混凝土结构设计方法
混凝土结构构件设计优化方法
混凝土结构构件设计优化方法一、引言混凝土结构是工程领域中最常见的结构类型之一。
在建筑、桥梁、隧道等工程中，混凝土结构构件的设计优化对于保证工程质量、延长使用寿命、提高经济效益至关重要。
本文将介绍混凝土结构构件设计优化的方法。
二、混凝土结构构件设计1. 混凝土材料的选择混凝土材料的选择对混凝土结构的设计优化具有决定性的作用。
目前，混凝土的材料种类较为丰富，如高性能混凝土、自密实混凝土、自流平混凝土等。
在选择混凝土材料时，应根据结构所处的环境条件、受力情况、使用寿命等因素进行综合考虑。
2. 结构构件的几何形状混凝土结构的几何形状直接影响着结构的受力性能、使用寿命等。
在设计时，应根据结构所处的环境条件、受力情况、使用寿命等因素进行合理的构造，避免出现过于复杂或不合理的构造形式，以确保结构的稳定性和安全性。
3. 结构构件的尺寸混凝土结构的尺寸是设计中的重要参数。
在设计时，需要根据结构所处的环境条件、受力情况、使用寿命等因素进行合理的尺寸确定。
过大的尺寸会造成建筑空间的浪费，过小的尺寸会影响结构的稳定性和安全性。
4. 混凝土结构的受力分析混凝土结构在使用过程中会受到各种各样的力的作用，如自重、荷载、温度变化等。
在设计时需要进行详细的受力分析，以确保结构在受力情况下的稳定性和安全性。
5. 建立合理的混凝土结构模型在进行混凝土结构的设计时，需要建立合理的结构模型。
模型的建立应该考虑结构的受力情况、材料的力学性能等因素。
合理的结构模型可以为后续的结构分析和优化提供有力的支持。
三、混凝土结构构件设计优化1. 材料的优化混凝土结构的材料是设计优化的重要方面之一。
在材料的选择上，应根据结构所处的环境条件、受力情况、使用寿命等因素进行综合考虑。
优化混凝土材料的配合比可以提高混凝土的强度，延长使用寿命，降低维护成本。
2. 结构构件的优化混凝土结构的构件优化是设计优化的重要方面之一。
通过优化结构构件的形状和尺寸可以提高结构的受力性能，延长使用寿命，降低维护成本。
混凝土结构设计的基本内容
混凝土结构设计的基本内容混凝土结构设计是指在建筑物或其他工程中使用混凝土材料进行结构设计，以满足建筑物或其他工程的强度、稳定性和耐久性要求。
混凝土结构设计是建筑工程中的重要部分，它直接影响着建筑物的安全性和耐久性。
混凝土结构设计的基本内容包括但不限于材料选用、结构设计、荷载计算、构件设计等内容。
本文将从混凝土结构设计的基本原理、设计方法及其应用进行详细介绍。
一、混凝土结构设计的基本原理1、混凝土的性质混凝土是一种由水泥、砂、石料和水经过一定比例的混合而成的材料，它具有很好的抗压强度和耐久性。
而且混凝土可以根据不同的配比和施工方法，制成各种形状和尺寸的构件，因此在建筑工程中得到了广泛的应用。
2、混凝土结构的设计原理混凝土结构的设计原理是指在给定的荷载作用下，确保混凝土构件在使用寿命内能够安全可靠地工作。
混凝土结构的设计原理主要包括以下几点：首先，要满足强度要求，即混凝土构件的抗压强度、抗拉强度、剪切强度等必须符合规定的要求。
其次，要确保结构的稳定性，即在荷载作用下结构不发生失稳。
第三，要保证结构的耐久性，即结构在使用寿命内不会因环境作用或其他因素而产生破坏。
最后，要充分利用材料的性能，尽量减少结构的自重和成本。
二、混凝土结构设计的方法1、建筑结构设计的基本步骤一般来说，混凝土结构设计包括以下基本步骤：首先，进行结构荷载的计算，包括自重、活载、风载、地震作用等。
其次，根据设计要求确定结构的受力形式和工作性能要求。
然后，根据结构的受力形式和工作性能要求确定结构的布局和构件尺寸。
接着，进行结构的受力分析和计算，确定各个构件的尺寸、配筋和截面形状等。
最后，进行结构的检验和优化，确保结构的安全可靠。
2、混凝土结构的受力分析方法混凝土结构的受力分析方法主要有几种：首先，是弹性力学方法，即根据结构的受力形式和工作性能要求，进行弹性力学分析和计算。
其次，是有限元方法，即利用有限元软件对结构的受力形式和工作性能要求进行数值分析和计算。
同济大学土木工程第十一章混凝土结构的设计方法和理念
同济⼤学⼟⽊⼯程第⼗⼀章混凝⼟结构的设计⽅法和理念第⼗⼀章混凝⼟结构的设计⽅法和理念⼀、计算理论⼆、结构的鲁棒性三、建筑结构设计理论的发展四、结构极限状态的基本概念五、结构可靠度的基本概念六、近似概率法在设计规范中的应⽤七、传统设计理念的启⽰z钢筋混凝⼟结构的有限元分析⽅法钢筋混凝⼟有限元法中，针对钢筋与混凝⼟两种材料组合特点、裂缝形成和扩展的特点，需要研究的主要问题有：①混凝⼟的破坏准则；②混凝⼟的本构关系；③钢筋与混凝⼟之间的粘结关系；④钢筋的本构关系；⑤裂缝处理；⑥对于长期荷载，还要考虑材料的时效，主要是混凝⼟的徐变、收缩和温度特性。
