混凝土结构设计 02440

混凝土结构设计 02440

混凝土结构设计

第一章

1混凝土结构按近似概率极限状态设计法包含哪两个方面的内容？

答：分为混凝土结构的极限状态和近似概率的一般理论及其在混凝土结构极限状态设计中的运用两个方面个内容。

2、什么是结构物的设计使用年限，普通房屋和构筑物的设计使用年限是多少？结构设计使用年限与结构物的寿命有什么区别，与结构设计基准期有什么不同？

答：建筑结构的设计使用年限是指设计规定的一个时期，在这一规定时期内，只需进行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用，完成预定的功能，即房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的使用年限，若达不到这个年限意味着在设计施工使用与维护的某一环节上出现了非正常情况，应查找原因。 我国《建筑结构可靠度设计统一标准》规定，普通房屋和构筑物的设计使用年限为50年。 设计使用年限与结构物的寿命有一定联系，但不等同。当使用年限达到和超过设计基准后，并不意味着结构物不能在使用了，而是指它的可靠度降低了。 3、对结构物有哪几项功能要求？结构物的极限状态是怎样定义的？混凝土结构有哪两类极限状态，它们各是怎样定义的？

答：对结构物的功能要求为安全性，适应性和耐久性。

整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，则此特定状态称为该功能的极限状态。 我国《建筑结构可靠度设计统一标准》把结构的极限状态分为两类，即承载力极限状态和正常使用极限状态。

结构或结构构件达到最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态，称为承载力极限状态。 结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限度的状态，称为正常使用极限状态。

4、什么是随机现象、随机变量和概率？

答：在个别试验中呈现不确定性，而在大量重复试验中，又具有统计规律性的现象，称为随机现象。 表示随机现象的各种变量，称为随机变量。 当试验总次数n相当大时，事件A出现的频率k/n是相当稳定的，即频率k/n总是在某个常数p附近波动。因此可用常数p来表示事件A出现的可能性的大小，并把这个数值称为事件A的概率，计作p(A)=p。

5、一组数据的平均值、标准差和变异系数各有什么含义？

答：一组数的平均值反映的是这组数据的平均水平，标准差反映的是这些数据具有同一平均值时的分散程度，而变 异系数说明的是该组数据具有不同平均值时的分散程度。

6、正态分布概率密度函数的曲线图形是怎样的，它有哪些特点？

答：正态分布概率密度函数，其曲线呈钟形。它有以下特点：⑴ 它是对称于平均值u的一个单峰曲线，峰值在x=u处，曲线向左、向右对称地无限延伸，并以x轴为渐近线，曲线在x=u±a处各有一个拐点。⑵标准差a愈大，则曲线f(x)愈平稳；a愈小，曲线f(x)愈窄，愈陡。⑶曲线f(x)以下，横坐标轴以上图形的总面积，即§落在区间的概率p=

7、为什么说荷载效应和结构抗力都是随机变量？

答：荷载对结构或构件产生的内力、变形称为荷载效应。

不论恒荷载或活荷载其数值都不是定值，有的变异大些，有的变异小些。如在计算结构各个部件的自身重力时，虽然在设计图纸中对结构尺寸和部件规格作了明确规定，但于施工和制作中的允许尺寸误差以及于材料组成和施工工艺造成的材料重力密度的波动，使得实际制作的构件和部件的自身重力可能偏高，也可能偏低，而且偏离的幅度各不相同。

结构或构件承受荷载效应的能力，如承载能力、刚度等称为结构抗力。 材料强度的离散性是造成结构抗力随机性质的主要原因。 施工误差造成的结构构件的尺寸偏差以及施工中不可避免的截面局部缺陷也会加大截面抗力的离散性。基本以上两个方面的原因，按设计尺寸和设计计算方法求得的截面抗力与截面实际抗力之间也就可能存在差异，而且这种差异可正可负，可大可小，也具有随机变量的性质。以上分析可知，荷载效应和结构抗力都是具有各自分布规律的随机变量。

