第一章 建筑结构概论.pptx

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第一章建筑结构概论董冬 第二节建筑结构的类型一、建筑物的构造一、基础：基础是房屋底部与地基接触的承重结构，它的作用是把房屋上部的荷载传给地基。二、墙：墙是建筑物的承重结构和围护构件。三、楼板层和地坪层：楼板层是水平方向的承重结构，并用来分隔楼层之间的空间。四、楼梯：楼梯是房屋的垂直交通工具，作为人们上下楼层和发生紧急事故时疏散人流之用。 五、屋顶：屋顶是房屋顶部的围护构件，抵抗风、雨、雪的侵袭和太阳辐射热的影响。屋顶又是房屋的承重结构，承受风、雪和施工期间的各种荷载。六、门窗：门主要用来通行人流，窗主要用来采光和通风。除上述六部分八大构件以外，还有一些附属部分，如阳台、雨篷、台阶、烟囱等。组成房屋的各部分各自起着不同的作用，但归纳起来是两大类，即承重构件和围护构件。 二、建筑结构建筑结构的定义建筑结构（结构）——建筑中由若干构件连接而成的能承受作用的平面或空间体系。注：“作用”——能使结构或构件产生效应（内力、变形、裂缝等）的各种原因的总称。作用分为：（1）直接作用即荷载：如结构自重、人群荷载、风荷载等；（2）间接作用：如地震、基础沉降、温度变化等。 建筑结构的组成1.水平构件：梁、板等，用以承受竖向荷载。2.竖向构件：柱、墙等，其作用是支承水平构件或承受水平荷载。3.基础：其作用是将建筑物承受的荷载传至地基。 第三节建筑结构的作用一、作用的种类在《民用建筑设计通则》（GB50352—2005）中对作用分为：（1）直接作用即荷载：如结构自重、人群荷载、风荷载等；包括：永久荷载、可变荷载、偶然荷载三大类.（2）间接作用：如地震、基础沉降、温度变化等。 1荷载分类按随时间的变异，结构上的荷载可分为以下三类：1.永久荷载永久荷载亦称恒荷载，是指在结构使用期间，其值不随时间变化，或者其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。如结构自重、土压力、预应力等。二、荷载的分类及荷载代表值 2.可变荷载可变荷载也称为活荷载，是指在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载。3.偶然荷载在结构使用期间不一定出现，而一旦出现，其量值很大且持续时间很短的荷载称为偶然荷载。 2荷载代表值结构设计时，对于不同的荷载和不同的设计情况，应赋予荷载不同的量值，即荷载代表值。在设计时，对荷载赋予一个规定的量值，即荷载代表值，荷载可根据不同的设计要求规定不同的代表值，以使之能更确切地反映它在设计中的特点。荷载规范中给出4种代表值：标准值、组合值、频遇值和准永久值。对永久荷载应该用标准值作为代表值，对可变荷载应根据设计要求用标准值、组合值、频遇值、准永久值作为代表值。 1）永久荷载：标准值（特征值）结构使用期内可能出现的最大荷载值永久荷载亦称恒荷载，是指在结构使用期间，其值不随时间变化，或者其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。如结构自重、土压力、预应力等。荷载标准值就是结构在设计基准期内具有一定概率的最大荷载值,它是荷载的基本代表值。设计基准期——为确定可变荷载代表值而选定的时间参数，一般取为50年。 永久荷载主要是结构自重及粉刷、装修，固定设备的重量。一般可按结构构件的设计尺寸和材料或结构构件单位体积（或面积）的自重标准值确定。对于自重变异性较大的材料，在设计中应根据其对结构有利或不利的情况，分别取其自重的下限值或上限值。[例]取钢筋混凝土单位体积自重标准值为25kN/m3，则截面尺寸为200×500mm的钢筋混凝土矩形截面梁的自重标准值为0.2×0.5×25=2.5kN/m。 标准值2)可变荷载组合值使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率与该荷载单独出现时相应的概率一致的荷载值。可变荷载的组合值取标准值乘以组合值系数可变荷载也称为活荷载，是指在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载。 频遇值（时而出现的较大荷载值）准永久值（具有较长的总持续时间，对结构的影响有如永久荷载）可变荷载的频遇值取标准值乘以频遇值系数可变荷载的准永久值取标准值乘以准永久值系数可见，可变荷载的四个代表值，除标准值外，其余三项均是在标准值的基础上乘以某个系数，可变荷载的标准值称为基本代表值。 3.偶然荷载在结构使用期间不一定出现，而一旦出现，其量值很大且持续时间很短的荷载称为偶然荷载。 一、极限状态1结构的安全等级建筑结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果（危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等）的严重性，采用不同的安全等级。根据破坏后果的严重程度，建筑结构划分为三个安全等级。第四节建筑结构极限 表1.2.1建筑结构的安全等级安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的房屋二级严重一般的房屋三级不严重次要的房屋 2结构的设计使用年限定义：房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的持久年限。结构的设计使用年限应按下表采用。 