A2.建筑结构阶测一答案

1、建筑结构阶测一建筑结构阶测一 班级班级 学号学号 姓名姓名 分数分数 简答题简答题: :每小题每小题3 3分共分共7878分分1 1 软钢和硬钢的区别是什么？应力一应变曲线有什么不同？设计时分别采用什软钢和硬钢的区别是什么？应力一应变曲线有什么不同？设计时分别采用什么強度值作为依据？么強度值作为依据？ 软钢含碳量和強度较低，变形能力较好软钢含碳量和強度较低，变形能力较好; ;硬钢含碳量和強度较高，变形能力较硬钢含碳量和強度较高，变形能力较差；软钢应力差；软钢应力- -应变曲线有明显屈服台阶，而硬钢无明显屈服阶段；设计强度软钢应变曲线有明显屈服台阶，而硬钢无明显屈服阶段；设计强度软钢用屈服强度用

2、屈服强度s.s.硬钢用名义屈服強度硬钢用名义屈服強度0.20.2。0.20.2=0.85=0.85b b2 2我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几个种类？我国热轧钢筋的强度分为几个等我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几个种类？我国热轧钢筋的强度分为几个等级级, ,有哪些牌号？有哪些牌号？ 有四类有四类: :热轧钢筋，冷加工钢筋，预应力钢筋和热处理钢筋。热轧钢筋有热轧钢筋，冷加工钢筋，预应力钢筋和热处理钢筋。热轧钢筋有300,335,400,500300,335,400,500四个強度等级，八个牌号四个強度等级，八个牌号: :号号 HRB300,HRB335,HRBF335,HRB400,HRBF400

3、,RRB400,HRB500HRB300,HRB335,HRBF335,HRB400,HRBF400,RRB400,HRB500和和HRBF500HRBF500。3 3钢筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪几种？冷加工后力学性能有何变化？钢筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪几种？冷加工后力学性能有何变化？ 目的是为节约钢材；冷加工方法有冷垃，冷拔，冷轧，冷轧扭等；冷加工后主目的是为节约钢材；冷加工方法有冷垃，冷拔，冷轧，冷轧扭等；冷加工后主要力学性能变化是強度明显提高，塑性明显降低，变形性能变脆。要力学性能变化是強度明显提高，塑性明显降低，变形性能变脆。4 4什么是钢筋的均匀伸长率？均匀伸长

4、率反映了钢筋的什么性质？什么是钢筋的均匀伸长率？均匀伸长率反映了钢筋的什么性质？ 断后延伸率断后延伸率只反映了钢筋的残余变形的大小，包括了断口颈缩区域的局部变只反映了钢筋的残余变形的大小，包括了断口颈缩区域的局部变形，忽略了钢筋的弹性变形，不能反映钢筋受力时的总体变形能力。而形，忽略了钢筋的弹性变形，不能反映钢筋受力时的总体变形能力。而钢筋的均钢筋的均匀伸长率匀伸长率gtgt同时考虑了残余变形和弹性变形，更加符合实际。同时考虑了残余变形和弹性变形，更加符合实际。 00()1 0 0 %bg tslllE15 5在普通钢筋混凝土结构中，主力钢筋是哪些钢筋？钢筋混凝土结构在普通钢筋混凝土结构中，主

5、力钢筋是哪些钢筋？钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求。对钢筋的性能有哪些要求。 主力钢筋是主力钢筋是400400级和级和500500级钢筋；要求钢筋强度高，塑性好，可焊性级钢筋；要求钢筋强度高，塑性好，可焊性好，便于加工，与砼粘结力強等。好，便于加工，与砼粘结力強等。6 6简述混凝土立方体抗压强度。简述混凝土立方体抗压强度。砼立方体抗压强度（砼立方体抗压强度（f fcu,kcu,k）-混凝土強度等级混凝土強度等级 试块尺寸：试块尺寸：150mm150mm150mm150mm150mm150mm养护时间：养护时间：2828天天养护条件：温度养护条件：温度202033，相对湿度，相对湿度90%9

6、0%加荷速度：每秒加荷速度：每秒0.150.3N/mm0.150.3N/mm2 2 保保 证证 率率: 95: 95 试件加载面不涂润滑剂。试件加载面不涂润滑剂。7 7简述混凝土轴心抗压强度。简述混凝土轴心抗压强度。 砼轴心抗压强度（砼轴心抗压强度（fc,kfc,k） 试块尺寸：试块尺寸：150mm150mm150mm150mm300mm300mm 养护时间：养护时间：2828天天 养护条件：温度养护条件：温度202033，相对湿度，相对湿度90%90%8 8混凝土的强度等级是如何确定的。混凝土的强度等级是如何确定的。 由砼立方抗压強度确定共由砼立方抗压強度确定共1414个级别，个级别，C15

7、C15至至C80C80，级差，级差5N/mm5N/mm2 2kcu,21kc,88.0ff2 一次短期加载下一次短期加载下混凝土受压的应力混凝土受压的应力应变曲线应变曲线 9 9简述混凝土在单轴短期加载下的应力应变关系。简述混凝土在单轴短期加载下的应力应变关系。OA-弹性阶段弹性阶段AB-塑性变形穏定阶段塑性变形穏定阶段BC-塑性变形不稳定阶段塑性变形不稳定阶段C-压力峰值点压力峰值点D-拐点拐点,出现第一条可见缝出现第一条可见缝E-收敛点收敛点,斜裂破坏斜裂破坏,此时达此时达 极限压应变极限压应变002. 0co0033. 0cu002. 0co0033. 0cu0033. 0cu31010

