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第1章建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概論
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2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同學(xué)們到大學(xué)學(xué)習(xí)的目的是什么?學(xué)技術(shù)技術(shù)是通過(guò)什么課程來(lái)體現(xiàn)?專(zhuān)業(yè)課本門(mén)課程學(xué)什么?如何學(xué)?請(qǐng)注意這門(mén)課的安排Page
3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概論2、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法3、整體建筑結(jié)構(gòu)的受力和變形特性4、樓蓋結(jié)構(gòu)6、高層建筑結(jié)構(gòu)本安排體現(xiàn)從整體到局部的設(shè)計(jì)思想,與實(shí)際工程設(shè)計(jì)思路有較大的吻合性。其中6、7、8、9根據(jù)根據(jù)教學(xué)安排選用9、房屋混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)多層框架結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)5、多層框架結(jié)構(gòu)本門(mén)課程內(nèi)容安排7、鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介8、砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Page
4鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法本課程特點(diǎn)1、是土木工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主要的和重要的專(zhuān)業(yè)課2、是力學(xué)知識(shí)以及混凝土結(jié)構(gòu)基本原理等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是依據(jù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)而進(jìn)行的創(chuàng)造性的工作規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)是最低要求!Page
5鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法力學(xué)是靈魂,結(jié)構(gòu)是吃飯的課!注意本課程與相關(guān)先修課程尤其是“結(jié)構(gòu)力學(xué)”、“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”課程的聯(lián)系熟悉國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范注意形象思維能力的培養(yǎng),注意圖形表達(dá)能力的培養(yǎng)理論分析和構(gòu)造措施相結(jié)合理論聯(lián)系實(shí)際,積累一定的感性認(rèn)識(shí)正確處理計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與手工設(shè)計(jì)的關(guān)系本課程學(xué)習(xí)方法Page
6本章內(nèi)容1.1概述1.2建筑結(jié)構(gòu)的概念、組成和類(lèi)型1.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求1.4結(jié)構(gòu)分析第1章
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概論P(yáng)age
7本章講授目的1.了解建筑結(jié)構(gòu)的概念、組成和類(lèi)型2.了解工程建設(shè)工程過(guò)程3.了解建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)系4.了解建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟、內(nèi)容和要求5.熟悉和掌握如何建立工程分析模型6.了解工程結(jié)構(gòu)分析理論和方法第1章
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概論P(yáng)age
81.1概述第1章
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概論P(yáng)age
9這里主要介紹一些概念:1.1概述2、工程結(jié)構(gòu)1、工程建設(shè)3、工程設(shè)計(jì)4、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5、對(duì)結(jié)構(gòu)工程師的要求6、溝通、合作Page
101、工程建設(shè)工程建設(shè)具有極強(qiáng)的個(gè)性,可以說(shuō)世界上沒(méi)有兩個(gè)工程是完全一樣的。1.1概述工程建設(shè)往往涉及多個(gè)領(lǐng)域,如對(duì)建筑工程來(lái)說(shuō),就涉及建筑、交通、防火、材料、結(jié)構(gòu)、水暖電、施工建造及使用維護(hù)等。這就需要各方面人員的通力合作,如結(jié)構(gòu)工程師與建筑師、設(shè)備工程師的合作Page
11主要功能是形成工程項(xiàng)目生產(chǎn)、生活和建筑造型所需要的空間承力骨架1.1概述2、工程結(jié)構(gòu)能夠長(zhǎng)期安全可靠地承受工程使用期間所可能遭受的各種荷載和變形作用、環(huán)境介質(zhì)長(zhǎng)期作用影響,包括各種自然災(zāi)害和意外事故。Page
12因此,任何一個(gè)工程建設(shè)項(xiàng)目都應(yīng)進(jìn)行細(xì)致認(rèn)真的設(shè)計(jì)過(guò)程,其中工程結(jié)構(gòu)承載著整個(gè)生命期內(nèi)各種作用的影響,是整個(gè)工程之本,對(duì)保證整個(gè)工程項(xiàng)目的安全、正常使用具有決定性的作用。體現(xiàn)人對(duì)自然界的認(rèn)識(shí),并合理運(yùn)用自然規(guī)律,對(duì)整個(gè)工程建設(shè)和使用全過(guò)程進(jìn)行合理規(guī)劃的最重要的工作是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的工作,需要各方面設(shè)計(jì)人員的密切配合。1.1概述3、工程設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮美學(xué)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、施工技術(shù)水平以及可持續(xù)發(fā)展的理念。Page
131.1概述是一項(xiàng)全面、具體、細(xì)致的綜合性工作,需要綜合考慮工程項(xiàng)目的用途、規(guī)模、投資、業(yè)主要求、材料供應(yīng)、安全、環(huán)境、地理、施工技術(shù)水平、維護(hù)、維修、拆除以及因各種災(zāi)害可能造成的損失及其對(duì)環(huán)境的影響等,并應(yīng)考慮可持續(xù)發(fā)展要求。要注意的是,工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不是“規(guī)范+計(jì)算”,更不是“規(guī)范+一體化計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序”。4、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造性工作結(jié)構(gòu)工程師在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)認(rèn)真負(fù)責(zé)做好各個(gè)環(huán)節(jié)的工作,不得有任何馬虎,否則任何疏忽都會(huì)造成不可挽回的損失。Page
141.1概述事實(shí)證明,凡是概念設(shè)計(jì)做得好的結(jié)構(gòu)工程師,其自身所擁有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念、經(jīng)驗(yàn)、判斷力和創(chuàng)造力是隨著年齡與工程實(shí)踐的增長(zhǎng)而越來(lái)越豐富,設(shè)計(jì)成果也越來(lái)越創(chuàng)新、完美,同時(shí)也會(huì)越來(lái)越受到社會(huì)的認(rèn)可,即人們常說(shuō)的“越老越吃香”。應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念、經(jīng)驗(yàn)、悟性、判斷力和創(chuàng)造力。5、對(duì)結(jié)構(gòu)工程師的要求創(chuàng)新才是結(jié)構(gòu)工程師對(duì)設(shè)計(jì)、業(yè)主和社會(huì)的最大貢獻(xiàn)。Page
151.1概述結(jié)構(gòu)工程師與建筑師應(yīng)相互溝通、通力合作,特別是在建筑設(shè)計(jì)的方案階段,結(jié)構(gòu)工程師要參與進(jìn)去,以使得建筑師的創(chuàng)意得到最大程度的體現(xiàn)。同時(shí)建筑師也應(yīng)對(duì)工程結(jié)構(gòu)的基本概念和各種結(jié)構(gòu)體系有一個(gè)基本的了解,掌握結(jié)構(gòu)的基本受力原理和傳力途徑,避免設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)或成為不合理的建筑方案。6、溝通、合作1.2建筑結(jié)構(gòu)的概念、組成和類(lèi)型1.2.1建筑結(jié)構(gòu)的概念1.2.2建筑結(jié)構(gòu)的組成1.2.3建筑結(jié)構(gòu)的類(lèi)型Page
161.2建筑結(jié)構(gòu)的概念、組成和類(lèi)型1.2.1建筑結(jié)構(gòu)的概念結(jié)構(gòu)是什么?結(jié)構(gòu)的基本解析是:1)各個(gè)組成部分的搭配和排列:文章的結(jié)構(gòu);語(yǔ)言的結(jié)構(gòu);原子結(jié)構(gòu)等;2)建筑物上承擔(dān)重力或外力的部分的構(gòu)造:磚木結(jié)構(gòu);鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等。Page
171.2建筑結(jié)構(gòu)的概念、組成和類(lèi)型1.2.1建筑結(jié)構(gòu)的概念結(jié)構(gòu)是什么?本課程所稱(chēng)的結(jié)構(gòu)是指能承受各種作用并具有適當(dāng)剛度的由各連接部件有機(jī)組合而成的系統(tǒng)。即通常所說(shuō)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件:主要包括梁、柱、桿、索等線狀構(gòu)件,墻、板、殼等二維面狀構(gòu)件,以及殼、實(shí)體等三維構(gòu)件。即結(jié)構(gòu)承擔(dān)著建筑物在施工和使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種作用。直接作用間接作用Page
181.2建筑結(jié)構(gòu)的概念、組成和類(lèi)型建筑結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu):下部結(jié)構(gòu):水平構(gòu)件(水平結(jié)構(gòu)分體系):樓蓋和屋蓋豎向構(gòu)件(豎向結(jié)構(gòu)分體系):框架、剪力墻等地下室和基礎(chǔ)地基基礎(chǔ)工程課程研究對(duì)象本課程研究對(duì)象1.2.2建筑結(jié)構(gòu)的組成Page
191.2建筑結(jié)構(gòu)的概念、組成和類(lèi)型水平結(jié)構(gòu)體系作用1.2.2建筑結(jié)構(gòu)的組成①承受樓、屋面的豎向荷載,并把豎向荷載傳遞給豎向結(jié)構(gòu)體系;②把作用在各層處的水平力傳遞并分配給豎向結(jié)構(gòu)體系(按剛度分配)實(shí)現(xiàn)上述作用的條件:水平結(jié)構(gòu)必須由豎向結(jié)構(gòu)來(lái)支承;水平結(jié)構(gòu)即樓屋蓋必須具有足夠的承載力、足夠的剛度(一般認(rèn)為平面內(nèi)剛度要無(wú)窮大)。水平結(jié)構(gòu)分體系是指水平方向的兩維尺寸較大而豎向尺寸相比水平尺寸很小的結(jié)構(gòu),也就是說(shuō)水平方向剛度大而豎向剛度很小,即為各層的樓蓋和屋蓋。Page
201.2建筑結(jié)構(gòu)的概念、組成和類(lèi)型豎向結(jié)構(gòu)體系(抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系)作用1.2.2建筑結(jié)構(gòu)的組成豎向結(jié)構(gòu)分體系一般是垂直放置的,如由梁柱組成的框架、剪力墻等。與建筑物的總高度相比,豎向結(jié)構(gòu)分體系在一個(gè)方向或兩個(gè)方向的尺寸通常是很小的,因此它們本身不穩(wěn)定,必須由水平結(jié)構(gòu)分體系來(lái)保持其穩(wěn)定位置。①承受樓、屋蓋傳來(lái)的豎向力和水平力并將其傳給下部結(jié)構(gòu);注意水平力是通過(guò)樓屋蓋傳遞的!②建筑物抵抗側(cè)向力的能力主要由豎向結(jié)構(gòu)體系提供。水平結(jié)構(gòu)體系和豎向結(jié)構(gòu)體系通過(guò)一定的連接相互作用共同抵抗外界各種作用——見(jiàn)下面介紹Page
211.2建筑結(jié)構(gòu)的概念、組成和類(lèi)型1.2.2建筑結(jié)構(gòu)的組成下部結(jié)構(gòu)的作用:①將上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的力可靠地傳給地基。②地基承載力、穩(wěn)定性。Page
