【正文】 第一章 結(jié)構(gòu)設(shè)計概論 目的要求： 通過該課題的學(xué)習(xí) ， 學(xué)生能了解建筑結(jié)構(gòu)的類型 、 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求；掌握建筑結(jié)構(gòu)的作用的計算以及結(jié)構(gòu)的耐久和耐火性設(shè)計；掌握相關(guān)的強(qiáng)制性條文的內(nèi)容 。 教學(xué)重點： 1. 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求； 教學(xué)難點： ； 教學(xué)內(nèi)容和步驟 : ； 2． 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求； 3． 建筑結(jié)構(gòu)的作用； 4． 結(jié)構(gòu)分析； 5． 結(jié)構(gòu)耐火和耐久性設(shè)計； 6． 強(qiáng)制性條文 結(jié)構(gòu)設(shè)計概論 ? 167。 建筑結(jié)構(gòu)類型 ? 167。 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 的 基 本 要 求 一 ． 結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般程序： ? 1. 方案設(shè)計：結(jié)構(gòu)選型 、 結(jié)構(gòu)布置 、 結(jié)構(gòu)截面尺寸估算 2. 結(jié)構(gòu)分析 ：截面設(shè)計 、 節(jié)點設(shè)計 ? 4. 繪 制 結(jié) 構(gòu) 施 工 圖 二 、 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容： ? 滿足承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求 ， 具體內(nèi)容包括： ? 1. 所有的結(jié)構(gòu)構(gòu)件均應(yīng)進(jìn)行承載能力 （ 包括屈曲失穩(wěn) ） 計算 ， 必要時尚應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的傾覆 （ 剛體失穩(wěn) ） 、 滑移和漂浮驗算 ， 處于抗震設(shè)防區(qū)的建筑尚應(yīng)進(jìn)行抗震的承載力計算； ? 2. 直接承受動力的構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度驗算； ? 3. 對使用尚需要控制變形值的結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行變形驗算； ? 4. 對于可能出現(xiàn)裂縫的結(jié)構(gòu)構(gòu)件 （ 如混凝土構(gòu)件 ） ， 當(dāng)使用中要求不出現(xiàn)裂縫時 ， 應(yīng)進(jìn)行抗裂驗算；當(dāng)使用中允許出現(xiàn)裂縫時 ，應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗算； ? 5. 混凝土構(gòu)件尚應(yīng)進(jìn)行耐久性設(shè)計。 結(jié)構(gòu)設(shè)計概論 167。 建筑結(jié)構(gòu)的作用 概念： “ 作用 ” 是指使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)力 、 變形和裂縫的各種原因 。 一 、 結(jié)構(gòu)作用的種類： 有直接作用和間接作用 （ 地基不均勻沉降 、 溫度 、 材料收縮變形等 ） 。 具體包括： 1. 永久荷載：包括結(jié)構(gòu)自重 、 土壓力 、 預(yù)應(yīng)力等 。 對常用材料和構(gòu)件可參考 《 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 》 附錄 A采用 。 2. 可變荷載： 1）樓面均布活荷載，見表 ， ， 2）屋面活荷載 屋面活荷載包括屋面均布活荷載 、 雪荷載和積灰荷載 。 屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮 。 