关于建筑物安全与耐久性的

本材料根据贺传驹老师的概念性设计.ppt修改 由于 ppt 文件无法排版，先做成的 word 文件 但有少部分丢失，请大家上课时注意修改 关于建筑物安全与耐久性的关于建筑物安全与耐久性的 概念性介绍概念性介绍 (贺传驹贺传驹 ) 建筑结构可靠度设计统一标准第1.0.7条 结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求： 1、在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用 2、在正常使用时具有良好的工作性能 3、在正常维护下具有足够的耐久性能 4、在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性 b、应力规则 调整力的传递，调整截面尺寸，尽可能使构件的内应力接近。 c、变形规则（变形本身就是力的作用） 恒祥综合楼（十字条型与桩基），郭庄小区住宅楼（基坑进水），郝庄小区住宅楼，XX 县技术监督局住宅楼 、该建筑的一些大指标： A、普通建筑与高层建筑的区分 防火规范24米 高规10层、28米 B、抗震不设防与设防 的区分 （抗震规范的重要性）（抗震措施、抗震验算、抗震构 造措施） C、一般建筑与超限建筑的区分 a.高度超限 b.严重不规则 c.混合结构（建设部220号文件）（复杂结构） D、建筑类别的区分 建筑结构可靠度设计统一标准第1.0.5条及第1.0.8条 建筑抗震设计规范第3.1.1条及第3.1.3 建筑地基基础设计规范第3.0.1条 E、其他一些大指标： 例如：多层砌体结构 甲、层数与总高 a.是否超标 b.是否接近限值 乙、横墙间距 a.是否间距超标b. 是否属于横墙较少或横墙很少 丙、埋置深度、基础形式（底框、内框） 丁、高厚比 （高厚比是对结构整体刚度，整体稳定，承载能力和经济合理性的一个重 要的宏观控制指标.供电局办公大楼，X 三十层高层住宅方案。）（砌体结构2.5 钢筋砼框 架结构4 框架剪力墙结构5 剪力墙结构6 钢结构6.5 7烈度设防时） 戊、长高比 己、有没有一些特殊的地方 a.楼板开大洞或墙体开大洞 b.错层 c.竖向不连续 d.出现点荷载 该建筑的一些级别指标：（异型柱规程第51页3.1.4条） A、安全等级 B、设计年限 C、抗震分类 D、场地级别 E、环境等级 F、钢筋混凝土抗震等级 G、抗震设防等级 H、地震基本加速度 I、防火等级 J、地基基础设计等级 K、砌体结构施工质量控制等级 L、结构重要性系数 M、钢筋混凝土构件裂缝控制等级（也是安全问题） N、高规里的A级高度、B级高度 该建筑所受到的作用： 易县望龙湖水库商业楼 A、地基不同 B、基础底标高相差太大 C、钢筋混凝土柱的压缩 D、框架首层柱高相差太大 E、水的作用（冻融、腐蚀） F、三面回填土的侧压 G、屋顶荷载（上人、不上人） H、一般常见到的作用（风荷载的地面粗糙度） I、0.000M地面（深回填土） 2、微观指的是局部、构件、节点（连接）、结构材料、建筑构造等。 、受力与建筑材料桥梁的技术进步（石、砌体-木- 钢筋混凝土-钢） 、构件设计时的“常用取值 ”简介（正常受力作用下） 板 单向板 l/30 双向板l/35 悬挑板l/10 楼梯板l/25 (板内有管时不小于100) 最小板厚砼第10.1.1条 梁 简支l/8-l/12 框架梁l/11-l/13 井字梁l/18-l/20 悬挑梁l/4 环境等级的影响 荷载大小的影响 裂缝控制的影响 厚板对相邻板的影响 不利时 取大值，有利时取小值. 