221.2.3建筑結(jié)構(gòu)的類(lèi)型1.2建筑結(jié)構(gòu)的概念、組成和類(lèi)型按豎向結(jié)構(gòu)體系分類(lèi)排架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu)等建筑物的結(jié)構(gòu)類(lèi)型通常是以豎向結(jié)構(gòu)分體系的結(jié)構(gòu)類(lèi)型來(lái)命名的。Page
231.2.3建筑結(jié)構(gòu)的類(lèi)型1.2建筑結(jié)構(gòu)的概念、組成和類(lèi)型按建筑結(jié)構(gòu)所使用的主要建筑材料木結(jié)構(gòu)石結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)——本課程的對(duì)象砌體結(jié)構(gòu)——本課程的對(duì)象鋼結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)等Page
241.2.3建筑結(jié)構(gòu)的類(lèi)型1.2建筑結(jié)構(gòu)的概念、組成和類(lèi)型混合結(jié)構(gòu)與組合結(jié)構(gòu)的區(qū)別:混合結(jié)構(gòu)是指整個(gè)結(jié)構(gòu)是由兩種或兩種以上結(jié)構(gòu)材料構(gòu)成的,但結(jié)構(gòu)構(gòu)件是采用同一種材料的結(jié)構(gòu)。如由型鋼—混凝土梁、柱等構(gòu)成的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)。組合結(jié)構(gòu)指的是結(jié)構(gòu)構(gòu)件由共同工作的兩種或兩種以上結(jié)構(gòu)材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu),如在砌體結(jié)構(gòu)中,由塊體和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物的豎向受力構(gòu)件、而樓(屋)面采用鋼筋混凝土樓(屋)蓋的混合結(jié)構(gòu)。Page
251.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求1.3.1工程建設(shè)的過(guò)程1.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容1.3.3結(jié)構(gòu)和建筑關(guān)系1.3.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求Page
261.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求1.3.1工程建設(shè)的過(guò)程為保證整個(gè)工程項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)展的合理性,應(yīng)嚴(yán)格遵守先勘察后設(shè)計(jì),先設(shè)計(jì)后施工的程序。1、工程建設(shè)包括勘察、設(shè)計(jì)和施工三個(gè)主要環(huán)節(jié)同時(shí)也應(yīng)考慮到工程完成后在正常使用階段的維護(hù)和維修,乃至各種災(zāi)害、甚至工程最后報(bào)廢時(shí)可能帶來(lái)的損失等各種問(wèn)題Page
271.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求1.3.1工程建設(shè)的過(guò)程是進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的前提,主要是采取各種方法,掌握工程建設(shè)場(chǎng)地及地質(zhì)、水文等詳細(xì)情況和有關(guān)數(shù)據(jù),為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。是根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求和設(shè)計(jì)施工圖,采取各種技術(shù)手段和方法將設(shè)計(jì)成果付諸實(shí)施,是整個(gè)工程最終實(shí)現(xiàn)的環(huán)節(jié)。一般分為方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段。2、工程勘察3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4、工程施工Page
281.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求1.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容結(jié)構(gòu)方案結(jié)構(gòu)布置結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算構(gòu)件及其連接構(gòu)造的設(shè)計(jì)施工圖繪制結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算與連接構(gòu)造是相互影響的,兩者要一致上述箭頭方向表示結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序Page
291.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求1.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容針對(duì)工程的設(shè)計(jì)方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題以及與其他專(zhuān)業(yè)的配合并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,使整個(gè)工程設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)合理。1.方案設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)階段對(duì)結(jié)構(gòu)的整體進(jìn)行分析評(píng)估主要內(nèi)容:對(duì)地基、上下部結(jié)構(gòu)等提出設(shè)計(jì)方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)平面布置和結(jié)構(gòu)豎向布置必要時(shí)還應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)中受力狀況特殊的部位進(jìn)行更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析;確定主要的構(gòu)造措施以及重要部位和薄弱部位的技術(shù)措施。Page
301.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求1.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容(1)方案設(shè)計(jì)階段這一階段的設(shè)計(jì)工作對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和安全性具有決定性的影響,對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)也具有重要影響,應(yīng)給予足夠的重視,應(yīng)采用合理的結(jié)構(gòu)體系,特別是要保證結(jié)構(gòu)的整體性。應(yīng)重點(diǎn)突出構(gòu)思階段的概念設(shè)計(jì)所謂概念設(shè)計(jì)是根據(jù)建筑物所處的環(huán)境條件、使用要求和空間需要,確定合適的結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)布置,并考慮材料、施工的可行性與經(jīng)濟(jì)性。應(yīng)該從主要分體系之間的力學(xué)關(guān)系,而不僅僅是從構(gòu)件的詳圖上去構(gòu)思總體結(jié)構(gòu)方案。對(duì)于一般工程,根據(jù)本工程所處的環(huán)境與地質(zhì)條件和材料供應(yīng)及施工技術(shù)水平,參照以往既有同類(lèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)。Page
311.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求1.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容(2)初步設(shè)計(jì)階段重點(diǎn)是如何精心去改善已構(gòu)思擬定的設(shè)計(jì)方案上。這個(gè)階段主要是確定各分體系及其相關(guān)構(gòu)件的幾何尺寸與截面特征和相互之間的關(guān)系,并通過(guò)概念性近似計(jì)算來(lái)確認(rèn)該設(shè)計(jì)方案的可行性。初步設(shè)計(jì)是根據(jù)概念設(shè)計(jì)提出的幾種結(jié)構(gòu)方案和主要荷載情況,進(jìn)行較為深入的分析,并對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行比較,比如可分別采用不同結(jié)構(gòu)材料、不同結(jié)構(gòu)體系、不同結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行初步計(jì)算分析比較,并對(duì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行專(zhuān)門(mén)分析和研究,在此基礎(chǔ)上初步確定結(jié)構(gòu)整體和各部分構(gòu)件尺寸以及所采用的主要技術(shù)。初步設(shè)計(jì)階段所做的改進(jìn)決策必須反饋回去,使總體方案的概念進(jìn)一步完善。Page
321.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求2.施工圖階段1.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容施工圖設(shè)計(jì)階段的主要內(nèi)容是:⑤給出結(jié)構(gòu)施工說(shuō)明并以施工圖的形式提交最終設(shè)計(jì)圖紙。④給出模板、配筋和構(gòu)造圖;③對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及構(gòu)件與構(gòu)件之間的連接進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算;①給出準(zhǔn)確完整的樓(屋)面結(jié)構(gòu)平面布置圖;②進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析;Page
331.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求1.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容2.施工圖階段具體來(lái)說(shuō),主要工作如下五各方面:1)繪制樓(屋)面結(jié)構(gòu)平面布置圖2)分析和確定在工程生命周期內(nèi)(包括建造和使用階段)結(jié)構(gòu)上可能承受的各種荷載與變形作用的形式和量值(包括可能遭遇的意外事故影響),并應(yīng)根據(jù)工程所處環(huán)境估計(jì)環(huán)境介質(zhì)對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的影響。3)確定結(jié)構(gòu)分析計(jì)算簡(jiǎn)圖,對(duì)各種荷載和變形作用進(jìn)行分析計(jì)算,并考慮它們可能同時(shí)造成影響的情況(即荷載組合),獲知結(jié)構(gòu)整體受力性能以及各個(gè)部位的受力和變形大小。Page
341.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求以后將詳細(xì)介紹幾種主要的混凝土結(jié)構(gòu)形式的受力特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)建模、分析方法和具體的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。需要著重指出的是,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)方案是帶有全局性的問(wèn)題,也是整個(gè)設(shè)計(jì)的靈魂,應(yīng)認(rèn)真對(duì)待。1.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容2.施工圖階段4)根據(jù)所選用的結(jié)構(gòu)材料,進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件和構(gòu)件連接的設(shè)計(jì)計(jì)算,如混凝土構(gòu)件的配筋計(jì)算,并進(jìn)行適用性驗(yàn)算,考慮耐久性。(5)最終設(shè)計(jì)成果以施工圖形式提交,并將整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的各項(xiàng)技術(shù)工作整理成設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)存檔。為保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠,避免人為錯(cuò)誤,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)進(jìn)行校核和審核,以檢查是否有違背有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程的地方。Page
351.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求1.3.3結(jié)構(gòu)和建筑關(guān)系設(shè)計(jì)一個(gè)新建筑或評(píng)價(jià)一個(gè)老建筑,可以從是否滿(mǎn)足建筑設(shè)計(jì)的八字方針即“安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀”來(lái)進(jìn)行評(píng)判一項(xiàng)成功的建筑設(shè)計(jì)一定是建筑師與結(jié)構(gòu)工程師共同創(chuàng)造的完美作品,是建筑與結(jié)構(gòu)的完美結(jié)合。Page
