结构设计原理

1. 什么叫工程结构何为结构设计原理

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工程结构是在建筑中，由若干构件单元（如梁、板、柱等）连接而构成的能承受作回用的平面或空答间体系。
建筑结构因所用的建筑材料不同，可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构、轻型钢结构、木结构和组合结构等。
研究结构受力体系的指导思想、计算方法、技术法则、综合为结构设计原理。

2. 结构设计原理

（1）承载力设计属于承载能力极限状态设计范围：《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2016版） 3．3．2 对持久设计状况、短暂设计状况和地震设计状况，当用内力的形式表达时，结构构件应采用下列承载能力极限状态设计表达式： γ0S≤R (3．3．2—1) R=R(fc，fs，ak，…)／γRd (3．3．2—2) 式中：γ0——结构重要性系数：在持久设计状况和短暂设计状况下，对安全等级为一级的结构构件不应小于1.1，对安全等级为二级的结构构件不应小于1.0，对安全等级为三级的结构构件不应小于0.9；对地震设计状况下应取1.0； S——承载能力极限状态下作用组合的效应设计值：对持久设计状况和短暂设计状况应按作用的基本组合计算；对地震设计状况应按作用的地震组合计算； R——结构构件的抗力设计值； R(·)——结构构件的抗力函数； γRd——结构构件的抗力模型不定性系数：静力设计取1.0，对不确定性较大的结构构件根据具体情况取大于1.0的数值；抗震设计应用承载力抗震调整系数γRE代替γRd； fc、fs——混凝土、钢筋的强度设计值，应根据本规范第 4．1．4条及第4．2．3条的规定取值； ak——几何参数的标准值，当几何参数的变异性对结构性能有明显的不利影响时，应增减一个附加值。注：公式(3．3．2—1)中的γ0S为内力设计值，在本规范各章中用N、M、V、T等表达。《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第3.2.1~3.2.5条（条文太长，此处从略）：一般工业建筑，重要性系数取1.0。恒荷载控制：1.0*N=1.0*（1.35*250+1.4*0.7*97）=432.56KN；活荷载控制：1.0*N=1.0*（1.2*250+1.4*97）=435.8KN 根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第3.2.1条，取大值N=435.8KN；（2）裂缝宽度计算属于正常使用极限状态范围：《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2016版） 3．4．2 对于正常使用极限状态，钢筋混凝土构件、预应力混凝土构件应分别按荷载的准永久组合并考虑长期作用的影响或标准组合并考虑长期作用的影响，采用下列极限状态设计表达式进行验算： S≤C (3．4．2) 式中：S——正常使用极限状态荷载组合的效应设计值； C——结构构件达到正常使用要求所规定的变形、应力、裂缝宽度和自振频率等的限值。 7．1．2 在矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中，按荷载标准组合或准永久组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度可按下列公式计算：（ 公式复杂，此处从略）《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第3.2.8条：标准组合效应设计值：N=250+97=347KN；建筑结构荷载规范》GB50009-2012第3.2.10条：准永久组合效应设计值：N=250+0.6*97=308.2KN；

3. 结构设计原理。

混凝土结构设计原理中，
as是受拉钢筋合力点到受拉区边缘的距离。截面有效高度ho＝h－as
as‘是受压钢筋合力点到受压区边缘的距离。
As是钢筋面积

4. 结构设计原理

上部结构设计主要内容及步骤：1.根据建筑设计来确定结构体系、确定结构主要材料专；属2.结构平面布置；3.初步选用材料类型、强度等级等，根据经验初步确定构件的截面尺寸；4.结构荷载计算及各种荷载作用下结构的内力分析；5.荷载效应组合；6.构件的截面设计。此外还包括某些必要构造措施。需要依据结构专业相关规范、图集等。
上部结构设计：
主要分为框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构、砌体结构。
基础设计：
1、根据工程地质勘察报告、上部结构类型及上部结构传来的荷载效应和当地的施工技术水平及材料供应情况确定基础的形式，材料强度等级，一般有浅基础（如：独立基础、条形基础等）和深基础（如：桩基）。
2、基础底面积的确定及地基承载力验算。
3、基础内力计算及配筋计算。
4、考虑必要的构造措施。
结构施工图上是结构工程师的语言，是直接面对施工现场及相关工程技术人员的，应该按照一定的规范绘制

