合肥工业大学 水工钢筋混凝土结构简答题 魏松

第一篇：合肥工业大学 水工钢筋混凝土结构简答题 魏松

★构件在弯剪扭作用下的承载力计算步骤：⑴根据经验或参考已有设计，初步确定截面尺寸和材料强度等级。

⑵验算截面尺寸（防止剪扭构件超筋破坏），如能符合KV/bh0+KT/Wt≤0.25fc的条件，则截面尺寸合适。否则应加大截面尺寸或提高混凝土的强度等级。

⑶验算是否需按计算确定抗剪扭钢筋，如能符合KV/bh0+KT/Wt≤0.7ft的条件，则不需对构件进行剪扭承载力计算，仅按构造要求配置抗剪扭钢筋。但对受弯承载力仍需进行计算。⑷①确定是否可忽略剪力的影响，如能符合KV≤0.35ftbh0，则可不计剪力V的影响，而只需按受弯构件的正截面受弯和纯扭构件的受扭分别进行承载力计算。②确定是否可忽略扭矩的影响，如能符合KT≤0.175ft Wt，则可不计扭矩T的影响，而只需按受弯构件的正截面受弯和斜截面受剪分别进行承载力计算。⑸若剪力和扭矩均不能忽略，即构件不满足KV≤0.35ftbh0和KT≤0.175ft Wt，则按下列两方面进行计算。①按第三章相应公式计算正截面受弯承载力所需的抗弯纵向钢筋。②按KV≤Vc+Vsv=0.7(1.5-βt)ftbh0+1.25fyv(Asv/s)h0和KT≤Tc+Ts=0.35βtft Wt +1.2(√δ)fyv(Ast1/s)Acor计算抗剪扭所需的纵向钢筋和箍筋。叠加上述两者所需的纵向钢筋与箍筋截面面积，即得弯剪扭构件的配筋面积。

★ 正常配筋的钢筋混凝土梁从加载到破坏的三个阶段及其特点和与计算的联系？①第Ⅰ阶段即未裂阶段，初始荷载很小时，截面上混凝土应力和钢筋应力都不大，两者的变形基本是弹性的，且应力与应变之间保持线性关系，当荷载持续加大到该阶段末尾时，混凝土受拉区的应力达到了其抗拉强度，出现了很大的塑性变形。若是荷载再增大则受拉区就会出现裂缝，而受压区的压应力远小于混凝土的抗压强度，还处于弹性阶段。受弯构件正常实用阶段抗裂验算即以此应以状态为依据。②当弯矩继续增加，进入第Ⅱ应力阶段即裂缝阶段。受拉区产生裂缝，裂缝所在截面的受拉区混凝土几乎完全脱离工作，拉力由钢筋单独承担。裂缝宽度随荷载的增大而增大并向上发展，受压区也有一定的塑性变形发展，应力图形呈平缓的曲线形。正常使用阶段变形和裂缝宽度的验算即以此应力阶段为依据。③第Ⅲ阶段——“破坏阶段”。荷载继续增加，钢筋应力达到屈服强度fy，即认为梁已进入此时钢筋应力不增加而应变迅速增大，促使裂缝急剧开展并向上延伸，混凝土受压区面积减小，混凝土的压应力增大。在边缘纤维受压应变达到极限值时，受压混凝土发生纵向水平裂缝而被压碎，梁就随之破坏。计算正截面承载力时即以此应力阶段为依据。

★受弯构件正截面有哪几种破坏形态？破坏特点有何区别？在设计时如何防止发生这几种破坏？ ①适筋破坏，受拉钢筋的应力首先到达屈服强度，有一根或几根裂缝迅速扩展并向上延伸，受压区面积大大减小，迫使混凝土边缘应变达到极限压应变εcu而被压碎，构件即告破坏。破坏前，构件有明显的裂缝开展和挠度，属于延性破坏。②超筋梁，加载后受拉钢筋应力尚未达到屈服强度前，受压混凝土却已先达到极限压应变而被压坏，这种破坏属于脆性突然破坏。超筋梁承载力控制由于混凝土截面受压区，受拉钢筋未能发挥其应有的作用，裂缝条数多但宽度细小，挠度也小属脆性破坏。③少筋梁，受拉区混凝土一出现裂缝，裂缝截面的钢筋应力很快达到屈服强度，并可能经过流幅段而进入强化阶段。这种少筋梁在破坏时往往只出现一条裂缝，但是裂缝开展极宽，挠度也增长极大，少筋构件的破坏基本上属于脆性破坏，而且构件的承载力又很低，所以在设计中也应避免采用。为防止超筋破坏，应使截面破坏时受压区的计算高度x不致过大，即应使x≤α1ξbҺ0。为防止少筋破坏，应使受拉纵筋配筋率ρ≥ρmin。

★受弯构件的截面尺寸、混凝土强度等级相同时，正截面的破坏特征随配筋量多少而变化的规律：①配筋量太少时，破坏弯矩接近开裂弯矩，其大小取决于混凝土的抗拉强度及截面尺寸大小； ②配筋量过多时，配筋不能充分发挥作用，构件的破坏弯矩取决于混凝土的抗压强度及截面尺寸大小； ③配筋量适中时，构件的破坏弯矩取决于配筋量、钢筋的强度等级及截面尺寸。合理的配筋应配筋量适中，避免发生超筋或少筋破坏。

★ 什么叫偏心受压构件的界限破坏？常用钢筋是否都有明显的屈服极限？设计时它们取什么强度作为设计的依据？为什么？

常用钢筋都有明显的屈服极限。设计时取它们的屈服强度fy作为设计的依据。因为钢筋达到fy后进入屈服阶段，应力不加大而应变大大增加，当进入强化阶段时应变已远远超出允许范围。所以钢筋的受拉设计强度以fy为依据。强化阶段超过fy的强度只作为安全储备，设计时不予考虑。