361.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求1.3.3結(jié)構(gòu)和建筑關(guān)系如圖所示是在2007年6月28日被聯(lián)合國(guó)教科文組織評(píng)為世界文化遺產(chǎn)的悉尼歌劇院,是丹麥設(shè)計(jì)師約恩·烏松設(shè)計(jì)的,該建筑建設(shè)從1959年3月開(kāi)始,直至1973年10月竣工,斥資1億零200萬(wàn)澳大利亞元完成建造,是20世紀(jì)最具特色的建筑之一這座綜合性的藝術(shù)中心,在現(xiàn)代建筑史上被認(rèn)為是巨型雕塑式的典型作品,整個(gè)作品體現(xiàn)了建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完美結(jié)合,綜合反映了美學(xué)、社會(huì)、人文、建筑和工程技術(shù)各個(gè)方面的成就。其中,建筑設(shè)計(jì)起到了滿(mǎn)足美學(xué)表達(dá)和功能要求的主導(dǎo)作用,而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則起到了建造可行和結(jié)構(gòu)可靠的保證作用。Page
371.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求1.3.3結(jié)構(gòu)和建筑關(guān)系因此,在方案設(shè)計(jì)階段,無(wú)論是建筑師還是結(jié)構(gòu)工程師都要集中精力處理好整體的問(wèn)題,而不是致力于處理局部的構(gòu)件細(xì)部。只有深刻理解建筑總體空間形式的相互關(guān)系,才能更好地加強(qiáng)對(duì)局部構(gòu)造需求的理解。因此,先將建筑物看作一個(gè)整體空間形式,集中思路對(duì)結(jié)構(gòu)的整體體系進(jìn)行分析,并分解出子結(jié)構(gòu)體系和關(guān)鍵的構(gòu)件,然后將基本力學(xué)概念和知識(shí)融合其間,才能得到滿(mǎn)足建筑設(shè)計(jì)“八字方針”的完美建筑。Page
381.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求1.3.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體要求是保證結(jié)構(gòu)具有足夠的安全性、適用性和耐久性,并在意外事件發(fā)生時(shí)具有足夠的整體性和韌性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮功能要求與經(jīng)濟(jì)性之間的均衡,在保證結(jié)構(gòu)可靠的前提下,設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)的技術(shù)先進(jìn)的、施工方便的結(jié)構(gòu)。工程設(shè)計(jì)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位,尤其是重大工程項(xiàng)目。一般情況下,工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均應(yīng)遵守國(guó)家頒布的關(guān)于工程建設(shè)的各種政策、法規(guī)、規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程。Page
391.4結(jié)構(gòu)分析1.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型1.4.2結(jié)構(gòu)分析方法Page
401.4結(jié)構(gòu)分析1)結(jié)構(gòu)分析概念1、結(jié)構(gòu)分析是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中最主要的工作。是采用力學(xué)方法對(duì)結(jié)構(gòu)在各種作用作用下的內(nèi)力、變形等作用效應(yīng)進(jìn)行分析計(jì)算;是確定結(jié)構(gòu)上作用效應(yīng)的過(guò)程或方法;Page
411.4結(jié)構(gòu)分析然后考慮各種荷載與作用同時(shí)出現(xiàn)的可能性,進(jìn)行作用效應(yīng)組合,得到結(jié)構(gòu)構(gòu)件各控制部位的內(nèi)力設(shè)計(jì)值。1、結(jié)構(gòu)分析對(duì)于一些重要的作用效應(yīng)組合,尚應(yīng)通過(guò)結(jié)構(gòu)分析方法得到結(jié)構(gòu)在該作用效應(yīng)組合情況下的整體受力性能。有關(guān)荷載與作用的計(jì)算詳見(jiàn)第2章。2)結(jié)構(gòu)分析步驟:確定結(jié)構(gòu)上所有可能的直接與間接作用;分別確定它們的作用效應(yīng);Page
421.4結(jié)構(gòu)分析(3)采用合理的材料本構(gòu)關(guān)系或構(gòu)件單元的受力-變形關(guān)系。1、結(jié)構(gòu)分析3)結(jié)構(gòu)分析一般要求:(1)結(jié)構(gòu)的整體和其部分必須滿(mǎn)足力學(xué)平衡條件;(2)在不同程度上符合結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)條件,包括節(jié)點(diǎn)和邊界的約束條件;上述三個(gè)要求對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)分析的三項(xiàng)基本要求,即:力學(xué)平衡條件、變形協(xié)調(diào)(幾何)條件和本構(gòu)(物理)關(guān)系。Page
431.4結(jié)構(gòu)分析本構(gòu)關(guān)系則需合理地選用。力學(xué)平衡條件必須滿(mǎn)足是為了保證結(jié)構(gòu)在給定荷載或作用下的實(shí)際承載力。變形協(xié)調(diào)條件是指在結(jié)構(gòu)受力變形后構(gòu)件與構(gòu)件連接或構(gòu)件內(nèi)部變形保持連續(xù)性的條件,嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)分析理論要求滿(mǎn)足變形協(xié)調(diào)條件,如力法、位移法等。1、結(jié)構(gòu)分析力學(xué)平衡條件必須滿(mǎn)足;變形協(xié)調(diào)條件應(yīng)在不同程度上予以滿(mǎn)足;但有時(shí)對(duì)于實(shí)際結(jié)構(gòu)的復(fù)雜受力部位,如按嚴(yán)格的變形協(xié)調(diào)條件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析會(huì)過(guò)于復(fù)雜,根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)研究,可以采用簡(jiǎn)化的近似變形協(xié)調(diào)條件,比如對(duì)于空間結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū),通常采用剛接假定,這就是所謂的變形協(xié)調(diào)條件應(yīng)在不同程度上予以滿(mǎn)足。Page
441.4結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析的關(guān)鍵問(wèn)題是建立合理的結(jié)構(gòu)分析模型,即計(jì)算模型。1、結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析包括分析模型、分析理論和方法Page
451.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型的定義:2、結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型用一個(gè)能反映基本受力和變形性能的簡(jiǎn)化的計(jì)算圖形來(lái)代替實(shí)際結(jié)構(gòu)。這種代替實(shí)際結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化圖形稱(chēng)為結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型(即力學(xué)中所稱(chēng)的計(jì)算簡(jiǎn)圖)。這是為了將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化,抓住主要問(wèn)題,忽略次要問(wèn)題;使結(jié)構(gòu)便于分析。但是要注意次要問(wèn)題有時(shí)也會(huì)成為主要問(wèn)題,因此,在結(jié)構(gòu)分析后,不要忘了在結(jié)構(gòu)分析時(shí)忽略的次要問(wèn)題,必須通過(guò)一定的方式、方法(如通過(guò)構(gòu)造處理)解決。Page
461.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型通常都是依據(jù)理論或試驗(yàn)分析進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化和近似假定。結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型的簡(jiǎn)化要點(diǎn)分述如下:計(jì)算模型的選擇原則:1)計(jì)算模型應(yīng)能反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的主要受力和變形性能;2)保留主要因素,略去次要因素,使計(jì)算模型便于計(jì)算。應(yīng)當(dāng)指出,計(jì)算模型的選擇在上述原則指導(dǎo)下,要根據(jù)當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐木唧w要求和條件來(lái)選用,并不是一成不變的。2、結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型Page
471.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型但在大多數(shù)情況下,??珊雎砸恍┐我目臻g約束而將實(shí)際結(jié)構(gòu)分解為二維結(jié)構(gòu)分析模型即通常所說(shuō)的平面結(jié)構(gòu),使計(jì)算得以簡(jiǎn)化。所以在對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移分析時(shí),可以直接對(duì)各個(gè)獨(dú)立的平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行,各個(gè)平面結(jié)構(gòu)通過(guò)連接形成一個(gè)三維空間結(jié)構(gòu)。3、結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型簡(jiǎn)化要點(diǎn)1)結(jié)構(gòu)體系的簡(jiǎn)化一般結(jié)構(gòu)實(shí)際上都是空間結(jié)構(gòu),各部分相互連接成為一個(gè)空間整體,以承受各個(gè)方向可能出現(xiàn)的作用。是指一個(gè)平面內(nèi)的作用力對(duì)另一平面內(nèi)的作用力沒(méi)有顯著影響Page
481.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型1)結(jié)構(gòu)體系的簡(jiǎn)化如圖1-2所示的空間框架結(jié)構(gòu),由縱向和橫向平面框架構(gòu)成。a)
b)c)
d)圖1-2平面框架分析模型a)框架結(jié)構(gòu)圖;b)平面布置圖圖;c)橫向框架;d)縱向框架3、結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型簡(jiǎn)化要點(diǎn)如果僅考慮樓面均布荷載和沿橫向均布的水平荷載(如風(fēng)荷載、水平地震作用)時(shí),各橫向平面框架的側(cè)向位移基本一致,因而可取出一榀平面框架進(jìn)行分析。前提條件是樓板在其自身平面內(nèi)具有足夠的剛度,一般情況下是可以滿(mǎn)足的。Page
491.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型1)結(jié)構(gòu)體系的簡(jiǎn)化此時(shí)不能按平面框架結(jié)構(gòu)計(jì)算,而需要考慮樓板平面內(nèi)變形影響,按各榀框架協(xié)同工作進(jìn)行計(jì)算,這實(shí)際上是一種近似的三維空間分析。3、結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型簡(jiǎn)化要點(diǎn)但如果樓板上開(kāi)洞較大,尤其是當(dāng)樓板邊緣處開(kāi)洞時(shí),該條件就會(huì)不滿(mǎn)足。所謂空間結(jié)構(gòu),其作用力一般沿兩個(gè)方向傳遞,如殼體結(jié)構(gòu)等。平面和空間布置復(fù)雜的桿系結(jié)構(gòu),如網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也屬于空間結(jié)構(gòu)。通常,空間結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件往往同時(shí)承受多個(gè)方向的力。Page
501.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型2)桿件的簡(jiǎn)化桿件的截面尺寸(寬度、厚度)通常比桿件長(zhǎng)度小得多,截面變形符合平截面假設(shè),截面上的應(yīng)力可根據(jù)截面的內(nèi)力(彎矩、剪力、軸力)來(lái)確定,截面上的變形也可根據(jù)軸線上的應(yīng)變分量來(lái)確定。當(dāng)截面尺寸增大到超過(guò)桿長(zhǎng)的1/4時(shí),桿件用軸線表示的簡(jiǎn)化,將引起較大的誤差。桿件可用其軸線表示,桿件之間的連接區(qū)用節(jié)點(diǎn)表示,桿長(zhǎng)用節(jié)點(diǎn)間的距離表示,荷載的作用點(diǎn)也轉(zhuǎn)移到軸線上。3、結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型簡(jiǎn)化要點(diǎn)Page