8、混凝土的变形模量有几个？混凝土的变形模量有几个？有三个有三个: :弹性模量弹性模量( (原点切线模量原点切线模量)Ec)Ec，弹塑性模量，弹塑性模量( (割线模量割线模量)Ec)Ec，切线模量，切线模量 EcEc1111什么叫混凝土徐变？其影响因素有哪些？砼徐变对结构有什么影响？什么叫混凝土徐变？其影响因素有哪些？砼徐变对结构有什么影响？混凝土在荷载长期作用下，应力不变，应变随时间不断增长的现象称为混凝混凝土在荷载长期作用下，应力不变，应变随时间不断增长的现象称为混凝土的徐变。徐变在初期发展较快，经过很长时间土的徐变。徐变在初期发展较快，经过很长时间(25(25年年) )后趋于稳定。徐变应后趋

9、于稳定。徐变应变变crcr与弹性应变与弹性应变cece的比值可达的比值可达2 24 4。影响徐变的因素。影响徐变的因素。 加荷应力越大，徐变越大；加荷应力越大，徐变越大； 水泥用量多或水灰比大，徐变就增大；水泥用量多或水灰比大，徐变就增大； 骨料的弹性模量大，徐变就小；骨料的弹性模量大，徐变就小； 养护条件好，龄期长，则徐变就小；养护条件好，龄期长，则徐变就小； 使用环境干燥、高温，则徐变就较大。使用环境干燥、高温，则徐变就较大。 徐变对结构的影响。徐变对结构的影响。 使混凝土结构的变形增大；使混凝土结构的变形增大； 在预应力混凝土构件中产生较大的预应力损失；在预应力混凝土构件中产生较大的预应

10、力损失； 可引起构件的截面应力重分布。可引起构件的截面应力重分布。，412. 12. 什么叫混凝土收缩？其影响因素有哪些？砼收缩对结构有什么影响？什么叫混凝土收缩？其影响因素有哪些？砼收缩对结构有什么影响？混凝土在空气中结硬体积缩小称为收缩。混凝土在空气中结硬体积缩小称为收缩。v影响因素：影响因素： 混凝土的组成及配合比，尤其是水灰比和水泥用量以及骨料模量；混凝土的组成及配合比，尤其是水灰比和水泥用量以及骨料模量； 养护条件；使用时的温度与湿度。养护条件；使用时的温度与湿度。特点：早期发展快，逐渐减慢，长时间后趋于稳定。当收缩受到约束，可导特点：早期发展快，逐渐减慢，长时间后趋于稳定。当收缩受

11、到约束，可导致混凝土构件开裂或使预应力混凝土构件产生预应力损失。致混凝土构件开裂或使预应力混凝土构件产生预应力损失。减小收缩措施：增加混凝土密实度、加强早期养护或设置施工缝等。减小收缩措施：增加混凝土密实度、加强早期养护或设置施工缝等。 1313简述钢筋与混凝土共同工作原理。两者之间的粘结力有几种组成？简述钢筋与混凝土共同工作原理。两者之间的粘结力有几种组成？ 砼硬化后砼硬化后, ,钢筋和混凝土之间存在良好的粘结力，加之锚固措施钢筋和混凝土之间存在良好的粘结力，加之锚固措施, ,在荷载在荷载作用下作用下, ,可保证两者共同变形可保证两者共同变形, ,共同受力。共同受力。 钢筋与混凝土具有基本同

12、的温度线膨胀系数（钢材为钢筋与混凝土具有基本同的温度线膨胀系数（钢材为1.21.21010-5-5，混凝土，混凝土为为(1.01.5)(1.01.5)1010-5-5），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。而导致两者间的粘结力破坏。5(3)(3)钢筋被混凝土包裹着钢筋被混凝土包裹着, ,使钢筋不会因为大气侵蝕而生锈使钢筋不会因为大气侵蝕而生锈, ,不因火不因火災而过早软化災而过早软化, ,提高了构件的耐久性能。提高了构件的耐久性能。(4)(4)配筋的基本配筋的基本要求要求: : 钢筋的布置和数量由计算和构造确

13、定钢筋的布置和数量由计算和构造确定; ;在钢筋的在钢筋的端部应有锚固长度或弯钩（常称为构造措施端部应有锚固长度或弯钩（常称为构造措施),),确保施工质量。确保施工质量。 上述原因中上述原因中, ,钢筋表面与混凝土之间存在粘结力是最主要的原因。钢筋表面与混凝土之间存在粘结力是最主要的原因。故钢筋混凝土构件配筋最根本的要求是要保证两者共同受力故钢筋混凝土构件配筋最根本的要求是要保证两者共同受力, ,共同变共同变形。混凝土保护层形。混凝土保护层, ,钢筋锚固钢筋锚固. .连接连接. .截断截断. .间距等构造要求间距等构造要求, ,其本质都其本质都是保障粘结力问题。是保障粘结力问题。由化学胶结力，摩

14、擦力，机械咬合力，钢筋端部锚固力等组成。由化学胶结力，摩擦力，机械咬合力，钢筋端部锚固力等组成。1414基本锚固长度是如何确定的？锚固长度基本锚固长度是如何确定的？锚固长度. .绑扎长度与基本锚固长绑扎长度与基本锚固长度有何种关系度有何种关系? ?受拉钢筋的基本锚固长度由实验测定。受拉钢筋的基本锚固长度由实验测定。当计算中充分利用钢筋的强度时，混凝土结构中纵向受拉钢筋的基本当计算中充分利用钢筋的强度时，混凝土结构中纵向受拉钢筋的基本锚固长度应按下列公式计算：锚固长度应按下列公式计算： 普通钢筋普通钢筋：基本锚固长度基本锚固长度 预应力钢筋预应力钢筋：dffltYabdffltpYab615.1

