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结构设计原理课后答案

1.结构设计原理课后答案：

问题1：简述结构设计中的静力作用原理和实现方法。

答案：静力作用原理是指在结构设计中，通过分析和计算物体

所受的静力加载，以确定结构的受力情况和相应的设计方案。

实现静力作用原理的方法主要有以下几种：

(1)静力平衡法：根据结构受力平衡的原理，将结构的受力情

况转化为静力方程，通过求解静力方程，得到结构的受力状态。

(2)静力相似法：通过将结构的几何形状进行缩放，使得相似

模型的几何尺寸与实际结构相近，利用相似模型进行实验或计

算，得到结构的受力状态。

(3)弹性力学方法：利用弹性力学理论，通过建立结构的受力

方程和边界条件，求解结构的位移和应力分布，从而确定结构

的受力状态。

(4)有限元法：将结构划分成有限数量的小单元，通过建立节

点和单元之间的代数关系，利用有限元法进行计算，得到结构

的受力和变形情况。

(5)动力学分析法：将结构的受力过程视为动力学问题，通过

建立结构的动力学方程和边界条件，求解结构的动力学响应，

得到结构的受力状态。

问题2：简述结构设计中的受力分析原理和方法。

答案：受力分析是指将已知的外力作用于结构上，通过力学分

析的方法，确定结构的受力情况和相应的设计方案。受力分析

的原理和方法主要包括以下几方面：

(1)受力平衡原理：根据静力学的原理，对结构所受的外力和

内力进行平衡分析，使得结构处于受力平衡状态。

(2)受力传递原理：结构上的力被传递到结构的各个部分，最

终通过支座和地基传递到地下，根据受力传递原理，确定结构

各部分的受力情况。

(3)受力分布原理：根据结构的几何形状和刚度分布，分析结

构上的力沿结构的各个部分的分布情况，确定结构各部分的受

力状态。

(4)受力模型方法：将结构简化为受力模型，通过建立受力模

型的力学方程和边界条件，求解受力模型的受力情况，从而确

定结构的受力状态。

(5)受力试验方法：通过对结构进行试验，测量结构的变形和

应力分布，从而确定结构的受力状态。

问题3：结构设计中的安全性和可靠性有何区别？

答案：在结构设计中，安全性和可靠性是两个不同的概念。

(1)安全性是指结构在所承受的荷载作用下，不发生破坏或过

度变形的能力。安全性是通过确定结构的承载能力和荷载要求

之间的关系来评估的，常用的安全评估方法包括极限状态设计

和容许应力设计。

(2)可靠性是指结构在设计寿命内，能够满足其使用要求的能

力。可靠性是通过确定结构的设计寿命和使用要求之间的关系

来评估的，常用的可靠性评估方法包括可靠度指标和可靠性设

计。

问题4：结构设计中的刚度和稳定性有何区别？

答案：在结构设计中，刚度和稳定性是两个不同的概念。

(1)刚度是指结构在受力作用下，对外力的抵抗能力。刚度越

大，结构的变形越小，反之亦然。刚度是通过确定结构的弹性

变形和刚度系数之间的关系来评估的，常用的刚度评估方法包

括刚度矩阵和刚度分析。

(2)稳定性是指结构在受力作用下，不会失去平衡或发生破坏

的能力。稳定性是通过确定结构的临界荷载和临界变形之间的

关系来评估的，常用的稳定性评估方法包括临界荷载和临界变

形的计算。

问题5：结构设计中的耐久性和经济性有何关系？

答案：在结构设计中，耐久性和经济性是密切相关的。

(1)耐久性是指结构在设计寿命内，能够保持其使用功能和设

计性能的能力。耐久性的好坏直接影响到结构的使用寿命和维

修保养的成本，因此在结构设计中，需要考虑结构的材料、施

工工艺等因素，以保证结构的耐久性。

(2)经济性是指在满足结构使用要求的前提下，设计和施工成

本的最低化。经济性的好坏需要综合考虑结构的材料成本、施

工难易程度、维修保养成本等因素，以达到在经济投资范围内

获得最佳设计方案的目标。因此，在结构设计中需要寻找合适

的技术和材料，以提高结构的经济性。

问题6：结构设计中的可维护性和可行性有何关系？

答案：在结构设计中，可维护性和可行性是两个不同且相关的

概念。

(1)可维护性是指结构在使用过程中，容易检修和维护的能力。

结构设计应充分考虑结构的可维护性，包括易损部件的更换、

检修道路的设置、监测设备的安装等，以保证结构在使用中能

够方便地进行检修和维护，减少维修成本和工作停产时间。

(2)可行性是指结构设计在实际可行的基础上，满足使用要求

和经济投资的能力。可行性需要综合考虑结构的技术、经济、

环境等各方面因素，确保结构在实际施工和使用中能够得到实

现。在结构设计中，应根据各项因素的限制条件，确定结构的

可行性，并在此基础上进行优化设计。