結構設計原理

1. 什麼叫工程結構何為結構設計原理

.
工程結構是在建築中，由若干構件單元（如梁、板、柱等）連接而構成的能承受作回用的平面或空答間體系。
建築結構因所用的建築材料不同，可分為混凝土結構、砌體結構、鋼結構、輕型鋼結構、木結構和組合結構等。
研究結構受力體系的指導思想、計算方法、技術法則、綜合為結構設計原理。

2. 結構設計原理

（1）承載力設計屬於承載能力極限狀態設計范圍：《混凝土結構設計規范》GB50010-2010（2016版） 3．3．2 對持久設計狀況、短暫設計狀況和地震設計狀況，當用內力的形式表達時，結構構件應採用下列承載能力極限狀態設計表達式： γ0S≤R (3．3．2—1) R=R(fc，fs，ak，…)／γRd (3．3．2—2) 式中：γ0——結構重要性系數：在持久設計狀況和短暫設計狀況下，對安全等級為一級的結構構件不應小於1.1，對安全等級為二級的結構構件不應小於1.0，對安全等級為三級的結構構件不應小於0.9；對地震設計狀況下應取1.0； S——承載能力極限狀態下作用組合的效應設計值：對持久設計狀況和短暫設計狀況應按作用的基本組合計算；對地震設計狀況應按作用的地震組合計算； R——結構構件的抗力設計值； R(·)——結構構件的抗力函數； γRd——結構構件的抗力模型不定性系數：靜力設計取1.0，對不確定性較大的結構構件根據具體情況取大於1.0的數值；抗震設計應用承載力抗震調整系數γRE代替γRd； fc、fs——混凝土、鋼筋的強度設計值，應根據本規范第 4．1．4條及第4．2．3條的規定取值； ak——幾何參數的標准值，當幾何參數的變異性對結構性能有明顯的不利影響時，應增減一個附加值。註：公式(3．3．2—1)中的γ0S為內力設計值，在本規范各章中用N、M、V、T等表達。《建築結構荷載規范》GB50009-2012第3.2.1~3.2.5條（條文太長，此處從略）：一般工業建築，重要性系數取1.0。恆荷載控制：1.0*N=1.0*（1.35*250+1.4*0.7*97）=432.56KN；活荷載控制：1.0*N=1.0*（1.2*250+1.4*97）=435.8KN 根據《建築結構荷載規范》GB50009-2012第3.2.1條，取大值N=435.8KN；（2）裂縫寬度計算屬於正常使用極限狀態范圍：《混凝土結構設計規范》GB50010-2010（2016版） 3．4．2 對於正常使用極限狀態，鋼筋混凝土構件、預應力混凝土構件應分別按荷載的准永久組合並考慮長期作用的影響或標准組合並考慮長期作用的影響，採用下列極限狀態設計表達式進行驗算： S≤C (3．4．2) 式中：S——正常使用極限狀態荷載組合的效應設計值； C——結構構件達到正常使用要求所規定的變形、應力、裂縫寬度和自振頻率等的限值。 7．1．2 在矩形、T形、倒T形和I形截面的鋼筋混凝土受拉、受彎和偏心受壓構件及預應力混凝土軸心受拉和受彎構件中，按荷載標准組合或准永久組合並考慮長期作用影響的最大裂縫寬度可按下列公式計算：（ 公式復雜，此處從略）《建築結構荷載規范》GB50009-2012第3.2.8條：標准組合效應設計值：N=250+97=347KN；建築結構荷載規范》GB50009-2012第3.2.10條：准永久組合效應設計值：N=250+0.6*97=308.2KN；

