材料的设计指标取值
（一）考试要求
1.《考试大纲》的要求：掌握
2.“试题”回顾
【试题1.2.3】 混凝土强度的标准试件尺寸（1998年）
评定混凝土强度采用的标准试件的尺寸，应为以下何项所示？
（A）150mm×150mm×150mm （B）φ150×300mm
（C）100mm×100mm×100mm （D）200mm×200mm×200mm
【试题1.2.4】 混凝土强度指标（1998年）
混凝土各种强度指标就其数值大小比较，以下何项正确？
（A）fcu，k＞fcm＞fc＞ftk＞ft（B）fcu，k＞fc＞fcm＞ftk＞ft
（C）fc＞fcu，k＞ft＞fc＞ftk（D）fc＞ft＞ftk＞fcm＞fcu，k
【试题1.2.5】 钢筋的力学特性（1998年）
关于钢筋的力学特性，以下何项所述错误？
（A）钢筋的受拉与受压弹性模量相同
（B）对无明显屈服点的钢材，其条件屈服强度是残余应变为0.2%所对应的应力
（C）钢筋的疲劳强度取决于最大应力与钢筋强度设计值的比值
（D）对预应力筋进行超张拉可以减少钢筋应力的松弛损失
【试题1.2.6】 抗压强度折减系数（2002年）
某工程施工中采用的混凝土试件为边长200mm的立方体，如将其抗压强度值换算成标准尺寸试件的抗压强度值，需要乘以抗压强度折减系数，试问此折减系数应为下列何项数值？
（A）0.9 （B）0.95 （C）1.0 （D）1.05
【试题1.2.7】 混凝土强度指标（2006年）
试问，下列关于同一强度等级混凝土的各种抗压强度标准值或设计值之间的大小关系，其中何项排列顺序正确？
（A）fcu，k＞fck＞fc≥f cf（B）fck＞fcu，k＞fc≥f cf
（C）fcu，k＞fck＞fc＞f cf（D）fcu，k＞f cf＞fck＞fc
【试题1.2.8】 混凝土抗压强度设计值（2008年）
关于混凝土抗压强度设计值的确定，下列何项所述正确？
（A）混凝土立方体抗压强度标准值乘以混凝土材料分项系数
（B）混凝土立方体抗压强度标准值除以混凝土材料分项系数
（C）混凝土轴心抗压强度标准值乘以混凝土材料分项系数
（D）混凝土轴心抗压强度标准值除以混凝土材料分项系数
【试题1.2.9】 混凝土强度（2010年）
某构件截面尺寸为b×h=500mm×500mm，混凝土强度等级为C30。试问，下列何项正确？
（A）fct=0.79N/mm2 （B）fcu，k=14.3N/mm2
（C）ftk=1.43N/mm2 （D）Gc=3×104N/mm2
（二）《混凝土结构设计规范》规定和算例
1.混凝土的设计指标取值
《混凝土结构设计规范》规定：
4.1.1 混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。立方体抗压强度标准值是指按标准方法制作、养护的边长为150mm的立方体试件，在28d或设计规定龄期以标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度值。
【例1.2.5】 混凝土的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述中，哪项是对的？
（A）龄期为21d，保证率为90% （B）龄期为21d，保证率为95%
（C）龄期为28d，保证率为95% （D）龄期为28d，保证率为97.73%
正答：（C）
根据《混凝土结构设计规范》第4.1.1条，混凝土的立方体抗压强度是按标准试验方法制作养护的边长为150mm的立方体试块，在28d龄期，用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度值。
《混凝土结构设计规范》规定：
4.1.4 混凝土轴心抗压强度的设计值fc应按表4.1.4-1采用；轴心抗拉强度的设计值ft应按表4.1.4-2采用。
表4.1.4-1 混凝土轴心抗压强度设计值（N/mm2）
表4.1.4-2 混凝土轴心抗拉强度设计值（N/mm2）
4.1.5 混凝土受压和受拉的弹性模量Ec宜按表4.1.5采用。
混凝土的剪切变形模量Gc可按相应弹性模量值的40%采用。
混凝土泊松比νc可按0.2采用。
表4.1.5 混凝土的弹性模量（×104N/mm2）
注：1.当有可靠试验依据时，弹性模量可根据实测数据确定；2.当混凝土中掺有大量矿物掺合料时，弹性模量可按规定龄期根据实测数据确定。
4.1.8 当温度在0℃～100℃范围内时，混凝土的热工参数可按下列规定取值：
线膨胀系数αc：1×10-5/℃；
导热系数λ：10.6kJ/（m·h·℃）；
