建筑结构实务

CompanyLogo建筑结构知识与专业实务培训1、混凝土结构2、砌体结构3、钢结构CompanyLogo建筑结构基础1、建筑物结构的荷载作用（S）（或荷载）作用效应施加在结构上的集中力或分布力，称为作用——直接作用引起结构外加变形或约束变形的原因——间接作用——由作用引起的结构或构件的反应结构抗力（R）——结构或结构构件承受效应的能力qVM基本概念CompanyLogo——在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载。也称恒荷载或恒载。比如结构自重或土压力等。——在结构使用期间，其值随时间变化，或其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。也称活荷载或活载。比如楼面活载、屋面活载、雪荷载、风荷载、吊车荷载等。——在结构使用期间不一定出现，而一旦出现,其量值很大而持续时间较短的荷载。比如爆炸力、撞击力等。a.永久荷载b.可变荷载c.偶然荷载荷载分类按作用时间长短和性质分类CompanyLogo——结构计算时，需根据不同的设计要求采用不同的荷载数值。——荷载基本代表值。指在结构使用期间，在正常情况下出现具有一定保证率的最大荷载。——当结构同时承受两种或两种以上可变荷载时，除主导荷载（产生荷载效应最大的荷载）取标准值，其他伴随荷载取小于其标准值的组合值为代表值。——在设计基准期内经常作用在结构上的可变荷载。kccQQkqqQQkkorQG——作用于结构上时而出现，持续时间较短的较大可变荷载。kffQQa.荷载标准值b.可变荷载组合值c.可变荷载准永久值d.可变荷载频遇值荷载的代表值CompanyLogo恒荷载楼面及屋面活荷载1.民用建筑楼面活载见《规范》。对多、高层，荷载满布且达到最大值可能性很小，应适当折减。2.屋面均布活载分“上人”和“不上人”两类。3.雪荷载orkSS——基本雪压。见《规范》kS——雪荷载标准值oSr——屋面积雪分布系数，即基本雪压换算为屋面水平投影面上的雪荷载的换算系数。4.风荷载ozszkkzosz——风荷载标准值——基本风压，见《规范》——风压高度变化系数——风荷载体型系数，+为压力，-为吸力——高度z处风振系数屋面均布活载不与雪荷载同时考虑，设计时取其中较大值。CompanyLogo极限状态设计法结构功能要求在设计基准期（一般50年，也有100和25年）内，满足功能要求，即安全性(SR)，适用性，耐久性。安全性：满足特定的与建筑物功能相适应的承载力极限状态适用性：保证结构在日常使用中满足要求耐久性：保证结构的承载力的持续时间与环境适应度功能函数：Z=R-S=g(X1,X2,X3….Xn)结果分析Z=R-S0：Z=R-S0：Z=R-S=0：处于可靠状态；处于不可靠状态，即失效；处于极限状态，此方程称极限状态方程CompanyLogo建筑物的重要度与基准期我国将建筑物的重要程度分为三级，不同级别在计算中取不同的重要度系数γ0：一级，破坏后果极其严重，属于重要的建筑物；γ0≥1.1二级，破坏后果比较严重，属于一般的建筑物；γ0≥1.0三级，破坏后果相对不严重，属于比较次要的建筑物。γ0≥0.9结构的设计基准期1.结构保证其设计可靠度指标的时间期限成为设计基准期，即在基准期内，结构的可靠度指标完全满足设计要求；2.设计基准期是测算最大荷载重现期的基本期限；3.在超过设计基准期后，并非意味着结构的失效，而是其可靠度有所降低，因此基准期不能等同于建筑物的使用寿命；4.我国对于多数建筑物的设计基准期均为50年，特殊建筑物可以除外；CompanyLogo房屋设计使用年限CompanyLogo极限状态——结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。如过大变形、开裂、振动等。——结构或构件达到最大承载力或产生不适于继续承载的变形。如倾覆、疲劳破坏、压屈等。b.正常使用极限状态a.承载能力极限状态我国结构设计是以概率理论为基础的极限状态设计法。——整个结构或结构的一部分超过某一特定状态，或不能满足设计规定的某一功能要求的特定状态。极限状态设计法CompanyLogo1.承载能力极限状态表达式极限状态设计表达式b.由永久荷载控制的效应组合a.