冻融循环破坏;钢筋腐蚀。下面分别进行分析。
1 混凝土的碳化
混凝土碳化是指混凝土中的氢氧化钙(Ca(OH)2)与渗透进混凝土中的二氧化碳(CO2)或其他酸性气体发生化学反应的过程。混凝土碳化可用下列化学式表示:
碳化的实质是混凝土的中性化。水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙,使混凝土内部的孔隙中充满了饱和氢氧化钙溶液,其pH值为12～13。在这样高的碱性环境中埋置的钢筋容易发生钝化作用,使钢筋表面生成一层难溶的三氧化二铁(Fe2O3)和四氧化三铁(Fe3O4),通常称为钝化膜,能够阻止混凝土中钢筋的腐蚀。当有二氧化碳和水气从表面通过孔隙进入混凝土内部时,和混凝土中的碱性物质中和,会导致混凝土的pH值降低。当pH值小于9时,埋置于混凝土中的钢筋表面的钝化膜被逐渐破坏,在水分和其它有害介质侵入的情况下,钢筋就会发生腐蚀。
混凝土碳化特征曲线是表征混凝土碳化深度随时间的变化规律。国内外大量的研究资料表明,在非侵蚀性介质的正常大气条件下,混凝土碳化特征曲线可用幂函数方程表示。
式中:D——混凝土碳化深度;
t——混凝土碳化龄期;
a——碳化速度系数。
混凝土碳化深度测量是桥梁检测的重要工作内容之一,通常采用在混凝土表面点滴1%的酚酞溶液的方法测试,未碳化的混凝土与酚酞液反应呈粉红色。
在实际工作中,可通过对使用若干年后结构大量的实测碳化深度的统计分析,推算钢筋的混凝土保护层完全(或部分)碳化的时间,预测钢筋可能产生锈腐的时间,为结构的耐久性评估提供必要的基础资料。
2 氯离子侵蚀
混凝土是一种耐久性较好的建筑材料,但在化学侵蚀介质的作用下,它保持自身能力是较差的。对桥梁及港工结构而言,最危险的化学侵蚀是氯离子的侵蚀。
2.1 氯离子存在的广泛性
一般硅酸盐水泥本身只含有少量的氯化物。若在混凝土拌制时加入了含氯化物的减水剂,掺入用海水淬冷的高炉矿渣或使用海水排湿的粉煤灰等,均可能会使混凝土含有相当多的氯化物。就大多数情况而言,氯化物对混凝土结构的侵蚀是氯离子从外界环境侵入已硬化的混凝土造成的。
近半个世纪以来,世界各国公路交通发展迅猛,为了保证交通畅通,冬季向道路、桥梁桥面撒盐化雪除冰,使得氯离子渗透到混凝土之中,引起钢筋腐蚀。
2.2 氯离子对混凝土结构的危害
氯离子对混凝土结构的危害是多方面的,但最终表现为钢筋的腐蚀。我国早期修建的港工和桥梁结构,混凝土强度等级低、抗渗性差,由于氯化物侵蚀造成钢筋腐蚀破坏的情况是触目惊心的。混凝土遭受氯化物的侵蚀,形成大量可溶性盐类,并在混凝土的孔隙和毛细孔中反复积聚,引起膨胀性反应,使混凝土的孔隙加大,或出现裂缝。加大了氯化物渗入混凝土内部的通道,导致钢筋腐蚀。钢筋腐蚀后出现锈胀裂缝又会进一步加大氯离子侵入混凝土内部的通道,导致钢筋腐蚀加剧,如此恶性循环,最终造成钢筋的严重腐蚀破坏。
3 混凝土的碱骨料反应
3.1 碱骨料反应作用机理
碱骨料反应是指混凝土中某些活性矿物骨料与混凝土孔隙中的碱性溶液之间发生的反应。碱骨料反应的类型与骨料活性成份有关,最常见的是碱-硅酸反应。碱-硅酸反应是二氧化硅在骨料颗粒表面溶解,逐渐形成硅酸盐凝胶。硅酸盐凝胶具有粘性,吸水后体积膨胀3～4倍,将引起混凝土开裂破坏。
3.2 碱骨料反应的破坏特征
碱骨料反应破坏的最重要特征之一是混凝土表面开裂。碱骨料反应产生的裂缝形态与结构中钢筋形成的限制和约束状态有关。钢筋限制约束力强的混凝土,碱骨料反应形成的裂缝为顺筋裂缝;限制约束作用弱的混凝土,碱骨料反应形成的裂缝为网状或地图状裂缝。另外,碱骨料反应引起混凝土开裂的同时出现局部膨胀,以至使裂缝边缘出现不平的错台状态,这是碱骨料反应裂缝所特有的现象。
在工程病害诊断时,应注意碱骨料反应裂缝与混凝土收缩裂缝的区别。混凝土的收缩也会出现网状裂缝,但出现的时间较早;碱骨料反应裂缝出现较晚,多数在施工后数年甚至十几年后出现。收缩裂缝和碱骨料反应裂缝均与环境温度有关:环境越干燥收缩裂缝越大,而碱骨料反应裂缝则是随着环境湿度的增大而发展。碱骨料反应裂缝首先出现在同一工程相同混凝土的潮湿部位,而干燥部位却安然无恙,这是碱骨料反应裂缝与其他原因裂缝最明显的外观特征差别之一。
3.3 碱骨料反应的防止
对付碱骨料反应重在预防,因为混凝土结构一旦发生碱骨料破坏,目前还没有什么可靠的修补措施。防止混凝土碱骨料反应应采用综合手段,从根本上加以解决:
(1)选用含碱量低的水泥;
(2)不使用碱活性大的骨料;
(3)在混凝土中掺入适量的火山灰活性细掺料;
(4)选用不含碱或含碱量低的化学外加剂;
(5)提高混凝土密实度或采用复合纤维混凝土,增强混凝土抗渗性,阻止水分的侵入。
4 混凝土的冻害
混凝土早期受冻使混凝土表面爆裂,强度损失严重,对结构的承载力和耐久性影响很大。处于寒冷潮湿环境的混凝土在冻融循环的反复作用下,将引起混凝土表层剥落和开裂,对结构的耐久性危害很大。北方地区公路撒盐除冰,由于盐类化合物与冻融循环共同作用引起的盐冻破坏是一种最严重的冻融破坏,其破坏程度和速率比普通冻融破坏要大得多。
4.1 混凝土冻融破坏的特征
冻融破坏的特征是混凝土剥落,在混凝土表面出现粒径2～3mm的小片剥落,随着使用年限的增加,剥落量及剥落粒径增大,剥落由表及里。剥落一经开始,发展的速度是很快的。最典型的冻融破坏实例如黑龙江省某电厂的冷却塔,从建成到发现混凝土表层小颗粒剥落只有1～2年,从小颗粒剥落到大颗粒剥落乃至整个保护层破坏,完全丧失承载能力也只有2年左右。北方地区处于水位变化处的混凝土桥墩,冻融破坏较为普遍,表层混凝土剥落,剥蚀破坏由表及里,发展很快,减小了截面尺寸,影响结构安全。混凝土冻融破坏发展速度快,一经发现冻融剥落,必须密切注意剥蚀的发展情况,及时采取修补和补强措施。
4.2 采用引气混凝土技术是提高混凝土抗冻耐久性的重要措施
国内外大量的研究表明,掺入引气剂的混凝土抗冻耐久性明显提高,这是因为引气剂形成的互不连通的微细气孔在混凝土受冻初期能使毛细孔中的静水压力减小。在混凝土受冻结冰过程中,这些孔隙可以阻止或抑制水泥浆中微小冰体的形成。
5 钢筋腐蚀
大量的工程实践表明,钢筋的腐蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素。处于干燥环境下,混凝土碳化速度缓慢,具有良好保护层的钢筋混凝土结构一般不会发生钢筋腐蚀;而处于潮湿的或有侵蚀介质(例如氯离子)的环境中,混凝土将加速碳化,钢筋钝化膜逐渐破坏,钢筋将逐渐腐蚀,最终将导致结构的严重破坏。钢筋腐蚀伴随有体积膨胀,使混凝土表面出现顺筋裂缝(爆裂),造成钢筋与混凝土之间粘着力的破坏,钢筋截面面积减少,构件承载力降低,变形和裂缝增大等一系列不良后果,并随着时间的推移,腐蚀会逐渐恶化,最终可能导致结构的完全破坏。
混凝土结构中的钢筋腐蚀受许多因素影响,其中主要包括:混凝土的液相组成(pH值及Cl-含量)、混凝土密实度、保护层厚度及完好性和外部环境等。
(1)混凝土液相pH值:
钢筋腐蚀速度与混凝土液相pH值有密切关系,当pH值大于10时,钢筋腐蚀速度很小;当pH值小于4时,钢筋腐蚀速度急剧增加。
(2)混凝土中Cl-含量:
混凝土中Cl-含量对钢筋腐蚀的影响极大。一般情况下,钢筋混凝土中氯盐掺量应少于水泥重量的1%,掺氯盐的混凝土必须振捣密实,且不宜采用蒸汽养护。
(3)混凝土的密实度和保护层厚度:
混凝土对钢筋的保护作用包括两个方面:一是混凝土的高碱性使钢筋表面形成钝化膜;二是保护层对外界腐蚀介质、氧气和水分等渗入的阻止。后一种作用主要取决于混凝土的密实度及保护层厚度。
(4)混凝土保护层的完好性:
混凝土保护层的完好性是指混凝土是否开裂,有无蜂窝、孔洞等。混凝土裂缝对钢筋腐蚀有明显影响,特别是对处于潮湿环境或腐蚀介质中的混凝土影响更大。许多调查表明,在潮湿环境中使用的混凝土结构,裂缝宽度达0.2mm时,即可引起钢筋腐蚀。
(5)环境条件:
环境条件如温度、湿度及干湿交替作用、海水飞溅、海盐渗透等是引起钢筋腐蚀的外在因素,对混凝土结构中钢筋的腐蚀有明显影响。特别是混凝土自身保护能力不合要求或混凝土保护层有裂缝等缺陷时,外界因素的影响更为突出。
6 结束语
桥梁病害诊断是进行桥梁改造加固设计的前提,只有诊断清楚才能对症下药。我国桥梁改造加固任务繁重,从事桥梁加固设计、施工及养护管理的队伍庞大,但技术水平参差不齐。因此,只有掌握混凝土结构损伤的机理,才能提高桥梁病害诊断水平,对确保桥梁改造加固工程质量具有现实意义。
摘要：桥梁混凝土在环境因素的影响下,易引起混凝土结构损伤,从五方面分析混凝土结构损伤机理,并提出了预防措施。
关键词：桥梁,混凝土,结构,损伤
混凝土结构原理 篇2
B、HRRB335 级钢筋
C、HRB400级钢筋
D、RRB400级钢筋 标准答案:C 混凝土立方体抗压强度标准值是由混凝土立方体试块测得的，以下关于龄期和保证率的表达中，哪项是对的（）
A、龄期为21天，保证率为90％
B、龄期为21天，保证率为95％
C、龄期为28天，保证率为95％
D、龄期为28天，保证率为97％ 标准答案:C
3关于混凝土收缩正确的是：（）(1)收缩随时间而增长（2）水泥用量愈小，水灰比愈大，收缩愈大（3）骨料弹性模量大级配好，收缩愈小（4）环境湿度愈小，收缩也愈小（5）混凝土收缩会导致应力重分布
A、（1）、（3）、（5）
B、（1）、（4）
C、（1）~（5）
D、（1）、（5）标准答案:A
4混凝土内部最薄弱的环节是：（）
A、砂浆的抗拉强度
B、水泥石的抗拉强度
C、砂浆与骨料接触面间的粘接
D、水泥石与骨料间的粘接 标准答案:C
5于钢筋与混凝土之间的粘结能力说法正确（A、变形钢筋与混凝土之间的粘结力比光面钢筋略有提高
B、变形钢筋的粘结能力主要取决于钢筋表面凸出的肋的作用
C、粘结力主要取决于钢筋的直径的大小
D、粘结力主要取决于混凝土强度等级E钢筋伸入混凝土中的长度愈长，二者的粘结力越大
标准答案:B
6有明显屈服点的钢筋的强度标准值是根据下面（）项指标确定的？
A、极限抗拉强度
B、比例极限
C、下屈服点
D、上屈服点
标准答案:C
7凝土的弹性模量是指（）
A、原点弹性模量
B、切线模量
C、割线模量
D、变形模量 标准答案:A
8属于有明显屈服点的钢筋有（）
A、冷拉钢
B、筋钢丝
C、热处理钢筋
D、钢绞线 标准答案:A
9钢筋混凝土梁在正常使用情况下（）
A、通常是带裂缝工作的
B、一旦出现裂缝，裂缝贯通全截面
C、一旦出现裂缝，沿全长混凝土与钢筋间的粘结力丧失
D、通常是无裂缝的
标准答案:A 10钢筋与混凝土能共同工作的主要原因是（）
A、防火，防锈
B、混凝土对钢筋的握裹及保护
C、混凝土与钢筋有足够的粘结力，两者线膨胀系数相近
D、钢筋抗拉而混凝土抗压 标准答案:C
11与素混凝土梁相比，适量配筋的钢筋混凝土梁的承载能力的抵抗开裂的能力（）
A、均提高很多
B、承载力提高很多，抗裂提高不多
C、抗裂提高很多，承载力提高不多
D、均提高不多 标准答案:B
12混凝土在复杂应力状态下，下列（）的强度降低
A、三向受压
B、两向受压
C、双向受拉
D、一拉一压 标准答案:D
13按我国规范，混凝土强度等级定义为：边长为（）的立方体试块，按标准方法制作并养护28天，用标准方法所测得的具有95%保证率的抗压强度。
A、100mm
B、150mm
C、200mm
D、250mm
标准答案:B 14就混凝土的徐变而言，下列几种叙述中（）不正确。
A、徐变是在长期不变荷载作用下，混凝土的变形随时间而增大的现象
B、持续应力的大小对徐变有重要影响
C、徐变对结构有影响，多数情况下是不利的D、水灰比和水泥用量越大，徐变越小 标准答案:D
15混凝土各种强度指标数值大小排列正确的是（）
A、fcuk>fck>fc>ftk>ft
B、fc>fck>fcuk>ft>ftk
C、fcuk>fc>fck>ftk>ft
D、fck>fcuk>fc>ft>ftk 标准答案:A
16对于有流幅的钢筋，《混凝土结构设计规范》取（）作为钢筋设计强度的取值。
A、弹性极限
B、屈服强度
C、极限强度
D、条件屈服强度 标准答案:B
17指的是混凝土的（）
A、弹性模量
B、割线模量
C、切线模量
D、原点切线模量 标准答案:B
18关于混凝土的疲劳强度，以下说法最正确且全面的是：（）
A、混凝土疲劳强度与荷载的重复次数和重复作用的应力的变化幅度有关
B、混凝土疲劳强度只与重复作用的应力的变化幅度有关
C、混凝土疲劳强度只与荷载的重复次数有关
D、混凝土疲劳强度与荷载的重复次数、重复作用的应力的变化幅度和试验机的性能有关 标准答案:A 19与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁抵抗开裂的能力（）