3结构的功能要求1）结构的功能要求功能要求适用性耐久性安全性 安全性——结构在正常施工和正常使用的条件下，能承受可能出现的各种作用；在设计规定的偶然事件（如强烈地震、爆炸、车辆撞击等）发生时和发生后，仍能保持必需的整体稳定性，即结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。适用性——结构在正常使用时具有良好的工作性能。例如，不会出现影响正常使用的过大变形或振动；不会产生使使用者感到不安的裂缝宽度等。 耐久性——结构在正常维护条件下具有足够的耐久性能，即在正常维护条件下结构能够正常使用到规定的设计使用年限。例如，结构材料不致出现影响功能的损坏，钢筋混凝土构件的钢筋不致因保护层过薄或裂缝过宽而锈蚀等。 2）结构的可靠性和可靠度的概念结构可靠性——结构的安全性、适用性和耐久性的总称。结构可靠度——结构在规定时间内，在规定条件下，完成预定功能的概率。(规定时间指设计使用年限；规定条件指正常设计、正常施工、正常使用和正常维护，不包括错误设计、错误施工和违反原来规定的使用情况。) 结构的可靠度是结构可靠性的概率度量，即对结构可靠性的定量描述。注意1：结构可靠度与结构使用年限长短有关。《统一标准》以结构的设计使用年限为计算结构可靠度的时间基准。注意2：结构的设计使用年限虽与结构使用寿命有联系，但不等同。当结构的使用年限超过设计使用年限后，并不意味着结构就要报废，但其可靠度将逐渐降低。 2.结构功能的极限状态（1）定义整个结构或结构的一部份，超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能（安全性、适用性、耐久性）要求，该特定状态称为该功能的极限状态。极限状态承载力极限状态正常使用极限状态 （2）分类1）承载能力极限状态——这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。承载能力极限状态主要考虑关于结构安全性的功能。 当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：●结构构件或连接因材料强度不够而破坏；●整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆等）；●结构转变为机动体系；(结构是个几何稳定的不变体系)●结构或结构构件丧失稳定（如柱子被压曲等）。 2）正常使用极限状态——正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。这一状态对应于适用性或耐久性的功能。 当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：●影响正常使用或外观的变形；●影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；●影响正常使用的振动；●影响正常使用的其他特定状态等。 第五节建筑的等级一、耐久等级在《民用建筑设计通则》（GB50352—2005）中对建筑物的耐久年限（设计使用年限）做如下规定：1类：设计使用年限为5年，适用于临时性建筑。2类：设计使用年限为25年，适用于易于替换结构构件的建筑。3类：设计使用年限为50年，适用于普通的建筑物。4类：设计使用年限为100年，适用于纪念性建筑和特别重要的建筑。 2、耐火等级我国《建筑设计防火规范》（GB50016—2006）中规定，9层及9层以下的住宅建筑、建筑高度不超过24m的公共建筑、建筑高度超24m的单层公共建筑、工业建筑等的耐火等级分为四级。耐火等级标准是依据房屋主要构件的燃烧性能和耐火极限确定的。 （1）燃烧性能指主要构件在名火或高温作用下燃烧与否，以及燃烧的难易。分燃烧材料(如木材等)、难燃烧材料(如木丝板等)和非燃烧材料(如砖、石等)。（2）耐火极限它的单位为小时。耐火极限指的是从受到火的作用起，到失掉支持能力或发生穿透性裂缝、或背火一面温度升高到220℃时所延续的时间。 不燃烧体：在空气中受到火烧或高温作用时，不起火、不燃烧、不碳化。结构构件的耐火性能一、构件的燃烧性能难燃烧体：在空气中受到火烧或高温作用时，难起火、难燃烧、难碳化，当火源移走后，燃烧或微燃立即停止。燃烧体：在明火或高温作用时，能立即着火燃烧，且火源移走后，仍能继续燃烧或微燃。 是指在标准的耐火试验中，从构件受到火的作用，到失去稳定性或完整性或绝热性为止的时间，以小时计。结构构件的耐火极限标准升温曲线梁：两侧和底面共三面受火；受火条件板：下面受火；柱：所有垂直面受火；墙：一面受火。 判别条件失去稳定性：指失去支撑能力或抗变形能力；失去完整性：指当构件一面受火时，出现穿透性裂缝或穿火孔隙；失去绝热性：指失去隔绝过量热传导的性能。分隔构件(不承重)以完整性和绝热性两个控制条件作为判别依据；承重构件以稳定性单一条件作为判别依据；承重分隔构件以稳定性、完整性和绝热性三个控制条件作为判别依据。 耐火设计方法确定建筑物耐火等级确定构件耐火极限值选择耐火措施分4个等级，与建筑物的重要性、火灾的危险性、建筑物高度、火灾荷载有关以楼板为参照构件，根据各构件的重要性确定其它构件的耐火极限值包括设计构造和防护层 表多层建筑构件的燃烧性能和耐火极限h 例1-2P20 工程设计基本要求功能要求美观要求经济要求环保要求1结构设计过程：方案设计结构分析构件设计绘施工图工艺设计建筑工程设计内容建筑设计结构设计给排水设计暖通设计电气设计强电弱电第六节建筑的等级 计算简图二、结构分析（结构设计的重要内容）简化三原则尽可能反映实际受力特性偏于安全简单数学方法解析解数值解计算理论线弹性塑性非线性材料非线性几何非线性 截面设计节点设计三、构件设计四、绘制施工图正确规范简洁美观 1.荷载分类、荷载代表值的概念及种类；2.永久荷载、可变荷载的代表值；3.结构的功能及其极限状态的含义。