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1、1.1 混凝土结构的极限状态1、结构的功能要求: 安全性、适应性、耐久性2、结构的可靠性: 在规定的时间、条件下,完成预定功能的能力,称为结构的可靠性规定时间: 指设计使用年限, 建筑结构可靠设计统一标准规定 规定,普通房屋和构筑 物的设计使用年限为 50 年,纪念性建筑和特别重要的建筑结构使用年限为100 年,临时性结构的设计使用年限为 5 年,结构构件易于替换的结构,设计使用年限为 25年。规定条件: 设计时所确定的正常设计、正常施工和正常使用的条件,即不考虑人为过失 的影响。预定功能: 以结构是否达到极限状态为标志。3、结构的设计使用年限: 是指设计规定的结构或结构构件只需进行正常维护不

2、需进行大修 即可按其预定目的使用年限4、结构功能的极限状态可分为两类: 承载能力极限状态和正常使用极限状态。当结构或结 构构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形状态, 即为承载能力极限状态。 正常 使用极限状态是指结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限度的状态。达到承载能力极限状态的情况: 整个结构或结构的一部分发生倾覆、滑移等;结构构件 或其连接因超过材料强度而被破坏; 因过度塑性变形而不适于继续承载; 结构转变为机动体 系;结构、结构构件丧失稳定性。达到正常使用极限状态的情况: 结构或构件出现影响正常使用或外观的变形;产生影响 耐久性能的局部损坏和影响正常使用的振动。1.

3、2 结构的可靠度与可靠指标1、随机现象: 在个别试验中呈现不确定性,而在大量重复试验中,又具有统计规律性的现 象,称为随机现象。2、随机变量: 表示随机现象的各种变量称为随机变量3、随机事件: 在随机试验中,某种结果对一次试验可能出现也可能不出现,而在大量重复 试验中具有某种规律性的事件,称为此随机试验的随机事件。4、频率和概率: 频率是个试验值,或使用时的统计值,具有随机性,可能取多个数值,因 此,只能近似地反映事件出现可能性的大小。概率是个理论值,是由事件的本质所决定的, 只能取唯一值,它能在一定程度上地反映事件出现可能性的大小。5、频率直方图: 在直角坐标系中,横轴表示分组强度X 值,纵

4、轴表示对应的频率密度,将频率分布表中各组频率的大小与组距相对应,由此画成的统计图叫做频率直方图。6、结构可靠度: 结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率,称为结构 的可靠度。或者说,结构的可靠度是结构可靠性的概率度量7、可靠指标 B 的实用性和近似性: (1)实用性:用可靠指标来描述结构的可靠度,其运算 只涉及随机变量的统计特征值, 计算方便,并且几何表示很直观、 明确,因而在实际中得到 广泛应用,具有实用性。 (2)近似性: B 是在假设随机变量 R、S 都服从正态分布,且极限 方程 R-S=0 是线性的前提下得到的。而在实际工程中,风荷载、雪荷载均不服从正态分布, 有时极限

5、方程是非线性的,所以采用 B 描述结构可靠度具有一定的近似性。8、荷载效应: 荷载作用在结构上产生的内力和变形称为荷载效应。9、荷载的代表值: 建筑结构设计时,对不同的荷载应采用不同的代表值。可变荷载代表值 有:标准值、组合值、准永久值和频遇值。永久荷载代表值只有标准值一种10、荷载的标准值: 在结构使用期间可能出现的最大荷载值11、荷载分项系数: 荷载设计值与荷载标准值的比值,一般大于112、荷载的设计值: 荷载标准值乘以分项系数13、材料分项系数: 材料强度标准值与材料强度设计值之比值,其值大于 1 材料强度的标准值: 材料强度的标准值是材料强度的检验指标,由国家有关标准给出 材料强度的设

6、计值: 材料强度标注值除以材料分项系数14、结构重要性系数: 对不同安全等级的结构, 为使其具有规定的可靠度而采用的系数, 称 为结构重要性系数。 建筑结构可靠度设计统一标准 (GB50068-2001 )规定:对安全等级 分别为一、二、三级或设计使用年限分别为100 年及以上、 50年、5 年及以下时,重要性系数分别不应小于 1.1、 1.0、0.92.1 单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置1、单层厂房的结构形式: 主要有排架结构和刚架结构。 排架结构是由屋架、 柱和基础组成, 其中屋架与柱铰接,柱与基础刚接。刚架结构是由屋架、柱和基础组成,其中屋架与柱 刚接,柱与基础铰接2、单层厂房的

7、结构组成: 单层厂房结构分为承重结构、围护结构和支撑体系三大部分。承 重结构包括:屋盖结构、 横向平面排架、 纵向平面排架、 吊车梁、基础;围护结构包括: 纵墙和横墙及由连续梁、抗风柱和基础梁组成的墙架。支撑体系包括:屋盖支撑和柱间 支撑3、柱网布置、常用柱距: 柱网由厂房的跨度和柱距构成,柱网布置是指确定纵向和横向定 位轴线之间的尺寸。厂房跨度在 18m 及以下时,应采用扩大模数 30M 数列;在 18m 以 上时,应采用扩大模数 60M 数列。厂房的柱距应采用扩大模数 60M 数列。目前从经济 指标、材料用量和施工条件等方面衡量,尤其是高度较低的厂房,采用6m 柱距比 12m柱距优越4、变

8、形缝: 变形缝包括伸缩缝、沉降缝、防震缝伸缩缝: 建筑构件因温度因素的变化会产生胀缩变形,为减少过大的温度应力而设置的 缝,基础可不断开沉降缝: 上部结构各部分之间,因层数差异较大,或使用荷重相差较大,可能使地基发 生不均匀沉降时,需要设缝将结构分为几部分,使其每一部分的沉降比较均匀,从屋顶 到基础全部分开。防震缝: 设置目的是将大型建筑物分隔为较小的部分,形成相对独立的防震单元,避免 因地震造成建筑物整体震动不协调而产生破坏三者区别: 伸缩缝和防震缝两侧的结构基础可以不分开,而沉降缝结构两侧的基础必须 分开。在地震区域,伸缩缝和沉降缝必须兼作防震缝,也应满足防震缝的要求5、围护墙和山墙构造:

