結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1、 混凝土結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)原則1.建筑結(jié)構(gòu)的功能要求有哪些？答：建筑結(jié)構(gòu)在正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和正常維修條件下的功能要求，有：安全性、適用性和耐久性。（1）安全性:建筑結(jié)構(gòu)在其設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)應(yīng)能夠承受可能出現(xiàn)的各種作用，且在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，結(jié)構(gòu)應(yīng)能保持必需的整體穩(wěn)定性，不致倒塌。（2）適用性:建筑結(jié)構(gòu)在其設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)應(yīng)能滿足預(yù)定的使用要求，有良好的工作性能，其變形、裂縫或振動(dòng)等性能均不超過(guò)規(guī)定的限度等。（3）耐久性:建筑結(jié)構(gòu)在其設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)應(yīng)有足夠的耐久性。例如保護(hù)層厚度不得過(guò)薄、裂縫不得過(guò)寬而引起鋼筋銹蝕等。2.何謂結(jié)構(gòu)可靠度? 結(jié)構(gòu)可靠度用什么來(lái)度量?答：建筑結(jié)構(gòu)

2、在正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和正常維修條件下的功能要求，有：安全性、適用性和耐久性。功能統(tǒng)稱(chēng)為結(jié)構(gòu)的可靠性，即結(jié)構(gòu)的可靠性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)(即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期)，在規(guī)定的條件下(結(jié)構(gòu)正常的設(shè)計(jì)、施工、使用和維修條件)，完成預(yù)定功能(如承載力、剛度、穩(wěn)定性、抗裂性、耐久性等)的能力。需要說(shuō)明的是，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的使用年限到達(dá)或超過(guò)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)使用期后，并不意味該結(jié)構(gòu)立即報(bào)廢而只是可靠性水平逐漸降低。結(jié)構(gòu)可靠性的概率用結(jié)構(gòu)可靠度來(lái)度量。3.什么是結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期,我國(guó)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期取用多少年?答：結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是指為確定可變作用及與時(shí)間有關(guān)的材料性能等取值而選用的時(shí)間參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)采用的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50

3、年。4.什么是結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限,我國(guó)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限取用多少年?答：結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限是指設(shè)計(jì)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(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)采用的設(shè)計(jì)使用年限為：臨時(shí)性結(jié)構(gòu)5年；易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件25年；普通房屋和構(gòu)筑物50年；紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)100年。5.我國(guó)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)是如何劃分的? 答：標(biāo)準(zhǔn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)劃分為三級(jí)，見(jiàn)表21。表2-1建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)安會(huì)等級(jí)破壞后果建筑物類(lèi)型結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)一級(jí)很?chē)?yán)重重要工業(yè)與民用建筑物1.1二級(jí)嚴(yán)重一般的工業(yè)與民用建筑物1.0三級(jí)不嚴(yán)重次要的建筑物0.96.什么是極限狀態(tài)？極限狀態(tài)分為哪兩類(lèi)?答：結(jié)構(gòu)的

4、極限狀態(tài)是指整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱(chēng)為該功能的極限狀態(tài)。標(biāo)準(zhǔn)將結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為下列兩類(lèi)：承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。7.什么是承載能力極限狀態(tài)？當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)了哪些狀態(tài)時(shí)，應(yīng)認(rèn)為超過(guò)了承載能力極限狀態(tài)。答：承載能力極限狀態(tài):這種極限狀態(tài)是對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)了下列狀態(tài)之一時(shí)，應(yīng)認(rèn)為超過(guò)了承載能力極限狀態(tài):(1) 整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡，如雨篷發(fā)生傾覆、擋土墻在土壓力作用下整體滑移等。(2) 結(jié)構(gòu)構(gòu)件或其連接因超過(guò)材料強(qiáng)度而破壞(包括疲勞破壞)，如軸

5、心受壓構(gòu)件中混凝土達(dá)到了軸心抗壓強(qiáng)度等；或因變形過(guò)大而不適于繼續(xù)承受荷載。(3) 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系。(4) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定，如細(xì)長(zhǎng)柱到達(dá)臨界荷載后壓屈失穩(wěn)而破壞。8. 什么是正常使用極限狀態(tài)？當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)了哪些狀態(tài)時(shí)，應(yīng)認(rèn)為超過(guò)了正常使用極限狀態(tài)。答：正常使用極限狀態(tài) 這種極限狀態(tài)是對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。當(dāng)出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，應(yīng)認(rèn)為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過(guò)了正常使用極限狀態(tài)：(1) 影響正常使用或外觀的變形，如梁撓度過(guò)大影響外觀等。(2) 影響正常使用或耐久性能的局部損壞，如水池池壁開(kāi)裂漏水不能正常使用等。(3) 影響正常使用的振動(dòng)，如由于機(jī)器振動(dòng)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)

