建筑结构结构设计概论课件

建筑结构设计1建筑结构结构设计概论课件5/8/2024建筑结构设计结构设计概论单层排架结构多层框架结构高层建筑结构砌体混合结构结构程序设计2建筑结构结构设计概论课件5/8/20241.1建筑结构的类型1.2结构设计的基本内容1.3建筑结构的作用第1章结构设计概论1.4结构的耐火设计3建筑结构结构设计概论课件5/8/20241.1建筑结构的类型按用途工业建筑民用建筑按层数单层多层高层超高层按结构材料木结构砌体结构砼结构钢结构混合结构第1章结构设计概论按结构形式排架结构框架结构剪力墙结构筒体结构大跨结构框架—剪力墙结构高规以8层作为界限防火规范10层住宅和24米作为界限图4建筑结构结构设计概论课件5/8/20241.2结构设计的基本内容建筑工程设计内容建筑设计结构设计给排水设计暖通设计电气设计工程设计基本要求功能要求美观要求经济要求环保要求1.2.1结构设计过程：方案设计结构分析构件设计绘施工图建筑设备工艺设计5建筑结构结构设计概论课件5/8/2024结构选型上部结构类型下部结构选型结构布置定位轴线构件布置设置变形缝一、方案设计尺寸估算水平位置竖向位置伸缩缝沉降缝防震缝设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.2.1设计过程6建筑结构结构设计概论课件5/8/2024计算简图二、结构分析简化三原则尽可能反映实际受力特性偏于安全简单数学方法解析解数值解计算理论线弹性塑性非线性材料非线性几何非线性设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.2.1设计过程7建筑结构结构设计概论课件5/8/2024截面设计节点设计三、构件设计四、绘制施工图正确规范简洁美观设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.2.1设计过程8建筑结构结构设计概论课件5/8/20241.2.2结构计算的一般要求1计算内容承载能力极限状态计算正常使用极限状态计算承载力(强度、稳定）倾覆滑移漂浮变形抗裂和裂缝宽度耐久性疲劳设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.2.1设计过程1.2.2计算要求9建筑结构结构设计概论课件5/8/20242荷载效应组合设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.2.1设计过程1.2.2计算要求由可变荷载效应控制。效应最大的一项可变荷载以标准值为代表值，其余可变荷载（伴随荷载）以组合值为代表值。由永久荷载效应控制。所有的可变荷载均以组合值为代表值，永久荷载分项系数取1.35。承载能力极限状态的一般组合：10建筑结构结构设计概论课件5/8/2024仅考虑荷载效应最大的一项可变荷载，以标准值为代表值

所有可变荷载以组合值为代表值，组合系数取0.9设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.2.1设计过程1.2.2计算要求承载能力极限状态的简化组合（排架、框架结构）：由可变荷载效应控制由永久荷载效应控制同一般组合。11建筑结构结构设计概论课件5/8/2024准永久组合：（所有可变荷载均以准永久值为代表值）标准组合：（荷载效应最大的一项可变荷载取标准值，其余可变荷载取组合值）频遇组合：（一项可变荷载取频遇值，其余可变荷载取准永久值）设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.2.1设计过程1.2.2计算要求正常使用极限状态的组合12建筑结构结构设计概论课件5/8/20243内力组合水平构件竖向构件最大弯矩（扭矩）及相应的剪力最大剪力及相应的弯矩（扭矩）最大轴力及相应的弯矩和剪力（最小轴力及相应的弯矩和剪力）最大弯矩及相应的剪力和轴力设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.2.1设计过程1.2.2计算要求13建筑结构结构设计概论课件5/8/2024设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.2.1设计过程1.2.2计算要求1.2.3抗震设计1.2.3抗震设计1我国的抗震设防烈度为6~9度，称为基本烈度。2抗震设防有三个水准目标：“小震不坏、中震可修、大震不倒”第一水准烈度：众值烈度，比基本烈度约低一度半，50年超越概率约为63%，结构处于正常使用状态；第二水准烈度：基本烈度，50年超越概率约为10%，结构进入非弹性工作阶段；第三水准烈度：罕遇地震，50年超越概率约为2~3%，结构有较大的非弹性变形，但在一定的控制范围内，不致倒塌。14建筑结构结构设计概论课件5/8/20243抗震设计内容¢抗震构造；¢多遇地震下的承载力计算和变形验算；¢罕遇地震下的薄弱层弹塑性变形计算。设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.2.1设计过程1.2.2计算要求1.2.3抗震设计4抗震承载力计算公式5抗震等级的划分钢筋混凝土结构根据设防烈度、结构类型和房屋高度划分为一~四级抗震等级，抗震计算和抗震构造均与抗震等级有关。15建筑结构结构设计概论课件5/8/2024设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.2.1设计过程1.2.2计算要求1.2.3抗震设计混凝土结构的抗震等级16建筑结构结构设计概论课件5/8/20241.3建筑结构的作用1.3.1建筑作用的种类楼（屋）面可变荷载风荷载吊车荷载永久荷载（重力荷载、土压力等）可变荷载偶然作用（如爆炸、撞击）直接作用间接作用（如地震作用、地基变形、材料收缩、焊接应力、温度变化等。）作用17建筑结构结构设计概论课件5/8/20241.3.2荷载代表值1永久荷载：标准值（特征值）标准值组合值2可变荷载设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.3结构作用1.3.1作用种类1.3.2荷载代表值

