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结构超过其设计使用年限是否意味着不能再使用?
为什么?
2.结构可靠性的含义是什么?
它包括哪些方面的功能要求?
建筑结构安全等级是按什么原则划分的?
3.“作用”和“荷载”有什么区别?
结构上的作用按时间的变异、按空间的变异、以及按结构的反应各分为哪几类?
4.影响结构可靠性的因素有哪些?
结构构件的抗力与哪些因素有关?
为什么说构件的抗力是一个随机变量?
5.什么是结构的极限状态?
结构的极限状态分为几类,其含义各是什么?
或者说结构超过极限状态会产生什么后果?
6.什么是结构的可靠度和可靠指标?
《统一标准》对可靠指标是如何定义的?
7.什么是失效概率?
可靠指标和失效概率有何定性关系?
为什么说我国“规范”采用的极限状态设计法是近似概率的极限状态设计法?
分析其主要特点。
8.结构构件设计时采用的可靠指标值与结构构件的破坏类型是否有关?
9.深入理解承载能力极限状态实用设计表达式,能说明式中各符号的物理意义。
结构可靠性的要求在式中是如何体现的?
10.荷载的代表值有哪些?
其基本代表值是什么?
11.什么是荷载标准值?
什么是活荷载的频遇值和准永久值?
什么是荷载的组合值?
对正常使用极限状态验算,为什么要区分荷载的标准组合和准永久组合?
如何考虑荷载的标准组合和荷载的准永久组合?
对于承载能力极限状态,如何确定其荷载效应组合?
永久荷载和可变荷载的分项系数一般情况下如何取值?
12.各种材料强度的标准值根据什么原则确定?
材料性能分项系数和强度设计值是如何确定的?
13.混凝土结构的耐久性设计是如何考虑的?
第三章
结构材料
3.1
本章介绍工程结构常用之钢材、混凝土、砖石、砌块等材料的力学性能和强度取值,是后续构件承载能力、变形等设计计算的基础。
1.材料的力学性能由强度指标,变形指标,冷弯、冲击韧性等构成。
作为强度指标的有比例极限、弹性极限、屈服极限(屈服点)和强度极限等参数,结构设计用屈服极限作为强度指标。
衡量变形能力除弹性模量(或变形模量)以外,还有延伸率、截面收缩率等塑性指标。
冷弯是一个综合性指标,冲击韧性用冲击功来定义。
不同质量等级的钢材除化学成分要求不同以外,对不同温度下的冲击韧性指标有要求。
2.材料强度有平均值fm,标准值fk和设计值f之分。
平均值是若干标准试件按规范规定进行试验,测得的材料屈服极限的平均值;
而标准值则为具有95%保证率的材料强度取值,即低于平均值1.645倍标准差;
材料强度设计值由标准值除以材料的分项系数(>1)而得到。
3.了解钢材、钢筋的分类和规格,掌握钢材各种强度设计值(抗拉、抗压、抗剪、承压)的确定方法,熟悉钢材的本构模型。
4.掌握钢材焊接连接,螺栓连接的设计计算方法。
5.混凝土属于人工石材,是典型的脆性材料,抗压能力远远高于抗拉能力,其性能和配合比有关。
了解混凝土受压破坏机理、变形特点,掌握抗拉、抗压、抗剪强度之间的差异,熟悉砼的应力-应变关系。
6.砌体的承载力和变形能力和块体、砂浆,砌筑质量密不可分。
了解块体、砂浆的种类和强度等级,掌握砌体种类和强度取值,熟悉砌体的变形特性。
3.2
1.试绘出有明显流幅的钢材(钢筋)的拉伸图,说明各阶段的特点,指出比例极限、屈服极限和强度极限(极限强度)的含义。
2.软钢和硬钢的拉伸图有何不同,抗拉强度设计值fy各对应于图中何处的应力值?
3.钢材的冲击韧性如何定义?
4.钢材质量等级分A、B、C、D、E级的依据是什么?
5.为什么说冷弯性能是衡量钢材力学性能的一项综合指标?
6.钢材抗剪强度取抗拉强度的58%,依据何在?
