第一章结构与设计

结构与设计

知识点

1、结构是指物体的各个组成部分之间的有序搭配和排列；

确定的搭配和排列决定了物体的性质和形态；

结构的各个组成部分，通常称为构件；

结构的本质是为了承受力和抵抗变形。

2、从力学的架构与形态考虑，结构可以分为如下三类：

1）实心结构指结构体本身是实心的结构，外力分布在整个体积，能承受较大的力，几何外形简单，如：实心墙、大坝

2）框架结构结构体由细长的杆件组成的结构，支撑空间而不充满空间，几何外形较为复杂，能承受垂直和水平荷载，如：脚手架、门窗、棚架3）壳体结构壳体内空，受力合理，形态稳定。如：贝壳、头盔、水杯、文具盒

3、结构的受力

1）力的基本形式

2）[案例分析] 单杠结构的受力分析

杠体：弯曲力

立柱：压力、弯曲力、拉力

斜拉杆：拉力

3）内力和应力

内力：当一个结构受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用会发生改变, 产生一种抵抗的力

应力：构件的单位横截面上产生的内力，应力达到某一极限值时, 结构就会遭到破坏。

用公式表示应力为σ =F/s,

其中,F ——内力,S ——受力面积, σ——应力

[例]拿出一根细线，拉断VS对折几次后拉断。

提问：哪一种需要的力更大一些？

[结论] 细线本身会产生一种抵抗的力，成为内力；

当把它对折后，横截面积改变，对应的应力也将变化。

4、结构的稳定性和强度

1）稳定指的不是状态绝对不变，而是指受扰后，能允许状态有所波动，但当扰动消失后，能重新回到原平衡状态的能力。

2）影响结构稳定性的因素：

重心位置的高低支撑面的大小结构的形状3）结构的强度是指结构抵抗变形的能力

4）影响结构强度的因素：

结构的形状使用的材料构件之间的连接方式

5、结构设计应考虑的主要因素

●稳定性和强度要求

●安全因素,

●公众和使用者的审美需求,

●使用者的个性化需要,

●对设计对象的成本控制要求

●一定的使用寿命

……

6、对“赵州桥”的欣赏和评价

赵州桥

结构：拱肩加拱的敞肩结构。

受力：敞肩拱、拱圈、拱角

文化价值：古代桥梁建筑的典范。;

练习题

一、选择题1．下列哪个选项是受自然界结构形状的启发而设计的（ ）A ．签字笔 B.潜水艇 C.课桌 D.岳阳楼

2．在08北京奥运会上进行体操比赛的时候，运动员在单杠上做大回环姿势时，会使杠体产生（ ）变形。A.压缩 B.拉伸 C.弯曲 D.断裂3．日中生活中，用指甲钳剪断指甲时，指甲主要受力形式是( )A.弯曲力 B.扭转力 C.压力 D.剪切力4．周伟为了使自己家客厅的茶几更具有欣赏价值，那么他应该侧重改变茶几的（ ）A.造型 B.功能 C.安全 D.强度

5．如图所示是农民从水井里打水的情景，辘轳套在固定的木轴上，井绳绕在辘轳上，摇动把手使辘轳转动从而带动水桶上升，辘轳受到的力主要是（ ）A.拉力 B.剪切力 C.扭转力（扭矩） D.弯曲力（弯矩）6．泰姬陵，是印度知名度最高的古迹之一，是莫卧儿王朝

第五代皇帝沙贾汗为了纪念他已故皇后阿姬曼·芭奴而建立的陵墓，被誉为“完美建筑”。 2007年7月7日，成为世界新七大奇迹之一。泰姬陵整体在结构上属于（ ）A.实体结构 B.框架结构 C.壳体结构 D.组合结构7．小亮要自己动手制作一个相框，开始用4根木条制成了一个相框，发现这个相框不够牢固，他对这个相框进行了优化改造，下列做法中不能．．使相框更牢固的做法是（ ）A ．把相框的连接方式钉连接，改为榫卯连接和胶连方式B ．在相框的四个角上，分别钉上一根木头，使之构成三角形C ．把相框原有的钉连接改为螺栓连接D ．把原来的方榫连接改为圆榫连接8．下列自行车四个部位的连接中属于铰连接的是（ ）

A 、辐条与车圈连接

B 、链结间连接

C 、鞍座与车架连接

D 、轮胎与车圈连接

9．在体育比赛中，以下选项中属于利用结构不稳定性实现特定功能的是（）

A．乒乓球桌 B.羽毛球拍 C.跨栏栏架 D.单杠

10．赵州桥是当今世界上年代最久、跨度最大的敞肩型石拱

桥。下面有关赵州桥的描述中，不是

．．从技术角度欣赏结构的

是（）

A.赵州桥的坦拱设计，使桥面平坦宽阔，方便了车辆通行

B.大拱的两肩，砌了4个并行的小拱，实现了泄洪.省料以及稳定桥身的目的

C.李春就地取材，选用附近州县的质地坚硬的青灰色砂石作为建桥石料

D.桥两侧的栏板上雕刻的蚣蝮，寄寓大桥不受水害，长存永安

11．下面关于流程中环节和时序说法正确的是（）

A.有的流程时序可以调整，有的流程时序不可调整

B.任何流程环节的时序都不能调整的

C.任何流程环节的时序都是可以调整的

D.环节多的流程时序才能调整

12．在手工制作小铁锤的流程设计中,下列说法不正确

．．．的是( )

A.手工制作小铁锤流程设计需要考虑设备、材料、加工方法、热处理等因素

B.小铁锤的加工流程可划分为锤头加工环节、锤柄加工环节和装配环节

C.锤头和锤柄的连接方式可用铰连接

D.锤头可进行淬火处理，以提高硬度

13．儿童的平衡能力相对比较弱。为了防止翻车，大多数童车

的后轮两侧会加两个小轮。这一设计主要是为了（）

A．增大了摩擦力，方便制动停车

B．降低了重心，增强了结构的稳定性

C．增大了结构与地面的接触面，增强了结构的稳定性

D．增大了结构与地面的支撑面，增强了结构的稳定性

14．装有辅助小轮的童车、双梁载重车、弯梁女式车、双坐双脚蹬的双人车等都属于自行车家族，但各自的功能不同，这是因为设计者改变了（）

A.车的自重

B.车的材料

C.车的结构

D.车的大小

15、走钢丝的人手上拿着一条长棒的目的是（）

A．美观 B．重心低 C．保护 D．支撑

16、分析下列物体的结构类型，判断哪个属于实体结构。（）

A．电灯泡 B．乒乓球 C．橡皮檫 D．篮球

二、技术试验题

1、雨伞是我们生活中常用品（如图所示），但雨伞的种类多，质量与价值也各不相同。请你设计一个简单的试验方案，检测雨伞的

性能（生活中很容易获取一些材料和设备进行试

验）.

