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1.3建筑结构体系和设计作用（荷载）

2024-05-08 16:10:30   0  举报

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建筑工程管理与实物

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大纲/内容

1.3.1结构的可靠性要求

1.结构的安全性

1）结构的功能要求

（2）安全性、适用性、耐久性概括性称为结构的可靠性

安全性

结构体系应有合理的传力路径，将可能承受的各种作用从作用点传递到抗力构件

当可能遭遇爆炸、撞击、罕遇地震等偶然事件和人为失误时，结构应保持整体稳固性，不应出现与起因不相称的破坏后果

当发生火灾时，结构应在规定的时间内保持承载力和整体稳固性

适用性

正常使用时，结构应该具有良好的工作性能

如吊车梁变形过大会使吊车无法正常运行，水池出现裂缝便不能蓄水，都影响正常使用

需要对变形、裂缝进行必要的控制

耐久性

在正常的维护条件下，结构应能在预计的使用年限内满足各项功能要求

不致因混凝土的老化，腐蚀或钢筋的锈蚀等影响结构的使用寿命

2）安全等级与设计工作念想

（1）结构设计时，应根据结构破坏可能产生后果的严重性，采用不同的安全等级

结构安全等级分为一级、二级、三级

结构部件的安全等级不得低于三级

（2）工程机构设计时，应根据的结构的使用功能，建造和使用成本及环境影响等因素设计工作年限

临时性建筑

5年

普通房屋和构筑物

50年

特别重要的建筑结构

100年

2.结构的适用性

2）杆件刚度与梁的位移计算 f=

f梁的的位移

q线荷载

正比

l跨度

f与跨度l的4次方称正比

此因素影响最大

E材料的弹性模量

f与材料的弹性模量成反比

I截面的惯性矩

f与截面的惯性矩成反比

3.结构工程的耐久性

2）混凝土结构耐久性的环境类别

Ⅰ一般环境

正产大气作用引起的钢筋锈蚀

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除冰盐等其他氯化物环境

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

一般环境下配筋混凝土结构满足耐久性要求的混凝土最低强度等级

Ⅰ-A

100年C30

50年C25

30年C25

预应力混凝土楼板最低强度等级不应低于C30；其他预应力构件的混凝土等级不应低于C40.

