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文檔簡(jiǎn)介

1、建筑結(jié)構(gòu)的分類1.按材料分:混凝土結(jié)構(gòu) 砌體結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)2.按結(jié)構(gòu)體系分:混合結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu) 大跨度結(jié)構(gòu) 門式剛架結(jié)構(gòu) 薄腹梁結(jié)構(gòu) 桁架結(jié)構(gòu) 拱結(jié)構(gòu) 網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 殼體結(jié)構(gòu) 懸索結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)上的作用:指能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生效應(yīng)(結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變、裂縫等)的各種原因的總稱。分為直接作用:直接作用在結(jié)構(gòu)上的力,稱為荷載。間接作用:由于溫度變化、地基變形、地面運(yùn)動(dòng)等使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生效應(yīng)的原因。作用效應(yīng):內(nèi)力、變形、裂縫等3.結(jié)構(gòu)抗力:結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力。是結(jié)構(gòu)自身所具有的,與材料的性能、結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)等有關(guān)。作用和抗力都具有隨機(jī)性。結(jié)構(gòu)安全的

2、條件:結(jié)構(gòu)抗力作用效應(yīng).荷載的分類: (按荷載在結(jié)構(gòu)上隨時(shí)間的變異性和持續(xù)性分)l 永久荷載:結(jié)構(gòu)自重等l 可變荷載:樓(屋)面活荷載、風(fēng)、雪、積灰、吊車荷載等l 偶然荷載:爆炸力、撞擊力等永久荷載:標(biāo)準(zhǔn)值;可變荷載:標(biāo)準(zhǔn)值、準(zhǔn)永久值、頻遇值l 標(biāo)準(zhǔn)值:可變荷載的基本代表值,取值具有一定的經(jīng)驗(yàn)性,變異較大。P11l 組合值:當(dāng)結(jié)構(gòu)承受兩種或以上的可變荷載時(shí)的代表值。l 準(zhǔn)永久值:可變荷載中在整個(gè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)出現(xiàn)時(shí)間較長(zhǎng)的那部分荷載值。l 頻遇值:在整個(gè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)達(dá)到和超過該值的總持續(xù)時(shí)間與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的比值為規(guī)定的較小比率的荷載值。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限(不同于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的概念)一般為50年。極限

3、狀態(tài)設(shè)計(jì)法承載能力極限狀態(tài):結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載力、出現(xiàn)疲勞破壞或不適于繼續(xù)承載的變形;正常使用極限狀態(tài):結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和素混凝土結(jié)構(gòu)等均稱為混凝土結(jié)構(gòu)。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)通常被稱為鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)。鋼筋與混凝土共同工作的條件: 鋼筋和混凝土兩種材料的物理力學(xué)性能很不相同,它們可以結(jié)合在一起共同工作,是因?yàn)椋簂 鋼筋和混凝土之間存在有良好的粘結(jié)力,在荷載作用下,可以保證兩種材料協(xié)調(diào)變形,共同受力;l 鋼筋與混凝土具有基本相同的溫度線膨脹系數(shù):鋼材為1.210-5,混凝土為(

4、1.01.5)10-5,因此當(dāng)溫度變化時(shí),兩種材料不會(huì)產(chǎn)生過大的變形差而導(dǎo)致兩者間的粘結(jié)力破壞。l 混凝土裹住鋼筋,使其不易銹蝕,也不致因火災(zāi)使其迅速達(dá)到軟化溫度而破壞 混凝土的組成水泥、水、骨料、砂我國(guó)將立方體抗壓強(qiáng)度值作為混凝土強(qiáng)度的基本指標(biāo),以此來劃分混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。 是按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定的 共14級(jí),我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法是不涂潤(rùn)滑劑。(2)試件尺寸:尺寸越小,強(qiáng)度越高。(3)加載速度:速度越快,強(qiáng)度越高。(4)混凝土齡期:隨齡期的增長(zhǎng)而提高。用標(biāo)準(zhǔn)棱柱體試件(150 X 150 X 300 mm3)采用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法(與立方體相同)測(cè)定的混凝土抗壓強(qiáng)度軸心抗壓強(qiáng)度。 一般認(rèn)為

