1、第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法思考題3.1 結(jié)構(gòu)的功能主要有哪幾項(xiàng)？結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)有幾類，主要內(nèi)容是什么？結(jié)構(gòu)的功能主要包括以下幾項(xiàng)：（1）結(jié)構(gòu)承載力（2）結(jié)構(gòu)變形控制（3）結(jié)構(gòu)耐久性（4）結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)類型及內(nèi)容：1.承載力極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài)。（1） 整個(gè)結(jié)構(gòu)或其中的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆、過大的滑移）（2） 結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接部位因材料強(qiáng)度超過而破壞，包括承受多次重復(fù)荷載構(gòu)件產(chǎn)生的疲勞破壞；（3） 結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因產(chǎn)生過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載（如受彎構(gòu)件中的少筋梁）；（4） 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系；（5） 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失

2、穩(wěn)定（如細(xì)長柱達(dá)到臨界荷載發(fā)生壓屈）；（6） 地基喪失承載力而破壞。2.正常使用極限狀態(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)定限值的極限狀態(tài)。（1） 影響正常使用火外觀的變形（如梁產(chǎn)生超過了撓度限值的過大撓度）；（2） 影響正常使用或耐久性的局部損壞（如不允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)建開裂）；（3） 影響正常使用的振動(dòng)；（4） 影響正常使用的其他特定狀態(tài)（如由于鋼筋銹蝕產(chǎn)生的沿鋼筋的縱向裂縫）。3.2 建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是多少年？超過這個(gè)年限的結(jié)構(gòu)是否就不能再使用了，為什么？建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期分為：5年-臨時(shí)性結(jié)構(gòu)；25年-易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件；50年-普通房屋和構(gòu)筑物；100年-紀(jì)念性和特別重要的建

3、筑物。超過這個(gè)年限并不是說這個(gè)結(jié)構(gòu)就不能再使用了，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的具體使用年限與結(jié)構(gòu)在使用過程中受到的荷載形式以及在使用中的維護(hù)有關(guān)系并不能簡單地從設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期來確定能否繼續(xù)使用，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限后需要進(jìn)行相關(guān)檢測后才能確定是否能繼續(xù)使用。3.3 什么是荷載的基本代表值？永久荷載的代表值是什么？可變荷載的代表值有幾個(gè)？荷載的設(shè)計(jì)值與標(biāo)準(zhǔn)值有什么關(guān)系？荷載的基本代表值就是荷載的標(biāo)準(zhǔn)值指的是在結(jié)構(gòu)使用期間，在正常使用的情況下出現(xiàn)的最大荷載值。永久荷載的代表值采用的就是永久荷載指的是結(jié)構(gòu)或非承重構(gòu)件的自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等?？勺兒奢d應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值或永久值作為代表值。

4、荷載的設(shè)計(jì)值與標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系：荷載的設(shè)計(jì)值就是荷載標(biāo)準(zhǔn)值與分項(xiàng)系數(shù)的乘積。3.4 什么是荷載效應(yīng)S？荷載使構(gòu)件產(chǎn)生變形是否也稱荷載效應(yīng)？什么是結(jié)構(gòu)抗力R？為什么說S和R都是隨機(jī)變量？S>R，S=R，S<R各表示什么意義？荷載效應(yīng)S：指的是構(gòu)件或結(jié)構(gòu)上的作用使構(gòu)件或結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力（如軸力、剪力、扭矩、彎矩等）、變形、裂縫等統(tǒng)稱荷載效應(yīng)或作用效應(yīng)。荷載或結(jié)構(gòu)上的作用使構(gòu)件產(chǎn)生變形屬作荷載效應(yīng)。結(jié)構(gòu)抗力R：是指整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受作用效應(yīng)（即內(nèi)力和變形）的能力，如構(gòu)件的承載能力、剛度等。S和R都是隨機(jī)變量：荷載效應(yīng)S中包含了活載，其中活載的作用位置、大小、方向都不是固定不變的有很大的隨機(jī)

5、性；抗力R的主要影響因素有材料性能（強(qiáng)度、變形模量等）、幾何參數(shù)（構(gòu)件尺寸）等和計(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)算公式不夠精確等）。這些因素都是隨機(jī)變量，因此由這些因素綜合而成的結(jié)構(gòu)抗力也是一個(gè)隨機(jī)變量。S>R說明結(jié)構(gòu)不能滿足承載力要求結(jié)構(gòu)不安全的，S=R說明結(jié)構(gòu)處于極不穩(wěn)定的安全狀態(tài)，S<R說明結(jié)構(gòu)能承載荷載的作用，結(jié)構(gòu)偏于安全。3.5 失效概率Pf的意義是什么？為什么可靠指標(biāo)越小，失效概率Pf就越大？答：結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能的概率稱為失效概率，它表示的是結(jié)構(gòu)的不可靠性的大小，越小，說明結(jié)構(gòu)功能函數(shù)越離散，越不穩(wěn)定，因此結(jié)構(gòu)越不安全，即Pf越大。3.6 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承

6、載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式是什么？它是怎么樣得出來的？在表達(dá)式中是怎樣體現(xiàn)結(jié)構(gòu)可靠度的？答：由可變荷載效應(yīng)起控制作用時(shí)：由永久荷載效應(yīng)起控制作用時(shí)：它們是由結(jié)構(gòu)功能函數(shù)推導(dǎo)出，為了提高結(jié)構(gòu)的可靠度，采取給每個(gè)荷載效應(yīng)乘以相應(yīng)的大于1的分項(xiàng)系數(shù)，將抗力除以大于1的分項(xiàng)系數(shù)。3.7 建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力極限狀態(tài)表達(dá)式中是怎樣體現(xiàn)的？答：結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)在表達(dá)式中通過來表現(xiàn)。安全等級(jí)為一級(jí)時(shí)=1.1，為二級(jí)時(shí)=1.0，為三級(jí)時(shí)=0.9。3.8 永久荷載和可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)，在一般情況下取值多少？答：一般情況下（由可變荷載效應(yīng)起控制作用時(shí)）取 習(xí)題3.1 某住宅鋼筋混凝土簡支梁，計(jì)算跨度lo=6m,承受均布荷載：永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值gk=12KN/m(包括梁的自重)，可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=8KN/m，可變荷載組合值系數(shù)c=0.7，頻遇值系數(shù)f=0.5，準(zhǔn)永久值系數(shù)q=0.4，構(gòu)件安全等級(jí)為二級(jí)。謀求：（1）按承載能力極限狀態(tài)計(jì)算的梁中最大彎矩設(shè)計(jì)值。（2）按正常使用極限狀態(tài)計(jì)算的荷載標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合及準(zhǔn)永久