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18建筑结构结构设计概论课件5/8/2024频遇值（时而出现的较大荷载值）准永久值（具有较长的总持续时间，对结构的影响有如永久荷载）设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.3结构作用1.3.1作用种类1.3.2荷载代表值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，可变荷载的四个代表值，除标准值外，其余三项均是在标准值的基础上乘以某个系数，可变荷载的标准值称为基本代表值。19建筑结构结构设计概论课件5/8/2024设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.3结构作用1.3.1作用种类1.3.2荷载代表值1.3.3活载特性任意时点的概率分布：1.3.3可变荷载的一般特性式中最大荷载的概率分布：式中(1-3)(1-4b)20建筑结构结构设计概论课件5/8/20241.3.4楼面和屋面可变荷载1.楼面均布可变荷载设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.3结构作用1.3.1作用种类1.3.2荷载代表值1.3.4楼屋面荷载1.3.3活载特性可分为持久性可变荷载Li和临时性可变荷载Lrs。前者p=1，取r=5；后者取m=5。对于办公楼，调查、统计得到：(1-5)21建筑结构结构设计概论课件5/8/2024设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.3结构作用1.3.1作用种类1.3.2荷载代表值1.3.4楼屋面荷载1.3.3活载特性基准期T年内最大可变荷载是持久性可变荷载和临时性可变荷载的组合，取其中一个T年最大值和另一个瞬时值之和，即或标准值按下式计算：荷载规范对楼面可变荷载标准值分为8级，见表1-4。当设计基准期不等于50年时，可乘以修正系数KL。22建筑结构结构设计概论课件5/8/2024屋面可变荷载均按水平投影面积计算；屋面均布可变荷载与雪荷载不同时考虑。设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.3结构作用雪荷载——雪荷载标准值；——屋面积雪分布系数，与屋面形状有关；——基本雪压，根据当地空旷平坦地面统计所得50年一遇最大积雪的自重确定。雪荷载的组合值系数取0.7。确定频遇值系数和准永久值系数时全国分为三个地区。2.屋面可变荷载屋面均布可变荷载（表1-7）屋面积灰荷载（表1-8）1.3.1作用种类1.3.2荷载代表值1.3.4楼屋面荷载1.3.3活载特性23建筑结构结构设计概论课件5/8/20241.3.5风荷载1.风荷载标准值计算公式设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.3结构作用1.3.5风荷载——基本风压，根据当地空旷平坦地面离地高10米10分钟平均风速，50年一遇最大值（基本风速）换算而来；——风压高度系数；——风载体形系数；——风振系数；1.3.1作用种类1.3.2荷载代表值1.3.4楼屋面荷载1.3.3活载特性——重现期调整系数。24建筑结构结构设计概论课件5/8/2024设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.3结构作用1.3.5风荷载1.3.1作用种类1.3.2荷载代表值1.3.4楼屋面荷载1.3.3活载特性一、基本风压