试验名称：▲

试验目的：▲

试验准备：▲

试验方法：▲

(1)防风性能试验：▲

(2)防水性能试验：▲

2、案例分析

纸张的结构造型与强度的关系的试验报告

高一（3）班赵梅同学在完成了纸张的结构造型与强度的关系的试验之后撰写了如下的试验报告。请将其没写完整的补充完整。

试验目的：

试验准备：大小相同的纸张若干，胶水，高度相同的木块两块（用做支架），不同质量的砝码若干，试验记录纸，试验报告书。

试验过程：

1、取一张纸片放在支架上，再将

砝码放于纸片上，观察试验现象并记

录纸片所能承受的砝码的质量。

2、将其余纸张通过折叠、卷曲等

操作，制作成不同的造型（必要时用

胶水粘贴），再放于支架上，然后放上

砝码，分别记录不同造型的纸张所能承受的砝码的质量。

3、列表比较各次试验中不同结构造型的纸张的强度。

试验总结：

请举两个现实生活中通过改变物体的结构造型来增加物体的强度的事例。

三、设计题

一碰到下雨天，同学们来教室上课会带来各种各样的雨具。为了放好这些雨具，不让水更多的滴在教室的地面，使地面潮湿，从而让教室更加整洁，需要你用木头设计一个雨具架。（请从结构的稳定性、强度、材料、使用方便以及美观等方面综合考虑）

1.用草图表达你的设计思想，并写出必要的说明。

2.针对你的设计方案，列出加工所需的工具。

参考答案

一、选择题

二、技术实验题

1、试验名称：雨伞性能试验

试验目的：测试雨伞性能

试验准备：待测雨伞、水、水盆等（学生需写出用到的器材）

试验方法：

①抗风性能试验：撑开雨伞，握住伞柄，举高后用力快速向下拉，观察雨伞是否翻转或变形，并作记录。

②防水性能试验：撑开雨伞，在雨伞伞面上泼大量的水，或者在大雨下撑伞，观察雨伞是否漏水，并作记录。

2、试验目的：测试纸张的结构造型与强度的关系

试验结果：1、物体的结构造型对强度有影响。

2、相同材料的物体结构不同，强度不同

3、相同结构造型的材料，间距不同，强度不同

4、我们可以改变结构来增强物体的结构强度

实例：工字钢型材、矿泉水瓶上的凹凸纹

三、设计题

1、说明示例：

①采用框架结构，长方体，有较好的稳固性；（结构、稳定性、强度）

②上方均匀分为若干小方格，以便放置长雨伞；折叠伞可挂在周围一圈的小

钉子; （实用性）

③下方铺上一定尺寸的地毯，以方便吸水；或在下方开一小孔，以方便漏水。（与教师环境相符）

2、工具：木工尺、框锯、木工刨、羊角锤等。

混凝土结构设计原理课后答案

绪论 0-1：钢筋和混凝土是两种物理、力学性能很不相同的材料，它们为什么能结合在一起工作？ 答：其主要原因是：①混凝土结硬后，能与钢筋牢固的粘结在一起，相互传递内力。粘结力是两种性质不同的材料能共同工作的基础。②钢筋的线膨胀系数为1.2×10-5C-1，混凝土的线膨胀系数为1.0×10-5～1.5×10-5C-1，二者的数值相近。因此，当温度变化时，钢筋与混凝土之间不会存在较大的相对变形和温度应力而发生粘结破坏。 习题0-2：影响混凝土的抗压强度的因素有哪些？ 答: 实验方法、实验尺寸、混凝土抗压实验室，加载速度对立方体抗压强度也有影响。 第一章 1-1 混凝土结构对钢筋性能有什么要求？各项要求指标能达到什么目的？ 答：1强度高，强度系指钢筋的屈服强度和极限强度。采用较高强度的钢筋可以节省钢筋，获得较好的经济效益。2塑性好，钢筋混凝土结构要求钢筋在断裂前有足够的的变形，能给人以破坏的预兆。因此，钢筋的塑性应保证钢筋的伸长率和冷弯性能合格。3可焊性好，在很多情况下，钢筋的接长和钢筋的钢筋之间的链接需通过焊接，因此，要求在一定的工艺条件下钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好。4与混凝土的粘结锚固性能好，为了使钢筋的强度能够充分的被利用和保证钢筋与混凝土共同作用，二者之间应有足够的粘结力。 1-2 钢筋冷拉和冷拔的抗压、抗拉强度都能提高吗？为什么？ 答:冷拉能提高抗拉强度却不能提高抗压强度，冷拉是使热轧钢筋的冷拉应力值先超过屈服强度，然后卸载，在卸载的过程中钢筋产生残余变形，停留一段时间再进行张拉，屈服点会有所提高，从而提高抗拉强度，在冷拉过程中有塑性变化，所以不能提高抗压强度。冷拨可以同时提高钢筋的抗拉和抗压强度，冷拨是将钢筋用强力拔过比其径小的硬质合金拔丝模，钢筋受到纵向拉力和横向压力作用，内部结构发生变化，截面变小，而长度增加，因此抗拉抗压增强。

结构设计原理 第一章 材料的力学性能 习题及答案

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与无明显屈服点的钢筋,通常分别称它们为____________ 与。 2、对无明显屈服点的钢筋,通常取相当于残余应变为时的应力作为假定的屈服点,即。 3、碳素钢可分为、与。随着含碳量的增加,钢筋的强度、塑性。在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素,变成为。 4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要就是、、 、。 5、钢筋与混凝土就是不同的材料,两者能够共同工作就是因为 、、 6、光面钢筋的粘结力由、、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、直径越、混凝土强度越,则钢筋的锚固长度就越长。 8、混凝土的极限压应变包括与两部分。 部分越大,表明变形能力越, 越好。 9、混凝土的延性随强度等级的提高而。同一强度等级的混凝土,随着加荷速度的减小,延性有所,最大压应力值随加荷速度的减小而。 10、钢筋混凝土轴心受压构件,混凝土收缩,则混凝土的应力,钢筋的应力。 11、混凝土轴心受拉构件,混凝土徐变,则混凝土的应力,钢筋的应力。 12、混凝土轴心受拉构件,混凝土收缩,则混凝土的应力,钢筋的应力。 二、判断题 1、混凝土强度等级就是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。 2、采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时,其换算系数就是0、95。 3、混凝土双向受压时强度比其单向受压时强度降低。 4、线性徐变就是指徐变与荷载持续时间之间为线性关系。 5、对无明显屈服点的钢筋,设计时其强度标准值取值依据就是条件屈服强度。 6、强度与应力的概念完全一样。 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。 8、钢筋应力应变曲线下降段的应力就是此阶段拉力除以实际颈缩的断面积。 9、有明显流幅钢筋的屈服强度就是以屈服下限为依据的。 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。 11、钢筋的弹性模量与钢筋级别、品种无关。 12、钢筋的弹性模量指的就是应力应变曲线上任何一点切线倾角的正切。

