2020年一级建造师《建筑工程》章节讲义：1A411011 建筑结构工程的安全性
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1A411011 建筑结构工程的安全性
【考点】结构受力与变形
外荷载对结构的影响：强度、刚度、稳定性
1.强度
①材料发生破坏时的应力，是构件的受力性能;
②结构受五种力：拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转;
2.刚度
①构件抵抗变形的能力，是构件的变形性能;
②悬臂梁端部位移计算公式： f=ql的4次方/8EI
【注意】外荷载与长度越大，结构受力越不利;材料与截面越好，结构受力越有利;
③影响位移因素：
1)材料性能：与材料的弹性模量E成反比;
2)构件的截面：与截面的惯性矩I成反比;
3)构件的跨度：与跨度l的n次方成正比，此因素影响最大;
4)荷载：与荷载大小q成正比;
④大部分混凝土构件都是带裂缝工作的，裂缝控制分为三个等级
1)构件不出现拉应力;
2)构件虽有拉应力，但不超过混凝土的抗拉强度;
3)允许出现裂缝，但裂缝宽度不超过允许值。
对1)、2)等级的混凝土构件，一般只有预应力构件才能达到。
3.稳定性
①构件维持稳定受力状态的能力;
②压杆失稳：细长的受压杆件在受力达到一定程度后出现不适于继续承载的过大变形;
③临界力：压杆维持稳定的最大压力;
计算公式
Pij=== π的平方EI/l0的平方
④影响临界力的因素：
1)压杆的材料：钢柱的Pij比木柱大，因为钢柱的弹性模量E大;
2)压杆的截面形状与大小：截面大不易失稳，因为惯性矩I大;
3)压杆的长度l：长度大，Pij小，易失稳;
4)压杆的支承情况：一端固定一端自由时，l0=2l;两端固定时，l0=0.5l;一端固定一端铰支时，l0=0.7l;两端铰支时，l0=l
【考点】结构功能要求
| 含义 | 实例 | |
| 安全性 | 正常施工使用时不发生破坏，偶然事件后保持必要的整体稳定性 | 厂房结构平时受自重、吊车、风和积雪等荷载作用时坚固不坏 在遇到强烈地震、爆炸等偶然事件时，容许有局部的损伤，但保持结构的整体稳定而不发生倒塌 |
| 适用性 | 正常使用时具有良好的工作性能 | 吊车梁变形过大无法正常运行，水池出现裂缝不能蓄水 |
| 耐久性 | 正常维护条件下在预计的使用年限内满足各项功能要求 | 因混凝土的老化、腐蚀或钢筋的锈蚀等影响结构的使用寿命 |
【考点】极限状态分类
1.极限状态含义
S：外界对构件的影响
R：构件抵抗影响的能力
①S>R，不可靠状态，构件破坏;
②S
③S=R，极限状态;
2.极限状态分类
| 含义 | 实例 | |
| 承载能力极限状态 | 结构或构件达到最大承载能力（强度）或不适于继续承载的变形（稳定性） | 结构构件或连接因超过承载能力而破坏；结构或其一部分作为刚体而失去平衡（如倾覆、滑移）；在反复荷载下构件或连接发生疲劳破坏 |
| 正常使用极限状态 | 结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定的限值（刚度） | 构件在正常使用条件下产生过度变形；构件过早产生裂缝或裂缝发展过宽；在动力荷载作用下结构或构件产生过大的振幅 |
【练习题】
1.我国现行规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，其基本原则是建筑结构工程必须满足( )等要求。
A.安全性、适用性、美观性
B.安全性、美观性、耐久性
C.安全性、适用性、耐久性
D.适用性、耐久性、美观性
【答案】C
【解析】我国现行规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，其基本原则是建筑结构工程必须满足安全性、适用性、耐久性等要求。
2.下列事件中，满足结构安全性功能要求的是( )。
A.某建筑物遇到强烈地震，虽有局部损伤，但结构整体稳定
B.某厂房在正常使用时，吊车梁变形过大使吊车无法正常运行
C.某游泳馆在正常使用时，水池出现裂缝不能蓄水
D.某水下构筑物在正常维护条件下，钢筋受到严重锈蚀，但满足使用年限
【答案】A
【解析】厂房结构平时受自重、吊车、风和积雪等荷载作用时坚固不坏;在遇到强烈地震、爆炸等偶然事件时，容许有局部的损伤，但保持结构的整体稳定而不发生倒塌是满足结构安全性功能要求。
3.结构安全性要求，对建筑物所有结构和构件都必须按( )进行设计计算。
A.正常使用极限状态
B.承载力极限状态
C.两种极限状态
D.结构平衡状态
【答案】B
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