一级结构工程师专业知识：钢筋混凝土结构知识学习.docx

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1、一级结构工程师专业知识：钢筋混凝土结构知识学习1、问答题混凝土规范725条的本质是什么？正确答案：当受弯构件破坏时受压区的预应力筋和非预应力筋均表现为压力时，将二者视为一体，按照合力考虑，满足2（江南博哥）这个条件可以保证非预应力筋A屈服，也就是公式（7.2.1-1）中取f的正确性；当不满足z2时，因A的应力未知，故需要对=2位置取矩计算M，规范的公式7.2.5即是对=2位置取矩的结果。2、问答题混凝土规范341条所说的严寒地区和寒冷地区是如何区分的？正确答案：依 据民用建筑热工设计规范GB50176-2002，严寒地区和寒冷地区按照表2-1-1区分。3、问答?混凝土规范的1091条，锚筋层数

2、影响系数r的取值与锚筋层数有关，但是，层数如何理解？比如，图2-1-6中，锚筋层数应该算是多少呢？正确答案：这里的层数应该理解为竖向的排数。图2-1-6中锚筋的层数为3，应取r=0.9。4、问答题设计基准期和设计使用年限如何区别？正确答案：目前关于结构可靠性的最新国家标准为工程结构可靠性设计统一标准GB50153-2008，在术语、符号一章，对设计基准期和设计使用年限给出了定义，如下：设计使用年限（designworkinglirE.：设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。设计基准期（designreferenceperioD.：为确定可变作用等的取值而选用的时间参数。

3、该标准的表A.1.3将房屋结构的设计使用年限分为5年、25年、50年、100年四类，分别适用于临时性结构、易于替换的结构构件、普通房屋和构筑物、标志性建筑和特别重要的建筑结构。表A.3.3将公路桥涵结构的设计使用年限分为30年（小桥、涵洞）、50年（中桥、重要小桥）、100年（特大桥、大桥、重要中桥）三类。该标准的A.1.2条规定，房屋结构的设计基准期为50年。A.3.2条规定，公路桥涵结构的设计基准期为100年。笔者注意到，不少教材存在设计使用年限与设计基准期混淆的情况。例如，侯治国混凝土结构（第二版，武汉理工大学出版社，2005年）第25页将可靠性这一概念解释为结构在规定的时间内（设计基准

4、期为50年），在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和正常维护），完成预定功能的能力；叶见曙结构设计原理（第二版，人民交通出版社，2008年）第25页指出，可靠度概念中的规定时间即设计基准期；张树仁等钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理（人民交通出版社，2005年）第40页指出，这里所说的规定时间是指分析结构可靠度时考虑各项基本变量与时间的关系所取用的设计基准期。事实上，依据给出的术语可知，这里的规定的时间，应是指设计使用年限。之所以出现这种概念上的混淆，笔者认为其根源在于工程结构可靠度设计统一标准GB50153-92。该标准的1.0.5条规定：结构在规定的时间内，在规定的条件下，对

5、完成其预定功能应具有足够的可靠度，可靠度一般可用概率度量。确定结构可靠度及其有关设计参数时，应结合结构使用期选定适当的设计基准期作为结构可靠度设计所依据的时间参数。也就是说，在这个标准中，并没有明确设计基准期、设计使用年限这两个概念（实际上，工程结构设计基本术语和通用符号GBJ132-90中也只有设计基准期这一术语）。而规定各个行业（例如公路、铁路、水力）的可靠度设计统一标准均以此为依据制定，故目前在公路类的混凝土教材中均依然认为规定的时间是指设计基准期。另外，对于耐久性的描述中，同样涉及一个时间区间，有的教科书称之为设计基准期内，也是欠妥当的。因为，混凝土结构耐久性设计规范GBT50476-