、节点设计砌体结构 钢筋混凝土结构 钢结构 Hbu04 土木 3 、建筑结构的整体受力与构件、节点受力 高层建筑的底部加强区与顶层楼板加强（底、顶、边、角）-微观的也是宏观的； 框架的顶层钢筋锚固 、建筑结构的构造措施： 砌体结构主要是QL； GZ、屋顶造型 钢筋混凝土结构填充墙、钢筋的锚固与接头、保护层 、非结构构件（抗震规范第3.7.1条） 3、最终归结到： A、拉 B、压 C、弯 D、剪 E、扭（尽可能避免）光华路半圆弧出挑 F、局部承压 定州小学教学楼 G、整体倾覆、滑移 H、局部倾覆 I、变形 J、裂缝开展 K、失稳 整体失稳 局部失稳（构件失稳） L、漂浮 M、倾斜 建筑物的设计、施工、使用、鉴定、维修、改扩建，均应从1至3项全面分析，切不可落项。 倾复与剪切事故是瞬间的，弯曲事故是延时的。 二、影响建筑物安全与耐久性的主要作用： 1.建筑物与作用： 作用引起结构和结构构件产生内力和变形效应的原因 上攻伐谋，次之伐交（易县万龙湖工程） 设计师让谁受力谁就受力。（用设计来实现） A .两个前外纵墙的底框 B .砌体结构大洞口处的一层托到顶与层层托； C .板下梁的设计（主次梁，井字梁、密肋梁） D .框架（分强轴、弱轴 ;不分强轴、弱轴） E .市二院高干病房楼加层（屋面改楼面采用悬吊方法） F .环南底框拆除承重墙（旧规范） G .贵宾楼钢筋混凝土框架拆除首层框架柱 结构对建筑的受力认定。（受力构件与非受力构件） A.调整横墙间距不等（真墙与填充墙 -结构与建筑） B.仿古建的坡屋顶-钢筋混凝土来做时 C.涿州别墅 切开的应用（五种缝缝都是结构问题） A.体系； B.抗震； （抗震规范第 3.4.5条、第3.4.6条、第6.1.4条） C.沉降压应力相差太大；太长（长高比太大） ; 地基承载力不同 ;（肃宁县政府办公楼） 不同基础类型（恒祥办公楼）（地基规范第7.3.2条）； D.温度应力； 砼多孔砖砌体线膨胀系数为10X10-6/ 烧结粘土砖线膨胀系数为5X10-6/ 钢筋混凝土线膨胀系数为10X10-6/ （砼多孔砖砌体的干缩率为-0.2mm/M，是烧结粘土砖的 23倍） D.施工要求） 受力、变形与破坏之间的关系。 A.水平力作用下 B.竖向力作用下 外力作用（各种内应力；相对应的变形）允许值 （发展） 破坏（开裂，失稳， 严重破坏） 受力作用与“非受力作用 ”（可靠性鉴定中专用词） 建筑结构的整体受力与结构的杆件，节点受力（抗剪墙结构的底层外墙） 附加安全度及其应用（按其重要性及是否薄弱环节适当调整） A.建筑结构可靠度高时，按规范执行 B.建筑结构可靠度低时，适当加大其安全度 C.建筑结构大指标接近限值时，适当加大其安全度 （应力取值安全度、荷载附加系数安全度、计算中的薄弱环节安全度、安全等级安全度、 “附加安全度”） 从不同角度对可靠度要求不一致时，执行比较重要的一方面的要求 A.温度应力的“抗”与“ 放”； B.高层屋顶的“平衡重物” C.两个实例 应县木塔（高厚比1：2总高64M；带支撑的木框架；首层为筒中筒） 云岗石窟-保留中间柱 2.建筑物受到的主要作用如下： 地心引力： A.固定荷载： B.活荷载： （注意特殊情况下的施工荷载 ： 地下室顶板 裙房顶板 地面堆载 后浇带两 侧） 疲劳长期活荷载作用 C.短期荷载： 吉恒园二层小楼顶层屋面 D.