02第一章建筑结构概论

第一章建建筑结结构概论论董冬第二节建建筑结结构的类类型一、建筑筑物的构构造一、基础：基础是是房屋底底部与地地基接触触的承重重结构，，它的作作用是把把房屋上上部的荷荷载传给给地基。。二二、墙：墙是建建筑物的的承重结结构和围围护构件件。三三、楼板层和和地坪层层：楼板层层是水平平方向的的承重结结构，并并用来分分隔楼层层之间的的空间。。四四、楼梯：：楼梯是房房屋的垂垂直交通通工具，，作为人人们上下下楼层和和发生紧紧急事故故时疏散散人流之之用。五、屋顶：屋顶是是房屋顶顶部的围围护构件件，抵抗抗风、雨雨、雪的的侵袭和和太阳辐辐射热的的影响。。屋顶又又是房屋屋的承重重结构，，承受风风、雪和和施工期期间的各各种荷载载。六、门窗：门主要要用来通通行人流流，窗主主要用来来采光和和通风。。除上述六六部分八八大构件件以外，，还有一一些附属属部分，，如阳台台、雨篷篷、台阶阶、烟囱囱等。组组成房屋屋的各部部分各自自起着不不同的作作用，但但归纳起起来是两两大类，，即承重重构件和和围护构构件。二、建筑筑结构建筑结构构的定义义建筑结构构（结构构）——建筑中由由若干构构件连接接而成的的能承受受作用的的平面或或空间体体系。注：“作用””——能使结构构或构件件产生效效应（内内力、变变形、裂裂缝等））的各种种原因的的总称。。作用分为为：（1）直接作作用即即荷载：：如结构自自重、人人群荷载载、风荷荷载等；（2）间接作作用：如如地震、、基础沉沉降、温温度变化化等。建筑结构构的组成成1.水平构构件：：梁、、板等等，用用以承承受竖竖向荷荷载。。2.竖向构件：：柱、墙等等，其作用用是支承水水平构件或或承受受水平平荷载。3.基础：其作作用是将建建筑物承受受的荷载传传至地基。。第三节建建筑结构的的作用一、作用的的种类在《民用建建筑设计通通则》（GB50352—2005））中对作用用分为：（1）直接接作用即即荷载：如如结构自重重、人群荷荷载、风荷荷载等；包括：永久久荷载、可可变荷载、、偶然荷载载三大类.（2）间接接作用：如如地震、基基础沉降、、温度变化化等。1荷载分分类按随时间的变异，结结构上的荷荷载可分为为以下三类类：1.永久荷荷载永久荷载亦亦称恒荷载载，是指在在结构使用用期间，其其值不随时时间变化，，或者其变变化与平均均值相比可可忽略不计计的荷载。。如结构自自重、土压压力、预应应力等。二、荷载的的分类及荷荷载代表值值2.可变荷荷载可变荷载也也称为活荷荷载，是指指在结构使使用期间，，其值随时时间变化，，且其变化化值与平均均值相比不不可忽略的的荷载。3.偶偶然然荷荷载载在结结构构使使用用期期间间不不一一定定出出现现，，而而一一旦旦出出现现，，其其量量值值很很大大且且持持续续时时间间很很短短的的荷荷载载称称为为偶偶然然荷荷载载。。2荷载载代代表表值值结构构设设计计时时，，对对于于不不同同的的荷荷载载和和不不同同的的设设计计情情况况，，应应赋赋予予荷荷载载不不同同的的量量值值，，即即荷载载代代表表值值。在设设计计时时，，对对荷荷载载赋赋予予一一个个规规定定的的量量值值，，即即荷载载代代表表值值，荷荷载载可可根根据据不不同同的的设设计计要要求求规规定定不不同同的的代代表表值值，，以以使使之之能能更更确确切切地地反反映映它它在在设设计计中中的的特特点点。。荷载规范中给给出4种代表值：标标准值、组合合值、频遇值值和准永久值值。对永久荷载应该该用标准值作作为代表值，对可变荷载应根根据设计要求求用标准值、、组合值、频频遇值、准永永久值作为代代表值。1）永久荷载载：标准值（（特征值）结构使用期内内可能出现的的最大荷载值值永久荷载亦称称恒荷载，是指在结构构使用期间，，其值不随时时间变化，或或者其变化与与平均值相比比可忽略不计计的荷载。如如结构自重、、土压力、预预应力等。荷载标准值就是结构在设设计基准期内内具有一定概概率的最大荷荷载值,它是荷载的基基本代表值。。设计基准期——为确定可变荷荷载代表值而而选定的时间间参数，一般般取为50年。永久荷荷载主主要是是结构构自重重及粉粉刷、、装修修，固固定设设备的的重量量。