★什么是连续梁的内力包络图？

将恒载在各截面上产生的内力叠加上各相应截面最不利活荷载所产生的内力，便得出各截面的弯矩图和剪力图，最后将各种活荷载不利布置的弯矩图与剪力图分别叠画在同一张坐标图上，则这一叠加图的最外轮廓线就代表了任意截面在任意活荷载布置下可能出现的最大内力。最外轮扩所围的内力图称为内力包络图。作包络图的目的，是用来进行界面选择及钢筋布置。弯矩包络图用来计算和配置梁的各种截面的纵向钢筋；剪力包络图则用来计算和配置箍筋及弯起钢筋。

★什么叫塑性铰？钢筋混凝土中的塑性铰与力学中的理想铰有何异同？ 当钢筋混凝土梁某一截面的内力达到其极限承载力Mu时，只要截面中配筋率不太高，钢筋不采用高强钢筋，则截面中的受拉钢筋将首先屈服，截面开始进入屈服阶段，梁就会围绕该截面发生相对转动，好像出现了一个铰一样，称为塑性铰。

塑性铰与理想铰的区别：①理想铰不能传递弯矩，塑性铰能承受相当于该截面极限承载力Mu的弯矩；

②理想铰在两个方向都可产生自由转动，而塑性铰是单向铰，只能沿弯矩Mu作用方向作有限的转动；

③理想铰集中于一点，塑性铰是一个塑性铰区。

★什么是预应力混凝土结构？为什么要对构件施加预应力？为什么预应力混凝土结构必须采用高强度钢筋及高强度等级混凝土？预应力混凝土结构是在外荷载作用之前，先对混凝土预加压力，造成人为的应力状态。它所产生的预压应力能抵消外荷载所引起的部分或全部拉应力，达到能使裂缝推迟出现或根本不发生的要求。混凝土预压应力构件在制作过程中会出现预应力的损失，如果不采用高强度钢筋，就无法克服由于各种因素造成的预应力损失，也就不能有效地建立预应力。同时，只有高强度混凝土才能有效地承受预压应力并减小构件截面尺寸和减轻自重。特别是先张法构件，粘结强度一半是随混凝土强度等级的增加而增加。

★在普通钢筋混凝土结构中，采用高强度钢筋是否合理？为什么？

不合理。强度太高，在正常使用时受拉钢筋应力太大，造成裂缝开展过宽；用作受压钢筋则破坏时混凝土最大压应变只能达到0.002，超过此值混凝土已压坏了，因此钢筋最大压应力只能达到0.002Es，约为400N/mm²。若钢筋的屈服强度超过400N/mm²，在受压时就不能充分发挥作用。★

影响钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力的因素：有很多，主要有剪跨比、混凝土强度、纵筋配筋率及其强度、腹筋配筋率及其强度、界面形状及尺寸、加载方式（直接、间接）和结构类型（简支梁、连续梁）等。

★ 影响梁斜截面承载力的因素有哪些？①剪跨比：剪跨比是集中荷载作用下影响梁斜截面承载力的主要因素，随着剪跨比的增加，斜截面受剪承载力降低。②混凝土强度等级：从斜截面破坏的几种主要形态可知，斜拉破坏主要取决于混凝土的抗拉强度，剪压破坏和斜压破坏与混凝土的抗压强度有关，因此，在剪跨比和其他条件相同时，斜截面受剪承载力随混凝土强度的提高而增大，试验表明二者大致呈线性关系。③腹筋数量及其强度：试验表明，在配箍量适当的情况下，梁的受剪承载力随腹筋数量增多、腹筋强度的提高而有较大幅度的增长。④纵筋配筋率：在其他条件相同时，纵向钢筋配筋率越大，斜截面承载力也越大，试验表明，二者大致呈线性关系。

★ 什么是先张法和后张法预应力混凝土？它们的主要区别是什么？其特点及适用的范围如何？ 先张法：在专门的台座或钢模上张拉钢筋，张拉后用夹具临时将钢筋固定在台座或是钢模的传力架上，然后在张拉好的钢筋周边浇捣混凝土，待混凝土养护结硬到达一定强度后，从台座或是钢模上剪断或放松钢筋。后张法：先浇捣好混凝土，并在预应力钢筋的设计位置上预留出孔道，等混凝土的强度达到一定程度后，将钢筋贯穿孔道并张拉钢筋使得构件被压缩。区别：张拉完毕后用锚具将钢筋锚固在构件的两端，然后在孔道内进行灌浆密封钢筋。先张法构件的预应力是靠钢筋与混凝土的粘结力传递；后张法构件的预应力是靠构件两端的锚具传递的。先张法需要专门的张拉台座或是钢模机组，能高效大规模批量生产中小型构件；后张法不需要专门的台座，能现场制作，多为大型构件。

★哪些原因会引起预应力损失？损失：①张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失；②预应力钢筋与孔道之间的摩擦引起的损失；③预应力钢筋与台座之间的温差引起的损

6螺旋式预应力失；④预应力钢筋应力松弛引起的损失；⑤混凝土收缩和徐变引起的损失；○钢丝挤压混凝土引起的损失。

正截面受弯承载力计算时有哪几项基本假定？①平面假定②不考虑受拉区混凝土的工作

③受压区混凝土的应力应变关系采用理想化的应力应变曲线

④有明显屈服点的钢筋其应力应变关系可以简化为理想的弹性曲线。

★腹筋的作用：①与斜裂缝相交的腹筋本身就能承担很大一部分剪力。②腹筋能阻止斜裂缝开展过宽，延缓斜裂缝向上伸展，保留了更大的混凝土余留截面，从而提高了混凝土的受剪承载力Vc。③腹筋能有效地减少斜裂缝的开展宽度，提高了斜裂缝上的骨料咬合力Va。④箍筋可限制纵向钢筋的竖向位移，有效地阻止了混凝土沿纵筋的撕裂，从而提高了纵筋的销栓力Vd。