钢筋混凝⼟结构的有限元分析与⼀般固体⼒学有限元分析相⽐，其特点是：①材料的本构关系；②有限元的离散化。
考虑这些特点的钢筋混凝⼟结构的有限元模型有：①分离式模型；②组合式模型；③整体式模型；④有限区模型。
z钢筋混凝⼟结构的极限分析对于板、壳、连续梁、框架结构的极限承载⼒，采⽤极限分析法直接求解，是⼀个发展⽅向，并已有较多成果，但需保证结构的正常使⽤（限制裂缝和变形）和薄壁结构与细长压杆的稳定性，以及防⽌脆性的剪切破坏和钢筋锚固失效。
z混凝⼟断裂⼒学在计算理论中，另⼀个值得注意的发展⽅向是混凝⼟断裂⼒学在⽔⼯⼤坝中的应⽤。
z混凝⼟的收缩与徐变混凝⼟收缩与徐变的研究⼀直是混凝⼟计算理论中的⼀个重要⽅⾯，对⽔⼯混凝⼟及预应⼒混凝⼟的计算理论影响甚⼤。
我国⽔利⽔电科学研究院多年来进⾏了系统的研究，出版了专著《混凝⼟的收缩》和《混凝⼟的徐变》，对影响混凝⼟收缩和徐变的因素，结合我国⼯程实际情况，提出了估算收缩的⽅法，介绍了六种徐变计算理论。
z⼯程结构可靠度⼯程结构包括混凝⼟结构，在设计、施⼯、使⽤过程中，事物具有种种影响结构安全性、适⽤性和耐久性的不确定性，这些不确定性⼤致可分为：①事物的随机性：荷载、材料等随机性②事物的模糊性：如“正常使⽤”与“不正常使⽤”，耐久性“好”、“良好”、“不好”之间⽆明确界限③信息的不安全性：部分信息已知的系统成为灰⾊系统，在⼯程结构设计中由于对情况认知不完全，或对决策者不能提供完备的信息，就会遇到灰⾊系统问题。
简述混凝土结构设计方法的主要阶段。
简述混凝土结构设计方法的主要阶段。
混凝土结构设计方法的主要阶段包括以下几个步骤：
1. 建立设计目标：确定设计的功能要求、安全要求以及使用寿命等设计目标。
2. 选择结构类型：根据项目的具体情况和设计要求，选择适合的混凝土结构类型，如梁、柱、楼板等。
3. 确定荷载：对所设计的混凝土结构施加的各种静态和动态荷载进行分析和计算，包括自重、活载、风载、地震作用等。
4. 计算初始尺寸：根据所施加的荷载、预期的性能要求和材料特性，计算出初步的尺寸和构件截面尺寸。
5. 进行结构分析：利用工程力学理论和数值计算方法，对混凝土结构进行静力学分析，确定结构的内力和变形。
6. 设计构件和配筋：根据结构分析的结果，选取合适的构件尺寸和截面形状，并进行构件配筋计算，包括纵向钢筋和箍筋的布设。
7. 检查设计的合理性：对设计的构件尺寸和配筋进行检查，确保满足强度、刚度、稳定性等性能要求，同时满足相关的规范和标准。
8. 绘制施工图纸：根据设计结果，绘制混凝土结构的施工图纸，
包括结构平面布置图、构件尺寸图、配筋图等。
9. 编制设计说明书：根据设计结果，编制详细的设计说明书，包括设计计算和分析过程的描述、材料和构件的规格要求、施工工艺指导等内容。
10. 审查和验收：由相关部门对设计结果进行审查和验收，确
保设计方案的合理性和安全性。
这些阶段通常是连续的，设计人员需要进行充分的分析和计算，结合实际情况和经验，制定合理的设计方案。
混凝土结构设计方法
混凝土结构设计方法一、前言混凝土结构是建筑结构中最常用的一种结构，其设计方法涉及到混凝土的力学性能、结构的稳定性、使用要求等多方面的因素。
本文将介绍混凝土结构设计的一般方法，包括结构计算、材料选用、设计要求等方面。
二、结构计算1.荷载计算荷载计算是混凝土结构设计的第一步。
荷载的大小和方向将直接影响结构的稳定性和安全性。
常见的荷载包括自重荷载、活荷载、风荷载、地震荷载等。
荷载计算应根据国家规范和现场实际情况进行。
2.结构分析结构分析是混凝土结构设计的核心部分。
结构分析的目的是确定结构的内力、强度和稳定性。
常见的结构分析方法包括静力分析、动力分析、有限元分析等。
3.构件设计构件设计是混凝土结构设计的基础部分。
构件设计应根据结构分析的结果进行。
常见的构件设计包括梁设计、柱设计、板设计、基础设计等。
三、材料选用1.混凝土混凝土是混凝土结构的主要材料。
混凝土的强度、耐久性和变形性能将直接影响结构的安全性和使用寿命。
混凝土的选用应根据结构荷载、要求强度等因素进行。
2.钢筋钢筋是混凝土结构的另一重要材料。
钢筋的强度、粘结性和防腐性将直接影响混凝土结构的强度和稳定性。
钢筋的选用应根据混凝土的强度和结构的要求进行。