15、5.何谓结构上的作用、作用效应？何谓结构抗力？何谓结构上的作用、作用效应？何谓结构抗力？ 1.1.作用的概念作用的概念 作用作用: :使结构产生内力或变形的各种原因使结构产生内力或变形的各种原因, ,一般用一般用Q Q表示。表示。 分直接分直接作用和间接作用两种。作用和间接作用两种。 (1)直接作用：直接作用：指施加在结构上的集中力或分布力，如结构自重、楼指施加在结构上的集中力或分布力，如结构自重、楼（屋）面活荷载、风荷载等。（屋）面活荷载、风荷载等。 (2)间接作用：间接作用：指能够引起结构外加变形或约束变形的原因，如温度指能够引起结构外加变形或约束变形的原因，如温度变化、混凝土收缩与徐变、

16、地基变形、地震等原因引起的作用。变化、混凝土收缩与徐变、地基变形、地震等原因引起的作用。间接作间接作用不仅与外界因素有关，还与结构本身的特性有关。例如，地震对结构用不仅与外界因素有关，还与结构本身的特性有关。例如，地震对结构物的作用，不仅与地震加速度有关，还与结构自身的动力特性有关，所物的作用，不仅与地震加速度有关，还与结构自身的动力特性有关，所以不能把地震作用称为以不能把地震作用称为“地震荷载地震荷载”。锚固长度锚固长度搭接长度搭接长度72.2.作用效应：指由各种作用引起的结构或构件的反应作用效应：指由各种作用引起的结构或构件的反应, ,如內力如內力(弯矩、剪力、轴弯矩、剪力、轴向力、扭矩等

17、）向力、扭矩等）.变形和裂缝等变形和裂缝等，用，用表示。表示。 作用效应作用效应通过计算分析确定。一般结构上的荷载效应通过计算分析确定。一般结构上的荷载效应与荷载与荷载Q Q之间可近似之间可近似按线性关系考虑，即按线性关系考虑，即C QC Q C C 为荷载效应系数，可通过结构力学分析确定。为荷载效应系数，可通过结构力学分析确定。3.结构抗力：指结构或构件承受作用效应的能力，用结构抗力：指结构或构件承受作用效应的能力，用R表示。例如，构件的承载表示。例如，构件的承载力、刚度、抗裂度等。力、刚度、抗裂度等。 影响结构抗力的因素：结构的材料性能、几何尺寸、配筋情况和抗力的计算影响结构抗力的因素：结

18、构的材料性能、几何尺寸、配筋情况和抗力的计算假定、计算公式等。通常，结构抗力主要取决于材料性能。一旦材料假定、计算公式等。通常，结构抗力主要取决于材料性能。一旦材料.截面及尺截面及尺寸确定寸确定,抗力即确定抗力即确定,为构件固有。为构件固有。16.16.结构设计的目的是什么？结构应满足那些功能要求？结构设计的目的是什么？结构应满足那些功能要求？ 解决结构安全与经济这对基本矛盾。设计出安全可靠解决结构安全与经济这对基本矛盾。设计出安全可靠, ,经济合理经济合理, ,技术先进技术先进, ,方便施工方便施工, ,有益环保的建筑结构。有益环保的建筑结构。结构的预定功能要求结构的预定功能要求 安全性：安

19、全性： 不发生构件破坏或结构倒塌不发生构件破坏或结构倒塌 适用性适用性: 变形和裂缝宽度不超限变形和裂缝宽度不超限 耐久性：结构材料的风化、腐蚀和老化不超过一定限度耐久性：结构材料的风化、腐蚀和老化不超过一定限度8 一般建筑结构的设计使用年限可为一般建筑结构的设计使用年限可为50年。各类工程结构的设计使用年限年。各类工程结构的设计使用年限是不应统一的。是不应统一的。 注意：注意：结构的设计使用年限虽与其使用寿命有联系，但不等同。超过设计使结构的设计使用年限虽与其使用寿命有联系，但不等同。超过设计使用年限的结构并不是不能使用，而是指它的可靠度降低了。用年限的结构并不是不能使用，而是指它的可靠度降

20、低了。所谓设计使用年限，是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按所谓设计使用年限，是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。换言之，设计使用年限就是房屋建筑在正常设计、其预定目的使用的时期。换言之，设计使用年限就是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持久年限。结构的设计使用年限应正常施工、正常使用和维护下所应达到的持久年限。结构的设计使用年限应按下表采用按下表采用。表表2.1.2 2.1.2 结构的设计使用年限分类结构的设计使用年限分类 类类 别别 设计使用年限（年）设计使用年限（年） 示示 例例 1 15 5临时性结构临时性结构 2 225

21、25易于替换的结构构件易于替换的结构构件 3 35050普通房屋和构筑物普通房屋和构筑物 4 4100100纪念性建筑和特别重要的建筑结纪念性建筑和特别重要的建筑结构构 17.17.何谓结构的设计使用年限？超过这个年限的结构是不是不能再使用了？设计基准何谓结构的设计使用年限？超过这个年限的结构是不是不能再使用了？设计基准期的含义是什么？两者有何区別与联系？期的含义是什么？两者有何区別与联系？ 功能函数功能函数: :结构的工作性能可用下列结构功能函数结构的工作性能可用下列结构功能函数Z Z来描述。为简化起见，仅以来描述。为简化起见，仅以荷载效应荷载效应S S 和结构抗力和结构抗力R R 两个基本