5、當(dāng) h / b = 23 時(shí),可以消除摩擦力的影響,中間段為純壓狀態(tài),接近實(shí)際受力情況。一般只為抗壓強(qiáng)度的 1/17 1/8?;炷翉?qiáng)度越高, 與 的比值越小。l 混凝土在三向受壓時(shí),由于側(cè)向壓應(yīng)力的約束作用,最大的主壓應(yīng)力軸的抗壓強(qiáng)度大大增大?;炷恋淖冃畏譃? 一次短期加載下的變形 l 混凝土的受力變形 荷載長(zhǎng)期作用下的變形 重復(fù)荷載作用下的變形 l 混凝土的體積變形 收縮、膨脹、溫度變化 混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線特點(diǎn):l 混凝土的應(yīng)力應(yīng)變圖形是一曲線,說明混凝土是一種彈塑性材料,只有壓應(yīng)力很小時(shí),才可視為彈性材料。l 混凝土強(qiáng)度對(duì)應(yīng)力應(yīng)變曲線下降段有較大影響,混凝土強(qiáng)度高,應(yīng)力下降快,延性越

6、差;強(qiáng)度低,下降段越平緩,延性好。l 不同等級(jí)的混凝土達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度時(shí), 混凝土在長(zhǎng)期荷載持續(xù)作用下,隨時(shí)間而增長(zhǎng)的變形,稱為混凝土的徐變 。徐變產(chǎn)生的原因:混凝土中一部分未轉(zhuǎn)化為結(jié)晶體的水泥膠凝體,在應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下產(chǎn)生變形;混凝土內(nèi)部的微裂縫,在荷載的作用下不斷增加和擴(kuò)展 徐變的增長(zhǎng)是先快后慢,前6個(gè)月可達(dá)最終徐變的7080,第一年可完成90,23年后徐變基本終止。影響徐變的因素:內(nèi)在因素、環(huán)境因素、應(yīng)力因素 l 混凝土材料的影響:水灰比大,徐變大;水泥用量多,徐變大;骨料所占比例高,徐變?cè)叫?;水泥、骨料的質(zhì)量好、級(jí)配好,徐變小l 與混凝土養(yǎng)護(hù)條件有關(guān):養(yǎng)護(hù)時(shí)溫度高,濕度大,徐變小。l

7、加荷時(shí)混凝土的齡期: 齡期越早,徐變?cè)酱髄 初應(yīng)力的大小:初應(yīng)力越大,徐變大l 構(gòu)件的尺寸越大,體表比越大,徐變?cè)叫⌒熳儗?duì)混凝土結(jié)構(gòu)性能的影響:可以增大構(gòu)件變形(如梁的撓度增大);可使偏心受壓構(gòu)件的偏心距增大,降低構(gòu)件的承載力;引起內(nèi)力重分布;在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中,會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失。減小徐變的措施:1)選用優(yōu)質(zhì)骨料、優(yōu)質(zhì)水泥,減小水泥用量和水灰比。2)盡量振搗密實(shí),加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),保持溫度、濕度。3)適當(dāng)控制混凝土的加載齡期和初應(yīng)力的大小?;炷猎诳諝庵薪Y(jié)硬時(shí)體積減小的現(xiàn)象 收縮 收縮與時(shí)間有關(guān),一個(gè)月完成總收縮量的50,半年完成 8090。一般兩年后趨于穩(wěn)定。最終收縮應(yīng)變?yōu)?510-4混凝土收縮由

8、膠凝體本身的體積收縮和混凝土失水體積收縮 組成。當(dāng)這種自發(fā)的變形受到外部(支座)或內(nèi)部(鋼筋)的約束時(shí),將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力,甚至引起混凝土的開裂?;炷潦湛s會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。鋼筋的品種和級(jí)別 (一)鋼筋的品種(分類)按化學(xué)成分分類: 低碳鋼 碳素鋼 中碳鋼 隨含碳量增加,鋼筋強(qiáng)度提高, 高碳鋼 塑性性能降低。 普通低合金鋼:除碳素鋼已有的成分外,再加入少量的 硅、錳、鈦、釩、鉻等合金元素。 加入后可有效提高鋼材強(qiáng)度,改善鋼材其 它性能。 按外形分類 光面鋼筋表面光滑,與混凝土粘結(jié)力差。 變形鋼筋表面帶肋,螺旋紋、人字紋、 月牙紋,與混凝土粘結(jié)力高。 熱軋鋼筋 (用于鋼筋混