钢筋混凝土结构对所用的钢筋有哪些要求？为什么？

①强度要高，但不宜太高。因为强度高，才能节省钢筋，降低造价。但如果强度太高，用作受拉钢筋时，在正常使用时钢筋应力太大，造成裂缝开展过宽；用作受压钢筋则破坏时混凝土最大压应变只能达到0.002，超过此值混凝土已压坏了，所以钢筋最大压应变只能达到0.002，钢筋应力不超过0.002Es，约为400N/mm²。若钢筋的屈服强度超过400N/mm²，在受压时就不能充分发挥作用。②有良好的塑性。钢筋塑性（伸长率和冷弯性能）好，破坏前就有足够变形。能提高结构的延性，使结构具有良好的抗震性能。③有良好的可焊性。这是钢筋电焊接长所必需的。④与混凝土有良好的粘结性能。这是能与混凝土共同工作的前提。

什么叫做荷载设计值？它与荷载标准值有什么关系？荷载设计值是在承载能力极限状态计算时表示荷载大小的值，它是由荷载标准值乘以荷载分项系数后得出的，用来考虑实际荷载超过预定的荷载标准值的可能性。

什么叫做材料强度设计值？它与材料强度标准值有什么关系？ 材料强度设计值是在承载能力极限状态计算时表示材料强度大小的值，它是由材料强度标准值除以材料分项系数后得出的，用来考虑材料实际强度低于其标准值的可能性。

钢筋混凝土梁、板主要的截面形式有哪几种？何谓单筋截面和双筋截面受弯构件？

梁的截面最常用的是矩形和T形截面。在装配式构件中，为了减轻自重及增大截面惯性矩，也常采用I形、冂形、箱形及空心形等截面。板的截面一般是实心矩形，也有采用空心的。

仅在受拉区配置纵向受力钢筋的截面称为单筋截面受弯构件；受拉区和受压区都配置纵向受力钢筋的截面称为双筋截面受弯构件。

当受弯构件的其他条件相同时，正截面的破坏特征随配筋量多少而变化的规律是什么？

①配筋量太少时，破坏弯矩接近于开裂弯矩，其大小取决于混凝土的抗拉强度及截面尺寸大小；②配筋量过多时，钢筋不能充分发挥作用，构件的破坏弯矩取决于混凝土的抗压强度及截面尺寸大小。3合理的配筋量应在这两个限度之间，避免发生超筋或少筋破坏。

绘出双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算应力图，根据其计算应力图推出基本公式，并指出公式的适用范围（条件）及其作用是什么。

根据内力平衡条件，可列出基本设计公式：KM≤Mu=fcbx(h0-x/2)+fy’As’(h0-a’)

fcbx=fyAs-fy’As’

以上两个公式的适用条件为： x≤α1ξbҺ0 及x≥2a’

第一个条件的目的是避免发生超筋情况。第二个条件的意义是保证受压钢筋应力能够达到抗压强度。因为受压钢筋如太靠近中和轴，将得不到足够的变形，应力无法达到抗压强度设计值，基本设计公式便不能成立。

如何复核双筋截面的正截面受弯承载力？ 步骤：①计算相对受压区高度ξ，并检查是否满足适用条件式ξ≤α1ξb，如不满足，则取ξ=α1ξb，再带入公式αsb=α1ξb(1-0.5α1ξb),计算出αsb，再由公式Mu=fcαsbbh0²+fy’As’(h0-a’)，计算Mu。②如果满足ξ≤α1ξb，则计算x=ξh0，并检查是否满足条件式x≥2a’。如不满足，则应由x<2a’时的公式Mu=fyAs(h0-a’)计算正截面受弯承载力Mu。③如满足条件式x≥2a’，则由ξ计算αs，αs=ξ（1-0.5ξ）。④再由公式Mu=αsfcbh0²+fy’As’(h0-a’)计算正截面受弯承载力Mu。⑤当已知弯矩设计值M时，则应满足M≤Mu/K。

钢筋混凝土梁中为什么会出现斜裂缝？它将沿着怎样的途径发展？ 钢筋混凝土梁在弯矩M和剪力V共同作用的区段，存在着由M产生的法向应力σ和由V产生的剪应力τ，二者组合成主应力。当主拉应力σtp超过了混凝土的抗拉强度ft时，将出现与σtp方向垂直的斜向裂缝，斜裂缝将沿着主压应力的轨迹发展，下边与梁受拉边垂直，上端进入受压区。

为什么梁内配置腹筋可大大加强斜截面受剪承载力？①腹筋直接承担了斜截面上的一部分剪力。②腹筋能阻止斜裂缝开展过宽，延缓斜裂缝向上伸展，保留了更大的混凝土余留截面，从而提高了混凝土的受剪承载力Vc。③腹筋的存在延缓了斜裂缝的开展，提高了骨料咬合力。④箍筋控制了沿纵筋的劈裂裂缝的发展，使销栓力有所提高。

对截面尺寸、配筋（As及As’）及材料强度均给定的非对称配筋矩形截面偏心受压构件，当已知e0需验算截面受压承载力时，为什么不能用ηe0大于还是小于0.3h0来判别大小偏心受压情况？ 0.3h0是根据最小配筋率给出的最小界限偏心距的平均值。当截面配筋面积（As及As’）给定时，其界限偏心距e0b为定值，一般情况下均大于0.3h0。即便εe0>0.3h0，但仍有可能εe0

抗扭纵筋和抗扭箍筋是否需要同时配置？它们对于构件的承载力和开裂扭矩有何影响？必须同时配置。它们对构件开裂扭矩几乎没有影响，但对于构件受扭承载力有重要影响，合理配置的抗扭纵筋与箍筋能大幅度提高构件的受扭承载力。

钢筋混凝土受弯构件中，界面抵抗矩的塑性系数γm反映了混凝土的什么性质？主要于哪些因素有关？它与轴心拉力、偏心拉力和偏心受压的塑性系数γ轴拉、γ偏拉、γ偏压的大小

塑性系数γm是受弯构件即将开裂前将受拉区的实际应力图形折算为直线分布的应力图形时，受拉边缘应力与混凝土抗拉强度的比值，其反应混凝土在开裂前受拉区的塑性性质。γm主要与截面形状有关，也与截面高度h的大小有关。

