建筑结构与构造文档格式.docx

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4、结构工程耐久性

1）耐久性的定义

结构的耐久性是指结构在规定的工作环境中，在预期的使用年限内，在正常维护条件下不需要进行大修就能完成预定功能的能力。

2）结构的使用年限

临时性建筑-------5年

易于替换的结构构件-----25年

普通房屋和构筑物---------50年

3）混凝土结构耐久性的环境类别

按照混凝土结构所处环境对钢筋和混凝土材料腐蚀机理分类

I一般环境保护层混凝土碳化引起钢筋锈蚀

II冻融环境反复冻融导致混凝土损伤

III海洋氯化物环境氯盐引起钢筋锈蚀

IV其他氯化物环境氯盐引起钢筋锈蚀

V化学腐蚀环境硫酸盐等化学物质对混凝土的腐蚀

4）混凝土结构耐久性的要求

（1）混凝土最低强度等级

50年普通建筑，对应的环境类别I—A、I—B、I—C，所用的混凝土最低强度等级分别为C25、C30、C35。

（2）一般环境中混凝土材料和钢筋最小保护层

混凝土强度等级

大截面混凝土墩柱在加大混凝土保护层厚度的前提下，其混凝土强度等级可低于标准要求，但降低幅度不应超过两个强度等级，且设计使用年限为100年和50年的构件，强度等级不应低于C25和C20；