钢结构设计原理第1阶段测试题

江南大学现代远程教育第一阶段测试卷 考试科目:《钢结构设计原理》第一章至第三章第5节（总分100分）时间：90分钟 一、单项选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分） 1、在钢材所含化学元素中，均为有害杂质的一组是（ C） A、碳磷硅 B、硫磷锰 C、硫氧氮 D、碳锰矾 2、钢材的性能因温度而变化，在负温范围内钢材的塑性和韧性（B） A、不变 B、降低 C、升高 D、稍有提高，但变化不大 3、在钢结构设计中，认为钢材屈服点是构件可以达到的（A）。 A、最大应力 B、设计应力 C、疲劳应力 D、稳定临界应力 4、钢结构具有良好的抗震性能是因为（C）。 A、钢材的强度高 B、钢结构的质量轻 C、钢材良好的吸能能力和延性 D、钢结构的材质均匀 5、在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需（C ）指标。 A、低温屈服强度 B、低温抗拉强度 C、低温冲击韧性 D、疲劳强度 6、进行疲劳验算时，计算部分的设计应力幅应按（A ） A、标准荷载计算 B、设计荷载计算 C、考虑动力系数的标准荷载计算 D、考虑动力系数的设计荷载计算 7、焊接残余应力不影响构件的（ B） A、整体稳定 B、静力强度 C、刚度 D、局部稳定 8、在进行正常使用极限状态计算时，计算用的荷载（C ）。 A、需要将永久荷载的标准值乘以永久荷载分项系数 B、需要将可变荷载的标准值乘以可变荷载分项系数 C、永久荷载和可变荷载都要乘以各自的荷载分项系数 D、永久荷载和可变荷载都用标准值，不必乘荷载分项系数 9、为提高对接焊缝的容许应力幅应采取下列哪项措施（A ） A、对焊缝进行加工，磨平处理 B、提高钢材强度 C、提高焊条抗拉强度 D、改变作用的应力幅 10、钢材的冷弯试验是判别钢材（ C）的指标。 A、强度 B、塑性 C、塑性及冶金质量 D、韧性及可焊性

结构设计原理课后题答案8—20

8-1大小偏心受拉构件的界限如何区分？它们的特点与破坏特征各有何不同？ 答：当偏心拉力作用点在As合力点与A’s合力点之间时为小偏心受拉情况，否则为大偏心受拉。小偏心情况下，构件破坏前混凝土已全部裂通，拉力完全由钢筋承担；大偏心情况下，裂缝不会贯通整个截面，裂缝开展很大，受压区混凝土被压碎。 8-2《公路桥规》对大小偏心受拉构件纵向钢筋的最小配筋率有哪些要求？ 答：规定小偏心受拉构件一侧受拉纵筋的配筋率按构件毛截面面积计算，而大偏心受拉构件 一侧受拉纵筋的配筋率按As/bh 0计算,他们的值都不应小于45f td /f sd ，同时不小于0.2. 9-1对于钢筋混凝土构件，为什么《公路桥规》必须进行持久状况正常使用极限状态计算和短暂状况应力计算？与持久状况承载能力极限状态计算有何不同之处？ 答：因为钢筋混凝土构件除了可能由于材料强度破坏或失稳等原因达到承载能力极限状态以外，还可能由于构件变形或裂缝过大影响了构件的适用性及耐久性，而达不到结构正常使用要求。不同点：○1极限状态取构件破坏阶段○2截面承载能力大于最不利荷载效应○3作用效应取短期和长期效应的一种或两种组合，汽车荷载不计冲击系数。 9-2什么是钢筋混凝土构件的换算截面？ 答：将钢筋和受压区混凝土两种材料组成的实际截面换算成一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面。 9-3引起钢筋混凝土构件出现裂缝的主要因素有哪些？ 答：作用效应、外加变形或约束变形、钢筋锈蚀。 9-4影响混凝土结构耐久性的主要因素有哪些？混凝土结构耐久性设计应考虑什么？ 答：混凝土冻融破坏、混凝土的碱集料反应、侵蚀性介质的腐蚀、机械磨损、混凝土的碳化、钢筋锈蚀。混凝土耐久性设计可能与混凝土材料、结构构造和裂缝 12-1何为预应力混凝土?为什么要对构件施加预应力？预应力混凝土的主要优点是什么？其基本原理是什么？ 答：所谓预应力混凝土，就是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土。 对构件施加预应力原因：使之建立一种人为的应力状态，这种应力的大小和分布规律，能有利于抵消使用荷载作用下产生的拉应力，因而使混凝土构件在使用荷载作用下不致开裂，或推迟开裂或者使裂缝宽度减小。 基本原理：由于预先给混凝土梁施加了预压应力，使混凝土梁在均布荷载q作用使下边缘所产生的拉应力全部被抵消，因而可避免混凝土出现裂缝，混凝土梁可以全截面参加工作，这就相当于改善了梁中混凝土的抗拉性能，而且可以达到充分利用高强钢材的目的。 12-2什么是预应力度？《公路桥规》对预应力混凝土构件如何分类？ 预应力度：由预加应力大小确定的消压弯矩与外荷载产生的弯矩的比值。分三类：○1全预应力混凝土构件—在作用（荷载）短期效应组合下控制的正截面受拉边缘不允许出现拉应力（不得消压）○2部分预应力混凝土构件—在作用（荷载）短期效应组合下控制的正截面受拉边缘出现拉应力或出现不超过规定宽度的裂缝○3钢筋混凝土构件—不预加应力的混凝土构件 12-4什么是先张法？答：先张法，即先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。 12-5什么是后张法？答：后张法是先浇筑构件混凝土待混凝土结硬后再张拉预应力钢筋并锚固的方法。 13.3何谓预应力损失？何谓张拉控制应力？张拉控制应力的高低对构件有何影响？ 答：预应力损失：预应力钢筋的预应力随着张拉、锚固过程和时间推移而降低的现象 张拉控制应力：指预应力钢筋锚固前张拉钢筋的千斤顶所显示的总拉力除以预应力钢筋截面积所求得的钢筋应力值。影响：张拉控制应力能够提高构建的抗裂性、减少钢筋用量。过高使钢筋在张拉或施工过程中被拉断、应力松弛损失增大、构件出现纵向裂缝也降低了构件的