冲击荷载： 汽锤、桥梁、吊车梁（减震设计震动荷载的减震设计抗震规范中的减震与隔 震） E.力的传递、力的转换（过渡）（加腋） （钢结构柱脚的几种处理方式） （砌体结构的500mm；钢筋的1：7以及砌体规范第 7.2.2条） 刚性角（理论与实际的差别） 地基1：1.75； 砌体1：1.5； 钢筋混凝土、 钢1：1、地基换填坡度 Hbu04 土木 5 （地基第6.3.6条） 梁垫（同高梁垫与梁下梁垫） 开发总公司拆第二层承重墙（三层无此墙） 构造柱两侧竖向裂缝 找近不找远，找硬不找软 F.最佳传力方式（路径）及改变受力状态比加强杆件要合理的多（恒祥消防水池）（兰州 黄河铁桥）（英东游泳馆）（后背式斜拉桥桥台） 地震作用：- 波的作用 A.水平作用 B.竖直作用 C.扭转作用（调刚心）（鞭梢反应） 力的分配、弯矩的分配及剪力的分配 刚度比 短柱、短梁 长墙（矮墙） 重心与刚心的重合（地面以上防扭；基础倾斜） 底、顶、边、角四个重点（弯矩增大系数及局部加强） 结构整体受力分析概念性设计之一 抗震设计非常重要，但不要提高安全度。 、风的作用： 2005年8月29日“卡特里娜”登陆美国路易斯安娜州，造成 1833人死亡，财产损失810多亿美元 （风速57米/秒） 2006年台风“桑美”（百年一遇）登陆浙江省苍南县，造成 411人死亡，另有85人失踪（风速 60米/秒，最大风力17级） A.推力 B.吸力（2006板荷载规范修编） 上抬力 C.（建筑物向低由高发展，是一个由竖向力作用控制逐渐转变为水平力作用控制的过程）- -地震力与风力 、温度作用： 热涨 安新二层民居，邮电一公司某住宅楼、涿州中煤 局住宅楼热电厂污水处理池、公交总站广 场（缩缝4-6m,伸缝20-30m） 冷缩 保定日报社某住宅楼 在自然条件下温度作用（温度应力） 大型钢结构的合龙温度（鸟巢-184） 使用条件下的温度作用（安新某某铝冶炼厂 解决方案 ：卸载、降温、维护（加固）-杆 件保温） 砌体规范中防止开裂有关条文（不仅是砌体结构） 砌体规范第39页 设缝与不设缝 温度缝 沉降缝 防震缝 结构体系缝 施工缝 、地基与基础的作用 （土壤的微观结构） A.冻融 青藏铁路、富嫩线铁路 42KM改造。 B.冻涨 铁路路基、实化厂浮选池 C.沉降 西三友住宅楼、付食品公司盐库 中华小区某住宅楼（西北角墙体水平裂缝）徐水酒厂生活区，农机技校女生宿舍楼（西南 角 积雨水； 东北角 化粪池） 湿陷性黄土（湿陷性黄土地区建筑规范）GB500252004 水浸（施工过程中水浸；建成以后水浸） 建筑物地基后期沉降，90%以上是水造成的 钢厂住宅楼接建 纺织机械厂办公楼，脑血管医院手术楼，脑血管医院病房楼接建化粪池上，百花电影院西 侧某住宅楼，富昌园某住宅楼。 下水道检查井距离建筑物外墙3m, 化粪池5m D.抬升（膨胀土） E.沉陷（抚仙湖、巢湖） 岩洞、采空区 地下工程损坏 F.地裂缝 G.相邻基础的影响：（农村中大量出现的问题） 地基与基础规范第5.1.5条及7.3.3条 H.本身基础的作用 ： 东方家园砌体住宅楼、西三友住宅楼、农大财务处办公楼 I.土的侧压： 砌体规范中防止开裂的有关条文 砌体规范第41页第6.3.3条 条型荷载作用与点荷载作用 东方家园二层别墅、列电教学楼抗震加固、热电厂小学教学楼抗震加固 片筏、箱形基础（变刚度调平） 如何调节基础板下压应力，如何减薄板厚 条基、独立柱基础、片筏（包括箱型），是一种基础形式，可以同时用于一个建筑 力的过渡与传递（重复） 桩基同样是有沉降的 大慈阁小区某底商住宅楼山墙 J.