7.何谓伸长率?
何谓屈强比?
8.钢材强度取值与尺寸有关,Q345钢何时fy=345N/mm2?
在其他情况下fy是小于还是大于345N/mm2?
9.角焊缝在弯矩、轴力、剪力、扭矩作用下的焊接强度是按哪种形式计算的?
与对接焊缝有何区别?
10.高强度螺栓的预拉力起什么作用?
预拉力的大小与承载能力有什么关系?
高强度螺栓与普通螺栓计算有什么不同?
摩擦型高强度螺栓与承压型高强度螺栓有何区别?
11.在交变受力过程中,钢材的疲劳计算是用最大应力、最小应力、平均应力、还是用应力幅?
为什么不采用材料力学中的“疲劳极限”这一概念?
12.钢筋进行冷加工的目的是什么?
冷加工的方法有哪几种?
每种加工方法对强度有何影响?
13.何谓冷拉时效?
14.我国钢筋混凝土结构中使用的钢筋有几种?
热轧钢筋的强度分哪几个等级,分别用什么符号表示?
15.混凝土立方体抗压强度能不能代表实际构件中混凝土的强度?
既然用立方体抗压强度fcu作为混凝土的强度等级,为什么还要有轴心抗压强度fc?
16.混凝土的基本强度指标有哪些?
各用什么符号表示,它们之间有什么关系?
17.混凝土在短期一次加载轴心压力作用下的应力应变曲线,和热轧钢筋一次加载受接时的应力应变曲线相比有什么不同?
并指出前者曲线的某些特点。
18.混凝土应力等于fc时的应变ε0和极限压应变εcu有什么区别?
它们各在什么受力情况下考虑,其应变值大致为多少?
19.为什么混凝土棱柱体试件在短期轴压作用下的应力应变曲线中有一个“下降段”。
为什么会出现应变不断增加,而应力不断降低的现象?
20.什么叫约束混凝土?
处于三向受压的混凝土,其变形特点如何?
21.混凝土的受压变形模量有几种表达方式?
我国现行规范是怎样确定混凝土的受压弹性模量的?
22.混凝土在重复荷载作用下,其应力应变曲线有何特征,在实用上有何意义?
23.混凝土的收缩和徐变有什么不同?
是由什么原因引起的?
变形特点是什么?
24.混凝土的收缩和徐变对钢筋混凝土结构各有什么影响?
减少收缩和徐变的措施有哪些?
25.为什么钢筋和混凝土能够共同工作?
它们之间的粘结力是由哪几部分组成的?
提高钢筋和混凝土之间的粘结力可采取哪些措施?
26.粘结力沿钢筋长度方向的分布图形如何?
钢筋埋入混凝土中的长度无限增大时,粘结力图形的长度是否也随之无限增大?
27.为使钢筋在混凝土中有可靠的锚固,可采取哪些措施?
28.砖砌体的抗压强度为什么低于它所用砖所能达到的抗压强度?
29.影响砌体抗压强度的因素有哪些?
30.从影响砌体抗压强度的因素分析,如何提高砖墙的施工质量?
31.在何种情况下可按砂浆强度为零来确定砌体强度?
32.为什么工程上不允许采用沿水平通缝截面轴心受拉的构件?
33.砌体在弯曲受拉时有哪几种破坏形态?
34.垂直压应力对砌体抗剪强度有何影响?
