2025年國家開放大學(xué)建筑結(jié)構(gòu)形考作業(yè)答案1一、選擇題1.結(jié)構(gòu)的功能要求不包括以下哪一項（）A.安全性B.適用性C.耐久性D.經(jīng)濟性答案：D。結(jié)構(gòu)的功能要求主要包括安全性、適用性和耐久性，經(jīng)濟性并非結(jié)構(gòu)的基本功能要求，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計中會考慮經(jīng)濟因素。安全性是指結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受在正常施工和正常使用時可能出現(xiàn)的各種作用，以及在偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必要的整體穩(wěn)定性；適用性是指結(jié)構(gòu)在正常使用時應(yīng)具有良好的工作性能；耐久性是指結(jié)構(gòu)在正常維護下應(yīng)能在預(yù)計的使用年限內(nèi)滿足各項功能要求。2.下列哪種荷載屬于永久荷載（）A.風(fēng)荷載B.雪荷載C.結(jié)構(gòu)自重D.吊車荷載答案：C。永久荷載是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計的荷載。結(jié)構(gòu)自重屬于永久荷載，而風(fēng)荷載、雪荷載和吊車荷載都屬于可變荷載，它們的大小和作用時間會隨時間發(fā)生變化。3.我國規(guī)范采用的設(shè)計基準(zhǔn)期為（）年。A.20B.30C.50D.100答案：C。我國規(guī)范采用的設(shè)計基準(zhǔn)期為50年，它是為確定可變作用等的取值而選用的時間參數(shù)。在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，結(jié)構(gòu)的各種作用和材料性能等都假定是穩(wěn)定的。4.結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力稱為（）A.可靠性B.可靠度C.安全性D.適用性答案：A?？煽啃允侵附Y(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力；可靠度是對結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述，即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率；安全性和適用性是結(jié)構(gòu)功能要求的具體方面。5.鋼筋混凝土梁正截面破壞形態(tài)有適筋破壞、超筋破壞和少筋破壞，其中（）破壞屬于延性破壞。A.適筋B.超筋C.少筋D.都不是答案：A。適筋破壞是指當(dāng)梁的配筋率在適筋范圍內(nèi)時，受拉鋼筋首先屈服，然后受壓區(qū)混凝土被壓碎，梁破壞。這種破壞有明顯的預(yù)兆，屬于延性破壞；超筋破壞是指當(dāng)梁的配筋率過高時，受壓區(qū)混凝土先被壓碎，而受拉鋼筋尚未屈服，梁突然破壞，破壞沒有明顯預(yù)兆，屬于脆性破壞；少筋破壞是指當(dāng)梁的配筋率過低時，一旦受拉區(qū)混凝土開裂，受拉鋼筋立即屈服并迅速進入強化階段，甚至被拉斷，梁的破壞也很突然，屬于脆性破壞。二、判斷題1.結(jié)構(gòu)的可靠性就是指結(jié)構(gòu)的安全性。（×）結(jié)構(gòu)的可靠性包括安全性、適用性和耐久性三個方面，安全性只是其中之一，不能將結(jié)構(gòu)的可靠性簡單等同于安全性。2.永久荷載的荷載分項系數(shù)在任何情況下都取1.2。（×）永久荷載的荷載分項系數(shù)在不同的荷載組合情況下取值不同。當(dāng)永久荷載效應(yīng)起控制作用時，其分項系數(shù)取1.35；當(dāng)永久荷載效應(yīng)不起控制作用時，其分項系數(shù)一般取1.2。3.鋼筋的伸長率越大，表明鋼筋的塑性越好。（√）伸長率是衡量鋼筋塑性性能的一個重要指標(biāo)，伸長率越大，說明鋼筋在受力破壞前能夠產(chǎn)生較大的變形，即鋼筋的塑性越好。4.適筋梁破壞時，受拉鋼筋和受壓區(qū)混凝土同時達(dá)到各自的極限強度。（×）適筋梁破壞時，首先是受拉鋼筋屈服，然后隨著荷載的繼續(xù)增加，受壓區(qū)混凝土被壓碎。受拉鋼筋和受壓區(qū)混凝土并不是同時達(dá)到各自的極限強度。5.梁的斜截面破壞主要有斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞三種形態(tài)，其中剪壓破壞具有一定的延性。（√）斜壓破壞和斜拉破壞都屬于脆性破壞，沒有明顯的預(yù)兆，破壞突然；而剪壓破壞在破壞前有一定的變形和裂縫發(fā)展，具有一定的延性。三、簡答題1.簡述結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求主要包括以下幾個方面：首先是安全性要求。