一一般可可按结结构构构件的的设计计尺寸寸和材材料或或结构构构件件单位位体积积（或或面积积）的的自重重标准准值确确定。。对于自自重变变异性性较大大的材材料，，在设设计中中应根根据其其对结结构有有利或或不利利的情情况，，分别别取其其自重重的下下限值值或上上限值值。[例]取钢筋混凝凝土单位体体积自重标标准值为25kN/m3，则截面尺尺寸为200×500mm的的钢筋混凝凝土矩形截截面梁的自自重标准值值为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也称为活荷载，是指在结结构使用期期间，其值值随时间变变化，且其其变化值与平平均值相比比不可忽略略的荷载。频遇值（时时而出现的的较大荷载载值）准永久值（（具有较长长的总持续续时间，对对结构的影影响有如永永久荷载））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，可变变荷载的四四个代表值值，除标准值外外，其余三三项均是在在标准值的的基础上乘乘以某个系系数，可变荷载的的标准值称称为基本代表值值。3.偶然荷载在结构使用用期间不一一定出现，，而一旦出出现，其量值很大大且持续时间间很短的荷载称称为偶然然荷载。。一、极极限状态态1结构的安安全等级级建筑结构构设计时时，应根根据结构构破坏可可能产生生的后果果（危及及人的生生命、造造成经济济损失、、产生社社会影响响等）的的严重性性，采用用不同的的安全等等级。根据破坏坏后果的的严重程程度，建建筑结构构划分为为三个安安全等级级。第四节建建筑结结构极限限表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结构构的设计计使用年年限定义：房屋建筑筑在正常常设计、、正常施施工、正正常使用用和维护下所应应达到的的持久年年限。结结构的设设计使用用年限应按下表采用用。3结构的的功能要求1）结构的功功能要求功能要求适用性耐久性安全性安全性——结构在正正常施工和正正常使用的条条件下，能承承受可能出现现的各种作用用；在设计规规定的偶然事件（如强烈地震震、爆炸、车车辆撞击等））发生时和发发生后，仍能能保持必需的的整体稳定性性，即结构仅仅产生局部的的损坏而不致致发生连续倒倒塌。适用性——结构在正正常使用时具具有良好的工工作性能。例例如，不会出出现影响正常常使用的过大大变形或振动动；不会产生生使使用者感感到不安的裂裂缝宽度等。。耐久性——结构在正正常维护条件件下具有足够够的耐久性能能，即在正常常维护条件下下结构能够正正常使用到规规定的设计使使用年限。例例如，结构材材料不致出现现影响功能的的损坏，钢筋筋混凝土构件件的钢筋不致致因保护层过过薄或裂缝过过宽而锈蚀等等。2）结构的可可靠性和可靠靠度的概念结构可靠性——结构的安安全性、适用用性和耐久性性的总称。结构可靠度——结构在规规定时间内，，在规定条件件下，完成预定功能的概概率。(规定时间间指设计使使用年限；；规定条件件指正常设设计、正常常施工、正正常使用和和正常维护护，不包括括错误设计计、错误施施工和违反反原来规定定的使用情情况。)结构的可靠靠度是结构构可靠性的的概率度量量，即对结结构可靠性性的定量描描述。注意1：结构可靠度度与结构使使用年限长长短有关。。《统一标标准》以结构的设计计使用年限限为计算结结构可靠度度的时间基基准。注意2：结构的设计计使用年限限虽与结构构使用寿命命有联系，，但不等同同。当结构构的使用年年限超过设设计使用年年限后，并并不意味着着结构就要要报废，但但其可靠度度将逐渐降降低。2.结构功功能的极限限状态（1）定义义整个结构或或结构的一一部份，超超过某一特特定状态就就不能满足足设计规定定的某一功功能（安全全性、适用用性、耐久久性）要求求，该特定定状态称为为该功能的的极限状态态。极限状态承载力极限状态正常使用极限状态（2）分类类1）承载能力极极限状态——这种种极限状态态对应于结结构或结构构构件达到到最大承载载能力或不不适于继续续承载的变变形。承载载能力极限限状态主要要考虑关于于结构安全性性的功能。