22、变量来表达结构的功能函数两个基本变量来表达结构的功能函数，则有则有荷载效应荷载效应S S和结构抗力和结构抗力R R均为随机变量，其函数也是一个随机变量均为随机变量，其函数也是一个随机变量。实际工程中，实际工程中，可能出现以下三中状态：（如图所示）可能出现以下三中状态：（如图所示） 当当0 0即即R RS S时，结构处于可靠状态；时，结构处于可靠状态； 当当0 0即即R RS S时，结构处于失效状态；时，结构处于失效状态； 当当0 0即即R=SR=S时，结构处于极限状态。时，结构处于极限状态。 关系式关系式Z Z（S S，R R）R RS S0 0称为极限状态方程。称为极限状态方程。Z = R

23、S 式中式中 S 表示荷载效应，它代表由各表示荷载效应，它代表由各种荷载分别产生的荷载效应的总和；种荷载分别产生的荷载效应的总和； R 表示结构构件抗力。表示结构构件抗力。结构状态有三种结构状态有三种 设计基准期设计基准期: :是为确定可变荷载代表值或材料強度标准值而选定的时间参数，规范是为确定可变荷载代表值或材料強度标准值而选定的时间参数，规范规定取为规定取为50年。它与设计使用年限是不同的两个概念，仅对普通房屋建筑和结构物年年。它与设计使用年限是不同的两个概念，仅对普通房屋建筑和结构物年限取值两者都是限取值两者都是5050年，但含义不同。年，但含义不同。18.18.何谓结构的功能函数？结构

24、状态有几种何谓结构的功能函数？结构状态有几种? ?19.19.何谓结构的极限状态？极限状态有哪几类？主要内容是什么？何谓结构的极限状态？极限状态有哪几类？主要内容是什么？v结构的极限状态可定义为：整个结构或结构的一部份，超过某一特定结构的极限状态可定义为：整个结构或结构的一部份，超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能（安全性、适用性、耐久性）要求，状态就不能满足设计规定的某一功能（安全性、适用性、耐久性）要求，该特定状态称为该功能的极限状态。该特定状态称为该功能的极限状态。v 结构极限状态分为以下两类：结构极限状态分为以下两类： 1.1.承载能力极限状态；承载能力极限状态；这种极限状态对

25、应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。承载能力极限状态主要考虑关于结构安全性的功能。超过这载的变形。承载能力极限状态主要考虑关于结构安全性的功能。超过这一状态，便不能满足安全性的功能。当结构或结构构件出现下列状态之一状态，便不能满足安全性的功能。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：一时，即认为超过了承载能力极限状态：1 1）结构构件或连接因超过材料强度而破坏，或因过度变形而不适于继）结构构件或连接因超过材料强度而破坏，或因过度变形而不适于继续承载。续承载。2 2）整个结构或其一部分作

26、为刚体失去平衡。）整个结构或其一部分作为刚体失去平衡。3 3）结构转变为机动体系。）结构转变为机动体系。4 4）结构或结构构件丧失稳定。）结构或结构构件丧失稳定。5 5）结构因局部破坏而发生连续倒塌。）结构因局部破坏而发生连续倒塌。6 6）地基丧失承载力而破坏。）地基丧失承载力而破坏。7 7）结构或结构构件的疲劳破坏。）结构或结构构件的疲劳破坏。11 结构或结构构件一旦超过承载能力极限状态，将造成结构全部或结构或结构构件一旦超过承载能力极限状态，将造成结构全部或部分破坏或倒塌，导致人员伤亡或重大经济损失，因此，在设计中部分破坏或倒塌，导致人员伤亡或重大经济损失，因此，在设计中对所有结构和构件都

27、必须按承载力极限状态进行计算，并保证具有对所有结构和构件都必须按承载力极限状态进行计算，并保证具有足够的可靠度。足够的可靠度。 2.2.正常使用极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。超过这一状态，便不能满足适用性或耐久性的能的某项规定限值。超过这一状态，便不能满足适用性或耐久性的功能。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常功能。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态使用极限状态: :1 1）影响正常使用或外观的变形。）影响正常使用或外观的变

28、形。2 2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏。）影响正常使用或耐久性能的局部损坏。3 3）影响正常使用的振动。）影响正常使用的振动。4 4）影响正常使用的其他特定状态。虽然超过正常使用极限状态）影响正常使用的其他特定状态。虽然超过正常使用极限状态的后果一般不如超过承载能力极限状态那样严重，但也不可忽视。的后果一般不如超过承载能力极限状态那样严重，但也不可忽视。例如过大的变形会造成房屋内粉刷层剥落，门窗变形，屋面积水等例如过大的变形会造成房屋内粉刷层剥落，门窗变形，屋面积水等后果；水池和油罐等结构开裂会引起渗漏等等。后果；水池和油罐等结构开裂会引起渗漏等等。工程设计时，一般必须先按承载力极限状态

29、设计结构构件，再按工程设计时，一般必须先按承载力极限状态设计结构构件，再按正常使用极限状态验算，符合构造要求的简单结构或构件，可不作正常使用极限状态验算，符合构造要求的简单结构或构件，可不作正常使用极限状态验算。正常使用极限状态验算。 2.2.结构可靠度与失效概率结构可靠度与失效概率 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, ,称为称为结构的可靠度。是结构可靠性的概率度量。结构的可靠度。是结构可靠性的概率度量。（定量描述）（定量描述） 结构能够完成预定功能的概率称为结构能够完成预定功能的概率称为“可靠概率可靠概率”（p ps

30、 s) )；结构不能完成结构不能完成预定功能的概率称为预定功能的概率称为“失效概率失效概率”（p pf f）。两者互补，即：两者互补，即： 因此因此，也可以采用也可以采用p ps s或或p pf f来度量结构的可靠性，一般习惯采用来度量结构的可靠性，一般习惯采用失效概率失效概率。即从概率论可知即从概率论可知, ,沒有绝对安全的结构沒有绝对安全的结构, ,而是其失效概率而是其失效概率Pf=(1-Ps)Pf=(1-Ps)在一个可在一个可接受的范围内。接受的范围内。Ps + Pf = 1.03. 3. 结构构件的可靠指标结构构件的可靠指标 可靠指标是度量结构可靠度的一种量化的指标，它与可靠指标是度量