轴心受拉构件因全截面均匀受拉，所以应变梯度为零，没有塑化效果，所以其γ轴拉=1.0。偏心受压构件受压区的应变梯度最大，塑化效果最充分，所以其γ偏压最大。因此，他们之间的排列为：γ轴拉＜γ偏拉＜γm＜γ偏压。什么叫塑性内力重分布？塑性铰与内力重分布有何关系？

钢筋混凝土连续梁板是超静定结构，在其加载的全过程中，由于材料的非弹性性质的发展，各截面间内力的分布规律会发生变化，这种情况称为内力重分布。钢筋混凝土超静定结构中，每形成一个塑性铰，就相当于减少一次超静定次数，内力发生一次较大的重分布。塑性铰的形成会改变结构的传力性能，所以超静定结构的内利分布很大程度上来自于塑性铰形成到结构破坏这个阶段。预应力混凝土结构的主要优缺点是什么？

合理有效地利用高强度钢材和混凝土，从而大大节约钢材，减轻结构自重。它比钢筋混凝土结构一般可节约钢材30%~50%，减轻结构自重达30%左右，特别在大跨度承重结构中更为经济。

受压和受拉构件大小偏心判别标准各是什么？

大小偏拉构件是以轴向拉力N的作用点在纵向钢筋之外或在纵向钢筋之间作为判别的界限的：当N作用在纵向钢筋的外侧，为大偏心受拉；当N在纵向钢筋之间，为小偏心受拉。

大小偏压构件的判别条件有两种： ①通过相对受压区高度ξ与相对界限受压区计算高度ξb的比较：当ξ<=ξb时，为受拉钢筋达到屈服的大偏心受压情况；当ξ>ξb时为受拉钢筋为达到屈服的小偏心受压情况。

②实际设计时常根据偏心距的大小来加以判定：当εe0>0.3h0时，在正常配筋范围内一般均属于大偏心受压破坏；当εe0<=0.3h0时，在正常配筋范围内一般均属于小偏心受压破坏

单筋受弯正截面界限破坏的含义是什么？

在受拉钢筋的应力达到屈服强度的同时，受压区混凝土边缘的压应变恰好达到极限压应变而破坏，即为界限破坏。

简述抵抗弯矩图及纵横坐标含义

所谓抵抗弯矩图，就是构件各截面实际能够抵抗的弯矩图形。

图形上的各纵坐标就是各截面实际能够抵抗的弯矩值，它可根据截面实有的纵筋截面面积求得；横坐标表示构件轴向尺寸长度。

正常使用极限状态验算内容包括哪些？其分项系数如何取值？

(1)验算内容抗裂验算、裂缝开展宽度验算和变形验算。

(2)5个分项系数均取1。为什么梁一般在跨中产生垂直裂缝而在支座附近产生斜裂缝？

什么情况受弯构件正截面强度计算应设计成双筋截面梁？采用双筋截面梁是否经济？ 钢筋和混凝土共同工作的原因有哪些？钢筋混凝土结构对有明显屈服点的钢筋有哪些质量要求？

简述钢筋混凝土梁斜截面的主要破坏形态以及影响截面承载力的主要因素。

何谓混凝土的徐变？影响徐变的因素有哪些？ 徐变与塑变的区别?

混凝土在一定的应力水平（如50%～70%的极限强度）下，保持荷载不变，随着时间的延续而增加的变形称为徐变。

影响混凝土徐变变形的因素主要有：①水泥用量越大（水灰比一定时），徐变越大。②W/C越小，徐变越小。③龄期长、结构致密、强度高，则徐变小。④骨料用量多，弹性模量高，级配好，最大粒径大，则徐变小。⑤应力水平越高，徐变越大。此外还与试验时的应力种类、试件尺寸、温度等有关。塑性变形主要是混凝土结合面裂缝的扩展延伸引起的,只有当应力超过了弹性极限后才发生,而且是不可恢复的.徐变不仅部分可恢复,而且在较小时的应力时就能发生.

第二篇：建筑结构 水工钢筋混凝土结构

1、维修加固钢筋混凝土的方法？

增大截面加固法：用同种材料加大构件截面面积，提高承载力

外粘型钢加固法：在混凝土构件四周粘贴型钢，显著提高承载力

预应力加固法：采用外加预应力的钢拉杆或撑杆，使加固与卸载合二为一

增设支点加固法;增设支点减小结构构件的计算跨度或变形，改变传力途径

粘贴钢板和纤维复合材料: 在混凝土表面用结构胶粘贴钢板或纤维复合材料，提高承载力

2、轻质高强的材料有哪些？

答：新型岩棉板、酚醛板、泡沫玻璃板建筑材料是区别于传统的砖瓦、灰砂石等建材的建筑材料新品种，包括的品种和门类很多。从功能上分，有墙体材料、装饰材料、门窗材料、保温材料、防水材料、粘结和密封材料，以及与其配套的各种五金件、塑料件及各种辅助材料等。

3、预防构件裂缝的其他措施？

选用水化热低的水泥，非活性骨料，选用级配优良、含泥量低的砂、石骨料。

大体积混凝土施工采取合理分层、分块、分缝措施。科学确定配合比，掺加减水剂，控制水泥用量，减小水化热。浇筑时加强振捣，提高密实度，可采用二次振捣。及时抹压表面，加强养护，适当延长养护时间。安排合理的拆模时间及顺序。

葛洲坝水利枢纽它位于中国湖北省宜昌市境内的长江三峡末端河段上，距离长江三峡出口南津关下游2.3公里。它是长江上第一座大型水电站，也是世界上最大的低水头大流量、径流式水电站。1971年5月开工兴建，1972年12月停工，1974年10月复工，1988年12月全部竣工。坝型为闸坝，最大坝高47米，总库容15.8亿立方米。总装机容量271.5万千瓦，其中二江水电站安装2台17万千瓦和5台12.5万千瓦机组；大江水电站安装14台12.5万千瓦机组。年均发电量140亿千瓦时。首台17万千瓦机组于1981年7月30日投入运行。[1] 葛洲坝工程具有发电、改善航道等综合效益。电站装机容量271.5万千瓦，单独运行时保证出力76.8万千瓦，年发电量157亿千瓦·时（三峡工程建成以后保证出力可提高到158万~194万千瓦，年发电量可提高到161亿千瓦·时）。电站以500千伏和220千伏输电线路并入华中电网，并通过500千伏直流输电线路向距离1000公里的上海输电120万千瓦。库区回水110～180公里，使川江航运条件得到改善。水库总库容15.8亿立方米，由于受航运限制；2013年无调洪削峰作用。三峡工程建成后，可对三峡工程因调洪下泄不均匀流量起反调节作用，有反调节库容8500万立方米。[2] 云南小湾水电站