A、提高不多
B、提高许多
C、完全相同
D、不确定 标准答案:A
20与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁的承载能力（）
A、相同
B、提高许多
C、有所提高
D、不确定
标准答案:D
1无腹筋的钢筋混凝土梁沿斜截面的受剪承载力与剪跨比的关系是（）
A、随剪跨比的增加而提高
B、随剪跨比的增加而降低
C、在一定范围内随剪跨比的增加而提高
D、在一定范围内随剪跨比的增加而降低
标准答案:D
2下列哪种荷载不属于《建筑结构荷载规范》中规定的结构荷载的范围（）
A、永久荷载
B、温度荷载
C、可变荷载
D、偶然荷载
标准答案:B
3对钢筋混凝土超筋梁受弯破坏过程，以下何项描述为正确?()A、受拉区钢筋被拉断，而受压区混凝土未压碎
B、梁支座附近出现 45°斜裂缝导致梁破坏
C、受拉区钢筋未屈服，受压区混凝土先压碎
D、受拉区钢筋先屈服并经过一段流幅后，受压区混凝土压碎
标准答案:C
4少筋梁的正截面极限承载力取决于下列中的哪一项?()A、混凝土的抗压强度
B、混凝土的抗拉强度
C、钢筋的抗拉强度及其配筋率
D、钢筋的抗压强度及其配筋率
标准答案:B
5结构构件的重要性系数与建筑结构的安全等级有关，对安全等级为一级的建筑，其重要性系数为（）
A、1.3
B、1.2
C、1.1
D、0.9
标准答案:C
6仅配筋不同的梁（1、少筋；
2、适筋；
3、超筋）的相对受压区高度ξ满足（）。
A、ξ3＞ξ2＞ξ1 B、ξ3＝ξ2＞ξ1
C、ξ2＞ξ3＞ξ1
D、ξ3＞ξ2＝ξ1
标准答案:A
7四根材料和截面面积相同而截面形状不同的均质梁，其抗弯能力最强的是（）
A、圆形截面
B、正方形截面
C、宽高比为0.5的矩形截面
D、.宽高比为2.0的矩形截面
标准答案:C
8梁中配置受压纵筋后（A、既能提高正截面受弯承载力，又可减少构件混凝土徐变
B、加大构件混凝土徐变
C、不影响构件混凝土徐变
D、只能提高正截面受弯承载力
标准答案:A
9受弯构件在正截面工作的第一阶段末期，即将开裂的Ⅰa状态时，钢筋的应力大约为（）
A、5~~10MPa
B、20~~30 Mpa C、60~~70 MPa
D、100~~110 MPa
标准答案:B
10下列各项作用是可变荷载的是（）Ⅰ风荷载 Ⅱ雪荷载 Ⅲ地震作用 Ⅳ楼面活荷载Ⅴ温度变化 Ⅵ土压力 Ⅶ安装检修荷载
A、Ⅰ．Ⅱ．Ⅳ．Ⅴ
B、Ⅰ．Ⅱ．Ⅳ．Ⅶ
C、Ⅰ．Ⅱ．Ⅲ．Ⅳ．Ⅶ
D、Ⅰ．Ⅱ．Ⅲ．Ⅳ．Ⅴ．Ⅵ．Ⅶ
标准答案:B
11已知混凝土自重标准值为25KN/m3，100厚混凝土板的恒荷载设计值为（）
A、2.5 KN/m2
B、3.0 KN/m2
C、2.75 KN/m2
D、3.5 KN/m2
标准答案:B
12（）作为受弯构件抗裂计算的依据
A、Ⅰa状态
B、Ⅱa状态
C、Ⅲa状态
D、第Ⅱ阶段
标准答案:D
13有两根条件相同的钢筋混凝土梁，其受拉钢筋的配筋率r不同，一根r大，另一根r小，设Mcr为梁正截面的开裂弯矩，Mu为梁正截面的抗弯强度，则r与Mcr / Mu的关系是（）。
A、r大的，Mcr / Mu大
B、．r小的，Mcr / Mu大
C、两者的Mcr / Mu相同
D、不能确定
标准答案:B
14下列各项因素中，哪一项与梁的斜截面抗剪承载力无关（）
A、.构件截面尺寸
B、混凝土强度
C、.纵筋配筋率
D、纵筋的强度
标准答案:D
15双筋梁计算中满足 时，表明()A、拉压钢筋均屈服
B、拉筋屈服，压筋不屈服
C、拉压筋均不屈服
D、拉筋不屈服，压筋屈服
标准答案:A
16一根普通钢筋混凝土梁，已知：Ⅰ混凝土和钢筋的强度等级；Ⅱ截面尺寸；Ⅲ纵向受拉钢筋的直径和根数；Ⅳ纵向受压钢筋的直径的根数；Ⅴ箍盘的直径、间距和肢数；Ⅵ保护层厚度。在确定其截面受弯承载力的因素中，下列何者是正确的()？
A、Ⅰ．Ⅱ．Ⅲ．Ⅳ
B、Ⅰ．Ⅱ．Ⅲ．Ⅴ
C、Ⅰ．Ⅱ．Ⅲ．Ⅳ．Ⅵ
D、Ⅰ．Ⅱ．Ⅲ．Ⅴ．Ⅵ 标准答案:C
17与界限相对受压区高度有关的因素为（）
A、钢筋强度等级及混凝土强度等级
B、钢筋强度等级
C、钢筋强度等级、混凝土强度等级及截面尺寸
D、混凝土强度等级
标准答案:A
18下列有关荷载标准值、设计值、准永久值、荷载效应组合的叙述中，（）是错误的A、荷载设计值大于荷 载标准值
B、荷载准永久值小于荷载标准值(积灰荷载除外)C、对于承载能力极限状态，应采用荷载效应的基本组合进行设计
D、对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，分别采用荷载的短期效应组合和长期效应组合进行设计
E、短期效应组合和长期效应组合的荷载设计值应考虑荷载分项系数
标准答案:D
19下列构件中哪一种超过承载能力极限状态（）
A、构件在荷载作用下产生较大变形而影响使用
B、构件在动力荷载作用下产生较大的振动
C、构件受拉区混凝土出现裂缝
D、构件因受动力荷载的作用而产生疲劳破坏
标准答案:D 20）作为受弯构件正截面承载力计算的依据
A、B、Ⅰa状态
C、Ⅱa状态
D、Ⅲa状态
E、第Ⅱ阶段
标准答案:C
1梁的抵抗弯矩图要包住弯矩图，是为了保证（）
A、斜截面受剪承载力
B、斜截面受弯承载力
C、正截面受弯承载力
D、正截面受剪承载力 标准答案:B
2对于钢筋混凝土矩形截面梁，当hw/b≤4时，其受剪截面应符合下列（）项条件。
A、V≤0.7ftbh0
B、V≤0.3fcbh0
C、V≤0.25fcbh0
D、V≤0.25βcfcbh0 标准答案:D
3无腹筋梁斜截面的破坏形态主要有三种，其破坏的性质是：（）
A、都属于脆性破坏
B、斜压破坏和斜拉破坏属于脆性破坏，剪压破坏属于延性破坏
C、斜拉破坏属于脆性破坏，斜压破坏和剪压破坏属于延性破坏。
D、都属于延性破坏 标准答案:A
4轴向压力N对构件抗剪承载力VU 的影响是（）。
A、不论N的大小，均可提高构件的抗剪承载力VU
B、不论N的大小，均可降低构件的抗剪承载力VU
C、N适当时提高构件的VU，N太大时降低构件的VU D、N大时提高构件的VU，N小时降低构件的VU 标准答案:C
5受弯构件斜截面承载力计算中，通过限制最小截面尺寸的条件是用来防止（）。
A、斜压破坏
B、斜拉破坏
C、剪压破坏
D、弯曲破坏 标准答案:A
6不宜采用绑扎接头?()A、受弯构件及受扭构件
B、轴心受压构件及偏心受压构件
C、轴心受拉构件及偏心受拉构件
D、轴心受拉构件及小偏心受拉构件 标准答案:D
7在混凝土梁上使用箍筋的主要目的是（）。
A、提高混凝土的强度 B、弥补主筋配筋量的不足
C、承担弯矩
D、抵抗剪力 标准答案:D
8下列有关钢筋混凝土梁的箍筋作用的叙述中，哪一项是不对的？（）
A、增强构件抗剪能力
B、增强构件抗弯能力
C、稳定钢筋骨架
D、增强构件抗扭能力 标准答案:B
9当钢筋混凝土梁的 V>0.25βcfcbh0时，应采取的措施是（）。
A、增大箍筋直径或减小箍筋间距
B、提高箍筋的抗拉强度设计值
C、增大截面积或提高混凝土强度等级
D、加配弯起钢筋 标准答案:C
10对于无腹筋梁，当 时，常发生什么破坏（）
A、斜压破坏
B、剪压破坏
C、斜拉破坏
D、弯曲破坏 标准答案:A
11图示工字形截面柱的三种箍筋配置方法，其中那一种是错误的（）。
A、A
B、B
C、C 标准答案:C
12梁受剪承载力设计计算公式是根据哪种破坏形态建立的？（）
A、斜压破坏
B、剪压破坏
C、斜拉破坏
D、剪拉破坏 标准答案:B
13对钢筋混凝土梁来说，当钢筋和混凝土之间的粘结力不足时，如果不改变梁截面的大小而使它们之间的粘结力达到要求，以下这些方法中，哪个最为适当?()A、增加受压钢筋的截面
B、增加受拉钢筋的周长
C、加大箍筋的密度 D、采用高强度钢筋 标准答案:B
14关于受拉钢筋锚固长度说法正确的()A、随混凝土强度等级的提高而增大
B、钢筋直径的增大而减小
C、随钢筋等级提高而提高
D、条件相同，光面钢筋的锚固长度小于变形钢筋 标准答案:C
15受压构件的长细比不宜过大，一般应控制在l0/b≤30，其目的在于（）。
A、防止受拉区混凝土产生裂缝
B、防止斜截面受剪破坏
C、防止影响其稳定性或使其承载力降低过多
D、防止正截面受压破坏.标准答案:C
16钢筋混凝土轴心受压构件中，混凝土徐变将导致钢筋应力（）。
A、增大
B、减小
C、不变
D、难以确定。标准答案:A
17配置螺旋箍筋的钢筋混凝土轴心受压柱，其正截面承载力高于配置普通箍筋柱的原因是（）。
A、螺旋箍筋参与受压
B、螺旋箍筋使混凝土密实
C、螺旋箍筋约束了混凝土的横向变形
D、螺旋箍筋约束纵筋以防过早压屈。标准答案:C
18以下哪种破坏属于延性破坏（）
A、粘结破坏
B、剪压破坏
C、适筋梁破坏
D、少筋梁破坏 标准答案:C
19钢筋混凝土结构中，当采用绑扎骨架时，关于接头区段内受力钢筋接头面积的允许百分率分别按受拉区和受压区的规定为()。
A、50%，25% B、50%，50%
C、25%，50% D、50%，不限制 标准答案:C
20对薄腹梁，截面限制条件要严格些（Ｖ <0.20 的原因
A、在梁腹中部剪应力很大，与一般梁相比容易出现腹剪斜裂缝，裂缝宽度较宽
B、薄腹梁容易斜拉破坏
C、薄腹梁容易斜压破坏
D、薄腹梁容易纵筋锚固破坏 标准答案:A
1后张法预应力混凝土构件，预应力总损失值不应小于（）
A、80N/mm2
B、90N/mm2
C、100N/mm2
D、110N/mm2
标准答案:A
2对于弯剪扭构件，当 时，不正确的措施为（）
A、增加抗扭钢筋
B、提高混凝土标号
C、增加截面高度
D、增加截面宽度
标准答案:A
3钢筋混凝土构件受扭纵筋的布置，应该是（）
A、周边均匀布置
B、下面布置
C、上面布置
D、上下面均匀布置
标准答案:A
4在短期加荷的钢筋混凝土轴心受压短柱中，达到极限荷载时（）
A、各级钢筋均能发挥其抗压屈服强度fy
B、各级钢筋的应力均能达到0.002Es
C、.混凝土强度越高，σs 也越高
D、与混凝土强度无关，σs 只能达到屈服强度fy 与0.002Es二者中的较小值。
标准答案:D
5在弯矩、剪力和扭矩共同作用下的矩形、T和工字形截面钢筋混凝土弯剪扭构件，下列()项叙述为正确。
A、A当 T≤0.175 时，可仅按受弯构件的正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力分别进行计算
B、当 T≤0.35 时，可忽略扭矩，仅按受弯构件的正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力计算
C、当 ≤ 或 ≤0.1 时，可仅按受弯构件的正截面受弯承载力和纯扭构件的受扭承载力计算
D、当剪力和扭矩均不能忽略时，纵向钢筋应按受弯构件的正截面受弯承载力和剪扭构件的受扭承载力分别按所需的钢筋截面面积进行配置，箍筋应按剪扭构件的受剪承载力和受扭承载力分别按所需的箍筋截面面积进行配置
标准答案:A
6在钢筋混凝土梁中,下列哪些钢筋既能抗剪又能抗扭（）
A、受压纵筋
B、受拉纵筋
C、构造纵筋
D、箍筋
标准答案:A
7对于矩形截面轴心受压柱，稳定系数ψ不仅与计算长度l0有关，还与下列（）有关。
A、矩形截面长边尺寸
B、矩形截面短边尺寸 C、矩形截面周长
D、矩形截面面积
标准答案:B
8钢筋混凝土受扭构件，受扭纵筋和箍筋的配筋强度比 说明，当构件破坏时，（）。
A、纵筋和箍筋都能达到屈服
B、仅箍筋达到屈服
C、仅纵筋达到屈服
D、纵筋和箍筋都不能达到屈服
标准答案:D
9决定钢筋混凝土柱承载能力的因素中，哪一种是不存在的？（）
A、混凝土的强度等级
B、钢筋的强度等级
C、钢筋的截面面积
D、箍筋的肢数
标准答案:D
10根据偏心力作用的位置，将偏心受拉构件分为两类。当（）为小偏心受拉，否则为大偏心受拉。
A、eo≤（h／2）－a
B、eo＞（h／2）一a
C、e ＞（h／2）一a
D、e ≤（h／2）一a
标准答案:A
11轴压构件按螺旋箍筋柱计算的受压承载力设计值，不应大于按普通箍筋柱计算的受压承载力设计值的1.5倍，是因为（）。
A、保证间接钢筋的屈服
B、保证在使用荷载下混凝土保护层不致过早剥落
C、保证足够的安全
D、满足正常使用极限状态设计要求
标准答案:B
12提高受弯构件抗弯刚度（减小挠度）最有效的措施是（）
A、提高混凝土强度等级
B、增加受拉钢筋的截面面积
C、加大截面的有效高度
D、加大截面宽度
标准答案:C
13轴心受拉构件的承载力只与（）有关。
A、构件的截面尺寸
B、纵向受力钢筋
C、混凝土的强度等级
D、力的大小
标准答案:B
14钢筋混凝土梁中承受扭矩的钢筋有哪些?()
I纵向受力钢筋;II.箍筋;III.腰筋;IV.吊筋
A、I、II、III