31、结构可靠度的一种量化的指标，它与p pf f具有数值上一具有数值上一一对应的关系。一对应的关系。计算计算PsPs需要已知需要已知R R和和S S的联合概率分布密度的联合概率分布密度, ,目前尚无法实目前尚无法实现现, ,故近似用可靠指标故近似用可靠指标来度量可靠度。来度量可靠度。说明如下说明如下: :20.20.何谓结构可靠性何谓结构可靠性. .可靠度及可靠指标？它们之间有何关系？可靠度及可靠指标？它们之间有何关系？1 1. .结构可靠性结构可靠性:结构的安全性、适用性和耐久性总称结构的可靠性。结构的安全性、适用性和耐久性总称结构的可靠性。结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力

32、。（定性描述）结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。（定性描述） 图图2-2 R、S的概率密度分布曲线的概率密度分布曲线 按照结构设计的要求，显然按照结构设计的要求，显然R R应该大于应该大于S S。从图中的概率密度曲线可以。从图中的概率密度曲线可以看到，在多数情况下构件的抗力看到，在多数情况下构件的抗力R R大于荷载效应大于荷载效应S S。但是，由于离散性，在。但是，由于离散性，在S S、R R的概率密度曲线的重叠区（阴影部分），仍有可能出现构件的抗力的概率密度曲线的重叠区（阴影部分），仍有可能出现构件的抗力R R小于小于荷载效应荷载效应S S的情况。重叠区的大小与的情况。

33、重叠区的大小与S S、R R以及以及S S、R R有关。所以，加有关。所以，加大平均值之差大平均值之差R R-S S，减小标准差，减小标准差S S和和R R可以使重叠的范围减小，失效可以使重叠的范围减小，失效概率降低概率降低, ,可靠度提高。可靠度提高。 知结构功能函数知结构功能函数Z=R-SZ=R-S，现设，现设z z、R R、S S分别为分别为Z Z、R R、S S的平均值；的平均值；z z、R R、S S分别为分别为Z Z、R R、S S的标准差；的标准差；R R与与S S相互独立。相互独立。 设设R R和和S S是随机变量且服从正态分布，是随机变量且服从正态分布，Z Z也应该是服从正态

34、分布的也应该是服从正态分布的随机变量。图随机变量。图2-32-3表示表示Z Z的概率密度分布曲线。图中阴影部分就是结的概率密度分布曲线。图中阴影部分就是结构或构件构或构件的的失效概率失效概率P Pf f，计算失效概率，计算失效概率P Pf f比较麻烦，故改用一种可比较麻烦，故改用一种可靠指标的计算方法。引入可靠指标靠指标的计算方法。引入可靠指标 ，由图，由图2-32-3有有: :图图2-3 可靠指标与失效概率关系示意图可靠指标与失效概率关系示意图zz.22/)(/SRSRzz由由定义定义得得则有则有: :ZZ2S2RZSRZ可靠指标可靠指标与失效概率与失效概率的对应关系，如表的对应关系，如表2

35、.32.3所所示：示：值越大值越大， 就越小，即结构越可靠。因此就越小，即结构越可靠。因此，被称为被称为“可靠指标可靠指标”。与与的对应关系的对应关系表表2.3 1.01.52.02.5pf1.5910-16.6810-22.2810-26.2110-3 2.73.23.74.2pf3.5010-36.9010-41.1010-41.3010-5 建筑结构可靠度设计统一标准建筑结构可靠度设计统一标准根据结构的安全等级和破坏类根据结构的安全等级和破坏类型，采用型，采用 校准法校准法 确定了按承载能力极限状态设计时的目标可靠指确定了按承载能力极限状态设计时的目标可靠指标标，见表，见表2-42-4。

36、应使。应使 。 结构和结构构件的破坏类型分为结构和结构构件的破坏类型分为延性破坏和脆性破坏两类延性破坏和脆性破坏两类。延延性破坏性破坏有明显的预兆，可及时采取补救措施，所以目标可靠指标可有明显的预兆，可及时采取补救措施，所以目标可靠指标可定得稍低些。定得稍低些。脆性破坏脆性破坏常常是突发性破坏，破坏前没有明显的预兆，常常是突发性破坏，破坏前没有明显的预兆，所以目标可靠指标就应该定得高一些。所以目标可靠指标就应该定得高一些。 用可靠指标用可靠指标进行结构设计和可靠度校核，可以较全面地考虑进行结构设计和可靠度校核，可以较全面地考虑可靠度影响因素的客观变异性，使结构满足预期的可靠度要求。可靠度影响因

37、素的客观变异性，使结构满足预期的可靠度要求。4. 目标可靠指标目标可靠指标 表2-421.21.何谓结构安全等级？何谓结构安全等级？结构的安全等级结构的安全等级 工程结构设计时应根据结构破坏可能产生的后果工程结构设计时应根据结构破坏可能产生的后果( (危及人的生命危及人的生命. .造成经济损失造成经济损失. .对社会或环境产生影响等对社会或环境产生影响等) )的严重程度的严重程度, ,釆用不同的安全等釆用不同的安全等级。对房屋建筑结构的安全等级的规定如表：级。对房屋建筑结构的安全等级的规定如表： 对人员比较集中使用频繁的影剧院、体育馆等，安全等级宜按一对人员比较集中使用频繁的影剧院、体育馆等，