9、凝土結(jié)構(gòu))按生產(chǎn)工藝分類 預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線、熱處理鋼筋 (用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)) 冷加工鋼筋 (用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)) 屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值牌號(hào)符號(hào)形狀300270HPB300光面335300HRB335HRBF335變形400360HRB400HRBF400RRB400變形500435HRB500HRBF500變形應(yīng)力應(yīng)變曲線分兩類: 有明顯的流幅:熱軋鋼筋(軟鋼) 無明顯的流幅:高碳鋼(硬鋼)(預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋)鋼筋和混凝土的粘結(jié)粘結(jié)力的組成鋼筋和混凝土接觸面上的化學(xué)膠著力混凝土收縮握裹鋼筋而產(chǎn)生的摩阻力鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合力鋼筋端部的錨固力

10、光圓鋼筋粘結(jié)力主要來自膠著力和摩阻力。 變形鋼筋粘結(jié)力主要來自機(jī)械咬合力。影響粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素:混凝土強(qiáng)度等級(jí):粘結(jié)強(qiáng)度與混凝土的抗拉強(qiáng)度大致成比例,隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而提高; 保護(hù)層厚度及鋼筋凈距:越大,粘結(jié)強(qiáng)度越高;橫向鋼筋及側(cè)向壓應(yīng)力:可以限制裂縫的發(fā)展、提高粘結(jié)強(qiáng)度;澆筑混凝土處鋼筋所處的位置:鋼筋表面特征:鋼筋表面粗糙,粘結(jié)強(qiáng)度高。 保證鋼筋和混凝土粘結(jié)力的構(gòu)造措施 鋼筋要保證基本的錨固長(zhǎng)度和最小搭接長(zhǎng)度;滿足鋼筋最小間距和混凝土保護(hù)層最小厚度;加密箍筋(接頭范圍內(nèi));鋼筋端部設(shè)彎鉤(光面鋼筋)。結(jié)構(gòu)和構(gòu)件要滿足承載能力極限狀態(tài)。梁、板正截面受彎承載力計(jì)算就是要滿足: MMuM

11、是受彎構(gòu)件正截面的彎矩設(shè)計(jì)值,它是由結(jié)構(gòu)上的作用所產(chǎn)生的內(nèi)力設(shè)計(jì)值;Mu是受彎構(gòu)件正截面受彎承載力的設(shè)計(jì)值,它是由正截面上材料所產(chǎn)生的抗力。1. 板(1)截面形式 矩形、空心板、槽形(2)板的截面尺寸厚度以10mm為倍數(shù),一般不小于80mm(3)板的配筋受力筋:常用HPB300、HRB335、HRB400、HRBF400直徑:6、8、10、12mm,鋼筋間距宜100200mm分布筋:常用HPB300、HRB335,直徑:6、8,間距不大于250mm,溫度變化較大或集中荷載較大時(shí),分布筋適當(dāng)增加。板內(nèi)分布筋與受力筋相垂直,受力筋放在外側(cè)。1)截面形式及尺寸 矩形、T形、 I形、倒L形、十字形等梁