地基加固的简单介绍 地基与基础设计的概念性控制 （由满足承载力为主体转变成控制差异沉降，尤其是控制总沉降量为主） （地基处理过程中，只有换填可以解决地基不均匀） 、建筑材料本身的作用： A.干缩脱水 B.大体积砼热胀水化热 长江三峡大坝，高层建筑的厚板基础 C.砼的碳化（钢筋保护层） D.碱骨料反应 E.膨胀水泥的慢性失效 后浇带问题 F.水泥的安定性 Hbu04 土木 7 博野造纸厂框架 、火灾作用或表面遭受高温 衡阳火灾中楼房倒塌。 、爆炸作用（防爆设计） 锅炉房、空压站、加油站、贮油库、液化气灌注站 、酸碱环境的作用（化纤厂、604厂蒸煮车间） 、洪水（水面漂浮物）（流冰）海水潮汐 XX年一遇 荷兰围海造地，广西梧州等地过水建筑，桥梁的墩台，易县望龙湖围堰底部及观景平台基 础的围砌保护。 11）、滑坡 12）、泥石流 13）、湿度的作用：（河北省游泳馆 保定市游泳馆、华电浴室） 耐久性主要控制内容：（砼规范第3.4节，第3.3.3，3.3.4条、第9.2节，第9.3节） 建筑物的使用环境（温度、湿度、化学材料、腐蚀性）建筑物使用的材料 钢筋混凝土构件的砼保护层厚度 钢筋混凝土构件的钢筋锚固与搭接长度 建筑物的防腐蚀设计 建筑物钢筋混凝土构件的裂缝控制等级 建筑物的检查与维修 建筑物的受力性能 耐久性主要针对钢筋混凝土结构，所有建筑构筑物都有耐久性问题 14）、建筑施工过程中带来的一些作用 运输，预制构件拆摸、翻身；吊装；后浇带支撑、大跨度结构的分段施工鸟巢；保定 制药厂住宅楼；第一机床厂屋架，中华小区某住宅楼墙角楼板斜裂缝（扁壳型挠曲） 15）、火山、海啸等自然灾害 16）、浮力的作用；（北京X 小区地下车库） 17）、雪、冰的作用（半坡荷载） （固定铰、滑动铰、嵌固的认定理论与现实的差别） 砌体结构、砼结构、钢结构的节点，支座 三、建筑物的结构体系主要分类及其力学特点： 1.按受力特点分为两大类 第一类： 水平力作用下抗剪为主的结构（刚性建筑） 各种材料的多层砌体结构包括底框及多排柱内框架一种不太好的结构 钢筋混凝土抗剪墙结构 钢筋混凝土框架抗剪墙结构 钢筋混凝土框支抗剪墙结构 钢筋混凝土筒体结构 钢筋混凝土框筒结构 在水平力（地震波）作用下的破坏过程 墙体开裂墙体平面外的崩落局部倒塌整体 （上刚下柔） 底框 （上柔下刚） 砌体中的顶层大房间 （竖向构件的加强-两侧墙体加厚、纵墙出垛或大 GZ、尽量放在中间） （竖向构件的加强-从次顶层或再下一层开始加大截面） 框架中的顶层抽柱或顶层采用大空间 第二类： 水平力作用下抗弯为主的结构（柔性建筑） 钢筋混凝土框架； 钢框架 门式刚架轻钢房屋 排架 在水平力（地震波）作用下的破坏过程 节点或杆件开裂节点散开、杆件断裂局部倒塌 整体倒塌 2.建筑物的主要结构体系有下述各类；其安全性重点控制内容： 、单层土、木、石房屋 古建筑 古建筑木结构（梁式、构架式、斗拱式） 古建砖木结构 古建砌体结构（砖结构、石结构） 古建洞穴结构（岩洞、石洞、窑洞） 、单层砌体房屋 GB50003-2001 实心粘心砖（烧结普通砖） 空心粘土砖（烧结多孔砖）（JGJ1372001 2002版） 砼实心砖（DB13(J)/T46-2004） 砼多孔砖（盲孔砖）（DB13(J)/T46-2004） 蒸养灰砂砖 蒸养粉煤灰砖 建筑废渣砼砖（DB13(J)40-2003） 砼小型空心砌块（JGJ/T14-2004 ） A.