大截面混凝土墩柱在加大钢筋保护层厚度的前提下，其混凝土强度等级可以下降一个等级

一般环境中混凝土材料与钢筋最小保护层厚度

板、墙等面型构件

Ⅰ-A

100年

混凝土强度等级≥C30

最大水胶比0.55

钢筋最小保护层厚度20mm

50年

混凝土强度等级≥C25

最大水胶比0.60

钢筋最小保护层厚度20mm

30年

混凝土强度等级≥C25

最大水胶比0.60

钢筋最小保护层厚度20mm

梁、柱等条形结构

Ⅰ-A

100年

混凝土强度等级≥C30

最大水胶比0.55

钢筋最小保护层厚度25mm

混凝土强度等级≥C35

最大水胶比0.50

钢筋最小保护层厚度20mm

50年

混凝土强度等级≥C25

最大水胶比0.60

钢筋最小保护层厚度25mm

混凝土强度等级≥C30

最大水胶比0.55

钢筋最小保护层厚度20mm

30年

混凝土强度等级≥C25

最大水胶比0.60

钢筋最小保护层厚度20mm

直接接触土体浇筑的构件，其混凝土保护层厚度不应小于70mm

预制构件的保护层厚度可按规定标准减少5mm

处于流动水中或同时受水中泥沙冲刷的构件，其保护层厚度宜增加10~20mm

江河湖海氯元素影响

当采用的混凝土强度等级比规定等级低一个等级时，混凝土保护层厚度应增加5mm，当低俩个等级，应增加10mm

1.3.2常用建筑结构体系和应用

1.结构体系与应用

1）混合结构

楼盖和屋盖采用钢筋混凝土或钢木结构，墙和柱采用砌体结构建造的房屋

一般6层以下

2）框架结构

利用梁、柱组成的纵、横俩个方向的框架形成的结构体系

优点：建筑平面布置灵活，可形成较大建筑空间，立面处理方便

缺点：侧向刚度小，当层数过多时会产生较大的侧移，易引起非结构构件（隔墙、装饰等）破坏进而影响使用。

常用于公共建筑、工业厂房

15层以下

3）剪力墙结构

利用建筑的墙体（内墙和外墙）做成剪力墙，既承受垂直荷载也承受水平荷载，墙体既受剪也受弯。

优点：侧向刚度大，水平荷载作用下侧移小

缺点：剪力墙的间距较小，建筑平面布置不灵活，结构自重较大

多应用于住宅建筑，不适用大空间的建筑

4）框架-剪力墙结构

框架结构中设置适当剪力墙，剪力墙承受水平荷载

优点：平面布置灵活、空间较大、侧向刚度较大

适用于不超过170米高的建筑

5）筒体结构

抵抗水平荷载最有效

框架-核心筒

筒中筒结构

多筒结构

筒体结构适用于高度不超过300米的建筑

随高度的增加，最适用结构体系排序为：混合，框架、框架-剪力墙，剪力墙，筒体结构，且抗震能力逐渐增强

6）桁架结构

由杆件组成的结构体系

优点：利用截面较小的杆件组成截面较大的构件

单层厂房的屋架常选用桁架结构

7）网架结构

由许多杆件按照一定规律组成的网状结构

优点：空间受力体系，杆件主要承受轴向力，受力合理，节约材料，整体性能好，刚度大，抗震性能好，杆件类型较少，适合工业化生产

平板网架，曲面网架，平板网架采用较多

8）拱式结构

有推力的结构，主要内力为轴向压力，可利用抗压性能良好的混凝土建造大跨度的拱式结构。

受力合理在建筑和桥梁中广泛应用

体育馆、展览馆

9）悬索结构

主要称重构件是受拉的钢索，用高强度钢绞线或钢丝绳制成

单曲面、双曲面

体育馆、展览馆、桥梁

2.工程结构设计要求

（1）承载能力极限状态

涉及人身安全以及结构安全的极限状态应作为承载能力极限状态

结构构件或连接因超过材料强度而破坏，或因过度变形而不适用于继续承载

整个结构或其一部分作为刚体失去平衡

结构转变为机动体系

结构或结构构件丧失稳定

结构因局部破坏而发生连续倒塌

地基丧失承载力而破坏

结构或结构构件发生疲劳破坏

（2）正常使用的极限状态

设计结构或结构单元的正常使用功能，人员舒适性，建筑外观的极限状态应作为正常使用的极限状态

影响外观、使用舒适性或结构使用功能的变形

造成人员不舒适或者结构使用功能受限的震动

影响外观、耐久性或结构使用功能的局部损坏

1.3.3结构设计基本作用（荷载）

1.作用（荷载）的分类

（1）引起建筑结构失去平衡或破坏的外部作用有俩类

直接作用：直接施加在结构上的各种力

永久作用

结构自重力、土压力、预加压力

可变作用

楼面和屋面的活荷载

起重机荷载

雪荷载和覆冰荷载、风荷载

偶然作用

爆炸力

撞击力

火灾

地震

间接作用：结构上引起外加变形和约束变形的其他作用

温度作用、混凝土收缩、徐变

2.结构作用的规定

1）永久作用

（1）对结构不利时自重的标准取上限，对结构有利取下限

（2）位置固定的永久设备自重采用铭牌重量值

无铭牌重量时，应按实际重量计算

（3）隔墙自重作为永久作用时，应符合位置固定的要求，位置可灵活不值得轻质隔墙自重应按可变荷载考虑

（4）土压力应按设计埋深与土的单位体积自重计算确定。土的单位体积自重应根据计算水位分别取不同密度计算

（5）预加应力应考虑时间效应影响，采用有效预应力

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