【正文】 工程結(jié)構(gòu)Engineering Structures 陽光學(xué)院教學(xué)課件主講教師：姚曉琴緒論167。 建筑結(jié)構(gòu)的定義 建筑結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)） —— 建筑中由若干構(gòu)件連接而成的能承受作用的平面或空間體系。 注： “作用 ”—— 能使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生效應(yīng)（內(nèi)力、變形、裂縫等）的各種原因的總稱。 作用分為：（ 1） 直接作用： 即荷載：如結(jié)構(gòu)自重、人群荷載、風(fēng)荷載等；（ 2） 間接作用： 如地震、基礎(chǔ)沉降、溫度變化等。167。 建筑結(jié)構(gòu)的分類及其應(yīng)用概況按建筑材料分：混凝土結(jié)構(gòu)： 以混凝土為主制作的結(jié)構(gòu)，主要分為以下三種（ 1）素混凝土結(jié)構(gòu)；（ 2）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；（ 3）預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)： 以鋼材為主制作的結(jié)構(gòu)。、按建筑材料分類混凝土結(jié)構(gòu)： 以混凝土為主制作的結(jié)構(gòu)，主要分為以下三種（ ）素混凝土結(jié)構(gòu)；（ ）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；（ ）預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)： 以鋼材為主制作的結(jié)構(gòu)。砌體結(jié)構(gòu)： 是用磚塊體、各種塊體及石料等塊材用砂漿砌筑而成的結(jié)構(gòu)。（ 1）按使用的塊材不同可分為磚結(jié)構(gòu)、砌塊結(jié)構(gòu)和石結(jié)構(gòu)；（ 2）按砌體中是否配筋可分為無筋砌體結(jié)構(gòu)、配筋砌體結(jié)構(gòu)。木結(jié)構(gòu)： 以木材為主制作的結(jié)構(gòu)。167。 各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點按建筑材料不同鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)： 優(yōu)點： 強度高、整體性好、耐久性與抗震性好，并具有良好可塑性等。 缺點： 自重大，施工時費工費料。 砌體結(jié)構(gòu)： 優(yōu)點： 就地取材、成本低廉、耐久性較好。 缺點： 砌筑勞動強度較大，結(jié)構(gòu)自重大，構(gòu)件強度不高等，其適應(yīng)范圍受到一定的限制，目前大部分用于多層民用建筑中，少量用于工業(yè)建筑中。鋼結(jié)構(gòu)： 優(yōu)點： 強度高、自重輕、塑性和韌性好、材質(zhì)均勻、機械化施工、便于拆卸、施工工期短、抗震性能、節(jié)能環(huán)保。 缺點： 易腐蝕、維護費用較高、耐火性差。木結(jié)構(gòu)： 優(yōu)點： 易于就地取材、制作簡單。 缺點： 易燃、易腐蝕、變形大，并且木材使用受 國家限制。 第二章 建筑結(jié)構(gòu)荷載與設(shè)計方法 荷載分類及荷載代表值職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： 我國設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)將房屋設(shè)計的基本期規(guī)定為 50年。并根據(jù)建筑物的重要性不同，規(guī)定了設(shè)計使用年限：重要建筑為 100年，一般建筑為 50年，次要建筑為 5年。 荷載分類結(jié)構(gòu)上的荷載，按其時間和性質(zhì)的變異，分為以下三類： 永久荷載亦稱為 恒荷載 ，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時間的變化，或其變化與平均值相比可忽略不計，或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的荷載。如結(jié)構(gòu)的自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。 可變荷載亦稱為活荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值時間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載。如車輛荷載、人群荷載、設(shè)備重力、風(fēng)荷載、雪荷載、溫度變化等。 在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時間很短的荷載稱為偶然荷載。如：地震作用、爆炸力等。 荷載代表值 定義： 結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對于不同的荷載和不同的設(shè)計情況，應(yīng)賦予荷載不同的量值，該值即為荷載代表值。設(shè)計中用以驗算極限狀態(tài)所采用的荷載量值： 標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值、準(zhǔn)永久值。 定義： 在 設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi) 具有一定概率的最大荷載值，它是荷載的基本代表值。 設(shè)計基準(zhǔn)期 —— 為確定可變荷載代表值而選定的時間參數(shù)，一般取為 50年。 （ 1）永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 永久荷載主要是結(jié)構(gòu)自重及粉刷、裝修，固定設(shè)備的重量。一般可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計尺寸和材料或結(jié)構(gòu)構(gòu)件單位體積（或面積）的自重標(biāo)準(zhǔn)值確定。 （ 2）可變荷載代表值 民用建筑樓面均布活荷載代表值： 標(biāo)準(zhǔn)值 、 組合值 、 頻遇值 和 準(zhǔn)永久值。 1） 可變荷載準(zhǔn)永久值 定義：在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)經(jīng)常達到或超過的那部份荷載值（ 50%設(shè)計基準(zhǔn)期），稱為可變荷載準(zhǔn)永久值。 