鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計中，永久荷載分項系數(shù)是一個重要的概念,。它用于評估鋼結(jié)構(gòu)在承受永久荷載時的性能,。永久荷載包括結(jié)構(gòu)自重、地基反作用力,、風(fēng)荷載等,。這些荷載對結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性和安全性至關(guān)重要。在設(shè)計過程中,，工程師會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。通過合理設(shè)置永久荷載分項系數(shù),，可以確保結(jié)構(gòu)在各種工況下都能安全,、穩(wěn)定地運行。

鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計相關(guān)問題答案

一、鋼結(jié)構(gòu)的特點

1. 強度高,，塑性韌性好
   • 強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,。
   • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
2. 重量輕
   • 鋼材容重大,，強度高，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)量密度和強度的比值來衡量,，比值越小，結(jié)構(gòu)相對越輕,。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,，同時還方便運輸和吊裝。
   • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
3. 材質(zhì)均勻,，和力學(xué)計算的假定比較符合
   • 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)實際受力情況和工程力學(xué)計算結(jié)果比較符合，在計算中采用的經(jīng)驗公式不多,，從而計算上的不定性較小,，計算結(jié)果比較可靠。
   • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
4. 制作簡便,，施工工期短
   • 構(gòu)件一般工廠制作,，施工機械化，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,，加工簡易而迅速。鋼構(gòu)件較輕,，連接簡單,，安裝方便,，施工周期短。
   • 引用來源：[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,、氣柜、管道等,。
   • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
6. 耐腐蝕性差
   • 鋼材容易銹蝕,，對鋼結(jié)構(gòu)必須注意防護(hù)，特別是薄壁構(gòu)件,。處于較強腐蝕性介質(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。
   • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
7. 鋼材耐熱但不耐火
   • 鋼材受熱,，溫度在200以內(nèi),，其主要性能(屈服點和彈性模量)下降不多。溫度超過200后,，材質(zhì)變化較大,，強度總趨勢逐步降低，還有蘭脆和徐變現(xiàn)象,。達(dá)600時,，鋼材進(jìn)入塑性狀態(tài)已不能承載。設(shè)計規(guī)定鋼材表面溫度超過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。
   • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
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,。
   • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]

二,、鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法

1. 極限狀態(tài)分類
   • 承載能力極限狀態(tài)
     • 對應(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,、強度破壞,、疲勞破壞、喪失穩(wěn)定,、結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C動體系或出現(xiàn)過度的塑性變形,。
     • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
   • 正常使用極限狀態(tài)
     • 對應(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規(guī)定限值,，包括出現(xiàn)影響正常使用或影響外觀的變形，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,。
     • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
2. 概率極限狀態(tài)設(shè)計方法中的結(jié)構(gòu)功能函數(shù)
   • 設(shè)$R$,、$S$是隨機變量，其函數(shù)$Z = R - S$也是一個隨機變量,。在實際工程中,，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”就是對于規(guī)定的某種功能來說表示結(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）,。
   • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
4. 設(shè)計表達(dá)式
   • 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范除疲勞計算外,，采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法，用分項系數(shù)的設(shè)計表達(dá)式進(jìn)行計算,。
   • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內(nèi)容][2]
   • 對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),，對安全等級為一級或設(shè)計使用年限為100年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.1,；對安全等級為二級或設(shè)計使用年限為50年及結(jié)構(gòu)構(gòu)件,，不應(yīng)小于1.0；對安全等級為三級或設(shè)計使用年限為5年結(jié)構(gòu)構(gòu)件,，不應(yīng)小于0.9,；$\gamma_{G}$ - 永久荷載分項系數(shù)，當(dāng)永久荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力不利時取1.2,，但對由永久荷載效應(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（該值使計算結(jié)果為最大）；$S_{Qi k}$