混凝土结构设计第一章材料的力学性能-习题答案要点

第⼀章材料的⼒学性能⼀、填空题

1、钢筋混凝⼟及预应⼒混凝⼟中所⽤的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和⽆明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为软钢，和硬钢。

2、对⽆明显屈服点的钢筋，通常取相当于残余应变为0.2%时的应⼒作为假定的屈服点，即条件屈服强度。

3、碳素钢可分为低碳钢、中碳钢和⾼碳钢。随着含碳量的增加，钢筋的强度提⾼、塑性降低。在低碳钢中加⼊少量锰、硅、钛、铬等合⾦元素，变成为普通低合⾦钢。

4、钢筋混凝⼟结构对钢筋性能的要求主要是强度、塑性、焊接性能、粘结⼒。

5、钢筋和混凝⼟是不同的材料，两者能够共同⼯作是因为两者之间的良好粘结⼒、两者相近的膨胀系数、混凝⼟包裹钢筋避免钢筋⽣锈

6、光⾯钢筋的粘结⼒由胶结⼒、摩擦⼒、挤压⼒三个部分组成。

7、钢筋在混凝⼟中应有⾜够的锚固长度，钢筋的强度越⾼、直径越粗、混凝⼟强度越低，则钢筋的锚固长度就越长。8、混凝⼟的极限压应变包括弹性应变和塑性应变两部分。塑性应变部分越⼤，表明变形能⼒越⼤，延性越好。

9、混凝⼟的延性随强度等级的提⾼⽽降低。同⼀强度等级的混凝⼟，随着加荷速度的减⼩，延性有所增加，最⼤压应⼒值随加荷速度的减⼩⽽减⼩。

10、钢筋混凝⼟轴⼼受压构件，混凝⼟收缩，则混凝⼟的应⼒增加，钢筋的应⼒减⼩。11、混凝⼟轴⼼受拉构件，混凝⼟徐变，则混凝⼟的应⼒减⼩，钢筋的应⼒增⼤。12、混凝⼟轴⼼受拉构件，混凝⼟收缩，则混凝⼟的应⼒增⼤，钢筋的应⼒减⼩。13、混凝⼟轴⼼抗压强度的标准试件尺⼨为150*150*300或150*150*150 。14、衡量钢筋塑性性能的指标有延伸率和冷弯性能。

15、当钢筋混凝⼟构件采⽤HRB335级钢筋时，要求混凝⼟强度等级不宜低于C20；当采⽤热处理钢筋作预应⼒钢筋时，要求混凝⼟强度不宜低C40 。⼆、判断题

1、混凝⼟强度等级是由⼀组⽴⽅体试块抗压后的平均强度确定的。（N）

2、采⽤边长为100mm的⾮标准⽴⽅体试块做抗压试验时，其换算系数是0.95。（Y）3、混凝⼟双向受压时强度⽐其单向受压时强度降低。（N）4、线性徐变是指徐变与荷载持续时间之间为线性关系。（Y）

5、对⽆明显屈服点的钢筋，设计时其强度标准值取值依据是条件屈服强度。（Y）

6、强度与应⼒的概念完全⼀样。（N）

7、含碳量越⾼的钢筋，屈服台阶越短、伸长率越⼩、塑性性能越差。（Y ）8、钢筋应⼒应变曲线下降段的应⼒是此阶段拉⼒除以实际颈缩的断⾯积。（N ）

9、有明显流幅钢筋的屈服强度是以屈服下限为依据的。 （Y ）

10、钢筋极限应变值与屈服点所对应的应变值之差反映了钢筋的延性。（Y ）

11、钢筋的弹性模量与钢筋级别、品种⽆关。 （N ）

12、钢筋的弹性模量指的是应⼒应变曲线上任何⼀点切线倾⾓的正切。（N ）13、硬钢在应⼒达到假定屈服点时，塑性应变为0.002。 （Y ）14、冷拉与冷拔⼀样，可同时提⾼钢筋的抗拉及抗压强度。 （N ）15、冷拔低碳钢丝本⾝是硬钢，其母材为软钢。 （Y ）16冷拔钢丝的冷拔次数越多则延性越差。 （Y ）