6、2008中，术语结构耐久性被解释为：在设计确定的环境作用和维修、使用条件下，结构构件在设计使用年限内保持其适用性和安全性的能力。5、问答题混凝土规范332条的条文说明指出，悬臂构件容易发生事故，对其挠度从严掌握。那么，从严掌握是如何体现的呢？从表中看，计算跨度按2倍取用好像宽松了呀。正确答案：规范的意思是，和简支梁相比，悬臂梁的挠度控制更为严格。挠度的验算公式是ff，是不是从严，不能只看公式的右边限值，而应该将挠度验算式的左、右项综合考虑。对于如图2-1-4所示的简支梁和悬臂梁，根据结构力学中的图乘法可以得到构件的最大挠度值分别为：假定梁为手动吊车梁，依据混凝土规范表3.3.2挠度限值为l=5

7、00，则对于悬臂梁，应满足下式要求：而对于简支梁，则需要满足由于，可见，相对于简支梁，悬臂梁的挠度限值会更不容易达到要求，即，对其的要求是严格的。在表3.3.2中，对于屋盖、楼盖及楼梯构件，跨度越大，挠度限值越小。由以上分析可见，与简支梁相同档次的挠度限值，对于悬臂梁已经足够严格，因此，在查规范表3.3.2时，对于悬臂梁，表格第一列中用到的l不变，第二列中用到的l应取实际悬臂长度的2倍。顺便指出，对于悬臂构件，在计算其容许挠度时按照悬臂长度的2倍取用，相当于一个常规做法，该规定还可见于钢规表A.1.1下的注释1，以及公路混凝土规范的6.5.3条。6、问答题混凝土规范714条的注指出，当截面受拉

8、区配置有不同种类或不同预应力值的钢筋时，受弯构件的相对界限受压区高度应分别计算，并取其较小者，应如何理解？正确答案：当截面受拉区配置有不同种类或不同预应力值的钢筋时，受力分析通常是将其视为一个整体考虑，所承受的拉力作用于其合力点处。这时，应保证所有受拉钢筋都达到屈服才能公式的正确性。钢筋达到屈服的条件是b，存在多种钢筋或不同预应力值的钢筋时，就会对应有多个b，只有b小于等于的最小者，才能保证破坏时所有钢筋都达到屈服。7、问答题楼面活荷载与屋面活荷载是不是同一类型？换句话说，荷载效应组合中同时出现楼面活荷载与屋面活荷载时，要不要考虑组合值系数？正确答案：楼面活荷载与屋面活荷载不属于同一类型的荷载

9、，这可以从二者分列于荷载规范的4.2和4.3节可以看出。该规范4.3.1条规定，屋面均布活荷载不与雪荷载同时组合，意为取二者的较大者，因此，应考虑楼面活荷载与屋面活荷载的组合问题，需要有组合值系数。见下面的例题：某6层住宅楼，为砌体结构，横墙承重。已知横墙承受两侧均为4m的钢筋混凝土预制板传来的活荷载。要求：确定底层横墙承受的各层楼面荷载和屋面荷载（为上人屋面）传来的活荷载设计值。解：依据规范表4.1.1，住宅楼楼面活荷载标准值为2.0kNm2，依据表4.3.1，上人屋面均布活荷栽为2.0kNm2，组合值系数0.7。由于底层横墙承受的楼面活荷载包括26层共5个楼面，依据表4.1.2，折减系数为

10、0.70，故其承受的来自各楼面和屋面活荷载设计值为：1.4（52.00.7+2.00.7）4=47.04kNm8、问答题混凝土规范的332条指出，受弯构件的最大挠度应按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响进行计算，这个考虑荷载长期作用影响到底是怎样考虑的？正确答案：依据结构力学知识，梁的最大挠度计算公式为，式中，l0为计算跨度，M为梁的最大弯矩，EI为抗弯刚度，S为与荷载类型、支承条件有关的系数，例如，均布荷载作用下的简支梁，S=548。对于钢筋混凝土梁，由于其抗弯刚度在开裂之后不再是常数，不但随弯矩增大而减小，而且，由于混凝土的收缩徐变性质，随时间的增长抗弯刚度也会降低。依据混凝土规范，