結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受在正常施工和正常使用時可能出現(xiàn)的各種作用，如結(jié)構(gòu)自重、人群荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等。同時，在偶然事件（如地震、爆炸等）發(fā)生時及發(fā)生后，結(jié)構(gòu)仍能保持必要的整體穩(wěn)定性，不致發(fā)生倒塌等嚴(yán)重破壞，以保障人員和財產(chǎn)的安全。其次是適用性要求。結(jié)構(gòu)在正常使用時應(yīng)具有良好的工作性能。例如，梁、板等受彎構(gòu)件在正常使用荷載作用下的撓度不能過大，否則會影響其正常使用，如引起屋面積水、樓面不平整等問題；結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫寬度也不能超過規(guī)定的限值，以免影響結(jié)構(gòu)的耐久性和美觀等。最后是耐久性要求。結(jié)構(gòu)在正常維護下應(yīng)能在預(yù)計的使用年限內(nèi)滿足各項功能要求。這就要求結(jié)構(gòu)材料具有足夠的耐久性，例如混凝土要具有一定的抗?jié)B性、抗凍性等，以防止鋼筋銹蝕和混凝土的劣化，保證結(jié)構(gòu)在長期使用過程中的可靠性。此外，結(jié)構(gòu)設(shè)計還應(yīng)考慮經(jīng)濟性、施工可行性等因素，在滿足結(jié)構(gòu)功能要求的前提下，盡量降低造價，方便施工。2.什么是荷載組合？為什么要進行荷載組合？荷載組合是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，考慮到各種荷載可能同時作用在結(jié)構(gòu)上，需要將不同類型的荷載按照一定的規(guī)則進行組合，以確定結(jié)構(gòu)在最不利情況下所承受的荷載效應(yīng)。進行荷載組合的原因主要有以下幾點：在實際工程中，結(jié)構(gòu)可能同時受到多種荷載的作用，如永久荷載、可變荷載（風(fēng)荷載、雪荷載、樓面活荷載等）。不同類型的荷載出現(xiàn)的概率和持續(xù)時間是不同的，而且它們同時達(dá)到最大值的可能性很小。如果簡單地將各種荷載的最大值直接相加來設(shè)計結(jié)構(gòu)，會使結(jié)構(gòu)設(shè)計過于保守，造成材料的浪費和成本的增加。通過合理的荷載組合，可以更準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)在實際使用過程中可能承受的荷載情況，使結(jié)構(gòu)設(shè)計既安全又經(jīng)濟。例如，在一般情況下，風(fēng)荷載和雪荷載同時達(dá)到最大值的可能性較小，在進行荷載組合時就可以根據(jù)它們的概率特性進行適當(dāng)?shù)恼蹨p。另外，不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計狀況（如持久狀況、短暫狀況和偶然狀況）對結(jié)構(gòu)的安全性要求不同，荷載組合也需要根據(jù)不同的設(shè)計狀況進行調(diào)整，以確保結(jié)構(gòu)在各種情況下都能滿足相應(yīng)的功能要求。3.簡述鋼筋混凝土梁正截面受彎破壞的三種形態(tài)及其特點。鋼筋混凝土梁正截面受彎破壞主要有適筋破壞、超筋破壞和少筋破壞三種形態(tài)，它們各自具有不同的特點：適筋破壞：當(dāng)梁的配筋率在適筋范圍內(nèi)時，梁發(fā)生適筋破壞。其破壞過程是：在荷載作用下，梁的受拉區(qū)混凝土首先出現(xiàn)裂縫，隨著荷載的增加，裂縫逐漸向上發(fā)展，受拉鋼筋應(yīng)力逐漸增大，當(dāng)荷載達(dá)到一定程度時，受拉鋼筋首先屈服。鋼筋屈服后，其應(yīng)力保持不變而應(yīng)變迅速增大，梁的撓度和裂縫寬度也隨之增大，受壓區(qū)混凝土的壓應(yīng)力不斷增大。最后，受壓區(qū)混凝土被壓碎，梁破壞。適筋破壞的特點是破壞前有明顯的預(yù)兆，如梁的撓度較大、裂縫開展較寬等，屬于延性破壞，在工程設(shè)計中應(yīng)盡量使梁發(fā)生適筋破壞。超筋破壞：當(dāng)梁的配筋率過高時，梁發(fā)生超筋破壞。在荷載作用下，受拉區(qū)混凝土開裂后，由于配筋過多，受拉鋼筋應(yīng)力增長緩慢，在受壓區(qū)混凝土被壓碎時，受拉鋼筋尚未屈服。超筋破壞的特點是破壞突然，沒有明顯的預(yù)兆，破壞時梁的撓度和裂縫寬度都較小，屬于脆性破壞。這種破壞形態(tài)在工程設(shè)計中應(yīng)避免，因為一旦發(fā)生破壞，后果非常嚴(yán)重。少筋破壞：當(dāng)梁的配筋率過低時，梁發(fā)生少筋破壞。在荷載作用下，受拉區(qū)混凝土一旦開裂，受拉鋼筋的應(yīng)力就會迅速達(dá)到屈服強度，并可能進入強化階段，甚至被拉斷。少筋破壞的特點也是破壞突然，沒有明顯的預(yù)兆，梁的承載能力很低，只要受拉區(qū)混凝土一開裂，梁就可能破壞，同樣屬于脆性破壞，在工程設(shè)計中也應(yīng)避免。四、計算題1.已知一鋼筋混凝土矩形截面梁，截面尺寸b×h=200mm×500mm，混凝土強度等級為C30，鋼筋采用HRB400級，梁承受的彎矩設(shè)計值M=120kN·m。環(huán)境類別為一類，求所需的受拉鋼筋面積As。