第一部分 建筑工程技術(shù)

第一章 建筑結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

第一節(jié) 建筑結(jié)構(gòu)工程的可靠性

★考點(diǎn)預(yù)測(cè)

1.結(jié)構(gòu)的可靠性包括：安全性、適用性和耐久性。

2.兩種極限狀態(tài)包括：承載能力極限狀態(tài)（安全性）和正常使用極限狀態(tài)（適用性）。

3.桿件的受力形式包括：拉伸、壓縮、彎曲、剪切和扭轉(zhuǎn)。

4.材料強(qiáng)度包括：抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。

5.細(xì)長(zhǎng)壓桿臨界力公式：，l0為壓桿計(jì)算長(zhǎng)度。壓桿支座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。

6.混凝土受彎受拉構(gòu)件的裂縫控制分為三個(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。

7.耐久性含義：是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的工作環(huán)境中，在預(yù)期的使用年限內(nèi)，在正常維護(hù)條件下不需進(jìn)行大修就能完成預(yù)定功能的能力。正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維護(hù)下所應(yīng)達(dá)到的使用年限。

8.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限，如表1-1所示。

★ 答疑教室

1.如何正確理解結(jié)構(gòu)的功能要求？

答：安全性：在正常施工和正常使用的條件下，如廠房平時(shí)受自重、吊車、風(fēng)、雪等荷載作用時(shí)，能夠承受各種荷載和變形而不發(fā)生破壞，在地震、爆炸等偶然事件發(fā)生后，容許有損失，但應(yīng)保持結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定而不發(fā)生倒塌。

適用性：在正常使用時(shí)，結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的工作性能。如，吊車梁變形過(guò)大，煙囪的傾斜度過(guò)大都會(huì)影響正常使用。

耐久性：在正常維護(hù)的條件下，結(jié)構(gòu)應(yīng)能在預(yù)期的使用年限內(nèi)滿足各項(xiàng)功能要求，所以要防止混凝土的過(guò)度老化、鋼筋的銹蝕等。

安全性、適用性和耐久性概括稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。

2.承載能力極限狀態(tài)的概念和重要性是什么？

答：承載能力極限狀態(tài)是對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。這一極限狀態(tài)關(guān)系到結(jié)構(gòu)全部或部分的破壞或倒塌，會(huì)導(dǎo)致人員的傷亡或嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，所以對(duì)所有結(jié)構(gòu)和構(gòu)件必須按承載力極限狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格保證施工質(zhì)量，以滿足結(jié)構(gòu)的安全性。

3.影響梁的位移的因素有哪些？

答：（1）荷載，與位移成正比。

（2）材料的彈性模量E，與位移成反比。

（3）截面慣性矩I，與位移成反比。

（4）跨度，跨度的n次方與位移成正比，此因素影響最大。

4.混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性有哪些要求？

答：（1）保護(hù)層厚度。保護(hù)層厚度關(guān)系到構(gòu)件的承載力和實(shí)用性，而且對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性有決定性的影響。其值應(yīng)符合規(guī)定的最小值要求。

（2）水灰比、水泥用量的一些要求。最大水灰比、最小水泥用量、最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)、最大氯離子含量以及最大含堿量，按照耐久性的要求應(yīng)符合規(guī)定。

★ 真題趨勢(shì)

1.一般環(huán)境中，要提高混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限，對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)和水膠比的要求是（）?！?011】

A.提高強(qiáng)度等級(jí)，提高水膠比

B.提高強(qiáng)度等級(jí)，降低水膠比

C.降低強(qiáng)度等級(jí)，提高水膠比

D.降低強(qiáng)度等級(jí)，降低水膠比

【答案】B

【解析】從一般環(huán)境中混凝土材料與鋼筋最小保護(hù)層厚度表中可以看出，要提高混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限，就要提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)，降低水膠比。

2.某受壓桿件，在支座不同、其他條件相同的情況下，其臨界力最小的支座方式是（）?！?011】

A.兩端鉸支

B.一端固定，一端鉸支

C.兩端固定

D.一端固定，一端自由

【答案】D

【解析】因?yàn)椴煌ё闆r的臨界力的計(jì)算公式為：，l0稱壓桿的計(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。經(jīng)計(jì)算可得。