3.其他材料除了混凝土和钢筋外，混凝土结构中还常使用其他材料，如砖、石头、木材等。
这些材料的选用应根据结构的要求和使用环境进行。
四、设计要求1.安全性混凝土结构的安全性是设计的首要要求。
混凝土结构应满足国家规范和现场实际情况的要求，确保结构的稳定性、强度和耐久性。
2.使用寿命混凝土结构的使用寿命是设计的重要要求。
混凝土结构应根据使用要求和环境要求，选择适当的材料和设计方案，保证结构的使用寿命。
3.经济性混凝土结构的经济性是设计的重要要求。
混凝土结构应根据实际情况，选择合理的设计方案和材料，保证结构的安全性和使用寿命的前提下，尽可能降低建造成本。
五、总结混凝土结构设计是建筑结构设计中的重要环节。
混凝土结构设计应根据国家规范和现场实际情况进行荷载计算、结构分析、构件设计等方面的工作。
混凝土承重结构设计方法
混凝土承重结构设计方法一、前言混凝土承重结构是目前建筑工程中使用最为广泛的结构类型之一。
在设计混凝土承重结构时，需要考虑多种因素，包括结构的安全性、可靠性、经济性等。
本文将详细介绍混凝土承重结构的设计方法，包括结构计算、结构设计、结构施工、结构验收等方面。
二、结构计算1.结构荷载计算在进行混凝土承重结构设计时，需要首先进行结构荷载计算。
结构荷载计算包括常规荷载和特殊荷载两部分。
常规荷载包括自重荷载、活荷载和风荷载等，特殊荷载包括地震荷载、雪荷载等。
2.结构分析结构分析是指对混凝土承重结构的内力、变形等进行计算和分析，以确定结构的安全性和稳定性。
结构分析方法包括静力分析和动力分析两种。
在进行结构分析时，需要考虑结构的受力情况、荷载类型、结构形式等因素。
3.结构设计在进行混凝土承重结构设计时，需要根据结构荷载计算和结构分析结果，确定结构的尺寸、材料、构造形式等。
结构设计包括结构布局设计、结构尺寸设计、结构受力构造设计等。
三、结构设计1.结构布局设计结构布局设计是指对混凝土承重结构的整体布局进行设计。
在进行结构布局设计时，需要考虑结构的使用功能、结构形式、结构荷载等因素。
结构布局设计的目的是确定结构的整体形式和尺寸。
2.结构尺寸设计结构尺寸设计是指对混凝土承重结构各构件的截面尺寸进行设计。
在进行结构尺寸设计时，需要考虑结构的受力情况、材料强度等因素。
结构尺寸设计的目的是确定各构件的几何尺寸和材料用量。
3.结构受力构造设计结构受力构造设计是指对混凝土承重结构的受力构造进行设计。
在进行结构受力构造设计时，需要考虑结构的受力情况、构造形式等因素。
结构受力构造设计的目的是确定结构的受力构造形式和构造材料。
四、结构施工1.施工方案设计在进行混凝土承重结构施工时，需要制定详细的施工方案。
施工方案设计包括施工程序、施工方法、施工工艺等方面。
在进行施工方案设计时，需要考虑结构的施工难度、施工时间、施工成本等因素。
2.施工质量控制在进行混凝土承重结构施工时，需要进行严格的质量控制。
混凝土结构的设计方法
混凝土结构的设计方法
混凝土结构的设计方法主要包括以下几个方面：
1. 结构设计原则：综合考虑结构的强度、刚度、稳定性、耐久性以及施工可行性等因素，根据结构承受的荷载和使用要求，确定结构的布局、尺寸和形式等。
2. 荷载计算：根据工程的使用要求和设计规范，分析和计算各种荷载的大小和作用方式，包括常规荷载（如自重、活载、风载等）和非常规荷载（如地震、爆炸、冲击等），并确定施工过程中施加的施工荷载。
3. 结构分析：根据结构的布局和荷载的大小，采用力学原理进行结构的静力分析或动力分析，确定结构各个构件的内力、变形和应力等参数。
4. 材料选择：根据结构的使用要求和设计规范，选择适当的混凝土强度等级、钢筋和预应力钢筋的规格和型号，保证结构的强度和耐久性。
5. 施工工艺：根据结构的特点和要求，制定合理的施工工艺和施工顺序，包括浇筑混凝土、安装和焊接钢筋、预应力张拉和灌浆等工艺操作。
6. 结构细部设计：根据结构的特点和力学要求，设计并确定结构各个连接部位（如节点、墙柱交接、板梁交接等）和构造细部（如开孔、凹槽、压应力区等）的尺寸和形式，保证结构的整体性和安全性。
7. 构造计算：对结构各个构件进行构造计算，确定每个构件的尺寸、配筋和预应力钢筋的布置，以保证结构的合理性和经济性。
8. 施工监督与质量控制：在施工过程中，通过监督和检查，控制结构施工的质量和进度，保证结构的可靠性和耐久性。
总之，混凝土结构的设计方法是一个整体性的过程，需要综合考虑结构的力学性能、耐久性、经济性和施工可行性等因素，通过科学的分析和计算，最终确定合理、安全、经济的结构设计方案。
第三章 混凝土结构设计方法