墙体布置宜对称均衡 B.屋顶一道QL,每道QL高差不大于 4M。 C.点荷载作用处的处理 梁垫 扶壁柱 D.抗震面积率 、多层砌体房屋：（不同砌体材料略有不同） 砌体结构设计，往往是纵墙控制：如教学楼、底层车库、底框。 A.多层砌体房屋 层数、总高 横墙间距 埋置深度 高厚比 Hbu04 土木 9 长高比 层高 局部尺寸限值，1：4的概念（剪切构件、弯剪构件、弯曲构件）抗震规范第7.2.3 条 QL、GZ 等构造措施 下述情况不应采用多层砌体结构： a、楼板大洞口 b、开角窗（北京市规定三层以下可以，但必须采用相应措施） c、横墙间距超标 d、外纵墙无抗震墙 e、竖向不连续 f 、层高超过3.6米 g、层数与总高超标 h、高厚比超标 此时可以采用钢筋混凝土或钢结构 局部承压 局部倾复 整体倾复（埋深与层数、总高认定） 总高接近高限时的加强保护（抗震规范第73 14条及7.3.2条第5款）（整体安全度偏 低时 的保护） 建筑材料：（最低强度等级） （墙梁问题） 楼板厚度问题 甲、允许应力值变了 乙、保护层变了 丙、活荷载变了 丁、管多了 B.多层配筋砌体房屋 竖向力加强（混合结构设计第46页） 水平力加强 C.底层框架砌体房屋 a、上、下楼层纵横二个方向： 刚度比值（变形协调） 一层底框时首层与二层之间： 7烈度1：2.5 8烈度1：2.0 二层底框时二层与三层之间： 7烈度12 8烈度11.5 （一层与二层之间应接近） b、抗震墙宜均衡对称 外纵墙只有柱，不设抗剪墙，是不允许的。 c、上、下墙基本对齐（传力墙与填充墙） d、五层（包括五层）以下可采用砌体抗剪墙，六层以上应采用铪抗剪墙 e、应采用条形基础，筏基或桩基，不得采用铪独立柱基础。 f、转换层： 楼板必须现浇，楼板厚度不应小于120 mm 。 梁高不少于/10，梁宽不小于 300 箍筋不小于8，加密（两端及上方有洞口处） 设腰筋，不少于214，竖直间距不大于200mm 纵筋可靠锚固 一层楼板以下砼不低于C30，砌体砂号不低于M10（抗震规范与砌体规范的不一致） g) 梁转换问题（疑问解答 第81页） g、抗剪墙100%，柱另加50%（抗剪能力） h、过渡层 i、铪抗剪墙 抗震 规范第7.5.5条 砌体抗剪墙 抗震规范第7.5.6条 j、上边必须满足多层砌体结构的各项要求 抗震规范第7.5.8条 k、下边必须满足铪结构的各项要求 D、多层内框架房屋 a、单排柱不允许 b、外纵墙大GZ或者扶壁柱 c、外墙上梁的搁置长度不应小于300 d、应采用条形基础、筏基或桩基 E、多层小型砼砌块房屋 a、竖向力作用 b、芯柱与GZ（优先采用芯柱） c、排砖图 F、多层配筋小型砼砌块房屋（单层网片抗震墙房屋） 、多层与高层铪房屋 （铪截面的受力性能）（结构整体受力性能） （铪结构与构件抗震等级）（高规第29页） 适宜刚度（高规第7.1.1条条文说明） 高厚比 楼盖结构（高规第29页） 水平位移限值与舒适度（高规第30页） 外墙窗户的荷载等级问题 A、铪框架房屋（异型柱框架住宅） 不宜作单跨框架 柱网的设置 异型柱第54页，第3.2.3条 （均衡、双向） （连续） （合适的跨度） a、轴压比柱截面尺寸、砼强度等级 b、抗弯柱、梁配筋 c、抗剪柱、梁截面与箍筋 d、塑性铰设置梁的弯矩调幅 e、层间位移 （抽梁与减柱） Hbu04 土木 11 B、铪框架抗剪墙房屋 