3. 結構設計原理。

混凝土結構設計原理中，
as是受拉鋼筋合力點到受拉區邊緣的距離。截面有效高度ho＝h－as
as『是受壓鋼筋合力點到受壓區邊緣的距離。
As是鋼筋面積

4. 結構設計原理

上部結構設計主要內容及步驟：1.根據建築設計來確定結構體系、確定結構主要材料專；屬2.結構平面布置；3.初步選用材料類型、強度等級等，根據經驗初步確定構件的截面尺寸；4.結構荷載計算及各種荷載作用下結構的內力分析；5.荷載效應組合；6.構件的截面設計。此外還包括某些必要構造措施。需要依據結構專業相關規范、圖集等。
上部結構設計：
主要分為框架結構、剪力牆結構、框架-剪力牆結構、框架-核心筒結構、筒中筒結構、砌體結構。
基礎設計：
1、根據工程地質勘察報告、上部結構類型及上部結構傳來的荷載效應和當地的施工技術水平及材料供應情況確定基礎的形式，材料強度等級，一般有淺基礎（如：獨立基礎、條形基礎等）和深基礎（如：樁基）。
2、基礎底面積的確定及地基承載力驗算。
3、基礎內力計算及配筋計算。
4、考慮必要的構造措施。
結構施工圖上是結構工程師的語言，是直接面對施工現場及相關工程技術人員的，應該按照一定的規范繪制

5. 結構力學結構設計原理難

結構設計理論基礎：三大力學（理論力學，結構力學，材料力學），工具學科以高數為基礎。結構力學相對材料力學是宏觀基礎理論學科，任何結構設計都離不開它的。樓上所說的相關軟體，列舉的應該是偏向於工程力學分析研究方向的有限元分析了，當前普通結構設計使用最多的還應該是PKPM。

結構設計復習資料

一填空題

1．根據建築材料種類不同，常用的結構一般可分為混凝土結構，鋼結構，圬工結構，木結構。

2．鋼筋的作用是提高構件的承載能力，改善構件性能以及協助混凝土共同承受壓力。

3.鋼筋和混凝土的粘結作用由膠結力，摩擦力，機械咬合力三部分組成。

4．混凝土立方體抗壓強度的實驗規定是否必須加油脂潤滑劑進行試驗？（否）

5．對於無明顯流幅的鋼筋採用應變為0.2%是的應力為屈服點？（是）

6.《公路工程水泥混凝土試驗規程》（JTJ 053-94）規定，用50mm立方塊作為標准試件進行測定混凝土抗拉強度。

7．《公路橋規》根據橋梁在施工和使用過程中面臨的不同情況，規定了結構設計的三種狀況，分別是持久狀況，短暫狀況，偶然狀況。

8.正常使用極限狀態設計時，汽車荷載作用效應是否考慮沖擊力的影響？(否)

9．梁內的鋼筋主要包括縱向受拉鋼筋（主筋），彎起鋼筋，箍筋，架立鋼筋，水平縱向鋼筋等。

10．板內鋼筋是包括主筋，分布鋼筋。

11．從破壞特徵分析適筋梁屬於 塑性破壞，超筋梁和少筋梁屬於脆性破壞。

12．在適筋范圍內，提高矩形截面梁承載能力有效的辦法是提高混凝土強度和配置高強鋼筋。

13在受彎構件正截面的承載力計算中是否考慮了受拉區混凝土的拉應力？（否）

14.梁沿斜截面的破壞大致可分為斜拉破壞，斜壓破壞，剪拉破壞。

15.抗剪設計時截面尺寸一定要符合要求嗎？（是）

16．《公路橋規》規定：最大剪力計算值取用距支座中心h/2處截面的數值，其中箍筋承擔不少於60％；彎起鋼筋承擔不超過40％。

17．《公路橋規》規定梁內受拉主鋼筋應不少於2 根，並不少於1/5受拉主鋼筋通過支點。

18.《公路橋規》規定，簡支梁第一排（對支座而言）彎起鋼筋的末端彎折點應位於支座中心截面處，以後各排彎起鋼筋的末端彎折點應落在活超過前一排彎起鋼筋彎起點截面。

19．為了保證斜截面抗彎承載力，彎起鋼筋只能在距其充分利用點的距離

s1≧h0/2處起彎；為了保證彎起鋼筋的受拉作用，彎起鋼筋與梁中軸線的交點必須在其 不需要點以外。

20.無腹筋簡支梁當剪跨比 1≤m≦3 時發生剪壓破壞。

21．軸心受壓構件按其配置箍筋的不同，可分為兩種形式即配有縱向鋼筋和普通鋼筋的軸心受壓構件，配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構件（即普通箍筋柱和螺旋箍筋柱）。

22．偏心受壓構件的破壞形態有受拉破壞和受壓破壞。

23．說出下圖中B、C、E的含義。


B表示短柱，C表示長柱，E表示細長柱。

24.《公路橋規》規定計算偏心受壓構件正截面承載力時，對於長細比L0/h＞5（矩形截面）的構件應考慮構件彎矩作用平面內的變形對軸向力偏心距的影響。

25.軸心受壓構件根據長細比不同可分為短柱和長柱兩種，它們的破壞形態分別是材料破壞和失穩破壞

26.矩形截面偏心受拉構件判別式e0≤(h/2-as)