第四章4.1
本章讨论受弯构件(许多场合,受弯构件又称为梁)的承载能力计算,是全书的重点之一,应足够重视。
在弯矩M作用下,构件的变形引进“平截面”假定,以中和轴为界,一侧受拉、另一侧受压,线应变呈线性分布。
弹性应力在截面上亦呈线性分布,弹塑性应力分布比较复杂。
正截面承载力计算,在极限状态(塑性阶段)截面应力图式按矩形考虑。
剪力V的参与,导致主拉应力和主压应力的作用面为斜截面,故破坏沿斜截面发生。
构件弯曲抗剪的问题,即是斜截面承载力计算的问题。
构件承载能力除满足相应的公式以外,还需要满足构造要求。
1.钢筋混凝土梁正截面从加载到破坏,可分为三个阶段。
每个受力阶段截面上应力、应变图形都有自己的特点和变化规律,分别作为抗裂、变形、承载力计算的依据。
根据钢筋数量的不同,受弯构件正截面破坏时有三种破坏形态,注意它们之间质的区别以及相互之间的界限。
规范以适筋破坏作为设计计算的依据。
2.适筋梁正截面承载力极限状态可简单表述为:
钢筋屈服的同时,压区混凝土达到极限应变。
即钢筋达到强度设计值,压区混凝土应力取矩形图式。
要求了解计算简图,掌握单筋矩形截面、双筋矩形截面和T形截面这三种最常用的受弯构件正截面承载力计算问题,熟悉构造规定。
3.钢筋混凝土梁斜截面必须进行计算。
了解斜截面的破坏形态,影响抗剪承载力的主要因素:
掌握斜截面抗剪承载力计算理论依据和方法;
熟悉斜截面抗弯承载力的构造措施——纵筋截断、弯起和锚固;
了解材料图的概念和绘制方法;
熟悉抗剪构造要求。
4.砌体结构受弯构件之抗弯、抗剪承载力均可按材料力学理论计算最大应力,使其不超过设计值,并用内力表示。
受剪构件需考虑法向应力对抗剪承载力的有利影响。
5.钢材是典型的各向同性材料,应力分布与初等力学理论符合良好。
弹性应力在构件的上、下边缘最大,考虑全截面屈服时,应力呈矩形分布。
设计计算时用截面的弹性抵抗矩,同时引进塑性发展系数。
强度计算包括正应力、剪应力、局部承压应力和腹翼交界处的折算应力计算。
钢梁一般是薄壁截面,稳定至关重要,整体稳定和局部稳定均需要考虑。
整体失稳,又称弯扭失稳;
整体稳定验算,由稳定系数来考虑。
局部稳定,如果不满足验算要求,可设加劲肋来保证。
组合钢梁还需验算焊缝或连接螺栓。
6.了解钢梁的类型和梁格布置,熟悉钢梁的设计内容和设计步骤,掌握梁的强度计算、稳定验算方法。
4.2
1.什么叫配筋率?
适筋梁,超筋梁和少筋梁的破坏特征有什么不同?
2.适筋梁从开始加载到破坏,经历了哪几个阶段,各阶段截面上应力应变分布,裂缝展开,中和轴位置,梁跨中挠度等变化的规律如何?
每个阶段是哪种极限状态设计的依据?
3.矩形截面应力图中的高度x的含义是什么?
它是否是截面实际的受压区高度?
4.什么叫“界限”破坏?
“界限”破坏时εcu及εs各等于多少?
何谓相对界限受压区高度ξb?
它在受弯承载力计算中起什么作用?
5.适筋梁的适用条件是什么?
其限制目的何在?
6.在适筋梁承载力计算公式M=αsbh20α1fc或M=fyAsγsh0中,αs、γs的物理意义是什么?
它与什么因素有关?
7.当钢筋混凝土受弯构件正截面承载力不足时,可采取哪几种措施来提高截面的抗弯承载力,其中哪个措施最为有效?
8.梁、板中应配置哪几种钢筋,各种钢筋起何作用?
在构造上有什么要求?
9.混凝土保护层起什么作用?
梁内纵向受拉钢筋的根数、直径及间距有何规定,与梁宽b之间的关系如何?
10.什么情况下可采用双筋截面?
受压钢筋起什么作用,为什么说在一般情况下采用受压钢筋是不经济的?
11.双筋矩形截面受弯构件,当受压区混凝土压碎时,受压钢筋的抗压强度设计值如何确定?
12.双筋矩形截面受弯构件不满足适用条件x≥2a′时,应按什么公式计算正截面受弯承载力?
并解释理由。
13.设计双筋梁时,当As和A′s均未知时,则有三个未知数As,A′s和x,这个问题应如何解决?
若A′s已知时,如何求As?
14.为什么需要确定T形截面梁的翼缘计算宽度?
如何确定?