511.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型3)支座和連接節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)中桿件與桿件之間的相互連接處,簡(jiǎn)化為節(jié)點(diǎn)。3、結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型簡(jiǎn)化要點(diǎn)鉸節(jié)點(diǎn)通??珊?jiǎn)化為固定端剛節(jié)點(diǎn)理想鉸節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)是被連接的桿件在節(jié)點(diǎn)處不能相對(duì)移動(dòng),但可以繞鉸自由轉(zhuǎn)動(dòng);在鉸節(jié)點(diǎn)處可以承受和傳遞力,但不能承受和傳遞力矩。剛節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)是被連接的桿件在節(jié)點(diǎn)處不能相對(duì)移動(dòng),也不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),而節(jié)點(diǎn)本身可以轉(zhuǎn)動(dòng),但被連接的桿件所成的角度保持不變,在剛節(jié)點(diǎn)處不但能承受和傳遞力,而且能承受和傳遞力矩。固定端的特點(diǎn)是被連接的桿件在結(jié)點(diǎn)處不能相對(duì)移動(dòng),也不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),節(jié)點(diǎn)本身也不能轉(zhuǎn)動(dòng),在節(jié)點(diǎn)處不但能承受和傳遞力,而且能承受和傳遞力矩。Page
521.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型桁架節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化:鋼桁架常用螺栓連接、焊接,節(jié)點(diǎn)可以傳遞一定的彎矩;鋼筋混凝土桁架的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造則往往采用剛性連接。但上述桿件內(nèi)的彎矩所產(chǎn)生的應(yīng)力很?。▽?shí)際是彎矩很小,原因是偏心距很?。?,只要在節(jié)點(diǎn)構(gòu)造上采取適當(dāng)?shù)拇胧?,該?yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)或桿件不會(huì)造成危害,故一般計(jì)算中桁架節(jié)點(diǎn)均可按鉸結(jié)處理。3)支座和連接節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化木桁架常常采用榫接,與鉸節(jié)點(diǎn)的力學(xué)假定較為接近;嚴(yán)格地說(shuō),鋼桁架和鋼筋混凝土桁架都應(yīng)該按剛架結(jié)構(gòu)計(jì)算,各桿件除承受軸力外,還承受彎矩的作用。Page
531.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型鋼筋混凝土框架邊柱和梁的結(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化:如圖1-3a所示當(dāng)梁的線剛度il比柱的線剛度iz大很多(一般認(rèn)為il/iz>5)時(shí),柱對(duì)梁端約束作用很小,而能阻止梁端發(fā)生豎向位移,這時(shí)可認(rèn)為梁簡(jiǎn)支于柱上。a)
b)
c)
d)圖1-3鋼筋混凝土梁柱結(jié)點(diǎn)梁的線剛度比柱的線剛度小得多(iz/il)時(shí),可簡(jiǎn)化為固定端。3)支座和連接節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化一般情況下,計(jì)算時(shí)可簡(jiǎn)化為一剛節(jié)點(diǎn)。Page
541.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型如圖1-3a所示,e)f)圖1-3鋼筋混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋混凝土框架邊柱和梁的結(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化:3)支座和連接節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化由于梁中上下皮鋼筋不能形成力偶,所以可看成梁簡(jiǎn)支于柱上。此時(shí)結(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化與梁柱線剛度比值無(wú)關(guān)。Page
551.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型鋼筋混凝土梁垂直擱置于砌體墻,其支座可按鉸結(jié)考慮;(a)(b)(c)(d)圖1-4支承于砌體墻上的鋼筋混凝土梁支承于砌體墻上的鋼筋混凝土梁支座簡(jiǎn)化:鋼筋混凝土梁平行擱置于砌體墻,可按固定端考慮,固定端的位置應(yīng)內(nèi)移a值。3)支座和連接節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化如圖1-4a所示而如圖1-4c所示Page
561.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型如圖1-5(a)所示(a)(b)(c)(d)圖1-5支承于剪力墻上的鋼筋混凝土梁鋼筋混凝土梁與剪力墻連接處支座簡(jiǎn)化:2)梁軸線與墻平面平行,可假定梁固定于墻上,固定端可取墻邊。3)支座和連接節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化1)梁軸線與剪力墻的厚度方向一致,可假定為剛節(jié)點(diǎn),如圖1-5(c)所示Page
571.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型由于邊框架梁約束樓面梁的扭轉(zhuǎn)剛度較小且隨著邊框架梁在扭矩作用下開(kāi)裂引起扭轉(zhuǎn)剛度進(jìn)一步下降,所以可看成鉸節(jié)點(diǎn),如圖1-6b所示。a)
b)
圖1-6與邊框架梁連接的鋼筋混凝土梁梁與梁整澆連接時(shí)支座的簡(jiǎn)化:3)支座和連接節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化如圖1-6a為一樓面梁與邊框架梁整澆連接Page
581.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型框架柱與基礎(chǔ)整澆且柱中配置的鋼筋所受到的拉壓力能形成力偶來(lái)抵抗外彎矩,在基礎(chǔ)不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下,可按固定支座考慮,如圖1-7c所示;圖1-7柱與基礎(chǔ)連接a)b)c)d)框架柱與基礎(chǔ)連接的簡(jiǎn)化:的柱中配置的鋼筋所受到的拉壓力不能形成力偶,故應(yīng)看成鉸支座,如圖1-7d所示。3)支座和連接節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化如圖1-7a所示而如圖1-7b所示Page
591.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型有時(shí)對(duì)于構(gòu)件來(lái)說(shuō),支座可以近似按鉸結(jié)處理,但對(duì)連接本身來(lái)說(shuō),則連接部位的部分嵌固剛度引起的彎矩或支承壓力的分布影響不能忽略,因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常希望連接部位具有比構(gòu)件更可靠的安全要求。螺栓群連接雖然有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度,但與鋼梁的抗彎剛度相比則很小,因此對(duì)于鋼梁內(nèi)力計(jì)算來(lái)說(shuō)可按鉸結(jié)考慮。然而,螺栓群連接轉(zhuǎn)動(dòng)剛度所形成嵌固彎矩對(duì)栓釘預(yù)埋件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),就顯得尤為重要,如忽略螺栓群的嵌固彎矩影響,則可能會(huì)導(dǎo)致栓釘預(yù)埋件先于鋼梁破壞的問(wèn)題,這種破壞不符合“強(qiáng)連接、弱構(gòu)件”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則。圖1-8鋼梁與混凝土墻的連接典型的例子是圖1-8所示的鋼梁與混凝土墻的連接,鋼梁用螺栓固定在埋置于混凝土墻內(nèi)預(yù)埋件連接板上。Page
601.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型需要特別強(qiáng)調(diào)的是,理想化的結(jié)構(gòu)分析模型或多或少地與實(shí)際結(jié)構(gòu)情況會(huì)存在差異,因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)盡可能通過(guò)可靠的構(gòu)造連接措施使結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)與結(jié)構(gòu)分析模型相一致;另一方面也需要考慮這種差異的趨勢(shì)和影響程度,以便采取必要的措施進(jìn)行處理,這種問(wèn)題的處理對(duì)支座和節(jié)點(diǎn)的連接尤為重要。如在支座和節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)化時(shí)抓住主要問(wèn)題,忽略次要問(wèn)題以便簡(jiǎn)化計(jì)算,但次要問(wèn)題實(shí)際上是不能無(wú)條件忽略的,因?yàn)樵谝欢l件下次要問(wèn)題會(huì)上升為主要問(wèn)題。Page
611.4.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型但是實(shí)際上支座處由于梁端上部有砌體約束,即有一定的嵌固作用,因此梁端實(shí)際上存在一定的嵌固彎矩,由于這種嵌固程度不易確定,為避免梁端上部出現(xiàn)裂縫等問(wèn)題,一般均需配置一定的構(gòu)造鋼筋。當(dāng)梁的剛度很大時(shí),墻體設(shè)計(jì)中也應(yīng)考慮梁端嵌固彎矩的影響。圖1-5所示次要問(wèn)題解決示例:支承于砌體墻上的鋼筋混凝土梁簡(jiǎn)化為鉸節(jié)點(diǎn)的結(jié)果是支座彎矩在力學(xué)計(jì)算時(shí)為零Page
621.4.2結(jié)構(gòu)分析方法結(jié)構(gòu)分析方法彈性分析方法塑性?xún)?nèi)力重分布分析方法彈塑性分析方法塑性極限分析方法結(jié)構(gòu)非線性分析方法試驗(yàn)分析方法Page
631.4.2結(jié)構(gòu)分析方法1、彈性分析方法假定結(jié)構(gòu)材料的本構(gòu)關(guān)系和構(gòu)件的受力-變形關(guān)系均是線性的;當(dāng)忽略二階效應(yīng)影響時(shí),荷載效應(yīng)與荷載大小成正比一般說(shuō)來(lái),結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)下,采用彈性分析方法得到的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形與實(shí)際情況的誤差很小。但當(dāng)結(jié)構(gòu)達(dá)到承載能力極限狀態(tài)時(shí),由于結(jié)構(gòu)中不同構(gòu)件的屈服存在先后次序,結(jié)構(gòu)材料也有不同程度的塑性,特別是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),在正常使用狀態(tài)下是帶裂縫工作的,而且構(gòu)件的剛度大小與其受力大小相關(guān),因此采用彈性分析方法的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)構(gòu)的內(nèi)力會(huì)有差別,但大部分情況下按彈性分析方法計(jì)算得到的內(nèi)力來(lái)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)是偏于安全的。Page
641.4.2結(jié)構(gòu)分析方法少數(shù)結(jié)構(gòu)因混凝土開(kāi)裂部分的剛度減小而發(fā)生內(nèi)力重分布,可能影響其它部分的開(kāi)裂和變形的情況??紤]到混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂后剛度的減小,對(duì)梁、柱構(gòu)件可分別取用不同的剛度折減值,且不再考慮剛度隨作用效應(yīng)而變化。在此基礎(chǔ)上,結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形仍可采用彈性分析方法進(jìn)行分析。1、彈性分析方法此法可用于正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)作用效應(yīng)的分析。Page
651.4.2結(jié)構(gòu)分析方法是用線彈性分析方法獲得結(jié)構(gòu)內(nèi)力后,按照塑性?xún)?nèi)力重分布的規(guī)律,確定結(jié)構(gòu)控制截面的內(nèi)力,此法可用于超靜定混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),如混凝土連續(xù)梁和連續(xù)板,該方法具有充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)潛力,節(jié)約材料,簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和方便施工等優(yōu)點(diǎn)。2、塑性?xún)?nèi)力重分布分析方法對(duì)重力荷載作用下的框架、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的現(xiàn)澆梁以及雙向板等,經(jīng)彈性分析求得內(nèi)力后,可對(duì)支座或節(jié)點(diǎn)彎矩進(jìn)行適度調(diào)幅,并確定相應(yīng)的跨中彎矩。但應(yīng)注意到,抗彎能力調(diào)低部位的變形和裂縫可能相應(yīng)增大。Page
