混凝土结构理论
高等混凝土结构理论PPT课件

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19
板的极限分析
上限分析 下限分析
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20
板的冲切
破坏机理 影响因素 分析和计算
理论方法 规范方法
特殊的冲切问题
不对称冲切等
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21
粘结和锚固
基本概念(两种粘结) 粘结抗力的特性 周围混凝土与钢筋位置的关系 钢筋的锚固
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22
参考书目
R. Park and T. Pauley, 《钢筋混凝土结构》, 1975 过镇海,《钢筋混凝土原理》 R. Park等,《钢筋混凝土板》 林同炎,《预应力混凝土结构设计》 王传志等,《钢筋混凝土结构理论》 江见鲸,李杰,金伟良主编,《高等混凝土结构 理论》,中国建筑工业出版社,2007
受力破坏机理 强度指标和变形
试验方法
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9
单轴受力特性 反复加载特性
多轴受力特性
破坏形式 强度理论和破坏准则
混凝土应力应变关系 徐变
钢筋的特性
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10
正截面特性
受弯截面的分析(弯矩曲率关系) T形截面 延性设计 轴压截面分析 压弯截面分析 简化设计方法 长柱
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11
受剪特性
试验结果
无腹筋梁的抗剪性能 有腹筋梁的抗剪性能 T形截面梁 变高度梁 轴向力的影响 复杂荷载作用下 连续梁
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12
尺寸效应
理论模型
早期ACI公式 梁高变化时 梁作用和拱作用 ACI无腹筋梁计算公式 桁架模型 塑性桁架理论
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13
拉压杆模型 深梁抗剪(OPT) 摩擦剪(OPT)
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14
受扭特性
两类扭转 素混凝土受扭
弹性 复合截面 塑性 管形截面
现代混凝土结构理论与应用

现代混凝土结构理论与应用素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构等以混凝土为主制成的结构统称为混凝土结构。
混凝土结构是工业和民用建筑、桥梁、隧道、矿井以及水利、海港等工程中广泛使用的结构形式混凝土和钢筋是两种力学性能不同的材料,混凝土抗压强度较高,而抗拉强度则很低;钢筋的具有很高的抗拉和抗压强度,但在一般的环境中易于锈蚀,耐火性差,细长的钢筋容易被压屈。
若在混凝土中配置钢筋,用抗拉强度高的钢筋承受拉力,用抗压强度较高混凝土承受压力,使两者性能得到优化,可充分发挥两者的强度,同时放置在混凝土中的钢筋受到混凝土的保护,则不易锈蚀,提高了耐火性能。
试验表明,钢筋和混凝土这两种性质不同的材料能有效地结合在一起共同工作。
其原因主要是由于混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力,使两者能可靠地结合成一个整体,在荷载作用下能共同变形;其次,钢筋和混凝土具有相近的温度线膨胀系数(钢筋的温度线膨胀系数为1.2×10-5/0C,混凝土的温度线膨胀系数为1.0×10-5~1.5×10-5/0C,),当温度变化时,不致产生较大钢筋混凝土结构是由配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构。
