1A410000建筑工程技术

1A411000建筑结构与构造

命题考点一　建筑结构工程的可靠性

【教材解读】
一、建筑结构工程的安全性
1．建筑结构工程安全性的概念
在正常施工和正常使用的条件下，结构应能承受可能出现的各种荷载作用和变形而不发生破坏；在偶然事件发生后，结构仍能保持必要的整体稳定性。
2．杆件稳定的要求
(1)两端铰接的压杆，临界应力的计算公式为：Pij=。
(2)不同支座情况下临界应力的计算公式为：Pij=，l0为压杆的计算长度。
当柱的一端固定、一端自由时，l0=2l；两端固定时，l0=0.5l；一端固定、一端铰支时，l0=0.7l；两端铰支时，l0=l。
(3)与临界应力Pij的大小有关的因素如下。
1)压杆的材料：钢柱的Pij比木柱大，因为钢柱的弹性模量E大。
2)压杆的截面形状与大小：截面大不易失稳，因为惯性矩I大。
3)压杆的长度l：长度大，Pij小，易失稳。
4)压杆的支承情况：两端固定的与两端铰接的比，前者Pij大。
二、建筑结构工程的适用性
1．建筑结构工程适用性的概念
在正常使用时，结构应具有良好的工作性能。
2．影响梁位移的因素
(1)荷载。
(2)材料性能：与材料的弹性模量E成反比。
(3)构件的截面：与截面的惯性矩I成反比，如矩形截面梁，其截面惯性矩IZ=。
(4)构件的跨度：与跨度l的n次方成正比，此因素影响最大。
3．裂缝控制的三个等级
(1)构件不出现拉应力。
(2)构件虽有拉应力，但不超过混凝土的抗拉强度。
(3)允许出现裂缝，但裂缝宽度不超过允许值。
三、建筑结构工程的耐久性
1．建筑结构工程耐久性的含义
在正常维护的条件下，结构应能在预计的使用年限内满足各项功能的要求，也应具有足够的耐久性。
2．结构设计使用年限分类
结构设计使用年限分类见表l—1。 
 
3．混凝土结构耐久性的环境类别
混凝土结构耐久性的环境类别见表1—2。 
 
4．混凝土结构环境作用等级
混凝土结构环境作用等级见表1—3。 
 
5．混凝土结构耐久性的要求
(1)混凝土最低强度等级。
结构构件的混凝土强度等级应同时满足耐久性和承载能力的要求，故《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50476-2008)中对配筋混凝土结构满足耐久性要求的混凝土最低强度等级作出相应规定，见表1—4。 
 
(2)一般环境中混凝土材料与钢筋最小保护层。
一般环境中的配筋混凝土结构构件，其普通钢筋的保护层最小厚度与相应的混凝土强度等级、最大水胶比应符合表1-5的要求。 
 
注：①I—A环境中使用年限低于100年的板、墙，当混凝土骨料最大公称粒径不大于15mm时，保护层最小厚度
可降为15mm，但最大水胶比不应大于0.55。
②年平均气温大于20℃且年乎均温度大于75%的环境，除I～A环境中的板、墙构件外，混凝土最低强度等级
应比表中规定提高一级，或将保护层最小厚度增大5mm。
③直接接触土体浇筑的构件，其混凝土保护层厚度不应小于70mm有混凝土垫层时，可按表1A411013—5确定。
④处于流动水中或同时受水中泥沙冲刷的构件，其保护层厚度宜增加10～20mm。
⑤预制构件的保护层厚度可比表中规定减少5mm。
⑥当胶凝材料中粉煤灰和矿渣等渗量小于20%时，表中水胶比低于0.45的，可适当增加。大截面混凝土墩柱在加大钢筋混凝土保护层厚度的前提下，其混凝土强度等级可低于表1-5的要求，但降低幅度不应超过两个强度等级，且设计使用年限为100年和50年的构件，其强度等级不应低于C25和C20。
当采用的混凝土强度等级比表1—5的规定低一个等级时，混凝土保护层厚度应增加5mm；当低两个等级时，混凝土保护层厚度应增加10mm。
具有连续密封套管的后张预应力钢筋，其混凝土保护层厚度可与普通钢筋相同且不应小于孔道直径的1/2；否则应比普通钢筋增加10mm。
先张法构件中预应力钢筋在全预应力状态下的保护层厚度可与普通钢筋相同，否则应比普通钢筋增加10mm。
直径大于16mm的热轧预应力钢筋保护层厚度可与普通钢筋相同。
【命题考点】
Pij=；柱的一端固定，一端自由；柱的两端固定；柱的一端固定，一端铰支；柱的两端铰支；影响梁位移的因素；裂缝控制；结构设计使用年限；混凝土结构耐久性的环境类别；混凝土最低强度等级、一般环境中混凝土材料与钢筋最小保护层。
【分析预测】
(1)根据所提供的材料，分析判断结构的安全性主要体现在哪些方面。
(2)根据所提供的材料，分析判断临界应力的大小与哪些因素有关，并计算临界应力。
(3)根据所提供的材料，分析判断某梁发生位移包括哪些具体因素。
(4)根据所提供的材料，分析判断结构的适用性主要体现在哪些方面。
(5)根据所提供的材料，分析判断某结构的最低设计使用年限为多少年。
(6)根据所提供的材料，分析判断某混凝土结构耐久性的环境类别属于哪一类。
(7)根据所提供的材料，分析判断某混凝土最低强度等级、混凝土材料与钢筋最小保护层。【考题回顾】
【2009年度考试真题】
有一悬臂梁，受力如图1—1所示，q=1kN/m，EI=2×1011N·mm2，L=2m，则梁端B最大位移f是（　　）mm。 
 
