建筑結(jié)構(gòu)工程的可靠性
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1A410000建筑工程技術(shù)
1A411000建筑結(jié)構(gòu)與構(gòu)造
命題考點(diǎn)一 建筑結(jié)構(gòu)工程的可靠性
【教材解讀】
一、建筑結(jié)構(gòu)工程的安全性
1.建筑結(jié)構(gòu)工程安全性的概念
在正常施工和正常使用的條件下，結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受可能出現(xiàn)的各種荷載作用和變形而不發(fā)生破壞;在偶然事件發(fā)生后，結(jié)構(gòu)仍能保持必要的整體穩(wěn)定性。
2.桿件穩(wěn)定的要求
(1)兩端鉸接的壓桿，臨界應(yīng)力的計(jì)算公式為：Pij= 
。
(2)不同支座情況下臨界應(yīng)力的計(jì)算公式為：Pij= 
，l0為壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度。
當(dāng)柱的一端固定、一端自由時(shí)，l0=2l;兩端固定時(shí)，l0=0.5l;一端固定、一端鉸支時(shí)，l0=0.7l;兩端鉸支時(shí)，l0=l。
(3)與臨界應(yīng)力Pij的大小有關(guān)的因素如下。
1)壓桿的材料：鋼柱的Pij比木柱大，因?yàn)殇撝膹椥阅Ａ縀大。
2)壓桿的截面形狀與大�。航孛娲蟛灰资Х�(wěn)，因?yàn)閼T性矩I大。
3)壓桿的長(zhǎng)度l：長(zhǎng)度大，Pij小，易失穩(wěn)。
4)壓桿的支承情況：兩端固定的與兩端鉸接的比，前者Pij大。
二、建筑結(jié)構(gòu)工程的適用性
1.建筑結(jié)構(gòu)工程適用性的概念
在正常使用時(shí)，結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的工作性能。
2.影響梁位移的因素
(1)荷載。
(2)材料性能：與材料的彈性模量E成反比。
(3)構(gòu)件的截面：與截面的慣性矩I成反比，如矩形截面梁，其截面慣性矩IZ= 
。
(4)構(gòu)件的跨度：與跨度l的n次方成正比，此因素影響最大。
3.裂縫控制的三個(gè)等級(jí)
(1)構(gòu)件不出現(xiàn)拉應(yīng)力。
(2)構(gòu)件雖有拉應(yīng)力，但不超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度。
(3)允許出現(xiàn)裂縫，但裂縫寬度不超過(guò)允許值。
三、建筑結(jié)構(gòu)工程的耐久性
1.建筑結(jié)構(gòu)工程耐久性的含義
在正常維護(hù)的條件下，結(jié)構(gòu)應(yīng)能在預(yù)計(jì)的使用年限內(nèi)滿足各項(xiàng)功能的要求，也應(yīng)具有足夠的耐久性。
2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限分類
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限分類見(jiàn)表l―1。
3.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的環(huán)境類別
混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的環(huán)境類別見(jiàn)表1―2。
4.混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境作用等級(jí)
混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境作用等級(jí)見(jiàn)表1―3。
5.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的要求
(1)混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)。
結(jié)構(gòu)構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)同時(shí)滿足耐久性和承載能力的要求，故《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50476-2008)中對(duì)配筋混凝土結(jié)構(gòu)滿足耐久性要求的混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)作出相應(yīng)規(guī)定，見(jiàn)表1―4。
(2)一般環(huán)境中混凝土材料與鋼筋最小保護(hù)層。
一般環(huán)境中的配筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其普通鋼筋的保護(hù)層最小厚度與相應(yīng)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)、最大水膠比應(yīng)符合表1-5的要求。
注：①I―A環(huán)境中使用年限低于100年的板、墻，當(dāng)混凝土骨料最大公稱粒徑不大于15mm時(shí)，保護(hù)層最小厚度
可降為15mm，但最大水膠比不應(yīng)大于0.55。
�、谀昶骄鶜鉁卮笥�20℃且年乎均溫度大于75%的環(huán)境，除I～A環(huán)境中的板、墻構(gòu)件外，混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)
應(yīng)比表中規(guī)定提高一級(jí)，或?qū)⒈Ｗo(hù)層最小厚度增大5mm。
�、壑苯咏佑|土體澆筑的構(gòu)件，其混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于70mm有混凝土墊層時(shí)，可按表1A411013―5確定。
�、芴幱诹鲃�(dòng)水中或同時(shí)受水中泥沙沖刷的構(gòu)件，其保護(hù)層厚度宜增加10～20mm。
�、蓊A(yù)制構(gòu)件的保護(hù)層厚度可比表中規(guī)定減少5mm。
