混凝土结构设计原理答案.docx

《混凝土结构设计原理》是建筑工程领域的一门重要课程，涉及的内容涵盖了混凝土材料的基本性质、强度标准及设计原则。本章主要讨论了混凝土的几个关键强度指标及其确定方法，包括立方体抗压强度fcu,k、轴心抗压强度标准值fck和抗拉强度标准值ftk。 fcu,k是混凝土立方体抗压强度的标准值，它是通过对150mm边长的立方体试件在特定养护条件下进行抗压试验得到的，具有95%的保证率。而fck则是基于150mm×150mm×300mm棱柱体试件的抗压强度，因为试件形状的不同，fck通常低于fcu,k。这是因为棱柱体试件的高宽比更大，加载板对试件的约束效应较弱，导致其强度相对较低。 至于ftk，它代表混凝土的轴心抗拉强度标准值，也是通过标准试验方法从150mm×150mm×300mm棱柱体试件中测得的。在不同国家和地区，确定ftk的方法可能有所差异，如我国采用轴拉试验，而美国和加拿大则采用劈拉试验。 混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值fcu,k来确定的。在中国，《混凝土构造设计规范》（简称“砼规”）规定了从C15到C80共14个等级的混凝土，其中C50及以上被认为是高强混凝土。 针对混凝土结构的加固问题，如方形短柱因混凝土强度不足，可采用约束混凝土原理，通过增设全高的密排箍筋、焊接环筋或螺旋箍筋，然后在外部增加混凝土保护层，以提高柱子的承载能力，限制其在受力时的侧向膨胀。 在单向受力状态下，混凝土的强度会受到多种因素的影响，包括试件尺寸、形状、试验方法、加载速度、养护条件以及试件表面是否涂有润滑剂等。混凝土的轴心受压应力-应变曲线通常呈现上升段和下降段，上升段又分为三个阶段，分别对应弹性变形、裂缝稳定扩展和不稳定裂缝增长阶段。下降段则反映了混凝土破坏过程中的应力强度下降。在数学建模方面，有E.Hognestad模型和Rüsch模型等用于描述应力-应变关系，前者将上升段拟合为二次抛物线，下降段为斜直线，后者则更复杂，考虑了混凝土破坏过程中的非线性行为。 这些基本概念和理论是混凝土结构设计和施工中的核心知识，对于理解混凝土的性能和设计合理的结构至关重要。掌握这些原理有助于工程师在实际工程中做出准确的判断和决策，确保建筑结构的安全和耐久。