解：（1）確定基本參數(shù)查規(guī)范得，C30混凝土fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2；HRB400級鋼筋fy=360N/mm2；一類環(huán)境，梁的保護層厚度c=20mm，設(shè)as=40mm，則h0=h-as=500-40=460mm。（2）計算系數(shù)αs根據(jù)單筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計算公式\(M=\alpha_{1}f_{c}bh_{0}^{2}\alpha_{s}\)，對于C30混凝土，\(\alpha_{1}=1.0\)。\(\alpha_{s}=\frac{M}{\alpha_{1}f_{c}bh_{0}^{2}}=\frac{120\times10^{6}}{1.0\times14.3\times200\times460^{2}}\approx0.196\)（3）計算\(\xi\)由\(\alpha_{s}=\xi(1-0.5\xi)\)，解一元二次方程\(0.5\xi^{2}-\xi+0.196=0\)\(\xi=1-\sqrt{1-2\alpha_{s}}=1-\sqrt{1-2\times0.196}\approx0.223\lt\xi_=0.518\)（\(\xi_\)為界限相對受壓區(qū)高度），說明是適筋梁。（4）計算受拉鋼筋面積As根據(jù)公式\(A_{s}=\frac{\alpha_{1}f_{c}bh_{0}\xi}{f_{y}}=\frac{1.0\times14.3\times200\times460\times0.223}{360}\approx817.7mm^{2}\)可選用3根直徑為18mm的鋼筋，\(A_{s}=763mm^{2}\)，與計算值接近且滿足構(gòu)造要求。2.某鋼筋混凝土簡支梁，跨度l=6m，截面尺寸b×h=250mm×600mm，混凝土強度等級為C25，箍筋采用HPB300級鋼筋。梁承受均布荷載設(shè)計值q=30kN/m（包括梁自重），求所需的箍筋數(shù)量。解：（1）確定基本參數(shù)查規(guī)范得，C25混凝土fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2；HPB300級鋼筋fyv=270N/mm2；設(shè)as=40mm，則h0=h-as=600-40=560mm。（2）計算支座邊緣剪力設(shè)計值V簡支梁在均布荷載作用下，支座邊緣剪力設(shè)計值\(V=\frac{1}{2}ql=\frac{1}{2}\times30\times6=90kN\)（3）驗算截面尺寸\(h_{w}=h_{0}=560mm\)，\(\frac{h_{w}}=\frac{560}{250}=2.24\lt4\)\(0.25\beta_{c}f_{c}bh_{0}=0.25\times1.0\times11.9\times250\times560=416500N=416.5kN\gtV=90kN\)，截面尺寸滿足要求。（4）驗算是否需要按計算配置箍筋\(0.7f_{t}bh_{0}=0.7\times1.27\times250\times560=124460N=124.46kN\gtV=90kN\)故可按構(gòu)造要求配置箍筋。根據(jù)構(gòu)造要求，對于梁高h(yuǎn)=600mm的梁，箍筋最小直徑為6mm，最大間距為250mm?？蛇x用雙肢箍筋\(\phi6@250\)。五、論述題1.論述在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中如何保證結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要保證結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性，需要從多個方面進行綜合考慮和設(shè)計。對于結(jié)構(gòu)的安全性：在荷載取值方面，要準(zhǔn)確合理地確定各種荷載的大小和作用方式。對于永久荷載，要精確計算結(jié)構(gòu)自重等；對于可變荷載，如樓面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等，應(yīng)根據(jù)規(guī)范和實際使用情況進行取值。同時，要考慮荷載的組合，采用合適的荷載組合系數(shù)，以確保結(jié)構(gòu)在最不利荷載組合下仍能安全承載。在結(jié)構(gòu)體系選擇上，應(yīng)根據(jù)建筑的功能、高度、場地條件等因素選擇合理的結(jié)構(gòu)體系，如框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)等。不同的結(jié)構(gòu)體系具有不同的力學(xué)性能和適用范圍，合理的結(jié)構(gòu)體系能夠有效地傳遞和承受荷載，保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。在構(gòu)件設(shè)計方面，要對結(jié)構(gòu)中的各個構(gòu)件進行詳細(xì)的計算和設(shè)計。