9、 围护结构的墙体沿厂房四周布置,墙体中还设有抗风柱、圈梁、连 系梁、过梁和基础梁单层厂房的山墙 受风荷载面积比较大,一般设置抗风柱将山墙分成区格,使墙受到的风 荷载,一部分直接传到纵向柱列,另一部分经抗风柱下端直接传至基础及柱上端通过屋 盖系统传至纵向柱列。圈梁 加强厂房的整体刚度, 防止可能产生的过大不均匀沉降或较大振动荷载等对厂房的 不利影响连系梁 承受其上部墙体重量并将它传给柱,同时又作为纵向柱列的连接构件。过梁 承受门窗洞口上的荷载并将它传给门两侧的墙体基础梁 承受墙体重量并将它传给基础6、支撑的种类: 支撑分为屋盖支撑和柱间支撑两类, 屋盖支撑通常包括上、 下弦水平支撑、 垂直支撑和

10、纵向水平系杆。柱间支撑一般包括上部柱间支撑、中部柱间支撑和下部柱间支撑。支撑的作用: 保证结构构件的稳定与正常工作;增强厂房的整体稳定性和空间刚度;把 纵向风荷载、吊车纵向水平荷载及水平地震作用等传递到主要的承重构件。此外,在施 工安装阶段,应根据具体情况设置某些临时支撑,以保证结构构件的稳定布置原则:( 1)屋盖上、下弦水平支撑是指布置在屋架上、下弦平面内以及天窗架上弦 平面内的水平支撑。 支撑节间的划分应与屋架节间相适应。 水平支撑一般采用十字交叉 的形式。( 2)垂直支撑是指布置在屋架间或天窗架间的支撑。(3)柱间支撑通常采用十字交叉形支撑,交叉杆件的倾角为35° 50

11、6;之间。( 4)凡属下列情况之一时,应设置柱间支撑:设有悬臂式吊车或 3t 及以上的悬挂式吊车;设有重级工作制吊车或中、轻 级工作制吊车起重量在 10t 及以上; 厂房跨度在 18m 及以上或柱高在 8m 以上; 纵向柱 列的总数在 7 根以下; 露天吊车栈桥的柱列。 (5)柱间支撑应布置在伸缩缝区段的中央 或临近中央, 这样有利于在温度变化或混凝土收缩时, 厂房可较自由变形而不致产生较 大的温度或收缩应力,并在柱顶设置通长的刚性连系杆来传递荷载7、排架计算的内容: 确定计算简图、荷载计算、柱控制截面的内力分析和内力组合。必要 时还应验算排架的水平位移值。目的:为柱和基础的设计提供内力数据8

12、、排架考虑整体空间工作的概念:排架与排架、排架与山墙之间相互关联的整体作用称为厂房的整体空间作用。各个排架和山墙都不能单独变形,而是互相制约成一整体。产生 单层厂房整体空间作用的两个条件:( 1)各横向排架之间必须有纵向构件将它们联系起来( 2)各横向排架彼此的情况不同,或结构不同或承受的荷载不同。在设计中,当需要考虑整体空间工作时,只对吊车荷载才考虑厂房的整体空间作用9、排架计算中的两个问题: ( 1)纵向柱距不等的排架内力分析(2)排架的水平位移验算10、单层厂房柱的形式: 单层厂房柱的类型很多, 目前常用的单层厂房柱的形式有实腹矩形 柱、工字形、平腹杆双肢柱、斜腹杆双肢柱等。11、牛腿:

13、 在单层厂房钢筋混凝土柱中,牛腿是设置在柱侧面伸出的短悬臂,其作用是支承 屋架、托架和吊车梁等构件12、柱下独立基础的形式: 柱下独立基础根据其受力性能可分为: 轴心受压基础和偏心受压 基础;按施工方法,可分为预制柱基础和现浇柱基础13、吊车梁的受力特点: (1)吊车荷载是两组移动的集中荷载; ( 2)承受的吊车荷载是重复 荷载;(3)考虑吊车荷载的动力特性; ( 4)考虑吊车荷载的偏心影响扭矩 吊车梁的形式:钢筋混凝土、预应力混凝土等截面或变截面吊车梁及组合式吊车梁。3.1 多层框架的结构组成和结构布置1、框架结构的组成方式: 框架是由梁、 柱和基础所组成的杆系结构。 梁柱连接处称为节点,

14、一般为刚性连接;有时为了便于施工或其他构造要求,也可将部分节点做成铰节点,当 梁柱节点全部为铰节点时,就成多层排架。柱子与基础的连接一般是刚性的2、柱网布置原则: (1)应满足生产工艺的要求; ( 2)应满足建筑平面布置的要求; (3)要 使结构受力合理; (4)应使施工更加方便。常用模数: 内廊式柱网常为对称三跨,边跨跨度常为:6、6.6、6.9m 等,中跨为走廊时,跨度常为2.4、2.7、3.0m。等跨式柱网其进深常为:6、7.5、9、12m等对称不等跨式柱网,常用尺寸有(5.8+6.2+6.2+5.8)*6.0、(7.5+7.5+12.0+7.5+7.5)*6.0、(8.0+12.0+8

15、.0)*6.0m 等多种3、承重结构的分类:横向框架承重方案,纵向框架承重方案,纵横向框架混合承重方案特点: 横向框架承重方案可使房屋横向刚度较大,有利于室内采光,但由于承重框架是 横向布置的,不利于室内管道通过。 纵向框架承重方案横向刚度较弱, 一般不宜采用。 纵 横向框架承重方案具有较好的整体工作性能, 框架柱均为双向偏心受压构件, 为空间受力 体系4、计算单元的确定: 横向框架的间距、荷载和侧向刚度都相同,因而只需取有代表性的一 榀中间框架作为计算单元。 纵向框架上荷载不一样, 故有中列柱和边列柱的区别, 中列柱 纵向框架计算单元宽度可各取两侧跨距的一半, 边列柱纵向框架计算单元宽度可取

