第二章 结设计基本原理

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。

第二章 井身结构设计井身结构设计就是钻井工程得基础设计。

它得主要任务就是确定套管得下入层次、下入深度、水泥浆返深、水泥环厚度、生产套管尺寸及钻头尺寸。

基础设计得质量就是关系到油气井能否安全、优质、高速与经济钻达目得层及保护储层防止损害得重要措施。

由于地区及钻探目得层得不同,钻井工艺技术水平得高低,国内外各油田井身结构设计变化较大。

选择井身结构得客观依据就是地层岩性特征、地层压力、地层破裂压力。

主观条件就是钻头、钻井工艺技术水平等。

井身结构设计应满足以下主要原则:1.能有效地保护储集层;2.避免产生井漏、井塌、卡钻等井下复杂情况与事故。

为安全、优质、高速与经济钻井创造条件;3.当实际地层压力超过预测值发生溢流时,在一定范围内,具有处理溢流得能力。

本章着重阐明地下各种压力概念及评价方法,井身结构设计原理、方法、步骤及应用。

第一节 地层压力理论及预测方法地层压力理论与评价技术对天然气及石油勘探开发有着重要意义。

钻井工程设计、施工中,地层压力、破裂压力、井眼坍塌压力就是合理钻井密度设计;井身结构设计;平衡压力钻井;欠平衡压力钻井及油气井压力控制得基础。

一、几个基本概念1.静液柱压力静液柱压力就是由液柱自身重量产生得压力,其大小等于液体得密度乘以重力加速度与液柱垂直深度得乘积,即0.00981hP H (2-1)式中:P h ——静液柱压力,MPa;r ——液柱密度,g/cm 3; H ——液柱垂直高度,m 。

静液柱压力得大小取决于液柱垂直高度H 与液体密度r ,钻井工程中,井愈深,静液柱压力越大。

2.压力梯度指用单位高度(或深度)得液柱压力来表示液柱压力随高度(或深度)得变化。

ρ00981.0==HP G hh (2-2) 式中:G h ——液柱压力梯度,MPa/m; P h ——液柱压力,MPa; H ——液柱垂直高度,m 。

石油工程中压力梯度也常采用当量密度来表示,即HP h00981.0=ρ (2-3)式中:r ——当量密度梯度,g/cm 3; 3.有效密度钻井流体在流动或被激励过程中有效地作用在井内得总压力为有效液柱压力,其等效(或当量)密度定义为有效密度。

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。

结构设计原理课程设计范例一、课程目标知识目标：1. 学生能理解结构设计的基本原理，掌握结构稳定性和强度的概念。

2. 学生能够描述不同类型的结构元件，并解释其在工程中的应用。

3. 学生能够运用数学和科学知识分析简单结构问题，计算出结构的受力情况。

技能目标：1. 学生能够运用模型材料设计并构建小型结构模型，展示对结构原理的理解。

2. 学生通过实验和模拟，能够掌握测量和记录数据的方法，培养科学探究能力。

3. 学生能够通过团队合作，有效沟通，解决结构设计过程中遇到的问题。

情感态度价值观目标：1. 学生将对工程学和结构设计产生兴趣，培养未来从事相关领域工作的志向。

2. 学生在学习过程中，能够认识到科学知识在实际生活中的重要性，增强学习的积极性。

3. 学生通过课程学习，培养对技术工作的尊重，理解工程师在社会发展中的作用，形成正确的劳动观念。

课程性质分析：本课程结合物理、数学和工程技术原理，注重理论与实践相结合，旨在通过动手操作和问题解决，提升学生的综合应用能力。

学生特点分析：考虑到学生处于中学阶段，具备一定的物理和数学基础，好奇心强，喜欢探索和动手实践，因此课程设计需兼顾知识性和趣味性。

教学要求：教学应注重启发式和探究式方法，鼓励学生主动参与，注重培养学生的创新能力与合作精神，确保每位学生都能在课程中取得进步。

通过对具体学习成果的分解，教师可进行有效的教学设计和学习成果评估。

二、教学内容1. 结构设计基本概念：包括结构的定义、分类和功能，结构设计的基本原则，如稳定性、强度和耐久性。

- 教材章节：第一章 结构设计概述2. 结构元件与受力分析：介绍梁、柱、板等常见结构元件，及其在承受不同类型力时的响应。

- 教材章节：第二章 结构元件与受力分析3. 结构设计方法与步骤：讲解结构设计的流程，包括需求分析、方案设计、计算分析、施工图绘制等。

- 教材章节：第三章 结构设计方法与步骤4. 实践操作与案例分析：组织学生进行小组合作，设计并制作小型结构模型，分析实际工程案例。

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97.73%。

HPB235级钢筋设计强度210N/mm2，意味着尚有2.27%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《标准》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00.9γ=。