钢筋混凝土结构的特点是充分利用混凝土和钢筋的材料性能,使两者共同发挥作用,在实际工程应用最普遍。
预应力混凝土结构是由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其它方法建立预加应力的混凝土制成的结构,由于其有效提高混凝土构件的抗裂性能和构件的刚度因,此在实际工程得到了广泛应用[1]。
结构理论设计方法的发展,在可靠性分析方面经历了从定量的、经验的到概率的几个发展阶段。
在建筑结构设计的初期,在工程中采用钢筋混凝土建造各种板、梁、柱和拱等简单的构件为标志,但所采用的混凝土和钢筋的强度都较低,钢筋混凝土的计算理论尚未建立,人们主要着眼于整个结构的实际承载能力,而未能建立起材料的精确应力应变关系和截面强度等系统概念。
设计主要是依靠纯经验的生物比拟,或者是对结构整体进行直接的荷载实验。
混凝土的结构设计理论与方法综述

混凝土的结构设计理论与方法综述混凝土作为一种广泛应用于建筑工程中的材料,其结构设计是保证建筑物安全可靠的重要环节。
本文将对混凝土的结构设计理论与方法进行综述,并探讨其在实际工程中的应用。
一、混凝土结构设计理论1. 强度理论混凝土结构的设计首要考虑其强度,常用的强度理论有极限强度设计和工作状态设计。
极限强度设计是根据混凝土的抗压、抗拉强度等力学性能,计算出结构在极限状态下的承载能力。
工作状态设计则考虑混凝土结构在使用过程中的变形和应力,保证结构在可接受的范围内工作。
2. 破坏理论混凝土结构在受到承载时,可能发生破坏,破坏理论研究的是结构在破坏前的力学行为。
常用的破坏理论有弹性极限理论、塑性极限理论和破碎力学理论等。
这些理论可以帮助工程师预测结构在受力过程中的破坏形式,从而选择合适的结构设计方案。
3. 建筑结构理论混凝土结构的设计需要考虑建筑结构的整体性能。
建筑结构理论主要研究结构的稳定性、刚度和振动等性能。
在混凝土结构设计中,需要合理选择结构形式、尺寸和布置,以满足建筑物的使用要求。
二、混凝土结构设计方法1. 统计学方法统计学方法是根据混凝土材料的强度分布特性,通过统计学方法得到结构的安全系数。
这种方法适用于结构规模大、建设周期长的工程,在统计学方法中,常用的计算方法有可靠性设计和极限状态设计。
2. 实测数据方法混凝土结构设计时,可以利用实测数据进行分析和计算。
实测数据方法是通过对已建成的混凝土结构进行监测和测试,获得结构的应力、变形等参数,从而验证设计的合理性和可行性。
3. 数值模拟方法随着计算机技术的不断发展,数值模拟方法在混凝土结构设计中得到广泛应用。
通过建立数学模型和使用有限元等数值方法,可以模拟结构在受力过程中的变形和应力分布情况,从而指导结构设计的优化。
三、混凝土结构设计的应用1. 房屋建筑混凝土结构在房屋建筑中得到广泛应用,比如楼房、别墅等。
在房屋建筑中,混凝土可以灵活运用,既可以作为承重结构,也可以作为装饰材料,从而实现安全、美观和经济效益的结合。
混凝土结构理论

混凝土结构理论混凝土结构是现代建筑中应用广泛的一种结构形式。
它以混凝土作为主要的结构材料,具有高强度、耐久性好、施工方便等诸多优点。
在建筑工程中,混凝土结构的设计、施工与维护是至关重要的环节。
本文将从混凝土的基本性质、结构设计原理和施工过程等方面,探讨混凝土结构的理论基础。
一、混凝土的基本性质混凝土是以水泥、骨料、细集料和掺合料为主要原料,经过一定比例的混合、加水和养护而形成的人工石材。
它的主要性质如下:1. 强度和耐久性:混凝土具有较高的抗压强度和抗拉强度,能够承受设计荷载的作用,同时也能够长期抵御外界环境的侵蚀。
2. 可塑性:混凝土在混合水的作用下,能够形成可塑性较好的浆状物质,便于浇注和施工。