12、高:以50mm為級(jí)差,800mm以上時(shí)100mm為級(jí)差梁的高度與跨度大小有關(guān):主梁h=(1/81/14)L矩形截面梁的高寬比h/b一般取2.03.5;T形截面梁的h/b一般取2.54.0(此處b為梁肋寬)。三. 破壞形態(tài)根據(jù)配筋率的不同,梁正截面破壞有三種形式: 適筋破壞、超筋破壞、少筋破壞適筋梁破壞(配筋合適 現(xiàn)象:破壞始于受拉區(qū)鋼筋屈服,終于受壓區(qū)混凝土被壓碎 (極限壓應(yīng)變) 特點(diǎn):延性破壞,有明顯的預(yù)兆,材料充分利用。 . 超筋梁破壞(配筋過多 )現(xiàn)象:破壞始于受壓區(qū)混凝土被壓碎,受拉鋼筋未屈服。 特點(diǎn):脆性破壞,無預(yù)兆,(裂縫不寬,撓度很小)鋼筋未充分利用。 注意:設(shè)計(jì)中不允許出現(xiàn)超筋

13、梁。 少筋梁破壞(配筋過少 )現(xiàn)象:一旦開裂,鋼筋迅速達(dá)屈服強(qiáng)度,進(jìn)入強(qiáng)化階段,受壓區(qū)混凝土遠(yuǎn)未達(dá)到 (類似于素混凝土梁,裂縫集中一條,寬度大) 特點(diǎn): 脆性破壞,無預(yù)兆,壓區(qū)混凝土的強(qiáng)度未充分發(fā)揮,承載力太低 。 注意:設(shè)計(jì)中不允許出現(xiàn)少筋梁。 全過程分為三個(gè)階段 第I階段彈性工作階段 應(yīng)力、應(yīng)變圖均為直線,說明混凝土處于彈性階段,應(yīng)力與應(yīng)變成正比。 Ia受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)塑性特征,應(yīng)力圖呈曲線, 即將開裂狀態(tài)。第階段帶裂縫工作階段 開裂瞬間,裂縫處混凝土退出工作,受拉區(qū)拉力由鋼筋承受,中和軸不斷上升,受壓區(qū)混凝土應(yīng)力呈曲線,塑性應(yīng)變?cè)龃蟆?a受拉鋼筋即將屈服第階段破壞階段受拉鋼筋屈服,中和軸

14、迅速上升,受壓區(qū)高度進(jìn)一步減小,受壓區(qū)混凝土應(yīng)變?cè)龃笱杆伲苄蕴卣鞲浞?,壓?yīng)力圖形更豐滿。 a截面破壞。 梁正截面工作的三個(gè)階段,只有適筋梁才出現(xiàn)適筋梁與超筋梁的界限為“平衡配筋梁”,即梁受拉縱筋屈服的同時(shí),受壓混凝土邊緣達(dá)到其極限壓應(yīng)變cu值,梁達(dá)到其極限承載力而破壞。少筋梁特點(diǎn):一裂就壞,即破壞彎矩Mu=開裂彎矩Mcr為防止少筋破壞,構(gòu)件的配筋率不低于最小配筋率。受拉鋼筋的最小配筋率根據(jù)破壞彎矩等于開裂彎矩來確定。在梁的受壓區(qū)配鋼筋,承受壓區(qū)壓力稱為雙筋截面雙筋截面不經(jīng)濟(jì),在下列情況下采用:1. M很大,當(dāng)b,梁截面尺寸又受限時(shí)2.在不同荷載組合下,梁截面承受異號(hào)彎矩 受壓鋼筋A(yù)s的存在

15、,對(duì)截面延性、抗裂性、變形等有利,受壓鋼筋 不宜采用高于400N/mm2的高強(qiáng)鋼筋 防止超筋脆性破壞保證受壓鋼筋強(qiáng)度充分利用注意:雙筋截面一般不會(huì)出現(xiàn)少筋破壞情況, 故可不必驗(yàn)算最小配筋率。l 剪跨比為集中荷載到臨近支座的距離a與梁截面有效高度h0的比值,即a/ h0 。某截面的廣義剪跨比為該截面上彎矩M與剪力和截面有效高度乘積的比值,即 M/ (Vh0)。斜截面主要破壞形態(tài)有:剪壓破壞斜壓破壞斜拉破壞1. 剪壓破壞:當(dāng)剪跨比一般(13),箍筋配置適中時(shí)出現(xiàn)。隨著荷載的增加,在剪彎區(qū)段的出現(xiàn)斜裂縫,隨后與斜裂縫相交的箍筋屈服,斜截面末端剪壓區(qū)的高度減小,最后導(dǎo)致剪壓區(qū)的混凝土破壞,使斜截面喪失