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。

第一章数据结构与算法第一节算法一、算法的基本概念所谓算法是指解题方案的准确而完整的描述。

1、算法的基本特征:(1)可行性(2)确定性(3)有穷性(4)拥有足够的情报2、算法的基本要素(1)算法中对数据的运算和操作算术运算，逻辑运算，关系运算，数据传输(2)算法的控制结构：算法中各操作之间的执行顺序称为算法的控制结构。

一个算法可以用顺序、选择、循环三种基本控制结构组合而成。

2、算法设计的基本方法(1)列举法(2)归纳法(3)递推(4)递归(5)减半递推技术二、算法复杂度1、算法的时间复杂度：指执行算法所需要的计算工作量。

用算法在执行过程中所需基本运算的次数来衡量算法的工作量。

方法：平均性态，最坏情况复杂性2、算法的空间复杂度：指执行这个算法所需的内存空间。

第二节数据结构的基本概念一、什么是数据结构数据结构是指相互有关联的数据元素的集合。

如：(1)春、夏、秋、冬(2)父亲、儿子、女儿(1)数据元素有共同的特征(2)各个元素之间存在着某种关系(联系)。

用前后件关系来描述。

如：夏是秋的前件，秋是夏的后件。

父亲是儿子和女儿的前件儿子和女儿都是父亲的后件1、数据的逻辑结构数据结构是指带有结构的数据元素的集合。

一个数据结构应包含以下两方面的信息：(1)表示数据元素的信息(2)表示各数据元素之间的前后件关系，前后件关系是逻辑关系，与它们在计算机中的存储位置无关。

数据的逻辑结构反映数据元素之间的逻辑关系。

2、数据的存储结构数据的逻辑结构在计算机中的存放形式称为数据的存储结构，也称数据的物理结构。

采用不同的存储结构，数据处理的效率不同。

一般情况下，数据的逻辑结构和存储结构是不同的。

二、数据结构的图形表示每一个数据元素用中间标有元素值的方框表示，称为数据结点，简称结点。

用一条有向线段从前件结点指向后件结点。

父亲丨在数据结构中，没有前件的结点称为根结点，没有后件的结点称为终端结—午—点(也称为叶子结点)。

其他结点一儿子女儿般称为内部结点。

计算机二级考试选择题必背知识点公共基础第一章数据结构与算法§1.1 算法1.算法的定义：是指解题方案的准确而完整的描述。

（算法不等于程序，程序的设计不可能优于算法的设计）2.算法的基本特征：可行性、确定性、有穷性、足够的情报。

3.算法的基本要素：4.算法的时间和空间复杂度：算法的时间复杂度和算法的空间复杂度相互独立。

§1.2 数据结构的基本概念1.数据：需要处理的数据元素的集合，一般来说，这些数据元素，具有某个共同的特征。

(1)数据元素是数据的基本单位，即数据集合中的个体。

(2)有时一个数据元素可有若干数据项组成。

数据项是数据的最小单位。

2.结构：是集合中各个数据元素之间存在的某种关系（或联系）。

3.数据结构：是指相互有关联的数据元素的集合。

4.数据结构的分类：(1)逻辑结构：线性结构（线性表、栈、队列）；非线性结构（树、图）。

(2)存储结构：顺序存储；链式存储。

(3)运算：插入、删除、查找、排序。

5.逻辑结构：反应数据元素间的逻辑关系（即前后件关系）的数据结构。

(1)线性结构（线性表）：（举例：春→夏→秋→冬）a.有且只有一个根节点，它无前件；b.每一个节点最多有一个前件，也最多有一个后件。

(2)非线性结构：a.不满足以上两个条件的数据结构就称为非线性结构；b.非线性结构主要是指树形结构和网状结构。

6.存储结构：又称为数据的物理结构，是数据的逻辑结构在计算机存储空间中的存放方式(1)顺序存储结构：主要用于线性的数据结构，它把逻辑上相邻的数据元素存储在物理上相邻的存储单元里。