3. 密实性:混凝土有较好的密实性,能够有效地减少水分和气体通过混凝土的渗透性,提高其耐久性。
4. 耐久性:混凝土能够在各种恶劣的环境中长期使用,如抗冻性、抗碱性、抗酸性等。
二、混凝土结构设计原理混凝土结构设计是指根据建筑物的用途、荷载特点和相应的设计标准,通过计算和分析,确定混凝土构件的尺寸、配筋、布置等参数,使得结构满足强度、稳定性和使用要求。
1. 荷载分析:混凝土结构设计的第一步是对结构所受荷载进行分析和计算,包括常驻荷载、可变荷载、地震荷载等。
2. 设计标准:根据不同的建筑物类型和使用要求,选择适当的设计标准,如国家标准、行业规范等。
3. 结构计算:依据结构的力学性能和设计标准,对混凝土构件的尺寸、配筋等参数进行计算和优化。
4. 构件连接:在混凝土结构的设计中,构件之间的连接方式和节点设计也是非常重要的环节,需要保证连接的牢固性和安全性。
三、混凝土结构施工过程混凝土结构的施工过程主要包括模板安装、钢筋预埋、混凝土浇注、养护等环节。
合理的施工过程能够保证混凝土结构的质量和使用性能。
1. 模板安装:在混凝土结构的施工中,模板是用于浇注混凝土的脚手架。
模板的安装应满足结构的布局和尺寸要求,以保证混凝土的形状和几何尺寸。
《混凝土结构理论》课程指导书

郑州大学现代远程教育《混凝土结构理论》课程学习指导书楚留声编⏹课程内容与基本要求《混凝土结构理论》课程介绍了土木工程专业中最常见的钢筋混凝土结构基本概念和计算方法。
根据该课程的特点,按模块分别介绍了钢筋混凝土基本概念和设计方法、受弯构件正截面承载力计算及梁板结构、受弯构件斜截面承载力计算、受扭构件承载力计算、钢筋混凝土构件正常使用极限状态和预应力概念等六个方面的内容。
其中模块二、模块三和模块五较为详尽的介绍了钢筋混凝土三类受力构件的基本原理、设计方法和构造要求等,牵扯到计算的内容较多,也是本课程的重点内容。
其他三个模块则更侧重于从整体设计概念以和结构体系布置等方面对内容进行介绍,需要理解的基本概念和设计原则较多。
在学习过程中,要求学生通过课件、自测、习题等手段,掌握混凝土结构的基本理论,使其具有一般钢筋混凝土结构的设计概念,能够正确理解各类受力构件的设计方法和构造要求;自觉将混凝土理论应用于工程施工和管理中,并对于《混凝土结构设计规范》具有初步认知能力。
其中,需要重点掌握工程中常见混凝土受力构件的设计原理和计算方法,对构件破坏破坏有整体的力学概念,并对工程中常见的钢筋混凝土构件截面能正确进行设计计算。
⏹课程学习进度与指导教学模块课程内容建议学时学习指导模块一钢筋混凝土基本概念和设计方法8以课件学习为主,重点理解混凝土材料特性和设计理论* 模块二受弯构件正截面承载力计算及梁板结构13学习课件,做自测;结合习题掌握受弯构件计算过程* 模块三受弯构件斜截面承载力计算 4学习课件,做自测;结合习题掌握受剪构件计算过程模块四受扭构件承载力计算 4学习课件,重点掌握受扭构件破坏模式和设计方法* 模块五受压和受拉构件承载力计算8学习课件,做自测;结合习题掌握受压构件计算过程模块六钢筋混凝土构件正常使用极限状态和预应力概念7以课件学习为主,理解正常使用极限状态和预应力的理论学习模块一:钢筋混凝土结构基本概念和设计方法一、学习目标:了解钢筋混凝土材料、构件和结构的基本概念和设计方法二、学习内容:(1)钢筋混凝土结构基本材料性能;(2)钢筋混凝土结构设计方法三、本章重点、难点:重点:钢筋的物理力学性质;混凝土力学性质;混凝土结构设计方法难点:两种材料的承载能力和变形能力;概率设计方法四、建议学习策略:学习课件;做自测五、习题:1.名词解释结构的可靠性:作用和作用效应:结构抗力:条件屈服强度:徐变和收缩:极限状态:2. 简答题(1)钢筋和混凝土两种不同材料能够有效结合在一起共同工作的原因?(2)钢筋和混凝土之间的粘结力主要由哪几部分组成?影响粘结强度的因素有哪些?