1A410000建筑工程技術

1A411000建筑結構與構造

命題考點一　建筑結構工程的可靠性

【教材解讀】
一、建筑結構工程的安全性
1．建筑結構工程安全性的概念
在正常施工和正常使用的條件下，結構應能承受可能出現的各種荷載作用和變形而不發生破壞；在偶然事件發生后，結構仍能保持必要的整體穩定性。
2．桿件穩定的要求
(1)兩端鉸接的壓桿，臨界應力的計算公式為：Pij=。
(2)不同支座情況下臨界應力的計算公式為：Pij=，l0為壓桿的計算長度。
當柱的一端固定、一端自由時，l0=2l；兩端固定時，l0=0.5l；一端固定、一端鉸支時，l0=0.7l；兩端鉸支時，l0=l。
(3)與臨界應力Pij的大小有關的因素如下。
1)壓桿的材料：鋼柱的Pij比木柱大，因為鋼柱的彈性模量E大。
2)壓桿的截面形狀與大小：截面大不易失穩，因為慣性矩I大。
3)壓桿的長度l：長度大，Pij小，易失穩。
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、建筑結構工程的適用性
1．建筑結構工程適用性的概念
在正常使用時，結構應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．裂縫控制的三個等級
(1)構件不出現拉應力。
(2)構件雖有拉應力，但不超過混凝土的抗拉強度。
(3)允許出現裂縫，但裂縫寬度不超過允許值。
三、建筑結構工程的耐久性
1．建筑結構工程耐久性的含義
在正常維護的條件下，結構應能在預計的使用年限內滿足各項功能的要求，也應具有足夠的耐久性。
2．結構設計使用年限分類
結構設計使用年限分類見表l—1。 
 
3．混凝土結構耐久性的環境類別
混凝土結構耐久性的環境類別見表1—2。 
 
4．混凝土結構環境作用等級
混凝土結構環境作用等級見表1—3。 
 
5．混凝土結構耐久性的要求
(1)混凝土最低強度等級。
結構構件的混凝土強度等級應同時滿足耐久性和承載能力的要求，故《混凝土結構耐久性設計規范》(GB/T50476-2008)中對配筋混凝土結構滿足耐久性要求的混凝土最低強度等級作出相應規定，見表1—4。 
 
(2)一般環境中混凝土材料與鋼筋最小保護層。
一般環境中的配筋混凝土結構構件，其普通鋼筋的保護層最小厚度與相應的混凝土強度等級、最大水膠比應符合表1-5的要求。 
 
注：①I—A環境中使用年限低于100年的板、墻，當混凝土骨料最大公稱粒徑不大于15mm時，保護層最小厚度
可降為15mm，但最大水膠比不應大于0.55。
②年平均氣溫大于20℃且年乎均溫度大于75%的環境，除I～A環境中的板、墻構件外，混凝土最低強度等級
應比表中規定提高一級，或將保護層最小厚度增大5mm。
③直接接觸土體澆筑的構件，其混凝土保護層厚度不應小于70mm有混凝土墊層時，可按表1A411013—5確定。
④處于流動水中或同時受水中泥沙沖刷的構件，其保護層厚度宜增加10～20mm。
⑤預制構件的保護層厚度可比表中規定減少5mm。
⑥當膠凝材料中粉煤灰和礦渣等滲量小于20%時，表中水膠比低于0.45的，可適當增加。大截面混凝土墩柱在加大鋼筋混凝土保護層厚度的前提下，其混凝土強度等級可低于表1-5的要求，但降低幅度不應超過兩個強度等級，且設計使用年限為100年和50年的構件，其強度等級不應低于C25和C20。
當采用的混凝土強度等級比表1—5的規定低一個等級時，混凝土保護層厚度應增加5mm；當低兩個等級時，混凝土保護層厚度應增加10mm。
具有連續密封套管的后張預應力鋼筋，其混凝土保護層厚度可與普通鋼筋相同且不應小于孔道直徑的1/2；否則應比普通鋼筋增加10mm。
先張法構件中預應力鋼筋在全預應力狀態下的保護層厚度可與普通鋼筋相同，否則應比普通鋼筋增加10mm。
直徑大于16mm的熱軋預應力鋼筋保護層厚度可與普通鋼筋相同。
【命題考點】
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；結構設計使用年限；混凝土結構耐久性的環境類別；混凝土最低強度等級、一般環境中混凝土材料與鋼筋最小保護層。
【分析預測】
(1)根據所提供的材料，分析判斷結構的安全性主要體現在哪些方面。
(2)根據所提供的材料，分析判斷臨界應力的大小與哪些因素有關，并計算臨界應力。
(3)根據所提供的材料，分析判斷某梁發生位移包括哪些具體因素。
(4)根據所提供的材料，分析判斷結構的適用性主要體現在哪些方面。
(5)根據所提供的材料，分析判斷某結構的最低設計使用年限為多少年。
(6)根據所提供的材料，分析判斷某混凝土結構耐久性的環境類別屬于哪一類。
(7)根據所提供的材料，分析判斷某混凝土最低強度等級、混凝土材料與鋼筋最小保護層。【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算。懸臂梁端部的最大位移： 
 