38、安全等级宜按一级设计；大量一般建筑物为二级级设计；大量一般建筑物为二级; ;建筑物中梁、柱等各类构件的安全等级建筑物中梁、柱等各类构件的安全等级一般应与整个建筑物的安全等级相同。一般应与整个建筑物的安全等级相同。建筑结构的安全等级建筑结构的安全等级 安全等级安全等级 破坏后果破坏后果 建筑物类型建筑物类型 一级一级 很严重很严重 重要的房屋重要的房屋 二级二级 严重严重 一般的房屋一般的房屋 三级三级 不严重不严重 次要的房屋次要的房屋 19 (1)按作用时间的长短和性质，荷载可分为三类：按作用时间的长短和性质，荷载可分为三类： 1)1)永久荷载永久荷载( (恆载恆载) ) 在结构使用期间，其

39、值不随时间变化，或其变在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。例如，结构的自身重力、土压力、预应力等荷载，永久荷载又称恒荷载。例如，结构的自身重力、土压力、预应力等荷载，永久荷载又称恒荷载。 2)2)可变荷载可变荷载( (活载活载) ) 在结构使用期间在结构使用期间, ,其值随时间变化，且其变化其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。例如，楼面活荷载、吊车荷载、与平均值相比不可以忽略不计的荷载。例如，楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等可变荷载又称

40、活荷载。风荷载、雪荷载等可变荷载又称活荷载。 22.22.试说明荷载按时间的分类？何谓荷载代表值？荷载标准值与设计值之间的试说明荷载按时间的分类？何谓荷载代表值？荷载标准值与设计值之间的关系是怎样的？关系是怎样的？ 3)3)偶然荷载偶然荷载 在结构设计使用年限内不一定出现，而一旦出现其量在结构设计使用年限内不一定出现，而一旦出现其量 值很大值很大, ,且持续时间很短的荷载。例如爆炸力且持续时间很短的荷载。例如爆炸力. .撞击力等。撞击力等。(2)(2)、荷载的代表值、荷载的代表值：荷载是随机变量，任何一种荷载的大小都有一定的变异性荷载是随机变量，任何一种荷载的大小都有一定的变异性。因此，结构因

41、此，结构设计时，对于不同的荷载和不同的设计状况，应赋予荷载不同的量值，设计时，对于不同的荷载和不同的设计状况，应赋予荷载不同的量值，该量值即荷载代表值。建筑结构荷载规范该量值即荷载代表值。建筑结构荷载规范GB50009-2012GB50009-2012（以下简称（以下简称荷载规范）规定，荷载规范）规定， 对永久荷载应采用标准值作为代表值；对可变对永久荷载应采用标准值作为代表值；对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值；对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。仅介绍永久荷值；对偶然荷载应按建筑结构使

42、用的特点确定其代表值。仅介绍永久荷载和可变荷载的代表值。载和可变荷载的代表值。 1 1）荷载标准值荷载标准值 作用于结构上荷载的大小具有变异性。作用于结构上荷载的大小具有变异性。荷载标准值就是结构在设计基准期内最大荷载统计分布的特征值荷载标准值就是结构在设计基准期内最大荷载统计分布的特征值( (例如均值例如均值. .众值众值. .中中值或某个分位值值或某个分位值) )。它是荷载的基本代表值。它是荷载的基本代表值。这里所说的设计基准期，是为确定可变荷载代表值或材料強度标准值而选定的时间参这里所说的设计基准期，是为确定可变荷载代表值或材料強度标准值而选定的时间参数，规范规定取为数，规范规定取为50

43、50年。年。 即指设计基准期内最大荷载概率分布的某一分位值。即指设计基准期内最大荷载概率分布的某一分位值。 通过统计分析，作用标准值通过统计分析，作用标准值Q Qk k一般可取一般可取 Q Qk k= =Q Qm m+ +Q Q 式中式中 Q Qm m作用的平均值；作用的平均值； 作用的保证率系数，当作用的保证率系数，当=0=0时，保证率为时，保证率为50%50%，分位数为，分位数为0.50.5；当；当=1.645=1.645时，保证率为时，保证率为95%95%，分位数为，分位数为0.950.95：当：当=2=2时，保证率为时，保证率为97.7397.73、分位数为、分位数为0.97730.9

44、773。 Q Q作用的标准差。作用的标准差。 结构自重：按结构构件的设计尺寸和材料重力密度计算确定（钢筋混凝土的重力结构自重：按结构构件的设计尺寸和材料重力密度计算确定（钢筋混凝土的重力密度可取密度可取25kN/m25kN/m3 3）。）。 可变荷载标准值：按荷载规范可变荷载标准值：按荷载规范GB5009-2012GB5009-2012的规定采用。的规定采用。1 1 永久荷载标准值永久荷载标准值 Gk永久荷载主要是结构自重及粉刷、装修、固定设备的重量。由于结构或永久荷载主要是结构自重及粉刷、装修、固定设备的重量。由于结构或非承重构件的自重的变异性不大，一般以其正态分布的平均值即概率分布非承重构

45、件的自重的变异性不大，一般以其正态分布的平均值即概率分布的的0.5的分位值的分位值作为荷载标准值。可按结构构件的设计尺寸和材料或结构作为荷载标准值。可按结构构件的设计尺寸和材料或结构构件单位体积（或面积）的自重标准值确定。对于自重变异性较大的材料，构件单位体积（或面积）的自重标准值确定。对于自重变异性较大的材料，在设计中应根据其对结构有利或不利的情况，分别取其自重的下限值或上在设计中应根据其对结构有利或不利的情况，分别取其自重的下限值或上限值。限值。例例:钢筋混凝土梁如下图钢筋混凝土梁如下图,试计算其自重标准值？试计算其自重标准值？mkNGk/75.32560.025.0取1m长梁,砼容重25

