國家開放大學(xué)《建筑結(jié)構(gòu)》形成性考核1參考答案一、選擇題1.結(jié)構(gòu)的功能要求不包括以下哪一項（）A.安全性B.適用性C.耐久性D.經(jīng)濟性答案：D。結(jié)構(gòu)的功能要求主要包括安全性、適用性和耐久性，經(jīng)濟性雖然也是建筑設(shè)計中需要考慮的因素，但不屬于結(jié)構(gòu)的基本功能要求。安全性是指結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受在正常施工和正常使用時可能出現(xiàn)的各種作用，以及在偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必要的整體穩(wěn)定性；適用性是指結(jié)構(gòu)在正常使用時應(yīng)具有良好的工作性能；耐久性是指結(jié)構(gòu)在正常維護下應(yīng)能在預(yù)計的使用年限內(nèi)滿足各項功能要求。2.下列哪種狀態(tài)屬于超過承載能力極限狀態(tài)（）A.梁產(chǎn)生過大的撓度B.結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C動體系C.結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫D.構(gòu)件的變形過大答案：B。承載能力極限狀態(tài)是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承載能力，或達到不適于繼續(xù)承載的變形的狀態(tài)。結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C動體系意味著結(jié)構(gòu)失去了承載能力，無法繼續(xù)承受荷載，屬于超過承載能力極限狀態(tài)。而梁產(chǎn)生過大的撓度、結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫、構(gòu)件的變形過大通常屬于正常使用極限狀態(tài)，主要影響結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性，但結(jié)構(gòu)仍具有一定的承載能力。3.我國規(guī)范采用（）作為設(shè)計基準期。A.20年B.30年C.50年D.100年答案：C。我國《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》（GB50068-2018）規(guī)定，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期為50年。設(shè)計基準期是為確定可變作用等的取值而選用的時間參數(shù)，它是結(jié)構(gòu)可靠性分析的重要依據(jù)。4.下列關(guān)于荷載代表值的說法，錯誤的是（）A.永久荷載應(yīng)采用標準值作為代表值B.可變荷載應(yīng)采用標準值、組合值、頻遇值或準永久值作為代表值C.偶然荷載應(yīng)采用標準值作為代表值D.荷載的標準值是荷載的基本代表值答案：C。偶然荷載應(yīng)根據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗采用適當?shù)拇碇怠Ｒ驗榕既缓奢d是在設(shè)計基準期內(nèi)不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時間很短的荷載，如爆炸力、撞擊力等，通常不采用標準值作為代表值。永久荷載應(yīng)采用標準值作為代表值；可變荷載應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求采用標準值、組合值、頻遇值或準永久值作為代表值；荷載的標準值是荷載的基本代表值，是設(shè)計中最常用的荷載取值。5.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)定功能的能力稱為（）A.可靠性B.可靠度C.安全性D.適用性答案：A。結(jié)構(gòu)的可靠性是指結(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?？煽慷仁菍Y(jié)構(gòu)可靠性的定量描述，即結(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。安全性和適用性是結(jié)構(gòu)可靠性的具體功能要求。二、判斷題1.結(jié)構(gòu)的可靠性是指結(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，包括安全性、適用性和耐久性。（）答案：正確。這是結(jié)構(gòu)可靠性的定義，結(jié)構(gòu)需要在規(guī)定的時間（設(shè)計基準期）和規(guī)定的條件（正常設(shè)計、正常施工、正常使用和維護）下，滿足安全性、適用性和耐久性這三項基本功能要求。2.承載能力極限狀態(tài)主要考慮結(jié)構(gòu)的安全性問題，正常使用極限狀態(tài)主要考慮結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性問題。（）答案：正確。