【2007年度考試真題】
1．同一長度的壓桿，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．普通房屋的正常設計使用年限為（　　）年。
A．10
B．25
C．50
D．100
【答案】C本題考核的是建筑結構的設計使用年限。我國《建筑結構可靠度設計統一標準》(GB50068-2001)首次提出了建筑結構的設計使用年限見表1-6。 
 
3．結構正常使用的極限狀態包括控制（　　）。
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。結構或構件達到正常使用或耐久性的某項規定的限值包括：①構件在正常使用條件下產生過度變形；②構件過早產生裂縫或裂縫發展過寬；③在動力荷載作用下結構或構件產生過大的振幅等。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算方法。臨界力的計算公式為：Pij=。選項A，當一端固定、一端自由時，l0=2l，臨界力最小；選項B，當一端固定一端鉸支時，l0=0.7l，臨界力變為原來的倍；選項C，當兩端固定時，l0=0.5l，臨界力變為原來的倍；選項D，當兩端鉸支時，l0=1，臨界力不變。綜上，臨界力最大限度的是兩端固定。
2．關于簡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本題考核的是簡支梁變形大小的影響因素。簡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構件的截面，與截面的慣性矩l成反比；③構件的跨度，與跨度l的n次方成正比；④外荷載，與外荷載成正比。 

【典型習題】
1．結構的安全性、適用性和耐久性概括稱為結構的（　　）。
A．合理性
B．可行性
C．科學性
D．可靠性

2．在正常施工和正常使用的情況下，結構應能承受可能出現的各種荷載作用和變形而不發生破壞，這體現了結構應具備（　　）的功能。
A．可靠性
B．堅固性
C．安全性
D．適用性

3．在正常維護的條件下，結構應能在預計的使用年限內滿足各項功能要求，也即應具有足夠的（　　）。
A．安全性
B．平穩性
C．適用性
D．耐久性

4．在荷載作用下，結構或構件內產生的內力、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

5．工程結構中，受壓桿件如果比較細長，受力達到一定的數值時，桿件突然發生彎曲，以致引起整個結構的破壞，因此受壓桿件要有（　　）的要求。
A．平衡
B．穩定
C．壓縮
D．扭轉
6．不同支座情況的臨界力的計算公式為Pij=，l0為壓桿的計算長度；當柱的一端固定、一端自由時，（　　）。
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算公式為Pij=，l0為壓桿的計算長度；當（　　）時，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．根據我國《建筑結構可靠度設計統一標準》的規定，易于替換的結構構件的設計使用年限為（　　）年。
A．5
B．10
C．25
D．35

9．建筑結構工程應具有（　　）功能。
A．科學性
B．安全性
C．合理性
D．適用性
E．耐久性

10．為了使設計的結構既可靠又經濟，必須進行兩方面的研究，它們分別是（　　）。
A．研究各種“作用”在結構中產生的各種效應
B．研究產生各種結構效應的原因
C．研究結構或構件抵抗這些效應的內在的能力
D．研究用何工具來抵抗結構
E．研究結構與各種效應的關系

11．桿件臨界應力Pij的大小與（　　）有關。
A．壓桿的材料
B．壓桿的截面形狀和大小
C．壓桿的長度
D．壓桿的支承情況
E．壓桿的強度

12．關于桿件穩定基本概念的表述中，正確的是（　　）。
A．如果受壓桿件比較細長，則受壓桿件要有安全的要求
B．壓桿的截面大不易失穩，因為慣性矩大
C．壓桿的長度大，臨界應力小，不易失穩
D．當桿件長細比過大時，常常會發生失穩的破壞
E．長細比是影響臨界應力的綜合因素

13．從計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．構件的截面
D．構件的剛度
E．構件的跨度

14．混凝土結構的裂縫控制可分為（　　）。
A．構件不出現拉應力
B．構件雖有拉應力，但不超過混凝土的抗拉強度
C．允許出現裂縫，但裂縫寬度應等于標準值
D．允許出現裂縫，但裂縫寬度不超過允許值
E．構件雖有拉應力，但不超過混凝土的強度

15．建筑結構的設計使用年限為100年的有（　　）。
A．臨時性結構
B．紀念性建筑結構
C．易于替換的結構構件
D．普通房屋和構筑物
E．特別重要的建筑結構
【答案】1．D2．C3．D4．D5．B6．A7．C8．C9．BDE10．AC11．ABCD
12．BD13．ABCE14．ABD15．BE