15.两类T形梁如何鉴别?
16.T形梁受弯承载力计算公式与单筋及双筋矩形截面梁的受弯承载力计算公式有何异同?
17.钢筋混凝土梁在荷载作用下,为什么会出现斜裂缝?
18.无腹筋梁和有腹筋梁沿斜裂缝破坏的主要形态有哪几种?
它们的破坏特征是怎样的?
满足什么条件才能避免这些破坏发生?
19.影响有腹筋梁斜截面承载力的主要因素有哪些?
剪跨比的定义是什么?
20.配箍率ρsv的表达式是怎样的?
它与斜截面受剪承载力有何关系?
21.有腹筋简支梁在斜裂缝出现后,其传力过程怎样?
可以比拟成一个什么结构?
22.斜截面受剪承载力计算时,应考虑哪些截面位置?
23.斜截面受剪承载力计算时,为什么要对梁的最小截面尺寸加以限制?
所有梁都一样吗?
24.均匀分布荷载作用下的钢筋混凝土简支梁,沿梁长配置直径相同的等间距箍筋,单从受力角度来考虑,是否合理?
如果综合地从受力、施工,构造等要求来考虑,则又怎样?
如果按计算不需要配置箍筋和弯起钢筋,此时梁中是否还要配置腹筋?
25.在一般情况下,限制箍筋及弯起钢筋的最大间距的目的是什么?
满足最大间距时,是不是必须满足最小配箍率ρsvmin的规定?
如果有矛盾,该怎样处理?
26.设计板时为何一般不进行斜截面承载力计算,不配置箍筋?
27.何谓抵抗弯矩图,它与设计弯矩图应有怎样的关系?
28.为什么会发生斜截面受弯破坏?
应采取哪些措施来保证不发生这些破坏?
29.纵向受拉钢筋一般不宜在受拉区截断,如必需截断时,应从理论切断点外延伸一段长度,试解释其理由。
30.在抵抗弯矩图中何谓钢筋充分利用点,不需要点和理论切断点?
它们与斜截面受弯承载力有什么关系?
为什么弯起钢筋的弯起点要距充分利用点≥h0/2?
31.何谓“鸭筋”及“浮筋”?
浮筋为什么不能作为受剪钢筋?
32.如何计算砌体受弯构件的受剪承载力和砌体受剪构件的受剪承载力?
33.钢梁的种类和截面形式有哪些?
34.钢梁的强度计算包括哪些内容?
整体稳定如何考虑?
35.在组合梁腹板计算高度边缘处,折算应力计算的依据是什么?
36.钢结构薄壁受弯构件,提高局部稳定性的措施有哪些?
第五章轴向受力构件的承载力计算
5.1
本章主要介绍钢筋混凝土、砌体及钢结构轴向受力构件的承载力计算,包括截面强度、构件的整体稳定和局部稳定等计算内容和构造要求。
要求掌握构件长细比的大小对轴向受压构件承载力的影响情况,以及在构件设计时如何考虑其影响。
(1)钢筋混凝土轴向受力构件
掌握偏心受压构件正截面的两种破坏形态及它们发生的条件,大小偏心受压构件正截面承载力计算公式的建立方法,以及公式应满足的适用条件。
正确使用相应的计算公式进行截面设计和承载力复核。
深入理解大小偏心分类的关键,及按对称配筋和非对称配筋设计时判别大小偏心的方法的区别。
掌握偏心受拉构件大小偏心判别的方法。
能根据大小偏心受拉构件截面的受力情况建立它们的承载力计算公式,并用之进行截面设计。
掌握偏心受力构件斜截面承载力计算与受弯构件的区别。
正确理解构件的Mu-Nu相关曲线的含义。
了解偏心距增大系数计算公式的建立过程。
(2)砌体轴向受力构件
掌握无筋砌体受压构件高厚比的计算,及其承载力计算方法。
掌握无筋砌体局部均匀受压、梁端支承处砌体局部受压、梁端下设垫块的砌体局部受压及柔性垫梁下砌体局部受压承载力计算方法。
掌握无筋砌体轴心受拉构件的承载力计算。
掌握网状配筋、组合砖砌体构件的承载力计算方法及构造要求。
(3)钢结构轴向受力构件
掌握轴心受力构件的强度计算、刚度要求、以及实腹式轴心构件整体稳定性计算和局部稳定性的保证。
并根据上述各项要求,且考虑相关的构造规定,能进行轴心受力构件的截面设计。
能根据格构式轴心受压构件的构造规定,整体稳定性要求,分肢的稳定性要求,以及缀材的强度、刚度要求设计格构式轴心受压构件。
掌握拉弯和压弯构件的强度计算方法。
正确理解实腹式压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定计算和弯矩作用平面外的整体稳定计算的区别,并能验算实腹式双向压弯构件的稳定性。
能根据实腹式压弯构件的各项设计要求(强度、刚度、整体稳定和局部稳定),进行截面设计。
深入理解格构式压弯构件的截面设计在强度、刚度、整体稳定和局部稳定等方面的计算和实腹式压弯构件的不同之处。
并熟练掌握格构式压弯构件的截面设计方法。
5.2
5.2.1
钢筋混凝土受压构件
1.在实际工程中,哪些构件可按轴心受压构件或轴心受拉构件计算?