16、一侧跨 距的一半。采用现浇楼盖时,楼面分布荷载一般可按角平分线传至相应两侧的梁上。5、杆件轴线的确定: 在结构计算简图中,杆件用轴线表示。框架梁的跨度取柱子轴线间距 离, 柱以截面的形心线来确定。 框架柱的长度为相应的建筑层高, 而底层柱的长度应取基 础顶面到二层楼板顶面之间的距离对于倾斜的或折线形横梁,当其坡度小于 1/8 时,可简化为水平直杆。对于不等跨框架, 若各跨度相差不大于于 10%时,可简化为等跨框架,简化后的跨度取原框架各跨跨度的 平均值。6、荷载计算: (1)楼面活荷载:作用于建筑物上的楼面活荷载,在多层住宅、办公楼、旅 馆等设计时可考虑楼面活荷载折减。 ( 2)风荷载:计算方

17、法与单层厂房相同。7、分层法的计算假定: ( 1)框架无侧移( 2)每一层梁上的荷载只对本层的梁和上、下柱产 生内力,忽略它对其他各层梁及其他柱内力的影响。适用条件: 为框架梁与框架柱线刚度相比较大的情形按计算简图进行计算时,应作如下修正:( 1)除底层外,其他各层柱的线刚度均乘0.9的折减系数( 2)除底层柱外,其他各层柱的弯矩传递系数由1/2 改为 1/38、分层法的计算步骤: ( 1)画出分层框架的计算简图(2)计算框架梁、柱的线刚度,注意除底层以外的各层柱线刚度应乘以折减系数0.9( 3)用弯矩分配法计算各分层框架的梁柱端弯矩( 4)经过叠加,确定框架梁、柱端最终弯矩。对于不平衡弯矩较

18、大的节点, 可以讲不平衡弯矩再分配一次,但不传递9、反弯点: 框架在节点水平荷载作用下,将产生水平位移和节点角位移,这种变形曲线都 具有上、下两段弯曲方向相反的特点,所以必存在弯矩为零的点,称之为反弯点。假定: 横梁的抗弯刚度无限大,则各柱上、下两端都不发生角位移,且水平位移相同 反弯点法适用条件: 当框架结构布置比较规则均匀, 层高于跨度变化不大, 层数不多时, 才可使用。否则反弯点计算得出的框架内力误差太大,不能满足要求3.3 内力组合1、控制截面的确定: 柱的弯矩呈线性变化,控制截面可取各层柱的上、下端截面;梁的弯 矩呈抛物线变化,控制截面可取两端截面及跨间最大正弯矩截面(为简化可取跨中

19、截面)2、竖向活荷载最不利布置的方法: ( 1)分跨计算组合法( 2)最不利荷载位置法( 3)分层 组合法( 4)满布荷载法3.4 非抗震现浇混凝土框架梁、柱和节点设计1、框架梁的构造要求: 截面尺寸:高度:一般按跨度的 1/101/15 估算,当有机床和机械 设备时,按跨度的 1/71/10 估算;宽度:截面高度的 1/31/2 估算 高度也可以根据经验公式来取用: 两端无支托的横梁, 按弯矩 ( 0.60.8)M 来估算梁高; 两端有支托的横梁,按弯矩( 0.40.8) M 来估算梁高; M 为简支梁的跨中最大弯矩2、框架柱的构造要求: 框架柱截面的高度和宽度均不应小于层高的1/151/2

20、0 ,矩形截面框架柱的边长不宜小于250mm,柱截面的宽度也不宜小于350mm,柱净高与截面长边尺寸之比宜大于 4。一般框架结构各层柱的计算长度现浇楼盖: 底层柱 L=1.0H ,其余各层柱 L=1.25H ;装配式楼盖: 底层柱 L=1.25H ,其余各层柱 L=1.5H3.5 多层框架的基础形式1、基础的类型及特点:( 1)独立基础: 当层数不多、荷载不大而地基坚实时,可采用独立基础。( 2)条形基础: 条形基础是墙下最常用的一种基础形式,当柱下独立基础不能满足要求时,也可以使用条形基础。按上部结构的形式,可以将条形基础分为“柱下条形基础”和“十字 交差钢筋混凝土条形基础。 ”若是相邻两柱

21、相连,又称“联合基础”或“双柱联合基础” ( 3)筏式基础: 按其构造形式可以分为“梁板式”和“平板式”( 4)箱型基础: 由钢筋混凝土底板、顶板和纵横交错的内外隔墙组成。具有很大的空间刚 度和抵抗不均匀沉降的能力,抗震性能好,且顶板与底板之间的空间可以做成地下室4.1 概述1、高层建筑的定义: 10层或 10层以上或高度超过 28m 的建筑物称为高层建筑。 一般来讲, 在结构设计中, 高层箭镞的高度是指从室外地面至主要屋面的距离, 不 包括突出屋面的水箱、电梯间、构架等高度及地下室的埋置深度高规根据建筑的结构形式和高度,将其划分为A级、B级两类2、高层建筑的体型: 主要有板式和塔式两类。板式

22、建筑平面呈一字形平面,长和宽两个方向的尺寸相差较大。 塔式建筑平面的两个尺寸相差较小。 板式基本形式 是曲线形和折线形。 塔式基本形式有:方形、圆形、三角形和矩形 结构布置: 包括平面布置和竖向布置。 平面布置:(1)平面宜简单、规则、对称,尽量减小偏心;( 2)平面长度不宜过长,突出的部分不宜过大; (3)不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。竖向布置: 抗震设计时,结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。3、高层建筑结构上的作用: (1)风荷载,特点:风荷载和建筑物的外形直接有关,也与周围环境有很大关系;高层建筑外表面各部分风压很不均匀;要考虑风的动力作用风振(2)温度作用,引起高层建筑结