5. 结构力学结构设计原理难

结构设计理论基础：三大力学（理论力学，结构力学，材料力学），工具学科以高数为基础。结构力学相对材料力学是宏观基础理论学科，任何结构设计都离不开它的。楼上所说的相关软件，列举的应该是偏向于工程力学分析研究方向的有限元分析了，当前普通结构设计使用最多的还应该是PKPM。

结构设计复习资料

一填空题

1．根据建筑材料种类不同，常用的结构一般可分为混凝土结构，钢结构，圬工结构，木结构。

2．钢筋的作用是提高构件的承载能力，改善构件性能以及协助混凝土共同承受压力。

3.钢筋和混凝土的粘结作用由胶结力，摩擦力，机械咬合力三部分组成。

4．混凝土立方体抗压强度的实验规定是否必须加油脂润滑剂进行试验？（否）

5．对于无明显流幅的钢筋采用应变为0.2%是的应力为屈服点？（是）

6.《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ 053-94）规定，用50mm立方块作为标准试件进行测定混凝土抗拉强度。

7．《公路桥规》根据桥梁在施工和使用过程中面临的不同情况，规定了结构设计的三种状况，分别是持久状况，短暂状况，偶然状况。

8.正常使用极限状态设计时，汽车荷载作用效应是否考虑冲击力的影响？(否)

9．梁内的钢筋主要包括纵向受拉钢筋（主筋），弯起钢筋，箍筋，架立钢筋，水平纵向钢筋等。

10．板内钢筋是包括主筋，分布钢筋。

11．从破坏特征分析适筋梁属于 塑性破坏，超筋梁和少筋梁属于脆性破坏。

12．在适筋范围内，提高矩形截面梁承载能力有效的办法是提高混凝土强度和配置高强钢筋。

13在受弯构件正截面的承载力计算中是否考虑了受拉区混凝土的拉应力？（否）

14.梁沿斜截面的破坏大致可分为斜拉破坏，斜压破坏，剪拉破坏。

15.抗剪设计时截面尺寸一定要符合要求吗？（是）

16．《公路桥规》规定：最大剪力计算值取用距支座中心h/2处截面的数值，其中箍筋承担不少于60％；弯起钢筋承担不超过40％。

17．《公路桥规》规定梁内受拉主钢筋应不少于2 根，并不少于1/5受拉主钢筋通过支点。

18.《公路桥规》规定，简支梁第一排（对支座而言）弯起钢筋的末端弯折点应位于支座中心截面处，以后各排弯起钢筋的末端弯折点应落在活超过前一排弯起钢筋弯起点截面。

19．为了保证斜截面抗弯承载力，弯起钢筋只能在距其充分利用点的距离

s1≧h0/2处起弯；为了保证弯起钢筋的受拉作用，弯起钢筋与梁中轴线的交点必须在其 不需要点以外。

20.无腹筋简支梁当剪跨比 1≤m≦3 时发生剪压破坏。

21．轴心受压构件按其配置箍筋的不同，可分为两种形式即配有纵向钢筋和普通钢筋的轴心受压构件，配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件（即普通箍筋柱和螺旋箍筋柱）。

22．偏心受压构件的破坏形态有受拉破坏和受压破坏。

23．说出下图中B、C、E的含义。


B表示短柱，C表示长柱，E表示细长柱。

24.《公路桥规》规定计算偏心受压构件正截面承载力时，对于长细比L0/h＞5（矩形截面）的构件应考虑构件弯矩作用平面内的变形对轴向力偏心距的影响。

25.轴心受压构件根据长细比不同可分为短柱和长柱两种，它们的破坏形态分别是材料破坏和失稳破坏

26.矩形截面偏心受拉构件判别式e0≤(h/2-as)