11、将按照标准组合得到的弯矩记作M，按照准永久组合得到的弯矩记作M，短期刚度记作B。M可以认为是一种长期作用，随时间变化不大，因此这一部分产生的弯矩需要乘以挠度增大系数，（M-M）这一部分产生短期挠度，不必增大，于是，受弯构件的长期挠度可以按照下式计算：若将上式只采用M表达，写成，则需要有下式成立：可见，在混凝土规范中，是利用刚度B考虑长期作用影响的。公路混凝土规范中的处理与上述不同：先利用短期刚度求出短期挠度f，然后将f乘以挠度长期增长系数得到长期挠度。这种做法更容易看出是如何考虑长期作用影响的。若以混凝土规范中的符号来表示挠度放大系数，可得以M代替了M（公路混凝土规范中采用频遇组合作为短期效应

12、组合，而非标准组合），以M2代替了M（单纯是符号不同），就成为公路混凝土规范6.5.3条条文说明中的公式6-20。可见，两本规范的做法本质上相同。9、问答题混凝土规范11713条规定，剪力墙底部加强部位在重力荷载代表值作用下，墙肢的轴压比N（fcA）不宜超过，请问，这里的N应该如何计算？是N=G+05Q还是N=12（0+05Q）？正确答案：高规7.2.14条、抗规6.4.5条对剪力墙的轴压比亦有规定，应理解为同一概念。抗规6.4.2条的注指出：墙肢轴压比指墙的轴压力设计值与墙的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值，该条的条文说明指出：计算墙肢轴压力设计值时，不计入地震作用组合，但应取

13、分项系数1.2。高规的7.2.14条条文说明中指出：因为要简化设计计算，规程采用了重力荷载代表值作用下的轴力设计值（不考虑地震作用组合），即考虑重力荷载分项系数后的最大轴力设计值，计算剪力墙的名义轴压比。综上可知，对剪力墙计算轴压比时应采用N=1.2（G+0.5Q），式中，G、Q分别为永和荷载和可变荷载引起的轴压力。对此问题，王亚勇、戴国莹建筑抗震设计规范疑问解答一书的第67表达更为明确，原文如下：重力荷载代表值作用下，是指结构和构配件自重标准值和各可变荷载的组合，可变荷载的组合系数按表7-4（规范5.1.3条）采用，墙肢轴压比计算时，组合后的重力荷载分项系数取1.2。笔者也注意到有不同观点，

14、如下：（1）徐建建筑结构设计常见及疑难问题解析第186页指出，对于一般情况下的民用建筑，重力荷载代表值作用下剪力墙墙肢轴向压力设计值可近似按照N=1.25（SG+0.5S）计算。（2）包世华高层建筑结构设计和计算第314页的例题中，计算轴压比时采用的是进行配筋设计时的N。由于按照大偏心受压构件设计N取小者更不利，所以采用的是重力产生有利影响的组合，N=1.0（SG+0.5S）+1.3S。10、问答?混凝土规范的758条，规定h0取斜截面受拉区始端的垂直面有效高度，请问，这个起始端的位置在哪里呢？从图758中看好像起始端离变截面处有一段距离。正确答案：应该验算斜截面受剪承载力的截面，在规范的7.

