【文章內(nèi)容簡介】 可變荷載對結(jié)構(gòu)的影響可變荷載的特點(diǎn)是，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其荷載值的大小和作用位置等經(jīng)常變化，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用時(shí)有時(shí)無。荷載對構(gòu)件作用位置的變化，可能引起結(jié)構(gòu)各部分產(chǎn)生不同影響，甚至產(chǎn)生完全相反的效應(yīng)。所以，在連續(xù)梁的內(nèi)力計(jì)算中；在框架結(jié)構(gòu)的框架內(nèi)力計(jì)算中；在單層排架的內(nèi)力計(jì)算中都要考慮活荷載作用位置的不利組合，找出構(gòu)件各部分最大內(nèi)力值，以求構(gòu)件的安全。（3） 偶然荷載對結(jié)構(gòu)的影響偶然荷載的特點(diǎn)是在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，可能發(fā)生也可能不發(fā)生，而一旦發(fā)生其值可能很大，而持續(xù)時(shí)間很短。結(jié)構(gòu)材料的塑性變形來不及發(fā)展，材料的實(shí)際強(qiáng)度表現(xiàn)會略有提高。另一方面，這種荷載發(fā)生的概率較小，對于結(jié)構(gòu)是瞬時(shí)作用，結(jié)構(gòu)的可靠度可適當(dāng)?shù)厝〉眯∫稽c(diǎn)。地震荷載與臺風(fēng)荷載也有不同的特點(diǎn)。地震力是地震時(shí)，地面運(yùn)動(dòng)加速度引起的建筑質(zhì)量的慣性力。地震力的大小與建筑質(zhì)量的大小成正比。所以，抗震建筑的材料最好選用輕質(zhì)高強(qiáng)的材料。這樣不僅可以降低地震力，結(jié)構(gòu)的抗露能力還強(qiáng)。在非地震區(qū)，風(fēng)荷載是建筑結(jié)構(gòu)的主要水平力。建筑體型直接影響風(fēng)的方向和流速，改變著風(fēng)壓的大小。實(shí)驗(yàn)證明，平面為圓形的建筑比方形或矩形建筑，其風(fēng)壓可減小近40%。所以在高層建筑中，?？吹綀A形建筑。它不僅風(fēng)壓小，而且各向的剛度比較接近，有利于抵抗水平力的作用。（4） 地面的大面積超載對結(jié)構(gòu)的影響在土質(zhì)不太好的地區(qū)地面上堆土和砂、石等重物時(shí)，不要靠近已有建筑，且不可堆得太重，以免造成大面積超載，致使地面下沉，給鄰近已建房屋的地基造成很大的附加應(yīng)力。如若靠得太近還有可能造成嚴(yán)重不良后果。（5） 裝修對結(jié)構(gòu)的影響及對策（2012多4）（1） 裝修時(shí)不能自行改變原來的建筑使用功能。如若必要改變時(shí)，應(yīng)該取得原設(shè)計(jì)單位的許可。（2） 在進(jìn)行樓面和屋面裝修時(shí)，新的裝修構(gòu)造做法產(chǎn)生的荷載值不能超過原有建筑裝修構(gòu)造做法荷載值。如若超過，應(yīng)對樓蓋和屋蓋結(jié)構(gòu)的承載能力進(jìn)行分析計(jì)算 ，控制在允許的范圍內(nèi)。（3） 在裝修施工中，不允許在原有承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件上開洞鑿孔，降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力。如果實(shí)在需要，應(yīng)該經(jīng)原設(shè)計(jì)單位的書面有效文件許可，方可施工。（4） 裝修時(shí)，不得自行拆除任何承重構(gòu)件，或改變結(jié)構(gòu)的承重體系；更不能自行做夾層或增加樓層。如果必須增加面積，使用方應(yīng)委托原設(shè)計(jì)單位或有相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)。改建結(jié)構(gòu)的施工也必須有相應(yīng)的施工資質(zhì)。（5） 裝修施工時(shí)，不允許在建筑內(nèi)樓面上堆放大量建筑材料，如水泥、砂石等，以免引起結(jié)構(gòu)的破壞。