⑥ 當(dāng)膠凝材料中粉煤灰和礦渣等滲量小于20%時(shí)，表中水膠比低于0.45的，可適當(dāng)增加。大截面混凝土墩柱在加大鋼筋混凝土保護(hù)層厚度的前提下，其混凝土強(qiáng)度等級(jí)可低于表1-5的要求，但降低幅度不應(yīng)超過(guò)兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，且設(shè)計(jì)使用年限為100年和50年的構(gòu)件，其強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25和C20。
當(dāng)采用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)比表1―5的規(guī)定低一個(gè)等級(jí)時(shí)，混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)增加5mm;當(dāng)?shù)蛢蓚�(gè)等級(jí)時(shí)，混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)增加10mm。
具有連續(xù)密封套管的后張預(yù)應(yīng)力鋼筋，其混凝土保護(hù)層厚度可與普通鋼筋相同且不應(yīng)小于孔道直徑的1/2;否則應(yīng)比普通鋼筋增加10mm。
先張法構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力鋼筋在全預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下的保護(hù)層厚度可與普通鋼筋相同，否則應(yīng)比普通鋼筋增加10mm。
直徑大于16mm的熱軋預(yù)應(yīng)力鋼筋保護(hù)層厚度可與普通鋼筋相同。
【命題考點(diǎn)】
Pij= 
;柱的一端固定，一端自由;柱的兩端固定;柱的一端固定，一端鉸支;柱的兩端鉸支;影響梁位移的因素;裂縫控制;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限;混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的環(huán)境類別;混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)、一般環(huán)境中混凝土材料與鋼筋最小保護(hù)層。
【分析預(yù)測(cè)】
(1)根據(jù)所提供的材料，分析判斷結(jié)構(gòu)的安全性主要體現(xiàn)在哪些方面。
(2)根據(jù)所提供的材料，分析判斷臨界應(yīng)力的大小與哪些因素有關(guān)，并計(jì)算臨界應(yīng)力。
(3)根據(jù)所提供的材料，分析判斷某梁發(fā)生位移包括哪些具體因素。
(4)根據(jù)所提供的材料，分析判斷結(jié)構(gòu)的適用性主要體現(xiàn)在哪些方面。
(5)根據(jù)所提供的材料，分析判斷某結(jié)構(gòu)的最低設(shè)計(jì)使用年限為多少年。
(6)根據(jù)所提供的材料，分析判斷某混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的環(huán)境類別屬于哪一類。
(7)根據(jù)所提供的材料，分析判斷某混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)、混凝土材料與鋼筋最小保護(hù)層。
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【考題回顧】
【2009年度考試真題】
有一懸臂梁，受力如圖1―1所示，q=1kN/m，EI=2×1011N?mm2，L=2m，則梁端B最大位移f是( )mm。
A.5
B.10
C.15
D.20
【答案】B本題考核的是梁的位移計(jì)算。懸臂梁端部的最大位移：
【2007年度考試真題】
1.同一長(zhǎng)度的壓桿，截面積及材料均相同，僅兩端支承條件不同，則( )桿的臨界應(yīng)力
最小。
A.兩端絞支
B.一端固定、一端自由
C.一端固定、一端絞支
D.兩端固定
【答案】B
2.普通房屋的正常設(shè)計(jì)使用年限為( )年。
A.10
B.25
C.50
D.100
【答案】C本題考核的是建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限。我國(guó)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068-2001)首次提出了建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限見(jiàn)表1-6。
3.結(jié)構(gòu)正常使用的極限狀態(tài)包括控制( )。
A.變形
B.位移
C.振幅
D.裂縫
E.保溫
【答案】ACD本題考核的是極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某項(xiàng)規(guī)定的限值包括：①構(gòu)件在正常使用條件下產(chǎn)生過(guò)度變形;②構(gòu)件過(guò)早產(chǎn)生裂縫或裂縫發(fā)展過(guò)寬;③在動(dòng)力荷載作用下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生過(guò)大的振幅等。所以本題答案為ACD。
【2006年度考試真題】
1.受壓桿件在下列支承情況下，若其他條件相同，臨界應(yīng)力最大限度的是( )。
A.一端固定，一端自由
B.一端固定，一端鉸支
C.兩端固定
D.兩端鉸支
【答案】C本題考核的是臨界力的計(jì)算方法。臨界力的計(jì)算公式為：Pij= 
。選項(xiàng)A，當(dāng)一端固定、一端自由時(shí)，l0=2l，臨界力最小;選項(xiàng)B，當(dāng)一端固定一端鉸支時(shí)，l0=0.7l，臨界力變?yōu)樵瓉?lái)的 
倍;選項(xiàng)C，當(dāng)兩端固定時(shí)，l0=0.5l，臨界力變?yōu)樵瓉?lái)的 
倍;選項(xiàng)D，當(dāng)兩端鉸支時(shí)，l0=1，臨界力不變。綜上，臨界力最大限度的是兩端固定。
2.關(guān)于簡(jiǎn)支梁變形大小的影響因素，下列表述正確的是( )。
A.跨度越大，變形越大
B.截面的慣性矩越大，變形越大
C.截面積越大，變形越小
D.材料彈性模量越大，變形越大