23、构温度内力的温度变化主要有三种:室内外温差、日照温 差和季节温差。 温度变化引起的结构变形有以下几种:柱弯曲、内外柱之间的伸缩差、屋面结构与下部楼面结构的伸缩差。4.4 剪力墙结构1、 剪力墙的分类: (1)按外形尺寸分类:根据剪力墙的高宽比H/B 分类, H/B 小于等于 1 为低剪力墙, 1 大于 H/B 小于等于 2为中等高度剪力墙, H/B 大于 2 为高剪力墙(2)按洞口情况:洞口沿竖向成列布置的剪力墙可分为以下三类:整体墙、小开口墙、联 肢墙(3)按有无边框及支撑情况:带边框的剪力墙、不带边框的落地剪力墙、框支剪力墙2、 剪力墙布置原则: (1)剪力墙应双向或多向布置,尽量拉通对直

24、; (2)较长的剪力墙可 用楼板或弱的连梁分为若干墙段; (3)剪力墙的门窗洞口宜上下对齐, 成列布置, 形成明确 的墙肢和连梁, 尽量避免出现错洞墙。洞口设置应避免墙肢刚度过分悬殊; ( 4)尽量避免出 现小墙肢,墙肢截面长度与厚度比值不宜小于 33、剪力墙有效翼缘宽度的确定: 计算剪力墙的内力和位移时,考虑纵、横墙的共同工作。纵墙的一部分作为横墙的有效翼缘, 横墙的一部分作为纵墙的有效翼缘。 每一侧有效翼缘的 宽度可取翼缘厚度的 6 倍、墙间距的一半和总高度的 1/20 中的最小值,且不大于墙至洞口 边缘的距离4.5 框架 -剪力墙结构1、框剪布置原则: ( 1)对于抗震设防要求的建筑,剪

25、力墙应沿纵、横两个主轴方向布置。 (2)横向建立墙均匀对称的布置在建筑物的端部附近、平面形状变化及恒载较大的地方; 纵向剪力墙的布置应注意到墙对框架温度变形的约束,间距越大,约束作用越强。 (3)剪力墙的最大间距, 可根据水平荷载下楼、 屋盖在水平方向上的最大挠度不超过允许变形值的条 件来确定( 4)剪力墙的数量,以满足框架 -剪力墙结构承载力、变形和抗震性能为标准来确 定2、受力特点: (1)吸取了框架和剪力墙各自的长处,既能提供较大的使用空间,又具有良 好的抗侧力性能( 2)结构变形为弯剪型( 3)水平荷载主要由剪力墙来承担3、内力和水平位移计算的基本假定: (1)楼盖结构在其自身平面内刚

26、度为无穷大,平面外 的刚度可忽略不计; ( 2)水平荷载的合力通过结构的抗侧刚度中心,即不考虑扭转的影响; (3)框架和剪力墙的刚度特征值沿结构高度方向均为常量4、剪力墙的配筋构造要求: 墙肢配筋构造:剪力墙内竖向和水平分布钢筋的配筋率均不应小于0.2%,间距均不应大于 300mm ,直径均不应小于 8mm ;剪力墙内的分布筋不应采用单 排配筋,当剪力墙厚度不大于400mm时可采用双排钢筋网,当剪力墙厚度大于400mm,但不大于 700mm 时,宜采用三排配筋;当剪力墙厚度大于 700mm 时,宜采用四排配筋;各 排钢筋网应采用拉结筋连系,拉筋直径不应小于6mm,间距不应大于600mm。连配筋

27、构造: 连梁内的配筋应按计算确定,梁纵向钢筋应锚入墙肢内 L 且不小于 600mm, 箍筋直径不小于 6mm,间距不大于150mm。4.7 筒体结构简介1 、简体有实腹筒和空腹筒两种: 实腹筒常由电梯间与设备管井等钢筋混凝土墙形成筒壁, 空腹筒是由沿建筑物外轮廊布置的密集柱、 角柱及各楼层处的窗裙梁连接成的一个竖向悬臂 的空间框架2、框架 -筒体结构的受力特点: 在水平力作用下,产生剪切滞后现象。框筒结构宜采用双对称平面,并优先采用圆形、正多变形。当采用矩形平面时,长宽比不宜大于2.柱的应力按曲线分布, 这种现象称为剪切滞后, 它使柱的轴向力愈接近筒角愈大, 在翼缘框架中轴向力一 般呈三次曲线

28、分布,在腹板框架中轴向力一般呈四次曲线分布。3、筒中筒结构的受力特点: 实腹内筒能承担较大的水平力,大大降低了外框筒柱的剪切变 形,提高了整个结构的侧移刚度;空腹的外框筒结构延性较好。5.1 抗震设计基本知识1、地震的成因: 成因说话很多,断层学说和板块学说比较普遍断层学说: 认为构成地壳的岩层是在运动的,并受到长期的构造作用积累了应变能。当 积累的能量超过一定限度时, 地下岩层产生的断裂或错层, 释放出很大的能量, 并以地震波 的形式传播出去,形成地震板块学说: 认为地球表面最上层为岩石层,岩石层分为若干大板块,岩石层下面是带有 塑性的岩流层,由于岩流层的对流运动,导致这些板块之间相互挤压和

29、碰撞,形成地震2、震源: 地壳中发生岩层断裂、错动而产生地震波的部位震中: 震源在地面上的垂直投影点地震波: 地震时在地球内部释放出来的能量以弹性波的形式从震源向各个方向传播,这 种波称为地震波。地震波分为体波和面波,前者在地球内部传播, 后者在地球表面传播。体 波又分为纵波(P波)和横波(S波),P波使建筑物上下颠簸,S波使建筑物水平方向摇晃。 面波的能量比体波大,所以主要是面波造成建筑物和地表破坏3、地震震级: 衡量一次地震所释放能量大小的尺度,用 M 表示地震烈度: 地震对地表及工程建筑物影响的强弱程度4、抗震设计的基本原则: 小震不坏,中震可修,大震不倒5、抗震设防烈度: 按照国家批准