27．钢筋混凝土受弯构件进行第Ⅱ工作阶段的计算分为哪几个假定？

平截面假定，弹性体假定，受拉区混凝土完全不能承受拉应力。

28. 预应力混凝土受弯构件，从预加应力到承受外荷载，直至最后破坏，可分为哪几个阶段？

施工阶段，使用阶段，破坏阶段。

29．《公路桥规》规定预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于
C40 。

30．按传力锚固的受力原理，锚具可以分为依靠摩阻力锚固的锚具，依靠承压锚固的锚具，依靠粘结力锚固的锚具。

31.工程中根据选用的块材不同，常用的砌体可分为片石砌体，块石砌体，细料石砌体，粗料石砌体，半细料石砌体，混凝土预制块砌体。

32．预应力混凝土构件施工阶段根据受力条件的不同，可分为哪几个阶段？预加应力阶段和运输安装阶段。

33．对砌体所用砂浆的基本要求主要是强度，可塑性，保水性。

34.石材分为片石、块石、细料石、半细料石、粗料石。

35．钢材的主要力学性能除了单向均匀受拉时的工作性能外，还有冷弯性能、冲击韧性、可焊性。

36．高强度螺栓连接按传力特征可分为摩擦型和承压型高强螺栓连接两种。

37．螺栓的排列方式通常有并列和错列两种形式。

38.钢结构的连接方式可分为焊接连接、螺栓连接、栁钉连接。。

39．钢材有害元素有C、Si、Mn、V、S、P、O、N。

40．焊缝的质量要求分为一级、二级和三级，几级质量标准最高？一级

41．常见的焊缝缺陷有裂纹、焊瘤、弧坑、气孔。

42.电弧焊分为手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊三种。

43.焊缝按构造可分为对接焊缝和角焊缝。

44.螺栓的间距大小有什么要求（中距不易过小）

45．减小由混凝土收缩和徐变引起的应力损失的措施有46.混凝土强度双向受力实验结果47．混凝土圆柱体三向受压实验结果48．偏心受压构件判别方式

49.根据预应力度的不同，我国将配筋混凝土构件分为

。

50．后张法制作预应力混凝土构件过程中，灌孔用的水泥浆有何要求？

。

51．《公路桥规》推荐使用的预应力钢筋有

。

二名词解释

1．徐变：在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长的现象。2.极限状态：整个结构或结构的一部分超过某一特定的状态而不能满足设计规定的某一功能要求。3.偏心受压构件：当轴向压力N的作用线偏离受压构件的轴线时的构件。4.轴心受拉构件：纵向拉力作用线与构件截面形心轴线重合的构件。5．偏心受拉构件：当纵向拉力作用线偏离截面形心轴线时，或构件上既作用有拉力又作用有弯矩时的构件。6．钢材的冲击韧性：指钢材在冲击荷载作用下吸收机械能的一种能力。7．消压弯矩：当荷载加载到某一特定荷载，其下边缘混凝土的预压应力恰被抵消为零，此时在控制截面上产生的弯矩。8.有效预应力：预应力筋锚下控制应力扣除相应阶段的应力损失后实际存余的应力值。9.永存预应力：在使用阶段预应力筋中的有效预应力。10.圬工结构：通常把砖石结构和混凝土结构称为圬工结构。11.砌体：由单块块材用砂浆粘结而成。12.应力集中：在钢结构构件中不可避免的从孔洞、槽口、裂缝、厚度以及内部缺陷导致构件截面突然变化在荷载作用下这些截面突变得某些部位将产生局部峰值应力，其余部位的应力较低且发生不均匀的现象
。13.钢筋应力松弛：在一定的应力和恒温下钢筋长度固定不变，应力随时间延长而降低的现象14.冷加工硬化：