17、边长200mm 的混凝⼟⽴⽅体抗压强度为18MPa ，则标准⽴⽅体强度为18.9MPa 。 （Y ）

18、若混凝⼟⽴⽅强度与的试验⽅法由在试块表⾯不涂油改为涂油，三种边长尺⼨100mm 、150mm 、200mm 的试块强度是相同的。 （Y ）19、⾼宽⽐为3的棱柱体抗压强度可以代替⾼宽⽐为5的棱柱体抗压强度。（Y ）

20、混凝⼟轴⼼抗压强度随⾼宽⽐增⼤⽽变⼩，主要原因是试块的加载垫板与试块的接触⾯的摩摖阻⼒随⾼宽⽐增⼤⽽逐渐对破坏失去影响。 （Y ）21、混凝⼟的轴⼼抗压强度更接近于实际结构的混凝⼟抗压强度。（Y ）22、有三种混凝⼟受⼒状态：A ⼀向受压、⼀向受拉；B 单项受压；C 双向受压，则它的抗压强度的关系为：B>A>C 。 （N ）

23、称混凝⼟是弹塑性材料是因为混凝⼟在应⼒作⽤下所产⽣的变形包括两种变形：弹性变形和塑性变形。 （Y ）

24、混凝⼟强度等级越⾼，其应⼒峰值所对应的应变越⼩。（N ）25、变形模量随应⼒增⼤⽽增⼤。 （N ）

26、混凝⼟弹性模量仅仅与混凝⼟强度有关。 （N ）27、受拉时的弹性模量⼩于受压时的弹性模量。 （N ）28、混凝⼟强度等级越⾼其延性越好。 （N ）29、徐变变形不包括加荷时所产⽣的瞬时变形。 （Y ）30、产⽣徐变变形的同时也产⽣收缩变形。 （Y ）三、选择题

1、钢筋的冷加⼯有两种⽅法(冷拉、冷拔) （C ）A 、⼆者都可提⾼钢筋的抗拉和抗压强度；B 、冷拉时钢筋的冷拉应⼒应低于钢筋的屈服点；C 、冷拔后的钢筋没有明显的屈服点；D 、冷加⼯(冷拉、冷拔)后对塑性没有影响。

2、HRB400级钢筋的抗拉强度设计值2360N/mm y f =。冷拉III 级钢筋的抗

拉强度设计值2420N/mm y f =，则冷拉III 级钢筋的抗压强度设计值y f '=(B)A 、3102N/mm ；B 、3402N/mm ；C 、4002N/mm ；D 、4202N/mm3、钢筋经冷拉后， (D)A 、可提⾼y f 和y f '；B 、可提⾼y f 和伸长率；C 、可提⾼y f 和s E ；

D 、可提⾼y f ，但不能提⾼y f '。4、对钢筋冷加⼯的⽬的是： (A)A 、提⾼屈服强度；B 、增加钢材的塑性；

C 、提⾼钢筋与 混凝⼟的粘结强度；D 、调直、除锈。

5、对⽆明显屈服点的钢筋，《规范》取⽤的条件屈服强度为： (D)A 、应变为0.2%时所对应的应⼒；B 、应变为2%时所对应的应⼒；C 、极限抗拉强度的0.8倍；D 、极限抗拉强度的0.85倍。6、 混凝⼟强度等级C30表⽰： (D)A 、 混凝⼟的⽴⽅强度≥30N/mm 2；

B 、 混凝⼟的棱柱体抗压强度设计值c f ≥30 N/mm 2；C 、 混凝⼟的轴⼼抗压强度标准值ck f ≥30N/mm 2；D 、 混凝⼟的⽴⽅强度达30N/mm 2的概率不⼩于95%。7、 混凝⼟收缩变形 (C)

A 、与 混凝⼟所受的应⼒⼤⼩有关；B 、随⽔泥⽤量的增加⽽减⼩；C 、随⽔灰⽐的增加⽽增⼤。

8、在下列关于 混凝⼟收缩的概念中，正确的是： (A)A 、配置钢筋收缩裂缝宽度，但不能使收缩裂缝不出现；B 、为减⼩收缩应⼒，应提⾼ 混凝⼟强度等级；C 、为减⼩收缩应⼒，应多配分布钢筋；D 、设变形缝，可防⽌ 混凝⼟收缩。9、 混凝⼟的变形模量c E ' (A)