27．鋼筋混凝土受彎構件進行第Ⅱ工作階段的計算分為哪幾個假定？

平截面假定，彈性體假定，受拉區混凝土完全不能承受拉應力。

28. 預應力混凝土受彎構件，從預加應力到承受外荷載，直至最後破壞，可分為哪幾個階段？

施工階段，使用階段，破壞階段。

29．《公路橋規》規定預應力混凝土構件的混凝土強度等級不低於
C40 。

30．按傳力錨固的受力原理，錨具可以分為依靠摩阻力錨固的錨具，依靠承壓錨固的錨具，依靠粘結力錨固的錨具。

31.工程中根據選用的塊材不同，常用的砌體可分為片石砌體，塊石砌體，細料石砌體，粗料石砌體，半細料石砌體，混凝土預制塊砌體。

32．預應力混凝土構件施工階段根據受力條件的不同，可分為哪幾個階段？預加應力階段和運輸安裝階段。

33．對砌體所用砂漿的基本要求主要是強度，可塑性，保水性。

34.石材分為片石、塊石、細料石、半細料石、粗料石。

35．鋼材的主要力學性能除了單向均勻受拉時的工作性能外，還有冷彎性能、沖擊韌性、可焊性。

36．高強度螺栓連接按傳力特徵可分為摩擦型和承壓型高強螺栓連接兩種。

37．螺栓的排列方式通常有並列和錯列兩種形式。

38.鋼結構的連接方式可分為焊接連接、螺栓連接、栁釘連接。。

39．鋼材有害元素有C、Si、Mn、V、S、P、O、N。

40．焊縫的質量要求分為一級、二級和三級，幾級質量標准最高？一級

41．常見的焊縫缺陷有裂紋、焊瘤、弧坑、氣孔。

42.電弧焊分為手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護焊三種。

43.焊縫按構造可分為對接焊縫和角焊縫。

44.螺栓的間距大小有什麼要求（中距不易過小）

45．減小由混凝土收縮和徐變引起的應力損失的措施有46.混凝土強度雙向受力實驗結果47．混凝土圓柱體三向受壓實驗結果48．偏心受壓構件判別方式

49.根據預應力度的不同，我國將配筋混凝土構件分為

。

50．後張法製作預應力混凝土構件過程中，灌孔用的水泥漿有何要求？

。

51．《公路橋規》推薦使用的預應力鋼筋有

。

二名詞解釋

1．徐變：在應力不變的情況下，混凝土的應變隨時間繼續增長的現象。2.極限狀態：整個結構或結構的一部分超過某一特定的狀態而不能滿足設計規定的某一功能要求。3.偏心受壓構件：當軸向壓力N的作用線偏離受壓構件的軸線時的構件。4.軸心受拉構件：縱向拉力作用線與構件截面形心軸線重合的構件。5．偏心受拉構件：當縱向拉力作用線偏離截面形心軸線時，或構件上既作用有拉力又作用有彎矩時的構件。6．鋼材的沖擊韌性：指鋼材在沖擊荷載作用下吸收機械能的一種能力。7．消壓彎矩：當荷載載入到某一特定荷載，其下邊緣混凝土的預壓應力恰被抵消為零，此時在控制截面上產生的彎矩。8.有效預應力：預應力筋錨下控制應力扣除相應階段的應力損失後實際存余的應力值。9.永存預應力：在使用階段預應力筋中的有效預應力。10.圬工結構：通常把磚石結構和混凝土結構稱為圬工結構。11.砌體：由單塊塊材用砂漿粘結而成。12.應力集中：在鋼結構構件中不可避免的從孔洞、槽口、裂縫、厚度以及內部缺陷導致構件截面突然變化在荷載作用下這些截面突變得某些部位將產生局部峰值應力，其餘部位的應力較低且發生不均勻的現象
。13.鋼筋應力鬆弛：在一定的應力和恆溫下鋼筋長度固定不變，應力隨時間延長而降低的現象14.冷加工硬化：

.