钢结构设计原理1

1. 钢结构一般情况下属延性破坏，故总体安全等级为（）级 一 二 三 四 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：二 2. 在其它条件相同情况下，简支钢梁在下列哪种受力情况下对应的临界弯矩值最低 全跨匀布荷载 跨中一集中荷载 纯弯矩 任意荷载 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：纯弯矩 3. 采用格构式轴心受压构件，可以显著提高（） 构件的强度 构件绕虚轴的刚度 构件绕实轴的刚度 构件的局部稳定 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：构件绕虚轴的刚度 4. 常用的炼钢炉有（）种形式

2 3 4 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案： 3 5. 强度计算时，不考虑截面部分塑性发展的构件是（） 轴心受力构件 受弯构件 拉弯构件 压弯构件 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：轴心受力构件 二判断题 1. 在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差4mm以上时，应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1: 2.5的斜角 错 对 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：对 2. 对于计算疲劳的梁也要考虑塑性的发展 错

本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：错 3. 实腹式压弯构件的板件与轴心受压构件和受弯构件的板件的受力情况相似，其局部稳定性也是采用限制板件宽（高）厚比的办法来加以保证的 错 对 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：对 4. 厚钢板常用做大型梁、柱等实腹式构件的翼缘和腹板，以及节点板等 错 对 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：对 5. 设计或选用屋面压型钢板时，应考虑风吸力引起截面应力反号的影响，此时，不计入风吸力外所有可变荷载效应的影响，构件自重的荷载分项系数取作1.0 错 对 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：对 6. 冷弯薄壁型钢系由带钢或钢板经辊轧、模压冷弯或冷拔成型，由于薄壁和截面开展，其回转半径较普通型钢截面要大，比较经济 错 对

(完整word版)《结构设计原理》复习资料.docx

《结构设计原理》复习资料 第一篇钢筋混凝土结构 第一章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能 三、复 （一）填空 1、在筋混凝土构件中筋的作用是替混凝土受拉或助混凝土受。 2、混凝土的度指有混凝土的立方体度、混凝土心抗度和混凝土抗拉度。 3、混凝土的形可分两：受力形和体形。 4、筋混凝土构使用的筋，不要度高，而且要具有良好的塑性、可性，同要求与混凝土有好的粘性能。 5、影响筋与混凝土之粘度的因素很多，其中主要混凝土度、筑位置、保厚度及筋距。 6、筋和混凝土两种力学性能不同的材料能有效地合在一起共同工作，其主要原 因是：筋和混凝土之具有良好的粘力、筋和混凝土的温度膨系数接近和混凝土筋起保作用。 7、混凝土的形可分混凝土的受力形和混凝土的体形。其中混凝土的徐 属于混凝土的受力形，混凝土的收和膨属于混凝土的体形。 （二）判断 1、素混凝土的承能力是由混凝土的抗度控制的。????????????【×】 2、混凝土度愈高，力曲下降愈烈，延性就愈好。?????????【×】 3、性徐在加荷初期增很快，一般在两年左右以定，三年左右徐即告基本 止。????????????????????????????????????【√】 4、水泥的用量愈多，水灰比大，收就越小。???????????????【×】 5、筋中含碳量愈高，筋的度愈高，但筋的塑性和可性就愈差。????【√】 （三）名解 1、混凝土的立方体度────我国《公路》定以每150mm的立方体件，在 20℃± 2℃的温度和相湿度在90%以上的潮湿空气中养28 天，依照准制作方法 和方法得的抗极限度（以MPa）作混凝土的立方体抗度，用符号f cu表示。 2、混凝土的徐────在荷的期作用下，混凝土的形将随而增加，亦即在力不的情况 下，混凝土的随增，种象被称混凝土的徐。 3、混凝土的收────混凝土在空气中硬体减小的象称混凝土的收。 第二章结构按极限状态法设计计算的原则 。

结构设计原理-叶见曙版-课后习题4-6章答案

第四章 4-1钢筋混凝土受弯构件沿斜截面破坏的形态有几种？各在什么情况下发生？ 答：斜拉破坏，发生在剪跨比比较大（3>m ）时； 剪压破坏，发生在剪跨比在31≤≤m 时； 斜压破坏，发生在剪跨比1

充分利用点：所有钢筋的强度被充分利用的点 不需要点：不需要设置钢筋的点 弯矩包络图：沿梁长度各截面上弯矩组合设计值的分布图 抵抗弯矩图：又称材料图，是沿梁长度各个正截面按实际配置的总受拉钢筋面积能产生的抵抗弯矩图，即表示各正截面所具有的抗弯承载力。 4-6 钢筋混凝土抗剪承载力复核时，如何选择复核截面？ 答：《公路桥规》规定，在进行钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪承载力复核时，其复核位置应按照下列规定选取： 1）距支座中心h/2处的截面 2）受拉区弯起钢筋弯起处的截面以及锚于受拉区的纵向受拉钢筋开始不受力处的截面 3）箍筋数量或间距有改变处的截面 4）梁的肋板宽度改变处的截面 4-7 试述纵向钢筋在支座处锚固有哪些规定？ 答：《公路桥规》有以下规定： 1）在钢筋混凝土梁的支点处，应至少有两根且不少于总数1/5的下层受拉主钢筋通过； 2) 底层两外侧之间不向上弯曲的受拉主钢筋，伸出支点截面以外的长度应不小于10d ；对环氧树脂涂层钢筋应不小于12.5d ，d 为受拉钢筋直径。 4-9 解：纵向受拉钢筋： 查附表可得09.2, 1.06,280,0.56, 1.0cd td sd b f MPa f MPa f MPa ξγ=====，则

结构设计原理 第二章 混凝土 习题及答案

第二章混凝土结构的设计方法 一、填空题 1、结构的、、、统称为结构的可靠性。 2、当结构出现或或或状态时即认为其超过了承载力极限状态。 3、当结构出现或或或 状态时即认为其超过了正常使用极限状态。 4、结构的可靠度是结构在、、完成的概率。 5、可靠指标 = ，安全等级为二级的构件延性破坏和脆性破坏时的目标可靠指标分别是和。 6、结构功能的极限状态分为和两类。 7、我国规定的设计基准期是年。 8、结构完成预定功能的规定条件是、、。 9、可变荷载的准永久值是指。 10、工程设计时，一般先按极限状态设计结构构件，再按 极限状态验算。 二、判断题 1、结构的可靠度是指：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率值。 2、偶然作用发生的概率很小，持续的时间很短，但一旦发生，其量值可能很大。 3、钢筋强度标准值的保证率为%。HPB235级钢筋设计强度210N/mm2，意味着尚有%的钢筋强度低于210N/mm2。 4、可变荷载准永久值：是正常使用极限状态按长期效应组合设计时采用的

