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建筑结构工程师面试题必刷题精析

面试问答题（共20题）

第一题

在进行建筑结构设计时，如何理解并运用“适用性”、“耐久性”和“安全性”这三个基本功能要求？请分别简述其含义，并说明它们在设计计算中是如何体现的。

答案：

这三个基本功能要求是结构工程设计的核心目标，通常称为结构的“可靠性”。

安全性(Safety/Assurance)

含义:指结构在正常施工和正常使用时，承受可能出现的各种作用（荷载、作用），以及在偶然事件（如地震、爆炸、火灾）发生时和发生后，仍然保持整体稳定、不发生破坏、不发生与使用要求不相容的严重damage（损伤），保证人身生命安全和重要的使用功能。

设计计算体现:

强度验算:确保结构构件及其连接在荷载设计值（考虑了各种分项系数，如荷载分项系数γG、风荷载分项系数γQ等）作用下，其内力（弯矩、剪力、轴力、扭矩）引起的应力或变形不超过材料的强度设计值（材料强度标准值除以材料强度分项系数γf）。例如，弯矩设计值M≥f*Wz，其中M为计算弯矩，f为抗弯强度设计值，Wz为构件截面模量。

稳定验算:确保结构构件及其整体在荷载作用下不发生失稳（如压杆的弯曲失稳、板的屈曲、框架的侧向失稳等）。这包括构件的平面内、平面外稳定验算，以及结构的整体稳定性分析。

正常使用极限状态(ServiceabilityLimitState)验算（与适用性相关，但与安全性保证使用功能有关）:如变形验算（梁的挠度、柱的净ngth增大变形）、裂缝宽度验算（限制受弯构件的裂缝宽度以保证美观和耐久性，间接与安全性相关）、承载力极限状态(UltimateLimitState)验算（确保不发生破坏）。

适用性(Serviceability)

含义:指结构在达到预定使用年限内，能够满足设计要求的正常使用性能和耐用性，normalusers在正常使用时不会感到不舒适或不安全。这主要涉及结构的变形、裂缝、舒适度等方面。

设计计算体现:

变形（挠度）验算:控制结构或构件在正常荷载（主要是恒载和部分活载，通常取标准值或准永久值组合）作用下的最大挠度，使其不超出规范规定的允许值。例如，钢筋混凝土受弯构件的最大挠度应≤[δlim]，[δlim]为允许挠度值。

裂缝宽度验算:对需要在空气中暴露或使用上要求高精度的结构（如Prestressed结构、悬臂梁、承受动力荷载的结构等），需要计算受弯或受拉构件在正常使用荷载下的最大裂缝宽度，并使其不超过规范规定的允许值。

倾角（Roof/RampSlant）限值:控制梁、板等构件的变形引起的结构最大倾角，避免在使用中产生不适感或影响功能。例如，楼板的面层最大挠度与跨度之比应满足要求。

舒适度验算:对于大跨度结构、高层建筑结构或需要考虑人体舒适感的结构（如人行桥、抒情性建筑等），可能需要验算其振动性能（如加速度、频率、振幅），确保满足规范的舒适度要求。

耐久性(Durability)

含义:指结构在预期的设计使用年限内，在不需要维修或只需简单、易行的维护就能保持其预定功能的能力。它抵抗环境作用（如大气、水、侵蚀性介质）和内部因素（如材料老化）影响的能力。

设计计算体现:

材料保护:选择对环境适应性好的材料（如耐腐蚀的钢筋、抗渗混凝土）、采取保护措施（如合适的混凝土保护层厚度、外包涂层或防火层）。

环境中裂缝控制等级:根据结构暴露环境（如室内、室外、海洋环境、工业环境等）和材料类型，在正常使用极限状态验算裂缝宽度时，会设定不同的裂缝控制等级（如一级、二级、三级）。更严格的等级（如一级，要求构件不出现可见裂缝）通常意味着更好的耐久性。规范会规定根据环境类别和裂缝控制等级对不同部位的构件提出不同的允许裂缝宽度要求。

设计使用年限对应要求:结构的设计使用年限不同（如临时性、永久性），对其材料质量、保护层厚度、连接方式等都会有不同的要求，以适应不同的耐久性需求。

特定部位设计:对处于特定环境下的部位（如水位变化区、土壤接触区、acid/alkali侵蚀区）进行特殊设计，如采用耐腐蚀材料、增加保护层厚度、设置隔离层等。

抗冻融循环:对于处于冻融循环环境（如内陆寒冷地区暴露的混凝土结构）的结构，设计时需要考虑水饱和条件下的反复冻融对混凝土的破坏作用，通过控制最小水泥用量、掺用引气剂提高混凝土抗冻性、适当增加保护层等措施来提高耐久性。

解析:

区分核心概念:首先要清晰地区分这三个概念。安全性是第一位的，是结构最基本的要求，保证生命财产安全。适用性是关于使用体验和功能正常，关系到用户感受和长期正常使用。耐久性是关于结构在长期服役中的可靠性，保证其使用寿命和价值。

关联性:这三者是紧密关联的。例如，过大的变形（适用性问题）可能会引发用户的不安