30、权限审定,作为一个地区抗震设防依据的地震烈度 多遇地震烈度: 发生机会较多的地震, 也称为小震。 通常规定小震是 50 年内众值烈度超越概率为 63.2%的地震罕遇地震烈度: 抗震规范取超越概率为 2%3% 的地震烈度值6、抗震设防的范围: 我国规定地震基本烈度为 6 度或 6 度以上的地区为抗震设防区。我国 抗震设防区的面积约占全国面积的 60%7、设防目标: 第一水准 抗震设计的建筑,当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震() 小震作用时, 一般不受损坏或不需修理仍可继续使用; 第二水准当遭受本地区设防烈度 的地震(中震)作用时,可能损坏,经一般修理或不需修理仍可继续使用;第三水准当 遭受到高

31、于本地区设防烈度的罕遇地震 (大震) 作用时, 建筑不致产生倒塌或危及生命的严 重破坏8、两阶段抗震设计法: ( 1)第一阶段设计,按小震作用效应和其他荷载效应的基本组合验 算构件的承载力, 以及在小震作用下验算结构的弹性变形。 以满足第一水准抗震设防目标的 要求( 2 )第二阶段设计,在大震作用下验算结构的弹塑性变形,以满足第三水准抗震设防目标 的要求。 至于第二水准抗震设防目标的要求, 只要结构按第一阶段设计, 并采用相应的抗震 措施,即可得到满足。这已为工程实践所证实。9、建筑场地: 指工程结构所在地,大体相当于一个厂区、居民点或自然村的范围,同一个 场地应具有相同的反应谱特征分类:根据

32、土层等效剪切波速和场地覆盖厚度,建筑场地划分为I、n、川、W四种类 别, I 类最好, IV 类最差。 一般情况下, 建筑场地覆盖层厚度应按地面剪切波速大于 500m/s 的土层顶面的距离确定。覆盖层厚度愈大,对抗震愈不利。土层的剪切波速愈大,土层愈硬10 场地土液化: 地震时,地下水位以下的饱和砂土和粉土强烈振动,孔隙水来不及排出, 使孔隙水压力急剧上升, 当它与法向有效压力相平衡时, 土颗粒处于悬浮状态, 这时土体完 全失去抗剪强度而显示出近乎液体的特性,这种现象称为场地土的液化5.2 地震作用于抗震验算1、 结构地震反应的时程分析法:选用一条已知地震波,确定地面加速度,计算该体系的动 力

33、特性,包括质点在 t 时刻的位移、 速度和加速度等;确定时间步长和步数,从 t=0 时刻开 始,一步步积分直至地震波终了, 从而得到了对应于这条地震波的结构地震反应的时程曲线, 称之为结构地震反应的时程分析法2、抗震设计反应谱: 为了方便抗震设计,对同一类建筑场地上所得到的强震时地面水平运 动加速度记录分别计算出它的反应谱, 再对这些谱曲线进行统计分析, 找出具有代表性的平 均反应谱作为抗震设计的依据,通常称之为抗震设计反应谱5.3: 混凝土结构房屋的抗震设计1、框架结构震害: ( 1)框架柱:柱上、下端弯剪破坏,柱身剪切破坏,角柱破坏,短柱破 坏( 2)框架梁:大部分在梁端,在梁上部负弯矩钢

34、筋切断处也会发生震害(3)梁柱节点:节点核心区产生对角方向的斜裂缝, 混凝土剥落, 梁内纵向钢筋锚固长度不足时, 会从节点 内被拔出,将混凝土拉裂( 4)填充墙:与框架缺乏有效拉结时,易发生斜裂缝,并沿柱边 开裂、散落,甚至倒塌抗震墙的震害: 墙肢之间连梁的剪切破坏2、抗震等级的意义及划分: 抗震等级是根据设防烈度、房屋高度、建筑类别、结构类型及 构件的重要程度来确定。 抗震等级是确定结构构件抗震计算时内力调整的幅度和抗震构造措 施的标准。抗震规范规定把抗震等级划分为四级:一级、二级、三级、四级,其中对抗 震等级一级的构件,抗震要求最高3、强柱弱梁 :指在强烈地震作用下,结构发生大的水平位移进

35、入非弹性阶段时,为使框架 仍有承受竖向荷载的能力而免于倒塌, 要求实现梁铰机制, 即塑性铰首先在梁上形成, 最后 才在柱上出现。强剪弱弯: 指结构的抗剪承载力要大于抗弯承载力,使得塑性铰出现时不会发生剪切破 坏,充分发挥塑性铰的能力强节点: 指在梁的塑性铰充分发挥作用前,框架节点不应过早破坏,保证结构的延性要 求。4、加密箍筋以约束混凝土提高变形能力的概念:加密箍筋以约束混凝土提高变形能力指在梁柱端加密箍筋以用来约束混凝土,提高梁柱的延性,从而提高梁柱的变形能力5、对抗震结构体系和结构布置的要求:(1)在地震区合理选择抗震结构体系,选择体系时,还应尽量使其基本周期错开地震活动 卓越周期; (2

36、)为抵抗不同方向的地震作用,框架结构、 抗震墙结构和框架 - 抗震墙结构中,框架或抗 震墙宜双向设置,梁与柱或柱与抗震墙中线宜重合;(3)框架结构中,砌体填充墙在平面和竖向布置宜均匀对称,避免形成薄弱层或短柱;(4)为使框架 - 抗震墙结构和抗震墙结构通过楼、 层盖有效的传递地震剪力给抗震墙, 规范 要求抗震墙之间无大洞口的楼、 屋盖的长宽比不宜超过规范所规定, 符合规定的近似按刚性 楼盖考虑;超过规定时,考虑楼盖平面内变形的影响;(5)抗震墙结构中的抗震墙设置, 应符合规范规定: 较长的抗震墙宜结合洞口设置弱连梁, 将一道抗震墙分成较均匀的若干墙段; 抗震墙有较大洞口时, 洞口位置宜上下对齐