661.4.2結(jié)構(gòu)分析方法又稱(chēng)塑性分析法或極限平衡法。它是基于材料或構(gòu)件截面的剛-塑性或彈-塑性假設(shè),應(yīng)用上限解、下限解和解答唯一性等塑性理論的基本定理,計(jì)算結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)時(shí)的內(nèi)力或極限荷載。3、塑性極限分析方法此法主要用于周邊有梁或墻支承的雙向板設(shè)計(jì),工程設(shè)計(jì)和施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明,在規(guī)定條件下按此法進(jìn)行計(jì)算簡(jiǎn)便易行,可以保證結(jié)構(gòu)的安全。需注意的是,塑性理論分析得到的結(jié)果對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài),結(jié)構(gòu)材料的承載潛力得到完全利用,因此實(shí)際運(yùn)用時(shí)應(yīng)注意其適用條件,而且對(duì)于正常使用極限狀態(tài)需要另行計(jì)算。Page
671.4.2結(jié)構(gòu)分析方法4、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)分析方法是工程結(jié)構(gòu)分析最可靠的方法,目前所采用的簡(jiǎn)化分析方法一般都是經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證的。采用結(jié)構(gòu)試驗(yàn)分析方法的情況:1)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有規(guī)定或超出標(biāo)準(zhǔn)適用范圍的情況2)計(jì)算參數(shù)不能確切反映工程實(shí)際的特定情況3)現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法可能導(dǎo)致不安全或設(shè)計(jì)結(jié)果過(guò)于保守的情況4)或新型結(jié)構(gòu)(或構(gòu)件)的應(yīng)用或新設(shè)計(jì)公式的建立例如剪力墻及其孔洞周?chē)?,框架和桁架的主要?jié)點(diǎn),構(gòu)件的疲勞,受力狀態(tài)復(fù)雜的水壩等。Page
681.4.2結(jié)構(gòu)分析方法實(shí)際上,結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法是能反映實(shí)際結(jié)構(gòu)受力性能的材料,或其它材料,包括彈性材料制作成結(jié)構(gòu)的整體或其部分模型,測(cè)定模型在荷載作用下的內(nèi)力(或應(yīng)力)分布、變形或裂縫等效應(yīng)。4、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)分析方法結(jié)構(gòu)試驗(yàn)應(yīng)經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì),對(duì)試件的形狀、尺寸和數(shù)量,材料的品種和性能指標(biāo),邊界條件,加載方式、數(shù)值和加載制度,量測(cè)項(xiàng)目和測(cè)點(diǎn)布置等作出仔細(xì)的規(guī)劃,以確保試驗(yàn)結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性。Page
691.4.2結(jié)構(gòu)分析方法結(jié)構(gòu)的非線性包括材料非線性和幾何非線性。結(jié)構(gòu)非線性分析與結(jié)構(gòu)受力過(guò)程更為接近,但比線彈性和塑性分析方法要復(fù)雜得多,而非線彈性動(dòng)力分析就更為復(fù)雜,一般僅用于重要的大型工程結(jié)構(gòu)或受力復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分析。材料非線性是指材料、截面或構(gòu)件的非線性本構(gòu)關(guān)系,如應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、彎矩-曲率關(guān)系、荷載-位移關(guān)系等;幾何非線性是指結(jié)構(gòu)的受力與結(jié)構(gòu)變形有關(guān),稱(chēng)為二階效應(yīng)。一般情況,考慮材料非線性的情況較多,而幾何非線性?xún)H在結(jié)構(gòu)變形對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響不可忽略時(shí)考慮,如高層、高聳結(jié)構(gòu)分析和長(zhǎng)柱分析時(shí),就必須考慮豎向荷載作用下結(jié)構(gòu)側(cè)移引起的附加內(nèi)力。Page
701.4.3結(jié)構(gòu)分析方法數(shù)值解的方法很多,常用的有:有限元法、差分法、有限條分法等,一般需要借助計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行計(jì)算,故也稱(chēng)為程序分析方法,其中有限單元法的適用范圍最廣,可以計(jì)算各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式和邊界條件。目前已有許多成熟的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析軟件可供使用。解析解又稱(chēng)為理論解,適用于比較簡(jiǎn)單的計(jì)算模型。由于實(shí)際工程結(jié)構(gòu)并非像結(jié)構(gòu)力學(xué)所介紹的計(jì)算模型那樣理想化,除少數(shù)簡(jiǎn)單情況外,解析解幾乎很難得到實(shí)際應(yīng)用。結(jié)構(gòu)分析方法依據(jù)所采用的數(shù)學(xué)方法解析解數(shù)值解Page
711.4.2結(jié)構(gòu)分析方法由于使用者一般對(duì)結(jié)構(gòu)分析程序的編著所采用的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型并不了解,而且其計(jì)算過(guò)程也不可見(jiàn),因此應(yīng)對(duì)程序分析結(jié)果進(jìn)行必要的概念判別和校核,在確認(rèn)其合理、有效后方可應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)分析所采用的計(jì)算軟件應(yīng)經(jīng)考核和驗(yàn)證,其技術(shù)條件應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求。對(duì)于不熟悉的結(jié)構(gòu)形式和重要工程結(jié)構(gòu),應(yīng)采用兩個(gè)以上經(jīng)過(guò)考核和驗(yàn)證的程序進(jìn)行計(jì)算,以保證分析結(jié)果的可靠。Page
72謝謝!混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法
Designmethodofconcretestructure混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法
Designmethodofconcretestructure4、理解建筑結(jié)構(gòu)按近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的思路及其實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式。Page
75教學(xué)要求:1、理解建筑結(jié)構(gòu)上的作用與荷載的定義、荷載分類(lèi)及其四種代表值;掌握豎向荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、吊車(chē)荷載及水平地震作用的計(jì)算方法;2、了解地震作用的基本概念;3、理解建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài);Page
762.1建筑結(jié)構(gòu)荷載Page
772.1.1結(jié)構(gòu)上的作用與荷載建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上可能出現(xiàn)的各種作用和環(huán)境影響。使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形的原因稱(chēng)為作用直接作用:荷載間接作用:混凝土收縮和徐變、溫度變化、地基沉降、基礎(chǔ)變形及地震等環(huán)境影響是指使結(jié)構(gòu)材料隨時(shí)間逐漸劣化(如老化、銹蝕、碳化、凍融、剝蝕)的外界因素,導(dǎo)致影響結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性由作用(或荷載)引起的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的反應(yīng),包括構(gòu)件截面的內(nèi)力(如彎矩、剪力、軸向力、扭矩等)以及變形和裂縫等稱(chēng)為結(jié)構(gòu)上的作用效應(yīng)(或荷載效應(yīng))。Page
782.1.2
荷載(作用)分類(lèi)1.按隨時(shí)間的變化分類(lèi):在結(jié)構(gòu)使用期間,其值不隨時(shí)間變化或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì),或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的荷載,也稱(chēng)為恒載,例如:結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。在結(jié)構(gòu)使用期間,其值隨時(shí)間變化,且其變化與平均值相比不可以忽略不計(jì)的荷載,也稱(chēng)活載,例如:樓(屋)面活荷載、積灰荷載、吊車(chē)荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、多遇地震等。在結(jié)構(gòu)使用期間,不一定出現(xiàn),一旦出現(xiàn),其值很大且持續(xù)時(shí)間很短的荷載,例如爆炸力、撞擊力、罕遇地震等。1)永久荷載:2)可變荷載:3)偶然荷載:Page
792.1.2荷載(作用)分類(lèi)2.按隨空間位置的變化分類(lèi):是指在結(jié)構(gòu)空間位置上具有固定分布的荷載,可變荷載也可以是固定荷載,只是其數(shù)值是隨時(shí)間變化的,如固定設(shè)備、水箱等。是指在結(jié)構(gòu)空間位置上的一定范圍內(nèi)有規(guī)律或隨機(jī)移動(dòng)的荷載,如樓面上的人群荷載、吊車(chē)荷載、車(chē)輛荷載等。2)移動(dòng)荷載:1)固定荷載:Page
802.1.2荷載(作用)分類(lèi)3.按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)性質(zhì)分類(lèi):是指對(duì)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不產(chǎn)生動(dòng)力效應(yīng),或其動(dòng)力效應(yīng)可以忽略不計(jì)的荷載,如結(jié)構(gòu)自重、樓面活荷載、雪荷載等。是指對(duì)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不可忽略的動(dòng)力效應(yīng)的荷載,如設(shè)備振動(dòng)、工業(yè)廠房的吊車(chē)荷載、高聳結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載、車(chē)輛剎車(chē)、撞擊力和爆炸力等。1)靜力荷載:2)動(dòng)力荷載:Page
812.1.2荷載(作用)分類(lèi)3.按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)性質(zhì)分類(lèi):是指對(duì)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不產(chǎn)生動(dòng)力效應(yīng),或其動(dòng)力效應(yīng)可以忽略不計(jì)的荷載,如結(jié)構(gòu)自重、樓面活荷載、雪荷載等。是指對(duì)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不可忽略的動(dòng)力效應(yīng)的荷載,如設(shè)備振動(dòng)、工業(yè)廠房的吊車(chē)荷載、高聳結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載、車(chē)輛剎車(chē)、撞擊力和爆炸力等。1)靜力荷載:2)動(dòng)力荷載:Page
822.1.3荷載代表值標(biāo)準(zhǔn)值組合值頻遇值準(zhǔn)永久值荷載代表值其它代表值可在標(biāo)準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上乘以相應(yīng)的系數(shù)后得到。荷載標(biāo)準(zhǔn)值是基本代表值Page
832.1.3荷載代表值荷載標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)可變荷載應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值作為代表值;是指其在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期(一般結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)值為50年)內(nèi)最大荷載統(tǒng)計(jì)分布的特征值,例如均值、眾值、中值或某個(gè)分位值。對(duì)永久荷載應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值;對(duì)偶然荷載按結(jié)構(gòu)的使用特點(diǎn)確定其代表值。Page