A 、随 混凝⼟应⼒增加⽽降低；

B 、与 混凝⼟弹性系数γ有关，弹性系数越⼩，其值越⼤；C 、与 混凝⼟强度等级有关、强度等级越⾼，其值越⼩；D 、与 混凝⼟弹性模量有关，弹性模量越⼤，其值越⼩。10、钢筋和混凝⼟之间的粘结强度， (C)A 、当外荷⼤时，其粘结强度⼤；

B 、当钢埋⼊ 混凝⼟中长度长时，其粘结强度⼤；C 、 混凝⼟强度等级⾼时，其粘结强度⼤；D 、钢筋级别低时，其粘结强度⼤

11、在下列关于 混凝⼟徐变的概念中，正确的是 () A 、周围环境越潮湿， 混凝⼟徐变越⼤；B 、⽔泥⽤量越多， 混凝⼟徐变越⼩；C 、⽔灰⽐越⼤， 混凝⼟徐变越⼩；D 、初始压应⼒越⼤， 混凝⼟徐变越⼩。12、 混凝⼟的极限压应变 (A)

A 、包括弹性应变和塑性应变、塑性部分越⼤、延性越好；B 、包括弹性应变和塑性应变，弹性部分越⼤，延性越好；C 、是σε曲线上最⼤压应⼒所对应的应变值。13、在 混凝⼟受拉开裂之前的瞬间 （B ）A 、 混凝⼟内钢筋受拉应⼒达到屈服应⼒；B 、 混凝⼟内钢筋受拉应⼒仍很低；C 、 混凝⼟变形与钢筋变形不⼀致；D 、 混凝⼟与钢筋之间的粘结⼒已破坏。

14、在I 、II 级钢筋周围 混凝⼟受压破坏之前的瞬间 （C ）A 、钢筋受压⼒达400N/mm 2；B 、钢筋受压应⼒仍很低；C 、受压钢筋已达屈服。

15、 混凝⼟的变形特点是： （D ）A 、应⼒和应变成正⽐例，即c c c =εE σ；

B 、均匀受压时cmax ε⼤，⾮均匀受压时cmax ε⼩；C 、当c ε→c,max ε时，c σ→c,max σ；

D 、低强度等级 混凝⼟的c,max ε⽐⾼强度等级 混凝⼟的c,max ε⼤。16、⼀两端固定对称配筋的钢筋混凝⼟构件，不考虑竖载作⽤，其⽀座距离不变（如图），设混凝⼟未开裂，由于混凝⼟收缩产⽣结果是（C）A、混凝⼟和钢筋均不产⽣应⼒；

B、钢筋受拉，混凝⼟受压；C、钢筋受压，混凝⼟受拉；

四、简答题

1、钢筋混凝⼟及预应⼒钢筋混凝⼟结构中所⽤的钢筋可分为哪两类？分别绘制它们的应⼒-应变曲线，并标明它们各⾃的强度指标。

答：有明显屈服点的钢筋(即软钢)和⽆明显屈服点的钢筋(即硬钢)。应⼒-应变曲线(略)2、什么是条件屈服强度？

答：硬钢的极限强度很⾼，变形很⼩，没有明显屈服点，通常取相应于残余作为名义屈服点，称为条件屈服强度。应变ε=0.2%时的应⼒0.2

3、检验钢筋的质量主要有哪⼏项指标？

答：对软钢有屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性能。对硬钢有极限强度、伸长率、冷弯性能。4、什么是钢筋的屈强⽐？它反映了什么问题？

答：屈强⽐为钢筋的屈服强度与极限强度的⽐值。它反映结构可靠性的潜⼒及材料的利⽤率。5、什么叫钢筋的冷拔？冷拉和冷拔对钢筋的性能的改变有何不同？

答：冷拔是将钢筋⽤强⼒拔过⽐其直径⼩的硬质合⾦拔丝膜。冷拉可以提⾼钢筋的抗拉强度但不能提⾼钢筋的抗压强度。冷拔可以同时提⾼钢筋的抗拉强度和抗压强度。6、需要焊接的钢筋为什么要先焊接后冷拉？

答：因为焊接时产⽣的⾼温会使钢筋软化，即强度降低，塑性增加。7、建筑⼯程中所⽤钢筋有哪⼏种？

答：分热轧钢筋、冷拉钢筋、冷轧带肋钢筋及热处理钢筋。

8、如何确定混凝⼟的⽴⽅体抗压强度标准值？它与试块尺⼨的关系如何？答：按标准⽅法制作、养护的边长为150mm的⽴⽅体在28天龄期⽤标准试验⽅法测得的具有95%保证率的抗压强度。试件尺⼨越⼩，抗压强度值越⾼。

