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湖南自考本科课程《混凝土结构设计》考前复习资料

来源:http://www.hnzks.com/ 发布时间:2014-09-11 点击次数: 作者:湖南大学自考

第一章

1、混凝土结构按近似概率极限状态设计法包含哪两个方面的内容?

答:分为混凝土结构的极限状态和近似概率的一般理论及其在混凝土结构极限状态设计中的运用两个方面个内容。

2、什么是结构物的设计使用年限,普通房屋和构筑物的设计使用年限是多少?结构设计使用年限与结构物的寿命有什么区别,与结构设计基准期有什么不同?

答:建筑结构的设计使用年限是指设计规定的一个时期,在这一规定时期内,只需进行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用,完成预定的功能,即房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的使用年限,若达不到这个年限意味着在设计施工使用与维护的某一环节上出现了非正常情况,应查找原因。我国《建筑结构可靠度设计统一标准》规定,普通房屋和构筑物的设计使用年限为50年。设计使用年限与结构物的寿命有一定联系,但不等同。当使用年限达到和超过设计基准后,并不意味着结构物不能在使用了,而是指它的可靠度降低了。

3、对结构物有哪几项功能要求?结构物的极限状态是怎样定义的?混凝土结构有哪两类极限状态,它们各是怎样定义的?

答:对结构物的功能要求为安全性,适应性和耐久性。整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求,则此特定状态称为该功能的极限状态。我国《建筑结构可靠度设计统一标准》把结构的极限状态分为两类,即承载力极限状态和正常使用极限状态。结构或结构构件达到最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态,称为承载力极限状态。结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限度的状态,称为正常使用极限状态。

4、什么是随机现象、随机变量和概率?

答:在个别试验中呈现不确定性,而在大量重复试验中,又具有统计规律性的现象,称为随机现象。表示随机现象的各种变量,称为随机变量。当试验总次数n相当大时,事件A出现的频率k/n是相当稳定的,即频率k/n总是在某个常数p附近波动。因此可用常数p来表示事件A出现的可能性的大小,并把这个数值称为事件A的概率,计作p(A)=p。

5、一组数据的平均值、标准差和变异系数各有什么含义?

答:一组数的平均值反映的是这组数据的平均水平,标准差反映的是这些数据具有同一平均值时的分散程度,而变异系数说明的是该组数据具有不同平均值时的分散程度。

6、正态分布概率密度函数的曲线图形是怎样的,它有哪些特点?

答:正态分布概率密度函数,其曲线呈钟形。它有以下特点:⑴它是对称于平均值u的一个单峰曲线,峰值在x=u处,曲线向左、向右对称地无限延伸,并以x轴为渐近线,曲线在x=u±a处各有一个拐点。⑵标准差a愈大,则曲线f(x)愈平稳;a愈小,曲线f(x)愈窄,愈陡。⑶曲线f(x)以下,横坐标轴以上图形的总面积,即§落在区间(-∞,∞)的概率p=

7、为什么说荷载效应和结构抗力都是随机变量?

答:荷载对结构或构件产生的内力、变形称为荷载效应。不论恒荷载或活荷载其数值都不是定值,有的变异大些,有的变异小些。如在计算结构各个部件的自身重力时,虽然在设计图纸中对结构尺寸和部件规格作了明确规定,但由于施工和制作中的允许尺寸误差以及由于材料组成和施工工艺造成的材料重力密度的波动,使得实际制作的构件和部件的自身重力可能偏高,也可能偏低,而且偏离的幅度各不相同。结构或构件承受荷载效应的能力,如承载能力、刚度等称为结构抗力。材料强度的离散性是造成结构抗力随机性质的主要原因。施工误差造成的结构构件的尺寸偏差(构件外轮廓尺寸和钢筋位置偏差)以及施工中不可避免的截面局部缺陷(如混凝土质量的局部缺陷或碰撞和拆模造成的边角崩落等)也会加大截面抗力的离散性。基本以上两个方面的原因,按设计尺寸和设计计算方法求得的截面抗力与截面实际抗力之间也就可能存在差异,而且这种差异可正可负,可大可小,也具有随机变量的性质。由以上分析可知,荷载效应和结构抗力都是具有各自分布规律的随机变量。

8、建筑结构的安全等级是按什么原则划分的,它的极限状态设计表达式中是怎样体现的?