3.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?！?009】

A.5

B.10

C.15

D.20

【答案】B

【解析】梁端B最大位移f。

4.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（）桿的臨界力最小?！?007】

A.兩端鉸支

B.一端固定，一端自由

C.一端固定，一端鉸支

D.兩端固定

【答案】B

【解析】臨界力最小，計(jì)算長(zhǎng)度最大。

5.受壓桿在下列支承情況下，若其他條件相同，臨界力最大的是（）?！?006】

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

【解析】臨界力最大，計(jì)算長(zhǎng)度最小。

6.受壓物件，兩端鉸支，臨界力為50kN，若將物件改為兩端固定，則其臨界力為（）kN?！?005】

A.50

B.100

C.1500

D.200

【答案】D

【解析】?jī)啥算q支，計(jì)算長(zhǎng)度為l。兩端固定，計(jì)算長(zhǎng)度為0.5l。2倍關(guān)系，臨界力計(jì)算公式中是計(jì)算長(zhǎng)度的平方，故為4倍關(guān)系。

7.普通房屋的正常設(shè)計(jì)使用年限為（）年?！?007】

A.10

B.25

C.50

D.100

【答案】C

【解析】解答本題如表1-2所示。

★ 強(qiáng)化自測(cè)

一、單選題

1.結(jié)構(gòu)桿件在規(guī)定的荷載作用下，不因材料強(qiáng)度發(fā)生破壞的要求，稱為（）要求。

A.剛度

B.強(qiáng)度

C.柔度

D.穩(wěn)定性

2.桿件中壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度l0與壓桿的支承情況有關(guān)，當(dāng)兩端固定時(shí)，l0 =（）。

A.2l

B.0.5l

C.0.7l

D.l

3.關(guān)于壓桿穩(wěn)定，正確的說(shuō)法是（）。

A.桿件短粗容易失穩(wěn)

B.桿件細(xì)長(zhǎng)容易失穩(wěn)

C.桿件彈性模量大容易失穩(wěn)

D.桿件截面的慣性矩大容易失穩(wěn)

4.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（）桿的臨界力最小。

A.兩端鉸支

B.一端固定，一端自由

C.一端固定，一端鉸支

D.兩端固定

5.裂縫控制主要針對(duì)混凝土梁（受彎構(gòu)件）及受拉構(gòu)件。裂縫控制可分為（）個(gè)等級(jí)。

A.二

B.三

C.四

D.五

6.安全性、適用性和耐久性概括為結(jié)構(gòu)的（）。

A.可靠度

B.安全度

C.可靠性

D.技術(shù)性

7.驗(yàn)算結(jié)構(gòu)發(fā)生傾覆破壞時(shí)，應(yīng)該選擇（）進(jìn)行驗(yàn)算。

A.承載力極限狀態(tài)

B.正常使用極限狀態(tài)

C.從A、B狀態(tài)中任選一種極限狀態(tài)

D.以上都不需要驗(yàn)算

8.臨時(shí)性結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限是（）。

A.5

B.15

C.25

D.30

9.正常使用極限狀態(tài)不包括（）。

A.控制振幅

B.控制傾覆

C.控制裂縫

D.控制變形

10.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

二、多選題

11.下列屬于混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制等級(jí)的為（）。

A.構(gòu)件不受任何力

B.構(gòu)件不出現(xiàn)拉應(yīng)力

C.構(gòu)件雖有拉應(yīng)力，但不超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度

D.允許出現(xiàn)裂縫，但裂縫寬度不超過(guò)允許值

E.允許出現(xiàn)裂縫，裂縫寬度無(wú)限制

12.兩端鉸接的壓桿，臨界力與（）成正比。

A.彈性模量

B.壓桿長(zhǎng)度

C.壓力

D.彎矩

E.截面慣性矩

13.正常使用極限狀態(tài)包括（）等。

A.構(gòu)件在正常使用條件下產(chǎn)生過(guò)度變形，影響正常使用或建筑外觀

B.構(gòu)件過(guò)早產(chǎn)生裂縫或裂縫發(fā)展過(guò)寬

C.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

D.結(jié)構(gòu)構(gòu)件因強(qiáng)度超過(guò)而破壞

E.反復(fù)荷載作用下連接發(fā)生疲勞破壞

14.結(jié)構(gòu)達(dá)到承載力極限狀態(tài)包括（）。

A.構(gòu)件強(qiáng)度破壞

B.結(jié)構(gòu)傾覆

C.結(jié)構(gòu)滑移

D.在反復(fù)荷載下構(gòu)件發(fā)生疲勞破壞

E.構(gòu)件產(chǎn)生裂縫

15.結(jié)構(gòu)的功能要求包括（）。

A.安全性

B.經(jīng)濟(jì)性

C.耐久性

D.適用性

E.美觀性

16.下列關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境的敘述，正確的是（）。

A.一類環(huán)境是指室內(nèi)正常環(huán)境

B.一類環(huán)境是指室內(nèi)潮濕環(huán)境

C.四類環(huán)境是指海水環(huán)境

D.三類環(huán)境是指嚴(yán)寒地區(qū)的露天環(huán)境

E.三類環(huán)境是指受自然的侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境

17.關(guān)于簡(jiǎn)支梁變形大小的影響因素，下列各項(xiàng)中表述正確的有（）。

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

【答案及解析】

1.B【解析】結(jié)構(gòu)桿件所用材料在規(guī)定的荷載作用下，材料發(fā)生破壞時(shí)的應(yīng)力稱為強(qiáng)度，要求不破壞的要求，稱為強(qiáng)度要求。

