鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)中，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)是一個(gè)重要的概念。它用于評(píng)估鋼結(jié)構(gòu)在承受永久荷載時(shí)的性能。永久荷載包括結(jié)構(gòu)自重、地基反作用力、風(fēng)荷載等。這些荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和安全性至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師會(huì)考慮這些荷載的影響，并相應(yīng)地調(diào)整鋼材的規(guī)格和連接方式。通過(guò)合理設(shè)置永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，可以確保結(jié)構(gòu)在各種工況下都能安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題答案

一、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

1. 強(qiáng)度高，塑性韌性好
   • 強(qiáng)度高適用于建造跨度大、高度高、承載重的結(jié)構(gòu)。韌性好適宜在動(dòng)力荷載下工作，良好的耗能能力和延性，在地震區(qū)采用鋼結(jié)構(gòu)較為有利。
   • 引用來(lái)源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
2. 重量輕
   • 鋼材容重大，強(qiáng)度高，建造的結(jié)構(gòu)比較輕。結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)性可以用材料的質(zhì)量密度和強(qiáng)度的比值來(lái)衡量，比值越小，結(jié)構(gòu)相對(duì)越輕。以同樣跨度承受同樣的荷載，鋼屋架的重量為鋼筋混凝土屋架的1/3 - 1/4，冷彎薄壁型鋼屋架甚至接近1/10。重量輕，可減輕基礎(chǔ)的負(fù)荷，降低地基、基礎(chǔ)部分的造價(jià)，同時(shí)還方便運(yùn)輸和吊裝。
   • 引用來(lái)源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
3. 材質(zhì)均勻，和力學(xué)計(jì)算的假定比較符合
   • 鋼材內(nèi)部組織比較均勻，接近各向同性，在一定應(yīng)力幅度內(nèi)材料為彈性，因此，鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況和工程力學(xué)計(jì)算結(jié)果比較符合，在計(jì)算中采用的經(jīng)驗(yàn)公式不多，從而計(jì)算上的不定性較小，計(jì)算結(jié)果比較可靠。
   • 引用來(lái)源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
4. 制作簡(jiǎn)便，施工工期短
   • 構(gòu)件一般工廠(chǎng)制作，施工機(jī)械化，準(zhǔn)確度和精密度皆較高。鋼結(jié)構(gòu)所有材料皆已軋制成各種型材，加工簡(jiǎn)易而迅速。鋼構(gòu)件較輕，連接簡(jiǎn)單，安裝方便，施工周期短。
   • 引用來(lái)源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
5. 密閉性較好
   • 鋼材和焊接連接的水密性和氣密性較好，適宜建造密閉的板殼結(jié)構(gòu)、如高壓容器、油庫(kù)、氣柜、管道等。
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6. 耐腐蝕性差
   • 鋼材容易銹蝕，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)必須注意防護(hù)，特別是薄壁構(gòu)件。處于較強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)內(nèi)的建筑物不宜采用鋼結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)中應(yīng)避免使結(jié)構(gòu)受潮、漏雨，構(gòu)造上應(yīng)盡量避免存在難于檢查、維修的死角。
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7. 鋼材耐熱但不耐火
   • 鋼材受熱，溫度在200以?xún)?nèi)，其主要性能(屈服點(diǎn)和彈性模量)下降不多。溫度超過(guò)200后，材質(zhì)變化較大，強(qiáng)度總趨勢(shì)逐步降低，還有蘭脆和徐變現(xiàn)象。達(dá)600時(shí)，鋼材進(jìn)入塑性狀態(tài)已不能承載。設(shè)計(jì)規(guī)定鋼材表面溫度超過(guò)150后即需加以隔熱防護(hù)，有防火要求者，更需按相應(yīng)規(guī)定采取隔熱保護(hù)措施。
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8. 鋼材的低溫脆性
   • 鋼結(jié)構(gòu)在低溫等條件下，可能發(fā)生脆性斷裂；還有厚板的層狀撕裂，應(yīng)予以重視。
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二、鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

1. 極限狀態(tài)分類(lèi)
   • 承載能力極限狀態(tài)
     • 對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或是出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形，包括傾覆、強(qiáng)度破壞、疲勞破壞、喪失穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系或出現(xiàn)過(guò)度的塑性變形。
     • 引用來(lái)源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
   • 正常使用極限狀態(tài)
     • 對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值，包括出現(xiàn)影響正常使用或影響外觀(guān)的變形，出現(xiàn)影響正常使用或耐久性能的局部損壞以及影響正常使用的振動(dòng)。
     • 引用來(lái)源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
2. 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法中的結(jié)構(gòu)功能函數(shù)
   • 設(shè)$R$、$S$是隨機(jī)變量，其函數(shù)$Z = R - S$也是一個(gè)隨機(jī)變量。在實(shí)際工程中，可能出現(xiàn)下列三種情況：$Z>0$結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；$Z = 0$結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)；$Z<0$結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)。
   • 引用來(lái)源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
3. 結(jié)構(gòu)的可靠度
   • 結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。“完成預(yù)定功能”就是對(duì)于規(guī)定的某種功能來(lái)說(shuō)表示結(jié)構(gòu)的可靠度，則結(jié)構(gòu)不失效$(Z\geq0)$。結(jié)構(gòu)可靠度與結(jié)構(gòu)的失效概率符合下式：$P_{s}+P_{f}=1$（$P_{s}$為結(jié)構(gòu)可靠度，$P_{f}$為結(jié)構(gòu)失效概率）。
   • 引用來(lái)源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
4. 設(shè)計(jì)表達(dá)式
   • 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范除疲勞計(jì)算外，采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，用分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。
   • 引用來(lái)源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
   • 對(duì)于承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)的基本組合按下列設(shè)計(jì)表達(dá)式中最不利值確定：
     • 可變荷載效應(yīng)控制的組合：$\gamma_{0}S=\gamma_{G}S_{Gk}+\gamma_{Q1}S_{Q1k}+\sum_{i = 2}^{n}\gamma_{Qi}\psi_{ci}S_{Qi k}$
     • 永久荷載效應(yīng)控制的組合：$\gamma_{0}S=\gamma_{G}S_{Gk}+\sum_{i = 1}^{n}\gamma_{Qi}\psi_{ci}S_{Qi k}$
   • 其中$\gamma_{0}$ - 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為100年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.1；對(duì)安全等級(jí)為二級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為50年及結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.0；對(duì)安全等級(jí)為三級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為5年結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于0.9；$\gamma_{G}$ - 永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力不利時(shí)取1.2，但對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合則取1.35；$\gamma_{Q}$ - 可變荷載分項(xiàng)系數(shù)，一般取1.4；$S_{Gk}$ - 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值在結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面或連接中產(chǎn)生的應(yīng)力；$S_{Q1k}$ - 起控制作用的第一個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值在結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面或連接中產(chǎn)生的應(yīng)力（該值使計(jì)算結(jié)果為最大）；$S_{Qi k}$