(2)链式存储结构：每一个结点至少包含一个指针域，用指针的指向来体现数据元素之间在逻辑上的联系。

§1.3 线性表及其顺序存储结构1.线性表：线性表是n（n≥0）个数据元素构成的有限序列，表中除第一个元素外的每一个元素，有且只有一个前件，除最后一个元素外，有且只有一个后件。

举例：英文字母表、地理学中的四向、表格2.线性表的顺序存储结构：通常线性表可以采用顺序存储和链式存储，但一般使用顺序存储结构。

教案-工程结构设计原理第一章：工程结构设计原理概述1.1 教学目标了解工程结构设计的基本概念理解结构设计的目的和重要性掌握结构设计的基本原则和方法1.2 教学内容工程结构设计的定义和意义结构设计的目标和重要性结构设计的基本原则和方法1.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答1.4 教学评估课堂问答和讨论案例分析和解答课后作业和评估第二章：结构设计的基本原则2.1 教学目标掌握结构设计的基本原则理解结构安全性和可靠性的重要性熟悉结构设计标准和规范2.2 教学内容结构设计的基本原则概述结构安全性和可靠性的概念和意义结构设计标准和规范的介绍和应用2.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答2.4 教学评估课堂问答和讨论案例分析和解答课后作业和评估第三章：结构设计的计算方法3.1 教学目标掌握结构设计的计算方法理解结构分析的基本原理熟悉结构计算的步骤和技巧3.2 教学内容结构设计的计算方法概述结构分析的基本原理和方法结构计算的步骤和技巧的介绍和应用3.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答3.4 教学评估课堂问答和讨论案例分析和解答课后作业和评估第四章：结构材料的选择与应用4.1 教学目标理解结构材料的选择的重要性熟悉常用结构材料的性质和特点掌握结构材料的应用和选择方法4.2 教学内容结构材料的选择的意义和重要性常用结构材料的性质和特点的介绍和比较结构材料的应用和选择方法的讲解和示例4.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答4.4 教学评估课堂问答和讨论案例分析和解答课后作业和评估第五章：结构设计的优化方法5.1 教学目标理解结构设计优化的重要性和意义掌握结构设计优化的方法和步骤熟悉结构设计优化的应用和效果5.2 教学内容结构设计优化的定义和意义结构设计优化的方法和步骤的介绍和示例结构设计优化的应用和效果的讲解和案例5.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答5.4 教学评估课堂问答和讨论案例分析和解答课后作业和评估第六章：静力平衡与受力分析6.1 教学目标掌握静力平衡的基本原理能够进行简单的受力分析理解静力平衡在结构设计中的应用6.2 教学内容静力平衡的定义与原理受力分析的基本步骤静力平衡在结构设计中的应用实例6.3 教学方法讲授和讲解图形演示和分析互动问答和解答6.4 教学评估课堂问答和讨论受力分析练习题课后作业和评估第七章：梁、柱和板的受力特性7.1 教学目标理解梁、柱和板的基本受力特性掌握梁的弯曲、剪切和扭转理论了解柱的轴心受压和偏心受压的受力特性熟悉板的结构行为和计算方法7.2 教学内容梁的弯曲、剪切和扭转理论柱的轴心受压和偏心受压的受力特性板的结构行为和计算方法7.3 教学方法讲授和讲解数值分析和案例研究互动问答和解答7.4 教学评估课堂问答和讨论受力特性分析练习题课后作业和评估第八章：剪力墙与框架结构设计8.1 教学目标理解剪力墙和框架结构的基本概念掌握剪力墙和框架结构的受力特点学会剪力墙和框架结构的设计方法8.2 教学内容剪力墙和框架结构的定义和应用剪力墙和框架结构的受力特点分析剪力墙和框架结构的设计方法介绍8.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答8.4 教学评估课堂问答和讨论设计计算练习题课后作业和评估第九章：结构动力学基础9.1 教学目标理解结构动力学的基本概念掌握单自由度体系的动力响应了解多自由度体系的动力响应9.2 教学内容结构动力学的定义和重要性单自由度体系的动力响应分析多自由度体系的动力响应分析9.3 教学方法讲授和讲解数值分析和案例研究互动问答和解答9.4 教学评估课堂问答和讨论动力学分析练习题课后作业和评估第十章：结构稳定性和扭转10.1 教学目标理解结构稳定性的重要性掌握结构稳定性的判别方法了解扭转对结构稳定性的影响10.2 教学内容结构稳定性的概念和意义结构稳定性的判别方法介绍扭转对结构稳定性的影响分析10.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答10.4 教学评估课堂问答和讨论稳定性分析练习题课后作业和评估第十一章：结构耐久性与腐蚀防护11.1 教学目标理解结构耐久性的概念和重要性掌握提高结构耐久性的措施和方法了解腐蚀对结构耐久性的影响及防护措施11.2 教学内容结构耐久性的定义和重要性影响结构耐久性的因素分析提高结构耐久性的措施和方法介绍腐蚀防护措施和材料的应用11.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答11.4 教学评估课堂问答和讨论耐久性和腐蚀防护分析练习题课后作业和评估第十二章：结构防火设计12.1 教学目标理解结构防火设计的重要性掌握结构防火设计的基本原则熟悉结构防火材料的性能和应用12.2 教学内容结构防火设计的意义和重要性结构防火设计的基本原则和方法结构防火材料的性能和应用介绍12.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答12.4 教学评估课堂问答和讨论防火设计分析练习题课后作业和评估第十三章：结构经济与成本分析13.1 教学目标理解结构经济与成本分析的概念和重要性掌握结构经济与成本分析的方法能够进行结构经济与成本的优化13.2 教学内容结构经济与成本分析的概念和重要性结构经济与成本分析的方法介绍结构经济与成本优化的策略和实例13.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答课堂问答和讨论经济与成本分析练习题课后作业和评估第十四章：结构模型的建立与模拟14.1 教学目标理解结构模型建立的重要性掌握结构模型的建立与模拟方法熟悉结构模型在设计中的应用14.2 教学内容结构模型建立的定义和重要性结构模型的建立与模拟方法介绍结构模型在设计中的应用和案例分析14.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答14.4 教学评估课堂问答和讨论结构模型建立与模拟练习题课后作业和评估第十五章：结构设计的综合案例分析综合运用所学结构设计原理和方法提升结构设计综合分析和解决问题的能力15.2 教学内容综合结构设计案例的选择和分析结构设计方法和步骤的运用15.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答15.4 教学评估课堂问答和讨论结构设计案例分析报告课后作业和评估重点和难点解析本文教案为“工程结构设计原理”，共包含十五个章节，涵盖了工程结构设计的基本概念、原则、方法、结构材料的选用、受力特性、设计优化等多个方面。