E.外荷載越大，變形越大
【答案】ACE本題考核的是簡(jiǎn)支梁變形大小的影響因素。簡(jiǎn)支梁變形大小的影響因素如下：①材料性能，與材料的彈性模量E成反比;②構(gòu)件的截面，與截面的慣性矩l成反比;③構(gòu)件的跨度，與跨度l的n次方成正比;④外荷載，與外荷載成正比。
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【典型習(xí)題】
1.結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性概括稱為結(jié)構(gòu)的( )。
A.合理性
B.可行性
C.科學(xué)性
D.可靠性
2.在正常施工和正常使用的情況下，結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受可能出現(xiàn)的各種荷載作用和變形而不發(fā)生破壞，這體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)應(yīng)具備( )的功能。
A.可靠性
B.堅(jiān)固性
C.安全性
D.適用性
3.在正常維護(hù)的條件下，結(jié)構(gòu)應(yīng)能在預(yù)計(jì)的使用年限內(nèi)滿足各項(xiàng)功能要求，也即應(yīng)具有足夠的( )。
A.安全性
B.平穩(wěn)性
C.適用性
D.耐久性
4.在荷載作用下，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力、變形和裂縫等的總稱是( )。
A.荷載作用
B.荷載能力
C.荷載大小
D.荷載效應(yīng)
5.工程結(jié)構(gòu)中，受壓桿件如果比較細(xì)長(zhǎng)，受力達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，桿件突然發(fā)生彎曲，以致引起整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞，因此受壓桿件要有( )的要求。
A.平衡
B.穩(wěn)定
C.壓縮
D.扭轉(zhuǎn)
6.不同支座情況的臨界力的計(jì)算公式為Pij= 
，l0為壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度;當(dāng)柱的一端固定、一端自由時(shí)，( )。
A.l0=2l
B.l0=0.5l
C.l0=0.7l
D.l0=l
7.不同支座情況的臨界力的計(jì)算公式為Pij= 
，l0為壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度;當(dāng)( )時(shí)，l0=0.5l。
A.一端固定、一端自由
B.兩端鉸支
C.兩端固定
D.一端固定、一端鉸支
8.根據(jù)我國(guó)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)使用年限為( )年。
A.5
B.10
C.25
D.35
9.建筑結(jié)構(gòu)工程應(yīng)具有( )功能。
A.科學(xué)性
B.安全性
C.合理性
D.適用性
E.耐久性
10.為了使設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)既可靠又經(jīng)濟(jì)，必須進(jìn)行兩方面的研究，它們分別是( )。
A.研究各種“作用”在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的各種效應(yīng)
B.研究產(chǎn)生各種結(jié)構(gòu)效應(yīng)的原因
C.研究結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抵抗這些效應(yīng)的內(nèi)在的能力
D.研究用何工具來(lái)抵抗結(jié)構(gòu)
E.研究結(jié)構(gòu)與各種效應(yīng)的關(guān)系
11.桿件臨界應(yīng)力Pij的大小與( )有關(guān)。
A.壓桿的材料
B.壓桿的截面形狀和大小
C.壓桿的長(zhǎng)度
D.壓桿的支承情況
E.壓桿的強(qiáng)度
12.關(guān)于桿件穩(wěn)定基本概念的表述中，正確的是( )。
A.如果受壓桿件比較細(xì)長(zhǎng)，則受壓桿件要有安全的要求
B.壓桿的截面大不易失穩(wěn)，因?yàn)閼T性矩大
C.壓桿的長(zhǎng)度大，臨界應(yīng)力小，不易失穩(wěn)
D.當(dāng)桿件長(zhǎng)細(xì)比過(guò)大時(shí)，常常會(huì)發(fā)生失穩(wěn)的破壞
E.長(zhǎng)細(xì)比是影響臨界應(yīng)力的綜合因素
13.從計(jì)算臂梁端部的最大位移的公式中可以看出，影響梁位移的因素有( )。
A.荷載
B.材料性能
C.構(gòu)件的截面
D.構(gòu)件的剛度
E.構(gòu)件的跨度
14.混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制可分為( )。
A.構(gòu)件不出現(xiàn)拉應(yīng)力
B.構(gòu)件雖有拉應(yīng)力，但不超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度
C.允許出現(xiàn)裂縫，但裂縫寬度應(yīng)等于標(biāo)準(zhǔn)值
D.允許出現(xiàn)裂縫，但裂縫寬度不超過(guò)允許值
E.構(gòu)件雖有拉應(yīng)力，但不超過(guò)混凝土的強(qiáng)度
15.建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為100年的有( )。
A.臨時(shí)性結(jié)構(gòu)
B.紀(jì)念性建筑結(jié)構(gòu)
C.易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件
D.普通房屋和構(gòu)筑物
E.特別重要的建筑結(jié)構(gòu)
【答案】1.D2.C3.D4.D5.B6.A7.C8.C9.BDE10.AC11.ABCD 12.BD13.ABCE14.ABD15.BE
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