•工程结构设计中的核心问题：–结构力学行为的科学反映•结构分析方法（弹性力学，材料力学，结构力学等）•力的概念，应力与应变的概念，广义胡克定律•结构力学与材料力学的分析范式–工程中客观存在的不确定性的科学度量•结构行为的不可预测性•材料与结构特性的不确定性，荷载的不确定性•分析模型与边界条件的不确定性•第一代结构设计理论：–1678，Hooke 定律–1822，Cauchy 应力概念，弹性力学（固体力学发端）–1825，Navier ，梁、板、壳弹性理论（材料力学传统建立）–1864，Saint-Venant ，弹性力学基本方程–1850，Culmann ，静定框架；–1854，Maxwell ，虚功原理–1903，Kirpichev ，超静定框架的分析理论。
结构分析弹性理论第一代结构设计理论•第一代结构设计理论：容许应力法结构分析弹性理论第一代结构设计理论不确定性的处理经验安全系数K : 经验安全系数1900：K -10;1930: K =5•容许应力法的几个问题：–弹性分析理论•结构实际行为是非线性的–应力强度理论•应力强度不是唯一的破坏因素–单一安全系数•不同性质的因素不确定性是不一致–安全系数的确定依据•经验确定的安全系数无可比性•第二代结构设计理论：破坏阶段法（第一阶段）–1914，Kazinczy,钢梁的极限承载力试验；–1926，Mayer ，《Structural Safety 》出版–1930，Fritsche ，钢梁的极限强度分析理论；–1935-1952，关于塑性铰方法（极限强度设计）的争论；–1936，Gvozdev ，极限承载力设计的基本理论结构分析弹性理论第一代结构设计理论第二代结构设计理论非线性材料力学u结构分析弹性理论第一代结构设计理论不确定性的处理基于统计的安全系数非线性材料力学经验安全系数第二代结构设计理论-I 20世纪20年代，Mayer 第一次提出：采用概率理论度量工程中客观存在的不确定性1930’s-1960’s•第二代结构设计理论：近似概率的极限状态法（第II 阶段）–1938, Freudenthal 发表许用应力与结构安全–1950，Streletski 提出极限状态(Limit state)的概念；–Cornell （1969），Ang （1969），Lind （1971），Hasofer&Lind （1974），可靠度理论蓬勃发展–1971，国际结构安全联合委员会（JCSS ）成立S,R oP S R结构分析弹性理论第一代结构设计理论不确定性的处理近似概率准则非线性材料力学经验安全系数第二代结构设计理论-II 至20世纪80年代，世界大多数国家均已在土木工程结构设计规范中采用考虑多种极限状态的近似概率设计准则。
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习题与测试 ۞ 4
工程结构设计原理 ۞
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4、延性破坏的构件的〔β〕值比脆性破坏的 〔β〕值大，因为延性破坏有明显的预兆。
对
错
您答对了！
您答错了！
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5、承载能力极限状态和正常使用极限状态都 应采用荷载设计值进行计算，这样偏于安全。
③建筑结构安全等级为三级时，值可相应减小
对
错
您答对了！
您答错了！
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习题与测试 ۞ 10
工程结构设计原理 ۞
④两种极限状态的值相同
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对
错
您答对了！
您答错了！
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习题与测试 ۞ 11
工程结构设计原理 ۞
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1、建筑结构在规定时间规定条件下完成预定 功能的概率称为
您答对了！
D结构构件或连接因
过度变形而不适于继
续承载
您答错了！
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习题与测试 ۞ 17
工程结构设计原理 ۞
