2020年一級建造師《建筑工程》章節(jié)講義：1A411011 建筑結構工程的安全性
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1A411011 建筑結構工程的安全性
【考點】結構受力與變形
外荷載對結構的影響：強度、剛度、穩(wěn)定性
1.強度
①材料發(fā)生破壞時的應力，是構件的受力性能;
②結構受五種力：拉伸、壓縮、彎曲、剪切和扭轉;
2.剛度
①構件抵抗變形的能力，是構件的變形性能;
②懸臂梁端部位移計算公式： f=ql的4次方/8EI
【注意】外荷載與長度越大，結構受力越不利;材料與截面越好，結構受力越有利;
③影響位移因素：
1)材料性能：與材料的彈性模量E成反比;
2)構件的截面：與截面的慣性矩I成反比;
3)構件的跨度：與跨度l的n次方成正比，此因素影響最大;
4)荷載：與荷載大小q成正比;
④大部分混凝土構件都是帶裂縫工作的，裂縫控制分為三個等級
1)構件不出現(xiàn)拉應力;
2)構件雖有拉應力，但不超過混凝土的抗拉強度;
3)允許出現(xiàn)裂縫，但裂縫寬度不超過允許值。
對1)、2)等級的混凝土構件，一般只有預應力構件才能達到。
3.穩(wěn)定性
①構件維持穩(wěn)定受力狀態(tài)的能力;
②壓桿失穩(wěn)：細長的受壓桿件在受力達到一定程度后出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的過大變形;
③臨界力：壓桿維持穩(wěn)定的最大壓力;
計算公式
Pij=== π的平方EI/l0的平方
④影響臨界力的因素：
1)壓桿的材料：鋼柱的Pij比木柱大，因為鋼柱的彈性模量E大;
2)壓桿的截面形狀與大小：截面大不易失穩(wěn)，因為慣性矩I大;
3)壓桿的長度l：長度大，Pij小，易失穩(wěn);
4)壓桿的支承情況：一端固定一端自由時，l0=2l;兩端固定時，l0=0.5l;一端固定一端鉸支時，l0=0.7l;兩端鉸支時，l0=l
【考點】結構功能要求
| 含義 | 實例 | |
| 安全性 | 正常施工使用時不發(fā)生破壞，偶然事件后保持必要的整體穩(wěn)定性 | 廠房結構平時受自重、吊車、風和積雪等荷載作用時堅固不壞 在遇到強烈地震、爆炸等偶然事件時，容許有局部的損傷，但保持結構的整體穩(wěn)定而不發(fā)生倒塌 |
| 適用性 | 正常使用時具有良好的工作性能 | 吊車梁變形過大無法正常運行，水池出現(xiàn)裂縫不能蓄水 |
| 耐久性 | 正常維護條件下在預計的使用年限內滿足各項功能要求 | 因混凝土的老化、腐蝕或鋼筋的銹蝕等影響結構的使用壽命 |
【考點】極限狀態(tài)分類
1.極限狀態(tài)含義
S：外界對構件的影響
R：構件抵抗影響的能力
①S>R，不可靠狀態(tài)，構件破壞;
②S
③S=R，極限狀態(tài);
2.極限狀態(tài)分類
| 含義 | 實例 | |
| 承載能力極限狀態(tài) | 結構或構件達到最大承載能力（強度）或不適于繼續(xù)承載的變形（穩(wěn)定性） | 結構構件或連接因超過承載能力而破壞；結構或其一部分作為剛體而失去平衡（如傾覆、滑移）；在反復荷載下構件或連接發(fā)生疲勞破壞 |
| 正常使用極限狀態(tài) | 結構或構件達到正常使用或耐久性的某項規(guī)定的限值（剛度） | 構件在正常使用條件下產生過度變形；構件過早產生裂縫或裂縫發(fā)展過寬；在動力荷載作用下結構或構件產生過大的振幅 |
【練習題】
1.我國現(xiàn)行規(guī)范采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法，其基本原則是建筑結構工程必須滿足( )等要求。
A.安全性、適用性、美觀性
B.安全性、美觀性、耐久性
C.安全性、適用性、耐久性
D.適用性、耐久性、美觀性
【答案】C
【解析】我國現(xiàn)行規(guī)范采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法，其基本原則是建筑結構工程必須滿足安全性、適用性、耐久性等要求。
2.下列事件中，滿足結構安全性功能要求的是( )。
A.某建筑物遇到強烈地震，雖有局部損傷，但結構整體穩(wěn)定
B.某廠房在正常使用時，吊車梁變形過大使吊車無法正常運行
C.某游泳館在正常使用時，水池出現(xiàn)裂縫不能蓄水
D.某水下構筑物在正常維護條件下，鋼筋受到嚴重銹蝕，但滿足使用年限
【答案】A
【解析】廠房結構平時受自重、吊車、風和積雪等荷載作用時堅固不壞;在遇到強烈地震、爆炸等偶然事件時，容許有局部的損傷，但保持結構的整體穩(wěn)定而不發(fā)生倒塌是滿足結構安全性功能要求。
3.結構安全性要求，對建筑物所有結構和構件都必須按( )進行設計計算。
A.正常使用極限狀態(tài)
B.承載力極限狀態(tài)
C.兩種極限狀態(tài)
D.結構平衡狀態(tài)
【答案】B
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