B、II、III、IV
C、I、II、IV
D、I、II、III、IV
标准答案:A
15对于钢筋混凝土偏心受拉构件，下面说法错误的是（）。
A、如果 说明是小偏心受拉破坏
B、小偏心受拉构件破坏时，混凝土完全退出工作，全部拉力由钢筋承担
C、．大偏心构件存在混凝土受压区
D、大、小偏心受拉构件的判断是依据纵向拉力N的作用点的位置
标准答案:A
16在钢筋混凝土双筋梁，大偏心受压和大偏心受拉构件的正截面承载力计算中，要求压区高度x≥2a′，是为了（）。
A、保证受压区钢筋在构件破坏时能达到其抗压强度设计值
B、防止受压钢筋压屈
C、避免保护层剥落#3保证受压钢筋在构件破坏时能达到极限抗压强度
标准答案:B
17计算矩形截面偏心受压柱正截面受压承载力时，应采用混凝土的哪一种强度?()A、立方体抗压强度
B、轴心抗压强度
C、抗拉强度
D、视压力偏心距的大小确定
标准答案:B
18对于高度、截面尺寸、配筋完全相同的柱，以支承条件为（）时，其轴心受压承载力最大。
A、两端嵌固
B、一端嵌固，一端不动铰支
C、．两端不动铰支
D、一端嵌固，一端自由
标准答案:A
19一钢筋混凝土偏心受压构件，当轴力增加（）
A、对大偏心受压构件有利，对小偏心不利
B、对小偏心受压构件有利，对大偏心不利
C、对小、大偏心受压构件有利
D、对小、大偏心受压构件不有利
标准答案:A
20影响柱延性的主要因素有哪些?()I轴的轴压比;II 柱的纵向配筋率;III.柱的配箍率;IV 柱的混凝土的强度等级
A、I、II
B、I、III、IV
C、I、II、III
D、I、II、III、IV 标准答案:B
1设计预应力混凝土构件时，σcon应按（）确定。
A、按预应力钢筋强度标准值计算
B、能使抗裂度越高越好
C、愈高愈好，以减少预应力损失
D、按承载力大小计算
标准答案:B
2配置受压钢筋的梁长期刚度大些，主要原因是()A、类似增加了上翼缘
B、可减少混凝土收缩、徐变对刚度的影响
C、降低了压区
D、增加了配筋率
标准答案:B
3混凝土结构的耐久性应根据混凝土结构的环境类别和设计使用年限进行设计，室内正常环境属于环境类别的（）。
A、一类
B、C、二类
D、E、三类
F、G、四类
标准答案:A
4一般钢筋混凝土梁在正常使用荷载作用下 ：（）
A、通常是带裂缝工作的
B、一旦出现裂缝，裂缝贯通全截面
C、一旦出现裂缝，沿全长混凝土与钢筋间的粘结力丧尽
D、一般是不带裂缝工作的
标准答案:A
5钢筋混凝土保护层的厚度是指()。
A、纵向受力钢筋外皮至混凝土边缘的距离
B、纵向受力钢筋中心至混凝土边缘的距离
C、箍筋外皮到混凝土边缘的距离
D、箍筋中心至混凝土边缘的距离
标准答案:A
6混凝土保护层的作用哪一项是不对的？（）
A、防火
B、防锈
C、增加粘结力
D、便于装修
标准答案:D
7以下关于钢筋混凝土梁的变形及裂缝的叙述，哪一种是错误的？（）
A、进行梁的变形和裂缝验算是为了保证梁的正常使用
B、由于梁的类型不同，规范规定了不同的允许挠度值
C、处于室内环境下且年平均相对湿度大于60%的梁，其裂缝宽度允许值为0.3mm D、悬臂梁的允许挠度较简支梁允许挠度值为小
标准答案:D
8在室内正常环境下，受力钢筋的混凝土保护层，梁和柱的最小厚度为（）毫米。
A、15
B、.20
C、25
D、30
标准答案:C
9普通钢筋混凝土结构裂缝控制等级为（）。
A、一级
B、C、二级
D、E、三级
F、G、四级
标准答案:C
10预应力钢筋的预应力损失，包括锚具变形损失（σl1），摩擦损失（σl2），温差损失（σl3），钢筋应力松弛损失（σl4），混凝土收缩、徐变损失（σl5），局部挤压损失（σl6）。设计计算时，预应力损失的组合，在混凝土预压前为第一批，预压后为第二批。对于先张法构件预应力损失的组合是（）。
A、第一批σl1+σl2+σl4
B、第二批σl5+σl6
C、第一批σl1+σl2+σl3
D、第二批σl6 E、第一批σl1+σl2+σl3+σl4
F、第二批σl5
G、第一批σl1+σl2
H、第二批σl4+σl5
标准答案:C
11有一后张预应力混凝土轴心受拉构件，配有预应力钢筋和非预应力钢筋，两者都是对称配置的。预应力钢筋的弹性模量是180 MPa，非预应力钢筋的弹性模量是200 MPa。当构件受拉混凝土开裂时，预应力钢筋的应力增量Dssp与非预应力钢筋的应力增量Dss 之间的关系为
A、Dssp / Dss =1.0。
B、Dssp / Dss =0.9。
C、Dssp / Dss =1.1。
D、不能确定，因为还与预应力钢筋的截面面积有关。
标准答案:B
12钢筋混凝土梁纯弯段在裂缝稳定以后，以下何项叙述正确（）
A、钢筋的拉应变沿梁长为波浪变化的，压区混凝土的压应变沿梁长也呈波浪变化
B、每个截面均符合平截面假定
C、钢筋的拉应变沿梁长为波浪变化的，而压区混凝土的压应变沿梁长则是均匀的D、钢筋的拉应变沿梁长是均匀的，压区混凝土的压应变沿梁长也是均匀的。
标准答案:A
13控制混凝土构件因碳化引起的沿钢筋走向的裂缝的最有效的措施是（）。
A、提高混凝土强度等级
B、减小钢筋直径
C、增加钢筋截面面积
D、选用足够的钢筋保护层厚度
标准答案:D
14钢筋混凝土梁的裂缝控制要求为()。
A、一般要求不出现裂缝
B、裂缝宽度不大于 0.1 mm C、裂缝宽度不大于 0.2 mm
D、裂缝宽度允许值根据使用要求确定
标准答案:D
15受弯构件减小受力裂缝宽度最有效的措施之一是（）
A、增加截面尺寸 B、提高混凝土强度等级
C、增加受拉钢筋截面面积，减小裂缝截面的钢筋应力
D、增加钢筋的直径
标准答案:C
16混凝土碳化对钢筋混凝土构件的主要影响为（）。
A、降低混凝土强度
B、提高混凝土强度
C、减缓钢筋锈蚀
D、加速钢筋锈蚀。
标准答案:D
17钢筋混凝土构件变形和裂缝验算中关于荷载、材料强度取值说法正确的是（）。
A、荷载、材料强度都取设计值
B、荷载、材料强度都取标准值
C、D、荷载取设计值，材料强度都取标准值
E、F、荷载取标准值，材料强度都取设计值
标准答案:B
18在计算钢筋混凝土构件挠度时，《 混凝土结构设计规范 》(GB 50010-2002)建议：可取同号弯矩区段内的哪一项刚度进行计算? A、弯矩最大截面的刚度
B、弯矩最小截面的刚度
C、最大刚度
D、平均刚度
标准答案:A
19进行简支梁的挠度计算时，取Bmin代替EI，Bmin指（）
A、沿梁长的平均刚度
B、C、沿梁长挠度最大值处的截面刚度
D、E、沿梁长内正弯距最大值处的截面刚度
F、G、沿梁长内负弯距最大值处的截面刚度
标准答案:C 20在使用荷载作用下，计算钢筋混凝土受弯构件挠度时，其截面弯曲刚度()A、随所承受荷载及其作用时间的增大而增大
B、随所承受荷载及其作用时间的增大而减小
C、仅与所承受荷载的作用时间有关
D、仅与所承受荷载的大小有关
混凝土结构原理 篇3
关键词：卓越工程师：应用型人才：教学改革
G642；TU-4
引言
《混凝土结构设计原理》是土木工程专业必修的专业基础课，是一门理论和实践结合紧密的课程，具有逻辑性强和工程性强的特点。内容包括：混凝土结构材料性能、混凝土结构设计原则、受弯构件正截面受弯承载力计算、受弯构件斜截面受弯承载力计算、受压构件承载力计算、受扭构件扭曲截面受扭承载力计算、钢筋混凝土构件的变形、裂缝验算、预应力混凝土构件的设计原理[1]。
为推进教育部提出“卓越工程师教育培养计划”，加强工程实践教育，培养适应行业企业需求的工程人才，本文基于土木工程卓越工程师培养要求，就土木工程专业《混凝土结构设计原理》教学改革进行探讨。
一、课程特点及教学现状
1、课程内容覆盖面广，分模块
本课程包括材料性能、设计原理、各类构件的受力性能、破坏特征及配筋计算。主要计算模块包括拉、压、弯、剪、扭五大部、绕度和裂缝的耐久性验算及预应力计算。教学内容繁多，复杂，学生难以全面掌握各个模块。
2、需要以扎实的材料知识和力学知识为基础
学习本课程需要学生教好的掌握建筑材料及材料力学两门基础课程。混凝土结构设计原理研究的对象就是混凝土和钢筋两种材料的结合体，计算的理论推导大部分是基于材料力学公式，这就要求学生必须掌握好這两种材料的基本性能，也要熟练掌握材料力学的基本公式。
3、半理论半经验的计算公式
本课程涉及到的计算方法是以试验为基础，建立半理论半经验计算公式，计算也要符合相关的基本假设。公式多，公式复杂，符号多，计算结果的不唯一性等等原因，导致学生一时难以接受，学习提不起兴趣，抽象难懂，积极性很低，往往导致最终的考试成绩很不理想。
4、规范规定的构造要求多
对于复杂、不便计算的内容，本课程采取按照规范条文取值，构件截面形式、尺寸、钢筋直径、间距、布置要求都有所不同。这部分内容具有零散、系统性差、逻辑性不强的特点，学生容易混淆概念、难以记忆。
5、理论与实际结合紧密
在学习本课程过程中，要时时考虑安全和经济两者之间的平衡，不仅要掌握如何通过计算来保证结构的安全可靠，同时也要综合考虑材料、施工、构造要求等方面，以此来取得施工最方便快捷，经济利益最大化。学生在学习过程中往往只注重如何保证计算的安全与否，未能中和考虑安全和经济两个方面。
二、课程改革思路探讨
基于本课程具有以上特点，以及教师教学和学生学习过程中存在各种问题。为了激发学生学习兴趣、引导学生自主思考、深刻理解计算理论及设计方法，我们认为可以从教学内容、教学方法及考核方式三个方面入手进行改革。
1、教学内容改革
混凝土结构设计原理课程内容多、范围广，教师应找出各章节前后联系，形成一个骨架，使各章节知识融会贯通，这样不仅学习起来有脉络和层次，也容易使分模块的课程内容串成一串，加深印象，提高学习效率；对构造要求部分，教师要做到少而精讲解，不能过多罗列，这样容易使学生失去学习兴趣；在课程中引入工程实际教育，应利用已有资源或者创造资源为学生增设实验课程，比如可以进入企业或者试验室参与一段梁的制作过程，并利用已学知识对其进行计算，验算实际承载力与理论值的偏差，让学生对所学知识有一个直观的认识[2]。
2、教学方法改革
启发式教学。该课程的特点决定了其上课内容枯燥乏味，所以在教学过程中，如何来提高学生听课积极性就显得尤为重要，启发式教学的引入能有效的解决这一个问题。按照提出问题、分析问题、解决问题、讨论总结的模式在课初就提出问题，让学生带着问题听课，启发和引导学生主动思考。例如，在进行一个梁截面受弯设计时，想学学生提出如何来保证梁本身的承载能力、如何使施工更为方便，并且达到经济最省的效果[3]。启发式的教学方式能够引起学生的听课兴趣，还能提高教学质量。
网络教学。引入微课和翻转课堂，微课教学视频课时十分钟以内，针对个知识点进行教学具有目标明确、针对性强和教学时间短的特点，学生在较短时间内能够将某一个知识点学透，理解深刻[4]。比较符合结构设计原理课程内容分模块特点。翻转课堂让教师和学生互换角色，学生在课上变被动接受知识为主动讨论，学生自主学习能力能得到提升，课堂氛围和学生听课兴趣都能大幅提升。
实践性教学。
卓越工程师人才培养可聘请企业教师进行混凝土结构设计原理课程上课，提高学生的工程实践认识。施工企业教师可将构造要求讲的丰富透彻，设计院教师能从全方位综合考虑来进行梁柱板的设计。此外，学校可以为学生提供场所做有针对性的开放性试验，让学生根据所学原理来进行试验设计，试验总结。
3、考核方式
混凝土结构设计原理是一门跟国家规范联系非常紧密的课程，在工程应用中经常要查阅相关规范进行计算设计，而且本课程中的公式的记忆量又相当大，所以传统的考核方式并不适合，可采取开卷和闭卷相结合的方式。对于概念性较强的内容可采取闭卷方式考核，题目类型为选择、填空、简答为主；计算部分采取开卷考核，用工程实际例子改成合适的计算题对学生进行综合考核，提高了学生的工程实践认知，也锻炼了学生职业资格考试能力。采用平时考核（占课程成绩的10%）、实验考核（占课程成绩的20%）和期末有限开卷考试（占课程成绩的70%）相结合的考核方式。
三、结语
《混凝土结构设计原理》是一门理论和实际联系紧密的课程，工程概念强，应以力学知识为基础，结合设计规范，加强理论和实践的联系。学校根据教育部文件制定“卓越工程师教育培养计划”培养计划，我们通过在教学内容、教学方法和考核方式进行研究探讨，在混凝土结构设计原理课程教学实践中，紧紧围绕学校培养目标，积极探索新的教学方法，提高教学效果，培养学生的分析思考能力和创新意识，使学生真正掌握这一课程，使之成为名符其实的卓越工程师。
参考文献：
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[4] 张晓燕， 李凤兰， 曲福来， 等. 混凝土结构设计原理课程教学方法探讨[J]. 高等建筑教育， 2011， 20（1）： 79-82.