（6） 在裝修施工時(shí)，應(yīng)注意建筑結(jié)構(gòu)變形縫的維護(hù)：1） 變形縫間的模板和雜物應(yīng)該清除干凈，確保結(jié)構(gòu)的自由變形。2） 關(guān)于沉降縫現(xiàn)在常采用后澆帶的處理方式來解決沉降差異的問題。但有時(shí)仍會產(chǎn)生微小的沉降差，為了防止裝修做法的開裂，最好還設(shè)縫。3） 防震縫的寬度應(yīng)滿足相鄰結(jié)構(gòu)單元可能出現(xiàn)方向相反的振動(dòng)而不致相撞的要求。當(dāng)房屋高度在15m以下時(shí)，其寬度也應(yīng)≥5cm。建筑結(jié)構(gòu)變形縫的裝修構(gòu)造，必須滿足建筑結(jié)構(gòu)單元的自由變形，以防結(jié)構(gòu)的破壞。1A411024常見建筑結(jié)構(gòu)體系和應(yīng)用 混合結(jié)構(gòu)體系混合結(jié)構(gòu)房屋一般是指樓蓋和屋蓋采用鋼筋混凝土或鋼木結(jié)構(gòu)（2012單3），而墻和柱采用砌體結(jié)構(gòu)建造的房屋，大多用在住宅、辦公樓、教學(xué)樓建筑中。因?yàn)槠鲶w的抗壓強(qiáng)度高而抗拉強(qiáng)度很低，所以住宅建筑最適合采用混合結(jié)構(gòu)，一般在6層以下?；旌辖Y(jié)構(gòu)不宜建造大空間的房屋?；旌辖Y(jié)構(gòu)根據(jù)承重墻所在的位置，劃分為縱墻承重和橫墻承重兩種方案。縱墻承重方案的特點(diǎn)是樓板支承于梁上，梁把荷載傳遞給縱墻。橫墻的設(shè)置主要是為了滿足房屋剛度和整體性的要求。其優(yōu)點(diǎn)是房屋的開間相對大些，使用靈活。橫墻承重方案的主要特點(diǎn)是樓板直接支承在橫墻上，橫墻是主要承重墻。其優(yōu)點(diǎn)是房屋的橫向剛度大，整體性好，但平面使用靈活性差。 框架結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)是利用梁、柱組成的縱、橫兩個(gè)方向的框架形成的結(jié)構(gòu)體系。它同時(shí)承受豎向荷載和水平荷載。其主要優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活，可形成較大的建筑空間，建筑立面處理也比較方便；主要缺點(diǎn)是側(cè)向剛度較小，當(dāng)層數(shù)較多時(shí)，會產(chǎn)生過大的側(cè)移，易引起非結(jié)構(gòu)性構(gòu)件（如隔墻、裝飾等）破壞，而影響使用。在非地震區(qū)，框架結(jié)構(gòu)一般不超過15層。框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析通常是用計(jì)算機(jī)進(jìn)行精確分析。常用的手工近似法是：豎向荷載作用下用分層計(jì)算法；水平荷載作用下用反彎點(diǎn)法。風(fēng)荷載和地震力可簡化成節(jié)點(diǎn)上的水平集中力進(jìn)行分析?？蚣芙Y(jié)構(gòu)梁和柱節(jié)點(diǎn)的連接構(gòu)造直接影響結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)及施工的方便。因此，對梁與柱節(jié)點(diǎn)的混凝土強(qiáng)度等級，梁、柱縱向鋼筋伸人節(jié)點(diǎn)內(nèi)的長度，梁與柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域的鋼筋的布置等，都應(yīng)符合規(guī)范的構(gòu)造規(guī)定。 剪力墻體系剪力墻體系是利用建筑物的墻體（內(nèi)墻和外墻）做成剪力墻來抵抗水平力。剪力墻一般為鋼筋混凝土墻，厚度≥160mm。剪力墻的墻段長度不宜＞8m，適用于小開間的住宅和旅館等。在180m高度范圍內(nèi)都可以適用。剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是側(cè)向剛度大，水平荷載作用下側(cè)移小；缺點(diǎn)是剪力墻的間距小，結(jié)構(gòu)建筑平面布置不靈活，不適用于大空間的公共建筑，另外結(jié)構(gòu)自重也較大。