9、确定混凝⼟的轴⼼抗压强度时，为何要⽤/>3h b (h 为棱柱体的⾼，b 为棱柱体的宽)的棱柱体当试件？答：混凝⼟的抗压强度随试件⾼宽⽐的⼤⼩⽽变化，但当/>3h b 时，混凝⼟的棱柱体抗压强度趋于稳定。10、为什么要有混凝⼟棱柱体抗压强度这个⼒学指标？它与混凝⼟⽴⽅体抗压强度有什么关系？

答：钢筋混凝⼟受压构件中棱柱体多于⽴⽅体，所以棱柱体抗压强度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强度。混凝⼟的棱柱体抗压强度低于混凝⼟的⽴⽅体抗压强度。

11、绘制混凝⼟在⼀次短期荷载下的应⼒-应变关系曲线，并标明c f 、0ε、cu ε等特征值。答：见教材

12、什么是混凝⼟的极限压应变cu ε？

答：混凝⼟的极限压应变是指混凝⼟棱柱体受压破坏时的最⼤压应变。13、什么是混凝⼟的徐变、线性徐变、⾮线性徐变？

答：徐变：混凝⼟在长期不变荷载作⽤下，应变随时间继续增长的现象。线性徐变：当混凝⼟应⼒较⼩时(<0.5c c f σ)时，徐变变形与初应⼒成正⽐，这种徐变即线性徐变。14、徐变和塑性变形有什么不同？

答：(1)徐变主要为⽔泥凝胶体的黏性流动。塑性变形主要为混凝⼟内微裂缝的发展。(2)徐变可部分恢复。塑性变形不可恢复。(3)有应⼒(不论⼤⼩)即有徐变。塑性变形只在应⼒较⼤时发⽣。

15、为什么伸⼊⽀座的钢筋要有⼀定的锚固长度？钢筋在绑扎搭接时，为什么要有⾜够的搭接长度？

答：设锚固长度的⽬的是通过该长度上黏结应⼒的积累，使钢筋在⽀座中锚固可靠，不会被拔出。钢筋绑扎搭接时，只有在搭接长度⾜够长时，才能通过钢筋与混凝⼟之间的黏结⼒来传递钢筋与钢筋之间的内⼒。

16、在钢筋混凝⼟结构中，钢筋和混凝⼟能够共同⼯作的基础是什么？ 答：(1)钢筋与混凝⼟之间的粘结⼒；(2)钢筋与混凝⼟两种材料的温度线膨胀系数接近(钢为1.2×10-5；混凝⼟为1.0×10-5～1.5×10-5)；(3)钢筋与构件边缘之间的混凝⼟保护层，保护钢筋不易发⽣锈蚀，不致因⽕灾使钢筋软化。17、影响混凝⼟抗压强度的因素是什么？

答：(1)组成混凝⼟的材料品种；(2)组成材料的配⽐：(a)⽔灰⽐(b)空⽓含量(c)⽔泥含量(d)⾻料最⼤尺⼨；(3)混凝⼟的龄期；(4)试验⽅法：(a)试件形状和尺⼨(b)加载速度。18、什么是混凝⼟的疲劳强度？

答：混凝⼟能够承受⼀定重复作⽤次数的应⼒值。

19、若混凝⼟试块以低于疲劳强度的应⼒值，在百万次以上重复作⽤后，是否会发⽣疲劳破坏？

答：不能产⽣疲劳破坏。只有在应⼒⼤于或等于疲动强度时，在百万次以上重复作⽤时，才会产⽣疲劳破坏。20、影响混凝⼟徐变的因素有哪些？

答：(1)所受应⼒值⼤⼩；(2)时间长短；(3)材料品种性质；(4)周围环境。21、什么是混凝⼟的收缩？

答：混凝⼟在空⽓中结硬时，随时间的延长体积减⼩的现象。

22、当荷载不变长期作⽤时，受压柱中钢筋和混凝⼟的压应⼒是否随时间变化？答：钢筋的压应⼒随时间的延长⽽增长，混凝⼟的压应⼒因徐变随时间的延长⽽减⼩。