答:根据建筑结构破坏可能产生的后果的严重性,即危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等的严重程度,建筑结构划分为三个安全等级。它在极限状态设计表达式中是通过结构重要性系数来体现的。

9、结构可靠性的含义是什么,影响结构可靠性的因素有哪些?

答:结构的可靠性是指结构在规定的时间内,规定的条件下,完成预定功能的能力。影响结构可靠性的因素包括结构设计使用的年限,设计时所确定的正常设计、正常施工、正常使用的条件,即不考虑人为的影响,以及结构是否达到极限状态。

10、荷载有哪几种代表值,各代表什么样的荷载值?荷载的基本代表值是什么?

答:可变荷载的代表值有标准值、组合值、准永久值和频遇值四种,各用于极限状态设计中的不同场合。永久荷载代表值只有标准值一种。荷载标准值是指其在结构的使用期间可能出现的最大荷载值。荷载的组合值是指当作用在结构上的活荷载不只一个而是两个或两个以上时,各个可变荷载都同时达到各自的标准值,其可能性是不大的,因此除了主导荷载(产生最大荷载效应的荷载)仍采用标准值为其代表值外,其他伴随荷载均以小于其标准值的组合值为荷载的代表值。荷载的频遇值是指在设计基准期内被超越的总时间仅为设计基准期一小部分的可变荷载值。荷载的准永久值是指在设计基准期内被超越的总时间为设计基准期的一半的可变荷载值。荷载的基本代表值是荷载标准值。

11、功能函数z>0、z=0和z<0时各表示结构处于什么状态?

答:功能函数z>0时,结构处于可靠状态;z=0时,结构处于极限状态;z<0时,结构处于失态状态。

12、什么是结构可靠概率和失效概率?什么是目标可靠指标?可靠指标与失效概率有什么定性关系?怎样确定目标可靠指标?

答:结构的可靠度是指结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率,结构的可靠度是用结构的可靠概率来度量的。把结构不能完成预定功能要求的概率,即r-s<0的概率,称为结构的失效概率。与失效概率限值相对应的可靠指标称为目标可靠指标,计作【β】。可靠指标β与失效概率pf有着一一对应关系。可靠指标β是在假定随机变量R、S都服从正态分布,且极限方程R-S=0是线性的前提下得到的。

13、目标可靠指标是怎样与材料抗力分项系数和荷载效应分项系数联系起来的?

答:目标可靠指标是通过如下的方式与材料分项系数和荷载效应分项系数联系起来的:抗力分项系数:

荷载效应分项系数:

式中:——结构抗力、荷载效应的均方差;——结构抗力、荷载效应的变异系数;

——与抗力及荷载取值的保证率有关的系数。

14、混凝土强度标准值是按什么原则确定的?混凝土的材料分项系数和强度设计值是如何确定的?强度标准值、平均值和设计值之间的关系是怎样的?

答:在《混凝土结构设计规范》和《钢筋混凝土工程施工及验收规范》中给出了混凝土立方体抗压强度的检验标准值,它相当于立方体抗压强度的算术平均值减去1.645倍标准值,即=-。与混凝土立方体抗压强度标准值相对应的各项强度指标就成为它们各自的强度标准值。混凝土的材料分项系数等于材料强度的标准值与材料强度设计值之比值,其值大于1。混凝土个强度设计值等于它的标准值除以材料分项系数。强度标准值、平均值和设计值之间的关系是强度平均值>强度标准值>强度设计值。

15、承载力极限状态的设计表达式是怎样书写的?说明式中符号的意义及荷载效应基本组合的取值原则,表达式是如何体现目标可靠指标的?

答:承载力极限状态的设计表达式为:

上式中,为内力设计值,常用N,M,V,T等表示;R为结构构件承载力设计值,常用Nu,Mu,Vu,Tu等表示;在抗震设计时,应除以承载力抗震调整系数rRE。R为结构构件的抗力系数,即与混凝土、钢筋的强度设计值fc,fs,З及几何参数的标准值等有关的函数。《荷载规范》规定,对于基本组合,荷载效应组合的设计值从可变荷载效应控制的组合和由永久荷载效应控制的两组组合中取最不利值确定。表达式是通过结构重要性系数来体现目标的可靠指标的。

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