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15.钢管混凝土：

三简答题

1.为什么钢筋和混凝土两种力学性能不同的材料能有效地共同工作？

答：①混凝土与钢筋具有良好的粘结力②温度线膨胀系数较接近③包围在钢筋外面的混凝土具有保护钢筋免遭锈蚀的作用。

2．简述简支T形梁翼缘的有效工作宽度的概念及如何取值？

有效宽度：据等效受力原则，把与梁肋共同工作的翼板宽度限制在一定范围内。

取以下三者中的最小值：①简支梁计算跨径的1/3②相邻两梁的平均间距③b+2bh+12h、f

3.影响有腹筋梁斜截面抗剪能力的主要因素有什么？

剪跨比m，混凝土抗压强度fcu，纵向钢筋配筋率ρ，配筋率和箍筋强度。

4．轴心受压构件中纵筋的作用是什么?箍筋的作用是什么?

纵筋的作用：①挟住混凝土承受压力，可减小构件截面尺寸。②承受可能存在的不大的弯矩③防止构件的突然脆性破坏。

箍筋的作用：防止纵向钢筋局部压屈，并与纵向钢筋形成钢筋骨架，便于施工。

5．各种锚具对应锚固的预应力筋是什么？

①锥形锚用于钢丝束的锚②墩头锚用于锚固钢丝束③钢筋螺纹锚具用于高强粗钢筋作为预应力筋时④夹片锚具用于锚固钢绞线⑤固定端锚具用于张拉端相同的夹片锚具时还可用于挤压锚具和压花锚具。

6.在设计、制作及选择锚具时，应满足什么要求？

受力安全可靠，预应力损失小，构造简单，制作方便，用钢量少，张拉锚固方便迅速，设备简单。

7．简述影响砌体抗压强度的主要因素。

块件的强度，块件的形状和尺寸、砌浆的物理力学性质、砌缝厚度、砌筑质量。

8．焊缝按施焊位置不同分为，各自有什么特点？

分为偏焊、立焊、横焊、仰焊四种，

偏焊施工方便，质量好。

立焊和横焊施焊较困难，质量和焊接效率低。

仰焊施焊最困难，质量不易得到保证。

9．简述受剪普通螺栓连接可能出现的五种破坏形式。

螺栓剪断破坏、孔壁挤压破坏、钢板拉断破坏、端部钢板剪切破坏、螺栓身受弯破坏。

10．简述常见的六种预应力损失、各阶段的预应力损失的组合及各阶段的有效预应力。

①预应力筋与管道壁间的摩擦引起的应力损失②锚具变形、钢筋回缩和接缝引起的应力损失③钢筋与台座间的温度差引起的应力损失④混凝土弹性压缩引起的应力损失⑤钢筋松弛引起的阴历损失⑥混凝土收缩和徐变引起的应力损失。

11.钢材的特点：

材料均匀可靠性高，强度高质量轻，塑性和韧性好，制造和安装方便，具有可焊性和密封性，耐热性好。但耐火性、耐腐蚀性差。

12. 简述减小焊接残余应力和残余变形的焊接工艺措施？

采取适当的焊接顺序和方向，施加反变形，施焊前预热，施焊后高温预回火，锤击。

6. 结构设计原理

三大力学和抄建筑工程材料是结袭构设计原理的基础，若是从涵盖范围上来说，结构设计原理应该难一点，毕竟结构设计原理里不仅包括混凝土结构设计原理、预应力结构设计原理、钢结构还有砌体结构。所以我认为结构设计原理更难。

7. 什么是结构设计原理 土木工程类

《结来构设计原理》是一门土木工程源专业重要的专业技术基础课，其主要先修课程有《材料力学》、《结构力学》和《建筑材料》。
《结构设计原理》主要讨论土木基础设施工程中的各种工程结构的基本构件受力性能、计算方法和机构设计原理，它是学习和掌握桥梁工程和其他道路人工构筑物设计的基础。通过本课程的学习，将具备工程结构设计的基本知识，掌握各种基本构件的受力性能及其变形规律，并能根据有关规范和资料进行结构的设计。
课程主要分为以下章节：
钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、圬工结构、钢结构、钢-混凝土组合结构等。

8. 结构设计原理：

如图：