可变荷载代表值。 5、结构设计的基准期一般为50年。即在50年内，结构是可靠的，超过50年结构就失效。 6、构件只要在正常使用中变形及裂缝不超过《规范》规定的允许值，承载力计算就没问题。 7、某结构构件因过度的塑性变形而不适于继续承载，属于正常使用极限状态的问题。 8、请判别以下两种说法的正误：(1)永久作用是一种固定作用；(2)固定作用是一种永久作用。 9、计算构件承载力时，荷载应取设计值。 10、结构使用年限超过设计基准期后，其可靠性减小。 11、正常使用极限状态与承载力极限状态相比，失效概率要小一些。 12、没有绝对安全的结构，因为抗力和荷载效应都是随机的。 13、实用设计表达式中的结构重要性系数，在安全等级为二级时，取 00.9 γ=。 14、在进行正常使用极限状态的验算中，荷载采用标准值。 15、钢筋强度标准值应具有不少于95%的保证率。 16、结构设计的目的不仅要保证结构的可靠性，也要保证结构的经济性。 17、我国结构设计的基准期是50年，结构设计的条件：正常设计、正常施工、正常使用。 18、结构设计中承载力极限状态和正常使用极限状态是同等重要的，在任何情况下都应计算。 19、结构的可靠指标β愈大，失效概率就愈大；β愈小，失效概率就愈小。 20、(结构的抗力)R

结构设计原理-第一章-材料的力学性能-习题及答案

结构设计原理-第一章-材料的力学性能-习题及答案

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____________ 和。 2、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于残余应变为时的应力作为假定的屈服点，即。 3、碳素钢可分为、和。随着含碳量的增加，钢筋的强度、塑性。在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素，变成为。 4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是、、 、。 5、钢筋和混凝土是不同的材料，两者能够共同工作是因为 、、 6、光面钢筋的粘结力由、、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、直径越、混凝土强度越，则钢筋的锚固长度就越长。 8、混凝土的极限压应变包括和两部分。 部分越大，表明变形能力越，越好。 9、混凝土的延性随强度等级的提高而。同一强度等级的混凝土，随着加荷速度的减小，延性有所，最大压应力值随加荷速度的减小而。 10、钢筋混凝土轴心受压构件，混凝土收缩，则混凝土的应力，钢筋的应力。 11、混凝土轴心受拉构件，混凝土徐变，则混凝土的应力，钢筋的应力。 12、混凝土轴心受拉构件，混凝土收缩，则混凝土的应力，钢筋的应力。 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。 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。 3、混凝土双向受压时强度比其单向受压时强度降低。 4、线性徐变是指徐变与荷载持续时间之间为线性关系。 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。 6、强度与应力的概念完全一样。 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。 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。 9、有明显流幅钢筋的屈服强度是以屈服下限为依据的。 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。 11、钢筋的弹性模量与钢筋级别、品种无关。 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。 13、硬钢在应力达到假定屈服点时，塑性应变为0.002。

混凝土结构设计原理习题答案(第四章)

教材P97 习题1：钢筋混凝土简支梁，计算跨度为m 7.50=l ，承受均布荷载为 kN/m 5.26 (已考虑和在分项系数，但不包括梁自重)。混凝土强度等级为C20， 环境类别为一类，采用HRB400钢筋。试确定梁的截面尺寸并计算受拉钢筋截面 面积和选择钢筋。 提示：(1)根据梁的跨度初选截面尺寸；(2)钢筋混凝土容重为25kN/m 3；(3) 本题的计算结果有多种答案。 解：(1)初选截面 根据梁的高跨比和高宽比，查表4-1，初选梁的截面尺寸为 250mm ?500mm 。 (2)设计参数 查附录1、附录6可知，C20混凝土f c =9.6N/mm 2， f t =1.1N/mm 2,HRB400级钢筋f y =360N/mm 2；查表4-5，α1=1.0，ξb =0.518。 查附录16，一类环境，c =25mm ，假定钢筋单排布置，则a s =c +d s +d /2=45mm ， h 0=h –45=455mm %138.0360 1.145.045.0% 2.0min =?=>=y t f f ρ。 (3)内力计算 梁上均布荷载设计值： 由可变荷载效应控制的组合 kN/m 25.305.265.025.0252.1k Q k G =+???=+=q g p γγ 由永久荷载效应控制的组合 kN/m 77.225.267.05.025.02535.1k Q k G =?+???=+=q g p ψγγ 跨中最大弯矩设计值： m kN 85.1227.525.308 10.1812200?=???==pl M γ (4)计算钢筋截面面积 由式(4-11)可得 mm 7.235mm 5.1312506.90.11085.122245545520b 6 212 0=<=????--=--=h b f M h h x c ξα 由式(4-11)可得 2 min 2y c 1s mm 250500250%2.0mm 7.8763605.1312506.90.1=??=>=???==bh f bx f A ρα 符合适用条件。 (5)选配钢筋及绘配筋图 所取截面合理。由以上计算查表，选用 3C 20(A s =942mm 2)，截面配筋简图如右图所示。 例4-1配筋图

混凝土结构设计原理作业(附答案)