842.1.3荷載代表值是指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi),其超越的總時(shí)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。可變荷載頻遇值為可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以頻遇值系數(shù)得到。可變荷載代表值標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)于有足夠統(tǒng)計(jì)資料的可變荷載可根據(jù)其最大荷載的統(tǒng)計(jì)分布按一定保證率取其上限分位值。實(shí)際荷載統(tǒng)計(jì)困難時(shí),可根據(jù)長(zhǎng)期工程經(jīng)驗(yàn)確定一個(gè)協(xié)議值作為荷載標(biāo)準(zhǔn)值。組合值是指對(duì)于有兩種和兩種以上可變荷載同時(shí)作用時(shí),使組合后的荷載效應(yīng)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的超越概率能與荷載單獨(dú)作用時(shí)相應(yīng)超越概率趨于一致的荷載值。可變荷載的組合值為可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以組合值系數(shù)得到。準(zhǔn)永久值是指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi),其超越的總時(shí)間約為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期一半的荷載值??勺兒奢d準(zhǔn)永久值為可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以準(zhǔn)永久值系數(shù)得到。頻遇值Page
852.1.4
永久荷載永久荷載包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件、圍護(hù)構(gòu)件、面層及裝飾、固定設(shè)備、長(zhǎng)期儲(chǔ)物的自重,以及其他需要按永久荷載考慮的荷載。對(duì)于各類(lèi)結(jié)構(gòu)構(gòu)件和永久性非結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重,由于其變異性不大,且多為正態(tài)分布并以其分布的均值作為荷載標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)于自重變異性較大的材料,尤其是制作屋面的輕質(zhì)材料,考慮到結(jié)構(gòu)的可靠性,在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)該荷載對(duì)結(jié)構(gòu)有利或不利,分別取其自重的下限值或上限值?!逗奢d規(guī)范》附錄A中查不到的新型材料應(yīng)由業(yè)主提供或通過(guò)試驗(yàn)確定。舉例:如連續(xù)梁某跨上的荷載越大,本跨的正彎矩也越大,即對(duì)本跨不利,而相鄰跨正彎矩會(huì)變小,即對(duì)相鄰跨有利。Page
862.1.5樓面和屋面活荷載樓面活荷載是指人群、家具、物品(民用建筑)和機(jī)器、車(chē)輛、設(shè)備、堆料(工業(yè)建筑)等產(chǎn)生的分布重力荷載;《工程結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》按等效均布荷載方法給出了各類(lèi)民用建筑的樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其有關(guān)代表值系數(shù),見(jiàn)附錄A附表A-1。1.民用建筑樓面活荷載屋面活荷載是指檢修人員與維修工具等以及屋面作為花園、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所或作為直升機(jī)停機(jī)坪等產(chǎn)生的分布荷載。在設(shè)計(jì)梁、墻、柱和基礎(chǔ)時(shí),還可考慮樓面活荷載折減,參見(jiàn)《工程結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》4.2.4條和4.2.5條。Page
872.1.5樓面和屋面活荷載2.工業(yè)建筑樓面活荷載在生產(chǎn)使用或安裝檢修時(shí),由設(shè)備、管道、運(yùn)輸工具及可能拆除隔墻產(chǎn)生的局部荷載,均應(yīng)按實(shí)際情況考慮,可采用等效均布活荷載代替。設(shè)備位置固定的情況,可直接按固定位置對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算,但應(yīng)考慮因設(shè)備安裝和維修過(guò)程中的位置變化可能出現(xiàn)的最不利效應(yīng)。樓面等效均布活荷載,包括計(jì)算次梁、主梁和基礎(chǔ)時(shí)的樓面活荷載,可分別按《荷載規(guī)范》附錄C的規(guī)定確定。對(duì)于一般金工車(chē)間、儀器儀表車(chē)間、電子元器件車(chē)間、棉紡織車(chē)間、輪胎廠準(zhǔn)備車(chē)間和糧食加工車(chē)間,當(dāng)缺乏資料時(shí),可按《荷載規(guī)范》的附錄D采用。Page
882.1.5樓面和屋面活荷載2.工業(yè)建筑樓面活荷載一般無(wú)設(shè)備區(qū)域的操作荷載,包括操作人員、一般工具、零星原料和成品的自重,可按均布活荷載考慮,采用2.0kN/m2。工業(yè)建筑樓面活荷載的組合值系數(shù)、頻遇值系數(shù)和準(zhǔn)永久值系數(shù)應(yīng)按實(shí)際情況采用;但在任何情況下,組合值和頻遇值系數(shù)不應(yīng)小于0.7,準(zhǔn)水久值系數(shù)不應(yīng)小于0.6。生產(chǎn)車(chē)間的參觀走廊活荷載可取3.5kN/m2。生產(chǎn)車(chē)間的樓梯活荷載,可按實(shí)際情況采用,但不宜小于3.5kN/m2。在設(shè)備所占區(qū)域內(nèi)可不考慮操作荷載和堆料荷載。Page
892.1.5樓面和屋面活荷載表2-1屋面均布活荷載項(xiàng)次類(lèi)別標(biāo)準(zhǔn)值(kN/k)組合值系數(shù)頻遇值系數(shù)準(zhǔn)永久值系數(shù)1不上人屋面0.50.70.50.02上人屋面2.00.70.50.43屋頂花園3.00.70.60.54屋頂運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地4.50.70.60.43.屋面活荷載房屋建筑的屋面,其水平投影面上的均布活荷載的取值不應(yīng)小于規(guī)定值,見(jiàn)表2-1。注意表后注腳不上人的屋面均布活荷載,可不與雪荷載和風(fēng)荷載同時(shí)組合。Page
902.1.5樓面和屋面活荷載4.屋面積灰荷載對(duì)設(shè)計(jì)有大量排灰的廠房及其鄰近建筑,其水平投影面上的屋面積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其有關(guān)代表值系數(shù),應(yīng)分別按《荷載規(guī)范》表5.4.1-1和表5.4.1-2采用。積灰荷載應(yīng)與雪荷載或不上人的屋面均布荷載兩者中的較大值同時(shí)考慮。Page
912.1.5樓面和屋面活荷載5.施工和檢修荷載及欄桿水平荷載設(shè)計(jì)屋面板、檁條、鋼筋混凝土挑檐、懸挑雨篷和預(yù)制小梁時(shí),尚應(yīng)考慮施工和檢修集中荷載,其標(biāo)準(zhǔn)值不應(yīng)小于1.0kN,并應(yīng)在最不利位置處進(jìn)行驗(yàn)算。舉例:如挑檐,應(yīng)分別按使用階段和施工階段進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算,然后取計(jì)算結(jié)果的大值進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。樓梯、看臺(tái)、陽(yáng)臺(tái)和上人屋面等的欄桿活荷載標(biāo)準(zhǔn)值:住宅、宿舍、辦公樓、旅館、醫(yī)院、托兒所、幼兒園欄桿水平荷載應(yīng)取≥1.0kN/m,中小學(xué)的上人屋面、外廊、樓梯、平臺(tái)、陽(yáng)臺(tái)等臨空部位必須設(shè)防護(hù)欄桿,欄桿的水平荷載應(yīng)取≥1.5kN/m,中小學(xué)的上人屋面、外廊、樓梯、平臺(tái)、陽(yáng)臺(tái)、食堂、劇場(chǎng)、電影院、車(chē)站、禮堂、展覽館或體育場(chǎng)還要考慮不小于1.2kN/m的豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值,水平荷載與豎向荷載應(yīng)分別考慮。Page
922.1.5樓面和屋面活荷載6.動(dòng)力系數(shù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的動(dòng)力系數(shù),在有充分依據(jù)時(shí),可將重物或設(shè)備的自重乘以動(dòng)力系數(shù)后,按靜力計(jì)算方法設(shè)計(jì)。搬運(yùn)和裝卸重物以及啟動(dòng)和剎車(chē)的動(dòng)力系數(shù),可采用1.1~1.3,具有液壓輪胎起落架的直升機(jī)可取1.4,其動(dòng)力荷載只傳至樓板和梁Page
932.1.6雪荷載雪荷載的組合值系數(shù)可取0.7;頻遇值系數(shù)可取0.6;準(zhǔn)永久值系數(shù)應(yīng)按雪荷載分區(qū)Ⅰ、Ⅱ與Ⅲ的不同,分別取0.5、0.2和0。屋面水平投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值基本雪壓屋面積雪分布系數(shù)是以一般空曠平坦地面上統(tǒng)計(jì)的50年一遇重現(xiàn)期的最大雪壓自重給出的。見(jiàn)《荷載規(guī)范》附錄E。對(duì)雪荷載敏感的結(jié)構(gòu)(主要是指大跨、輕質(zhì)屋蓋結(jié)構(gòu))應(yīng)采用100年重現(xiàn)期的雪壓。是指屋面水平投影面積上的雪荷載與基本雪壓的比值,它與屋面形式、朝向及風(fēng)力等均有關(guān)。通常情況下,屋面積雪分布系數(shù)應(yīng)根據(jù)不同類(lèi)別的屋面形式確定,見(jiàn)《荷載規(guī)范》表7.2.1。Page
942.1.7風(fēng)荷載1.風(fēng)荷載特點(diǎn)風(fēng)荷載與基本風(fēng)壓、地形、地面粗糙度、距離地面高度,及建筑體型等諸因素有關(guān)。壓力、吸力和橫風(fēng)向干擾力及其合力構(gòu)成了建筑物上的風(fēng)荷載。風(fēng)荷載在整個(gè)結(jié)構(gòu)物表面是不均勻分布的,并隨著建筑物體型、面積和高度的不同而變化。風(fēng)荷載包括由順風(fēng)向的平均風(fēng)引起的靜力風(fēng)荷載、與平均風(fēng)方向一致的順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)荷載和與平均風(fēng)方向垂直的橫風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)荷載。對(duì)于一般結(jié)構(gòu),在工程實(shí)際應(yīng)用中一般只考慮結(jié)構(gòu)在順風(fēng)向風(fēng)荷載作用下的響應(yīng)。對(duì)橫風(fēng)向風(fēng)振作用效應(yīng)或扭轉(zhuǎn)風(fēng)振作用效應(yīng)明顯的高層建筑以及細(xì)長(zhǎng)圓形截面構(gòu)筑物,應(yīng)考慮橫風(fēng)向效應(yīng)。Page
952.1.7風(fēng)荷載2.風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值及基本風(fēng)壓風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)載體型系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù)高度z處的風(fēng)振系數(shù)基本風(fēng)壓采用《荷載規(guī)范》規(guī)定的方法確定的50年重現(xiàn)期的風(fēng)壓,但不得小于0.3kN/m2。具體參見(jiàn)《荷載規(guī)范》附錄E。對(duì)于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)以及對(duì)風(fēng)荷載比較敏感的其它結(jié)構(gòu),《高規(guī)》)規(guī)定,在承載力設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按基本風(fēng)壓的1.1倍采用。風(fēng)荷載的組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值系數(shù)可分別取0.6、0.4和0Page
962.1.7風(fēng)荷載3.風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz風(fēng)壓高度變化系數(shù)是反映風(fēng)壓隨不同場(chǎng)地、地貌和高度變化規(guī)律的系數(shù)。指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū);注意:對(duì)于山區(qū)的建筑物,還應(yīng)考慮地形條件進(jìn)行修正根據(jù)地面地貌情況,地面粗糙度分為四類(lèi):A類(lèi)B類(lèi)C類(lèi)D類(lèi)指有密集建筑群且房屋高度較高的城市市區(qū)。指有密集建筑群的城市市區(qū);指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū);根據(jù)建筑物高度和地面粗糙度可查得風(fēng)壓高度變化系數(shù),見(jiàn)下頁(yè)表Page
972.1.7風(fēng)荷載Page
982.1.7風(fēng)荷載4.風(fēng)荷載體型系數(shù)μs風(fēng)荷載體型系數(shù)是指風(fēng)作用在建筑物表面上所引起的實(shí)際壓力(或吸力)與基本風(fēng)壓的比值,它描述的是建筑物表面在穩(wěn)定風(fēng)壓作用下的靜態(tài)壓力分布規(guī)律,主要與建筑物的體型和尺度有關(guān),也與周?chē)h(huán)境和地面粗糙度有關(guān)。對(duì)于常見(jiàn)建筑物形狀,《荷載規(guī)范》列出了建議取值,其中一部分見(jiàn)表2-3。Page
992.1.7風(fēng)荷載4.風(fēng)荷載體型系數(shù)μs對(duì)于規(guī)范未列出的體型,可按有關(guān)資料采用;當(dāng)無(wú)資料時(shí),宜由風(fēng)洞試驗(yàn)確定;對(duì)于重要且體型復(fù)雜的房屋和構(gòu)筑物,應(yīng)由風(fēng)洞試驗(yàn)確定。高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)以及對(duì)風(fēng)荷載比較敏感的其它結(jié)構(gòu),在計(jì)算主體結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載效應(yīng)時(shí),風(fēng)荷載體型系數(shù)可按《高規(guī)》4.2.3條規(guī)定取用。Page