当结构或结结构构件出出现下列状状态之一时时，即认为为超过了承承载能力极极限状态：：●结构构件件或连接因因材料强度度不够而破破坏；●整个结构构或结构的的一部分作作为刚体失失去平衡（（如倾覆等等）；●结构转变变为机动体体系；(结结构是个几几何稳定的的不变体系系)●结构或结结构构件丧丧失稳定（（如柱子被被压曲等））。2）正常使用极极限状态——正常常使用极限限状态对应应于结构或或结构构件件达到正常常使用或耐耐久性能的的某项规定限限值。这一状态态对应于适用性或耐耐久性的功能。当结构或结结构构件出出现下列状状态之一时时，即认为为超过了正正常使用极极限状态：：●影响正常常使用或外外观的变形形；●影响正常常使用或耐耐久性能的的局部损坏坏（包括裂裂缝）；●影响正常常使用的振振动；●影响正常常使用的其其他特定状状态等。第五节建建筑的等级级一、耐久等等级在《民用建建筑设计通通则》（GB50352—2005））中对建筑筑物的耐久久年限（设设计使用年年限）做如如下规定：：1类：设计计使用年限限为5年，，适用于临临时性建筑筑。2类：设计计使用年限限为25年年，适用于于易于替换换结构构件件的建筑。。3类类：：设设计计使使用用年年限限为为50年年，，适适用用于于普普通通的的建建筑筑物物。。4类类：：设设计计使使用用年年限限为为100年年，，适适用用于于纪纪念念性性建建筑筑和和特特别别重重要要的的建建筑筑。。2、、耐耐火火等等级级我国国《《建建筑筑设设计计防防火火规规范范》》（（GB50016——2006））中中规规定定，，9层层及及9层层以以下下的的住住宅宅建建筑筑、、建建筑筑高高度度不不超超过过24m的的公公共共建建筑筑、、建建筑筑高高度度超超24m的的单单层层公公共共建建筑筑、、工工业业建建筑筑等等的的耐耐火火等等级级分分为为四级。。耐火火等等级级标标准准是是依依据据房房屋屋主主要要构构件件的的燃燃烧烧性性能能和和耐耐火火极极限限确确定定的的。。（1））燃燃烧烧性性能能指主主要要构构件件在在名名火火或或高高温温作作用用下下燃燃烧烧与与否否，，以以及及燃燃烧烧的的难难易易。。分分燃燃烧烧材材料料(如如木木材材等等)、、难难燃燃烧烧材材料料(如如木木丝丝板板等等)和和非非燃燃烧烧材材料料(如如砖砖、、石石等等)。。（2））耐耐火火极极限限它的的单单位位为为小小时时。。耐耐火火极极限限指指的的是是从从受受到到火火的的作作用用起起，，到到失失掉掉支支持持能能力力或或发发生生穿穿透透性性裂裂缝缝、、或或背背火火一一面面温温度度升升高高到到220℃℃时时所所延延续续的的时时间间。。不燃燃烧烧体体：：在在空空气气中中受受到到火火烧烧或或高高温温作作用用时时，，不不起起火火、、不不燃燃烧烧、、不不碳碳化化。。结构构构构件件的的耐耐火火性性能能一、、构构件件的的燃燃烧烧性性能能难燃燃烧烧体体：：在在空空气气中中受受到到火火烧烧或或高高温温作作用用时时，，难难起起火火、、难难燃燃烧烧、、难难碳碳化化，，当当火火源源移移走走后后，，燃燃烧烧或或微微燃燃立立即即停停止止。。燃烧烧体体：：在在明明火火或或高高温温作作用用时时，，能能立立即即着着火火燃燃烧烧，，且且火火源源移移走走后后，，仍仍能能继继续续燃燃烧烧或或微微燃燃。。是指指在在标标准准的的耐耐火火试试验验中中，，从从构构件件受受到到火火的的作作用用，，到到失失去去稳稳定定性性或或完完整整性性或或绝绝热热性性为为止止的的时时间间，，以以小小时时计计。。结构构构构件件的的耐耐火火极极限限标准准升升温温曲曲线线梁：：两两侧侧和和底底面面共共三三面面受受火火；；受火条条件板：下下面受受火；；柱：所所有垂垂直面面受火火；墙：一一面受受火。。判别条条件失去稳稳定性性：指指失去去支撑撑能力力或抗抗变形形能力力；失去完完整性性：指指当构构件一一面受受火时时，出出现穿穿透性性裂缝缝或穿穿火孔孔隙；；失去绝绝热性性：指指失去去隔绝绝过量量热传传导的的性能能。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