A．5
B．10
C．15
D．20
【答案】B本题考核的是梁的位移计算。悬臂梁端部的最大位移： 
 
【2007年度考试真题】
1．同一长度的压杆，截面积及材料均相同，仅两端支承条件不同，则（　　）杆的临界应力
最小。
A．两端绞支
B．一端固定、一端自由
C．一端固定、一端绞支
D．两端固定
【答案】B
2．普通房屋的正常设计使用年限为（　　）年。
A．10
B．25
C．50
D．100
【答案】C本题考核的是建筑结构的设计使用年限。我国《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)首次提出了建筑结构的设计使用年限见表1-6。 
 
3．结构正常使用的极限状态包括控制（　　）。
A．变形
B．位移
C．振幅
D．裂缝
E．保温
【答案】ACD本题考核的是极限状态。结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定的限值包括：①构件在正常使用条件下产生过度变形；②构件过早产生裂缝或裂缝发展过宽；③在动力荷载作用下结构或构件产生过大的振幅等。所以本题答案为ACD。
【2006年度考试真题】
1．受压杆件在下列支承情况下，若其他条件相同，临界应力最大限度的是（　　）。
A．一端固定，一端自由
B．一端固定，一端铰支
C．两端固定
D．两端铰支
【答案】C本题考核的是临界力的计算方法。临界力的计算公式为：Pij=。选项A，当一端固定、一端自由时，l0=2l，临界力最小；选项B，当一端固定一端铰支时，l0=0.7l，临界力变为原来的倍；选项C，当两端固定时，l0=0.5l，临界力变为原来的倍；选项D，当两端铰支时，l0=1，临界力不变。综上，临界力最大限度的是两端固定。
2．关于简支梁变形大小的影响因素，下列表述正确的是（　　）。
A．跨度越大，变形越大
B．截面的惯性矩越大，变形越大
C．截面积越大，变形越小
D．材料弹性模量越大，变形越大
E．外荷载越大，变形越大
【答案】ACE本题考核的是简支梁变形大小的影响因素。简支梁变形大小的影响因素如下：①材料性能，与材料的弹性模量E成反比；②构件的截面，与截面的惯性矩l成反比；③构件的跨度，与跨度l的n次方成正比；④外荷载，与外荷载成正比。 

【典型习题】
1．结构的安全性、适用性和耐久性概括称为结构的（　　）。
A．合理性
B．可行性
C．科学性
D．可靠性

2．在正常施工和正常使用的情况下，结构应能承受可能出现的各种荷载作用和变形而不发生破坏，这体现了结构应具备（　　）的功能。
A．可靠性
B．坚固性
C．安全性
D．适用性

3．在正常维护的条件下，结构应能在预计的使用年限内满足各项功能要求，也即应具有足够的（　　）。
A．安全性
B．平稳性
C．适用性
D．耐久性

4．在荷载作用下，结构或构件内产生的内力、变形和裂缝等的总称是（　　）。
A．荷载作用
B．荷载能力
C．荷载大小
D．荷载效应

5．工程结构中，受压杆件如果比较细长，受力达到一定的数值时，杆件突然发生弯曲，以致引起整个结构的破坏，因此受压杆件要有（　　）的要求。
A．平衡
B．稳定
C．压缩
D．扭转
6．不同支座情况的临界力的计算公式为Pij=，l0为压杆的计算长度；当柱的一端固定、一端自由时，（　　）。
A．l0=2l
B．l0=0.5l
C．l0=0.7l
D．l0=l
7．不同支座情况的临界力的计算公式为Pij=，l0为压杆的计算长度；当（　　）时，l0=0.5l。
A．一端固定、一端自由
B．两端铰支
C．两端固定
D．一端固定、一端铰支

8．根据我国《建筑结构可靠度设计统一标准》的规定，易于替换的结构构件的设计使用年限为（　　）年。
A．5
B．10
C．25
D．35

9．建筑结构工程应具有（　　）功能。
A．科学性
B．安全性
C．合理性
D．适用性
E．耐久性

10．为了使设计的结构既可靠又经济，必须进行两方面的研究，它们分别是（　　）。
A．研究各种“作用”在结构中产生的各种效应
B．研究产生各种结构效应的原因
C．研究结构或构件抵抗这些效应的内在的能力
D．研究用何工具来抵抗结构
E．研究结构与各种效应的关系

11．杆件临界应力Pij的大小与（　　）有关。
A．压杆的材料
B．压杆的截面形状和大小
C．压杆的长度
D．压杆的支承情况
E．压杆的强度

12．关于杆件稳定基本概念的表述中，正确的是（　　）。
A．如果受压杆件比较细长，则受压杆件要有安全的要求
B．压杆的截面大不易失稳，因为惯性矩大
C．压杆的长度大，临界应力小，不易失稳
D．当杆件长细比过大时，常常会发生失稳的破坏
E．长细比是影响临界应力的综合因素

13．从计算臂梁端部的最大位移的公式中可以看出，影响梁位移的因素有（　　）。
A．荷载
B．材料性能
C．构件的截面
D．构件的刚度
E．构件的跨度

14．混凝土结构的裂缝控制可分为（　　）。
A．构件不出现拉应力
B．构件虽有拉应力，但不超过混凝土的抗拉强度
C．允许出现裂缝，但裂缝宽度应等于标准值
D．允许出现裂缝，但裂缝宽度不超过允许值
E．构件虽有拉应力，但不超过混凝土的强度

15．建筑结构的设计使用年限为100年的有（　　）。
A．临时性结构
B．纪念性建筑结构
C．易于替换的结构构件
D．普通房屋和构筑物
E．特别重要的建筑结构
【答案】1．D2．C3．D4．D5．B6．A7．C8．C9．BDE10．AC11．ABCD
12．BD13．ABCE14．ABD15．BE