什么不属于结构承载能力极限状态,承载能力极限状态主要包括哪些

内容概述

本节内容的主要考核点是结构可靠性、结构设计和结构构造，命题形式以选择题为主。近三年结构可靠性仅2021年考了一个单选，2022年应多加注意。结构设计每年考核2分左右，分为单选和多选，结构构造连续三年都有多选题，涉及知识点较多。

三年分值

1.安全性：在正常施工和正常使用的条件下，结构应能承受可能出现的各种荷载作用和变形而不发生破坏；在偶然事件发生后，结构仍能保持必要的整体稳定性。例如，厂房结构平时受自重、吊车、风和积雪等荷载作用时，均应坚固不坏，而在遇到强烈地震、爆炸等偶然事件时，容许有局部的损伤，但应保持结构的整体稳定而不发生倒塌。

2.适用性：在正常使用时，结构应具有良好的工作性能。如吊车梁变形过大会使吊车无法正常运行，水池出现裂缝便不能蓄水等。

3.耐久性：在正常维护的条件下，结构应能在预计的使用年限内满足各项功能要求，也即应具有足够的耐久性，例如，不致因混凝土的老化、腐蚀或钢筋的锈蚀等影响结构的使用寿命。

4.安全性、适用性和耐久性概括称为结构的可靠性。

1.极限状态通常分为两类：承载能力极限状态与正常使用极限状态。

2.承载能力极限状态是对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形，它包括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），以及在反复荷载作用下构件或连接发生疲劳破坏等。

3.对所有结构和构件都必须按承载能力极限状态进行计算，以满足结构的安全性。

1.结构杆件的基本受力形式按其变形：拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转。

2.实际结构中的构件往往是几种受力形式的组合，如梁承受弯曲与剪力，柱子受到压力与弯矩等。

1.结构杆件所用材料在规定的荷载作用下，材料发生破坏时的应力称为强度，要求不破坏的要求，称为强度要求。

2.根据外力作用方式不同，材料有抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等。

3.对有屈服点的钢材还有屈服强度和极限强度。

4.在相同条件下，材料的强度高，则结构杆件的承载力也高

5.失稳：在工程结构中，受压杆件如果比较细长，受力达到一定数值时，杆件突然发生弯曲，以致引起整个结构的破坏。

正常使用极限状态（满足适用性的要求）相应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定的限值，它包括构件在正常使用条件下产生过度变形，导致影响正常使用或建筑外观；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等。超过这种极限状态会使结构不能正常工作，影响结构的耐久性。

1.限制过大变形的要求即为刚度要求，或称为正常使用下的极限状态要求。

2.梁的变形主要是弯矩引起的，叫弯曲变形。剪力所引起的变形很小。

3.悬臂梁端部的最大位移为：（截面惯性矩1中的b、h变化时，）f= ql4/8EI

从公式中可以看出，影响位移的因素除荷载外，还有：

（1）材料性能：与材料的弹性模量E成反比；

悬臂梁端部位移

（2） 构件的截面：与截面的惯性矩I成反比，如矩形截面梁，其截面惯性矩I=bh3/12

（3）构件的跨度：与跨度啲4次方成正比，此因素影响最大。

裂缝控制主要针对混凝土梁（受弯构件）及受拉构件，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。

设计使用年限是在设计规定的一个时期，在这一时期内，在正常的维护条件下（不需要大修）就能完成预定功能，即房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的使用年限。

临时性建筑结构5年，普通房屋和构筑物50年，标志性建筑和特别重要的100年。

伤害程度分为A轻微（一般环境）、B轻度（一般环境）、C中度（五种环境都有）、

D严重（后四种环境）、E非常严重（后四种环境）、F极端严重（Ⅲ-F）

1.混凝土最低强度等级

结构构件的混凝土强度等级应同时满足耐久性和承载能力的要求，配筋混凝土结构满足耐久性要求的混凝土最低强度等级，在Ⅰ-A条件下，设计使用年限100年为C30，50年为C25，30年为C25。Ⅰ-B条件和Ⅰ-C条件逐级增加5个强度等级。

