参
一、 填空题:
1、适用性 安全性 耐久性 2、50年
3、永久性荷载 可变荷载 偶然荷载
4、荷载标准值 可变荷载准永久值 可变荷载频遇值 可变荷载组合值 5、荷载标准值
6、荷载标准值与荷载分项系数的乘积。 7、承载能力极限状态 正常使用极限状态 8、可靠度分析 工程经验
9、结构重要性系数 荷载分项系数 材料的分项系数 10、1.0
11、正常设计 正常施工 正常使用 正常维护
二、 判断题:
1、∨ 2、× 3、× 4、∨ 5、× 6、× 7、× 8、× 9、× 10、× 11、×12、× 13、× 14、× 15、∨
三、单项选择题:
1、A 2、B 3、C 4、A 5、B 6、D 7、C 8、B 9、A 10、C 11、B 12、D 13、C 14、D 15、D 16、C 17、C 18、D 19、A
四、简答题:
1、在进行结构设计时,各类结构及构件在规定的时间内,在正常条件下,均能满足下列各项预定的功能要求:
(1)安全性; (2)适用性; (3)耐久性。
2、是指施加在结构上的集中或均布荷载以及引起结构外加变形或约束变形的因素的总称。
(1)直接作用:是指施加在结构上的集中或均布荷载(习惯上称荷载)。——定量(结构计算主要考虑荷载)
(2)间接作用:引起结构外加变形或约束变形的因素(如地基变形、混凝土收缩、温度变化或地震等引起的作用)。——定性(构造上采取措施)
3、为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。
由于作用在结构上的作用都是随时间而变化的,所以分析结构可靠度时必须相对固定一个时间坐标,以做基准,称设计基准期T,我国规定为50年。
4、结构设计基准期不等于结构的寿命,但有一定的联系。当年限超过50年后,失效概率增大,但结构并未完全报废,适当维修,还能正常使用。
5、分为三类:(1)恒荷载(永久荷载):在结构使用期间,其值不随时间变化或变化与其平均值相比可乎略。如:结构自重、装修层重、土压力、预应力等。
(2)活荷载(可变荷载):在结构使用期间,其值随时间变化,且变化与平均值相比不能忽略。例如:楼面活荷载,屋面活载、雪载、风载、吊车荷载等。
(3)偶然荷载:在结构使用期间不一定出现,一旦出现,其值很大且持续时间很短的荷载。如地震、爆炸力、撞击。
6、(1)荷载的标准值; (2)荷载准永久值Qq; (3)荷载频遇值Qf; (4)荷载组合值Qc。
7、是指结构在使用期间,在正常情况下可能出现的最大荷载值。由于最大荷载是随机变量,故荷载标准值原则上应根据荷载的设计基准期最大荷载概率分布的某一分位系数(使其保证率达到95%)而确定的。
它是各种荷载在建筑结构设计时采用的荷载基本代表值,其它代表值都是以它为依据计算得出的。包括:
(1)恒荷载标准值Gk:结构或构件自重、装修重等(查荷载规范,给出了各种材料容重)。
(2)活荷载标准值Qk:楼面活荷载、屋面活荷载、屋面积灰荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷载等。
8、当两种或两种以上可变荷在结构上同时作用时,由于所有荷载同时达到其单独出现时可能达到最大值的概率极小,因此,除主要荷载(产生最大荷载效应的荷载)仍可以其标准值为代表值外,其他伴随荷载均应取小于其标准值的组合值为荷载代表值。
其组合值系数为ψc,即Qc=ψcQk
9、结构由于各种作用原因,引起内力(轴力、弯矩、剪力、扭矩等)和变形(如挠度、转角、裂缝等),则内力和变形称为“作用效应”,用S表示。
当作用为荷载时,其效应称为“荷载作用效应”,荷载(恒载或活载)与荷载作用效应之间,一般近似按线性关系考虑,
即:S=CQ
10、(1)抗力是指结构或构件承受荷载作用效应的能力,如构件的承载力、刚度等,用R表示。
当一个构件制作完成后,它抵抗外界的能力(即抗力)是一定的,而作用于构件上的
作用效应是随外界作用的变化而变化的。
(2)影响结构抗力的主要因素:
①材料的力学性能;②构件的几何参数;③计算模式。 其表达式为:R=R(fc,fs,αk....)