15、5.2条有规定，本条只是受拉边倾斜而已，应该验算的截面位置仍依据7.5.2条。11、问答题混凝土规范724条原文如下：724受弯构件正截面受弯承载力的计算，应符合本规范公式（721-3）的要求。当由构造要求或按正常使用极限状态验算要求配置的纵向受拉钢筋截面面积大于受弯承载力要求的配筋面积时，按本规范公式（721-2）或公式（722-3）计算的混凝土受压区高度z，可仅计入受弯承载力条件所需的纵向受拉钢筋截面面积。应如何理解？正确答案：该条的意思是，如果配置的钢筋超量，应按照=b计算受弯承载力，相当于超过界限破坏配筋量的钢筋不被考虑。钢筋之所以超量，是由于构造要求或者正常使用极限状态的要求导致的。

16、12、问答题对混凝土规范的A.21条，有两个疑问；（1）对称于弯矩作用平面的截面指的是怎样的一种截面？（2）该条第1款中涉及的受压区高度，应该如何确定？正确答案：第一个问题：所谓弯矩作用平面，通俗来讲，就是将弯矩画成弧线时这个弧线所在的平面。于是可知，若将T形、工形、矩形截面的水平方向形心轴记作轴，且弯矩绕z轴作用，则这些截面都属于对称于弯矩作用平面的截面。第二个问题：混凝土受压区的合力，与外荷载压力N大小相等、方向相反，利用公式e=e，可以确定出混凝土受压区重心至截面重心的距离。若是矩形截面，则=2（h2-E.；若是工字形，稍微复杂些：因为受压区重心至截面上边缘的距离已经确定为（h2-E.，

17、因而需要利用材料力学中计算重心的公式求解出。顺便提及，该条的第2款规定了矩形截面的情况，由前述分析可知，矩形截面也属于对称于弯矩作用平面的截面之一种，因此，将第1款和第2款的规定对调，先讲特殊情况再讲更一般的情况，会更符合认知规律和一般的编排顺序。13、问答题用分层法计算构件内力时，要用到框架柱的线刚度，这时，柱计算高度z，是否需要按混凝土规范的表7311-2计算？通常考试时，图中给出的长度是计算长度吗？或者，这里的线刚度直接用层高计算就可以了？正确答案：这里首先需要澄清结构分析与构件设计的区别。结构分析完成构件内力的计算，然后根据内力进行构件设计。混凝土规范表7.3.11-2的计算长度（也称

18、有效长度）是对单个受压构件计算时取用的长度，用以考虑二阶效应。这是在内力分析结束之后的事，是构件设计。在用分层法进行结构内力分析时，受力模型为框架模型，通常按照一阶弹性分析处理，柱子的高度按照层高来取，与表7.3.11-2。的计算长度没有联系。14、问答题关于荷载规范，有下面的问题：（1）楼面活荷载为什么要折减？（2）该规范412条第1款应如何理解？其原文如下：1设计楼面梁时的折减系数：1）第1（1）项当楼面梁从属面积超过25m2时，应取09；2）第1（2）7项当楼面梁从属面积超过50m2时应取09；4）第912项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。正确答案：第一个问题：楼面活荷载标准值，是建

19、筑正常使用情况下的最大荷载值，根据使用要求，可以把这些荷载放置于任意合适的部位。但是，这样大的荷载满布于整个楼面的可能性是很小的，至于同时满布各层楼面，就会更小。因此，设计建筑结构时，应按承载面积和承载层数予以折减。第二个问题：所谓第1（1）项，是指规范表4.1.1中项次为1，类别为（1）的建筑，包括：住宅、宿舍、旅馆、办公室、医院、病房、托儿所、幼儿园。第1（2）7项也是同样理解。例如，教室就属于第1（2）项。所谓第912项应采用与所属房屋类别相同的折减系数，是指，第912项所规定的内容均是房屋的局部，是从属于17项中的各类房屋的。举例说明如下：项次9的厨房分为一般的厨房和餐厅的厨房。一般的

20、厨房位于住宅，属于第1（1）项，按照从属面积超过25m2取折减系数为0.9；而餐厅的厨房则属于项次2，应按照从属面积超过50m。取折减系数为0.9。15、问答?混凝土规范619条所说的预应力传递长度ltr和6110条所说的预应力钢筋的锚固长度la有何区别？正确答案：对先张法构件，进行端部截面抗裂验算时需要考虑预应力传递长度ltr范围内的应力变化。而预应力钢筋的锚固长度la，是为了保证在承载能力极限状态预应力钢筋应力达到fpy是而不至于被拔出，在锚固长度la内，钢筋应力不能达到fpy。16、问答题混凝土规范的7311条规定了柱子的计算长度，表7311-1中的排架方向指的是哪一个方向？另外，计算l