预应力混凝土构件的混凝土最低强度等级不应低于C40；ca为引气混凝土。

2.一般环境中混凝土材料与钢筋最小保护层

1.直接接触土体浇筑的构件，其混凝土保护层厚度不应小于70mm。

2.预制构件的保护层厚度可比表中规定减少5mm。

3.构件中受力钢筋的保护层厚度不应小于钢筋的公称直径d。

4.当采用的混凝土强度等级比表中的规定低一个等级时，混凝土保护层厚度应增加5mm；当低两个等级时，混凝土保护层厚度应增加10mm。

5.具有连续密封套管的后张预应力钢筋，其混凝土保护层厚度可与普通钢筋相同且不应小于孔道直径的1 /2，否则应比普通钢筋增加10mm。

6.先张法构件中预应力钢筋在全预应力状态下的保护层厚度可与普通钢筋相同，否则应比普通钢筋增加10mm。

7.直径大于16mm的热轧预应力钢筋保护层厚度可与普通钢筋相同。

（2021）17.影响悬臂梁端部位移最大的因素是（ ）。

A.荷载 B.材料性能 C.构件的截面 D.构件的跨度

【答案】D

【解析】从悬臂梁端部的最大位移公式可以看出影响位移因素除荷载外，还有材料性能、构件的截面、构件的跨度，构件的跨度因素影响最大。

1.混合结构房屋一般是指楼盖和屋盖采用钢筋混凝土或钢木结构，而墙和柱采用砌体结构建造的房屋，一般在6层以下。混合结构不宜建造大空间的房屋。根据承重墙所在位置分为纵墙承重（楼板支承于梁上，梁把荷载传递给纵墙）和横墙承重（楼板直接支承在横墙上，横墙是重要承重墙）。

2.框架结构是利用梁、柱组成的纵、横两个方向的框架形成的结构体系。它同时承受竖向荷载和水平荷载。主要优点是建筑平面布置灵活，可形成较大的建筑空间，建筑立面处理也比较方便；主要缺点是侧向刚度较小，当层数较多时，会产生过大的侧移，易引起非结构性构件（如隔墙、装饰等）破坏进而影响使用。

3.剪力墙体系是利用建筑物的墙体（内墙和外墙）做成剪力墙来抵抗水平力。剪力墙既承受垂直荷载，也承受水平荷载，对高层建筑主要荷载为水平荷载，墙体既受剪又受弯。

4.框架一剪力墙结构是在框架结构中设置适当剪力墙的结构。它具有框架结构平面布置灵活，空间较大的优点，又具有侧向刚度较大的优点。框架一剪力墙结构中， 剪力墙主要承受水平荷载，竖向荷载主要由框架承担。

5.筒体结构便是抵抗水平荷载最有效的结构体系。

6.桁架是由杆件组成的结构体系。在进行内力分析时， 节点一般假定为铰节点，当荷载作用在节点上时，杆件只有轴向力，其材料的强度可得到充分发挥。桁架结构的优点是可利用截面较小的杆件组成截面较大的构件。

7.网架结构由许多杆件按照一定规律组成的网状结构，分为平板网架和曲面网架，改变了平面桁架的受力状态，是高次超静定的空间结构。平板网架采用较多，其优点是：空间受力体系，杆件主要承受轴向力，受力合理，节约材料，整体性好能，刚度大，抗震性能好。平板网架分为交叉桁架体系和角锥体系（受力更为合理，刚度更大）。

网架的高度主要取决于跨度，网架尺寸应与网架高度配合决定，腹杆以45角度为宜。网架的高度与短跨之比一般为1/15左右。网架杆件一般采用钢管，节点一般采用球节点。

8.拱是一种有推力的平面结构，它的主要内力是轴向压力，可利用抗压性能良好的混凝土建造大跨度的拱式结构。

按照结构组成和支承方式分为三铰拱、两铰拱和无铰拱。拱脚必须能够可靠地传承水平推力，常用措施：推力由拉杆承受、推力由两侧框架承受。

9.悬索结构的主要承重构件是受拉的钢索，钢索是用高强度钢绞线或钢丝绳制成。

10.薄壁空间结构，也称壳体结构。它属于空间受力结构，主要承受曲面内的轴向压力，弯矩很小。它的受力比较合理，材料强度能得到充分利用。薄壳常用于大跨度的屋盖结构，如展览馆俱乐部飞机库。薄壳结构多采用现浇钢筋混凝土，费模板、费工时。