可變荷載準(zhǔn)永久值可表示為： Ψ qQk, 其中 Qk為可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值， Ψ q為可變荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)系數(shù)，按表《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 。 2） 可變荷載組合值 定義： 兩種或兩種以上 可變荷載同時作用于結(jié)構(gòu)上時，除 主導(dǎo)荷載 （產(chǎn)生最大效應(yīng)的荷載）仍 可以其標(biāo)準(zhǔn)值為代表值 外， 其他 伴隨 荷載 均應(yīng) 以小于標(biāo)準(zhǔn)值的荷載值 為代表值此即為可變荷載組合值。 可變荷載組合值可表示為： ΨcQk, 其中 Ψc為可變荷載組合值系數(shù)。其值 按表《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》。 3） 可變荷載頻遇值 定義：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。 可變荷載頻遇值可表示為： ΨfQk, 其中 Ψf為可變荷載頻遇值系數(shù)。其值按表 。 （ 3）結(jié)構(gòu)的功能要求 1）結(jié)構(gòu)的功能要求 功能要求 耐久性適用性安全性 安全性 —— 結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用的條件下，能承受可能出現(xiàn)的各種作用；在設(shè)計規(guī)定的偶然事件發(fā)生時和發(fā)生后，仍能保持必需的 整體穩(wěn)定性 ，即結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部的損壞而不致發(fā)生連續(xù)倒塌。可靠性 適用性 —— 結(jié)構(gòu)在正常使用時具有良好的工作性能。例如，不會出現(xiàn)影響正常使用的過大變形或振動；不會產(chǎn)生使使用者感到不安的裂縫寬度等。 耐久性 —— 結(jié)構(gòu)在正常維護條件下具有足夠的耐久性能，即在正常維護條件下結(jié)構(gòu)能夠正常使用到規(guī)定的設(shè)計年限。例如，結(jié)構(gòu)材料不致出現(xiàn)影響功能的損壞，鋼筋混凝土構(gòu)件的鋼筋不致因保護層過薄或裂縫過寬而銹蝕等?？煽啃?—— 結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性的總稱。 結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài) （ 1）定義 整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分，超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能（安全性、適用性、耐久性）要求，該特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。 極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài) （ 1）分類 1）承載能力極限狀態(tài) —— 這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。承載能力極限狀態(tài)主要考慮關(guān)于 結(jié)構(gòu)安全性的功能。 2）正常使用極限狀態(tài) —— 這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。這一狀態(tài)對應(yīng)于 適用性和耐久性 的功能。 作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力的概念 作用效應(yīng) —— 結(jié)構(gòu)上的各種作用，在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的 內(nèi)力 （軸力、彎矩、剪力、扭矩等）和 變形 （如撓度、轉(zhuǎn)角、裂縫等）的總稱，用 S表示。由直接作用產(chǎn)生的效應(yīng)，通常稱為荷載效應(yīng)。 結(jié)構(gòu)抗力 —— 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力，如構(gòu)件的承載力、剛度、抗裂度等，用 R表示。結(jié)構(gòu)抗力是結(jié)構(gòu)內(nèi)部固有的，其大小主要取決于 材料性能、構(gòu)件幾何參數(shù) 及 計算模式 的精確性等。第三章 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性能 鋼筋和混凝土這兩種性質(zhì)不同的材料之所以能有效地結(jié)合在一起而共同工作，主要是因為二者存有 粘結(jié)力、混凝土保護層 以及兩種材料的 溫度線膨脹系數(shù)接近 等因素。 鋼筋的強度與變形se鋼筋的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系 StressStrain Relation ◆◆ 一、一、 有明顯流幅的鋼筋 Rebar with yield pointa’為比例極限 s =Esea’a為彈性極限ade為強化段bb為屈服上限c為屈服下限，即 屈服強度 fyc dcd為屈服臺階efue為極限抗拉強度 fu fyf 幾個指標(biāo)： 屈服強度： 是鋼筋強度的設(shè)計依據(jù) ，因為鋼筋屈服后將有很大的塑性變形，且卸載時這部分變形 不可恢復(fù)， 這會使鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂縫。屈服上限和加載速度有關(guān)，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強度。 極限強度： 這是鋼筋所能達到的最大強度 ，而極限強度與屈服強度之比 （強屈比） 作為鋼筋強度的安全儲備。 延伸率： 鋼筋拉斷時的應(yīng)變，是 反映鋼筋塑性性能 的指標(biāo)。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有明顯預(yù)兆，延性較好。 冷彎性： 是 反映鋼筋塑性性能 的另一個指標(biāo)。是將直徑為 d的鋼筋繞某一規(guī)定直徑為 D的鋼輥進行彎曲，在達到規(guī)定的冷彎角度（ 180）時鋼筋不發(fā)生裂紋、鱗落或斷裂，就表示合格◆◆ 二、二、