混凝土结构设计原理课程教学探讨 篇4
关键词：混凝土结构设计原理,课程特点,教学方法,教学手段,探讨
前言
混凝土结构设计原理属于土木工程类核心专业课程之一, 其内容丰富、理论严谨、应用性强, 是理论性与实践性相融合的一门学科。课程主要讲述钢筋混凝土结构的设计理论与基本构件的设计计算方法, 以及相应的构造措施等, 旨在培养学生基本的工程结构设计能力。目前涉及这门课程的教材种类繁多, 但有关其教学方法探讨与改革实践方面的研究还相对较少[1,2,3,4]。因此, 本文从该门课程特点与教学目的出发, 对其教学方法和教学手段进行了探讨。
一、课程特点
1. 课程内容多, 与基础课程联系紧密。
混凝土结构包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构等结构形式, 其设计方法各不相同。要掌握混凝土结构设计原理与计算方法, 首先要了解这种复合材料特殊的物理力学性能, 更重要的是理解基本构件的受力特性、破坏形态与承载力计算方法, 以及相应的构造措施[2], 课程教学内容多, 涉及知识面广。同时, 课程内容与其他基础课程联系非常紧密, 特别是对基本构件受力特性的理解以及荷载、内力与变形计算要求有材料力学、理论力学、结构力学的基础知识作为支撑, 要求学生具有良好的力学理论基础。
2. 参数符号多, 取值应用经验性强。
课程参数符号多:一方面表现在材料强度指标与荷载代表值种类多, 不同极限状态表达式中荷载代表值与材料强度取值不同, 同时还包括相应的分项系数, 学生在初次接触这些参数时很容易混淆;另一方面, 基本构件强度与承载力影响因素多, 计算方法复杂, 为简化计算, 在公式推导中引入了计算参数与经验系数, 比如相对受压区高度ξ、配筋强度比ζ、剪扭承载力降低系数βt等, 这些参数符号大多较抽象, 取值应用来源于试验分析与工程经验, 理解相对较困难。
3. 计算公式应用存在限制条件。
钢筋与混凝土这两种材料的相互作用、组成比例直接影响基本构件的力学性能, 且混凝土属于弹塑性材料, 力学性能影响因素多, 离散性大, 导致混凝土结构构件的受力性能分析十分复杂, 不能直接沿用材料力学的推导公式。基本构件的承载力计算方法主要是以试验分析为基础, 结合工程经验, 拟定计算基本假定简化构件截面应力分布, 由几何关系与力的平衡原理以建立相应的计算公式。这样, 计算公式的应用必须满足一定的适用条件, 凡满足条件的设计结果都是可行的, 结果具有不唯一性, 需要学生转变这种思维模式[3,4]。
4. 构造措施多, 工程背景强。
不同类型的结构构件构造措施很多, 有些规定是为避免结构计算中基本假定与实际力学特性的差异, 有些是针对一些不便或不必计算的内容而进行的要求。但大多都是根据长期的工程经验和试验结果而规定的, 比如受力钢筋直径、间距、保护层厚度, 架立钢筋与腰筋的布置, 板中分布钢筋的布置, 以及最小配筋的规定等。这些措施关联性不大、系统性不强, 有的只能死记硬背, 有些需要结合工程应用来理解性记忆, 且容易混淆。
混凝土结构设计原理课程内容丰富, 专业性与实践性强, 是学生进入工作岗位尤其是从事结构设计工作必备的专业基础知识。随着混凝土材料与结构工程技术的进步, 混凝土结构设计原理的教学内容还会相应增加, 教师应对教学内容编排、教学方法、教学手段与考核机制等各方面尝试创新与改革, 改善教学效果, 使学生转变学习思维, 扎实掌握混凝土结构的基本设计原理与计算方法及其应用, 培养学生工程结构设计能力[5,6]。
二、教学方法和教学手段探讨
针对混凝土设计原理课程的特点, 笔者结合自身的教学体验, 通过与同行教师的讨论、交流, 认真探讨总结了该门课程的教学方法与和教学手段, 并在教学中得以实施, 有效帮助学生掌握混凝土结构的设计原理和计算方法, 提升学生的综合素质和工程设计能力。
1. 注重传统板书与现代多媒体教学有机结合。
传统板书思路清晰, 逻辑性与连贯性强, 可以较好地引导学生分析问题、主动思考, 但一些复杂图形不便描述, 试验过程与试验现象无法展示;现代多媒体教学主要是以计算机为核心, 通过制作多媒体课件, 精心设计教学内容, 辅以适当的动画和视频录像来进行讲解的现代化教学方法[5]。由于混凝土结构设计原理课程教学内容复杂, 用单一的教学方法和手段不能有效完成教学任务或者达不到应有的教学效果[1,2,3,4], 因而可以有机结合多媒体教学与传统板书的优点, 以多媒体教学为主。教师制作课件前先整合提炼教学内容, 编列讲解提纲, 理清教学思路, 多以图片和动画代替一些枯燥的叙述。针对一些重点内容则需结合传统板书, 既能引起学生的重视, 也能加深理解。例如讲解受弯构件正截面与斜截面破坏形态时, 可以简要板书主要的破坏形态, 然后结合试验视频, 让学生对破坏特征进行归纳总结;由等效应力图建立受弯构件正截面承载力计算方法时, 应力分布图可采用多媒体演示, 平衡方程的建立及其适用条件可以通过板书推导;构造措施可以结合工程照片或施工图进行讲解, 通过工程实例让学生有较直观认识, 提高学习积极性。
2. 重视规范应用与工程实践。
混凝土结构设计原理是一门工程实践性很强的核心专业课, 课程内容与规范密切相关, 且主要是对规范条款的解释、细化和延伸, 尤其是一些构造措施与基本构件的承载力计算方法。教师在讲解过程中要紧密联系现行规范, 结合工程实例, 既要指明规范要求, 也要阐述清楚理论依据与工程意义, 让学生理解工程结构设计不仅应满足理论计算要求, 更应符合规范规定, 培养学生处理实际工程问题的能力。另外, 应有目的地组织学生进行工程现场参观和学习[5,6], 了解基本构件的钢筋布置与相应的构造措施, 加深对课堂教学内容的理解, 提升学生对结构设计的认识, 培养学习兴趣。
3. 强化试验教学。
混凝土结构构件受力机理复杂、力学性能分析困难, 不能直接沿用材料力学的推导公式, 需通过大量试验, 结合工程经验, 提出基本假定, 推导承载力计算方法进行结构设计, 总体思路可概括为:试验分析与工程经验→基本假定→简化应力图→基本公式→构件设计[2,3]。可见, 试验分析是构件受力分析与计算方法建立与截面设计的基础, 课程教学中应重视试验教学。在进行拉、压、弯、剪、扭五大基本构件受力特性讲解前, 可先结合力学基础知识分析受力机理, 然后给学生观看试验教学视频, 了解各种受力状态下构件的破坏过程、破坏特征、破坏形态与影响因素。结合试验视频阐述哪些破坏形态是实际工程中不允许发生、设计时需避免的, 哪些破坏形态是我们分析构件承载力的依据和基础。再分析并建立相应的承载力计算方法, 规定其适用条件, 学生自然比较容易接受。另外, 尽量安排试验教学环节, 以分组的形式让学生全程参与基本构件试验模型, 从钢筋的绑扎、应变片的粘贴、混凝土的制备与浇筑, 到模型试验测试、数据记录与结果整理, 让学生对比体会理论与试验结果的异同, 巩固对不同结构构件受力特性的认识和理解。既能提高学生的学习积极性, 也锻炼了学生的动手能力与团队合作精神, 培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
4. 重视课堂例题与课后习题。
课程中公式参数多, 不同构件的设计计算方法不同, 计算方法建立过程学生应尽量掌握, 但关键是计算方法如何应用、相关参数的取值、如何进行构件截面设计或校核, 这就需要加强课堂例题和课后习题练习。课堂上每个基本构件的计算方法提出后, 要分析运用该计算方法时的解题思路, 总结计算步骤和注意事项, 让学生先结合教材上的例题熟悉公式与参数的应用, 然后再进行随堂例题演练, 考察学生对计算方法的应用能力, 及时发现问题并有针对性地进行讲解指导。比如, 关于偏心受压构件是否需要考虑二阶效应应同时满足三个条件: (1) 杆端弯矩比M1/M2≤0.9; (2) 轴压比不大于0.9; (3) 长细比lc/i≤34-12 (M1/M2) 。给出这个三个条件后, 随即给出三个条件同时满足与个别条件满足的相关例题, 让学生对比分析, 这样学生就能较容易掌握何时该考虑二阶效应。对于这些枯燥的公式和参数, 学生在课堂上理解了而不及时复习巩固也容易遗忘, 课后习题是较好督促学生学习和巩固的手段, 并能检验一些基本要求和验算条件学生是否真正理解清楚, 同时了解、发现学生容易犯的共性错误, 再有针对性地组织进行习题讲解与答疑。
5. 课程考核方式多样化。
混凝土结构设计原理主要要求学生掌握基本构件的受力性能、计算方法以及相应的构造措施, 学会运用规范, 具备一定的解决实际工程问题与工程结构设计的能力。但课程中构造规定多, 公式计算复杂, 参数取值需要查表, 课程考核方式完全依靠闭卷考试的形式, 难免加大学生的记忆工作量, 且有些知识点学生在实际工程设计时套用公式或按规范取值即可, 另外也有些内容在实际工程设计时较重要但不适合作为闭卷考试题目[4]。因此, 教师应对课程考核方式进行适当的调整和改进, 按平时考核占课程成绩10%、作业占课程成绩10%、期中测试占课程成绩10%、试验占课程成绩10%, 期末考试占课程成绩60%的模式进行综合考评。同时, 为激励学生主动思考, 提高学习积极性, 对课堂主动回答问题的学生, 根据情况可给予总评成绩0.5~1分的奖励。考试中一些参数指标或经验计算公式, 比如材料强度指标、斜截面抗剪计算公式、考虑二阶效应时截面弯矩计算公式等可有限提供。总之, 课程教学旨在培养学生对知识点的理解和应用, 课程考核方式可以多样化。
三、结语
混凝土结构设计原理主要讲述基本设计原理和构件设计方法, 是一门理论性与实践性相融合的课程, 内容多, 知识面广, 应用性很强。教授这门课程要根据课程特点, 结合现行设计规范, 注重理论与实践的联系, 认真探索和实践多样化的教学手段和方法, 帮助学生较好地理解和掌握混凝土结构设计原理和计算方法, 提升学生综合运用知识进行工程结构设计的能力, 为从事土木工程相关工作打下坚实基础。
参考文献
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混凝土结构原理 篇5
②线膨胀系数接近，温度变化时钢筋和混凝土不会发生粘结破坏
2、钢筋混凝土结构有哪些主要优缺点：
优点：合理用材，就地取材 节约钢材 耐久耐火 可模性好 整体性好，刚度大； 缺点：自重大
抗裂性差 性质较脆 费工费模
3、混凝土结构对钢筋性能的要求及其达到的目的： 强度高（节省钢材获得较好的经济效益）； 塑性好（给人以破坏的征兆）；
可焊性好（保证焊接后的接头性良好）； 与混凝土的粘结锚固性能好（使钢筋的强度能够被充分利用，保证焊接后的接头性能良好）；严寒地区低温性能好
4、钢筋的品种与性能
HPB235级(Ⅰ级)（Hot rolled Plain Steel Bars）钢筋多为光面钢筋，多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋。
HRB335级(Ⅱ级)（Hot rolled Ribbed Steel Bars）和 HRB400级(Ⅲ级)钢筋强度较高，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，也有用Ⅱ级钢筋作箍筋以增强与混凝土的粘结，外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋。
RRB400级(Ⅳ级)（Remained heat treatment Ribbed Steel Bars）钢筋强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋，一般冷拉后作预应力筋 HRB400级和HRB335级钢筋一般用于普通混凝土结构中的受力钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。
光面钢筋的截面面积按直径计算，变形钢筋根据标称直径按圆面积计算确定。
非热轧钢筋由强度的大小来反映它的用途，较高强度的钢筋常用语预应力混凝土构件中的预应力钢筋，一般强度的钢筋用作普通混凝土的受力钢筋或构造钢筋。
5、混凝土结构内力计算和截面承载力设计的方法：最初是弹性方法来计算，20世纪30年代，截面设计方法变为按破损阶段计算法；20世纪50年代，按照极限状态设计法。
6、钢筋的应力-应变曲线（钢筋的强度指标主要有屈服强度和极限强度）一般的混凝土构件常用有明显流幅的钢筋，没有明显流幅的钢筋主要用在预应力混凝土构件上。
一、有明显流幅的钢筋。
OA段是弹性阶段，AB段是屈服阶段或称为弹塑性阶段，BC段是强化阶段，CD是颈缩阶段。取屈服下限作为屈服强度，C点相应的峰值应力称为钢筋的极限抗拉强度。D点相对应的钢筋平均应变δ称为钢筋的延伸率。
热处理钢筋属于无明显流幅的钢筋
消除应力钢丝和热处理钢筋可以用作预应力钢筋
轴心受拉构件的纵向受力钢筋不得采用绑扎搭接接头
热轧钢筋强度标准值根据屈服强度确定，冷轧钢筋、预应力钢绞丝、钢丝、热处理钢筋根据极限抗拉强度确定。
对有明显流幅的钢筋，一般取屈服强度作为钢筋强度的设计依据，这是因为钢筋应力达到屈服后将产生很大的塑性变形，卸载后塑性变形不可恢复，使钢筋混凝土构件产生很大变形和不可闭合裂缝。设计上一般不用抗拉强度这一指标，抗拉强度可以度量钢筋的强度储备。延伸率反映了钢筋拉断前的变形能力，它是衡量钢筋塑性的一个重要指标，延伸率大的钢筋再拉断前变形明显，构件破坏前有足够的预兆，属于延性破坏；延伸率小的钢筋拉断前没有预兆，具有脆性破坏的特征。
二、没有明显屈服点的钢筋：如冷轧钢筋，预应力所用钢丝、钢绞线和热处理钢筋等。没有明显屈服点的钢筋和钢丝又称硬钢。
7、混凝土的立方体强度的确定： cu,k边长150mm立方体标准试件，在标准条件下（20±3℃，≥90%湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度0.15~0.3N/mm2/sec，两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率抗压强度。（在试件承压面上涂一些润滑剂，这时试件与压力机垫板间的摩擦力大大减小，试件沿着力的作用方向平行地产生几条裂缝而破坏，所以测得的抗压极限强度较低）
混凝土强度等级是按混凝土立方体抗压强度标准值来确定的。混凝土强度等级采用符号C与立方体抗压强度标准值（N/mm2即MPa）表示，共划分为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共14个强度等级。例如，C30表
f示混凝土立方体抗压强度标准值=30MPa，即混凝土立方体抗压强度大于30MPa的概率为95%以上。
混凝土的选用原则
• 建筑工程中，钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C15
• • • •
8、混凝土立方体强度与哪些因素有关？
试验方法、试件大小、加载速度、混凝土龄期等。
9、工程上一般规定δ＞5%的材料为塑性材料；δ＜5%的材料为脆性材料。
10、钢筋的冷加工。
冷弯基本不改变钢材的物理力学性能，但冷拉与冷拔却不同。冷拉 当采用HRB335级钢筋时，不宜低于C20
当采用HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，不得低于C20 预应力混凝土结构不应低于C30
采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，不宜低于C40
冷拔
• • • • 冷拔是指将光圆钢筋以强力拉拽使其通过小直径的硬质合金模具，使其截面减小而长度增长；
冷拔后的钢筋的强度会大大提高； 冷拔后钢筋的塑性会降低。
冷拔后的钢筋与之前的钢筋不属于同一种钢筋。
11、钢筋的选用原则
普通受力钢筋：优先选用HRB335和HRB400级钢筋。HPB235和RRB400级钢筋也可以采用。也可以采用冷拔、冷轧和冷扎扭钢筋。预应力钢筋宜采用：预应力钢绞线、高强钢丝、热处理钢筋。也可以采用冷轧带肋钢筋、冷拔低碳钢丝和冷轧扭钢筋。
12试述受压混凝土棱柱体一次加载的ζ-ε曲线的特点：
从开始加载到A点，混凝土变性主要是弹性变性。A点为比例极限点。超过A点后，进入稳定裂缝扩展的第二阶段，至临界点B。此后，试件中所积蓄的弹性应变能始终保持大于裂缝发展所需要的能量，形成裂缝快速发展的不稳定状态直至峰值C点，即第三阶段。裂缝迅速发展，试件平均应力强度下降，当曲线下降到拐点D后，曲线有凸向水平方向发展，出现曲率最大点E称为收敛点。E点后结构内聚力几乎耗尽，失去结构的意义
13混凝土的弹性模量是如何确定的：
采用棱柱形试件，取应力上限为0.5fc重复加荷5-6次。由于混凝土的塑性性质，每次卸载为零时，存在残余变形。但随荷载多次重复，残余变形逐渐减小，重复加载5-6次后，变形趋于稳定，混凝土的ζ-ε曲线在0.5fc以下段接近于直线，自原点至ζ-ε曲线上ζ=0.5fe对应的点的连线的斜率为混凝土的弹性模量
14简述混凝土在三向受压情况下强度和变形的特点： 混凝土在三向受压的情况下，其最大主压应力的抗压强度取决于侧向压应力的约束强度。对于纵向受压的混凝土，如果约束混凝土的侧向变形，也可使混凝土的抗压强度有较大提高（强度提高，延性变好）
15混凝土的收缩和徐变有什么区别和联系: 在荷载保持不变的情况下随时间而增长的变形称为徐变，徐变不一定体积减小，混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为收缩。混凝土的组成和配合比对徐变和收缩的影响是相同的，混凝土的徐变和收缩都会使预应力结构中产生应力.影响混凝土徐变的因素：
（1）内在因素：混凝土的组成配比是影响混凝土徐变的内在因素。骨料的弹性模量越大、骨料的体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越小。
（2）环境影响：养护及使用条件下的温度、湿度是影响徐变的环境因素。受荷载养护的温度、湿度越高，水泥水化作用越充分，徐变就越小。试件受荷后所处使用环境的温度越高、湿度越低，徐变就越大。因此高温干燥环境使徐变显著增大。
（3）应力条件：包括施加初应力的水平和加荷时混凝土的龄期，是影响徐变的重要因素。加荷时试件的龄期越长，徐变越小；加荷龄期相同，初应力越大，徐变也越大。
混凝土在水中或处于饱和湿度情况下硬结时体积增大的现象称为膨胀，混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为收缩。
影响混凝土收缩的因素
混凝土的收缩受结构周围的温度、湿度、构件断面形状及尺寸、配合比、骨料性质、水泥性质、混凝土浇筑质量及养护条件等许多因素有关。
（1）水泥的品种：水泥强度等级越高，制成的混凝土收缩越大。（2）水泥的用量：水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。（3）骨料的性质：骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。（4）养护条件：干燥失水及高温环境，收缩大。（5）混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小。
（6）使用环境：使用环境温度、湿度越大，收缩越小。（7）构件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小。