第一章静力学基础一、填空题1、力是物体之间的相互机械作用。

2、力是矢量，力的三要素分别为：大小、方向、作用点3、刚体是在力的作用下不变形的物体4、所谓平衡，就是指物体相对于地球处于静止状态或匀速直线运动状态5、力对物体的作用效果一般分为内（变形）效应和外（运动）效应.6、二力平衡条件是刚体上仅受两力作用而平衡的必要与充分条件是：此两力必须等值、反向、共线。

7、加减平衡力系原理是指对于作用在刚体上的任何一个力系，可以增加或去掉任一个平衡力系，并不改变原力系对于刚体的作用效应。

8、力的可传性是刚体上的力可沿其作用线移动到该刚体上的任一点而不改变此力对刚体的影响。

9、作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，该合力的大小和方向由力的平行四边形法则确定。

10、平面汇交力系的合力矢量等于力系各分力的矢量和，合力在某轴上的投影等于力系中各分力在同轴上投影的代数和11、力矩的大小等于__力_____和__力臂_______的乘积。

通常规定力使物体绕矩心逆时针转时力矩为正，反之为负。

12、当平面力系可以合成为一个合力时，则其合力对于作用面内任一点之矩，等于力系中各分力对同一点之矩的代数和13、力偶是指一对等值、反向、不共线的平行力组成的特殊力系。

力偶对刚体的作用效应只有转动。

14、力偶对物体的转动效应取决于力偶矩的大小、__力偶的转向__、 ___力偶作用面的方位_三要素。

15、只要保持力偶的三要素不变，可将力偶移至刚体上的任意位置而不改变其作用效应.16、平面力偶系的合成结果为_一合力偶_，合力偶矩的值等于各分力偶矩的代数和。

17、作用于刚体上的力，均可从原作用点等效地平行移动_到刚体上任一点，但必须同时在该力与指定点所决定的平面内附加一个力偶。

二、判断题：（对的画“√”，错的画“×”）1、两物体间相互作用的力总是同时存在，并且两力等值、反向共线，作用在同一个物体上。

（× ）2、力的大小等于零或力的作用线通过矩心时，力矩等于零（√）3、力偶无合力，且力偶只能用力偶来等效。