因?yàn)榧袅瘸惺艽怪焙奢d，也承受水平荷載。對高層建筑主要荷載為水平荷載，墻體既受剪又受彎，所以稱剪力墻。剪力墻按受力特點(diǎn)又分為兩種：1. 整體墻和小開口整體墻沒有門窗洞口及洞口較小可以忽略其影響的墻稱為整體墻，門窗洞口稍大一點(diǎn)的墻，可稱為小開口整體墻。整體墻和小開口整體墻基本上可以采用材料力學(xué)的計(jì)算公式進(jìn)行內(nèi)力分析。2. 雙肢剪力墻和多肢剪力墻開一排較大洞口的剪力墻叫雙肢剪力墻。開多排較大洞口的剪力墻叫多肢剪力墻。由于洞口開得較大，截面的整體性已經(jīng)破壞，通常用計(jì)算機(jī)進(jìn)行剪力墻的分析，精確度較高。剪力墻成片狀（高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)＞厚度），兩端配置較粗鋼筋并配箍筋形成暗柱，并應(yīng)配置腹部分布鋼筋。暗柱的豎筋和腹部的豎向分布筋共同抵抗彎矩。水平分布筋抵抗剪力。當(dāng)剪力墻的厚度＞160mm時(shí)應(yīng)采用雙層雙向配筋，鋼筋直徑應(yīng)≥8mm。連梁的配筋非常重要，縱向鋼筋除滿足配筋量外還要有足夠的錨固長度。箍筋除滿足配筋量以外，還有加密的要求。（縱筋錨固、箍筋加密） 框架剪力墻結(jié)構(gòu)框架剪力墻結(jié)構(gòu)是在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置適當(dāng)剪力墻的結(jié)構(gòu)。它具有框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活，有較大空間的優(yōu)點(diǎn)，又具有側(cè)向剛度較大的優(yōu)點(diǎn)?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)中，剪力墻主要承受水平荷載，豎向荷載主要由框架承擔(dān)（平剪豎框）?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)可以適用于不超過170m高的建筑。橫向剪力墻宜均勻?qū)ΨQ布置在建筑物端部附近、平面形狀變化處?？v向剪力墻宜布置在房屋兩端附近。在水平荷載的作用下，剪力墻好比固定于基礎(chǔ)上的懸臂梁，其變形為彎曲型變形，框架為剪切型變形?？蚣芘c剪力墻通過樓蓋連系在一起，并通過樓蓋的水平剛度使兩者具有共同的變形。在一般情況下，整個(gè)建筑的全部剪力墻至少承受80%的水平荷載。 筒體結(jié)構(gòu)在高層建筑中，特別是超高層建筑中，水平荷載愈來愈大，起著控制作用。筒體結(jié)構(gòu)便是抵抗水平荷載最有效的結(jié)構(gòu)體系。他的受力特點(diǎn)是，整個(gè)建筑猶如一個(gè)固定于基礎(chǔ)上的空心封閉筒式懸臂梁來抵抗水平力，見圖1A4110241。筒體結(jié)構(gòu)可分為框架核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)及多筒結(jié)構(gòu)等，見圖1A4110242?？蛲矠槊芘胖痛跋氯沽航M成，亦可視為開窗洞的筒體。內(nèi)筒一般由電梯間、樓梯間組成（2012單1）。內(nèi)筒與外筒由樓蓋連接成整體，共同抵抗水平荷載及豎向荷載。這種結(jié)構(gòu)體系適用于高度不超過300m的建筑。多筒結(jié)構(gòu)是將多個(gè)筒組合在一起，使結(jié)構(gòu)具有更大的抵抗水平荷載的能力。美國芝加哥西爾斯大樓就是9個(gè)筒結(jié)合在一起的多筒結(jié)構(gòu)。該建筑總局為442m，為鋼結(jié)構(gòu)。砌體結(jié)構(gòu)（15m）混合體系（6層）： 優(yōu)點(diǎn)：縱墻方案開間大、靈活，橫墻方案整體好、不靈活 缺點(diǎn)：空間小框架體系 （15層）：優(yōu)點(diǎn)：較大空間、靈活、立面處理方便 缺點(diǎn)：側(cè)向剛度小、側(cè)移大剪力墻體系（180m）：優(yōu)點(diǎn)：側(cè)向剛度大、側(cè)移小 缺點(diǎn)：間距小、不靈活、空間小、自重大框剪結(jié)構(gòu) （170m）：優(yōu)點(diǎn)：靈活、剛大、空間大筒體結(jié)構(gòu)（300m） 桁架結(jié)構(gòu)體系桁架是由桿件組成的結(jié)構(gòu)體系。