16徐变、收缩对钢筋混凝土的影响：
混凝土的组成和配合比对徐变和收缩的影响时相同的，混凝土的徐变和收缩都会使预应力结构中产生应力
17线性徐变与非线性徐变的概念： 线性徐变： 当应力较小时，曲线接近等距离分布，说明徐变与初应力成正比，这种情况成为线性徐变（由于水泥胶体的粘性流动所致）；
非线性徐变：当施加于混凝土的应力ζ=（0.5-0.8）fe时，徐变与应力不成正比，徐变比应力增长较快，这种情况成为非线性徐变（水泥胶体的粘性流动的增长速度已比较稳定，而应力集中引起的微裂缝开展则随应力的增大而发展）
18粘结力有哪几部分组成及其保证措施：
组成：化学胶结力 摩擦力 机械咬合力 钢筋端部的锚固力；
保证措施：在同等钢筋面积的条件下，宜优先采用小直径的变形钢筋。为保证钢筋深入制作的粘结力，应使钢筋深入支座有足够的锚固长度；钢筋不宜在混凝土的受拉区截断；大直径钢筋的搭接和在锚固区域内设置横向钢筋，可增大该区段的粘结能力
进行拔出试验时，受拉钢筋达到屈服的同时发生粘结破坏，该临界情况的锚固长度称为基
fyAsfy本锚固长度，用la表示。1fyladd bd4bft
19“钢筋和混凝土随时都有粘结力”这一论述正确吗：
错误。因为粘结力是在钢筋和混凝土之间有相对变形的条件下产生的。
20影响混凝土抗压强度的因素有哪些：
①是否涂润滑剂：涂润滑剂测得的抗压强度较小
②试件尺寸：立方体尺寸愈小则试验测出的抗压强度愈高
③加载速度：加载速度越快，测得的强度越高
④混凝土龄期：随着其龄期的增长，混凝土极限抗压强度逐渐增大
21钢筋和混凝土之间的粘结力是怎样产生的: 钢筋和混凝土有相对变形（滑移），就会在钢筋和混凝土交界上产生沿钢筋轴线方向的相互作用力，这种力为钢筋和混凝土的粘结力。
22伸入支座的锚固长度是越长，粘结强度是否就越高？为什么: 不是，伸入支座的锚固长度有一个极限值。在这个极限值内，锚固的长度越长，粘结的强度越高，超过了这个极限，锚固长度增大，粘结强度也不会变大。什么是结构上的作用?荷载属于哪种作用？作用效应与荷载效应有什么区别？ 结构上的作用是指施加在结构上的集中力或分布力，以及引起结构外加变形或约束变形的各种因素，荷载属于直接作用，直接作用或间接作用在结构上，由此在结构内产生内力和变形，成为作用力效应
24什么是结构抗影响结构抗力的主要因素有哪些:结构抗力是指整个结构成结构件承受作用效应的能力，影响结构抗力的主要因素有材料性能（强度，变形模量等），Mɑ参数和计算模式的精确性。
25什么是材料强度标准值和材料强度设计值?从概率的意义来看他们是如何取值的？ 钢筋和混凝土的强度标注值是钢筋混凝土结构的极限状态，设计时采用的材料强度基本代表值，材料强度设计值是材料强度的标准值除以材料性能各项系数的值ƒk=µƒ-αζƒ
26什么是结构的极限状态？极限状态分为几类？各有什么标志和限值？
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就无法满足设计规定的某一功能要求，次特定状态称为改功能的极限状态。分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。当结构成构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载能力的极限状态：
1.结构构件或连接固所受的应力超过材料强度而破坏，或固过度变形而不适于继续承载 2。整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡3。结构转变为机动体系4.结构成表构件丧失稳定5.地基丧失承载能力而破坏。
当结构成构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常使用极限状态：1影响正常使用或外观变形2影响正常使用的耐久性的局部损失3影响正常使用的震动4相对沉降量过大等影响正常使用的其他特定状态
27荷载随时间的变异分为：永久作用、可变作用、偶然作用 荷载有哪些代表值：标准值、组合值、频遇值、准永久值系数
28结构预定功能：
安全性、适用性、耐久性；结构可靠度：指结构在规定的使用期限内，在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成预定结构功能的概率。29失效概率和可靠指标：
结构功能函数Z=R-S<0的概率称为结构构件的失效概率，记为Pf，β与Pf具有数值上的对应关系，β越大，Pf越小，即结构越可靠，故β为可靠指标
30安全等级：结构设计时，根据房屋的重要性，采用不同的可靠度水准，《统一标准》用结构的安全等级来表示房屋的重要性程度
设计状况：结构物在建造和使用过程中所承受的作用和所处的环境，设计时所采用的结构体系、可靠度水准、设计方法
设计基准期：为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数
设计使用年限：设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定的目的使用的时期，即结构在规定的条件下所应达到的使用年限
雪佛兰科鲁兹空调结构原理及检修 篇6
【关键词】科鲁兹空调；构造原理；故障排除
一辆雪佛兰科鲁兹轿车，VIN号为LSGPC54U09F，行驶里程45700KM，装有R134a手动空调。主要故障：行驶过程中，空调出风口的冷风出风量逐渐减小，再过一段时间后，又恢复正常，出现间歇性制冷的故障现象。
车辆进厂后观察压缩机的工作情况，发现压缩机能够一直吸合。连接好空调压力计，测试系统内的高、低压端压力，数值正常。利用车辆专用检测仪进行检测，无故障码存储，读取ECU内有关空调的数据（主要是空调压力信号），没有发现异常。测量出风口温度开始正常，一段时间后温度上升，然后又恢复正常。为了能正确对此故障进行检修，有必要先熟悉此车空调的基本组成及各主要部件的作用。
一、科鲁兹空调制冷系统的组成及工作原理
（一）科鲁兹空调制冷系统的组成
汽车空调制冷系统一般主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、贮液干燥器、管道、冷却风扇和控制系统等组成。汽车空调制冷系统分高压侧和低压侧。
（1）高压侧包括压缩机输出侧、高压管路、冷凝器、贮液干燥器。高压侧是从压缩机的出口一直到限流装置的入口。有时候，这部分系统也被称为流出部分。在这部分系统中，低压蒸气进入压缩机以后，被压缩成为高压蒸气。下一步，低温空气吹过冷凝器使得制冷剂冷凝成为液态高压制冷剂。
（2）低压侧包括蒸发器、低压管路、压缩机输入侧。低压侧是在限流装置的出口和压缩机的入口之间。有时候这部分也称为吸入部分。制冷剂以低压状态离开限流装置，成为低温液体。一直流到蒸发器，在那里来自乘客车厢的热空气会吹过蒸发器箱体，使得制冷剂在吸收了空气中的热量后蒸发成低压，低温的蒸气制冷剂随后离开蒸发器，进入到一个制冷剂储藏装置，在这里去除制冷剂中的杂质。只有气态的制冷剂才会被允许进入压缩机。
（二）科鲁兹空调制冷系统的工作原理
（1）压缩过程：将流经蒸发器的低温、低压的气态制冷剂压缩为高温、高压的气态制冷剂，输送到冷凝器。
（2）冷凝过程：将高温、高压的气态制冷剂冷却，使其变为中温、高压的液态制冷剂，送入干燥瓶。
（3）干燥过程：将中温、高压的液态制冷剂过滤，去除制冷剂中的杂质和水份，送入节流阀，并储存小部分的制冷剂。
（4）膨胀过程：将过滤后的中温、高压液态制冷剂利用节流原理，使其转变为低压雾状的液/气态混合物，送入蒸发器。
（5）蒸发过程：低压雾状的液/气态混合物流至蒸发器，吸收周围的热量而汽化，达到制冷的目的。
二、科鲁兹空调制冷系统的常见故障分析。
（一）科鲁兹空调制冷系统的常见机械故障
空调系统机械故障主要包括压缩机故障、冷凝器及风扇故障、鼓风机故障、储液干燥器、膨胀阀故障和蒸发器故障等。
（1）压缩机故障要看传动皮带是否老化、有裂痕、松弛或太紧，影响动力传递。内部零件损坏或磨损，影响压缩性能，表现为压缩机内部有异常噪音。压缩机缸垫窜气、进排气阀损坏，影响压缩性能。
（2）冷凝器及风扇故障主要看散热片是否被油污、尘土覆盖，影响散热。风扇是否运转良好。
（3）鼓风机故障要看运转是否正常，可能导致送风气流不足。
（4）储液干燥器则看内含滤网和干燥剂。滤网是否堵塞，可能影响冷媒流动。
（5）干燥剂是否失效，影响吸水能力，可能引起冰堵。正常干燥剂是蓝色的，吸饱水的干燥剂是红色的。
（6）膨胀阀故障要看通过膨胀阀阀口的张开和闭合来控制进入蒸发器的液态制冷剂流量，起调节制冷量的作用。如果阀口始终张开过大，制冷剂流入量大，蒸发器表面因过冷结霜，导致制冷长时间停止；如果阀口始终张开过小，制冷剂流入量小，导致制冷不足。
（7）蒸发器要看散热片是否被油污、尘土覆盖，影响热交换；是否变形等。
（二）科鲁兹空调制冷系统的常见电路故障
压力传感器、温度传感器、温控器、压缩机电磁离合器、高低压保护开关。
（三）科鲁兹空调制冷系统制冷剂及冷冻油引起的常见故障 制冷剂及冷冻油引起的故障，原因有很多，包括制冷剂过多造成制冷不足、制冷剂过少造成制冷不足、制冷剂与冷冻机油内含杂质过多、微堵而引起制冷量不足、空调制冷系统中有水份渗入造成制冷不足、系统中有空气导致制冷不足以及劣质冷冻油引起制冷不足等。
三、科鲁兹空调制冷系统故障的判定分析
进一步检测，通过SPX16910制冷剂纯度分析仪测试制冷剂成分后发现，系统存在38%的R12。 科鲁兹装配的是定排量的空调压缩机。定排量压缩机的排量是随着发动机的转速的提高而成比例的提高，它不能根据制冷的需求而自动改变功率输出，而且对发动机油耗的影响比较大。它的控制一般通过采集蒸发器出风口的温度信号，当温度达到设定的温度，压缩机电磁离合器松开，压缩机停止工作。当温度升高后，电磁离合器结合，压缩机开始工作。定排量压缩机也受空调系统压力的控制，当管路内压力过高时，压缩机停止工作。由于该车空调制冷系统制冷剂内混入了R12，造成系统内压力控制不良，制冷强度上升。在此状态下工作一段时间后，过低的温度使蒸发器外壁结霜，空调出风口无风，当蒸发器外壁的霜溶化后系统又恢复正常。
因为科鲁兹轿车空调制冷系统添加的制冷剂应为R134a，于是排空系统内的制冷剂以清R12。由于过低的温度已经改变了压力调节阀内部弹簧的弹性系数，所以压力调节阀也应更换。更换压缩机压力调节阀后，用氮气清洗空调管路并抽真空后填充纯正的R134a制冷剂，再次开空调试验，故障排除。
由于环保的需要现在国家已经禁止R12制冷剂的使用，改成使用R134a制冷剂。在4S店和有规模的修理厂现在使用的是R134a制冷剂。但还有一些小修理厂贪图利益，不顾环境污染和人生安全，依然使用R12制冷剂。导致空调制冷系统出现故障。在排除空调制冷系统故障时需要注意制冷剂纯度。
四、结论
在排除空调制冷系统故障时，我们应从基本结构和基本原理着手，从简单到复杂，由表及里，一定要了解空调制冷系统的工作特点，熟悉工作过程，做到准确的判断故障并及时排除，才能确保空调制冷效果和驾驶舒适性。
参考文献：
[1]上海通用汽车雪佛兰科鲁兹维修手册
[2]蒋志伟 汽车检修空调原理与检修.吉林科学技术出版社 2011
混凝土结构原理 篇7
混凝土设计原理是土木工程专业一门重要的专业基础课程, 是混凝土结构设计课程的基础课程。此门课程的教学效果甚至影响整个土木工程专业的教学质量。它是理论与实践相结合而且综合性很强的一门课程。要考虑的因素多、未知量多, 甚至需要先假设一些未知量, 答案又不是唯一。在学习上, 相对于传统的数学、力学等过去习惯的唯一答案, 学生一时难以接受混凝土结构设计原理的有多个近似答案, 在一定程度上增加了学生学习的难度, 导致自信心不足。实现以学生为主体、以教师为主导的教学, 便成为教授此门课程过程中值得探讨与思考的问题。
1 联系力学认识什么是混凝土原理
混凝土原理涉及的前期课程是材料力学, 它与材料力学既有密切的相关性又有一些区别。相关性在于, 材料力学中的内力、外力、应力、应变、强度、刚度等概念始终贯穿于混凝土结构设计原理课程之中, 而混凝土结构设计原理课程的有关计算也可以经过简化后由材料力学课程中的力学平衡、物理及几何关系解决。区别在于, 材料力学研究的是以单一、均质、连续的理想弹性材料的拉、压、弯、剪、扭构件, 而混凝土结构设计原理研究的是钢筋与混凝土两种力学性质截然不同的材料组成的非弹性材料的拉、压、弯、剪、扭构件。在性质上来说, 组成钢筋混凝土结构的钢筋是匀质、弹性的材料, 而混凝土却是非匀质、非弹性、不连续的材料。使钢筋与混凝土这两种力学性质截然不同的材料能够在一起共同工作的原因是混凝土结硬并达到一定的强度后, 钢筋与混凝土之间建立起的粘结强度足够承担由于相对变形在他们界面上产生的作用力;但相应的, 两者在强度和数量上的匹配会引起构件破坏性质和承载力计算方法的改变, 使得构件具有相当的复杂性和离散性[1]。
2 对于教学上的几点建议
2.1 坚持整体到局部的教学
要重视在学一门课及每一章节之前, 对所要学的内容做总体介绍的教学。以便学生了解全部内容都有哪些, 在心里有个尺度。可以凭借多媒体图文声像并茂的优势介绍, 这样使学生对抽象化的结构理论有一个形象地认识。相当于做一次学前认识实习, 不花费时间去看工地能够把“工地”搬入教室, 使学生感性认识到开设此门课或此章节在工程实践中的作用, 从而引起和提高学生学习的兴趣, 有目的性地进入学习。要求学生在学习中做到从整体到局部:如果把章看成整体, 节是它的局部;如果把节看成整体, 分节目是它的局部;如果把分节目看成整体, 其内容是它的局部。若没有按照整体到局部的思想学习, 课程内容千头万绪杂乱无章, 怎么学也理不顺。而按照整体到局部的学习, 就可以实现将本课程越学越薄, 最后达到一章节一张纸, 甚至一门课一张纸的效果。
2.2 坚持使学生贯通概念与基本理论的教学
混凝土结构设计原理的课程是按照以下顺序安排的:混凝土结构用材料的性能、设计方法、轴心受力构件正截面承载力计算、受弯构件正截面承载力计算、受弯构件斜截面承载力计算、受扭构件承载力计算、偏心受力构件承载力计算、裂缝、变形和耐久性、预应力混凝土构件设计。这其中属于概念与基本理论的是前两章钢筋与混凝土两种材料的本构关系、力学性能、强度的取法、变形的相互协调与制约, 以及拉、压、弯、剪、扭构件的承载力计算之前的构件的破坏机理, 还有裂缝、变形及预应力构件设计的一些规定等。而钢筋与混凝土结构的本构关系与构件的破坏机理是混凝土结构设计原理的基本理论。即使是概念与基本理论, 我们也不能盲目地死记硬背。越是基础越需要理解与剖析它的来龙去脉, 真正理解了本质才能有兴趣学它, 召唤探索知识的渴望。要求学生联系构件的破坏机理, 建立各种构件的承载力基本计算公式, 进一步做到推导简单公式与灵活运用, 以便解决工程实际问题。
2.3 坚持复杂公式简单化的教学
构件的承载力计算是本课程的重点, 同时也是学生学习的难点。构件承载力计算种类多、计算公式多而复杂、每种构件计算类型又多, 对新学本课程的学生来说无疑有很大难度。如果教师讲授时能够明确各种计算思路, 明确计算步骤地系统地分类型讲解, 能帮助学生掌握各种承载力计算。几年的教学经验中总结到, 教承载力计算要重视整理公式、重视分类型分步骤讲解, 大大改善了教学效果。如受弯构件的斜截面承载力计算, 经过整理分析后, 将计算分如下四步走。
(1) 截面符合, 也就是上限值———最小截面尺寸 (就是所选截面能够承受的最大的剪力值) 。
(2) 是否按构造配箍
当V≤αcvftbh0时, 可以按构造配箍。
(3) 按计算配箍
(4) 构造要求, 也就是下限值———最小配箍率和箍筋最大间距。
受弯构件的斜截面承载力计算类型———这是比较简单的, 只要理解好计算步骤3计算配箍中, Vcs是混凝土与箍筋作用产生的斜截面承载力, Vsb是弯起钢筋作用产生的斜截面承载力, 无论是已知斜截面承载力, 配箍筋问题, 还是已知箍筋、弯起筋, 复合斜截面承载力问题, 都是如实的有什么项加什么项的原则即可。
其它各类型构件及各类型计算都通过系统的归拢使学生能够更清晰的认识到第一步骤应做什么, 下一步应做什么, 使学生能够实现立目标计算得良好做题习惯, 进一步的实现对任意构件的计算, 提高学生的学习兴趣。
2.4 坚持重视计算的教学
随着结构专用软件的普及应用, 在混凝土原理教学中, 有人主张打破花费大量的时间做计算的传统教学观念, 把较多的课时花费在对一体化计算机结构设计程序的讲解上。对这一观点, 我不甚赞同。事实上现有的结构设计专用软件还不成熟, 本身存在一定缺陷或应用的局限性。即使结构设计专用软件再发达, 对某些特别不规则结构的计算也很难做到分析正确无误, 如果学生只知其然而不知其所以然, 在使用软件的过程中, 特别是对不规则构件计算中, 会出现软件对某个条件理解错而得出错误结论却不自知。因此, 即使使用软件计算也要求我们结构专业人员要具备一定的计算能力与分析能力。还有, 目前普及的注册考试制度要求我们熟练掌握计算技巧和丰富的专业知识, 其中计算是重中之重。熟练掌握计算技能, 才能够通过注册考试取得资格证书;熟练掌握计算技能, 才能够发现软件受力分析中的错误判断。因此在教学中还是不能忽视计算。而对于软件的应用个人认为只用几学时达到可以掌握使用就足以了。
为了在有限的课时内做到熟练掌握计算, 教学应重视课后作业与它的安排, 课后作业对教学质量有着不可低估的作用[2]。作业题要具有代表性、趣味性、灵活性、全面性、适当性。答疑和检查作业的方式能及时了解学生对所学内容的理解程度。对作业题的解说多采用多媒体。目前的教学计划要求对高校学生宽知识面浅知识的教学, 在课时少内容多的形势下, 采用多媒体教学能提高学习效率, 节约教学课时。留课后作业时一定要留大多数同学都能够做的作业, 不会做的作业会使学生失去信心, 打消学生学习的积极性。这要求老师在讲题和留作业时的精心安排。经过这几年的教学实践发现, 通过对注册考试的动员非常有效, 很多学生为自己将来的注册考试做准备而勤奋做题。教师可以借用网络平台给学生提供大量的专业资料和习题。通过几方面的努力, 使学生对计算产生浓厚的兴趣。
3 对于考核方式上的建议
我建议将平时成绩的比例调整为40%, 期末调整为60%, 或者可以将平时成绩的比例再大一些。因为钢筋混凝土结构设计原理这一课程的知识面广、涉及到的问题多、内容多, 它的学习需要一定的精力与过程, 只是通过期末的突击是学不好这一课程的。根据课程的特点, 要求学生从平时开始认真学习。考核方式坚持平时作业成绩、平时考试成绩、期末考试成绩一样重要的原则。
4 结语
对于混凝土结构设计原理课程教学不断地改善, 不仅为混凝土结构设计、课程设计、毕业设计奠定了基础, 为学生将来的注册考试打下了基础。培养工程意识与上岗工作的能力, 锻炼综合分析能力, 提高已有知识解决实际问题能力, 具有一定的意义。
摘要：混凝土结构设计原理是土木工程专业核心课程之一。此门课程的教学效果甚至影响整个土木工程专业的教学质量。根据课程特点, 在教学上坚持了整体到局部的教学、坚持了贯通概念与基本理论的教学、坚持了复杂公式简单化的教学、坚持了重视计算的教学。考核方式上坚持了从平时抓起的思想。经过几年教学取得了良好的教学效果。
关键词：教学效果,整体到局部,重视计算,考核方式。
参考文献
[1]曾晓泉.《混凝土结构及砌体结构》课程重点难点教学探讨[J].广西广播电视大学学报, 2001, 12 (4) .