CHENG 混凝土结构设计原理 第一章钢筋混凝土的力学性能 1、钢和硬钢的应力—应变曲线有什么不同，其抗拉设计值fy各取曲线上何处的应力值作为依据？ 答：软钢即有明显屈服点的钢筋，其应力—应变曲线上有明显的屈服点，应取屈服强度作为钢筋抗拉设计值fy的依据。 硬钢即没有明显屈服点的钢筋，其应力—应变曲线上无明显的屈服点，应取残余应变为0.2%时所对应的应力σ0.2作为钢筋抗拉设计值fy的依据。 2、钢筋冷加工的目的是什么？冷加工的方法有哪几种？各种方法对强度有何影响？ 答：冷加工的目的是提高钢筋的强度，减少钢筋用量。 冷加工的方法有冷拉、冷拔、冷弯、冷轧、冷轧扭加工等。 这几种方法对钢筋的强度都有一定的提高， 4、试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求？ 答：钢筋混凝土结构中钢筋应具备：（1）有适当的强度；（2）与混凝土黏结良好；（3）可焊性好；（4）有足够的塑性。 5、我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？用什么符号表示？ 答：我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有4种：热轧钢筋、钢铰丝、消除预应力钢丝、热处理钢筋。 我国的热轧钢筋分为HPB235、HRB335、HRB400和RRB400三个等级，即I、II、III 三个等级，符号分别为 ( R ) 。 6、除凝土立方体抗压强度外，为什么还有轴心抗压强度？ 答：立方体抗压强度采用立方体受压试件，而混凝土构件的实际长度一般远大于截面尺寸，因此采用棱柱体试件的轴心抗压强度能更好地反映实际状态。所以除立方体抗压强度外，还有轴心抗压强度。 7、混凝土的抗拉强度是如何测试的？ 答：混凝土的抗拉强度一般是通过轴心抗拉试验、劈裂试验和弯折试验来测定的。由于轴心拉伸试验和弯折试验与实际情况存在较大偏差，目前国内外多采用立方体或圆柱体的劈裂试验来测定。 8、什么是混凝土的弹性模量、割线模量和切线模量？弹性模量与割线模量有什么关系？ 答：混凝土棱柱体受压时，过应力—应变曲线原点O作一切线，其斜率称为混凝土的弹性模量，以E C表示。 连接O点与曲线上任一点应力为σC 处割线的斜率称为混凝土的割线模量或变形摸量，以E C‘表示。 在混凝土的应力—应变曲线上某一应力σC 处作一切线，其应力增量与应变增量的比值称为相应于应力为σC 时混凝土的切线模量C E'' 。 弹性模量与割线模量关系： ε ν ε '== ela C c C c E E E （随应力的增加，弹性系数ν值减小）。 9、什么叫混凝土徐变？线形徐变和非线形徐变？混凝土的收缩和徐变有什么本质区别？ 答：混凝土在长期荷载作用下，应力不变，变形也会随时间增长，这种现象称为混凝土的徐变。 当持续应力σC ≤0.5f C 时，徐变大小与持续应力大小呈线性关系，这种徐变称为线性徐变。当持续应力σC >0.5f C 时，徐变与持续应力不再呈线性关系，这种徐变称为非线性徐变。 混凝土的收缩是一种非受力变形，它与徐变的本质区别是收缩时混凝土不受力，而徐变是受力变形。 10、如何避免混凝土构件产生收缩裂缝？ 答：可以通过限制水灰比和水泥浆用量，加强捣振和养护，配置适量的构造钢筋和设置变形缝等来避免混凝土构件产生收缩裂缝。对于细长构件和薄壁构件，要尤其注意其收缩。 第二章混凝土结构基本计算原则 1．什么是结构可靠性？什么是结构可靠度? 答：结构在规定的设计基准使用期内和规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维修），完成预定功能的能力，称为结构可靠性。 结构在规定时间内与规定条件下完成预定功能的概率，称为结构可靠度。 2．结构构件的极限状态是指什么？ 答：整个结构或构件超过某一特定状态时（如达极限承载能力、失稳、变形过大、裂缝过宽等）就不能满足设计规定的某一功能要求，这种特定状态就称为该功能的极限状态。 按功能要求，结构极限状态可分为：承载能力极限状态和正常使用极限状态。 3．承载能力极限状态与正常使用极限状态要求有何不同? 答：（1）承载能力极限状态标志结构已达到最大承载能力或达到不能继续承载的变形。若超过这一极限状态后，结构或构件就不能满足预定的安全功能要求。承载能力极限状态时每一个结构或构件必须进行设计和计算，必要时还应作倾覆和滑移验算。

钢结构设计原理习题及答案

第一章 绪论 1．填空题 （1）某构件当其可靠指标β减小时，相应失效概率将随之 。 （2）承载能力极限状态为结构或构件达到 或达到不适于继续承载的变 形时的极限状态。 （3）在对结构或构件进行 极限状态验算时，应采用永久荷载和可 变荷载的标准值。 2．选择题 （1）在结构设计中，失效概率P f 与可靠指标β的关系为 。 A. P f 越大，β越大，结构可靠性越差 B. P f 越大，β越小，结构可靠性越差 C. P f 越大，β越小，结构越可靠 D. P f 越大，β越大，结构越可靠 （2）按承载力极限状态设计钢结构时，应考虑 。 A. 荷载效应的基本组合 B. 荷载效应的标准组合 C. 荷载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合 D. 荷载效应的频遇组合 3．简答题 （1）钢结构和其他建筑材料结构相比的特点。 （2）钢结构的设计方法。 第二章 钢结构的材料 1．（1）假定钢材为理想的弹塑性体，是指屈服点以前材料为 性的。 （2）伸长率10δ和伸长率5δ，分别为标距长l ＝ 和l ＝ 的试件拉 断后的 。 （3）如果钢材具有 性能，那么钢结构在一般情况下就不会因偶然或局 部超载而发生突然断裂。

α是钢材的指标。 （4） k 2．填空题选择题 （1）钢材的设计强度是根据确定的。 A. 比例极限 B. 弹性极限 C. 屈服点 D. 极限强度（2）钢结构设计中钢材的设计强度为。 A. 强度标准值 B. 钢材屈服点 C. 强度极限值 D. 钢材的强度标准值除以抗力分项系数 （3）钢材是理想的体。 A. 弹性 B. 塑性 C. 弹塑性 D. 非弹性（4）钢结构中使用钢材的塑性指标，目前最主要用表示。 A. 流幅 B. 冲击韧性 C. 可焊性 D. 伸长率（5）钢材的伸长率δ用来反映材料的。 A. 承载能力 B. 弹性变形能力 C. 塑性变形能力 D. 抗冲击荷载能力 （6）建筑钢材的伸长率与标准拉伸试件标距间长度的伸长值有关。 A. 达到屈服应力时 B. 达到极限应力时 C. 试件塑性变形后 D. 试件断裂后 （7）钢材的三项主要力学性能为。 A. 抗拉强度、屈服强度、伸长率 B. 抗拉强度、屈服强度、冷弯性能 C. 抗拉强度、冷弯性能、伸长率 D. 冷弯性能、屈服强度、伸长率 （8）钢材的剪切模量数值钢材的弹性模量数值。 A. 高于 B. 低于 C. 相等于 D. 近似于 （9）在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是的典型特征。