例如，對于梁、板、柱等構(gòu)件，要根據(jù)其受力特點進行正截面、斜截面承載力計算，確保構(gòu)件具有足夠的強度和剛度。同時，要合理配置鋼筋，保證鋼筋的錨固長度、連接方式等符合規(guī)范要求，以充分發(fā)揮鋼筋和混凝土的協(xié)同工作性能。此外，還要考慮結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，根據(jù)建筑所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度等因素，采取相應(yīng)的抗震措施，如設(shè)置抗震縫、加強結(jié)構(gòu)的延性等，提高結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性。對于結(jié)構(gòu)的適用性：在撓度控制方面，對于受彎構(gòu)件，如梁、板等，要限制其在正常使用荷載作用下的撓度。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求，通過合理選擇構(gòu)件的截面尺寸、配筋率等參數(shù)，使構(gòu)件的撓度不超過允許值。同時，要考慮荷載的長期效應(yīng)，因為長期荷載作用會使構(gòu)件的撓度增加。在裂縫控制方面，要控制結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫寬度。對于一些對裂縫寬度要求較高的結(jié)構(gòu)，如水池、地下室等，要采取相應(yīng)的措施，如增加鋼筋用量、采用較小直徑的鋼筋、合理設(shè)置伸縮縫等，以減小裂縫寬度，保證結(jié)構(gòu)的防水性和耐久性。此外，還要考慮結(jié)構(gòu)的振動問題，對于一些大跨度結(jié)構(gòu)、高聳結(jié)構(gòu)等，要進行結(jié)構(gòu)動力分析，避免結(jié)構(gòu)在使用過程中因振動過大而影響其正常使用。對于結(jié)構(gòu)的耐久性：在材料選擇方面，要選用具有良好耐久性的材料。例如，對于混凝土，要選擇合適的水泥品種、骨料級配等，控制水膠比，提高混凝土的抗?jié)B性、抗凍性和抗侵蝕性。對于鋼筋，要采用具有足夠耐腐蝕性的鋼筋，如環(huán)氧涂層鋼筋等。在保護層厚度方面，要保證鋼筋有足夠的混凝土保護層厚度。保護層可以防止鋼筋銹蝕，延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。不同的環(huán)境類別對保護層厚度有不同的要求，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)實際情況進行確定。在構(gòu)造設(shè)計方面，要合理設(shè)置伸縮縫、沉降縫等變形縫，避免結(jié)構(gòu)因溫度變化、不均勻沉降等因素產(chǎn)生裂縫，影響結(jié)構(gòu)的耐久性。同時，要注意結(jié)構(gòu)的排水設(shè)計，避免積水對結(jié)構(gòu)造成侵蝕。此外，還要考慮結(jié)構(gòu)的維護和管理，定期對結(jié)構(gòu)進行檢查和維護，及時發(fā)現(xiàn)和處理結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的問題，保證結(jié)構(gòu)在預(yù)計的使用年限內(nèi)滿足各項功能要求。2.結(jié)合實際工程案例，分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用優(yōu)勢和存在的問題。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是建筑工程中應(yīng)用最為廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式，下面結(jié)合實際工程案例來分析其應(yīng)用優(yōu)勢和存在的問題。以某城市的一座多層商業(yè)建筑為例，該建筑采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先是良好的整體性和耐久性。在該商業(yè)建筑中，鋼筋和混凝土共同工作，形成了一個整體的結(jié)構(gòu)體系?；炷辆哂休^高的抗壓強度，能夠承受結(jié)構(gòu)的自重和各種荷載；鋼筋具有較高的抗拉強度，能夠抵抗混凝土在受拉時產(chǎn)生的裂縫。這種協(xié)同工作的方式使得結(jié)構(gòu)具有良好的整體性，能夠有效地抵抗地震、風(fēng)等自然災(zāi)害的作用。同時，混凝土對鋼筋有保護作用，只要保證足夠的保護層厚度，鋼筋不易銹蝕，從而使結(jié)構(gòu)具有較好的耐久性，能夠滿足建筑的長期使用要求。該商業(yè)建筑在建成多年后，結(jié)構(gòu)依然保持良好的性能，沒有出現(xiàn)明顯的質(zhì)量問題。其次是可模性好。鋼筋混凝土可以根據(jù)建筑設(shè)計的要求，澆筑成各種形狀和尺寸的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)。在該商業(yè)建筑中，通過模板的使用，可以將混凝土澆筑成不同形狀的梁、