[2]金菊顺, 李文华, 刘文霞.混凝土结构系列课程教学创新与改革探索[J].建筑结构, 2008 (38) .
混凝土结构原理 篇8
1 混凝土概述
混凝土是一种凝胶体人造石料。超长混凝土结构具有体量大、结构受力复杂、局部荷载大、混凝土强度高等特点, 极易产生裂缝, 要有效控制混凝土结构有害裂缝的出现。
2 混凝土裂缝分类及产生原理
2.1 混凝土结构的裂缝分类
(1) 微观裂缝:肉眼看不见的裂缝, 在混凝土结构中的分布不规则、不贯通。
(2) 宏观裂缝:肉眼看得见的裂缝, 一般不小于0.05mm。混凝土结构宏观裂缝产生的原因主要有三种:1、外荷载引起的裂缝;2、次应力引起的裂缝;3、变形应力引起的裂缝, 这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形, 当变形受到束缚时产生应力, 当次应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。
2.2 混凝土的外荷载、地基变形、温度收缩是超长混凝土结构裂缝产生的主要原因。
2.2.1 由外荷载引起的裂缝
混凝土构件受外荷载作用, 截面的拉应力超过混凝土的抗拉强度, 截面产生裂缝, 设计中可通过选择合理选择构件截面, 混凝土强度等级, 钢筋强度、数量和直径, 通过计算把裂缝宽度控制在合理的宽度范围内。
2.2.2 地基变形引起的裂缝
由于基础的水平位移或竖向不均匀沉降, 使结构产生附加应力, 超出混凝土的抗拉能力, 使混凝土产生裂缝, 由于地基变形导致的结构裂缝, 可以通过增加下部结构刚度以及协调上部结构和下部结构的变形情况, 能够较好的控制这类裂缝的出现。
2.2.3 混凝土干燥凝结及温度变化裂缝
混凝土在凝结过程中, 内部游离水会由表及里逐渐蒸发, 导致混凝土由内而外逐渐发生干燥收缩形变, 温度变化时混凝土会发生热胀冷缩的温度形变, 当这两种形变受到约束后, 在结构内部就会产生收缩应力和温度应力, 当这两种应力分别超过混凝土的抗拉强度时会使混凝土裂开形成收缩裂缝或者温度裂缝。超长混凝土结构中较常见的是在两种应力共同作用下产生的温度收缩裂缝。
(1) 干燥收缩形变:大多数混凝土最后的收缩应变约3~5×10-4, 特点是前期收缩快, 6个月可完成第一年收缩量的85%左右, 一年后持续发展但由收缩应变产生的形变效果很小。影响原因主要有混凝土强度等级, 水灰比, 水泥品种, 坍落度, 养护程度和体表比。
(2) 温度变形:混凝土温度胀系数为10X10-6/�C, , 温度每升高或降低10�C, 混凝土会产生0.01%的膨胀或收缩, 其形变由温差变化而产生变化, 大多在混凝土凝结至结构使用期间发生。影响原因有四季温度变化, 室内外温差等。
(3) 温度收缩裂缝特点:1) 温度收缩时干燥收缩和温度形变同时发生而产生的, 他的分布大多数为干燥收缩和温度变形产生的裂缝的叠加, 由于环境湿度和温度的改变发生变化, 随时间变长而逐渐增多, 干燥收缩裂缝或者温度裂缝二者中发生一种的开裂和危害程度远远不及温度收缩裂缝严重。2) 按照实际结构构件裂缝发生的的时间、进展和变化、还有位置、形状、尺寸等特点。大多可以归类为以干燥收缩形变为主或以温度形变为主, 实际项目中常出现的是以干燥收缩形变为主的温度收缩裂缝, 大多出现在混凝土浇筑后一年内, 主要产生于半个月到数月之内。3) 重点危害的位置及构件是底层和顶端几层的梁板和基础梁、挑檐等裸露在外的结构构件。4) 梁板裂缝有不同的分布和特点, 梁缝大多数垂平行于横向, 分布在侧面, 呈现梭形, 表现为表面, 深入或贯通。单向板缝以同宽度垂直长边。双向板缝比单向板缝更严重, 横竖相交, 无规律, 大多数为贯通的, 板面缝宽度大多数大于板底缝。
因此在混凝土结构中裂缝是绝对存在的, 只是应将裂缝控制在规范要求的范围内, 以防产生有害裂缝。
3 超长混凝土结构裂缝的控制方法
3.1 布置后浇带
布置后浇带是《高层建筑混凝土结构技术规程》中的一经常被结构设计者使用的方法, 鉴于混凝土前期收缩变化大的特点, 设计思路主要为放大。一旦设计施工处理不完善, 不仅起不到设想的效果, 还产生结构隐患。鉴于这些问题对于后浇带的具体布置提出几点想法:
(1) 间距:高规规定为30米到40米。建议结合具体工程的长度、环境气候特征综合考虑, 大多数工程应控制在30米以内。
(2) 选位:1) 跨度较小的梁开间或承受荷载较小的部位, 大多数设置在梁跨度1/3的位置。2) 平面布置时要注意梁的布置, 后浇带宜平行于大多数梁, 避免截断太多根梁。
(3) 根据体情况可沿平面折线布置。1) 宽度:高规规定0.8米至1米宽。建议设定的宽度要满足钢筋搭接要求。可以大于1米宽。2) 钢筋:现在对后浇带内梁纵钢筋处理有两种做法。
(4) 梁、板钢筋先断开后搭接 (高规要求) , 因为梁钢筋搭接难度大, 质量不容易保证, 给结构造成安全隐患。
(5) 板钢筋断开, 梁钢筋通长不断。目前大多数工程采用此方法, 但因为截断梁数量大时, 钢筋全部不断会束缚混凝土收缩, 无法达到预期效果。
依据以往工程的处理方式, 梁上部钢筋、梁腰筋、板、墙钢筋打断后错开搭接或必要时搭和补焊同时使用。梁下部钢筋不断, 适当增加配筋。这样可以同时减少梁钢筋全部不断对混凝土收缩形变的束缚和避免梁钢筋全部断开后的钢筋搭和焊接困难, 这样的处理方式我从2005年以来在很多工程中应用, 得到了很好的效果。
1) 浇筑时间:高规要求, 宜在主体施工结束两个月后进行, 而且浇筑时的环境温度最好对于主体结构浇筑时的问题。因为混凝土前期收缩量较大, 一年的收缩量中, 15天占35%左右, 一个月的占50%左右, 二个月占60%左右, 六个月占85%左右, 所以按高规要求施工, 应保证两个月后进行。2) 后浇混凝土:应使用微膨胀混凝土或者无收缩混凝土, 强度等级应比主体结构的强度等级提高一级。
4 总结
(1) 本文从设计角度浅析了超长混凝土结构裂缝产生的原理、分类、预防或减轻的技术措施。
(2) 目前在超长混凝土结构中温度收缩裂缝是我国大部分地区工程中较普遍的同时日益增加的一种裂缝, 这种裂缝的危害程度较大和高规的要求, 设计工作者应充分考虑应对措施。
摘要：现代建筑工程中, 超长混凝土结构日益增加, 从而引发混凝土裂缝问题大量增加。本文通过分析混凝土的结构特性、裂缝产生的原理, 浅谈在结构设计中超长混凝土裂缝的解决方法。
混凝土结构原理 篇9
关键词：混凝土,冬季施工,方法
一、混凝土冬期施工的一般原理
当日平均气温降到5℃和5℃以下, 或者最低气温降到0℃和0℃以下时, 混凝土工程必须采用特殊的技术措施进行施工方能满足要求, 即混凝土冬期施工。混凝土进入冬季施工不仅在技术上要采取相应措施, 而且也要增加工程费用。《混凝土结构工程施工及验收规范》规定:依据当地气温资料, 室外日平均气温连续5天稳定低于5℃时, 混凝土结构工程的施工应采取冬季施工措施。当温度降到5℃时, 水泥水化反应速度缓慢。当温度降到0℃时, 水化反应基本停止。在混凝土强度发展初期, 当温度降至-2℃~-4℃时, 混凝土内部的孔隙中尚未与水泥化合的游离水开始结冰, 游离水结冰后体积增大使混凝土内部产生冰晶应力, 使强度尚低的混凝土内部产生微裂缝和孔隙, 同时还损害了混凝土与钢筋的粘结, 导致结构强度降低。已冻结的混凝土在解冻后, 其强度虽能继续增长, 但已不可能达到原设计的标号。试验证明, 混凝土遭受冻结后的危险程度, 与遭冻的时间早晚、水泥的品种标号及混凝土的水灰比等有关。一般水灰比越大, 冻结后的危害越大, 终凝前遭到冻结, 要比终凝后的危害大得多。快凝水泥和高标号水泥的混凝土受冻的危害较小, 一般水泥和低标号水泥的混凝土受冻的危害则较大。冻后的混凝土继续养护, 其强度还会增长, 但增长的幅度大小不一。对于预养期长, 获得初期强度较高的混凝土受冻后, 后期强度几乎没有损失, 而对于安全预养期短, 获得初期强度比较低的混凝土受冻后, 后期强度都有不同程度的损失。由此可见, 混凝土在冻结前, 要使其在正常温度下有一段预养期, 以加速水泥的水化作用, 使混凝土获得不遭受冻害的最低强度, 这一强度称为混凝土冬期施工的临界强度, 这样就可以达到预期效果。
二、混凝土冬季施工的方法
从上述分析可以知道, 在冬季混凝土施工中, 主要解决三个问题:一是如何确定混凝土最短的养护龄期, 二是如何防止混凝土早期冻害, 三是如何保证混凝土后期强度和耐久性满足要求。在实际工程中, 要根据施工时的气温情况, 工程结构状况 (工程量、结构厚大程度与外露情况) , 工期紧迫程度, 水泥的品种及价格, 早强剂、减少剂、抗冻剂的性能及价格, 保温材料的性能及价格, 热源的条件等, 来选择合理的施工方法。一般来说, 对于同一个工程, 可以有若干个不同的冬季施工方案。一个理想的方案, 应当确保工期、费用、质量实现最佳化。
(一) 调整配合比方法。
主要适用于在0℃左右的混凝土施工。具体做法:1、选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明, 应使用早强硅酸盐水泥。该水泥水化热较大, 且在早期强度较高, 一般3天抗压强度大约相当于普通硅酸盐水泥7天的强度, 效果较明显。2、尽量降低水灰比, 稍增水泥用量, 从而增加水化热量, 缩短达到龄期强度的时间。3、掺用引气剂。在保持混凝土配合比不变的情况下, 加入引气剂后生成的气泡, 相应增加了水泥浆的体积, 提高拌和物的流动性, 改善其粘聚性及保水性, 缓冲混凝土内水结冰所产生的水压力, 提高混凝土的抗冻性。最常使用的引气剂以松香树脂类的松香热聚物的效果最好。4、掺加早强外加剂, 缩短混凝土的凝结时间, 提高早期强度。应用较普遍的有硫酸钠和三乙醇胺早强剂, 且三乙醇胺对钢筋无锈蚀。5、选择颗粒硬度高和缝隙少的集料, 使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数相近。
(二) 蓄热法主要用于气温—10℃左右, 结构比较厚大的工程。
做法是:对原材料 (水、砂、石) 进行加热, 使混凝土在搅拌、运输和浇灌以后, 还储备有相当的热量, 以使水泥水化放热较快, 并加强对混凝土的保温, 以保证在温度降到0℃以前使新浇混凝土具有足够的抗冻能力。此法工艺简单, 施工费用不多, 但要注意内部保温, 避免角部与外露表面受冻, 且要延长养护龄期。蓄热法施工前应进行热工计算。
(三) 外部加热法。
一般情况下外部加热法要比蓄热法的费用高, 因此, 只在蓄热法达不到要求时才采用。1、蒸汽加热法。常用的是内部通气法, 即在混凝土内部预留孔道, 让蒸汽通入孔道加热混凝土。这种方法节省蒸汽, 温度易控制, 费用较低, 常用于厚度较大的构件和框架结构, 是混凝土冬季施工中的一种较好方法。2、电热法。就是将电能转换为热能来养护混凝土, 可将电极放入混凝土内, 或将电热器贴在混凝土表面, 接通电源使电能转变为热能。电热法对要求在短时期内尽快达到设计强度的混凝土结构有特殊的功效。3、远红外加热法。通过热源产生的红外线, 穿过空气冲击一切可吸收它的物质分子。当射线射到物质原子的外围电子时, 可以使分子产生激烈的旋转和振荡, 运动发热使混凝土温度升高从而获得早强。由于混凝土直接吸收射线转变成热能, 因此其热量损失要比其它养护方法小得多。远红外线加热法适用于薄壁钢筋混凝土结构, 装配式钢筋混凝土结构的接头混凝土、固定预埋件的混凝土和施工缝处继续浇混凝土处的加热等。
(四) 暖棚法。
是在混凝土浇筑地点, 用保温材料搭设暖棚, 在棚内采暖, 使温度提高。将被养护的构件或结构置于棚中, 依靠棚内的正温来养护混凝土, 使其强度迅速增长, 达到抗冻害的临界强度。暖棚法由于需用较多的搭盖材料和保温加热设施, 因此冬季施工费用较高。为降低费用, 一般可利用正式结构搭设而成。暖棚法适用于地下室、人防工程, 工业建筑中的钢筋混凝土平台和大规模现浇混凝土结构等。
(五) 掺外加剂法。
根据不同性能的外加剂, 可以起到抗冻、早强、促凝、减水和降低冰点的作用, 能使混凝土在负温下继续硬化, 而勿需采取任何加热保温措施, 这是混凝土冬季施工的一种有效方法, 可以简化施工工艺, 节约能源, 还可改善混凝土的性能。掺外加剂配制高抗冻性的混凝土, 宜优先使用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥, 防冻剂的掺量应根据混凝土的使用温度而定。防冻剂在使用前应测定各有效成分、水分及不溶物等含量。使用时应按有效固形物计算, 配制成规定浓度的溶液。防冻剂配制成溶液使用时, 应注意其共溶性, 氧化钙、硝酸钙、亚硝酸钙等溶液不可和硫酸钠溶液混合, 减水剂和引气剂不可与氯化钙溶液混合, 均应分别配制溶液。
混凝土结构原理 篇10
本校土木工程专业建筑工程方向采用沈蒲生教授主编、梁兴文教授副主编的混凝土结构设计原理 (第三版) 为教学课本, 全书共分为绪论、混凝土结构用材料的性能、混凝土结构设计方法、钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算、钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算、钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算、钢筋混凝土受扭构件承载力计算、钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算、钢筋混凝土构件的裂缝、变形和耐久性、预应力混凝土构件设计以及附录。该课程的教学涉及到四本规范:《建筑结构荷载规范》、《混凝土结构设计规范》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范》及《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》。该书主要针对土木工程专业建筑工程方向学生, 故对学生要求主要了解前两部规范在课程中的应用。课本中所涉及的路桥的相关设计可对学生不做要求, 让学生先对建筑工程中的钢筋混凝土结构知识做全面透彻的学习, 之后可以在对路桥的相关设计根据学生的兴趣进行学习, 以免在初学过程中造成知识混乱。现以沈蒲生教授主编的教材为依据, 除绪论外, 每章分别从通识基础 (前期知识) 、启示与思考 (教学重点) 以及实践与拓展 (后期需通过实践进一步拓展与完善的知识) 这三个方面介绍。
