混凝土設(shè)計原理第3章答案

1、思考題-答案3.1 什么是結(jié)構(gòu)上的作用？按時間的變異，作用分為哪幾類？什么是作用效應(yīng)？答：作用是指施加在結(jié)構(gòu)上的力（直接作用，也稱為荷載）和引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的 原因（間接作用）。按時間的變異，作用可分為永久作用、可變作用、偶然作用。作用效應(yīng)是指由作用在結(jié)構(gòu)上引起的內(nèi)力（如彎矩、剪力、軸力和扭矩）和變形（如撓度、裂縫和側(cè)移）。當(dāng)作用為直接作用時，其效應(yīng)通常稱為荷載效應(yīng)，用S表示。3.2 什么是設(shè)計基準(zhǔn)期？建筑結(jié)構(gòu)和橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準(zhǔn)期分別是多少？答：設(shè)計基準(zhǔn)期是確定可變作用及與時間有關(guān)的材料性能等取值而選用的時間參數(shù)。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準(zhǔn)期為 50年，公路橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準(zhǔn)期為100年。

2、3.3 什么是設(shè)計使用年限？建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限是如何規(guī)定的？答：設(shè)計使用年限是設(shè)計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)行大修即可按其預(yù)定目的使用的時期，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限按下表采用。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限類別設(shè)計使用年限（年）示例15臨時性結(jié)構(gòu)225易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件350普通房屋和構(gòu)筑物4100紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)3.4 結(jié)構(gòu)有哪些功能要求？結(jié)構(gòu)可靠性的概念是什么？結(jié)構(gòu)可靠性與可靠度的關(guān)系如何？答：工程結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(nèi)應(yīng)滿足統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB50068-2001）規(guī)定的下述3項功能要求：（1）安全性：在正常施工和正常使用時，能承受可能出現(xiàn)的各種作用；在設(shè)計規(guī)定 的偶然事件（如罕

3、遇地震）發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。（2）適用性：在正常使用時具有良好的工作性能，如不發(fā)生影響正常使用的過大變 形、過寬裂縫和過大的振幅或頻率等。（3）耐久性：在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性能。如結(jié)構(gòu)材料的風(fēng)化、老化和腐蝕 等不超過一定的限度。結(jié)構(gòu)可靠性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力，是結(jié) 構(gòu)安全性、適用性和耐久性的總稱。結(jié)構(gòu)可靠度是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率?？梢?結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，可靠性是一個定性概念，而可靠度則是一個定量概 念。3.5 什么是結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)？承載能力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)又如何定義？

4、各有哪些 標(biāo)志？答：整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，此特定 狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩類。承載能力極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載力、出現(xiàn)疲勞破壞或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形。其標(biāo)志有：（1）整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）；（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強度而破壞（包括疲勞破壞），或應(yīng)過度變形而不適于繼續(xù)承載;(3)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動體系；(4)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定(如壓屈等)；(5)地基喪失承載能力而破壞(如失穩(wěn)等)。正常使用極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項

5、規(guī)定限值。其標(biāo)志有:(1)影響正常使用或外觀的變形；(2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫)；(3)影響正常使用的振動；(4)影響正常使用的其他特定狀態(tài)。3.6 結(jié)構(gòu)的設(shè)計狀況有哪些？各設(shè)計狀況分別應(yīng)進(jìn)行哪些極限狀態(tài)的設(shè)計？答：結(jié)構(gòu)的設(shè)計狀況有持久狀況、短暫狀況和偶然狀況3種。持久狀況應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計。短暫狀況應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計，可根據(jù)需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計。偶然狀況應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計。3.7 什么是荷載的標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值？根據(jù) GB50009-2001 ,對于商店的樓 面活荷載，其標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值

6、分別是多少？答：荷載標(biāo)準(zhǔn)值是荷載的基本代表值，為設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)最大荷載統(tǒng)計分布的特征值(例如均值、眾值、中值或某個分位值)。原則上可由設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)最大荷載概率分布的某一分位值確定。對于可變荷載，荷載組合值是為使組合后的荷載效應(yīng)在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)的超越概率，能與該荷載單獨出現(xiàn)時的相應(yīng)概率趨于一致的荷載值；或使組合后的結(jié)構(gòu)具有統(tǒng)一規(guī)定的可靠指標(biāo)的荷載 值。取該可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值與組合值系數(shù)c的乘積作為該荷載的組合值。對于可變荷載，荷載頻遇值是在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時間為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值。取可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值與頻遇值系數(shù)f的乘積作為荷載的頻遇值。對于可變荷載，荷載準(zhǔn)永久值是在設(shè)計