中国水电建设史上建设规模仅次于长江三峡电站工程、设计装机容量四百二十万千瓦、年发电量一百九十亿千瓦时的小湾水电站今天（25日）中午12：30实现并网发电。

云南小湾水电站位于云南省大理白族自治州南涧县和临沧地区风庆县交界处，是澜沧江上的第三座梯级电站，总投资超过400亿元，历时10年时间建设。据中国华能集团公司副总经理那希志介绍，小湾工程坝高294.5米，是世界首座300M级混凝土双曲拱坝。其规模之大、施工难度以及运用的技术之多，均属世界之最。

作为西部大开发和“西电东送”工程的重要建设项目，小湾水电站以发电为主，兼有防洪、灌溉、拦沙及航运等综合利用效益，是具有多年调节性能的龙头水库，可以极大改善云南水电站群的调节性能，提高水电站枯期保证出力和电量，使枯期和汛期电量趋于平衡。小湾水电站在保证发电的同时，还可调节下游已建、在建和拟建中的漫湾、大朝山、景洪等多座电站的汛期和枯期发电用水。

哈利法塔（阿拉伯文：جرب ةفيلخ‎，拉丁化：burj khalifah‎，英文：Khalīfa tower），原名迪拜塔，又称迪拜大厦或比斯迪拜塔，是世界第一高楼与人工构造物。哈利法塔高828米，楼层总数162层，造价15亿美元，大厦本身的修建耗资至少10亿美元，还不包括其内部大型购物中心、湖泊和稍矮的塔楼群的修筑费用。哈利法塔总共使用33万立方米混凝土、6.2万吨强化钢筋，14.2万平方米玻璃。为了修建哈利法塔，共调用了大约4000名工人和100台起重机，把混凝土垂直泵上逾606米的地方，打破上海环球金融中心大厦建造时的492米纪录。大厦内设有56部升降机，速度最高达17.4米/秒，另外还有双层的观光升降机，每次最多可载42人。哈利法塔始建于2004年，当地时间2010年1月4日晚，迪拜酋长穆罕默德·本·拉希德·阿勒马克图姆揭开被称为“世界第一高楼”的“迪拜塔”纪念碑上的帷幕，宣告这座建筑正式落成，并将其更名为“哈利法塔”。

加拿大国家电视塔（the CN Tower）又译加拿大国家塔、西恩塔，位于加拿大安大略省多伦多。1995年，被美国土木工程协会（英文：American Society of Civil Engineers）收入世界七大工程奇迹，同时是世界名塔联盟（英文：World Federation of Great Towers）的成员

mitre gate 左右两扇门叶分别绕水道边壁内的垂直门轴旋转，关闭水道时，俯视形成“人”字形状的闸门。mitre gate 左右两扇门叶分别绕水道边壁内的垂直门轴旋转，关闭水道时，俯视形成“人”字形状的闸门。人字闸工作时，两扇门叶构成三铰拱以承受水压力；水道开时，两扇门叶位于边壁的门龛内，不承受水压力，处非工作状态。人字闸门一般只能承受单向水压力，而只能在上、下游水位相等，静水状况下操作运行，最用于通航河道的船闸，作为工作闸门布置在上、下闸首。

水建16149 16020134907 王旭明

第三篇：《水工钢筋混凝土结构》网上辅导材料之一

《水工钢筋混凝土结构》网上辅导材料之一

2004-03-08

第0～1章 绪论、钢筋混凝土结构的材料

第0章 绪论

基本概念：

一、钢筋混凝土结构的特点

1．混凝土结构的定义：混凝土结构是以混凝土为主要材料制成的结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。素混凝土结构是指由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构；钢筋混凝土结构是指由配置受力钢筋的混凝土制成的结构；预应力混凝土结构是指由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土制成的结构。其中，钢筋混凝土结构在工程中应用最为广泛。

2．钢筋混凝土结构的特点：钢筋混凝土结构是以混凝土承受压力、钢筋承受拉力，能比较充分合理地利用混凝土（高抗压性能）和钢筋（高抗拉性能）这两种材料的力学特性。与素混凝土结构相比，钢筋混凝土结构承载力大大提高，破坏也呈延性特征，有明显的裂缝和变形发展过程。对于一般工程结构，经济指标优于钢结构。技术经济效益显著。

钢筋有时也可以用来协助混凝土受压，改善混凝土的受压破坏脆性性能和减少截面尺寸。

3．钢筋和混凝土能够共同工作的主要原因：

（1）钢筋与混凝土之间存在有良好的粘结力，能牢固地形成整体，保证在荷载作用下，钢筋和外围混凝土能够协调变形，相互传力，共同受力。

（2）钢筋和混凝土两种材料的温度线膨胀系数接近（钢材为1.2×10-5，混凝土为(1.0~1.5)×10-5），当温度变化时，两者间不会产生很大的相对变形而破坏它们之间的结合，而能够共同工作。

二、钢筋混凝土结构的优点

（1）合理用材。能充分合理的利用钢筋（高抗拉性能）和混凝土（高抗压性能）两种材料的受力性能。

（2）耐久性好。在一般环境下，钢筋受到混凝土保护而不易生锈，而混凝土的强度随着时间的增长还有所提高，所以其耐久性较好。

（3）耐火性好。混凝土是不良导热体，遭火灾时，钢筋因有混凝土包裹而不致于很快升温到失去承载力的程度。

（4）可模性好。混凝土可根据设计需要支模浇筑成各种形状和尺寸的结构。

（5）整体性好。整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好，再通过合适的配筋，可获得较好的延性，有利于抗震、防爆和防辐射，适用于防护结构。