15.鋼管混凝土：

三簡答題

1.為什麼鋼筋和混凝土兩種力學性能不同的材料能有效地共同工作？

答：①混凝土與鋼筋具有良好的粘結力②溫度線膨脹系數較接近③包圍在鋼筋外面的混凝土具有保護鋼筋免遭銹蝕的作用。

2．簡述簡支T形梁翼緣的有效工作寬度的概念及如何取值？

有效寬度：據等效受力原則，把與梁肋共同工作的翼板寬度限制在一定范圍內。

取以下三者中的最小值：①簡支梁計算跨徑的1/3②相鄰兩梁的平均間距③b+2bh+12h、f

3.影響有腹筋梁斜截面抗剪能力的主要因素有什麼？

剪跨比m，混凝土抗壓強度fcu，縱向鋼筋配筋率ρ，配筋率和箍筋強度。

4．軸心受壓構件中縱筋的作用是什麼?箍筋的作用是什麼?

縱筋的作用：①挾住混凝土承受壓力，可減小構件截面尺寸。②承受可能存在的不大的彎矩③防止構件的突然脆性破壞。

箍筋的作用：防止縱向鋼筋局部壓屈，並與縱向鋼筋形成鋼筋骨架，便於施工。

5．各種錨具對應錨固的預應力筋是什麼？

①錐形錨用於鋼絲束的錨②墩頭錨用於錨固鋼絲束③鋼筋螺紋錨具用於高強粗鋼筋作為預應力筋時④夾片錨具用於錨固鋼絞線⑤固定端錨具用於張拉端相同的夾片錨具時還可用於擠壓錨具和壓花錨具。

6.在設計、製作及選擇錨具時，應滿足什麼要求？

受力安全可靠，預應力損失小，構造簡單，製作方便，用鋼量少，張拉錨固方便迅速，設備簡單。

7．簡述影響砌體抗壓強度的主要因素。

塊件的強度，塊件的形狀和尺寸、砌漿的物理力學性質、砌縫厚度、砌築質量。

8．焊縫按施焊位置不同分為，各自有什麼特點？

分為偏焊、立焊、橫焊、仰焊四種，

偏焊施工方便，質量好。

立焊和橫焊施焊較困難，質量和焊接效率低。

仰焊施焊最困難，質量不易得到保證。

9．簡述受剪普通螺栓連接可能出現的五種破壞形式。

螺栓剪斷破壞、孔壁擠壓破壞、鋼板拉斷破壞、端部鋼板剪切破壞、螺栓身受彎破壞。

10．簡述常見的六種預應力損失、各階段的預應力損失的組合及各階段的有效預應力。

①預應力筋與管道壁間的摩擦引起的應力損失②錨具變形、鋼筋回縮和接縫引起的應力損失③鋼筋與台座間的溫度差引起的應力損失④混凝土彈性壓縮引起的應力損失⑤鋼筋鬆弛引起的陰歷損失⑥混凝土收縮和徐變引起的應力損失。

11.鋼材的特點：

材料均勻可靠性高，強度高質量輕，塑性和韌性好，製造和安裝方便，具有可焊性和密封性，耐熱性好。但耐火性、耐腐蝕性差。

12. 簡述減小焊接殘余應力和殘余變形的焊接工藝措施？

採取適當的焊接順序和方向，施加反變形，施焊前預熱，施焊後高溫預回火，錘擊。

6. 結構設計原理

三大力學和抄建築工程材料是結襲構設計原理的基礎，若是從涵蓋范圍上來說，結構設計原理應該難一點，畢竟結構設計原理里不僅包括混凝土結構設計原理、預應力結構設計原理、鋼結構還有砌體結構。所以我認為結構設計原理更難。

7. 什麼是結構設計原理 土木工程類

《結來構設計原理》是一門土木工程源專業重要的專業技術基礎課，其主要先修課程有《材料力學》、《結構力學》和《建築材料》。
《結構設計原理》主要討論土木基礎設施工程中的各種工程結構的基本構件受力性能、計算方法和機構設計原理，它是學習和掌握橋梁工程和其他道路人工構築物設計的基礎。通過本課程的學習，將具備工程結構設計的基本知識，掌握各種基本構件的受力性能及其變形規律，並能根據有關規范和資料進行結構的設計。
課程主要分為以下章節：
鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構、圬工結構、鋼結構、鋼-混凝土組合結構等。

8. 結構設計原理：

如圖：