46、kN/m3,则梁自重标准值为:b=250h=600GkQ f Qk可变荷载标准值可变荷载标准值Qm5095永久荷载标准值永久荷载标准值常用材料和构件的单位自重见荷载规范附录常用材料和构件的单位自重见荷载规范附录A。现将几种常用材料。现将几种常用材料单位体积的自重（单位单位体积的自重（单位kN/m3）摘录如下：混凝土）摘录如下：混凝土2224，钢筋混凝土，钢筋混凝土2425，水泥砂浆，水泥砂浆20，石灰砂浆、混合砂浆，石灰砂浆、混合砂浆17，普通砖，普通砖18，普通砖（机，普通砖（机器制）器制）19，浆砌普通砖砌体，浆砌普通砖砌体18，浆砌机砖砌体，浆砌机砖砌体19。 可变荷载标准值可变荷载标准

47、值 QK QK 民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频偶值和永久值系数应按民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频偶值和永久值系数应按表表1.3,1.51.3,1.5采用采用。 考虑到构件的负荷面积越大，楼面每考虑到构件的负荷面积越大，楼面每1m1m2 2面积上活荷载在同一时刻都面积上活荷载在同一时刻都达到其标准值的可能性越小，因此，荷载规范规定，设计楼面梁、墙、达到其标准值的可能性越小，因此，荷载规范规定，设计楼面梁、墙、柱及基础时，柱及基础时，按表按表1.41.4中的楼中的楼. .屋面活荷载标准值乘以相应的折減系数。屋面活荷载标准值乘以相应的折減系数。2).2).可变荷载准永久值可变

48、荷载准永久值 可变荷载在设计基准期内会随时间而发生变化，并且不同可变荷载在结可变荷载在设计基准期内会随时间而发生变化，并且不同可变荷载在结构上的变化情况不一样。如住宅楼面活荷载，人群荷载的流动性较大，而家构上的变化情况不一样。如住宅楼面活荷载，人群荷载的流动性较大，而家具荷载的流动性则相对较小。具荷载的流动性则相对较小。在设计基准期内在设计基准期内, ,其超越的总时间约为设计基其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值（总的持续时间不低于准期一半的荷载值（总的持续时间不低于2525年），称为可变荷载准永久值年），称为可变荷载准永久值。它对结构的影响类似于永久荷载。它对结构的影响类似于永久荷载。可

49、变荷载准永久值可表示为可变荷载准永久值可表示为q qk k ，其中，其中k k为可变荷载标准值，为可变荷载标准值，q q为可为可变荷载准永久值系数。变荷载准永久值系数。q q的值见表的值见表1.31.3、表、表1.51.5。 例如住宅的楼面活荷载标准值为例如住宅的楼面活荷载标准值为2kN/m2kN/m2 2，准永久值系数，准永久值系数q q=0.4=0.4，则活荷，则活荷载准永久值为载准永久值为2 20.4=0.8 kN/m0.4=0.8 kN/m2 2。 Q Qq q=q qk k3 3）可变荷载组合值）可变荷载组合值 两种或两种以上可变荷载同时作用于结构上时，所有可变荷载同时达两种或两种以

50、上可变荷载同时作用于结构上时，所有可变荷载同时达到其单独出现时可能达到的最大值的概率极小，因此，除主导荷载到其单独出现时可能达到的最大值的概率极小，因此，除主导荷载（产生最大效应的荷载）仍可以其标准值为代表值外，其他伴随荷载（产生最大效应的荷载）仍可以其标准值为代表值外，其他伴随荷载均应以小于标准值的荷载值为代表值，此即可变荷载组合值。即均应以小于标准值的荷载值为代表值，此即可变荷载组合值。即对可对可变荷载变荷载, ,使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率, ,能与该荷载能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致的荷载值单独出现时的相应概率趋于一致的荷

51、载值; ;或使组合后的结构具有统或使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。一规定的可靠指标的荷载值。 可变荷载组合值可表示为可变荷载组合值可表示为c ck k 。其中。其中c c 为可变荷载组合值系数，为可变荷载组合值系数，其值按表其值按表1.31.3、表、表1.51.5查取。查取。 4 4）可变荷载频遇值）可变荷载频遇值 对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率超越频率为规定频率(0.1)(0.1)的荷载值称为可变荷载频遇值的荷载值称为可变荷载频遇值。换言之，换言之，可变荷载频遇值是指在设

52、计基准期内被超越的总时间仅为设计基准期可变荷载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份的荷载值。一小部份的荷载值。 可变荷载频遇值可表示为可变荷载频遇值可表示为f fk k。其中。其中f f为可变荷载频遇值系数，其为可变荷载频遇值系数，其值按表值按表1.31.3、表、表1.51.5查取。查取。Qc=Qc=c ck k Qf=Qf=f fk k疑难解答？疑难解答？v 荷载标准值荷载标准值. .组合值组合值. .频遇值频遇值. .准永久值各是怎样的概念？准永久值各是怎样的概念？ 标准值标准值是设计基准期内最大荷载统计分析的特征值是设计基准期内最大荷载统计分析的特征值( (均值均

53、值. .众值众值. .中值中值或某个分位值或某个分位值) )。永久荷载的标准值永久荷载的标准值由于在整个基准期内变化不大由于在整个基准期内变化不大, ,取为取为正态分布的平均值。保证率为正态分布的平均值。保证率为50%50%。 可变荷载的标准值可变荷载的标准值原则上应按设计基准期内最大荷载概率分布的某一原则上应按设计基准期内最大荷载概率分布的某一分位值确定分位值确定; ;实际上实际上, ,由于资料不充分由于资料不充分, ,往往根据已有工程实践经验往往根据已有工程实践经验, ,经过经过分析判断分析判断, ,协议一个公称值作为代协议一个公称值作为代 表值。这两种方法规定的代表值统称表值。这两种方法