1002.1.7風(fēng)荷載5.風(fēng)振系數(shù)βz風(fēng)振系數(shù)是考慮脈動(dòng)風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動(dòng)力效應(yīng)的放大系數(shù),其值與結(jié)構(gòu)自身動(dòng)力特性有關(guān)。
《荷載規(guī)范》規(guī)定,對(duì)于高度大于30m且高寬比大于1.5的房屋,以及基本自振周期T1大于0.25s的各種高聳結(jié)構(gòu),應(yīng)考慮風(fēng)壓脈動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生順風(fēng)向風(fēng)振的影響。結(jié)構(gòu)風(fēng)振動(dòng)力效應(yīng)與房屋的自振周期、結(jié)構(gòu)的阻尼特性以及風(fēng)的脈動(dòng)性能等因素有關(guān)。鋼筋混凝土多、高層建筑的剛度通常較大,由風(fēng)荷載引起的振動(dòng)很小,通??梢院雎圆挥?jì)。但對(duì)較柔的高層建筑和大跨橋梁結(jié)構(gòu),當(dāng)基本自振周期較長(zhǎng)時(shí),在風(fēng)荷載作用下發(fā)生的動(dòng)力效應(yīng)不能忽略。Page
1012.1.7風(fēng)荷載
10m高名義湍流強(qiáng)度,對(duì)應(yīng)A、B、C和D類(lèi)地面粗糙度,可分別取0.12、0.14、0.23和0.39;脈動(dòng)風(fēng)荷載的背景分量因子,當(dāng)結(jié)構(gòu)的體型和質(zhì)量沿高度均勻分布時(shí),可按《荷載規(guī)范》8.4.5條計(jì)算。高度z處的風(fēng)振系數(shù)βz峰值因子,可取2.5;脈動(dòng)風(fēng)荷載的共振分量因子,可按《荷載規(guī)范》8.4.4條計(jì)算;5.風(fēng)振系數(shù)βzPage
1022.1.8局部風(fēng)荷載建筑表面在風(fēng)載作用下可形成三個(gè)壓力區(qū),其中逆流面的角部會(huì)形成最高的負(fù)壓區(qū)。通常情況下,在角隅、檐口、邊楞處和附屬結(jié)構(gòu)(如陽(yáng)臺(tái)、雨篷等外挑構(gòu)件)等部位的局部風(fēng)壓可能會(huì)大大超過(guò)平均風(fēng)壓,并可能對(duì)某些構(gòu)件產(chǎn)生不利作用。此外,負(fù)壓產(chǎn)生的漂浮力也可能使某些構(gòu)件中出現(xiàn)反向彎矩。局部風(fēng)荷載是指風(fēng)荷載在建筑物某個(gè)局部所產(chǎn)生的外力。Page
1032.1.8局部風(fēng)荷載風(fēng)荷載局部體型系數(shù),具體取值規(guī)定參見(jiàn)《荷載規(guī)范》8.3.3條。對(duì)于高層建筑及對(duì)風(fēng)荷載比較敏感的其它結(jié)構(gòu),在計(jì)算檐口、雨篷、遮陽(yáng)板、陽(yáng)臺(tái)等水平構(gòu)件局部上浮風(fēng)荷載時(shí),風(fēng)荷載體型系數(shù)不宜小于2.0。當(dāng)計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其連接的強(qiáng)度時(shí),應(yīng)按局部風(fēng)荷載考慮,此時(shí)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式確定:高度z處的陣風(fēng)系數(shù),按《荷載規(guī)范》表8.6.1取值;Page
1042.1.9起重機(jī)(吊車(chē))荷載工程中常用的吊車(chē)有懸掛吊車(chē)、手動(dòng)吊車(chē)、電動(dòng)葫蘆以及橋式吊車(chē)等。懸掛吊車(chē)的水平荷載應(yīng)由有關(guān)支撐系統(tǒng)承受,設(shè)計(jì)該支撐系統(tǒng)時(shí),尚應(yīng)考慮風(fēng)荷載與懸掛吊車(chē)水平荷載的組合;手動(dòng)吊車(chē)及電動(dòng)葫蘆可不考慮水平荷載。因此這里所講的吊車(chē)荷載是專(zhuān)指橋式吊車(chē)而言的。吊車(chē)的生產(chǎn)、訂貨和吊車(chē)荷載的計(jì)算都是以吊車(chē)的工作級(jí)別為依據(jù)的,共分8個(gè)工作級(jí)別:A1、A2,A3、A4、A5、A6、A7、A8。吊車(chē)的工作級(jí)別是按其利用等級(jí)和載荷狀態(tài)來(lái)確定的是按吊車(chē)在使用期內(nèi)要求的總工作循環(huán)次數(shù)分成10個(gè)利用等級(jí)是按吊車(chē)荷載達(dá)到其額定值的頻繁程度分成4個(gè)載荷狀態(tài)(輕、中、重、特重)。Page
1052.1.9起重機(jī)(吊車(chē))荷載橋式吊車(chē)對(duì)結(jié)構(gòu)的作用有豎向荷載和水平荷載兩種。4個(gè)載荷狀態(tài)(輕、中、重、特重)A1~A3(輕級(jí)工作制)一般滿(mǎn)載機(jī)會(huì)少、運(yùn)行速度低以及不需要緊張而繁重工作的場(chǎng)所,如水電站、機(jī)械檢修站等的吊車(chē)工作級(jí)別A4、A5(中級(jí)工作制)機(jī)械加工車(chē)間和裝配車(chē)間的吊車(chē)A6、A7(重級(jí)工作制)或A8(特重級(jí)工作制))冶煉車(chē)間和直接參加連續(xù)生產(chǎn)的吊車(chē)Page
1062.1.9起重機(jī)(吊車(chē))荷載1.吊車(chē)豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值Dmax,k
、Dmin,k
如圖是產(chǎn)生Pmax,k,Pmin,k
的小車(chē)位置示意圖當(dāng)小車(chē)吊有額定起吊重量的物件開(kāi)到大車(chē)某一極限位置時(shí),在這一側(cè)的每個(gè)大車(chē)的輪壓稱(chēng)為吊車(chē)的最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Pmax,k,在另一側(cè)的輪壓稱(chēng)為最小輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Pmin,k,Pmax,k與Pmin,k同時(shí)發(fā)生。吊車(chē)的額定起重量應(yīng)由工藝設(shè)計(jì)或由業(yè)主提供,這樣可從吊車(chē)制造廠提供的吊車(chē)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中查得Pmax,k和Pmin,k。對(duì)于四輪吊車(chē):Page
1072.1.9起重機(jī)(吊車(chē))荷載吊車(chē)是移動(dòng)的,因而由Pmax,k在吊車(chē)梁支座產(chǎn)生的最大反力標(biāo)準(zhǔn)值為Dmax,k
,同時(shí),在另一側(cè)則由Pmix,k產(chǎn)生Dmin,k
。Dmax,k、Dmin,k
就是作用在結(jié)構(gòu)上的吊車(chē)豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值,兩者同時(shí)發(fā)生。圖2-4簡(jiǎn)支吊車(chē)梁的支座反力影響線吊車(chē)豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值按簡(jiǎn)支吊車(chē)梁支座反力影響線計(jì)算,如圖2-4所示1.吊車(chē)豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值Dmax,k
、Dmin,k
則Dmax,k
、Dmin,k
為圖中K和B分別是橋式吊車(chē)的輪距和橋架寬度Page
1082.1.9起重機(jī)(吊車(chē))荷載多臺(tái)吊車(chē)的荷載折減系數(shù)各大輪子下影響線縱標(biāo)值總和在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮左柱作用Dmax,k
的同時(shí)右柱作用Dmin,k,以及左柱作用Dmin,k
的同時(shí)右柱作用Dmax,k
這兩種荷載情況。1.吊車(chē)豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值Dmax,k
、Dmin,k
圖2-4
簡(jiǎn)支吊車(chē)梁的支座反力影響線Dmax,k
、Dmin,k是通過(guò)軌道和吊車(chē)梁垂直作用在牛腿上的。Page
1092.1.9起重機(jī)(吊車(chē))荷載吊車(chē)梁的連接構(gòu)造吊車(chē)梁可用鋼筋混凝土也可以采用型鋼制成,軌道與吊車(chē)梁連接以及吊車(chē)梁與柱的連接構(gòu)造可詳見(jiàn)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圖集。吊車(chē)梁下圖為某種連接構(gòu)造連接構(gòu)造必須符合受力要求、必須滿(mǎn)足安全要求,如右圖中吊車(chē)梁與上柱的連接既要滿(mǎn)足受拉和受壓的要求(通過(guò)設(shè)置剛性桿而不是柔性桿),該圖采用角鋼,又要考慮安全性(柱中設(shè)置預(yù)埋件)。請(qǐng)問(wèn)如不采用角鋼,還能用什么材料?Page
1102.1.9起重機(jī)(吊車(chē))荷載牛腿的分類(lèi)短牛腿長(zhǎng)牛腿根據(jù)牛腿豎向力Fv的作用點(diǎn)至下柱邊緣的水平距離a的大小,一般把牛腿分成兩類(lèi):當(dāng)a≤h0時(shí)為短牛腿;當(dāng)a>h0時(shí)為長(zhǎng)牛腿,此處h0為牛腿與下柱交接處的牛腿豎直截面的有效高度。長(zhǎng)牛腿的受力特點(diǎn)與懸臂梁相似,可按懸臂梁設(shè)計(jì)。一般支承吊車(chē)梁等構(gòu)件的牛腿均為短牛腿,簡(jiǎn)稱(chēng)牛腿,它實(shí)質(zhì)上是一變截面深梁,其受力性能與普通懸臂梁不同。關(guān)于牛腿的設(shè)計(jì)計(jì)算可參考有關(guān)文獻(xiàn)。Page
1112.1.9起重機(jī)(吊車(chē))荷載吊車(chē)梁支座鋼墊板的中心線至下部柱軸線的距離。對(duì)下部柱而言,Dmax,k、Dmin,k都是偏心壓力,因此,應(yīng)把它們換算成作用在下部柱頂面的軸向壓力和力矩,其中彎矩標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算:Page
1122.1.9起重機(jī)(吊車(chē))荷載2.吊車(chē)水平荷載對(duì)于一般的四輪吊車(chē),它在一邊軌道上的剎車(chē)輪只有1個(gè),所以吊車(chē)縱向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值Tk=0.1Pmax,k。吊車(chē)的水平荷載有縱向水平荷載與橫向水平荷載兩種。(1)吊車(chē)縱向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值Tk吊車(chē)縱向水平荷載是由大車(chē)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)在剎車(chē)時(shí)引起的縱向水平慣性力。吊車(chē)縱向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按作用在一邊軌道上所有剎車(chē)輪的最大輪壓Pmax,k之和乘以剎車(chē)輪與鋼軌間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)α’,α‘=0.1吊車(chē)縱向水平荷載作用于剎車(chē)輪與軌道的接觸點(diǎn),方向與軌道一致,由房屋縱向結(jié)構(gòu)承受,如縱向平面框架、縱向平面排架。Page
1132.1.9起重機(jī)(吊車(chē))荷載2.吊車(chē)水平荷載(2)吊車(chē)橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值Tmax,k吊車(chē)橫向水平荷載是當(dāng)小車(chē)吊有重物時(shí)剎車(chē)所引起的橫向水平慣性力,它通過(guò)小車(chē)剎車(chē)輪與橋架軌道之間的摩擦力傳給大車(chē),再通過(guò)大車(chē)輪在吊車(chē)軌頂傳給吊車(chē)梁,而后由吊車(chē)梁與柱的連接鋼板傳給柱,如圖2-6所示。吊車(chē)橫向水平荷載作用在吊車(chē)梁頂面的水平處。圖2-6
吊車(chē)梁與柱的連接吊車(chē)橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值,應(yīng)按小車(chē)重力標(biāo)準(zhǔn)值與額定起重量標(biāo)準(zhǔn)值之和乘以橫向水平荷載系數(shù)α計(jì)算Page
1142.1.9起重機(jī)(吊車(chē))荷載吊車(chē)橫向水平荷載應(yīng)等分于橋架的兩端,分別由軌道上的車(chē)輪平均傳至軌道,其方向與軌道垂直。通常起吊質(zhì)量Q≤50t的橋式吊車(chē),其大車(chē)總輪數(shù)為4,即每一側(cè)的輪數(shù)為2,因此通過(guò)一個(gè)大車(chē)輪子傳遞的吊車(chē)橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值Tk,按下式計(jì)算:由于吊車(chē)是移動(dòng)的,吊車(chē)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的最大橫向水平荷載應(yīng)根據(jù)影響線確定。顯然,吊車(chē)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最大橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值Tmax,k時(shí)的吊車(chē)位置與產(chǎn)生Dmax,k、Dmin,k的相同,因此,當(dāng)考慮多臺(tái)吊車(chē)的荷載折減系數(shù)β后,可得:Page
1152.1.9起重機(jī)(吊車(chē))荷載如果兩臺(tái)吊車(chē)作用下的Dmax,k已求得,則兩臺(tái)吊車(chē)作用下的Tmax,k可直接由Dmax,k求得:注意,小車(chē)是沿橫向左、右運(yùn)行的,有正反兩個(gè)方向的剎車(chē)情況,因此對(duì)Tmax,k既要考慮它向左作用又要考慮它向右作用。Page