21、0时需注意哪些问题？正确答案：对于如图2-1-5所示的排架柱，排架方向指的是y轴方向，也就是说在压力作用下，柱子将沿排架方向发生挠度，即绕z轴产生弯曲。通常，绕z轴的计算长度记作如l，也就是说，脚标表示的是绕。惯性矩I（I）、回转半径t（i）均是这种表示方法。计算l时需注意以下问题：（1）柱与地面相连，取=0。（2）7.3.11条第3款计算l的道理和钢规中阶形柱计算l的道理是类似的。但需要注意的是，混凝土规范中使用的是柱与梁的线刚度比值，钢规中却是梁与柱的线刚度比值，二者互为倒数。计算发现，两本规范的计算结果十分接近，试演如下： ;=1.0，=0，则由混凝土规范的式（7.3.11-1）得到l=

22、1.151；按k=1.0，k=OC查钢规的表D-2，得到l=1.171。=0.5，=0.5，则由混凝土规范的式（7.3.11-1）得到l=1.151；按k=2，k=2查钢规的表D.2，得到l=1.161。（3）当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩值的75以上时，应利用规范的第3款计算l并取较小者。高规的5.2.2条规定，对于现浇楼面、装配整体式楼面中梁的刚度可考虑翼缘的作用予以增大，增大系数可取1.32.0。三校合编混凝土结构（中册）指出，对现浇楼盖，中框架取I=2I，边框架取I=1.5i；对装配整体式楼盖，中框架取I=1.5I，边框架取，I=1.2I。这里，I为矩形截面梁的截面惯性矩。（4）对

23、于表7.3.11-1下的注2，应理解为：对于有吊车房屋排架柱，下柱的计算长度在不考虑吊车荷载的情况，按无吊车房屋排架柱查表，所采用的H为从基础顶面算起的柱子全高。该做法可以与砌体规范的5.1.4条对照理解。（5）表7.3.11-2中的层高H，对于底层为计算层高，并非建筑层高。由于计算长度的选取属于力学分析问题，因此，可以看到砌体规范中H的选取与此类似。17、问答题荷载规范522条规定了多台吊车的荷载折减系数，如何理解？正确答案：笔者认为，应注意以下几个问题：（1）计算排架时，多台吊车同时满载且处于最不利位置的情况，实际中不大可能出现，但计算时却是按照这种情况计算的，故需要折减。（2）计算排架内

24、力时，当荷载组合中有一项吊车荷载时，需要考虑规范此处的折减系数。（3）对吊车梁，可不予折减。18、问答?对于混凝土规范的943条，有以下疑问：根据搭接接头连接区段131L确定接头的面积百分率，而确定lL时又要事先知道接头的面积百分率才能查表得到系数，这不是陷入死循环了吗？如何解决？正确答案：应先根据规范规定确定一个接头面积百分率，然后计算lL以及1.3lL，最后布置成原先设定的接头面积百分率。19、问答?对矩形截面受弯构件，最小配筋率验算是采用，还是？正确答案：混凝土规范9.5.1条的注释3指出，受弯构件、大偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率应按全截面面积扣除受压翼缘面积（6-6）h后的截面积计算，据此可知，对矩形截面受弯构件，验算式应是。不过，由于配筋率的定义式是，最小配筋率验算时采用Apbh可能更好理解一些。需要注意的是，公路混凝土规范却是采用，相当于Apbh，直观来看，在构造配筋的情况下比混凝土规范时要小。不过，公路桥梁一直按照如此做法，未发现不安全。