11、(1)承载能力极限状态:指结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的不可恢复的变形的状态。
①整个结构或结构的一部分作为刚体失去了平衡(如产生倾覆或滑移、飘浮); ②结构构件或连接因材料强度被超过而破坏或因过度的塑性变形而不适合继续承载; ③结构变为机动体系(几何可变体系);
④结构或构件丧失稳定(如压屈等)。如图2-3所示为结构超过承载能力极限状态的一些例子。
图2-3 结构超过承载力极限状态示例
承载能力极限状态主要考虑结构安全功能的,一旦出现超过承载能力极限状态,结构就有可能发生严重事故倒塌、人员伤亡、财产损失,后果严重。因此其失效概率控制得低些(可靠性指标定得高)。
(2)正常使用极限状态:指结构或构件达到正常使用或耐久性能规定的限值状态。 ①影响正常使用或外观的变形; ②影响正常使用耐久性能的局部破坏(包括裂缝);
③影响正常使用的振动;
④影响正常使用的其他特定的状态。
如图2-4所示为超过正常使用极限状 图2-4 结构超过正常使用极限状态示例 态的例子。
正常使用极限状态可理解为结构或构件使用功能的破坏或损害或结构质量的恶化,其后果比承载能力极限状态轻,但是也不可忽视。例如,过大的变形会造成房屋内粉刷层剥落、
填充墙和隔墙开裂及屋面积水等后果;在多层精密仪表车间中,过大的楼面变形可能会影响到产品的质量;水池油罐等结构开裂会引起渗漏现象;过大的裂缝会影响结构的耐久性;过在变形和裂缝也将造成用房在心理上产生不安全感。
12、结构可靠性:指结构在规定的时间(设计基准期,50年),在规定的条件下(正常设计、正常施工和正常使用),完成预定功能的能力 ,称结构可靠性。
13、结构在规定的时间和规定的条件下,完成预定功能概率(如结构可靠性指标或结构的失效概率)。
14、应根据结构破坏可能产生的各种后果(生命安全、经济损失、社会影响)的严重性,对不同建筑结构采用不同的安全等级。我国规定为三级,如表2-1所示。
表2-1 混凝土结构重要性分级及重要性系数
15、同一建筑物内各种结构构件的安全等级是否要相同?
同一建筑物内的各种结构构件,一般宜采用与整个结构相同的安全等级,但如果提高某一结构构件的安全等级所需额外费用很少,又有减轻整个结构的破坏,从而大大地减少人员伤亡和财产损失,可将该结构构件的安全等级提高一级;相反,如果某一结构构件的破坏并不影响整个结构构件,则可将其安全等级降低一级。
16、为什么要引入分项系数?
结构设计以材料性能标准值、几何参数标准值以及荷载代表值为基本参量。但是,对应于不同的极限状态和不同的设计情况,要求的结构可靠度并不相同。在各类极限状态的表达式中,引入了材料性能分项系数和荷载分项系数等多个分项系数来反映不同情况下的可靠度要求。因此,分项系数是用极限状态设计时,为了保证所设计的结构或构件具有规定的可靠度,而在计算模式中采用的系数。
17、为充分考虑荷载的离散性(要求荷载的标准值95%的保证率,但实际超过其标准值Qk概率仍有5%左右)及计算时进行简化带来的不利影响,必须对荷载值乘以一个系数,称荷载的分项系数,以提高结构的目标可靠指标。
该系数是通过可靠性分析并考虑工程经验确定的。 (1)恒载分项系数γG的确定:
①对由可变荷载控制的组合,当其效应对结构不利时,取1.2,有利时取1.0;对抗倾覆和滑移验算时,取0.9;
②对由恒载效应控制的组合,取1.35。
(2)可变荷载分项系数γQ的确定:一般情况下取1.4;对标准值大于4KN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载,取1.3。
18、由荷载的分项系数乘以荷载的标准值,称恒载的设计值;由荷载的设计值与荷载效应系数的乘积则称为荷载效应设计值,即内力设计值。
19、对安全等级为一、二、三级的结构构件,γ0应分别取1.1、1.0、0.9。 20、考虑了(1)结构重要性系数;(2)荷载分项系数;(3)材料的分项系数。 21、包括延性破坏和脆性破坏两种。当结构构件属延性破坏时,由于破坏之前有明显的变形或其他的预兆,目标可靠指标要取略小一些;而当结构构件属脆性破坏时,因脆性破坏比较突然,破坏前无明显的变形或其他的预兆,目标可靠指标应取大一些。
22、(1)由可变荷载效应控制的组合; (2)由永久荷载效应控制的组合。 23、分为五大类,如表2-2所示。
表2-2 混凝土结构的环境类别
24、混凝土结构的耐久性是指在正常维护的条件下,在预计的使用时期内,在指定的工作环境中保证结构满足既定功能的要求。耐久性设计涉及面广,影响因素多,主要考虑以下几个方面:
(1)环境分类,针对不同的环境,采取不同的措施; (2)耐久性等级或结构寿命分等;
(3)耐久性计算对设计寿命或既存结构的寿命做出预计; (4)保证耐久性的构造措施和施工要求等。