哪些应按偏心受力构件进行计算?
2.混凝土的抗压性能较好,为什么在轴心受压柱中还要配置一定数量的钢筋?
3.轴心受压普通箍筋短柱和长柱的破坏形态有何不同?
构件的长细比对其破坏形态有何影响?
轴心受压长柱的稳定系数φ如何确定?
4.轴心受压普通箍筋柱与螺旋箍筋柱的正截面受压承载力计算有何不同?
5.如何计算轴心受压构件和偏心受压构件的长细比?
受压构件的计算长度如何确定?
为何不直接采用其实际长度?
6.试分析轴心受压柱在长期受力过程
,纵向受压钢筋和混凝土的应力由于混凝土徐变而导致变化规律,即截面上钢筋和混凝土间应力重分布的现象。
7.受压柱采用高强度钢筋是否合适?
8.按螺旋配箍柱计算时,规范规定了哪些限制条件?
9.偏心受压构件的破坏形态有哪些?
根据其破坏特点偏心受压构件如何分类?
大小偏受压构件的根本区别是什么?
10.偏心受压长柱正截面受压破坏与短柱的破坏有何不同?
什么是偏心受压长柱的二阶弯矩?
11.偏心距增大系数η的含义是什么,其计算公式如何建立?
与轴心受压构件的稳定系数φ有何不同?
12.附加偏心距的物理意义是什么?
如何取值?
13.如何计算矩形截面大偏心受压构件正截面的受压承载力?
不满足适用条件时该如何进行?
14.如何计算矩形截面小偏心受压构件斜截面的受压承载力?
15.偏心受压构件按对称配筋或不对称配筋分别如何进行设计?
大小偏心受压的判别式分别是什么?
16.在外力M、N作用下,采用对称配筋,计算结果As=A′s<0,试从公式中分析出现负值的物理意义,此时应如何配筋?
17.试分析偏心受压截面承载力Mu―Nu关系曲线,对于大小偏心受压构件,随着截面所受弯矩的增加,其抗压承载力分别发生怎样的变化?
18.如何设计I形截面大小偏心受压构件?
19.在钢筋混凝土柱中,规范对纵向受力钢筋的直径、根数、面积、间距以及搭接长度有何规定?
为什么要规定纵向受力钢筋的最小配筋率?
对于轴心受压构件为何还要规定其最大配筋率?
20.如何进行偏心受压构件的斜截面抗剪承载力计算?
与受弯构件抗剪承载力计算有何异同?
21.钢筋混凝土柱中设置箍筋的目的是什么?
对箍筋的直径、间距有何规定?
在什么情况下应设置附加箍筋?
为什么不能采用内折角箍筋?
22.大小偏心受拉构件截面上的应力状态有何不同?
如何划分大小偏心受拉构件?
23.怎样建立大小偏心受拉构件的计算公式?
大偏心受拉构件的计算公式与大偏心受压构件的计算公式有何异同之处?