比热容c：0.96kJ/（kg·℃）。
2.钢筋的设计指标取值
《混凝土结构设计规范》第4.2.2条的规定和条文说明：
4.2.2 钢筋的强度标准值应具有不小于95%的保证率。
4.2.2 （条文说明）
普通钢筋采用屈服强度标志。屈服强度标准值fyk相当于钢筋标准中的屈服强度特征值ReL。由于结构抗倒塌设计的需要，本次修订增列了钢筋极限强度（即钢筋拉断前相应于最大拉力下的强度）的标准值fstk，相当于钢筋标准中的抗拉强度特征值Rm。
预应力筋没有明显的屈服点，一般采用极限强度标志。极限强度标准值fptk相当于钢筋标准中的钢筋抗拉强度σb，在钢筋标准中一般取0.002残余应变所对应的应力σp0.2作为其条件屈服强度标准值fpyk。
【例1.2.6】 钢筋的强度标准值应具有不低于以下何值的保证率？
（A）100% （B）98% （C）95% （D）90%
正答：（C）
根据《混规》第4.2.2条规定，钢筋的强度标准值应具有不小于95%的保证率。
【例1.2.7】 对预应力钢筋在拉伸试验中无明显的流幅，通常取相应于残余应变为何项时的应力作为其屈服强度（称为条件屈服强度）。
（A）0.1% （B）0.2% （C）0.3% （D）1.0
正答：（B）
根据《混规》第4.2.2条的条文说明，对于预应力钢筋通常取相应于残余应变为0.2%时的应力作为其屈服强度。
《混凝土结构设计规范》第4.2.3条的规定和条文说明：
4.2.3 普通钢筋的抗拉强度设计值fy、抗压强度设计值fy′应按表4.2.3-1采用；预应力筋的抗拉强度设计值fpy、抗压强度设计值f′py应按表4.2.3-2采用。
当构件中配有不同种类的钢筋时，每种钢筋应采用各自的强度设计值。横向钢筋的抗拉强度设计值fyv应按表中fy的数值采用；当用作受剪、受扭、受冲切承载力计算时，其数值大于360N/mm2时应取360N/mm2。
表4.2.3-1 普通钢筋强度设计值（N/mm2）
表4.2.3-2 预应力筋强度设计值（N/mm2）
注：当预应力筋的强度标准值不符合表4.2.3-2的规定时，其强度设计值应进行相应的比例换算。
4.2.3 （条文说明）
当构件中配有不同牌号和强度等级的钢筋时，可采用各自的强度设计值进行计算。因为尽管强度不同，但极限状态下各种钢筋先后均已达到屈服。
《混凝土结构设计规范》规定：
4.2.5 普通钢筋和预应力筋的弹性模量Es应按表4.2.5采用。
表4.2.5 钢筋的弹性模量（×105N/mm2）
注：必要时可采用实测的弹性模量。
【例1.2.8】 钢筋混凝土构件中配有不同种类的钢筋时，其钢筋强度取值，以下叙述何项正确？
（A）各种钢筋均取其中最低等级的钢筋强度
（B）每种钢筋根据其受力情况应采用各自的强度
（C）取各种钢筋强度的平均值
（D）取其中最高等级的钢筋强度
正答：（B）
根据《混规》第4.2.3条的条文说明，钢筋混凝土构件中，配有不同种类的钢筋时，其钢筋强度取值应将多种钢筋根据其受力情况采用各自的强度。
【例1.2.9】 下列热轧钢筋，抗拉强度设计值最低的是何项？
（A）HPB300级钢筋 （B）HRB335级钢筋
（C）HRB400级钢筋 （D）RRB400级钢筋
正答：（A）
根据《混规》表4.2.3-1，HPB300级、HRB335级、HRB400级和RRB400级钢筋的抗拉强度设计值分别为270N/mm2、300N/mm2、360N/mm2和360N/mm2。
【例1.2.10】 下列热轧钢筋，哪一种钢筋的抗拉强度设计值最高？
（A）HPB300级（B）HRB335级
（C）HRB400级（D）HRB500级
正答：（D）
根据《混规》第4.2.3条表4.2.3-1，HRB500级钢筋的抗拉强度设计值最高。
3.并筋
《混凝土结构设计规范》第4.2.7条的规定和条文说明：
4.2.7 构件中的钢筋可采用并筋的配置形式。直径28mm及以下的钢筋并筋数量不应超过3根；直径32mm的钢筋并筋数量宜为2根；直径36mm及以上的钢筋不应采用并筋。并筋应按单根等效钢筋进行计算，等效钢筋的等效直径应按截面面积相等的原则换算确定。
4.2.7（条文说明）
并筋等效直径的概念适用于本规范中钢筋间距、保护层厚度、裂缝宽度验算、钢筋锚固长度、搭接接头面积百分率及搭接长度等有关条文的计算及构造规定。
相同直径的二并筋等效直径可取为1.41倍单根钢筋直径；三并筋等效直径可取为1.73倍单根钢筋直径。二并筋可按纵向或横向的方式布置；三并筋宜按品字形布置，并均按并筋的重心作为等效钢筋的重心。
图1.2.1 梁内纵向受力钢筋的并筋配置方式