钢结构设计原理简答题

<钢结构设计原理简答题> 简答题(30分) 1、钢结构用钢材机械性能指标主要有哪几些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？(8分) 答:钢材机械性能指标有:抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性;(5分) 承重结构的钢材应保证下列三项指标合格:抗拉强度、伸长率、屈服点。 2、影响梁整体稳定性的因素有哪些？如何提高梁的整体稳定性？(10分) 答:影响因素有:荷载类型与荷载作用位置、受压翼缘侧向支撑点间距、截面类型与截面尺寸比例、支座约束性质、残余应力与梁的几何缺陷影响、钢材强度等级。(6分) 提高梁的整体稳定性可以考虑如下一些措施:(4分) (1)增加侧向支撑 (2)采用闭合箱形截面 (3)增大梁截面尺寸 (4)增加梁两端约束 3、梁腹板加劲肋的配置规定就是什么？(7分) 答:(1)当 ≤ 时,按构造配置加劲肋。(2分) (2)当 > 时,按计算配置加劲肋。(2分) (3)当 > 时,应配置纵横向加劲肋。(2分) (4)梁的支座与上翼缘受有较大固定集中荷载处宜设置支承加劲肋。(1分) 4、钢结构设计中什么叫换算长细比？(5分) 答:在轴心受压构件的整体稳定计算中,按临界应力相等的原则,将格构式构件换算成实腹式构件进行计算就是所对应的长细比或就是将弯扭与扭转屈曲换算为弯曲失稳就是采用的长细比。 1、格构式受压柱为什么要采用换算长细比？公式ox λ=中x λ与1x A 分别就是什么含义？(5分) 答:格构式柱剪力由比较柔弱的缀条或缀板承担,由此横向剪力产生的侧向变形,因而造成构件的临界力降低不可忽略。因此采用换算长细比确定剪切变形的影响。(3分) 整个构件对虚轴的长细比; 为构件截面中垂直于X 轴各斜缀条的毛截面面积之与。 2、对接焊缝在哪种情况下才需要进行计算？(7分) 答:焊接缺陷对受压、受剪的对接焊缝影响不大,故可认为受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等,但受拉的对接焊缝对缺陷甚为敏感。由于一、二级检验的焊缝与母材强度相等,故只有三级检验的焊缝才需进行抗拉强度验算。 3、钢结构的破坏形式有哪两种？其特点如何？ (7分) 答:塑性破坏:破坏前具有较大的塑性变形,常在钢材表面出现明显的相互垂直交错的锈迹剥落线。由于塑性破坏前总有较大的塑性变形发生,且变形持续时间较长,容易被发现与抢修加固,因此不至发生严重后果。 脆性破坏:破坏前塑性变形很小,或根本没有塑性变形,而突然迅速断裂。由于破坏前没有任何预兆,破坏速度又极快,无法察觉与补救,而且一旦发生常引发整个结构的破坏,后果非常严重,因此在钢结构的设计、施工与使用过程中,要特别注意防止这种破坏的发生。 4、影响钢材机械性能的主要因素有哪些？各因素大致有哪些影响？(8分) 答:主要的影响因素有: 1)化学成分的影响:影响较大的几种化学成分为C 、Si 、Mn 、S 、P 、O,其中碳素结构钢中

混凝土结构设计原理-第四章斜截面受弯习题

第四章小结 1、斜截面强度计算是钢筋混凝土结构的一个重要问题。设计受弯构件时，必须同时解决正截面强度和斜截面强度的计算与构造问题。 2、梁沿斜截面破坏的主要形态有斜压、剪压和斜拉三种。影响斜截面抗剪强度的主要因素有：剪跨比、混凝土强度、纵向受拉钢筋配筋率和箍筋数量及强度等。 3、斜截面抗剪强度的计算公式是以剪压破坏为基础建立的。对于斜压和斜拉破坏，一般采用截面限制条件和构造措施予以避免。斜截面抗剪强度的计算图式、基本计算公式和适用条件，斜截面抗剪设计和复核的方法及步骤。 4、斜截面强度有两个方面：一是斜截面抗剪强度，通过计算配置箍筋或配置箍筋和弯起钢筋来保证，一是斜截面抗弯强度，通过采用一定的构造措施来保证。

第四章 受弯构件斜截面承载力计算 一、填空题： 1、在钢筋混凝土受弯构件中，（ ） 和 （ ）称为腹筋或剪力钢筋。 2、影响受弯构件斜截面抗剪力的主要因素（ ） 、（ ） 、（ ）和（ ）。 3、受弯构件斜截面破坏的主要形态（ ）、（ ） 和（ ）。桥规抗剪承 载力公式是以（ ）破坏形态的受力特征为基础建立的。 4、梁中箍筋的配箍率公式：（ ）。 5、纵筋的配筋率越大，受剪承载力越高，这是由于（ ）和（ ）。 6、梁式结构受拉主钢筋应有不少于（ ）根并不少于（ ）的受拉主钢筋通 过支点。 7、支座中心向跨径方向长度在一倍梁高范围内，箍筋间距应不大于（ ）。 8、控制最小配箍率的目的（ ），限制截面最小尺寸的目的（ ）。 9、影响有腹筋梁斜截面抗剪能力的主要因素有：（ ）、 （ ） 、 （ ）、 （ ） 。 10、钢筋混凝土梁沿斜截面的主要破坏形态有斜压破坏、斜拉破坏和剪压破坏等。在设计时，对于斜压和斜拉破坏，一般是采用（ ） 和 （ ） 予以避免，对于常见的剪压破坏形态，梁的斜截面抗剪能力变化幅度较大，故必须进行斜截面抗剪承载力的计算。 《公路桥规》规定，对于配有腹筋的钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力的计算采用下属半经验半理论的公式： s sb sd sv sv k cu u d A f f f p bh V V θραααγsin )1075.0()6.02()1045.0(3,033210∑?++?=≤--11、对于已经设计好的等高度钢筋混凝土简支梁进行全梁承载能力校核，就是进一步检查梁沿长度上的截面的（ ）、 （ ）和 （ 是否满足要求。 12、梁内纵向受力钢筋的弯起点应设在按正截面抗弯计算该钢筋强度全部发挥作用的截面以外h0／2处，以保证（ ） ；同时弯起钢筋与梁中心线的交点应位于按计算不需要该钢筋的截面以外。 13、在一定范围内加大配箍率可提高梁的 （ ） 承载力。