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7、我国钢筋混凝土结构规范度量混凝土结构 可靠性的原则是（ ）。
A用分项系数，不用 p f
B用分项系数和结构
重要性系数，不用 p f
D用代替Pf，并在形式上采
C用 ，不用Pf
答案
8、什么是混凝土结构的耐久性？影响耐久性
的因素有哪些？
答案
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习题与测试 ۞ 22
工程结构设计原理 ۞
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1.已知某一框架柱的柱顶截面，在各种荷载作用下的弯矩标准值、组合值 数ψc、频遇值系数ψf、及准永久值系数ψq如表所示。各种荷载下的弯矩 标准值及各项系数
类别
Mk /(kN.m) c
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3、属于超出承载能力极限状态。
A裂缝宽度超过规 定限值
B挠度超过规 范限值
C结构或构件视为刚 体失去平衡
D预应力构件中混凝土 的拉应力超过规范限值
您答对了！
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习题与测试 ۞ 14
工程结构设计原理 ۞
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4、下列A、B、C、D为结构或构件在使用中 出现的几种情况，其中哪一种属于超过了正 常使用极限状态？
A．安全度 C．可靠度
B.安全性 D．可靠性
您答对了！
您答错了！
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习题与测试 ۞ 12
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2、建筑结构在使用年限超过设计基准期后
A．结构立即丧失其 功能
C．可靠度不变
B．可靠度减小 D．安全性不变
您答对了！
您答错了！
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习题与测试 ۞ 13
A.水池结构因开裂引起渗 B．梁因配筋不足造
漏。
成断裂破坏。
C．施工中过早拆模造成 楼板坍塌
D．偏心受压柱失 稳破坏
您答对了！
您答错了！
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习题与测试 ۞ 15
工程结构设计原理 ۞
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5、下列何种状态不是超过承载能力极限状态？
A结构作为刚体失去平衡，B构件变形过大，超过规
f
q
永久荷
1.8
-—
载
——
楼面活
1.6
荷载
0.7 0.6 0.5
风荷载
0.4
雪荷载
0.2
0.6
0.4
0
0.7 0.6 0.2
求正常使用极限状态下的标准组合、频遇组 合及准永久组合的荷载效应组合设计值 S d
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答案
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用分项系数和结构重要性系数
代替
您答对了！
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习题与测试 ۞ 18
工程结构设计原理 ۞
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8、下列（ ）作用不属于永久作用。
A结构自重
B土压力
C预应力
D温度作用
您答对了！
您答错了！
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习题与测试 ۞ 19
工程结构设计原理 ۞
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9、各种荷载在建筑结构设计时采用荷载的基 本代表值是（ ）。
7．对目标可靠指标（或设计可靠指标），有： ①越大，失效概率越小，结构越可靠
对
错
您答对了！
您答错了！
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习题与测试 ۞ 8