由可变荷载控制的效应组合kkRniQikciQikQQGkGooafRSSSS,,211kkRniQikciQiGkGooafRSSS,,1(1)永久荷载分项系数γG：当永久荷载对结构产生的效应对结构不利时，对由可变荷载效应控制的组合取γG=1．2；对由永久荷载效应控制的组合，取γG=1．35。当产生的效应对结构有利时，—般情况下取γG=1．0；当验算倾覆、滑移或漂浮时，取γG=0．9对其余某些特殊情况，应按有关规范采用。(2)可变荷载分项系数γQ：—般情况下取γQ=1．4；当可变荷载效应对结构构件承载能力有利时，取0。但对工业房屋的楼面结构，当其活荷载标准值4kN／㎡时，考虑到活荷载数值已较大，则取γQ=1．3。CompanyLogo2.正常使用极限状态a.标准组合b.频遇组合c.准永久组合CSSSSniQikcikQGk21CSSSniQikqiGk1CSSSSniQikqikQfGk211正常使用极限状态设计包括两个方面：裂缝控制验算受弯构件挠度验算CompanyLogo正常使用极限状态超过该极限状态，结构就不能满足预定的适用性和耐久性的功能要求。◆过大的变形、侧移（影响非结构构件、不安全感、不能正常使用（吊车）等）；◆过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）；◆过大的振动（不舒适）；◆其他正常使用要求。建筑结构设计方法CompanyLogo材料强度设计值=材料强度标准值÷材料分项系数cckcffsykyff荷载设计值=荷载标准值×材料分项系数荷载设计值等于荷载代表值乘以荷载分项系数。按承载能力极限状态计算荷载效应时，需考虑荷载分项系数；按正常使用极限状态计算荷载效应时(不管是考虑荷载的短期效应组合还是长期效应组合)，由于对正常使用极限状态的可靠度比对承载能力极限状态的可靠度要求可以适当放松，因此可以不考虑分项系数，即分项系数：1.0。rC=1.4rS=1.1~1.2CompanyLogo1、下列哪一项对结构的作用不属于可变荷载的范畴（）。A、楼面荷载B、风荷载C、雪荷载D、撞击力或爆炸力2、从《建筑结构荷载规范》中查得的某楼面荷载值为2.5KN/m2,此值是该楼面荷载的（）。A、平均值B、最大值C、标准值D、设计值3、正常使用极限状态验算时，采用（）A、荷载用设计值，材料强度用标准值B、荷载用标准值，材料强度用设计值C、荷载和材料强度用标准值D、荷载和材料强度用设计值4、计算结构长期荷载效应组合值时，对活荷载的处理方法是（）A、不考虑活荷载作用B、考虑部分活荷载的设计值C、计入活荷载的标准值D、计入活荷载的准永久值5、下列关于永久荷载分项系数的取值的叙述，错误的是（）A、可变荷载控制下γG取1.2B、永久荷载控制下γG取1.35C、永久荷载对结构有利时，γG取1.0D、为保证安全，永久荷载的分项系数取值不能小于1.0练习题CompanyLogo2、建筑结构材料钢筋1）钢筋的品种:热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋热轧钢筋HPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级HPB235级(Ⅰ级)钢筋多为光面钢筋，多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋HRB335级(Ⅱ级)和HRB400级(Ⅲ级)钢筋强度较高，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，也有用Ⅱ级钢筋作箍筋，目的为增强与混凝土的粘结，RRB400级（Ⅳ级)钢筋强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋，一般冷拉后作预应力筋。CompanyLogo钢丝:中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线的为1470~1860MPa；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、三股和七股钢绞线，中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。冷加工钢筋:是由热轧钢筋和盘条经冷加工后而成。冷加工的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。