1162.1.9起重機(jī)(吊車(chē))荷載(3)多臺(tái)吊車(chē)組合計(jì)算排架考慮多臺(tái)吊車(chē)豎向荷載時(shí):這里,一層吊車(chē)是指同一跨內(nèi)只有一個(gè)吊車(chē)軌頂標(biāo)高的吊車(chē),在同一跨內(nèi)吊車(chē)軌頂有兩種不同標(biāo)高的,稱(chēng)為兩層吊車(chē)。對(duì)雙層吊車(chē)的多跨廠房宜按上層和下層吊車(chē)分別不多于四臺(tái)進(jìn)行組合,且當(dāng)下層吊車(chē)滿(mǎn)載時(shí),上層吊車(chē)應(yīng)按空載計(jì)算;上層吊車(chē)滿(mǎn)載時(shí),下層吊車(chē)不應(yīng)計(jì)入。對(duì)一層吊車(chē)的多跨廠房的每個(gè)排架,不宜多于四臺(tái);對(duì)單層吊車(chē)的單跨廠房的每個(gè)排架,參與組合的吊車(chē)臺(tái)數(shù)不宜多于兩臺(tái);Page
1172.1.9起重機(jī)(吊車(chē))荷載排架計(jì)算中考慮多臺(tái)吊車(chē)水平荷載時(shí):(3)多臺(tái)吊車(chē)組合當(dāng)情況特殊時(shí),應(yīng)按實(shí)際情況考慮。對(duì)單跨或多跨廠房的每個(gè)排架,參與組合的吊車(chē)臺(tái)數(shù)不應(yīng)多于兩臺(tái)。Page
1182.1.9起重機(jī)(吊車(chē))荷載多臺(tái)吊車(chē)同時(shí)出現(xiàn)Dmax,k和Dmin,k的概率,以及同時(shí)出現(xiàn)Tmax,k的概率都很小,因此排架計(jì)算時(shí),多臺(tái)吊車(chē)的豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值和水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值都應(yīng)乘以多臺(tái)吊車(chē)的荷載折減系數(shù)β。折減系數(shù)與吊車(chē)工作級(jí)別及吊車(chē)臺(tái)數(shù)有關(guān)對(duì)于其它結(jié)構(gòu)類(lèi)型的廠房,多臺(tái)吊車(chē)的組合可參照進(jìn)行。Page
1192.1.9起重機(jī)(吊車(chē))荷載當(dāng)計(jì)算吊車(chē)梁及其連接的承載力時(shí),吊車(chē)豎向荷載應(yīng)乘以動(dòng)力系數(shù)。3.吊車(chē)荷載的動(dòng)力系數(shù)對(duì)工作級(jí)別為A6~A8的軟鉤吊車(chē)、硬鉤吊車(chē)和其它特種吊車(chē),動(dòng)力系數(shù)可取為1.1。對(duì)懸掛吊車(chē)(包括電動(dòng)葫蘆)及工作級(jí)別A1~A5的軟鉤吊車(chē),動(dòng)力系數(shù)可取1.05Page
1202.1.9起重機(jī)(吊車(chē))荷載4.吊車(chē)荷載的組合值、頻遇值及準(zhǔn)永久值吊車(chē)荷載的組合值系數(shù)、頻遇值系數(shù)及準(zhǔn)永久值系數(shù)按吊車(chē)工作級(jí)別、吊鉤類(lèi)型取值,見(jiàn)表2-5。Page
1212.1.10地震作用簡(jiǎn)述1.地震地震的概念地球上板塊與板塊之間相互擠壓碰撞,造成板塊邊沿及板塊內(nèi)部產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)和破裂,是引起地震的主要原因。地震又稱(chēng)地動(dòng)、地振動(dòng),是地殼快速釋放能量過(guò)程中造成的振動(dòng),期間會(huì)產(chǎn)生地震波的一種自然現(xiàn)象。Page
1222.1.10地震作用簡(jiǎn)述2.地震作用及其特點(diǎn)地震作用是地震引起的結(jié)構(gòu)物動(dòng)力效應(yīng)的原因。地震作用是建筑抗震設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。地震對(duì)結(jié)構(gòu)物的作用效應(yīng)與結(jié)構(gòu)物自身動(dòng)力特性顯著相關(guān)。這不僅表現(xiàn)在地震作用效應(yīng)的量值方面,也表現(xiàn)在地震作用的分布方面。在不同地震強(qiáng)度作用下,隨結(jié)構(gòu)物的損傷狀況和自身彈塑性的發(fā)展,結(jié)構(gòu)自身的動(dòng)力特性不斷發(fā)生變化,導(dǎo)致地震作用效應(yīng)的量值和分布也不斷變化。地震作用特點(diǎn)不同地區(qū)、不同地點(diǎn)地震引起的地面運(yùn)動(dòng)特征十分復(fù)雜,尤其是那些罕遇地震會(huì)對(duì)工程結(jié)構(gòu)造成極大的破壞作用;
因此,結(jié)構(gòu)工程的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)重視整體結(jié)構(gòu)抗震體系和抗震概念設(shè)計(jì)。人們還無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)未來(lái)地震作用的大小。Page
1232.1.10地震作用簡(jiǎn)述二是人為設(shè)定結(jié)構(gòu)的薄弱部位,而這些薄弱部位的破壞不會(huì)導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)成為幾何可變體系,同時(shí)保證具有足夠的延性,不使整體結(jié)構(gòu)喪失整體性,即可保證整體結(jié)構(gòu)在小震時(shí)不會(huì)破壞、在大震時(shí)不會(huì)產(chǎn)生倒塌。結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)原則一是容許在罕遇地震作用時(shí)結(jié)構(gòu)中的某些部位或部分構(gòu)件(最好是贅余構(gòu)件)產(chǎn)生破壞;但這些部位和構(gòu)件的破壞不應(yīng)該影響結(jié)構(gòu)的整體性,且結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的延性。延性是指在承載能力基本沒(méi)有顯著降低情況下結(jié)構(gòu)的變形能力,對(duì)避免結(jié)構(gòu)在地震作用下的倒塌具有重要意義。Page
1242.1.10地震作用簡(jiǎn)述3.建筑抗震設(shè)防的基本概念抗震設(shè)防烈度、地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃以及工程抗震設(shè)防分類(lèi)和抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。是為使工程結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期的抗震效果,對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)并采取抗震措施,以達(dá)到所預(yù)期的地震破壞準(zhǔn)則和技術(shù)指標(biāo)要求??拐鹪O(shè)防:抗震設(shè)防的內(nèi)容:Page
1252.1.10地震作用簡(jiǎn)述3.建筑抗震設(shè)防的基本概念(1)抗震設(shè)防烈度是按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。地震烈度是指地震時(shí)一定地點(diǎn)地震動(dòng)的強(qiáng)烈程度。早期主要根據(jù)地震時(shí)人的感覺(jué)、地表面狀況的變化及建筑物的破壞程度作為地震強(qiáng)烈程度的一種宏觀判據(jù),這種烈度評(píng)價(jià)并不是用地面運(yùn)動(dòng)的物理量作為依據(jù)。目前的地震烈度均與地震地面運(yùn)動(dòng)的物理量相聯(lián)系,如地面運(yùn)動(dòng)峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)和峰值位移(PGD)。我國(guó)目前采用國(guó)際上通行的12級(jí)地震烈度表。Page
1262.1.10地震作用簡(jiǎn)述3.建筑抗震設(shè)防的基本概念(1)抗震設(shè)防烈度目前,我國(guó)根據(jù)國(guó)家抗震設(shè)防需要和當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)水平,按照長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)可能遭受的地震危險(xiǎn)程度給出了各地抗震設(shè)防烈度的區(qū)劃圖。我國(guó)地震烈度區(qū)劃圖規(guī)定:以50年期限內(nèi)一般場(chǎng)地條件下超越概率為10%的地震烈度作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù),稱(chēng)為基本烈度。《抗震規(guī)范》規(guī)定,一般情況下,建筑工程的抗震設(shè)防烈度應(yīng)采用中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖確定的地震基本烈度。(2)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃以地震動(dòng)參數(shù)(以加速度表示地震作用強(qiáng)弱程度)為指標(biāo),將全國(guó)劃分為不同抗震設(shè)防要求區(qū)域的地圖。Page
1272.1.10地震作用簡(jiǎn)述3.建筑抗震設(shè)防的基本概念是衡量抗震設(shè)防要求高低的尺度,由抗震設(shè)防烈度或設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)及抗震設(shè)防類(lèi)別確定。(3)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)建筑破壞造成的人員傷亡、直接和間接經(jīng)濟(jì)損失、社會(huì)影響的大小、建筑使用功能失效后對(duì)全局的影響范圍大小和對(duì)抗震救災(zāi)影響及恢復(fù)的難易程度??拐鹪O(shè)防標(biāo)準(zhǔn)劃分依據(jù):建筑工程的抗震設(shè)防類(lèi)別分為四類(lèi):特殊設(shè)防類(lèi)、重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類(lèi)和適度設(shè)防類(lèi),具體分類(lèi)情況可參見(jiàn)《建筑與市政工程抗震通用規(guī)范》GB55002-2021。Page
1282.1.10地震作用簡(jiǎn)述4.建筑抗震設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介50年超越概率為2%~3%的烈度稱(chēng)為罕遇地震,比基本烈度約高一度。三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)“小震不壞、中震可修、大震不倒”50年內(nèi)超越概率約為63%的地震烈度為,比基本烈度約低一度半;50年超越概率為10%的烈度為基本烈度Page
1292.1.10地震作用簡(jiǎn)述4.建筑抗震設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介我國(guó)現(xiàn)行《抗震規(guī)范》采用兩階段設(shè)計(jì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo),即所謂“三水準(zhǔn)設(shè)防、兩階段設(shè)計(jì)”的方法。第一階段設(shè)計(jì)是承載力驗(yàn)算,取第一水準(zhǔn)“小震”的地震動(dòng)參數(shù)計(jì)算結(jié)構(gòu)的彈性地震作用標(biāo)準(zhǔn)值和相應(yīng)的地震作用效應(yīng),并采用分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面承載力抗震驗(yàn)算。第一階段設(shè)計(jì)可使結(jié)構(gòu)在第一水準(zhǔn)地震作用下具有必要的承載力,且又能滿(mǎn)足第二水準(zhǔn)“中震”損壞可修的目標(biāo)。對(duì)大多數(shù)的結(jié)構(gòu),可只進(jìn)行第一階段設(shè)計(jì),而通過(guò)結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施來(lái)滿(mǎn)足第三水準(zhǔn)“大震不倒”的設(shè)計(jì)要求。Page
1302.1.10地震作用簡(jiǎn)述4.建筑抗震設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介第二階段設(shè)計(jì)是針對(duì)有明顯薄弱層的不規(guī)則結(jié)構(gòu)和有專(zhuān)門(mén)要求的結(jié)構(gòu)進(jìn)行第三水準(zhǔn)“大震”作用下的彈塑性變形驗(yàn)算,并采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施,以通過(guò)定量計(jì)算實(shí)現(xiàn)第三水準(zhǔn)“大震不倒”的設(shè)防要求。Page
1312.1.10地震作用簡(jiǎn)述5.地震作用計(jì)算(1)計(jì)算方法底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法以及時(shí)程分析法。(2)計(jì)算規(guī)定1)高度不超過(guò)40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu),以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu),可采用底部剪力法等簡(jiǎn)化方法。2)除1)外的建筑結(jié)構(gòu),宜采用振型分解反應(yīng)譜法。3)特別不規(guī)則的建筑、甲類(lèi)建筑和超限高層建筑,應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算。Page
1322.1.10地震作用簡(jiǎn)述6.水平地震作用計(jì)算(1)計(jì)算原則4)8、9度時(shí)的大跨度和長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)及9
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