37、, 形成明 确的墙肢和连梁;限制框支层刚度和承载力过大的削弱,以提高房屋整体的抗震能力(6)框架 - 抗震墙结构中的抗震墙设置, 要求抗震墙的榀数不能过少, 每榀的刚度不要过大, 且宜均匀分布。(7)加强楼盖的整体性6、框架柱抗震构造包括: 柱的截面尺寸要求,柱轴压比限值和抗震配筋构造; 框架梁抗震构造包括: 框架梁截面尺寸要求,纵向配筋要求,箍筋构造要求; 框架梁柱节点抗震构造包括: 纵向受力钢筋在节点处的锚固,节点核心区的箍筋构造要第 1章 混凝土结构设计按近似概率的极限状态设计知识点:A.结构功能要求:(1)安全性(2)适用性(3)耐久性B. 结构可靠性:结构在规定的时间内,在规定的条件

38、下,完成预定功能的能力,称为结构的可靠性。C. 设计使用年限:结构的设计使用年限,是指设计规定的结构或结构构件只需正常维护不需要进行大修即可按其预定目的的使用年限。D. 结构功能的极限状态可分为两类:承载能力极限状态和正常使用极限状态。当结构或结构X1, X2, X3,Xn,其平均值就是这构件达到最大承载能力或达到不是与继续承载的变形状态,即为承载能力极 限状态。正常使用极限状态是指结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的 某项规定限度的状态。E. 平均值、标准差、变异系数:平均值,设有一组数据组数据的算术平均值,反映该组数据的平均水平。1X1 X2nXn-Xi标准差厂反应数据的分散程度。n i

39、 i变异系数3等于标准差与平均值的比值,即F.用失效概率来描述可靠度方法:设Z=R-S, Z>0时,结构处于可靠状态;Z<0时,结构处于失效状态;Z=0时,结构处于极限状态。Z<0的概率称为结构的失效概率,记作 pf ,pf P(Z 0)0f Z dZ结构可靠度ps 1-pfG.荷载效应与荷载的关系、荷载效应系数:荷载作用在结构上产生的内力和变形称为荷载效应。荷载效应系数是由构建荷载求结构内力时所乘的系数,如承受均布荷载,1 2 1 2跨度为L的简支梁跨中弯矩为q|2,这个- q|2就是荷载效应系数。8 8H.荷载的代表值:建筑结构设计时,对不同的荷载应采用不同的代表值。可变

40、荷载代表值有:标准值、组合值、准永久值和频遇值。永久荷载代表值只有标准之一种。第2章单层厂房知识点:A. 单层厂房的结构形式主要有排架结构和钢架结构。排架结构是由屋架(或屋面梁)、柱和基础组成,其中屋架和柱铰接,柱与基础刚接。钢架结构是由屋架、柱和基础组成,其中屋架和柱刚接,柱与基础铰接。B. 柱网布置、常用柱距:柱网由厂房的跨度和柱距构成,柱网布置是指确定纵向和横向的定位轴线之间的尺寸。厂房跨度在18m及以下时,应采用扩大模数 30M数列;在18m以上时,应采用扩大模数60M数列。厂房的柱距应采用扩大模数 60M数列。目前从经济指标、 材料用 量和施工条件等方面衡量,尤其是高度较低的厂房,采

41、用6m柱距比12m柱距优越。C. 变形缝:变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。D. 排架计算的内容和目的:确定计算简图、荷载计算、柱控制截面的内力分析和内力组合。 必要时还应演算排架的水平位移值。为柱和基础设计提供内力数据。E. 单层厂房柱的形式:单层厂房柱的类型很多,目前常用的单层厂房柱的形式有实腹矩形柱、 工字型柱、平腹杆双肢柱、斜腹杆双肢柱等。F. 牛腿的定义:在单层厂房钢筋混凝土柱中,牛腿是设置在柱侧面伸出的短悬臂,其作用是支撑屋架、托架和吊车梁等构件。G. 构造要求:柱的混凝土常用等级常用C20-C30,纵向受力钢筋一般采用 HRB400和HRB335级钢筋,构造钢筋可用 HPB235

42、或HRB335级,直径d>=6mm的箍筋用HPB235级钢筋。H. 柱下独立基础的形式: 柱下独立基础根据其受力性能可分为:轴心受压基础和偏心受压基础;按施工方法,可分为预制柱基础和现浇柱基础。I. 吊车梁的受力特点和形式:受力特点:(1)吊车荷载时两组移动的集中荷载(2)承受的吊车荷载是重复荷载(3)考虑吊车荷载的动力特性 (4)考虑动力荷载的偏心影响扭矩。形式:钢筋混凝土、预应力混凝土等截面或变截面吊车梁及组合式吊车梁。第3章多层框架结构设计知识点:A. 柱网布置原则和常用模数:原则:(1)应满足生产工艺要求(2)应满足建筑平面布置的要求(3)要使结构受力合理(4)应使施工更加方便。

43、常用模数:内廊式柱网常为对称三跨,边跨跨度常为:6、6.6、6.9m等,中跨为走廊时,跨度常为2.4、2.7、3.0m。等跨式柱网其进深常为:6、7.5、9、12m等。对称不等跨式柱网,常用尺寸有(5.8+6.2+6.2+5.8 )*6.0,(7.5+7.5+12+7.5+7.5)*6.0,(8.0+12+8.0 ) *6.0m 等多种。B. 变形缝的种类、作用和设计原则:变形缝可分为伸缩缝、沉降缝、防震缝三种。伸缩缝:建筑构件因温度和湿度等因素的变化会产生胀缩变形。为此,通常在建筑物适当的部位设置竖缝,自基础以上将房屋的墙体、楼板层、屋顶等构件断开,将建筑物分离成几个独立的部分.沉降缝:上部