2.B【解析】l0：計(jì)算長(zhǎng)度，當(dāng)一端固定一端自由時(shí)，取 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.B【解析】臨界力的計(jì)算公式為，臨界力越小，越容易失穩(wěn)。所以，桿件的長(zhǎng)度越大，臨界力越小，越容易失穩(wěn)；桿件的慣性矩I越大，臨界力越大，越不易失穩(wěn)；桿件的彈性模量E越大，臨界力越大，越不易失穩(wěn)。

4.B【解析】要求考生掌握臨界力公式。細(xì)長(zhǎng)壓桿的臨界力公式，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，l為桿件的實(shí)際長(zhǎng)度；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。按題意，當(dāng)柱的一端固定一端自由時(shí)，臨界力最小。

5.B【解析】裂縫控制分為三個(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。

6.C【解析】安全性、適用性和耐久性概括稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。

7.A【解析】承載能力極限狀態(tài)是對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形，它包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因強(qiáng)度超過(guò)而破壞，結(jié)構(gòu)或其一部分作為剛體而失去平衡（如傾覆），在反復(fù)荷載下構(gòu)件或連接發(fā)生疲勞破壞等。這一極限狀態(tài)關(guān)系到結(jié)構(gòu)全部或部分的破壞或倒塌，所以，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)發(fā)生傾覆破壞時(shí)，也應(yīng)選擇承載力極限狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算。

8.A【解析】設(shè)計(jì)使用年限，如表1-3所示。

9.B【解析】極限狀態(tài)通?？煞譃閮深悾撼休d力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)。正常使用極限狀態(tài)包括：構(gòu)件在正常使用條件下產(chǎn)生過(guò)度變形，導(dǎo)致影響正常使用或建筑外觀；構(gòu)件過(guò)早產(chǎn)生裂縫或裂縫發(fā)展過(guò)寬；在動(dòng)力荷載作用下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生過(guò)寬大的振幅等。

10.C【解析】我國(guó)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》提出了建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限，如表1-4所示。

11.BCD【解析】裂縫控制分為三個(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。

12.AE【解析】由臨界力的計(jì)算公式為可知，臨界力與彈性模量和截面慣性矩成正比，與壓桿長(zhǎng)度成反比。

13.ABC【解析】建筑結(jié)構(gòu)除了要保證安全外，還應(yīng)滿足適用性的要求，在設(shè)計(jì)中稱為正常使用的極限狀態(tài)。這種極限狀態(tài)相應(yīng)于結(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，它包括構(gòu)件在正常使用條件下產(chǎn)生過(guò)度變形，影響正常使用或建筑外觀；構(gòu)件過(guò)早產(chǎn)生裂縫或裂縫發(fā)展過(guò)寬；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。超過(guò)這種極限狀態(tài)會(huì)使結(jié)構(gòu)不能正常工作，使結(jié)構(gòu)的耐久性受影響。

14.ABCD【解析】承載力極限狀態(tài)是對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形，它包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因強(qiáng)度超過(guò)而破壞，結(jié)構(gòu)或其一部分作為剛體而失去平衡（如傾覆、滑移），在反復(fù)荷載下構(gòu)件或連接發(fā)生疲勞破壞等。

15.ACD【解析】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的是要保證所建造的結(jié)構(gòu)安全適用，能夠在規(guī)定的期限內(nèi)滿足各種預(yù)期的功能要求，并且要經(jīng)濟(jì)合理。具體來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)應(yīng)具有安全性、適用性、耐久性的功能。16.AC【解析】解答本題如表1-5所示。

17.ACE【解析】梁的變形主要是彎矩所引起的，叫彎曲變形。剪力所引起的變形很小，可以忽略不計(jì)。

通常我們都是計(jì)算梁的最大變形，如圖1-2所示，懸臂梁端部的最大位移為f=ql 4/8EI。

從公式可以看出，影響位移的因素除荷載外，還有：

（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I成反比；

（3）構(gòu)件的跨度：與跨度l的n次方成正比，此因素影響最大。