在進(jìn)行內(nèi)力分析時(shí)，節(jié)點(diǎn)一般假定為鉸節(jié)點(diǎn)，當(dāng)荷載作用在節(jié)點(diǎn)上時(shí)，桿件只有軸向力，其材料的強(qiáng)度可得到充分發(fā)揮。桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可利用截面較小的桿件組成截面較大的構(gòu)件。單層廠房的屋架常選用桁架結(jié)構(gòu)，見圖1A4110243。（b受力最均勻、d安全度最高）屋架的弦桿外形和腹桿布置對屋架內(nèi)力變化規(guī)律起決定性作用。同樣高跨比的屋架，當(dāng)上下弦成三角形時(shí)，弦桿內(nèi)力最大；當(dāng)上弦節(jié)點(diǎn)在拱形線上時(shí)，弦桿內(nèi)力最小。屋架的高跨比一般為1/6?1/8較為合理。一般屋架為平面結(jié)構(gòu)，平面外剛度非常弱。在制作運(yùn)輸安裝過程中，大跨屋架必須進(jìn)行吊裝驗(yàn)算。桁架結(jié)構(gòu)在其他結(jié)構(gòu)體系中也得到采用。如拱式結(jié)構(gòu)單層剛架結(jié)構(gòu)等體系中，當(dāng)斷面較大時(shí)，亦可用桁架的形式，見圖1A4110244。 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架是由許多桿件按照一定規(guī)律組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架。它改變了平面桁架的受力狀態(tài)，是高次超靜定的空間結(jié)構(gòu)。平板網(wǎng)架采用較多，其優(yōu)點(diǎn)是：空間受力體系，桿件主要承受軸向力，受力合理，節(jié)約材料（如上海體育館，直徑110m，用鋼量僅49kg/㎡），整體性能好，剛度大，抗露性能好。桿件類型較少，適于工業(yè)化生產(chǎn)。平板網(wǎng)架可分為交叉桁架體系和角錐體系兩類。角錐體系受力更為合理，剛度更大，見圖1A4110245。網(wǎng)架的高度主要取決于跨度，網(wǎng)架尺寸應(yīng)與網(wǎng)架高度配合決定，腹桿的角度以45176。為宜。網(wǎng)架的高度與短跨之比一般為1/15左右。網(wǎng)架桿件一般采用鋼管，節(jié)點(diǎn)一般采用球節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)架制作精度要求高。安裝方法可分為高空拼裝和整體安裝兩類。 拱式結(jié)構(gòu)1. 拱的受力特點(diǎn)與適用范圍拱是一種有推力的結(jié)構(gòu)，它的主要內(nèi)力是軸向壓力。從圖1A4110246可以看出，梁在荷載P的作用下，向下彎曲；拱在P的作用下，拱腳產(chǎn)生支座水平反力H，也叫推力。水平反力H起著減少荷載P引起的彎曲作用。以三鉸拱為例，拱桿的內(nèi)力為：M＝M0－H?y （1A4110241） N＝V0?sina＋H?cosa （1A4110242）V＝V0?cosa－H?sina （1A4110243）式中M0與V0——相應(yīng)的簡支梁的彎矩和剪力。H?y的值愈大，拱桿截面的彎矩愈小。我們可以改變拱桿的軸線，使拱桿各截面的這樣就可使拱桿只受軸力。拱式結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)力為壓力，可利用抗壓性能良好的混凝土建造大跨度的拱式結(jié)構(gòu)。由于拱式結(jié)構(gòu)受力合理，在建筑和橋梁中被廣泛應(yīng)用。它適用于體育館、展覽館等建筑中。巴黎國家工業(yè)與技術(shù)展覽中心的拱式結(jié)構(gòu)跨度206m，是當(dāng)今世界有名的大跨度建筑。2. 拱的類型按照結(jié)構(gòu)的組成和支承方式，拱可分為三鉸拱、兩鉸拱和無鉸拱，見圖1A4110247。工程中，后兩種拱采用較多。拱是一種有推力的結(jié)構(gòu)，拱腳必須能夠可靠地傳承水平推力。