一、绪论
绪论部分虽然没有涉及到很多的课程知识, 但是讲好绪论课有助于提高学生对于混凝土结构设计原理这门课的兴趣, 激发学生的求知欲, 让学生乐于这门课程的学习, 并且引导学生把学习混凝土结构知识与实际生活联系起来, 引导学生为人类实际生活服务, 故上好绪论课是激发兴趣的关键步骤。授课可以利用大概一个课时的时间通过多媒体教学让同学感性的认识什么是混凝土结构以及混凝土结构的优缺点, 然后以讲故事的形式介绍混凝土结构的发展简史, 将学生的思维引导进入新学科的大门并使他们对本学科产生较大的兴趣。对比国内外混凝土结构的发展, 简要介绍该学科的最新动态、当前发展趋势、研究热点以及争论的问题, 激发学生的学习热情, 这就达到了绪论的目的。
二、混凝土结构用材料的性能
1. 通识基础:
混凝土结构设计原理并非是一门独立的课程, 它需要学生之前学的课程知识做支撑, 才能够顺利地学习新的知识。土木工程材料是学生前期的一门专业基础课, 它详细介绍了在土木工程实际结构中各种材料, 而本章的学习就依靠学生在该课程中学习的关于钢筋以及混凝土的知识, 对于学生既起到复习, 也起到预习的作用。
2. 启示与思考:
根据长期的教学经验以及学生反馈, 为了能够更好地让学生把握课程知识, 教师的教学重点应在于详细讲解钢筋与混凝土的各项性能, 混凝土强度指标以及其余变形。而本章最大的难点就在于学生是否能透彻理解钢筋与混凝土的粘结, 它是保证钢筋和混凝土这两种力学性能截然不同的材料在结构中共同工作的前提, 向学生讲解清楚这一知识点有助于学生更深刻的理解钢筋混凝土结构的工作, 也能够更好地理解之后课程中钢筋混凝土的承载力计算。
3. 实践与拓展:
本章主要涉及混凝土结构用材料知识, 在整个通识教育体系中已完成了材料知识的学习, 课后学生可以通过试验深刻认识材料的各项性能, 并且在教师的引导下分析影响材料的各项因素, 掌握混凝土结构用材料的性能, 以此为基础可以深刻理解后续课程结构测试技术中混凝土结构检测的机理, 可以有比较的学习砌体结构、钢结构设计原理中结构用材料的各项性能, 从材料上认识不同结构的异同以及为后续课程建筑施工技术关于钢筋混凝土工程章节打下基础, 帮助该课程适时地减少此方面的课时并加深应用。
三、混凝土结构设计方法
1. 通识基础:
力学知识是土木工程学习的核心内容, 在学习本章之前, 学生就已在材料力学中简单学习到了以容许应力法为基础的设计方法, 而本书是以《混凝土结构设计规范》为依据, 该本规范已从容许应力法过渡到了以概率理论为基础的极限状态设计法, 这就需要在通识教育下学到的概率论知识做基础。
2. 启示与思考:
由于已学过容许应力设计方法, 这就要求教师应当讲清极限状态设计法的概念以及与容许应力法的区别, 重点讲解公式γo S≤R, 各种荷载效应控制的组合以及它们出现的背景, 学生要清楚理解这其中的意义并且灵活应用, 荷载效应组合以及取值是建筑工程学生应当掌握的一项基本技能。课后教师应当要求学生熟悉一些出现在建筑工程中的专业术语, 如安全等级、设计基准期、设计使用年限以及目标可靠指标等。
3. 实践与拓展:
本章内容较抽象, 要求学生清楚理解其中概念, 因此教师应该有针对性的选择部分题目以加深学生对于知识点的理解, 这样才能在后续章节以及课程混凝土结构设计、砌体结构、钢结构房屋设计、基础工程中关于结构设计的内容进行应用, 这是建筑工程专业学生应用最普遍的知识点, 学生务必掌握清楚。
四、钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算
1. 通识基础。
轴心受力构件是钢筋混凝土结构中受力最简单的构件, 但从本章教学开始, 授课教师应当帮助学生建立结构系统概念, 改变以往单纯的对基本构件讲解的教学模式, 培养学生整体思维能力。故教师在讲解时应从建筑整体结构出发, 通过荷载传递途经分析, 将结构整体中的各个构件进行受力分析, 确定受力类型, 然后在讲解该构件的设计原则和设计方法, 以免使学生形成单纯用公式解习题的习惯, 不顾实际工程中的应用。但是这样的教学模式就需要学生有一定的理论力学和结构力学知识, 能够进行结构的受力分析, 达到环环相扣的效果。
2. 启示与思考。
课堂教学时应当充分运用多媒体教学让学生通过视频来观察该种构件的受力过程及破坏特征, 加深学生的感性认识, 这对于计算公式的理解记忆有很大的帮助, 本章轴心受力构件中的重点、难点在于轴心受压构件, 讲清计算公式的机理, 帮助学生理解记忆并进行运用。本章开始已有大量的对构件的构造要求以及规范规定, 需要学生在学习公式计算的同时注意构造要求, 因此教师应当向学生强调构造的重要性, 加深学生对构造要求及规范规定的认识, 以免学生形成“重计算, 轻构造”的不良习惯。
3. 实践与拓展。
课后学生可以根据预先荷载自己设计轴心受力构件, 通过试验进一步了解钢筋与混凝土共同工作时各自的作用以及相互的影响因素, 深入理解课程知识, 并能够帮助研究后续课程钢结构设计轴心受力构件计算的相关知识点, 提高后续课程学习的效率。
五、钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算
1. 通识基础。
力学知识在这门课程的学习过程中相当重要, 因此在学习混凝土结构设计原理之前学生一定要有良好的材料力学以及结构力学知识, 能够熟练地分析出结构中每个构件的受力情况。计算公式大多在一些基本假定的情况下利用平衡知识来推导, 所以前期学的平衡理论也是相当重要, 这在整个通识教育体系中都应该考虑到。
2. 启示与思考。
本章是全书的重点章节之一, 对本章内容的准确把握对于之后的教学至关重要。教师应当重点讲清配筋率对受弯构件破坏特征的影响和适筋受弯构件在各阶段的受力特点, 利用多媒体播放受弯构件从开始加载到构件破坏的整个受力过程, 让学生们观察其特点, 同时也激发了学生的听课兴趣。讲清适筋梁受弯构件应力阶段的特点也能够帮助学生更好地理解容许应力设计法和极限状态设计法。本章最大的重点以及难点就是学生对于受弯构件计算公式的理解, 一定要掌握公式的来龙去脉以及关于公式的各种推导。公式使用的前提也是本章的一个大难点, 许多学生因为未能掌握好公式推导的前提而乱用公式解决问题, 因此应当受到授课教师的重视。双筋矩形截面以及T形截面正截面承载力计算则是单筋矩形截面正截面承载力计算的一个延伸, 因此学生在理解了前述知识之后便能够很容易的接受了。本章内容还有一些容易混淆的概念如混凝土保护层厚度和纵向受力钢筋合力点, 这两个概念虽然在表面意义上相差较远, 但它们在截面的位置和取值学生很容易混淆, 导致学生对如何正确计算截面有效高度ho存在困惑, 以致设计计算中出现错误, 因此教师需注意向学生分辨一些易混淆的知识点。
3. 实践与拓展。
本章内容适合与下一章的内容做一个较大的实践课, 以巩固加深认识。掌握本章内容, 对完成混凝土结构设计所需做的课程设计, 学习砌体结构中受弯构件承载力计算、基础工程课程中柱下钢筋混凝土单独基础底板配筋计算及桩基础承台设计都有很大的影响。
六、钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算
1. 通识基础。
在学习本章内容之前需要学生具备一定的应力分析能力以及受力分析能力, 学生可以在学习之前复习有关力学中的相关内容, 本章难度加大, 因此学生需要掌握前几章的学习内容以期对这章内容更好的学习理解。
2. 启示与思考。
通过大量学生的反馈信息, 在课堂上教师应当重点讲解无腹筋梁和有腹筋梁斜截面受剪承载力的计算公式和适用条件。然后通过大量的习题进行练习, 对各种情况进行分析计算, 加深理解。在有了一定的基础之后, 联系前面所学内容进行综合应用, 通过此时的训练可以让学生对之前理解模糊的极限状态设计方法以及各类分项系数、设计值有更好的认识。本章最大的难点在于正截面受弯承载力图即材料图, 材料图的作法和应用一直是学生在本章最大的问题, 由于涉及到较多的构造要求以及规范规定, 因此授课教师要重视对于此项内容的讲解, 以免学生在后面的学习受到影响。钢筋的锚固长度、延伸长度和搭接长度也一直是学生们的难点所在, 经常将这些概念混淆, 教师在授课过程中也应当注意。在学习这几章内容的过程中, 教师要逐步加深学生们对构造要求的认识, 要做到在重计算的同时不能轻构造。
3. 实践与拓展。
本章节后应该安排实践课时, 由教师引导, 学生自行分组进行设计试验, 从荷载要求、受弯以及受剪情况进行设计, 然后在实验室根据预先设计的条件进行试验, 借助实验室的仪器进行观测, 最后要求学生将试验过程和试验结果详细记录下来, 并引导学生对试验结果进行分析, 让学生自行去查阅相关书籍以及规范, 培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力, 以保证达到教学目的。受剪构件在砌体结构, 钢结构设计中均有涉及, 所以学生应在学好钢筋混凝土受剪构件计算的基础上, 掌握其他结构的受剪构件计算, 并能理解、应用后续课基础工程有关抗剪切计算的内容。
七、钢筋混凝土受扭构件承载力计算
1. 通识基础。
扭转是结构承受的五种基本受力状态之一, 在之前的材料力学中学生已初步掌握了关于扭转的计算, 但扭转相较于其他变形更加抽象, 因此也加大的学生的学习难度。在学习之前学生要具备分析扭转变形以及应力状态的能力。
2. 启示与思考。
对于本章的讲解, 授课教师应从实际结构抽象出受扭构件, 形象其在学生心中的印象。通过多媒体课件以及超链接视频讲清受扭构件开裂以及破坏机理, 重点在于矩形截面钢筋混凝土纯扭构件的计算模型以及弯剪扭构件的承载力计算, 概念理解以及公式应用都是学生薄弱环节, 因此这些知识点都是学生难点所在。教师讲解时都应当使知识点形象化, 加深学生理解。
3. 实践与拓展。
课后学生可以通过做试验观察受扭构件的变性特点以及破坏特征, 并参考其他教材进一步深入了解受扭构件各个材料在受扭过程中所起的作用, 透彻理解构件承载力计算, 受扭构件也是钢结构设计中的难点, 学生应以此为基础学习钢结构中梁的扭转的课程内容, 以便于理解。
八、钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算
1. 通识基础。
轴心受力构件的计算理论以及有关压杆稳定理论的知识是学习本章偏心受力构件的基础以及前期知识, 本章内容虽然相对较难, 但是在学生掌握了相关的知识以及前述几章的内容后, 也能够较好的理解本章内容。
2. 启示与思考。
二阶效应在其他课程虽然已经学习, 但是针对本门课程教师应当在做以详细讲述, 让学生理解其在偏心受压构件中的应用。本章授课教师应当重点讲解偏心受压构件中两种不同的受压破坏特征及由此划分成的两类偏心受压构件, 使得学生能够掌握两类偏心受压构件的判别方法, 清楚计算公式中各代表含义以及各自的适用条件。本章内容对于学生最大的难点为双向偏心受压构件的计算, 大部分学生表示不理解其设计方法, 在计算中不会应用, 因此教师在讲解时最好配以例题。偏心受力构件斜截面受剪承载力与之前受弯构件的斜截面受剪承载力计算方法类似, 学生要掌握好其中异同。
3. 实践与拓展。
本章要求的计算类型较多, 教师应当在课后针对各种类型要求学生做习题加以强化。对于本章内容教师要引导学生多参阅其他相关教材, 对本书中没有详细介绍的知识点进行补充, 重点需要学生完善大小偏压受力构件的分类方法, 多做习题, 这样对于学习本课程后的混凝土结构单层工业厂房排架柱的设计, 砌体结构受压构件以及钢结构拉弯、压弯构件的计算都大有裨益, 加深后续课的理解。
九、钢筋混凝土构件的裂缝、变形和耐久性
1. 通识基础。
本章从构件的承载能力极限状态设计过渡到了正常使用极限状态设计, 在学习了第二章结构设计方法后, 学生已初步掌握了根据不同要求对荷载进行各种效应组合, 能够满足本章要求区分荷载效应的标准组合和准永久组合。对于不同的结构构件, 在材料力学以及结构力学的课程中学生已经掌握了计算构件变形的方法, 所以在本章学习中学生应当灵活应用。
2. 启示与思考。
本章重点在于教师讲清各种受力构件正截面最大裂缝宽度和受弯构件挠度验算的计算公式, 学生难以掌握的是计算裂缝宽度时各种不同受力构件的适用要求以及公式中各字母所代表的含义, 学生在应用时由于情况较多导致容易弄混, 教师在授课时应当注意。
3. 实践与拓展。
教师可以在课后让学生观察实际结构中出现的各种裂缝以及构件的挠度, 并分析各种裂缝及挠度的原因, 重点让学生掌握应当采取何种措施来控制裂缝, 并加强学生对于构造措施的认识。如受弯构件的裂缝会在弯矩最大截面附近从受拉区边缘开始出现与受拉方向垂直的裂缝, 并逐渐向中和轴方向发展。类似让学生进行分析, 以增强实际应用能力以及对概念的深刻理解, 后续课混凝土结构设计的课程设计中都要应用本章只是进行构件裂缝以及变形的验算, 学生务必要掌握该项知识点。
十、预应力混凝土结构设计
1. 通识基础。
通过之前钢筋混凝土结构的学习, 学生了解到钢筋混凝土构件的最大缺点是抗裂性差。由于混凝土的极限拉应变很小, 在使用荷载作用下受拉区混凝土均已开裂, 使构件的刚度降低, 变形增大。由此学生也能自然而然的引入预应力混凝土结构。
2. 启示与思考。
限于课时的要求, 本章节可以只作为承上启下的一部分, 重点讲解施加张拉控制应力时的预应力损失以及计算方法, 这部分也是学生掌握的难点所在。其余部分由学生自爱后续课程中学习。
3. 实践与拓展。