（6）易于就地取材。混凝土所用的原材料中占很大比例的石子和砂子，产地普遍，便于就地取材。

三、钢筋混凝土结构的缺点

（1）自重偏大。相对于钢结构来说，混凝土结构自重偏大，这对于建造大跨度结构和高层建筑是不利的。

（2）抗裂性差。由于混凝土的抗拉强度较低，在正常使用时，钢筋混凝土结构往往带裂缝工作，裂缝存在会影响结构物的正常使用性和耐久性。

（3）施工比较复杂，工序多。施工受季节、天气的影响也较大。

（4）新老混凝土不易形成整体。混凝土结构一旦破坏，修补和加固比较困难。

四、混凝土结构的发展方向

（1）在计算理论方面。在工程结构设计规范中已采用的基于概率论和数理统计分析的可靠度理论，概率极限状态计算体系要不断完善；混凝土的微观断裂机理、混凝土的多轴强度理论及非线性变形的计算理论等方面也需要更大的突破，并应用于工程结构设计中

（2）在材料研究方面。混凝土主要是向高强、轻质、耐久、易成型及具备某种特殊性能的高性能混凝土方向发展。钢筋的发展方向是高强、防腐、较好的延性和良好的粘结锚固性能。

（3）在结构型式方面。预应力混凝土结构由于抗裂性能好，可充分利用高强度材料，各种应用发展迅速。一些高性能新型组合结构具有充分利用材料强度、较好的适应变形能力（延性）、施工较简单等特点，也得到广泛应用

（4）在施工技术方面。大型水利工程的工地建有拌和楼（站）集中搅拌混凝土，城市应用的商品混凝土，都现浇混凝土施工，整体性好。大体积混凝土结构采用的滑模和碾压混凝土施工技术，施工机械化程度高。标准化（设计标准化、制造工业化、安装机械化）的装配式或装配整体式结构，施工上也具有一定的优越性。

在模板使用方面，除了目前使用的木模板、钢模板、竹模板、硬塑料模板外，今后将向多功能发展。发展薄片、美观、廉价又能与混凝土牢固结合的永久性模板，将使模板可以作为结构的一部分参与受力，还可省去装修工序。透水模板的使用，可以滤去混凝土中多余的水分，大大提高混凝土的密实性和耐久性。

在钢筋的连接成型方面，正在大力发展各种钢筋成型机械及绑扎机具，以减少大量的手工操作。除了现有的绑扎搭接、焊接、螺栓及挤压连接方式外，随着化工胶结材料的发展，还出现了胶接的连接方式。

第1章 钢筋混凝土结构的材料

基本概念：

一、钢筋的品种

1．按化学成分划分

（1）碳素钢：碳素钢按碳的含量多少分为低碳钢、和高碳钢。含碳量增加，能使钢材强度提高，性质变硬，但也使钢材的塑性和韧性降低，焊接性能也会变差。

（2）普通低合金钢：普通低合金钢是在炼钢时对碳素钢加入少量合金元素而形成的。低合金钢钢筋具有强度高、塑性及可焊性好的特点，因而应用较为广泛。

2．按加工工艺划分

我国生产的建筑用钢筋按加工工艺有热轧钢筋、冷加工钢筋、热处理钢筋及高强钢丝和钢绞线等。

3．按表面形状划分

（1）光面钢筋：表面是光滑的，与混凝土的粘结性较差。

（2）带肋钢筋：表面有纵向凸缘（纵肋）和许多等距离的斜向凸缘（横肋）。其中，由两条纵肋和纵肋两侧多道等距离、等高度及斜向相同的横肋形成的螺旋纹表面。若横肋斜向不同则形成了人字纹表面。这两种表面形状的钢筋习惯称为螺纹钢筋，现在称为等高肋钢筋，国内已基本上不再生产。

斜向凸缘和纵向凸缘不相交，甚无纵肋，剖面几何形状呈月牙形的钢筋，称为月牙肋钢筋，与同样公称直径的等高肋钢筋相比，凸缘处应力集中得到改善，但与混凝土之间的粘结强度略低于等高肋钢筋。

二、钢筋的力学性能

1．软钢的力学性能

软钢（热轧钢筋）有明显的屈服点，破坏前有明显的预兆（较大的变形，即伸长率），属塑性破坏。

2．硬钢的力学性能

硬钢（热处理钢筋及高强钢丝）强度高，但塑性差，脆性大。从加载到突然拉断，基本上不存在屈服阶段（流幅）。属脆性破坏。

材料的塑性好坏直接影响到结构构件的破坏性质。所以，应选择塑性好的钢筋。

3．冷拉钢筋的力学性能

冷拉是将钢筋拉伸超过屈服强度并达到强化阶段中的某一应力值，然后放松。若立即重新加荷，此时屈服点将提高。表明钢筋经冷拉后，屈服强度提高，但伸长率减小，塑性性能降低，也就是钢材性质变硬变脆了。此称冷拉硬化。

如果卸荷后，经过一段时间再重新加荷，则屈服点还会进一步提高，称冷拉时效。

钢筋冷拉后，只提高抗拉强度，其抗压强度并没有提高。因此，不要把冷拉钢筋用作受压钢筋。

三、钢筋的选用

1．选用原则

（1）建筑用钢筋要求具有一定的强度（屈服强度和抗拉强度），应适当采用较高强度的钢筋，以获得较好的经济效益。

（2）要求钢筋有足够的塑性（伸长率和冷弯性能），以使结构获取较好的破坏性质。

（3）应有良好的焊接性能，保证钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形。

（4）钢筋和混凝土之间应有足够的粘结力，保证两者共同工作。

2．钢筋混凝土结构中主要采用的钢筋

Ⅰ级钢筋（相当于HPB235）：Ⅰ级钢筋（Q235钢）是热轧光圆低碳钢筋，质量稳定，塑性及焊接性能较好，但强度稍低，而且与混凝土的粘结稍差。因此，Ⅰ级钢筋主要应用在厚度不大的板中或作为梁、柱的箍筋。