54、规定的代表值统称为荷载标准值。一般取上位分位值。为荷载标准值。一般取上位分位值。 组合值组合值. .频遇值频遇值. .准永久值均是针对可变荷载而言的准永久值均是针对可变荷载而言的。由于所有可变荷由于所有可变荷载同一时刻达到最大的概率十分小载同一时刻达到最大的概率十分小, ,故相加前先乘以一个组合值系数加以故相加前先乘以一个组合值系数加以折減即为折減即为组合值组合值; 频遇值频遇值是设计基准期内是设计基准期内, ,荷载达到或超过该值的荷载达到或超过该值的总时间与设计基准期总时间与设计基准期的比值小于的比值小于0.10.1的荷载代表值的荷载代表值; ; 准永久值准永久值是设计基准期内是设计基准期内

55、, ,荷载达到或超过该值的荷载达到或超过该值的总持续时间与设计总持续时间与设计基本期的比值等于大于基本期的比值等于大于0.50.5的荷载代表值的荷载代表值。 承载能力极限状态设计实用表达式承载能力极限状态设计实用表达式 对于承载能力极限状态对于承载能力极限状态,应按荷载的基本组合或偶然組合计算荷载組应按荷载的基本组合或偶然組合计算荷载組合的效应设计值合的效应设计值,并应采用下列设计表达式进行设计并应采用下列设计表达式进行设计: Sd=sSk Rk /R Rk 荷载效应荷载效应 荷载效应荷载效应 荷载效应荷载效应 承载能力承载能力 结构抗力结构抗力 结构抗力结构抗力 标准值标准值 设计值设计值

56、组合值组合值 设计值设计值 设计值设计值 标准值标准值 式中式中 0结构构件的重要性系数。结构构件的重要性系数。1.1; 1.0; 0.9;0Sd Rd Sk 结构力学解决结构设计解决(3-2)23.23.承载能力极限状态设计时采用基本组合的内容是什么？承载能力极限状态设计时采用基本组合的内容是什么？公式中各符号的含义是什么？公式中各符号的含义是什么？0Sd Rd 荷载效应组合的设计值荷载效应组合的设计值 S Sd d 实际上荷载效应中的荷载有永久荷载和可变荷载，实际上荷载效应中的荷载有永久荷载和可变荷载，并且可变荷载不止一个，多个可变荷载也不一定会同时并且可变荷载不止一个，多个可变荷载也不一

57、定会同时发生，例如，高层建筑各楼层可变荷载全部满载且遇到发生，例如，高层建筑各楼层可变荷载全部满载且遇到最大风荷载的可能性就不大。为此，考虑到两个或两个最大风荷载的可能性就不大。为此，考虑到两个或两个以上可变荷载同时出现的可能性较小，引入荷载组合值以上可变荷载同时出现的可能性较小，引入荷载组合值系数对其标准值折减。系数对其标准值折减。按承载能力极限状态设计时，应按承载能力极限状态设计时，应考虑作用效应的基本组合，必要时尚应考虑作用效应的考虑作用效应的基本组合，必要时尚应考虑作用效应的偶然组合。本课程主要讨论基本组合。偶然组合。本课程主要讨论基本组合。 对于对于基本组合基本组合，当荷载与荷载效应

58、按线性关系考虑时，当荷载与荷载效应按线性关系考虑时, ,其荷载效其荷载效应组合的设计值应组合的设计值S,S,应从下列应从下列两组组合中取最不利值两组组合中取最不利值确定确定: : (1)(1)对由可变荷载效应控制的组合，对由可变荷载效应控制的组合，其承载能力极限状其承载能力极限状态设计态设计表达式一般形式为表达式一般形式为 QikciLniQiKQLQKGGmjdSSSSijj.21111jG-第第j个永久荷载的分项系数个永久荷载的分项系数;iQiLjkGS-第第i个可变荷载的分项系数个可变荷载的分项系数,?Q1为主导可变荷载为主导可变荷载Q1的分项系数的分项系数;-第第i个可变荷载考虑设计使

59、用年限的调整系数个可变荷载考虑设计使用年限的调整系数;-按第按第j个永久荷载标准值个永久荷载标准值Ggk计算的荷载效应值计算的荷载效应值;式中式中: (3-3) 。ikQSci-按第按第i i个可变荷载标准值个可变荷载标准值QikQik计算的荷载效应值计算的荷载效应值; ;-第第i i个可变荷载个可变荷载QiQi的组合值系数的组合值系数; ;m-参与组合的永久荷载数参与组合的永久荷载数; ;n-参与組合的可变荷载数参与組合的可变荷载数; ;niQiKciLQiKGGmjdSSSijj11.(2).(2).由永久荷载控制的效应设计值，由永久荷载控制的效应设计值，应按下式进行计算应按下式进行计算:

60、 :(3-4)荷载分项系数的取值荷载分项系数的取值 荷载特性荷载特性 荷载分项系数荷载分项系数 永久永久荷载荷载 永久荷载效应对结永久荷载效应对结构不利构不利 由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合 1.21.2由永久荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合 1.351.35永久荷载效应对结构有利永久荷载效应对结构有利 1.01.0倾覆、滑移或飘浮验算倾覆、滑移或飘浮验算 0.90.9可变可变荷载荷载 一般情况一般情况 1.41.4对标准值大于对标准值大于4kN/m4kN/m2 2的工业房屋楼面结构的活荷载取的工业房屋楼面结构的活荷载取 1.31.3 结构设计使用年限结构设计使用年