44、结构各部分之间,因层数差异较大,或使用荷重相差较大;或因地基压缩性差异较大,总之一句话,可能使地基发生不均匀沉降时,需要设缝将结构分为几部分,使其每一部分的沉降比较均匀,避免在结构中产生额外的应力,该缝即称之为沉降缝”防震缝:它的设置目的是将大型建筑物分隔为较小的部分,形成相对独立的防震单元,避免因地震造成建筑物整体震动不协调,而产生破坏。C. 修正后的框架柱抗侧刚度 D的计算:反弯点法的两个基本假定:反弯点高度不变和框架的 线刚度为无穷大,给算法带来了简化,却降低了精度。日本的武藤清教授提出改进反弯点法即D值法,对柱的抗侧刚度和柱中反弯点的高度进行修正。考虑柱端梁的变形和约束后,柱12ic的

45、抗侧刚度D为:D厂式中,茲一一柱子线刚度;hj 各层柱柱高;hj梁柱线刚度比值对柱侧向刚度的一个影响系数,<1,当框架梁的线刚度为无穷大时,贝U K= ,=1,此时即是反弯点法的结果。D. 柱的弯矩呈线性变化,控制截面可取各层柱的上下端截面;梁的弯矩呈抛物线变化, 控制截面可取两端截面及跨间最大正弯矩截面。截面配筋计算时,应采用构件端部截面的内力, 而不是轴线处内力。柱边梁端的弯矩和剪力应按下式计算bV, M内力计算得到的轴当计算水平荷载或竖向集M MV- 式中,V,M 柱边截面的剪力和弯矩;2线处的剪力和弯矩;g,p作用在梁上的竖向分布横载和活载。 中荷载产生的内力时,贝U V V。E

46、. 竖向活荷载最不利布置的方法:(1)分跨计算组合法(2)最不利荷载位置法(3)分层组 合法(4)满布荷载法。第4章高层建筑结构设计知识点:A. 高层建筑的定义:在新高规即高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3 2002)里规定:10层及10层以上或高度超过 28m的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑高度超过100 m时,称为超高层建筑。B. 剪力墙布置原则:(1)剪力墙应双向或多向布置,尽量拉通对直(2)较长的剪力墙可用楼板或弱的连梁分为若干墙段(3)剪力墙门窗洞口宜上下对齐,成列布置,形成明确的强 墙肢和连梁,尽量避免出现错洞梁。洞口设置应避免墙肢刚度过分悬殊(4)尽量避免出现小墙肢,墙

47、肢截面长度与厚度比值不宜小于3。C. 连梁承载力计算;连梁正截面受弯承载力计算方法与普通受弯构件一样,连梁斜截面受剪 承载力计算,裆裤阿高弊大于2.5时,也与普通受弯构件计算公式相同,即:AV-,u O.7ftb-hbo fyv* svh-0式中,b-, h-°连梁截面宽度和有效高度;sS连梁内箍筋间距;ASv 连梁内同一截面内的箍筋总面积;fyv 连梁内箍筋的抗拉强度设计值。第5章混凝土结构抗震设计知识点:A. 地震成因和类型:地震分为天然地震和人工地震两大类。此外,某些特殊情况下也会产生地震,如大陨石冲击地面(陨石冲击地震)等。引起地球表层振动的原因很多,根据地震的 成因,可以把

48、地震分为以下几种:(1)构造地震:由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来,以地震波的形式向四面八方传播出去,到地面引起的房摇地动称为构造地震。这类地震发生的次数最多,破坏力也最大,占全世界地震的90鳩上。(2)火山地震:由于火山作用, 如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震。只有在火山活 动区才可能发生火山地震,这类地震只占全世界地震的7%左右。(3)塌陷地震:由于地下岩洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震。这类地震的规模比较小, 次数也很少,即使有, 也往往发生在溶洞密布的石灰岩地区或大规模地下开采的矿区。(4)诱发地震: 由于水库蓄水、 油田注水等活动而引发的

49、地震称为诱发地震。 这类地震仅仅在某些特定的水库库 区或油田地区发生。B. 地震震级:衡量一次地震所释放能量大小的尺度,用M表示。C. 地震烈度:地震对地表和工程建筑物影响的强弱程度。D抗震设计反应谱:为了方便抗震设计,对同一类建筑场地上所得到的强震时地面水平运动 加速度记录分别计算出他的反应谱, 再对这些谱曲线进行统计分析, 找出具有代表性的平均 反应谱作为抗震设计的依据,通常称之为抗震设计反应谱。E. 抗震等级的意义及划分: 抗震等级是设计部门依据国家有关规定,按“建筑物重要性分类与设防标准”,根据烈度、结构类型和房屋高度等,而采用不同抗震等级进行的具体设计。以钢筋混凝土框架结构为例,抗震

50、等级划分为四级,以表示其很严重、严重、 较严重及一般的四个级别。在中国建筑业中,已经开始严格执行这个等级标准。F. 框架柱轴压比限值的依据:轴压比N是指考虑地震作用组合的框架柱名义压应力N/A与混凝土轴心抗压强度设计值 fc的比值,即N=N/(fcA)。 大偏心受压破坏属于延性破坏类 型,小偏心受压破坏属于脆性破坏类型, 为使得框架柱有较好的抗震性, 就要求它的破坏形 态属于延性破坏类型。 轴压比限值是根据把大偏心受压与小偏心受压区分开的界限破坏条件 得到的。1 变形缝种类应用及位置 变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。 如果厂房长度和宽度过大, 当气温变化时, 将使结构内部产生很大的温度应力,