(3)建筑结构应满足哪些功能要求?为满足这些功能要求,需要对结构进行什么验算?(4)什么是结构的设计状况?工程结构设计的设计状况可分为哪几种?(5)什么是徐变?徐变对钢筋混凝土结构有何影响?(6)混凝土收缩变形有哪些特点?对混凝土结构有哪些影响?(7)钢筋的应力-应变关系分为哪两类?为何将屈服强度作为强度设计指标?学习模块二:混凝土结构构件一、学习目标:学习混凝土受弯构件正截面承载力设计方法二、学习内容:混凝土受弯构件的正截面破坏形态、计算方法和基本构造要求三、本章重点、难点:重点:受弯构件正截面的计算方法和主要步骤难点:适筋梁的计算过程四、建议学习策略:听课件;做自测、分析案例五、习题:1.名词解释梁截面有效高度;界限相对受压区高度;单向板;双向板;塑性内力重分布2.简答题(1)钢筋混凝土正截面受弯构件有哪几种破坏形态?各有什么特征?(2)简述钢筋混凝土塑性铰的特点。
混凝土结构设计原理

混凝土结构设计原理
绪论
分析方法:有限元方法 软件:ANSYS ADINA MAPLE 桥梁博士
可靠度方面:从经验到概率 - 1950年经验性的允许应力法 -1960年半经验半概率极限状态 -1970年以概率论为基础的极限状态
混凝土结构设计原理
绪论
§0.6 符号体系
采用主体符号或带上、下标的主体符号。如
混凝土结构设计原理
绪论
0.9.2 N+2考核方式:
N: 期中测验40分 小论文10分
2: 笔记10分 期末考试40分
混凝土结构设计原理
绪论
0.9.3 《混凝土结构设计原理》 主要参考资料
3个精品教材(国家级精品课程):
湖南大学 沈蒲生 清华大学 叶列平 西安建筑科技大学 梁兴文
配套复习题及学习辅导:
0.8.3 采用教材
沈蒲生主编,梁兴文副主编. 混凝土结构设计原理 (第2版). 北京:高等教育出版社,2005。
混凝土结构设计原理
绪论Βιβλιοθήκη §0.9 其它内容0.9.1 混凝土结构领域目前主要研究的课题 (需要及时更新)
混凝土材料性能的研究 混凝土材料力学模型 混凝土拉、压、弯、剪、扭构件 耐久性研究(钢筋、混凝土) 预应力混凝土构件的设计及施工方法 结构抗震研究
绪论
0.8.2 学习方法
❖ 熟悉材性,以解释现象; ❖ 熟悉设计方法,以便更好掌握设计原理; ❖ 注意与几门力学的联系与区别; ❖ 重视试验,重视实践经验; ❖ 拓宽专业面,重点在建工、桥梁结构; ❖ 适应采用电子文档的教学,记好笔记; ❖ 及时复习,按时做作业; ❖ 平时成绩(作业、测验)与期末考试的比例为N+2。
混凝土结构设计原理
混凝土结构理论

《混凝土结构理论》课程学习模块一:钢筋混凝土结构基本概念和设计方法1.名词解释1、结构的可靠性:结构在规定时间内,在规定条件下,完成预定功能的能力(或者安全性、耐久性、适用性)。
2、作用和作用效应:作用是使结构产生内力或变形的各种原因;作用效应是结构上各种作用对结构产生的效应的总称。
3、结构抗力:结构或构件承受作用效应的能力,即结构或结构。
作4、条件屈服强度:对于无明显屈服点的钢筋取残余应变为%时对应的应力2.0为强度设计指标,成为条件屈服强度。
5、徐变和收缩:混凝土在荷载的长期作用下随时间增长而增长的变形称为徐变;混凝土在空气中硬化时体积收缩的现象称为收缩。
6、极限状态:当结构超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时,称为极限状态。
2. 简答题1、钢筋和混凝土两种不同材料能够有效结合在一起共同工作的原因答:一:钢筋和混凝土之间存在粘结力,使两者之间能传递力和变形;二:钢筋和混凝土两种材料的温度线膨胀系数接近。
2、钢筋和混凝土之间的粘结力主要由哪几部分组成影响粘结强度的因素有哪些答:化学胶着力、摩阻力、和机械咬合力三种。
影响因素有:钢筋表面形状、混凝土强度、保护层厚度、钢筋浇筑位置、钢筋净间距、横向钢筋和横向压力等。