热处理钢筋:是将Ⅳ级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于预应力混凝土结构。CompanyLogo0010or5lll延伸率sefufyoa—弹性阶段bc—屈服阶段cd—硬化阶段de—颈缩阶段a—弹性极限fpc—屈服强度fyd—极限强度fbffb某些无明显屈服点的材料，以残余变形0.2%对应应力作为名义屈服强度。d0secs0.20.2%abcde《规范》取s0.2=0.85fuCompanyLogo有明显屈服点钢筋的应力-应变关系yyysfEeeseeesfyey1Es一般可采用双线性的理想弹塑性关系CompanyLogo钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求：1、具有足够的强度和适当的屈强比；2、足够的塑性；3、可焊性；4、低温性能；5、与混凝土有良好的粘结力。影响受力钢筋的锚固长度的因素：1、混凝土强度2、混凝土保护层厚度和钢筋净距3、横向配筋钢筋表面和外形特征4、受力情况锚固长度dffdfdAfltybybsya41CompanyLogo钢筋工程验收要求(强制性条文)对有抗震设防要求的框架结构，其纵向受力钢筋的强度应满足设计要求。当设计无具体要求时，对一二级抗震等级检验所得的强度实测值应符合下列规定：·钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于l.25。·钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于l.3。CompanyLogo接头应设置在受力较小处，在同一钢筋上宜少设接头。同一构件中相邻纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜相互错开。1、绑扎搭接：连接区段为1.3倍搭接长度，轴心受拉及小偏心受拉杆件（如桁架和拱的拉杆）的纵向受力钢筋不得采用绑扎搭接接头。当受拉钢筋的直径d＞28mm及受压钢筋的直径d＞32mm时，不宜采用绑扎搭接接头。当受压钢筋直径d＞25mm时，尚应在搭接接头两个端面外100mm范围内各设置2个钢筋。2、机械连接：套筒挤压连接、锥螺纹连接、直螺纹连接3、焊接连接：电渣压力焊（竖向受力构件）、闪光对焊（纵向受力钢筋）需要进行疲劳验算的构建，其纵向受拉钢筋不得采用绑扎搭接接头，也不宜采用焊接接头，严禁在钢筋上焊有任何附件（端部锚固除外）。钢筋连接CompanyLogo1、在任何情况下受拉钢筋的最小搭接长度不应小于300mm。2、纵向受压钢筋搭接时，其最小搭接长度应按上述规定确定后，乘以系数0.7取用。在任何情况下，受压钢筋的最小搭接长度不应小于200mm纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度应根据位于同一连接区段内的钢筋搭接接头面积百分率按下列公式计算：ll＝ζla纵向受拉钢筋的搭接长度修正系数纵向钢筋搭接接头面积百分率（%）≤2550100ζ1.21.41.6CompanyLogo1）混凝土的强度混凝土强度等级（立方体抗压强度标准值fcu,k）抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的混凝土强度等级：边长150mm立方体标准试件，在标准条件下（20±3℃，≥90%湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度0.15~0.3N/mm2/sec，两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的立方体抗压强度，用符号C表示，C30表示fcu,k=30N/mm2《规范》根据强度范围，从C15~C80共划分为14个强度等级，级差为5N/mm2。混凝土强度等级范围由C60提高到C80，C50以上为高强混凝土。混凝土CompanyLogo轴心抗压强度轴心抗压强度采用棱柱体试件测定，用符号fc表示，它比较接近实际构件中混凝土的受压情况。棱柱体试件高宽比一般为h/b=3~4，我国通常取150mm×150mm×450mm的棱柱体试件，也常用100×100×300试件。对于同