钢筋保护层

50年普通建筑，对应的环境类别I—A、I—B、I—C，所对应的钢筋最小保护层厚度为20mm、25mm、40mm；

当采用的混凝土强度比标准值低一个等级时，混凝土保护层厚度应增加5mm；

当低两个等级时，混凝土保护层厚度应增加10mm；

预应力钢筋保护层

具有连续密封套管的后张预应力钢筋，其混凝土保护层可与普通钢筋相同且不应小于孔道直径的1/2；

否则应比普通钢筋增加10mm；

先张法构件中预应力钢筋在全预应力状态下的保护层厚度可与普通钢筋相同，否则应比普通钢筋增加10mm；

直径大于16mm的热轧预应力钢筋保护层厚度可与普通钢筋相同。

二、建筑结构平衡的技术

1、平面力系的平衡条件及作用

1）一般平面汇交力系的平衡条件

作用在同一物体上的力系，作用线都在同一平面内，且汇交于一点，这种力系称为平面汇交力系。

平面汇交力系的平衡条件为∑X=0，∑Y=0。

2）一般平面力系的平衡条件还要加上力矩的平衡。

平面力系的平衡条件为∑X=0，∑Y=0，∑M=0。

2、结构平衡的条件

1）剪力图和弯矩图

（1）悬臂梁（集中荷载）

（2）简支梁（均布荷载）

（3）伸臂梁（集中、均布荷载共同作用）

3、防止结构倾覆的技术要求

对于悬挑的构件（如阳台、雨棚、探头板等），挡土墙、起重机械等，防止倾覆的技术要求是：

引起倾覆的力矩M（倾）应小于抵抗倾覆的力矩M（抗），为了安全起见，常常取M（抗）=（1.2~1.5）M（倾）。

三、建筑结构抗震的构造要求

1、地震的分类

火山地震、塌陷地震、构造地震

2、地震级别和地震烈度

地震震级只有一个；

地震烈度分为12个等级，用M表示；

M＞5，对建筑物引起不同程度的破坏，统称为破坏性地震；

M＞7，称为强烈地震或大振；

M＞8，称为特大地震。

3、抗震设防烈度

基本烈度：

在设计基准期超越概率为10%的地震烈度；

一般情况下，抗震设防烈度可采用中国地震参数区划图的地震基本烈度。

4、抗震设防的基本思想和原则

三个水准：

小震不坏，中震可修，大震不倒。

三个水准的抗震设防目标是：

当遭受本地区抗震设防烈度多遇的地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可使用；

当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍能继续使用；

当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕见地震影响时，不会倒塌或发生危及生命的严重破坏。

5、抗震设防分类

我国将抗震设防类别分为甲、乙、丙、丁四类。

大量的建筑属于丙类。

6、抗震概念设计应考虑以下因素

1）选择对抗震有利的场地，避开不利的场地；

2）建筑物形状力求简单、规则，平面上的质量中心和刚度中心尽可能靠近；

3）选择技术先进又经济合理的抗震结构体系；

4）保证结构的整体性，并使结构和连接部位具有较好的延性；

5）选择抗震性能比较好的建筑材料；

6）非结构构件应与承重结构有可靠的连接以满足抗震要求。

7、抗震构造措施

1）多层砌体房屋的抗震构造措施

（1）设置钢筋混凝土构造柱，减少墙身的破坏，并改善抗震性能，提高延性；

（2）设置钢筋混凝土圈梁与构造柱连接起来，增强了房屋的整体性，改善了房屋的抗震性能，提高了抗震能力；

（3）加强墙体的连接，楼板和梁应有足够的支撑长度和可靠连接；

（4）加强楼梯间的整体性。

2）框架结构的构造措施

震害点：

框架结构震害的严重部位多发生于框架梁柱节点和填充墙处；

一般柱的震害重于梁的震害，柱顶的震害重于柱底，角柱震害重于内柱，短柱震害重于一般柱。

构造措施：

1、把框架设计成延性框架；

2、遵守强柱、强节点、强锚固，避免短柱、加强短柱；

3、框架沿高度不宜突变；

4、避免出现薄弱层；

5、控制最小配筋率，限制配筋最小直径等原则；

6、构造上采取受力筋锚固适当加长，节点处箍筋适当加密。

四、荷载对结构的影响

1）装修的整体面层均布面荷载的计算

2）装修时，不得自行拆除任何承重构件，或改变结构的承重体系；

更不能自行做夹层或增加楼层，若必须增加面积，使用方应委托原设计单位或有相应资质的设计单位进行设计。

3）装修施工时，应注意建筑结构变形缝的维护

（1）变形缝间的模板及杂物应清除干净，确保结构的自由变形；

（2）关于沉降缝现在常用后浇带的处理方式来解决沉降差异的问题，但有时仍会产生微小的沉降差，为了防止装修做法的开裂，做好设缝；

（3）防震缝的宽度应满足两相邻结构单元可能出现的相反方向的振动而不至相撞的要求。

当房屋高度在15m以下时，其宽度也不宜小于5cm；

总之建筑结构变形缝的构造要求，必须满足建筑结构的自由变形，以防结构的破坏。