承載能力極限狀態(tài)涉及結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞、失去平衡等情況，直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全；而正常使用極限狀態(tài)主要關(guān)注結(jié)構(gòu)的變形、裂縫等情況，影響結(jié)構(gòu)的正常使用和耐久性。3.荷載的標準值是指在結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期內(nèi)，在正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值。（）答案：正確。荷載標準值是荷載的基本代表值，是根據(jù)大量的荷載統(tǒng)計資料，采用一定的統(tǒng)計分析方法確定的，在設(shè)計基準期內(nèi)，在正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值。4.結(jié)構(gòu)的可靠度與結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限有關(guān)，設(shè)計使用年限越長，結(jié)構(gòu)的可靠度要求越高。（）答案：正確。設(shè)計使用年限是指設(shè)計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進行大修即可按其預(yù)定目的使用的時期。設(shè)計使用年限越長，結(jié)構(gòu)在使用過程中面臨各種不利因素的時間就越長，因此對結(jié)構(gòu)的可靠度要求也就越高。5.偶然荷載的作用時間很短，但量值很大，對結(jié)構(gòu)的破壞作用也很大。（）答案：正確。偶然荷載如爆炸、撞擊等，其特點是作用時間短，但一旦發(fā)生，量值往往很大，可能會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)嚴重破壞甚至倒塌，對結(jié)構(gòu)的破壞作用很大。三、簡答題1.簡述結(jié)構(gòu)的功能要求有哪些？結(jié)構(gòu)的功能要求主要包括以下三個方面：-安全性：結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受在正常施工和正常使用時可能出現(xiàn)的各種作用，包括永久荷載、可變荷載和偶然荷載等。在偶然事件（如地震、爆炸等）發(fā)生時及發(fā)生后，結(jié)構(gòu)仍能保持必要的整體穩(wěn)定性，不致發(fā)生倒塌或連續(xù)破壞，確保人員和財產(chǎn)的安全。例如，在地震作用下，建筑物應(yīng)能夠保持一定的承載能力和穩(wěn)定性，避免整體倒塌。-適用性：結(jié)構(gòu)在正常使用時應(yīng)具有良好的工作性能。例如，梁的撓度不能過大，否則會影響其上面的樓面或屋面的正常使用，可能導(dǎo)致屋面積水、樓面不平整等問題；結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫寬度也應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，以免影響結(jié)構(gòu)的外觀、耐久性和使用功能。-耐久性：結(jié)構(gòu)在正常維護下應(yīng)能在預(yù)計的使用年限內(nèi)滿足各項功能要求。這要求結(jié)構(gòu)材料具有足夠的抗侵蝕、抗風化等能力，能夠抵抗環(huán)境因素（如溫度、濕度、化學(xué)介質(zhì)等）的長期作用而不發(fā)生嚴重的損壞。例如，混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的抗碳化能力，以防止鋼筋銹蝕；鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)采取防腐措施，延長其使用壽命。2.什么是承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)？承載能力極限狀態(tài)是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承載能力，或達到不適于繼續(xù)承載的變形的狀態(tài)。當結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)以下情況之一時，即認為超過了承載能力極限狀態(tài)：-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、滑移等）；-結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強度而破壞（如軸心受壓構(gòu)件的混凝土被壓碎、受拉構(gòu)件的鋼筋被拉斷等），或因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載；-結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系；-結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如細長柱的壓屈失穩(wěn)等）。正常使用極限狀態(tài)是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值的狀態(tài)。