屋面水平投影面上的均布活荷載應(yīng)按表 14采用： 積灰荷載 ， 其水平投影面上的屋面積灰荷載應(yīng)按 《 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 》 取值 。 屋面水平投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 ， 應(yīng)按下式計算： sk=μ rs0 式中 sk—— 雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 （ kN/m2） ； μ r—— 屋面積雪分布系數(shù) ， 與屋面形狀有關(guān) ， 可查 《 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 》 ； s0—— 基本雪壓 （ kN/m2） ， 以當(dāng)?shù)匾话憧諘缙教沟孛嫔?. 統(tǒng)計所得 50年一遇最大積雪的自重確定 ， 可查 《 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 》 ， 對雪荷載敏感的結(jié)構(gòu) ， 基本雪壓應(yīng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整 ， 并應(yīng)由有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范具體規(guī)定 。 結(jié)構(gòu)設(shè)計概論 ? 3） 其它活荷載 ? 設(shè)計屋面板 、 檁條 、 鋼筋混凝土挑檐 、 雨蓬和預(yù)制小梁時 ， 應(yīng)考慮其施工或檢修荷載 。 這些構(gòu)件的施工或檢修集中荷載 （ 人和小工具的自重 ） 應(yīng)取 ， 并應(yīng)在最不利位置進(jìn)行驗算 。 對于輕型構(gòu)件或較寬構(gòu)件 ， 當(dāng)施工荷載超過上述荷載時 ， 應(yīng)按實際情況驗算 ， 或采用加墊板 、支撐等臨時設(shè)施承受 。 當(dāng)計算挑檐 、 雨蓬承載力時 ， 應(yīng)沿板寬每隔；在驗算雨蓬 、 挑檐傾覆時 ， 應(yīng)沿板寬每隔~ 。 ? 樓梯 、 看臺 、 陽臺和上人屋面等的欄桿應(yīng)進(jìn)行承載力計算 ， 欄桿頂部水平荷載應(yīng)按下列規(guī)定采用：住宅 、 宿舍 、 辦公樓 、 旅館 、 醫(yī)院 、 托兒所 、 幼兒園應(yīng)取 ；學(xué)校 、 食堂 、 劇場 、 電影院 、 車站 、 禮堂 、展覽館或體育館等人群較集中的場合 ， 應(yīng)取 。 ? 施工荷載、檢修荷載及欄桿水平荷載不參與荷載準(zhǔn)永久組合。 結(jié)構(gòu)設(shè)計概論 ? 4） 風(fēng)荷載 ? 風(fēng)荷載是指風(fēng)遇到建筑物時在其表面產(chǎn)生的一種壓力或吸力 。 風(fēng)荷載與風(fēng)壓大小與建筑物表面形狀以及建筑物的動力特性有關(guān) 。 垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算： ? ? 式中 —— 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 （ kN/m2） 。 ? —— 高度 Z處的風(fēng)振系數(shù) ， 綜合考慮了結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的動力響應(yīng) ， 其中包括風(fēng)速隨時間 、 空間的變異性和結(jié)構(gòu)的阻尼特性等因素 。 （ —— 脈動增大系數(shù) ， —— 脈動影響系數(shù) ， —— 振型系數(shù) ） ? 多層建筑取 ； ? —— 風(fēng)荷載體型系數(shù)； ? —— 風(fēng)壓高度變化系數(shù)； ? —— 基本風(fēng)壓（ kN/m2）， （其中為 空氣密度， 為基本風(fēng)速，即空曠平地離地面 10m處， 50年一遇最大風(fēng)速，由風(fēng)速儀測得的 10的平均風(fēng)速。基本風(fēng)壓可由規(guī)范查得。） ozszk ????? ?k?z?ZZZ u? ? ?? ?? 1? ? Z?s?Z?o?2oo 21 v?? ?? ov結(jié)構(gòu)設(shè)計概論 ? 一 、 荷載代表值 ? 標(biāo)準(zhǔn)值： 荷載的基本代表值 ， 為設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)最大荷載統(tǒng)計分布的特征值 。 ? 組合值： 對可變荷載 ， 使組合后的荷載效應(yīng)在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)的超越概率 ， 能與該荷載單獨出現(xiàn)時的相應(yīng)概率趨于一致的荷載值；或使組合后的結(jié)構(gòu)具有統(tǒng)一規(guī)定的可靠指標(biāo)的荷載值 。 ? 頻遇值： 對可變荷載 ， 在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi) ， 其超越的總時間為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值 。 ? 準(zhǔn)永久值： 對可變荷載 ， 在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi) ， 其超越的總時間約為設(shè)計基準(zhǔn)期一半的荷載值 。 ? ★ 注： 恒載以標(biāo)準(zhǔn)值作為其代表值； ? 活載以標(biāo)準(zhǔn)值 、 組合值 、 頻遇值 、 準(zhǔn)永久值作為其代表值； ? 偶然荷載應(yīng)按建筑結(jié)構(gòu)使用的特點確定其代表值。 結(jié)構(gòu)設(shè)計概論 ? 三 、 荷載組合 ? 一 ） 承載能力極限狀態(tài)：按荷載效應(yīng)的基本組合或偶然組合進(jìn)行荷載效應(yīng)組合 ， 其表達(dá)式為： ? 1． 對于基本組合 ， S取以下最不利者 ? 1） 由可變荷載效應(yīng)控制的組合： ? 對于框架 、 排架可?。? ? ? 或 ? 2） 由永久荷載效應(yīng)控制的組合： ? 1） 對于偶然組合 ， 荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值宜按下列規(guī)定確定： ? 偶然荷載的代表值不乘分項系數(shù)，與偶然荷載同時出現(xiàn)的其它荷載可根據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗采用適當(dāng)?shù)拇碇怠? RS ?0?????? niQ i KciQIKGKG SSSS211 ???????? niQ i KQIGKG SSS1 ??KGKG SSS 11?? ?????? niQ i KciQIGKG SSS1???結(jié)構(gòu)設(shè)計概論 ? 二 ） 正常使用極限狀態(tài)： ? C—— 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用要求的規(guī)定限值 ? 1. 標(biāo)準(zhǔn)組合： ? 2. 頻遇組合： ? ： ? 167。 結(jié)構(gòu)分析 ? 結(jié)構(gòu)分析的基本原則如下： ? 1. 結(jié)構(gòu)分析的基本要求 ? 2. 結(jié)構(gòu)計算簡圖 ? 3. 結(jié)構(gòu)分析的基本條件 ? （ 1） 力學(xué)平衡條件 ? （ 2） 變形協(xié)調(diào)條件 ? （ 3）本構(gòu)關(guān)系 CS ?????? niQ i KciKQGK SSSS21 ??????niQ i KqiKQfGK SSSS211 ??????niQ i KqiGK SSS1?結(jié)構(gòu)設(shè)計概論 ? 目前常用的結(jié)構(gòu)分析方法有以下五類： ? （ 1） ． 線彈性分析方法； ? （ 2） ． 塑性內(nèi)力重分布分析方法； ? （ 3） ． 塑性極限分析方法； ? （ 4） ． 非線性分析方法； ? （ 5）．試驗分析方法。 ? 167。 結(jié)構(gòu)的耐久和耐火性設(shè)計 ? 一 、 耐火設(shè)計 ? 耐火性能的衡量指標(biāo)為：燃燒性能 、 耐火極限 ? ：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件遇火或高溫時的燃燒特點 。 ? ：從構(gòu)件受到火的作用時間起到失去穩(wěn)定性或失去完整性或失去絕緣性為止的時間 。 ? 二 、 結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計 ? ：目前只能根據(jù)環(huán)境類別和設(shè)計使用年限對混凝土結(jié)構(gòu)提出相應(yīng)的限制和要求 ， 以保證其耐久性 。 ? ：混凝土碳化、化學(xué)侵蝕、凍融循環(huán)、溫濕度變化、堿骨料反應(yīng)等。 第二章 梁板結(jié)構(gòu) 目的要求： 通過該課題的學(xué)習(xí) ， 學(xué)生能了解樓蓋的結(jié)構(gòu)類型并能進(jìn)行單向板樓蓋的結(jié)構(gòu)布置；掌握單向板肋梁樓蓋和雙向板樓蓋的設(shè)計方法與構(gòu)造要求 ， 并能進(jìn)行樓蓋設(shè)計；掌握樓梯 、 雨蓬的設(shè)計要點 。 教學(xué)重點： ； 教學(xué)難點： 單向板肋梁樓蓋設(shè)計；混凝土雙向板肋梁樓蓋設(shè)計 教學(xué)內(nèi)容和步驟 : ， 單向板肋梁樓蓋設(shè)計：結(jié)構(gòu)布置 、 彈性理論計算方法 、 塑性理論計算方法 、 截面設(shè)計與構(gòu)造要求 。 ：彈性理論計算方法 、 塑性理論計算方法 。 ：預(yù)制構(gòu)件形式 、 構(gòu)件布置與連接 、 設(shè)計要點 。 、 雨蓬設(shè)計 。 梁板結(jié)構(gòu) 167。 梁板結(jié)構(gòu)的類型 梁板結(jié)構(gòu)：主要是由板和梁組成的結(jié)構(gòu)體系，如樓 (屋 )蓋、樓梯、雨篷、 地下室底板 (筏式基礎(chǔ) )、橋面結(jié)構(gòu)及擋土墻等。 按施工方法分：現(xiàn)澆、裝配、裝配整體式。 現(xiàn)澆整體式樓蓋整體性樓蓋一般適用于下列情況： 、 平面形狀復(fù)雜或布置上有特殊要求的建筑物； 、 防漏或抗震要求較高的建筑物； ； 。 現(xiàn)澆樓蓋按支承條件分：單向板、雙向板、無梁樓蓋、井式樓蓋等。 《 規(guī)范 》 規(guī)定： l2/ l1≥3 時，按單向板設(shè)計； l2/ l1≤2 時，按雙向板設(shè)計；2 l2/ l13時，宜按雙向板設(shè)計；當(dāng)按單向板設(shè)計時，應(yīng)沿長邊方向布置適當(dāng)增加的構(gòu)造鋼筋。 梁板結(jié)構(gòu) 單向板肋梁樓蓋：當(dāng)板區(qū)格的長邊 l2與短邊 l1的比值大于 3時 ， 作用于板上荷載主要由短向板帶承受 ， 長向板帶分配的荷載很小 ， 可以忽略不計 ， 板僅沿單向 (短向 )受力 。 雙向板肋梁樓蓋：當(dāng)板區(qū)格的長邊 l2與短邊 l1的比值小于或等于 2時，板上荷載雖仍然主要由短向板帶承受，但長向板帶所分配的荷載雖小卻不能忽略不計，荷載由雙向板帶共同承受。 肋梁樓蓋 梁板結(jié)構(gòu) 167。 一、樓蓋的結(jié)構(gòu)布置 一）滿足正常的使用要求； 二）結(jié)構(gòu)合理、經(jīng)濟(jì)： ：經(jīng)濟(jì)跨度 板 ～ ；次梁 4～ 6m；主梁 5～ 8m。 ：規(guī)整、統(tǒng)一（方便設(shè)計、施工） ：占梁板結(jié)構(gòu)的 50％～ 70％，見教材表 二、彈性理論計算方法 一）計算簡圖： 確定支承條件： (或磚墩 )上時，簡化為鉸支座。 2. 主梁支承在鋼筋混凝土柱上時，應(yīng)根據(jù)梁和柱的線剛度比值而定： （ 1）若梁，柱的線剛度之比大于或等于 4時，鉸支座； （ 2）若梁，柱線剛度比小于 4時，彈性嵌固，應(yīng)按框架分析梁、柱內(nèi)力 、支承在主梁上的次梁：按不動鉸支考慮（有誤差，須調(diào)整） → 折算荷載（使 M支 ↓ 、 M中 ↑ ） 梁板結(jié)構(gòu) 折算荷載取值如下： 板 次梁 主梁 式中 — 折算恒載； — 折算活荷載； — 實際計算恒載； — 實際計算活荷載。 二）荷載計算：恒載、活載 板：取 1m寬的板帶為計算單元； 次梁：取寬度為板標(biāo)志跨度 l1的荷載帶作為次梁的荷載計算單元； 主梁：取寬度為次梁標(biāo)志跨度 l2的荷載帶作為主梁的荷載計算單元。自重折算為集中荷載 可變荷載的分布通常是不規(guī)則的，在工程設(shè)計中一般折算成等效均布荷載。作用于板、梁上的可變荷載在一跨內(nèi)按滿跨布置，不考慮半跨內(nèi)可變荷載作用的可能性 2qgg ???2qq ??4qgg ??? qq 43??gg ?? qq ??gg?qq?梁板結(jié)構(gòu) 單向板肋梁樓蓋的板和梁的計算簡圖 梁板結(jié)構(gòu) 三）、跨度和跨數(shù) ★ ： 1） 多跨連續(xù)板、梁，當(dāng)跨度相等或跨差不超過 10%時： 若跨數(shù) ≤ 5跨，按實際跨數(shù)計算； 若跨數(shù) 5跨，按 5跨等