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②属延性破坏的构件值比脆性破坏的值大
对
错
您答对了！
您答错了！
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习题与测试 ۞ 9
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如挑梁的倾覆
范规定的挠度或水平位移
限值
C墙、柱压屈失稳
D地基失稳
您答对了！
您答错了！
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习题与测试 ۞ 16
工程结构设计原理 ۞
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6、下列何种状态不是超过正常使用极限状态 的状态？
A影响正常使用或外 观的变形
B混凝土构件的裂缝 宽度超过规范规定的 限值
C影响正常作用 的振动
过了两种极限状态的后果。
答案
4、什么叫建筑结构可靠性？什么叫建筑结构
可靠度？
答案
5、同一建筑物内各种结构构件的安全等级是
否要相同？
答案
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习题与测试 ۞ 21
工程结构设计原理 ۞
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6、何谓荷载的设计值？何谓内力设计值？
答案
7、建筑结构的破坏性质有哪两种？其可靠度 指标定的是否相同？
工程结构设计原理 ۞
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2、在进行构件变形和裂缝宽度验算时，荷载 应取设计值。
对
错
您答对了！
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习题与测试 ۞ 3
工程结构设计原理 ۞
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3、设计基准期等于结构的使用寿命，结构使 用年限超过设计基准期后，结构即告报废， 不能再使用。
对
错
您答对了！
您答错了！
对
错
您答对了！
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习题与测试 ۞ 6
工程结构设计原理 ۞
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6、荷载的组合值是考虑作用于结构上的活载 有两种或两种以上时，多种荷载同时达到 最大值的可能性较小的折减系数。
对
错
您答对了！
您答错了！
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习题与测试 ۞ 7
工程结构设计原理 ۞
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工程结构设计原理 ۞
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钢筋混凝土结构设计方法
客观题测试 主观题测试
判断题测试
选择题测试 简答题测试 计算题测试
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习题与测试 ۞ 1
工程结构设计原理 ۞
一、判断题
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1、在进行构件承载力计算时，荷载应取设计 值。
对
错
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习题与测试 ۞ 2
A荷载的标准值 C荷载的组合值
B荷载准永久值 D荷载的频遇值
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习题与测试 ۞ 20
工程结构设计原理 ۞
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简答题
1、什么是建筑结构的功能？
答案
2、什么是结构的“设计基准期”？我国的结 构设计基准期规定的年限多长？ 答 案
3、建筑结构有哪两种极限状态？举例说明超