五、建筑结构体系和应用

1）混合结构体系（支撑结构）

墙、柱采用砌体材料

横墙承重和纵墙承重

横墙承重就是把梁或板搁置在横墙上。

优点：

优点是横墙较密使横向刚度大，抗震性高，外墙开窗灵活性大，容易组织穿堂风；

缺点：

缺点是用材量较多，开间尺寸不够灵活。

纵墙承重就是把梁或板搁置在纵墙上。

建筑物分间灵活，材料用量少；

刚度较差，外墙开窗局限性大

2）框架结构体系（支撑结构）

建筑平面布置灵活，可形成较大的建筑空间，建筑立面处理也方便；

侧向刚度较小，当层数较多时，会产生过大侧移，易引起非结构性构件（隔墙、装饰等）破坏。

3）剪力墙结构体系（支撑结构）

剪力墙一般为钢筋混凝土墙，厚度不小于140mm，间隔一般为3~8m，一般适用于旅馆和住宅。

侧向刚度大，水平荷载作用下侧移小

剪力墙间距小，结构建筑平面布置不灵活。

4）框架-剪力墙结构体系（支撑结构）

剪力墙主要承受横向水平荷载，纵向荷载主要由框架承受。

一般适用于10~20层建筑。

5）筒体结构体系（支撑结构）

6）桁架结构体系（屋顶覆盖结构）

屋架的弦杆外形和腹杆的布置对屋架内力变化规律起决定性作用；

同样高跨比的屋架，当上下弦成三角形时，弦杆内力最大；

当上节点在拱形线上时，弦杆内力最小；

屋架的高跨比一般为1/6~1/8较为合理。

大垮屋架必须进行吊装验算。

7）网架结构体系（屋顶覆盖结构）

网架结构属于空间结构，桁架结构属于平面结构。

网架结构分为：

平板网架、曲面网架

空间受力体系，杆件主要受轴向力，受力合理，节约材料，刚度大，抗震性能好。

平板网架分为：

交叉桁架体系和角锥体系

网架安装方法：

高空拼装和整体安装。

静定结构最少的约束反力为3个，每多一个约束反力，就是一次超静定结构。

8）拱式结构体系（屋顶覆盖结构）

拱的分类：

按照结构的组成和支撑方式可分为三铰拱，两铰拱和无铰拱

拱是一种有推力的结构，拱脚必须能可靠的传承水平推力，解决这个问题非常重要。

通常采用下列措施：

推力由拉杆承受

推力由两侧框架承受

9）悬索结构体系（屋顶覆盖结构）

悬索结构主要应用于体育馆和展览馆中，悬索结构的主要承重构件是受拉的钢索。

悬索是用高强度的钢铰线或钢丝绳制成。

悬索结构包括：

索网，边缘构件，下部支撑结构。

10）薄壳结构体系（屋顶覆盖结构）

空间受力结构，主要承受曲面内的轴向压力，弯矩很小。

筒壳一般由壳板、边梁和横隔三部分组成。

结构构造要求

一、混凝土结构的受力特点及构造

1、混凝土结构

强度高，钢筋和混凝土两种材料的强度都得到利用；

可模性好，适用面广；

耐久性和耐火性好，维护费用低；

现浇混凝土的整体性好，延性好，适用于抗爆结构；

同时抗震性和防辐射性好，适用于防护结构；

易于就地取材。

缺点

自重大、抗裂性差、施工复杂、施工周期长。

2、钢筋和混凝土材料性能

1）钢筋

普通钢筋混凝土中配置的钢筋主要是热轧钢筋，预应力筋主要是中、高强钢丝和钢绞线

热轧钢筋：

普通低碳钢（含碳量不大于0.25%）和普通低合金钢（合金元素不大于5%）制成

力学性能：

屈服强度、强屈比、延伸率、冷弯性能。

2）混凝土

抗压强度：

立方体强度fcu作为混凝土的强度。

单位是N/mm2。

共分14个等级，从C15~C80，级差为5N/mm2。

棱柱体抗压强度：

fc，该强度是采用150mm×

150mm×

300mm的棱柱体作为标准试件测得。

抗拉强度：

ft，是抗裂指标。

3）钢筋和混凝土共同作用

影响粘结强度的因素：

混凝土强度、保护层的厚度、钢筋之间的净距离。

3、极限状态设计方法的基本概念

我国现行规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法其基本原则为：

1）结构功能：

建筑结构必须满足安全性、适用性、耐久性要求；

2）可靠度：

结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能要求的能力称为结构的可靠性，可靠度是可靠性的定量指标。

3）极限状态设计的实用表达式：

荷载分项系数：

在计算杆件内力时，对荷载标准值乘以一个大于1的系数，称为荷载分项系数；

材料分项系数：

在计算结构抗力时，对材料的标准值除以一个大于1的系数，称为材料分项系数；

重要性系数：

对安全等级不同的建筑，采用一个重要性系数进行调整。

4、钢筋混凝土梁的配筋原理及构造要求

1）梁的正截面和谐界面都要求适筋破坏

2）钢筋接头和施工缝都设置在离开支座1/3的位置处。

3）梁、板的受力特点及构造要求

单向板和双向板的受力特点：

当长边与短边之比大于等于3时，可按沿短边方向受力的单向板计算，即受力钢筋