本章理论课时可适当减少, 补充实验课时, 带领学生到工地现场参观预应力构件的制作过程, 熟悉预应力混凝土构件的施工工艺及构造要求, 加深学生的感性认识以及对各种锚具、先张、后张法等有更深刻的理解。在后期的建筑施工技术课程预应力混凝土工程章节中有详细的介绍和有关的计算方法, 学生可以以本章所学的内容为基础, 在建筑施工技术课程中深入学习。
十一、总结
混凝土结构设计原理教学往往只重视基本构件讲解, 然而建筑物是一个空间结构, 各种构件以相应的方式共同工作, 因此教师应当改变以往的教学模式, 以整体式的思维讲解课程, 抓住教学重点, 同时要注意学生在学习过程中容易忽视构造要求的习惯, 所以教师应当在整个教学过程中重视对于构造要求以及规范规定的传授, 让学生意识到构造与计算是同等重要的, 同时应尽量增加实践课时, 让学生亲自观察各类构件以及在真实结构中的作用, 这样学生不仅更好的学习了知识, 也乐于对知识的学习, 并为将来走上工作岗位打好基础。在每章学习完之后教师不止应当布置课后习题, 还应针对性的就一些概念理解出题来让学生做, 加深课程理解以及一些基本经验的累积。这门课程涉及到多本规范, 因此在讲课过程中, 有意引导学生去查阅与课堂知识相关的以及课本上所没有介绍到的规范内容, 强化学生学习规范的意识。本课程作为建筑工程方向学生教学的一个重要环节, 要使学生形成一个整体的学习体系, 把握前期课程以及后续课程与本课程的联系, 以达到教学计划最终的培养目标。
参考文献
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利用结构原理抓好方程应用题教学 篇11
一、在列方程解应用题上出现分化的原因
在教学过程中不难发现，初中学生对列方程解应用题总感到困难，以致于初一代数中开始出现列方程解应用题就成为教学上的一个难点，也成了学生学习上一个不可忽视的分化点。究其原因，大概有如下几点：
一是形成思维定势：表现在两方面，一方面是解法上的思维定势。小学算术中应用题的算术解使学生的思维趋向于原有的算术法的解题方法，而对用代数法解题显得不习惯。另方面是例题题解模式上的思维定势。对例题和已熟悉的题型在解题方法上的单纯模仿，“先入为主”，不易变通，形成一个片面性的解题模式。
二是忽视语言转化：由于初中学生对语言的理解和转化的能力不高，对一些相关的新概念、名词、术语、句型、叙述等没能深入透彻地弄清楚，如“增长了”、“增长到”、“提前”、“超额”、“几分之几”、“百分比”、“共”、“少”等等。使得一些具有现实意义的文字叙述语言无法顺利地转化为数学符号语言，直接影响到题意的分析和等量关系的确立，对列方程解应用题将是一个很不利的因素。
三是缺乏总体把握：由于教材在按排解应用题上的分阶段进行，从初一开始到初三结束，学生对应用题的各种类型没有一个系统的认识，接触的个性多于共性。使学生得到的是一堆零散的经验和方法，从而把解题的思维局限在小的范围和片面性上，无法拓宽开来和作纵横方向的联想。
四是产生心理障碍：由于学生对列方程解应用题缺乏良好的习惯和浓厚的兴趣，对语言转化能力和解题方法上的质的认识不够，导致了他们在潜意识下产生了对解应用题的消极情绪甚或惧畏的心理，这便难免形成了在列方程解应用题上的“教”与“学”的脱节。
所以，根据上述四种情况，我们必须在教学上找到一些相适应的教学方法，而且要在列方程解应用题的知识构造上作一些相应的探索。
二、运用“结构原理”对列方程解应用题的教学
根据学生的具体情况和自己平时教学的经验，如何去摸索出一套使学生易于掌握的列方程解应用题的知识构造呢?教育心理学家布鲁纳关于学习的结构原理告诉我们，许多领域的知识，往往可以列成一览表或作出摘要或列出公式，从而简化信息获得新的命题和增强知识的可操作性。并强调，在教学过程中为了便于学生理解和掌握，教师必须把大量知识组织起来，从个别到整体，从个性到共性，使之系统化或公式化。
根据这个结构原理，我们可以把初中代数关于列方程解应用题的许多类型作一个粗浅的稍为系统的构造。也即侧重于对各类应用题中的等量关系的挖掘，把它们归纳组织起来，使之系统化公式化，以祈学生对应用题能从整体上有一个明了的认识，从而达到提高解应用题能力的目的，试设计如下。
(一)列方程解应用题的构造模式及其注意点
随着知识的增长和认识上的提高，我们要打破旧的模式，而相应地建立起新的模式，为我们的学习服务。初中学习解应用题就是要摒弃小学中算术法解应用题的旧模式，代而建立起用代数法解应用题的新模式，这个代数法解应用题的新模式，便是从实践中总结出来的关于列方程解应用题的一般步骤，其构造如下：
1.分析题意。这一过程要做到弄清什么是已知数，什么是未知数，找出已知量和未知量之间的关系(等量关系的挖掘，下面专讲)，画出草图或图示法。
2.设未知数。一般有直接设法和间接设法两种。
3.列出所需要的代数式：也即把已知量和未知量的关系用代数式表示出来，为下一步建立方程铺好基础。
4.列出方程。要根据题中已知数与未知数之间的等量关系，列出方程。注意在一般情况下，题中所给的条件在列方程时不能重复使用，也不能漏掉不用。
5.解这个方程，求出未知数的值。注意在列出方程后，解时要检查一下单位是否统一，即方程左右两边的单位要一致。
6.检验答案。一般不要求写在解题步骤中，但也要在草稿纸上进行验算，即把所得的解代回原题，进行检验，看是否符合原题的实际意义。(但分式方程要把验根写出。)
7.写出答案。注意答案也要包括单位名称在内，不可漏掉。
当然，由于应用题的千变万化以及难易程度的差异，解题的过程也是可以灵活掌握的，构造新的模式，关键是让学生认知模式，切不强搬硬套，走死胡同。
(二)应用题中挖掘等量关系的结构模式
从上面解应用题的步骤中，不难看出分析题意就是为了寻找出等量关系，因此，等量关系的挖掘，便成为探讨各种应用题解题办法的核心。
1.等量关系的种类。等量关系一般有两类：(1)固有等量关系：它是题意中隐含的表示各数量之间内在规律的等量关系。如匀速运动中的S=Vt。(2)条件等量关系：它是题意中直接或间接给出的等量关系。方程本身就是一个满足运算守恒的间接的条件等量关系。
2.等量关系的挖掘。根据解题实践，为了避免学生对例题产生盲目模仿其解题模式的弊病，我们可以从纵横两个方向的相互关系，构造出等量关系的新的认知模式。
(1)挖掘等量关系的结构模式找对象→分别找出各对象涉及的量及其各量间的固有等量关系
找出不同对象同类量之间的条件等量关系→设未知数→列方程
这种挖掘等量关系所构造的新的认知模式，会使学生在做应用题时能克服对个别例题模式识别的反复尝试，有利于学生对各种类型的应用题中的整体数量关系的把握，对清晰、简捷地解好应用题将起了很大的帮助。
根据这一等量关系挖掘的结构模式，再结合图表法，把抽象思维的模糊性转化为形象思维的清晰性，达到认知的目的，将能真正地做到象布鲁纳的结构原理所说的—便于学生理解和掌握。如下图表法：
(2)各量之间等量关系的图表法(以行程问题为例)
例：客车与火车相向而行，两车车长分别为100米和800米，客车每小时比火车慢了10公里，两车车头相遇到车尾离开共用12秒钟，求客车速度。
混凝土结构原理 篇12
另一方面, 我国作为发展中国家, 人口稠密建筑物抗震能力低。因此, 我国地震灾害可谓全球之最。20世纪, 全球因地震而死亡的人数为110万人, 其中我国就占55万人之多, 为全球的一半。因此, 粗略地说, 我国的国土面积占全球的1/14, 人口占1/4, 地震占1/3, 地震灾害占1/2。因此, 建筑物的抗震设防问题是我国减轻自然灾害、保障国民经济建设和社会持续发展, 特别是保障人民群众生命安全一个重要问题。
1 震害多发点
地震作用具有较强的随机性和复杂性, 要求在强烈地震作用下结构仍保持在弹性状态不发生破坏是很不实际;既经济又安全的抗震设计是允许在强烈地震作用下破坏严重, 但不倒塌。因此, 依靠弹塑性变形消耗地震的能量是抗震设计的特点, 提高结构的变形、耗能能力和整体抗震能力, 防止高于设防烈度的“大震”不倒是抗震设计要达到的目标。
1.1 结构层间屈服强度有明显的薄弱楼
钢筋混凝土框架结构在整体设计上存在较大的不均匀性, 使得这些结构存在着层间屈服强度特别薄弱的楼层。在强烈地震作用下, 结构的薄弱层率先屈服, 弹塑性变形急剧发展, 并形成弹塑性变形集中的现象。如1976年唐山大地震中, 13层蒸吸塔框架, 由于该结构楼层屈服强度分布不均匀, 造成第6层和第11层的弹塑性变形集中, 导致该结构6层以上全部倒塌。
1.2 柱端与节点的破坏较为突出
框架结构构件震害一般是梁轻柱重, 柱顶重于柱底, 尤其是角柱和边柱易发生破坏。除剪跨比小短柱易发生柱中剪切破坏外, 一般柱是柱端的弯曲破坏, 轻者发生水平或斜向断裂;重者混凝土压酥, 主筋外露、压屈和箍筋崩脱。当节点核芯区无箍筋约束时, 节点与柱端破坏合并加重。当柱侧有强度高的砌体填充墙紧密嵌砌时, 柱顶剪切破坏严重, 破坏部位还可能转移至窗洞上下处, 甚至出现短柱的剪切破坏。
1.3 砌体填充墙的破坏较为普遍
砌体填充墙刚度大而变形能力差, 首先承受地震作用而遭受破坏, 在8度和8度以上地震作用下, 填充墙的裂缝明显加重, 甚至部分倒塌, 震害规律一般是上轻下重, 空心砌体墙重于实心砌体墙, 砌块墙重于砖墙。
2 抗震结构设计
较合理的框架地震破坏机制, 应该是节点基本不破坏, 梁比柱屈服可能早发生、多发生, 同一层中各柱两端的屈服历程越长越好, 底层柱底的塑性铰宜最晚形成。即:框架的抗震设计应使梁、柱端的塑性铰出现尽可能分散, 充分发挥整个结构抗震能力。
2.1 抗震计算中的延性保证
从用楼层水平地震剪力与层间位移关系来描述楼层破坏全过程可反映出, 在抗震设防第二、三水准时, 框架结构构件已进入弹塑性阶段, 构件在保持一定承载力条件下主要以弹塑性变形来耗散地震能量, 所以框架结构需有足够的变形能力才不致抗震失效。试验研究表明, “强节点”、“强柱弱梁”、“强底层柱底”和“强剪弱弯“的框架结构有较大的内力重分布和能量消耗能力, 极限层间位移大, 抗震性能较好。规范通过构件承载力调整办法在一定程度上可以体现上述的强弱要求, 且考虑了设计者的使用方便, 采用地震组合内力的抗震承载力验算表达式, 只是要对地震组合内力设计值按有关公式进行相应的调整。
综合大量实验研究成果, 影响不同受力特征节点延性性质的主要综合因素有:相对作用剪力、相对配筋率、贯穿节点的梁柱纵筋粘结情况。
2.2 构造措施上的延性保证
四川大地震实践证明, 当建筑结构在大地震中要求保持足够的承载能力来吸收进入塑性阶段而产生的巨大能量, 因为此时结构在震中进入到一个塑性阶段, 容易产生变形。所以, 根据这种特点和抗震的要求, 多发地震的国家钢筋混凝土结构抗震设计均要求按延性框架结构进行设计, 所以建筑结构设计必须保证结构局部薄弱区的承载力与刚度, 保证了建筑构造的整体性, 延性的增加也就提高了变形能力, 这样可以减少地震的破坏性, 提高了建筑抗震能力。
在结构布置上, 按扩大了的柱端抗弯承载力进行设计, 理论上可将柱屈服的可能性减少, 保证“强柱弱梁”的设计原则。但因各种原因, 如梁的实际抗弯承载力可能增大, 高振型使柱中反弯点的转移等综合因素影响, 要使柱中完全避免塑性铰是困难的, 同时为实现“强剪弱弯”的要求, 保证塑性铰区域的局部延性, 也必须通过一定的构造措施来保证结构的延性, 具体做法如下:
2.2.1 限制轴压比与纵筋最大配筋率合理受力过程可明显提高构件延性, 为实现受拉钢筋的屈服先与受压区混凝土压碎的破坏形态, 以提高塑性铰区域的转动能力, 规范限制轴压比与纵筋最大配筋率, 同时对混凝土受压区高度也提出相应要求。
2.2.2 限制约束配筋和配筋形式。加密塑性铰区内的箍筋间距是很重要的一点, 为保证“强节点”、“强柱弱梁”、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的设计原则及塑性铰区域的局部延性, 有必要加密塑性铰区内的箍筋间距, 这不但可提高柱端抗剪能力, 还可约束核心区内混凝土, 对纵向钢筋提供侧向支承, 防止大变形下纵筋压曲, 从而改善塑性铰区域的局部延性。规范对约束区纵筋的最小直径、最大间距、塑性铰区域的最小长度等做出了详细规定, 并对箍筋肢距及箍筋形式提出了相应要求。
随着工程应用中箍筋强度和混凝土强度不断提高, 对塑性铰区域内箍筋布置的要求是抗震构造措施的一个重要方面, 这一情况将导致高强度混凝土中约束箍筋配筋率的减少而降低结构的设计可靠度, 建议以配筋特征值代替原体积配筋率, 同时鉴于约束配筋对柱端塑性铰区的良好约束作用, 建议适当增大配筋量。
2.2.3 限制材料。拒绝豆腐渣工程第一关就是把握好材料质量, 材料延性对确保构件 (结构) 延性极为重要, 为此规范对材料也提出了相应的限制, 如保证钢筋强屈比、延伸率及混凝土强度等级等, 同时对施工过程中可能出现的钢筋代换也提出了相应的限制。
钢筋混凝土框架结构是我国大量存在的建筑结构形式之一, 历年震害资料表明:钢筋混凝土框架结构的柱端与节点的破坏较为严重, 其抗震设计中必须满足“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点”、“强底层柱底”等延性设计原则和有关规定。在多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计实践中, 由于设计人员对规范的理解和掌握尺度上, 以及因地因人在结构选型、布置以及计算方法上相互差异较多而对设计产生较多争议, 抗震设计方法值得深入研究。
摘要：地震区建筑结构设防与不设防, 震后结果大不一样。要使工程建设真正达到能够减轻以至避免地震灾害, 做好抗震设计及抗震构造是减轻地震灾害的根本措施。根据实践经验和对有关资料的总结, 对多层及高层钢筋混凝土房屋的抗震设计问题进行了研究和探讨。
关键词：多层建筑,高层建筑,混凝土房屋,抗震设计,抗震设防
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