1.按随时间的变异分类：永久作用（结构自重、土压力、预应力）、可变作用（安装荷载、屋面与楼面活荷载、风雪荷载、吊车荷载、积灰荷载）、偶然作用（爆炸力、撞击力、火灾、地震）。

2. 按结构的反应分类：

静态作用或静力作用：不使结构或结构构件产生加速度或所产生的加速度可以忽略不计，如结构自重、住宅与办公楼的楼面活荷载、雪荷载等。

动态作用或动力作用：使结构或结构构件产生不可忽略的加速度，例如地震作用、吊车设备振动、高空坠物冲击作用等。

3.按荷载作用面大小分类：均布荷载、线荷载、集中荷载。

4.按荷载作用方向分类：垂直荷载（结构自重、雪荷载）、水平荷载（风荷载、水平地震作用）。

1.永久荷载，恒载，对结构永久作用，使用期间内荷载值的大小及作用位置几乎不变。会引起结构的徐变，致使构件的变形和裂缝加大，引起结构的内力重新分布。

2.可变荷载，使用期间内荷载值的大小及作用位置经常变化。荷载对构件作用位置的变化，可能引起结构各部分产生不同影响，甚至会产生完全相反的效应。

3.偶然作用荷载，可能发生也可能不发生，一旦发生其量值可能很大，而持续时间短。发生的概率较小。

地震作用是地震时，地面运动加速度引起的建筑质量的惯性力。地震作用的大小与建筑质量的大小成正比，所以，抗震建筑的材料最好选用轻质高强的材料。

风荷载是建筑结构的主要水平力。试验证明，平面为圆形的建筑其风压较方形或矩形建筑减小近40％。所以在高层建筑中，常看到圆形建筑。它不仅风压小，而且各向的刚度比较接近，有利于抵抗水平力的作用。

4.装修对结构的影响及对策

（1）装修时不能自行改变原来的建筑使用功能。如若必要改变时，应该取得原设计单位的许可。

（2）在进行楼面和屋面装修时，新的装修构造做法产生的荷载值不能超过原有建筑装修构造做法荷载值。

（3）在装修施工中，不允许在原有承重结构构件上开洞凿孔，降低结构构件的承载能力。如果实在需要，应经原设计单位的书面有效文件许可，方可施工。

（4）装修时，不得自行拆除任何承重构件，或改变结构的承重体系；更不能自行设置夹层或增加楼层。如果必须增加面积，使用方应委托原设计单位或有相应资质的设计单位进行设计。改建结构的施工也必须有相应的施工资质。

（5）装修施工时，不允许在建筑内楼面上堆放大量建筑材料。

（6）在装修施工时，应注意建筑结构变形缝的维护。

（2019）23.属于偶然作用(荷载)的有( )。

A.雪荷载 B.风荷载 C.火灾 D.地震 E.吊车荷载

【答案】CD

【解析】荷载随时间变异的分类

（2020）1.常用建筑结构体系中，应用高度最高的结构体系是（ ）。

A.筒体 B.剪力墙 C.框架-剪力墙 D.框架结构

【答案】A

【解析】筒体结构可以适用于高度不超过300m的建筑。

（2020）2.结构梁上砌筑砌体隔墙，该梁所受荷载属于（ ）。

A.均布荷载 B.线荷载 C.集中荷载 D.活荷载

【答案】B

【解析】，荷载按作用面大小分类。建筑物原有的楼面或层面上的各种面荷载传到梁上或条形基础上时，可简化为单位长度上的分布荷载，称为线荷载。

（2021）22.属于偶然作用（荷载）的有（ ）。

A.雪荷载 B.风荷载 C.火灾 D.地震 E.吊车荷载

【答案】CD

【解析】同（2019）23。