Ⅱ级钢筋（相当于HRB335）：Ⅱ级钢筋（20MnSi）是热轧月牙肋低合金钢筋，强度、塑性及可焊性都比较好。Ⅱ级钢筋在工程中应用较为广泛。

Ⅲ 级钢筋（相当于HRB400和RRB400）：Ⅲ 级钢筋（20MnSiV等）是热轧月牙肋低合金钢筋。其中余热处理Ⅲ 级（K20MnSi）是钢筋热轧后立即穿水，进行表面冷却，然后利用芯部余热自身完成回火处理而形成。它的塑性及可焊性也比较好, 强度更高。Ⅲ级钢筋在工程中应用越来越广泛。

四、混凝土的强度

1．混凝土的单轴强度

（1）立方体抗压强度fcu：不是结构计算的实用指标，它是衡量混凝土强度高低的基本指标，并以其标准值定义混凝土的强度等级。

（2）轴心抗压强度fc：比立方体抗压强度能更好地反映受压构件中混凝土的实际抗压强度，为一实用抗压强度指标。

（3）轴心抗拉强度ft：反映混凝土的抗拉能力。

（二）混凝土的多轴强度

上面所讲混凝土强度，均是指单向受力条件下所得到的强度。但实际上，结构物很少处于单向受力状态。工程上经常遇到的都是一些双向或三向受力的复合应力状态。用单轴应力状态的强度表示实际结构中混凝土的破坏条件（强度准则）不合理的，特别是对非杆件结构进行数值分析时，其强度准则的选取直接影响计算结果的精确度和正确性。所以研究复合应力状态下的混凝土强度条件，对进行合理设计是极为重要的。但由于测试技术的复杂性和试验结果的离散性，目前还未能建立起完整的强度理论。根据现有的试验结果，可以得出以下几点结论：

（1）双向受压的强度：双向受压的混凝土的强度比单向受压的强度为高。也就是说，一向强度随另一向压应力的增加而增加。

（2）双向受拉的强度：双向受拉的的混凝土强度与单向受拉强度基本一样。也就是说，混凝土一向抗拉强度基本上与另一向拉应力的大小无关。

（3）一向受拉一向受压的强度：一向受拉一向受压的混凝土抗压强度随另一向的拉应力的增加而降低。或者说，混凝土的抗拉强度随另一向的压应力的增加而降低。

（4）正应力及剪应力下的强度：在单轴正应力σ及剪应力τ共同作用下，当为压应力时，混凝土的抗剪强度有所提高，但当压应力过大时，混凝土的抗剪强度反有所降低。为拉应力时降低抗剪强度。

三向受力下的混凝土强度规律与双向受力时基本相同。

五、混凝土的变形

（一）混凝土的受力变形

1．混凝土的应力—应变曲线

试验表明, 混凝土不论是受压或是受拉，破坏的过程本质上是由连续材料逐步变成不连续材料的过程，即混凝土的破坏是微裂缝的发展导致横向变形引起的。对横向变形加以约束，就可以限制微裂缝的发展，从而可提高混凝土的强度。约束混凝土可以提高混凝土的强度，也可以提高混凝土的变形能力。复合应力状态对混凝土强度的影响就在于此原因。“约束混凝土”可以提高混凝土的强度，但更值得注意的是可以提高混凝土的变形能力，配箍筋混凝土就起此效果。

随着混凝土强度的提高，峰值应力、应变有所增大。但下降段的坡度变陡，即应力下降相同幅度时变形越小，极限应变减小，塑性变差，破坏时脆性显著。加载速度较快时，强度提高，但极限应变将减小。

2．混凝土的徐变及对混凝土结构的影响

徐变是混凝土在荷载长期持续作用下，应力不变，随着时间而增长的变形。

产生徐变的原因有：

（1）混凝土受力后，在应力不大的情况下，徐变缘于水泥石中的凝胶体产生的粘性流动（颗粒间的相对滑动）要延续一个很长的时间。

（2）在应力较大的情况下，骨料和水泥石结合面裂缝的持续发展，导致徐变加大。

徐变对混凝土结构的不利影响：

（1）徐变作用会使结构的变形增大。

（2）在预应力混凝土结构中，它还会造成较大的预应力损失。

（3）徐变还会使构件中混凝土和钢筋之间发生应力重分布，导致混凝土应力减小，钢筋应力增大，使得理论计算产生误差。

一定要注意避免高应力下的非线性徐变。

（二）混凝土的收缩及对混凝土结构的影响

混凝土在空气中结硬时，由于温、湿度及本身化学变化的影响，体积随时间增长而减小的现象称为收缩。

收缩对混凝土结构的不利影响：

（1）收缩受到约束时会使混凝土产生拉应力，甚至使混凝土开裂。

（2）混凝土收缩还会使预应力混凝土构件产生预应力损失。

混凝土的收缩会带来危害，而膨胀变形一般是有利的，不予讨论。

六、钢筋与混凝土的粘结

1．钢筋与混凝土之间的粘结力

粘结力是在钢筋和混凝土接触面上阻止两者相对滑移的剪应力。粘结力主要由三部分组成：

（1）水泥凝胶体与钢筋表面之间的化学胶着力（胶结力）；

（2）混凝土收缩，将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力（摩阻力）;

（3）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力。

光面钢筋在粘结应力达到粘结强度破坏时，其表面有明显的纵向摩擦痕迹。变形钢筋，接近破坏时，首先由于横肋挤压混凝土引起的环向或斜向拉应力而使钢筋周围混凝土开裂，最终因肋间混凝土剪切强度不够，将被挤碎带出，发生沿肋外径圆柱面的剪切破坏。其粘结强度比光面钢筋要大得多。

2．影响粘结强度的主要因素

（1）混凝土强度。粘结强度都随混凝土强度等级的提高而提高，粘结强度基本上与混凝土的抗拉强度成正比例的关系。

（2）钢筋的表面状况。钢筋表面形状对粘结强度有影响，变形钢筋的粘结强度大于光圆钢筋。

（3）混凝土保护层厚度和钢筋的净间距。增大保护层厚度（相对保护层厚度c/d），保持一定的钢筋间距（钢筋净距s与钢筋直径d的比值s/d），可以提高外围混凝土的抗劈裂能力，有利于粘结强度的充分发挥。也能使粘结强度得到相应的提高。