6、的振幅超過(guò)按正常使用要求所規(guī)定的限值等。(4) 影響正常使用的其它特定狀態(tài)，如相對(duì)沉降量過(guò)大等。9. 什么是荷載？荷載分為哪幾類(lèi)？答：直接作用，如結(jié)構(gòu)的自重、風(fēng)的作用等稱(chēng)為荷載。荷載分為：（1）永久荷載：又稱(chēng)恒載。如構(gòu)件的自重、土壓力等。永久荷載的重量在結(jié)構(gòu)使用期內(nèi)，隨時(shí)間因素的變化不大，或其重量的變化與其平均值相比可以忽略。（2）可變荷載：又稱(chēng)活載。如樓面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、以及吊車(chē)荷載等均為可變荷載?？勺兒奢d在結(jié)構(gòu)使用期內(nèi)，隨時(shí)間因素的變化較大，且其重量的變化與其平均值相比不可以忽略不計(jì)。（3）偶然作用：在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)出現(xiàn)或不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時(shí)間很短的荷載。如爆炸力

7、、撞擊力等。10. 什么是結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力？答：在建筑結(jié)構(gòu)中，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生效應(yīng)（如結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變、裂縫等）的各種原因，統(tǒng)稱(chēng)為作用。結(jié)構(gòu)上的作用又分為直接作用和間接作用。作用效應(yīng)是指結(jié)構(gòu)上的各種作用在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力（、）和變形的總稱(chēng)，當(dāng)作用為荷載時(shí)，其效應(yīng)也稱(chēng)為荷載效應(yīng)，一般為隨機(jī)變量。結(jié)構(gòu)抗力是指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受內(nèi)力和變形的能力(如構(gòu)件的承載能力、剛度等)。由于影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的主要因素如材料性能 (材質(zhì)、強(qiáng)度、彈性模量、工藝、環(huán)境等)、幾何參數(shù)(制作尺寸的偏差、安裝誤差)和計(jì)算模式的精確性(抗力計(jì)算所采用的基本假設(shè)和計(jì)算公式的不夠精確)都是不確定的隨機(jī)變

8、量，所以由這些因素綜合而成的結(jié)構(gòu)抗力也是隨機(jī)變量。11.結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)是如何表達(dá)的?當(dāng)功能函數(shù)、以及時(shí)，各表示什么狀態(tài)?答：結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件是工作良好安全可靠，還是達(dá)到了極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)失效，可以由該結(jié)構(gòu)構(gòu)件所承受的荷載效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力兩者的關(guān)系來(lái)描述，其表達(dá)式即為結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)方程，寫(xiě)為：當(dāng)時(shí)，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)，當(dāng)時(shí)，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)，當(dāng)時(shí)，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。12.針對(duì)不同的荷載如何規(guī)定其代表值？答：各種荷載規(guī)定出其代表值，以作為設(shè)計(jì)取值的依據(jù)。對(duì)于永久荷載，規(guī)定以其標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值；對(duì)于可變荷載，則以其標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、準(zhǔn)永久值及頻遇值作為代表值：對(duì)于偶然荷載，其代表值可按有關(guān)規(guī)定確定。13. 什么

9、是荷載標(biāo)準(zhǔn)值、荷載準(zhǔn)永久值、荷載組合值與荷載頻遇值？答：（1）荷載標(biāo)準(zhǔn)值：各種荷載標(biāo)準(zhǔn)值是指在使用期間，在正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值。荷載規(guī)范給出了材料的自重和各種可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值的數(shù)值，設(shè)計(jì)時(shí)可直接查用。（2） 荷載準(zhǔn)永久值：荷載準(zhǔn)永久值是指在結(jié)構(gòu)上經(jīng)常作用的可變荷載值，它在規(guī)定的期限內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)，它對(duì)結(jié)構(gòu)的影響?yīng)q如永久荷載?？勺兒奢d準(zhǔn)永久值為可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)，可查荷載規(guī)范得到。（3）荷載組合值：當(dāng)作用在結(jié)構(gòu)上的可變荷載有兩種及以上時(shí)，所有荷載同時(shí)達(dá)到最大值的概率極小，因此計(jì)算時(shí)采用可變荷載組合值進(jìn)行計(jì)算，即將可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載組合系數(shù)。（4）荷載頻遇值：可變荷載的頻

10、遇值是指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時(shí)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。荷載頻遇值為可變荷載乘以頻遇系數(shù)，可查荷載規(guī)范。14. 寫(xiě)出承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式，并加以說(shuō)明。 答：承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式為)式中結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)；承載能力極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)(內(nèi)力)組合的設(shè)計(jì)值；結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)值。15. 什么是荷載設(shè)計(jì)值、內(nèi)力設(shè)計(jì)值、混凝土和鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值？答：（1）荷載分項(xiàng)系數(shù)與荷載標(biāo)準(zhǔn)值的乘積稱(chēng)為荷載設(shè)計(jì)值。（2）荷載設(shè)計(jì)值與荷載效應(yīng)系數(shù)的乘積則為荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值，即內(nèi)力設(shè)計(jì)值。（3）混凝土和鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，其定義為強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以相應(yīng)的材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)。16. 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行哪些驗(yàn)算？如何考慮其可靠度的要求？答：按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形、抗裂度或裂縫寬度。由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到或超過(guò)正常使用極限狀態(tài)時(shí)的危害程度比承載能力極限狀態(tài)要小得多，故對(duì)其可靠度的要求可適當(dāng)降低。因此，按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于荷載組合值，不需考慮分項(xiàng)系數(shù)，也不再考慮結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)。同時(shí)，由于荷載短期作用和長(zhǎng)期作用對(duì)于結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用性能的影響不同，對(duì)于正常使