结构设计原理了解的问题

第一章绪论 1.1 学习要点 1．了解工程结构的过去、现在和未来发展趋势，明确结构材料、理论方法、施工技术是决定工程结构发展的关键因素。 2．了解现有常规结构体系及在各工程领域的具体应用，明确钢结构、钢筋混凝土结构、砌体结构的主要特点。 3．了解结构与构件的关系，明确结构设计就是从整体结构到局部构件，再从局部构件到整体结构的设计过程。 4．了解结构计算简图的工程意义，学会建立实际结构合理的可计算的力学模型的方法。 5．熟悉结构荷载的种类和划分依据，掌握“永久荷载”、“可变荷载”、“偶然荷载”、“荷载代表值”、“荷载标准值”、“可变荷载准永久值”及“可变荷载组合值”等基本术语的定义，为第二章结构设计方法及后述各章的学习作好准备。 1.2 思考题 1．什么叫工程结构？何为结构设计原理？ 2．古代、近代、现代土木工程有哪些重要区别？ 3．结构工程的发展与哪些因素直接相关？ 4．试述框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构的特点。 5．桥梁结构有哪些可选类型？其通常适宜的跨度为多少？ 6．一般将哪些结构称为特种结构？ 7．钢结构、混凝土结构、砌体结构各有哪些优缺点？ 8．组成结构的“基本元素”有哪些？ 9．何为刚域？它与刚节点有何不同？ 10．永久作用，可变作用和偶然作用各有什么特征？ 11．何为荷载代表值、荷载标准值、可变荷载准永久值、可变荷载频遇值及可变荷载组合值？ 12．为什么把荷载标准值作为荷载基本代表值看待 第二章结构设计方法 2.1 学习要点 本章主要介绍结构设计中存在的共性问题，是学习本课程和进行结构设计的理论基础。由于是宏观地、抽象地介绍近似概率的极限状态方法，涉及到的名词术语较多，初次接触，会觉得生涩和难于理解，这需要在后续各章的学习中逐渐克服。 结合后续各章的设计内容，要求深入理解和掌握结构的功能要求，结构的安全等级，设计使用年限和设计基准期的概念，极限状态及其分类，荷载的分类及其取值，荷载效应组合，结构的可靠性和可靠度，实用设计表达式等内容。对有关数理统计方面的内容，要求了解。 2.2 思考题 1．建筑结构应满足哪些功能要求？结构的设计使用年限如何确定？结构超过其设计使用年限是否意味着不能再使用？为什么？ 2．结构可靠性的含义是什么？它包括哪些方面的功能要求？建筑结构安全等级是按什么原则划分的？ 3．“作用”和“荷载”有什么区别？结构上的作用按时间的变异、按空间的变异、以及按结构的反应各分为哪几类？ 4．影响结构可靠性的因素有哪些？结构构件的抗力与哪些因素有关？为什么说构件的抗力是一个随机变量？ 5．什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类，其含义各是什么？或者说结构超过极限状态会产生什么后果？ 6．什么是结构的可靠度和可靠指标？《统一标准》对可靠指标是如何定义的？ 7．什么是失效概率？可靠指标和失效概率有何定性关系？为什么说我国“规范”采用的极限状态设计法是近似概率的极限状态设计法？分析其主要特点。 8．结构构件设计时采用的可靠指标值与结构构件的破坏类型是否有关？ 9．深入理解承载能力极限状态实用设计表达式，能说明式中各符号的物理意义。结构可靠性的要求在式中是如何体现的？ 10．荷载的代表值有哪些？其基本代表值是什么？ 11．什么是荷载标准值？什么是活荷载的频遇值和准永久值？什么是荷载的组合值？对正常使用极限状态验算，为什么要区分荷载的标准组合和准永久组合？如何考虑荷载的标准组合和荷载的准永久组合？对于承载能力极限状态，如何确定其荷载效应组合？永久荷载和可变荷载的分项系数一般情况下如何取值？ 12．各种材料强度的标准值根据什么原则确定？材料性能分项系数和强度设计值是如何确定的？ 13．混凝土结构的耐久性设计是如何考虑的？来源: 考第三章结构材料 3.1 学习要点 本章介绍工程结构常用之钢材、混凝土、砖石、砌块等材料的力学性能和强度取值，是后续构件承载能力、变形等设计计算的基础。

第二章 混凝土结构设计原理

第2章混凝土结构材料的物理力学性能 2.1 混凝土的物理力学性能 2.1.1 单轴向应力状态下的混凝土强度 虽然实际工程中的混凝土结构和构件一般处于复合应力状态，但是单轴向受力状态下混凝土的强度是复合应力状态下强度的基础和重要参数。 混凝土试件的大小和形状、试验方法和加载速率都影响混凝土强度的试验结果，因此各国对各种单轴向受力下的混凝土强度都规定了统一的标准试验方法。 1 混凝土的抗压强度 (1) 混凝土的立方体抗压强度f cu,k和强度等级 我国《混凝土结构设计规范》规定以边长为150mm的立方体为标准试件，标准立方体试件在(20±3)℃的温度和相对湿度90%以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法测得的抗压强度作为混凝土的立方体抗压强度，单位为“N/mm2”。 用上述标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度作为混凝土的强度等级。《混凝土结构设计规范》规定的混凝土强度等级有C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80，共14个等级。例如，C30表示立方体抗压强度标准值为30N/mm2。其中，C50～C80属高强度混凝土范畴。 图2-1 混凝土立方体试块的破坏情况 (a)不涂润滑剂；(b) 涂润滑剂 (2) 混凝土的轴心抗压强度 混凝土的抗压强度与试件的形状有关,采用棱柱体比立方体能更好地反映混凝土结构的实际抗压能力。用混凝土棱柱体试件测得的抗压强度称为轴心抗压强度。 图2-2 混凝土棱柱体抗压试验和破坏情况

我国《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081—2002)规定以 150mm×150mm×300mm 的棱柱体作为混凝土轴心抗压强度试验的标准试件。 《混凝土结构设计规范》规定以上述棱柱体试件试验测得的具有95%保证率的抗压强度为混凝土轴心抗压强度标准值，用符号f ck 表示，下标c 表示受压，k 表示标准值。 图2-3 混凝土轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系 考虑到实际结构构件制作、养护和受力情况等方面与试件的差别，实际构件强度与试件强度之间将存在差异，《混凝土结构设计规范》基于安全取偏低值，轴心抗压强度标准值与立方体抗压强度标准值的关系按下式确定： k cu c c ck f f ,2188.0αα= 1c α为棱柱体抗压强度与立方体抗压强度之比，对混凝土强度等级为C50及以下的取0.76，对C80取0.82，两者之间按直线规律变化取值。 2c α为高强度混凝土的脆性折减系数，对C40及以下取1.00，对C80取0.87，中间按直线规律变化取值。 0.88为考虑实际构件与试件混凝土强度之间的差异而取用的折减系数。 国外常采用混凝土圆柱体试件来确定混凝土轴心抗压强度。例如美国、日本和欧洲混凝土协会(CEB)都采用直径6英寸(152mm)、高12英寸(305mm)的圆柱体标准试件的抗压强度作为轴心抗压强度的指标，记作f′c 。 对C60以下的混凝土，圆柱体抗压强度f′c 和立方体抗压强度标准值fcu,k 之间的关系可按下式计算。当f cu,k 超过60N/mm 2后随着抗压强度的提高，f′c 与f cu,k 的比值（即公式中的系数）也提高。CEB-FIP 和MC-90给出：对C60的混凝土，比值为0.833；对C70的混凝土，比值为0.857；对C80的混凝土，比值为0.875。 k cu c f f ,,79.0= 2 混凝土的轴心抗拉强度