a、抗剪墙的布置防止扭转（抗震规范第44页） （加大墙厚的方法调刚心） b、抗剪抗剪墙100%，另加柱子 50% c、弱连接（抗剪墙的平面外加翼墙、加暗柱） C、铪抗剪墙房屋 a、抗剪墙布置要均衡对称，力争刚心与质心重合 b、一般抗剪墙与短肢抗剪墙（14 、58、8以上）（高规第7.1.2条） c、避免“长墙”、开洞或开结构缝（抗震规范第 44页） d、底部加强区（墙厚、配筋、砼强度等级） 无裙房时h/8并不少于二层 有裙房时h/8，裙房以上一层 e、墙托梁问题（弱连接） f、抗剪墙总面积率 g、连梁（连梁是抗震第一道防线，墙肢是第二道防线） 墙体钢筋位置问题（施工时水平筋在外）（结构的整体受力） D、框支抗剪墙房屋 a、底部框架抗剪墙，上部剪力墙 b、转换层板转换，梁转换 c、上、下楼层刚度比值 d、加强层 e、尽量减少转换采用大板 E、铪筒体房屋 a、筒中筒 b、束筒 c、框架筒体（框架核心筒） 异型柱第49页第3.1.1条 F、铪巨型框架房屋 G、钢铪混合结构房屋； 整体倾覆侧限 底部嵌固点 薄弱环节的加强（高规第26页） 、多层钢结构房屋 A.钢框架（节点设计） B.钢框架抗剪墙（隔震与消能减震设计） C.钢筒体 构件的失稳与平面外受力 柱子的长细比与构件的宽厚比 、单层工业厂房（支撑系统）（没用排架认定结构类型） 大部分是排架结构 也有不是排架结构 A.砖柱单层工业厂房 B.铪柱单层工业厂房 C.钢柱单层工业厂房 a.屋面梁国标 a) 915米铪实腹薄腹梁 b) 1827米铪格构式屋面梁 预应力薄腹梁 c) 1836米钢屋面梁 b.纵向支撑 屋架上弦支撑 屋架下弦支撑 屋架垂直支撑 柱间支持（纵向、横向） 围护墙的两种设计方法： 嵌入 、 外贴 围护墙的QL设置及屋架顶部小 QL 围护墙基础的两种设计方法 、门式刚架轻钢结构房屋（规范的版别与建筑物的安全度） 纵横向刚架轻型钢结构房屋（门刚规程第4.5.6条） （ 单层钢框架） 、框排架房屋 、单层空旷房屋（砌体与铪共同受力的特例） 、单层铪房屋 A.铪框架 B.铪抗剪墙 11）、CL体系 12）、悬索结构、张拉结构（斜拉索、索桥架、预应力张拉弦） 英东游泳馆、斜拉桥、悬索桥（纂江大桥1998年） 13）、充气结构 14）、薄膜结构 15）、特殊构筑物（水池；水塔；烟囱；通讯、电视、广播发射塔；广告支架.） 16）、刚架结构 A、钢筋混凝土、轻钢、钢 B、无铰刚架、有铰刚架 17）、拱结构（二铰拱 三铰拱） A、石材、钢筋混凝土、钢 B、无铰拱、半铰拱、多铰拱 C、拱架、薄壁 绞拱屋盖 18）、屋顶结构，但大部分不是建筑物的整体结构形式 钢桁架屋顶 钢网架屋顶 铪折板屋顶 铪拱板屋顶 钢拱板屋顶 钢筋混凝土圆筒壳 钢筋混凝土马鞍形壳 钢筋混凝土扁壳与扭壳 钢网假 Hbu04 土木 13 钢网壳 薄壁带肋钢板壳 穹顶 组合式空间结构（如曲拱、索、壳等组合的体系） 四、结构概念设计： 1、结构刚与柔的选择（适宜刚度） 2、结构体系的确定 3、结构平面宜刚度均匀，减少扭转 4、结构沿竖向宜均匀，避免软弱层及过强层，减少鞭稍反应。不大收，不大突。 5、预先估计结构的破坏形态，调整承载力以加强或削弱某些部位。 6、设计延性结构和延性构件。 7、设计多道设防结构超静定结构和双重抗侧力体系的概念。 8、重视构件承受竖向荷载的安全（这是最重要） 9、加强结构的整体性（拉结与切开） 10、主要指标的选择与确定。 五、建筑物的可靠性鉴定与抗震鉴定 1、可靠性鉴定 、安全性、使用性（适用