七、钢筋的锚固与连接

1．钢筋的锚固

根据钢筋受拉应力达到屈服强度时，钢筋才被拔出的条件确定出基本锚固（埋入）长度la。

为了保证钢筋在混凝土中锚固可靠，避免粘结遭到破坏，而使钢筋被拔出发生锚固破坏，设计时应该使钢筋在混凝土中有足够的锚固（埋入）长度la。分析表明，钢筋强度越高，直径越粗，混凝土强度越低，则要求锚固长度越长。

2．钢筋的连接

钢筋连接方法主要有：

（1）绑扎连接。绑扎连接是在钢筋搭接处用铁丝绑扎而成。是最常用和最简便的钢筋接长方法。但可靠性不够好。

（2）机械连接。采用螺旋或挤压套筒连接。此法简单、可靠。

（3）焊接。焊接有闪光对焊和电弧焊搭接。焊接质量有保证时，此法较可靠。

3．保证钢筋的锚固与连接的构造措施

（1）对不同等级的混凝土和钢筋，要保证最小搭接长度ll和锚固长度la；

（2）必须满足钢筋最小间距和混凝土保护层最小厚度的要求；

（3）在钢筋的搭接接头范围内应加密箍筋；

（4）在钢筋端部采用设置弯钩等机械锚固措施。对光面钢筋一定要加弯钩。

第四篇：《水工钢筋混凝土结构》课程设计(甲)

《水工钢筋混凝土结构》课程设计（甲）简介

课程编号：07176

课程名称：水工钢筋混凝土结构课程设计

总学时：2周学分：2

先修课程：“工程制图与计算机绘图”、“建筑材料”、“材料力学”、“结构力学”、“水工钢筋混凝土结构”等。

内容简介：

《水工钢筋混凝土结构》课程设计是水利水电工程专业的一门专业必修实践课。其主要内容包括：完成某钢筋混凝土矩形（或U形）渡槽槽身结构及支撑结构（刚架）设计，也可选择其他典型建筑物如梁板结构、水闸工作桥等进行设计。通过完成本课程设计，可培养学生综合利用所学专业知识进行结构设计的能力，提高学生的设计技能，同时进一步加强学生实践解决实际问题的能力，使学生具有利用力学知识和结构设计知识分析问题和解决问题的初步能力以及计算、编写及整理结构设计计算书、绘制结构施工图的初步能力。

使用的教材及主要参考书目录

1.水工钢筋混凝土结构课程设计指导书.自编教材.2.河海大学、大连理工大学、西安理工大学、清华大学合编.水工钢筋混凝土结构学（第4版）.北京：中国水利水电出版社，2009年.3.中华人民共和国行业标准,水工混凝土结构设计规范（SL 191-2008），北京：中国水利水电出版社，2009

4.中华人民共和国电力行业标准,水工建筑物荷载设计规范(DL/5077-1997),北京：中国电力工业出版社，1998.3

第五篇：水工钢筋混凝土结构课程设计任务书和指导书

2008级水利水电工程专业

水工钢筋混凝土结构课程设计

任务书和指导书

2008.12.01 设计任务书

一、题目

钢筋混凝土肋形楼盖设计

二、设计资料（1）某水电站生产副厂房为4级水工建筑物，厂房按正常运行状况设计，采用钢筋混凝土现浇单向板肋形楼盖，结构平面布置如图所示，墙体厚370mm。楼面面层为水磨石，梁板底面为20mm厚混合砂浆抹平。采用C25混凝土；梁中纵向受力钢筋为Ⅱ级，其余钢筋为Ⅰ级。试设计该楼盖（楼梯间在此平面之外，不考虑）。（2）荷载标准值

均布活荷载标准值：qk6.0kN/m2

水磨石：0.65kN/m；钢筋混凝土：25kN/m；混合沙浆：17kN/m

******025002500主梁23322500（次 梁）7200720036000厂房肋形楼盖结构平面示意图***

三、设计内容

（1）构件截面尺寸设计（2）板的设计计算（3）次梁的设计计算（4）主梁的设计计算

（5）绘制板的配筋图、绘制次梁的配筋图、绘制主梁的配筋图。

四、设计要求

（1）计算书应书写清楚，字体工整，主要计算步骤、计算公式、计算简图均应列入，并尽量利用表格编制计算过程。

（2）图纸应整洁，线条及字体应规范，并在规定时间内完成。设计指导书

一、目的要求

本课程设计是水工钢筋混凝土结构课程的重要实践环节之一。通过本课程设计，使学生对钢筋混凝土楼盖的组成、受力特点、荷载计算、内力分析、荷载组合及板、次梁、主梁配筋设计等有较全面、清楚的了解和掌握，为从事实际工程设计打下基础。

二、主要设计计算步骤 构件截面尺寸选择（1）板（2）次梁（3）主梁 板的设计计算（按塑性理论或弹性理论的方法计算板的内力，计算板的正截面承载力）（1）荷载

（2）计算简图的确定（3）计算板的弯矩设计值（4）板的配筋计算 次梁的设计计算（按塑性理论或弹性理论的方法计算次梁的内力，计算次梁的正截面、斜

截面承载力）（1）计算荷载设计值（2）确定次梁的计算简图

（3）计算内力设计值（弯矩设计值、剪力设计值）（4）承载力计算

1）正截面受弯承载力计算 2）斜截面受剪承载力计算 主梁的设计计算（主梁按弹性理论设计。承受次梁传下的集中荷载及主梁自重。为简化计

算，将主梁自重简化为集中荷载）（1）荷载设计值（2）确定计算简图

（3）计算内力设计值及绘制包络图

1）弯矩设计值 2）剪力设计值 3）弯矩和剪力包络图（4）承载力计算

1）正截面受弯承载力计算 2）斜截面受剪承载力计算

施工图绘制

绘制板的配筋图、绘制次梁的配筋图、绘制主梁的配筋图。