24.综合钢筋混凝土受弯构件,哪些构件的计算公式须满足适用条件2a′≤x≤xb?
5.2.2
砌体受压构件
1.砌体轴心受压破坏过程和偏心受压破坏过程分别是怎样的?
2.何谓砌体的偏心影响系数?
3.何谓受压构件的承载力影响系数?
4.确定影响系数φ时,如何确定轴向力的偏心距和构件的高厚比?
如何确定受压构件的计算高度?
5.砌体规范为何规定按荷载设计值计算的轴向力的偏心距不应超过0.6y?
当偏心距超过上述限值时,应采用何种措施和方法?
6.如何计算无筋砌体双向偏心受压构件的承载力?
7.对于矩形截面的偏心受压构件,当轴向力所在偏心方向的边长大于另一方向的边长时,除按偏心受压构件计算外,对于较小边长方向还应按什么受力状态验算其强度?
8.砌体局部抗压强度提高的原因是什么?
如何确定影响砌体局部抗压强度的计算面积A0?
对于不同的局部受压情况,按
计算得到的砌体局压强度提高系数分别应满足哪些要求?
9.如何确定梁端有效支承长度a0?
10.梁端支承处砌体的局部受压承载力计算公式中为何要考虑上部荷载折减系数?
11.梁端荷载传至下部砌体的偏心距一般如何取值?
12.梁端下设预制刚性垫块和现浇刚性垫块的砌体局部受压承载力计算有何不同?
上述两种情况的梁端有效支承长度与不设垫块时有何区别?
13.如何验算柔性垫梁下砌体的局部受压承载力?
14.什么情况下采用网状配筋砌体?
网状配筋砌体提高砌体受压承载力的基本原理是什么?
规范规定哪些情况下不宜采用网状配筋砌体?
15.网状配筋砌体内的钢筋应满足哪些规定?
对砂浆有何要求?
16.哪些情况可采用组合砖砌体构件?
怎样计算组合砖砌体构件的承载力?
17.组合砖砌体构件应满足哪些构造规定?
18.如何计算砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙的受压承载力?
组合砖墙的材料和构造应满足哪些规定?
5.2.3
钢结构受压构件
1.实际工程中的轴心受力构件通常有哪些?
压弯和拉弯构件呢?
2.钢结构轴心受拉构件应满足哪些设计要求?
轴心受压构件呢?
3.对于单面连接的单角钢轴心受力构件,按轴心受力计算强度时,钢材的设计强度值为何应乘以折减系数0.84?
4.摩擦型高强螺栓连接的构件应怎样验算其截面强度?
5.如何保证轴心受力构件的刚度?
6.如何理解轴心受压构件的截面分类?
怎样验算实腹式轴心受压构件的整体稳定?
7.验算实腹式轴心受压构件的整体稳定时,如何确定构件的长细比?
8.何谓实腹式轴心受压构件的局部失稳?
怎样防止受压构件中板件的局部失稳先于构件的整体屈曲?
板件的宽厚比不满足要求时可采取哪些构造措施?
9.如何验算格构式轴心受压构件的整体稳定?
分肢的稳定计算如何进行?
10.怎样设计格构式构件的缀板和缀条?
11.钢结构压弯构件应满足哪些设计要求?
拉弯构件呢?
12.结构设计时可根据构件所受荷载的性质,截面形状和受力特点分别采用何种截面应力状态作为强度计算的极限状态?
13.实腹式压弯构件的整体稳定计算包括哪些内容?
分别如何进行?
14.如何保证实腹式压弯构件的局部稳定性?
15.格构式的计算内容包括哪些?
怎样验算格构式压弯构件的整体稳定?
第六章6.1
1.了解受扭构件的工程背景,明确扭转是构件的基本受力形式之一,构件处于纯扭矩作用的情况是极少的,绝大多数都是处于弯矩,剪力和扭矩共同作用的复合受扭情况。
2.由于目前只有混凝土结构设计规范涉及受扭构件承载力问题,所以本章主要针对混凝土受扭构件(在实际工程中,对于砌体结构构件应
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