风压由风速换算而成。风速的年极值分布不拒绝极值I型分布。基准期T年的极值分布为

基本风速可在T年的极值分布上取某一分位值。但《荷载规范》是以平均重现期为50年来规定风速的基准值的。

重现期TT(x)是指连续两次超过x的时间间隔。若TT(x)=n，则表示在连续n年中有一年的X>x，其它n-1年中的X≤x。因此25建筑结构结构设计概论课件5/8/2024设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.3结构作用1.3.5风荷载1.3.1作用种类1.3.2荷载代表值1.3.4楼屋面荷载1.3.3活载特性平均重现期是随机变量TT(x)的数学期望，即根据基本风速可换算成基本风压。当重现期不等于T时乘以修正系数ur。26建筑结构结构设计概论课件5/8/20242.风压高度系数在梯度风高度范围内，任意高度z的风速与H高度风速的关系为为地面粗糙指数，对于A、B、C、D类，分别为0.12、0.16、0.22、0.3。设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.3结构作用(1-12)基本风速是B类地面上空10m高度处的风速，因而B类地面任意高度处的风速为(1-13)1.3.5风荷载1.3.1作用种类1.3.2荷载代表值1.3.4楼屋面荷载1.3.3活载特性27建筑结构结构设计概论课件5/8/2024同一地区不同粗糙程度地面上空的梯度风速相同。（1-13a）风压与风速的平方成正比设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.3结构作用1.3.5风荷载1.3.1作用种类1.3.2荷载代表值1.3.4楼屋面荷载1.3.3活载特性28建筑结构结构设计概论课件5/8/2024建筑物表面的实际压力与其形状有关，与来流风压的比值用表示，见表1-11。3.风载体型系数设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.3结构作用由风速换算得到的风压是所谓来流风压。房屋将对气流形成某种干挠。为正时代表风压，即靠近表面；为负时代表风吸，即离开表面。风向风压垂直于建筑物表面。1.3.5风荷载1.3.1作用种类1.3.2荷载代表值1.3.4楼屋面荷载1.3.3活载特性29建筑结构结构设计概论课件5/8/20244.风振系数时间风压长周期风振系数定义为考虑脉动效应的总风压与静风压（平均风压）之比。设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.3结构作用风的长周期比一般结构的自振周期大得多，因而对结构的作用相当于静力作用；而风脉动周期只有几秒，与高层和高耸结构的的自振周期相当。所以，规范规定：对于高度大于30m且高宽比H/B大于1.5的房屋结构，以及自振周期T1大于0.25s高耸结构必须考虑脉动效应。1.3.5风荷载1.3.1作用种类1.3.2荷载代表值1.3.4楼屋面荷载1.3.3活载特性30建筑结构结构设计概论课件5/8/2024（1-15）——脉动增大系数，按表1-12取用；——脉动影响系数，对于均匀结构可按表1-13取用；——结构振型系数,对于规则结构可取z/H。zH设计概论1.1结构类型1.2设计内容1.3结构作用对于多高层房屋，通常将分布风荷载转换成作用在每层楼面处的集中风荷载。风载例题1.3.5风荷载1.3.1作用种类1.3.2荷载代表值1.3.4楼屋面荷载1.3.3活载特性31建筑结构结构设计概论课件5/8/20241.4结构的耐火设计不燃烧体：在空气中受到火烧或高温作用时，不起火、不燃烧、不碳化。1.4.1结构构件的耐火性能一、构件的燃烧性能难燃烧体：在空气中受到火烧或高温作用时，难起火、难燃烧、难碳化，当火源移走后，燃烧或微燃立即停止。燃烧体：在明火或高温作用时，能立即着火燃烧，且火源移走后，仍能继续燃烧或微燃。32建筑结构结构设计概论课件5/8/2024

是指在标准的