3、建筑结构应满足哪些功能要求为满足这些功能要求,需要对结构进行什么验算答:安全性,适用性,耐久性。
满足安全性需进行承载能力极限状态验算;满足适用性和耐久性需进行正常使用极限状态验算。
4、什么是结构的设计状况工程结构设计的设计状况可分为哪几种答:设计状况是代表一定时段内实际情况的一组设计条件,设计应做到在该组条件下结构不超越有关的极限状态;分为:持久设计状况、短暂设计状况、偶然设计状况和地震设计状况。
5、什么是徐变徐变对钢筋混凝土结构有何影响答:混凝土在荷载的长期作用下随时间增长而增长的变形称为徐变;徐变使构件变形增加;在钢筋混凝土截面内引起应力重分布;在预应力混凝土构件中引起预应力损失;某些情况下可减少由于支座不均匀沉降而产生的应力,延缓收缩裂缝出现。
混凝土结构设计原理讲解

混凝土结构设计原理讲解一、混凝土结构设计的基本原理混凝土结构设计是指根据工程的要求和使用条件,选定合适的混凝土材料和结构形式,通过计算和分析,确定混凝土各部分的尺寸、配筋、荷载和钢筋的数量等设计要素,以保证结构的安全性、经济性和使用功能。
混凝土结构设计的基本原理主要包括以下三个方面:1.力学基础理论:混凝土结构的设计需要基于力学基础理论,包括静力学、动力学、材料力学、结构力学等方面的知识。
力学基础理论是混凝土结构设计的基石,只有掌握了这些理论,才能进行科学合理的设计。
2.工程经验和规范:混凝土结构设计还需要依据工程经验和规范进行,这些经验和规范包括国家和地方的建筑设计规范、混凝土结构设计手册、混凝土标准等。
这些规范是根据实践经验总结的,具有实用性和可靠性,是混凝土结构设计的重要依据。
3.工程实际情况:混凝土结构设计还需要考虑工程实际情况,包括工程的使用条件、地质环境、气候条件、荷载情况等。
只有综合考虑这些实际情况,才能进行合理的混凝土结构设计。
二、混凝土结构设计中的荷载分析荷载是混凝土结构设计中的重要因素,是指作用在结构上的各种力和力矩,包括静载荷、动载荷和温度荷载等。
荷载分析是混凝土结构设计的第一步,主要包括以下内容:1.荷载种类和大小的确定:荷载的种类和大小是混凝土结构设计的基础,需要根据工程的实际情况进行确定。
常见的荷载有自重荷载、活载荷载、风荷载、地震荷载、温度荷载等。
2.荷载分布形式的确定:荷载分布形式是指荷载在结构上的分布情况,包括集中荷载、均布荷载、三角形荷载、梯形荷载等。
荷载分布形式的不同会对结构的受力情况产生重要影响,需要进行合理的分析和计算。
3.荷载组合的确定:荷载组合是指根据工程实际情况,将各种荷载按照一定的比例组合在一起,进行受力分析和计算。
荷载组合需要根据规范的规定进行,以确保结构具有足够的安全性。
三、混凝土结构设计中的材料力学分析混凝土结构设计中的材料力学分析是指对混凝土材料的力学性能进行分析和计算,主要包括以下内容:1.混凝土的强度计算:混凝土的强度是指其抗压和抗拉的能力,需要根据混凝土的配合比、制作工艺、养护条件等进行计算。
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《混凝土结构理论》第04章在线测试
《混凝土结构理论》第04章在线测试剩余时间:59:52
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第一题、单项选择题(每题1分,5道题共5分)
1、钢筋混凝土受扭构件一般应
A、只配抗扭纵筋
B、只配抗扭箍筋
C、配与构件轴线成45度的螺旋箍筋
D、配抗扭纵筋和抗扭箍筋
2、钢筋混凝土弯剪扭构件承载力计算考虑哪两种内力的相关性
A、剪力和扭矩
B、弯矩和剪力
C、弯矩和扭矩
D、弯矩和轴力
3、部分超筋破坏的钢筋混凝土受扭构件的破坏属于
A、延性破坏
B、受压脆性破坏
C、受拉脆性破坏
D、有一定的延性
4、纯扭构件通过什么条件避免出现少筋破坏
A、最小配箍率
B、最小纵筋配筋率
C、截面尺寸限制