當結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)以下情況之一時，即認為超過了正常使用極限狀態(tài)：-影響正常使用或外觀的變形，如梁的撓度超過允許值；-影響正常使用或耐久性的局部損壞，如結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，且裂縫寬度超過允許值；-影響正常使用的振動，如結(jié)構(gòu)在動力荷載作用下產(chǎn)生過大的振動，影響人員的正常使用和舒適性。3.簡述荷載代表值的種類及適用情況。荷載代表值包括以下幾種：-標準值：是荷載的基本代表值，是根據(jù)大量的荷載統(tǒng)計資料，采用一定的統(tǒng)計分析方法確定的，在設(shè)計基準期內(nèi)，在正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值。永久荷載應(yīng)采用標準值作為代表值；可變荷載在一般情況下也首先采用標準值作為代表值，用于結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計。例如，在計算梁的正截面受彎承載力時，所采用的荷載就是荷載的標準值。-組合值：當結(jié)構(gòu)上作用有兩種或兩種以上可變荷載時，考慮到各種可變荷載同時達到其標準值的可能性較小，因此在承載能力極限狀態(tài)設(shè)計和正常使用極限狀態(tài)的短期效應(yīng)組合設(shè)計中，除主導(dǎo)可變荷載（產(chǎn)生最大效應(yīng)的可變荷載）仍采用標準值外，其他可變荷載應(yīng)采用組合值。組合值等于可變荷載的標準值乘以組合值系數(shù)，組合值系數(shù)根據(jù)不同的荷載類型和設(shè)計情況確定。-頻遇值：是指在設(shè)計基準期內(nèi)，可變荷載超越的總時間為規(guī)定的較小比率或超越次數(shù)為規(guī)定次數(shù)的荷載值。它主要用于正常使用極限狀態(tài)的頻遇組合設(shè)計，考慮了可變荷載在短時間內(nèi)頻繁出現(xiàn)的情況，以保證結(jié)構(gòu)在這種情況下的正常使用性能。-準永久值：是指在設(shè)計基準期內(nèi)，可變荷載作用時間的長短對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響，相當于可變荷載在設(shè)計基準期內(nèi)經(jīng)常作用的那一部分荷載值。準永久值等于可變荷載的標準值乘以準永久值系數(shù)。它主要用于正常使用極限狀態(tài)的準永久組合設(shè)計，考慮了可變荷載的長期作用對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響，如結(jié)構(gòu)構(gòu)件的長期變形、裂縫開展等。4.說明結(jié)構(gòu)可靠度與結(jié)構(gòu)可靠性的關(guān)系。結(jié)構(gòu)可靠度是對結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述。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，它是一個定性的概念，強調(diào)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足安全性、適用性和耐久性等功能要求。而結(jié)構(gòu)可靠度是用概率來度量結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的可能性大小，是一個定量的指標。結(jié)構(gòu)可靠度通常用可靠指標或失效概率來表示?？煽恐笜嗽酱?，失效概率越小，結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的可能性就越大，結(jié)構(gòu)越可靠；反之，可靠指標越小，失效概率越大，結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的可能性就越小，結(jié)構(gòu)的可靠性就越低。例如，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通過合理選擇結(jié)構(gòu)形式、材料、荷載取值等，使結(jié)構(gòu)的可靠度滿足設(shè)計要求，從而保證結(jié)構(gòu)具有足夠的可靠性。四、計算題1.已知某梁的永久荷載標準值產(chǎn)生的彎矩$M_Gk=30kN·m$，可變荷載標準值產(chǎn)生的彎矩$M_Qk=20kN·m$，可變荷載的組合值系數(shù)$\psi_c=0.7$。試計算在承載能力極限狀態(tài)下，按基本組合時該梁的彎矩設(shè)計值（永久荷載的分項系數(shù)$\gamma_G=1.3$，可變荷載的分項系數(shù)$\gamma_Q=1.5$）。解：根據(jù)承載能力極限狀態(tài)下基本組合的計算公式，當只有一個可變荷載時，彎矩設(shè)計值$M$為：$M=\gamma_GM_{Gk}+\gamma_QM_{Qk}$將$\gamma_G=1.3$，$M_{Gk}=30kN·m$，$\gamma_Q=1.5$，$M_{Qk}=20kN·m$代入上式可得：$M=1.3×30+1.5×20$$=39+30$$=69kN·m$所以，在承載能力極限狀態(tài)下，按基本組合時該梁的彎矩設(shè)計值為$69kN·m$。2.某辦公樓樓面活荷載標準值$q_k=2.0kN/m^2$，準永久值系數(shù)$\psi_q=