解決這個(gè)問題非常重要，通常可采用下列措施：（1） 推力由拉桿承受；（2） 推力由兩側(cè)框架承受。 懸索結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)，是比較理想的大跨度結(jié)構(gòu)形式之一，在橋梁中被廣泛應(yīng)用。目前，懸索屋蓋結(jié)構(gòu)的跨度已達(dá)160m，主要用于體育館、展覽館中。索是中心受拉構(gòu)件，既無彎矩也無剪力。懸索結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件是受拉的鋼索，鋼索是用高強(qiáng)度鋼絞線或鋼絲繩制成。1. 懸索結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)懸索結(jié)構(gòu)包括三部分：索網(wǎng)、邊緣構(gòu)件和下部支承結(jié)構(gòu)。懸索的受力分析見圖1A4110248。邊梁是索的不動(dòng)鉸支座，跨度為l，索上荷載為g。索非常柔軟，其抗彎剛度忽略不計(jì)。索的形狀隨荷載性質(zhì)而變。索是中心受拉構(gòu)件，既無彎矩也無剪力。水平反力為H，方向是向外的。R＝?q?lH＝M0/yN＝H/cosaM0＝?q?l2（與索跨度相同的簡支梁跨中彎矩）索的拉力取決于跨中的垂度y，垂度越小拉力越大。索的垂度一般為跨度的1/30。索的合理軸線形狀隨荷載的作用方式而變化。2. 懸索的類型及實(shí)例懸索結(jié)構(gòu)可分為單曲面與雙曲面兩類。單曲拉索體系構(gòu)造簡單，屋面穩(wěn)定性差。雙曲拉索體系，它由承重索和穩(wěn)定索組成。支承結(jié)構(gòu)可以有很多種，如框架、拱等。北京工人體育館為圓形懸索結(jié)構(gòu)，可容納15000名觀眾，比賽大廳直徑94m；周圍為四層框架結(jié)構(gòu)，主要為附屬用房及休息廊，見圖1A4110249。 薄壁空間結(jié)構(gòu)薄壁空間結(jié)構(gòu)，也稱殼體結(jié)構(gòu)。它的厚度比其他尺寸（如跨度）小得多，所以稱薄壁。它屬于空間受力結(jié)構(gòu)，主要承受曲面內(nèi)的軸向壓力，彎矩很小。它的受力比較合理，材料強(qiáng)度能得到充分利用。薄殼常用于大跨度的屋蓋結(jié)構(gòu)，如展覽館、俱樂部、飛機(jī)庫等。薄殼結(jié)構(gòu)多采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，費(fèi)模板、費(fèi)工時(shí)。薄壁空間結(jié)構(gòu)的曲面形式很多。這里講兩種，筒殼和雙曲殼。筒殼一般由殼板、邊梁和橫隔三部分組成。筒殼的空間工作是由這三部分結(jié)構(gòu)協(xié)同完成的。它的跨度在30m以內(nèi)是有利的。當(dāng)跨度再大時(shí)，宜采用雙曲薄殼。雙曲殼適用于大空間大跨度的建筑。雙曲殼又分為圓頂殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼。目前圓頂?shù)闹睆娇蛇_(dá)200多米。圓頂結(jié)構(gòu)可用在大型公共建筑中，如天文館、展覽館的屋蓋。圓頂結(jié)構(gòu)由殼面、支座環(huán)組成。通過支座環(huán)支于垂直構(gòu)件上。殼面主要承受壓力，支座承受拉力。北京天文館頂蓋為半球形圓頂，直徑25m，殼面厚6cm，結(jié)構(gòu)自重約200kg/㎡。雙曲扁殼是雙曲拋物面的一種形式，它由殼板和豎直的邊緣構(gòu)件（橫隔構(gòu)件）組成。因?yàn)楸鈿さ氖父弑鹊酌娉叽缧〉枚?，大約為1/5，所以叫扁殼。例如北京火車站大廳，35m35m的雙曲面扁殼屋蓋，殼板為8cm，寬敞明亮，是一成功的范例。桁網(wǎng)：拉或壓 混框剪組筒：支撐體系 平面結(jié)構(gòu)：桁架、拱架、單索拱薄：壓、剪 桁網(wǎng)拱索?。焊采w體系 空間結(jié)構(gòu)：網(wǎng)架、索網(wǎng)、薄殼 索：拉1A411030建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求1A411031結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求 混凝土