等直径横向二并筋时，并筋后钢筋重心在原钢筋的重心处，如图1.2.1a所示；纵向等直径二并筋时，并筋后钢筋重心在距钢筋下或上表面d的位置处，如图1.2.1b所示；等直径光圆钢筋采用“品”字形并筋时，并筋后钢筋的重心在距钢筋下表面近似为0.8d的位置处；等直径肋形圆钢筋采用“品”字形并筋时，并筋后钢筋的重心在距钢筋下表面近似为0.87d的位置处，如图1.2.1c所示；等直径光圆钢筋反向“品”字形并筋时，并筋后钢筋的重心在距钢筋上表面近似为0.8d的位置处；等直径肋形钢筋反向“品”字形并筋时，并筋后钢筋的重心在距钢筋上表面近似为0.87d的位置处，如图1.2.1d所示。
两根直径相同的钢筋并筋后其等效直径可取1.41倍单根直径，即deq=1.41d。三根直径相同的钢筋并筋等效直径取1.73倍单根钢筋直径，即deq=1.73d。等效直径deq可以用于近似计算并筋后钢筋截面面积，以直径20mm的钢筋为例，其面积为314.2mm2，两根并筋后的等效直径为deq=1.41d=1.41×20=28.2mm，按等效直径计算的横截面面积为
。与实际结果有近4mm2差异；再以直径20mm的钢筋为例讨论三根并筋时其等效直径deq=1.73d=1.73×20=34.6mm，按等效直径计算的横截面面积为
，与实际结果有2mm2差异。这种微小的面积差异只占钢筋实际面积的0.64%和0.21%，不会影响结构设计计算的精度，所以实用中可以根据并筋的钢筋根数得到并筋后的钢筋面积，也可根据等效直径计算并筋后的钢筋面积。
（三）模拟考题
【1.2.6】 某批混凝土经抽样测定，其强度等级为C30，这意味着该批混凝土属于下列何种情况？
（A）立方体抗压强度达到30N/mm2的保证率为95%
（B）立方体抗压强度的平均值为30N/mm2
（C）立方体抗压强度标准值达到30N/mm2的保证率为95%
（D）立方体抗压强度设计值达到30N/mm2的保证率为95%
正答：（A）
根据《混规》第4.1.1条可知。
【1.2.7】 同一强度等级的混凝土各种强度标准值之间的关系属于下列何种情况？
（A）fck＞fc＞fcu，k＞ftk＞ft （B）ft＞ftk＞fc＞fck＞fcu，k
（C）fcu，k＞ftk＞ft＞fck＞fc （D）fcu，k＞fck＞fc＞ftk＞ft
正答：（D）
根据《混规》第4.1.1条，第4.1.3条，第4.1.4条规定可知。
【1.2.8】 同一强度等级的混凝土，对于其强度标准值，以下何种关系为正确？
（A）轴心抗压强度＞立方体抗压强度＞抗拉强度
（B）轴心抗压强度＞抗拉强度＞立方体抗压强度
（C）立方体抗压强度＞轴心抗压强度＞抗拉强度
（D）抗拉强度＞轴心抗压强度＞立方体抗压强度
正答：（C）
根据《混规》第4.1.3条表4.1.3规定，选项（C）是正确的。
【1.2.9】 与强度等级较低的混凝土相比，C50及其以上的混凝土具有如下哪个特点？
（A）强度提高，破坏时混凝土表现出明显的脆性
（B）强度提高，混凝土塑性性能有所改善
（C）强度提高，混凝土塑性性能显著改善
（D）抗压强度提高，抗拉强度不提高
正答：（A）
随混凝土强度等级的提高，其轴心抗压强度和轴心抗拉强度亦提高，而高强混凝土表现出明显的脆性。选项（A）是正确的。
【1.2.10】 普通钢筋强度标准值fyk、强度设计值fy和疲劳应力幅限值Δffy，三者之间的数值关系为何项所示？
（A）fyk＞fy＞Δffy （B）fyk＜fy＜Δffy
（C）fy＞fyk＞Δffy （D）fy=fyk＜Δffy
正答：（A）
根据《混规》第4.2.2条，第4.2.3条，第4.2.6条规定可知，普通钢筋强度标准值fyk最高，其次是强度设计值fy，疲劳应力幅限值Δffy最低。
【1.2.11】 混凝土抗压强度设计值（2008年一级）
关于混凝土抗压强度设计值的确定
（A）混凝土立方体抗压强度标准值乘以混凝土材料分项系数
（B）混凝土立方体抗压强度标准值除以混凝土材料分项系数
（C）混凝土轴心抗压强度标准值乘以混凝土材料分项系数
（D）混凝土轴心抗压强度标准值除以混凝土材料分项系数
正答：（D）
根据《混规》4.1.4条条文说明，混凝土的强度设计值由强度标准值除混凝土材料分项系数γc确定，（D）正确。
【1.2.12】 混凝土强度（2010年二级）
某构件截面尺寸为b×h=500×500mm，混凝土强度等级为C30。试问，下列何项正确？
（A）fct=0.79N/mm2 （B）fcu，k=14.3N/mm2
（C）ftk=1.43N/mm2 （D）Gc=3×104N/mm2
正答：（A）
《混规》D.2.2条，fct取表4.1.4-2中ft的0.55倍，0.55×1.43=0.79N/mm2。