51、严重的可将墙面、 屋面等拉裂,影响使 用。为减小厂房结构中的温度应力, 可设置伸缩缝,将厂房结构分败几个温度区段。伸缩缝 应从基础顶面开始, 将两个温度区段的上部结构构件完全合并。 并留出一定宽度的缝隙, 使 上部结构正在气温变化时,水平方向能够自由地收生变形。温度区段的形状,应力求简单, 并应使伸缩缝的数量最少。温度区段的长度(伸缩缝之间的距离 ),取决于结构类型和温度变化情况。防震缝是为了减轻厂房地震灾害而采取的有效措施之一。当厂房平、 立面布置复杂或结构高度或刚度相差很大, 以及正在厂房侧边贴建生活间、 变电所炉子间等附属建筑时, 应设置防 震缝将相邻部分合并。地震区的厂房,其伸缩缝和沉

52、降缝均应符合防震缝的要求 正在一般单层厂房中可不做沉降缝, 只有正在特殊情况下才思索设置, 如厂房相邻两部分高 度相差很大 (如 l0 以上)、两跨间吊车起重量相差悬殊,地基承载力或下卧层土质有较大差 别,或厂房各部分的施工时间先后相差很长, 土壤压缩程度不同等情况。 沉降缝应将建筑物 从屋顶到基础全部合并, 以使正在缝两边收生不同沉降时不致损坏整个建筑物。 沉降缝可兼 作伸缩缝。2 抗风柱与尾架连接 (1)水平方向必须与屋架有可靠的连接从而保证有效地传递风荷载。(2).在竖向脱开, 且之间能允许一定的竖向相对位移, 以防厂房与抗风柱沉降不均匀时产生不利 影响。3圈梁的作用: 作用: 1 减小

53、墙体的计算高度,提高墙体稳定性。 2加强墙体及梁板间连接, 增强房屋的整体性及刚度。 3 当地基不均匀沉降使墙体产生拉应力时,设置圈梁可以抵抗拉 应力,抑制墙体裂缝的开展。 4 当有动力设备时,设置圈梁可以分散作用于墙体局部面积上 的振动,缓解对房屋的不利影响 5 与构造柱一起形成一个框架,有助于抗震4 构造柱的作用1 与圈梁一起行成一个弱框架,提高整体性 2 提高砌体的承载力 3 提高稳定性 4 提高抗倾 覆承载力5 排架柱吊装6 吊车的水平荷载(产生原因) 吊车的水平荷载有纵向和横向两种。纵向水平荷载是由大车 的运行机构在刹车时引起的纵向水平惯性力。 横向水平荷载是当小车吊有重物时刹车所引

54、起 的横向水平惯性力, 它通过小车刹车轮与桥架轨道之间的摩擦力传递给大车, 再通过大车轮 在吊车轨顶传递给吊车梁,而后由吊车梁与柱的连接钢板传递给排架柱,因此对排架来说, 吊车横向水平荷载作用在吊车梁顶面的水平处。7 吊车的工作级别吊车荷载按其利用等级和荷载状态分为8个工作级别: A1A8 。满在机会少、 运行速度低的如水电站、机械检修站是 A1A3 。机械加工装配车间是 A4A5. 冶炼车间和直接参与连续生 产的是 A6A7A88 单层厂房的支撑 厂房支撑分为屋盖支撑和柱间支撑,作用: 1 保证结构构件的稳定和正常工作 2 增强厂房的 整体稳定性和空间刚度 3 把纵向风荷载、吊车纵向水平荷载

55、及水平地震作用传递到主要承 重构件 4 保证在施工和安装阶段结构构件的稳定性。9 牛腿截面尺寸的确定: 牛腿截面高度的确定, 一般以控制其在使用阶段不出现或仅出现细微裂缝 为准,所以应该根据斜裂缝控制条件和构造要求来确定。10 砌体抗压强度影响因素?和砂浆砖的关系 1 块体的种类、强度等级和形状 2 砂浆性能 3灰缝厚度 4 砌柱质量 砂浆强度等级越高。砂浆等级越高,砌体抗压强度也越高;砂浆等级 相同时,块体抗压强度越大,砌体抗压强度越大。11 砌体抗拉抗弯抗剪影响因素: 砌体的拉、弯、剪破坏一般发生于砂浆和块体的连接面上, 因而取决于灰缝强度,那取决于砂浆和块体的粘结强度。12 砂浆种类、区

56、别和应用 砂浆按配合成分可以分为水泥沙浆、混合砂浆和非水泥砂浆,水 泥砂浆指纯水泥砂浆; 混合砂浆指有塑性掺合料的水泥砂浆; 非水泥的砂浆指不含水泥的砂 浆,如石灰砂浆、石灰粘土砂浆。砂浆的主要作用是把块体粘结成共同受力的整体;磨平了 块体表面使受力更均匀;填满了块体间缝隙,提高了隔湿、隔热、保温、防潮和抗冻性能。13 静力计算方案种类 1 刚性方案 2刚弹性 3弹性 依据:楼盖或屋盖类别和横墙间距。14 高厚比验算的目的和影响因素 高厚比是保证砌体结构在施工阶段和使用阶段稳定性和房 屋空间刚度的重要措施。 影响高厚比的因素很多, 如砂浆的强度等级、 横墙的间距、砌体的 类型和截面形式,支撑条件和承重情况等。15 过梁: 钢筋砖过梁、砖砌平拱、砖砌弧拱、钢筋混凝土过梁。16 墙梁简述无洞口简直墙梁受力特点 钢筋混凝土托梁和其上计算高度范围内的砌体墙组成的组合构件叫墙体。 上部荷载主要通过墙体的拱作用向两端支座传递, 托梁承受拉力, 两者组成一个带拉杆的拱 结构17配筋砌体的种类和应用范围 :种类: 1网状配筋砌体受压构件 2 组合砖砌体构件组合砌体 构件、组合墙。18 单厂中产生整体空间作用的条件及对单厂内力的分析1 各横向排架之间必须有纵向构件将他们联系起来2 各横向排架彼此情况不同, 或者是结构不同或者是承受荷载不同,影响:减少柱水平

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