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8、建筑结构的安全等级是按什么原则划分的，它的极限状态设计表达式中是怎样体现的？

答：根据建筑结构破坏可能产生的后果的严重性，即危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等的严重程度，建筑结构划分为三个安全等级。 它在极限状态设计表达式中是通过结构重要性系数来体现的。 9、结构可靠性的含义是什么，影响结构可靠性的因素有哪些？

答：结构的可靠性是指结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的能力。影响结构可靠性的因素包括结构设计使用的年限，设计时所确定的正常设计、正常施工、正常使用的条件，即不考虑人为的影响，以及结构是否达到极限状态。

10、荷载有哪几种代表值，各代表什么样的荷载值？荷载的基本代表值是什么？

答：可变荷载的代表值有标准值、组合值、准永久值和频遇值四种，各用于极限状态设计中的不同场合。永久荷载代表值只有标准值一种。 荷载标准值是指其在结构的使 用期间可能出现的最大荷载值。 荷载的组合值是指当作用在结构上的活荷载不只一个而是两个或两个以上时，各个可变荷载都同时达到各自的标准值，其可能性是不大的，因此除了主导荷载仍采用标准值为其代表值外，其他伴随荷载均以小于其标准值的组合值为荷载的代表值。 荷载的频遇值是指在设计基准期内被超越的总时间仅为设计基准期一小部分的可变荷载值。 荷载的准永久值是指在设计基准期内被超越的总时间为设计基准期的一半的可变荷载值。

荷载的基本代表值是荷载标准值。

11、功能函数z>0、z=0和z0时，结构处于可靠状态；z=0时，结构处于极限状态；z强度标准值>强度设计值。

15、承载力极限状态的设计表达式是怎样书写的？说明式中符号的意义及荷载效应基本组合的取值原则，表达式是如何体现目标可靠指标的？

答：承载力极限状态的设计表达式为：

上式中， 为内力设计值，常用N，M，V，T等表示；R为结构构件承载力设计值，常用Nu,Mu,Vu,Tu等表示；在抗震设计时，应除以承载力抗震调整系数rRE。R为结构构件的抗力系数，即与混凝土、钢筋的强度设计值fc，fs，З及几何参数的标准值等有关的函数。 《荷载规范》规定，对于基本组合，荷载效应组合的设计值从可变荷载效应控制的组 2

合和永久荷载效应控制的两组组合中取最不利值确定。

表达式是通过结构重要性系数来体现目标的可靠指标的。

第二章

1、单层厂房有哪两种结构类型？铰接排架结构是哪些构件组成的，其中哪些构件是主要承重构件？

答：单层厂房有排架结构和钢架结构两种结构类型。

铰接排架结构屋架、柱和基础组成。 柱和基础是主要的承重构件。

2、单层厂房中，支撑的主要作用是什么？有哪两类支撑？

答：单层厂房中，支撑的主要作用是加强厂房结构的空间刚度，并保证结构构件在安装和使用阶段的稳定和安全；同时起着把风荷载、吊车水平荷载或水平地震作用等传递到主要承重构件上去的作用。支撑主要有屋盖支撑和柱间支撑两种。

3、排架计算的主要目的是什么？简化排架计算的假定有哪些？排架柱下端是固定在基础顶面还是固定在地表面，为什么？

答：排架计算的目的是为柱和基础设计提供内力数据。简化排架计算的假定包括以下两点：⑴柱下端固接于基础顶面，屋面梁或屋架铰接在柱上。⑵屋面梁或屋架没有轴向变 形。 根据简化排架计算的假定，排架柱下端是固定在基础顶面。 因为柱插入基础杯口有一定深度，并用细石混凝土与基础紧紧地浇捣成一体，且地基变形是有限制的，基础转动一般较小，因此假定1通常是符合实际的。 4、怎样把作用在排架柱上的竖向偏心荷载换算成竖向轴心荷载和弯矩，为什么要做这样的换算？