D、A和B
5、纯扭构件通过什么条件避免出现部分超筋破坏
A、最小配箍率
B、最小纵筋配筋率
C、截面尺寸限制
D、配筋强度比ζ第二题、多项选择题(每题2分,5道题共10分)
1、(本题空白。
您可以直接获得本题的2分)
2、(本题空白。
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第三题、判断题(每题1分,5道题共5分)
1、受扭构件可采用多肢配箍形式
正确错误
2、无论是剪扭构件或者纯扭构剪中,混凝土部分所分担的抗扭能力均相同
正确错误
3、同时受剪力和扭矩作用的构件,其承载力总是低于剪力或扭矩单独作用时的承载力
正确错误
4、《规范》要求受扭构件的纵筋和箍筋配筋强度比0.6≤ζ≤1.7是为了防止少筋破坏
正确错误
5、《规范》要求受扭构件的纵筋和箍筋配筋强度比0.6≤ζ≤1.7是为了防止部分超筋破坏
正确错误
交卷
《混凝土结构理论》第05章在线测试
《混凝土结构理论》第05章在线测试剩余时间:59:55
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第一题、单项选择题(每题1分,5道题共5分)
1、以下混凝土构件破坏不属于脆性破坏的是
A、少筋梁破坏
B、剪压破坏
C、小偏压破坏
D、大偏压破坏
2、受压构件离轴力较远筋先达到屈服,然后另一侧混凝土被压碎的破坏形式称为
A、少筋梁破坏
B、剪压破坏
C、小偏压破坏
D、大偏压破坏
3、混凝土的徐变和收缩会使钢筋混凝土轴压短柱的极限承载力
A、增大
B、减小
C、没有影响
D、均有可能
4、设计矩形截面偏心受压构件时,若初始偏心距ei>0.3h0 , 则构件为
A、小偏压构件
B、大偏压构件
C、界限破坏构件
D、均有可能
5、设计矩形截面偏心受压构件时,若初始偏心距ei<0.3h0 , 则构件为
A、小偏压构件
B、大偏压构件
C、界限破坏构件
D、均有可能
第二题、多项选择题(每题2分,5道题共10分)
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第三题、判断题(每题1分,5道题共5分)
1、小偏心受压构件中,As受拉不屈服,因此可只按受拉钢筋的最小配筋率配筋
正确错误
2、小偏心受压构件中,As可能达到受压屈服
正确错误
3、若初始偏心距ei<0.3h0 ,则一定为小偏压构件
正确错误
4、对偏心受压构件来说,轴压力一定时,弯矩越大越不利
正确错误
5、对偏心受压构件来说,弯矩一定时,轴压力越大越不利
正确错误
交卷
《混凝土结构理论》第06章在线测试
A、增加截面高度
B、增加构件的配筋
C、提高混凝土强度
D、增加箍筋数量
2、受拉钢筋应变不均匀系数Ψ越大,表明
A、裂缝间受拉混凝土参加工作程度越大
B、裂缝间受拉混凝土参加工作程度越小
C、裂缝间钢筋平均应变越小
D、与裂缝间受拉混凝土参加工作程度无
关
3、减小构件裂缝宽度的最有效措施(
A、配筋面积不变,减小钢筋直径
B、提高混凝土等级
C、增大混凝土截面面积
D、提高钢筋强度等级
4、对可逆正常使用极限状态验算时,荷载取
A、标准组合
B、准永久组合
C、基本组合
D、偶然组合
5、对不可逆正常使用极限状态验算时,荷载取
A、标准组合
B、准永久组合
C、基本组合
D、偶然组合
第二题、多项选择题(每题2分,5道题共10分)
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第三题、判断题(每题1分,5道题共5分)
1、荷载长期作用会使刚度降低,因此计算受弯构件挠度时需考虑长期荷载作用的刚度
正确错误
2、结构或构件超过正常使用极限状态时,对生命财产危害性要低一些,验算时荷载效应可采用标准组合或准永久组合,并应考虑荷载长期作用影响
正确错误
3、对混凝土施加预应力可提高构件的开裂荷载
正确错误。