7、基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時間約為設(shè)計基準(zhǔn)期一半的荷載值。取可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值與準(zhǔn)永久值系數(shù)q的乘積作為荷載的準(zhǔn)永久值。商店樓面活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為：3.5 kN/m 2組合值為：3.5 0.7=2.45 kN/m2頻遇值為：3.5 0.6=2.1 kN/m2準(zhǔn)永久值為：3.5 0.5=1.75 kN/m 23.8 材料強度設(shè)計值與標(biāo)準(zhǔn)值是怎樣的關(guān)系？對于同種材料，其材料強度設(shè)計值為什么橋涵結(jié)構(gòu)中的取值比建筑結(jié)構(gòu)?。看穑翰牧蠌姸仍O(shè)計值=材料強度標(biāo)準(zhǔn)值/材料強度分項系數(shù)，材料強度分項系數(shù)是一個大于1.0的數(shù)，所以材料強度設(shè)計值小于其標(biāo)準(zhǔn)值。對于材料強度設(shè)計值，橋涵結(jié)構(gòu)的取值比建筑結(jié)構(gòu)小，這是因為橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)

8、計基準(zhǔn)期比建筑結(jié)構(gòu)的長所致(建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準(zhǔn)期為50年，公路橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準(zhǔn)期為100 年)。3.9 荷載設(shè)計值與標(biāo)準(zhǔn)值是怎樣的關(guān)系？答：荷載設(shè)計值=荷載標(biāo)準(zhǔn)值 荷載分項系數(shù)，荷載分項系數(shù)是一個大于1.0的數(shù)，所以荷載設(shè)計值大于其標(biāo)準(zhǔn)值。3.10 根據(jù)GB50009-2001 ,寫出承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計表達(dá)式和荷載效應(yīng)基本組合的表達(dá) 式，說明式中各符號的含義，并指出目標(biāo)可靠指標(biāo)體現(xiàn)在哪里？答：(1)承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計表達(dá)式及其式中各符號的含義GB50009-2001規(guī)定，對于承載能力極限狀態(tài)應(yīng)采用下列極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式：0sR式中，0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；S-荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值；R 結(jié)構(gòu)

9、構(gòu)件的抗力的設(shè)計值。(2)荷載效應(yīng)基本組合的表達(dá)式及其式中各符號的含義GB50009-2001規(guī)定：對于荷載效應(yīng)的基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值應(yīng)從下列組合中取 最不利值確定：1)由可變荷載效應(yīng)控制的組合：nSGSGKQ1SQ1KQi ci SQiKi 22)由永久荷載效應(yīng)控制的組合：nSGSGKQi ciSQiKi 1式中，S-荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計值；G-永久荷載的分項系數(shù)；SGk-按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 G k計算的荷載效應(yīng)值；Qi 第i個可變荷載的分項系數(shù)，其中Q1為諸可變荷載中起控制作用者的分項系數(shù)；SQik 按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Qik計算的荷載效應(yīng)值， 其中SQ1k為諸可變荷載效應(yīng)中起控制作

10、 用者；ci可變荷載Qi的組合值系數(shù)；n-參與組合的可變荷載數(shù)。(3)目標(biāo)可靠指標(biāo)體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)、材料分項系數(shù)和荷載分項系數(shù)中。3.11 根據(jù)GB50009-2001 ,寫出荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合的表達(dá)式，并說明式中各符號的含義。答：GB50009-2001 規(guī)定：(1)對于標(biāo)準(zhǔn)組合，荷載效應(yīng)組合值S應(yīng)按下式采用：nS SGK SQ1KciSQiKi 2式中，S荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值；SGk-按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 G k計算的荷載效應(yīng)值；SQik按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Qik計算的荷載效應(yīng)值， 其中SQ1k為諸可變荷載效應(yīng)中起控制作 用者；ci 可變荷載Qi的組合值系數(shù)；n-參與組合的可變荷載數(shù)

11、。(2)對于準(zhǔn)永久組合，荷載效應(yīng)組合值S應(yīng)按下式采用：S SGKqi SQiKi 1式中，S-荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合值；SGk-按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 G k計算的荷載效應(yīng)值；SQik 按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Qik計算的荷載效應(yīng)值； qi 可變荷載Qi的準(zhǔn)永久值系數(shù)； n-參與組合的可變荷載數(shù)。3.12 根據(jù)JTG D60-2004 ,寫出作用效應(yīng)基本組合、作用短期效應(yīng)組合、作用長期效應(yīng)組合的表達(dá)式，并說明式中各符號的含義。答：（1）作用效應(yīng)基本組合的表達(dá)式及其式中各符號的含義JTG D60-2004規(guī)定，對于承載能力極限狀態(tài)的基本組合，荷載效應(yīng)的組合設(shè)計值S應(yīng)按下式計算： mnSGi SGiKQ1SQ1K

12、cQjSQjKi 1j 2式中，gl第i個永久作用效應(yīng)的分項系數(shù)；SGik 第i個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值；Q1汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的分項系數(shù)；SQ1k 汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的標(biāo)準(zhǔn)值；Qj-在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）、風(fēng)荷載外的第j個可變作用效應(yīng)的分項系數(shù)；SQjK-在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、 離心力）外的其他第j個可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值；c-在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）外的其他可變作用效 應(yīng)的組合系數(shù)。（2）作用短期效應(yīng)組合的表達(dá)式及其式中各符號的含義JTG D60-2004規(guī)定，作用短期效應(yīng)組合是指永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效 應(yīng)的組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為： mnSsdSGiK1jS