答：可以将竖向偏心荷载换算成与其大小相等的竖向轴向荷载和弯矩的组合，其中弯矩可以用该偏心荷载与偏心距的乘积来表示。做这样的换算是为了可以分别利用附录四中的附表4-2和4-3较小内力分析。 5、怎样计算作用在排架上的吊车竖向荷载Dmax、Dmin和吊车横向水平荷载Tmax？

答：吊车竖向荷载：Dmax=βrqPmax,k∑yi,Dmin=βPmin,k∑yi=Dmax Pmin,k/Pmax,k

式中：∑yi——各大轮子下影响线纵标值的总和；β——表示多台吊车的荷载折减系数，可查表得到。Pmax,k,Pmin,k——吊车的最大及最小轮压标准值。

(P44)Tmax=βTk∑yi=1/4aβ(G2,k+G3,k)∑yi

式中：a——吊车横向水平荷载系数；G2,k——小车自身重力的标准值，以kN计，等于其质量m2与重力加速度的乘积；G3,k——与吊车额定起吊重量Q对应的重力标准值，以kN计，等于以t计的额定起吊重量Q与重力加速度的乘积。 6、基本雪压和基本风压是怎样定义的？

答：基本雪压是以当地一般空旷平坦地面上统计所得50年一遇最大积雪的重力确定的。 基本风压是以当地比较空旷平坦地面上离地10m高度处，统计所得50年一遇10分钟平均最大风速vo(m/s)为标准，按wo=v2o/1600确定的风压值。基本风压应按《荷载规范》中全国基本风压图和相应附表给出的数据采用，但不小于/m2. 7、剪力分配法计算等高排架的基本原理是什么？单阶排架柱的抗剪刚度是怎样计算的？

答：剪力分配法的计算等高排架的基本原理是规定了横梁的长度是不变的，在柱顶标高相同，以及柱顶标高虽不同但柱顶倾斜横梁贯通相连的两种情况下，柱顶水平位移都相等，都可按等高排架来计算。当单位水平力作用在单阶悬臂柱顶时，柱顶水平位移：

则柱的抗剪刚度为：1/Δu

8、排架柱控制截面上不同种类的内力该怎样组合，同一种内力又该怎样组合？

答：排架柱是偏心受压构件，其纵向受力钢筋的计算主要取决于轴向力N合弯矩M，根据可能出现的最大配筋梁，一般可以考虑一下四种内力组合：①+Mmax及相应的N和V；②-Mmax及相应的N和V；③+Nmax及相应的M和V；④-Nmax及相应的M和V。 对于同一种内力组合，《荷载规范》规 定，对于一般排架、框架结构，可以采取简化规则，在下列荷载效应组合中取得不利值确定：⑴可变荷载效应控制的组合 ①S=

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②S= 【“恒荷载”+】⑵永久荷载效应控制的组合 S=

对组合值系数 ，除风荷载仍取 外，雪荷载和其他可变荷载可统一取 = 9、怎样根据Nu-Mu相关曲线来评判对称配筋矩形截面偏心受压构件内力的组合值？

答：图2-37，可以按如下规则来评判内力的组合值：a：N相差不多时，M大的不利；b：M相差不多时，凡M/N≥的，N小的不利；凡M/N【g】，但a≥10时，为壁式框架。 8、壁式框架的受力情况与一般框架有什么不同？

答：壁式框架属于框架范畴，其框架柱在大多数楼层中是有反弯点的，水平位移曲线为剪力型，抗侧能力不大，延性较好。

9、怎样区分框架-剪力墙结构中的连梁与框架梁，框架、剪力墙的刚度特征值λ的物理意义是什么

答：框架-剪力墙结构中的连梁是指一端与剪力墙，另一端与框架连接的梁，或者两端都与剪力墙连接的梁。两端都与框架柱相连的梁不是连梁而是框架梁。 框架-剪力墙的刚度特征值λ是反映综合框架剪力墙之间刚度比值的一个参数。λ值大，表示相对于综合剪力墙等效刚度而言，