16、承載力。此破壞雖有一定的塑形變形,但仍屬脆性破壞2. 斜壓破壞:當(dāng)剪跨比較小(3),或箍筋配置不足時(shí)出現(xiàn)。破壞由梁中主拉應(yīng)力所致,其特點(diǎn)是當(dāng)垂直裂縫一出現(xiàn),就急劇向受壓區(qū)斜向伸展,斜截面承載力隨之喪失,呈明顯脆性。影響斜截面受剪承載力的主要因素:l 剪跨比l 混凝土強(qiáng)度l 箍筋配筋率l 縱筋配筋率l 截面形狀和尺寸l 加載方式1. 剪跨比:試驗(yàn)表明,剪跨比越大,受剪承載力越低,但當(dāng)3 ,剪跨比的影響不再明顯。(P66圖4-56所示)。2. 混凝土強(qiáng)度等級(jí):斜截面受剪承載力隨混凝土的強(qiáng)度等級(jí)的提高而提高。梁剪壓、斜壓破壞時(shí),受剪承載力取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度。梁為斜拉破壞時(shí),受剪承載力取決于混凝土

17、的抗拉強(qiáng)度。3.縱筋配筋率:試驗(yàn)表明,梁的受剪承載力隨縱向鋼筋配筋率的提高而增大。因?yàn)榭v向受拉鋼筋像銷栓一樣,約束了斜裂縫寬度的增加和長(zhǎng)度的延伸,從而增大了剪壓區(qū)面積的作用。配箍率和箍筋強(qiáng)度:有腹筋梁出現(xiàn)斜裂縫后,箍筋不僅直接承受相當(dāng)部分的剪力,而且有效地抑制斜裂縫的開展和延伸,對(duì)提高剪壓區(qū)混凝土的抗剪能力和縱向鋼筋的銷栓作用有著積極的影響。試驗(yàn)表明,在配箍量適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi),梁的受剪承載力隨配箍量的增多、箍筋強(qiáng)度的提高有較大幅度的增長(zhǎng)。配箍量一般用配箍率(又稱箍筋配筋率)sv表示,即 截面形狀和尺寸:T形截面梁適當(dāng)增加翼緣寬度,可提高受剪承載力25%,但翼緣過大,增大作用就趨于平緩。6. 加載方

18、式:直接加載通常將荷載加在梁的頂部; 間接加載現(xiàn)澆樓蓋主次梁相交時(shí),次梁的荷載是加在主梁的中部或底部,對(duì)主 梁而言是間接加載。間接加載比直接加載 梁的受剪承載力低。以剪壓破壞形態(tài)為依據(jù),破壞時(shí)與斜截面相交的箍筋屈服,斜截面末端混凝土達(dá)到極限強(qiáng)度,梁的斜截面受剪承載力Vu:l 均布荷載作用下,矩形、T形和I形截面的簡(jiǎn)支梁,當(dāng)僅配箍筋時(shí),斜截面受剪承載力的計(jì)算公式 l 為防止出現(xiàn)斜壓破壞,截面最小尺寸: l 當(dāng) 4.0時(shí),屬于一般的梁,應(yīng)滿足 (h為腹板的高度)l 為避免發(fā)生斜拉破壞,最小配箍筋率:樓蓋的結(jié)構(gòu)形式l 交梁樓蓋l 井字梁樓蓋l 無梁樓蓋l 現(xiàn)澆單向板肋梁樓蓋的設(shè)計(jì)與計(jì)算l 1.組成:

19、板、次梁、主梁l 由板、次梁、主梁三者整體相連。 l 傳力途徑:板次梁主梁墻或柱基礎(chǔ)l 2.結(jié)構(gòu)布置:柱距為主、次梁的跨度 柱距大,梁截面大,柱子少。 柱距小,梁截面小,柱子多,基礎(chǔ)多。 次梁間距為板的跨度 間距小,次梁數(shù)多,板薄。 間距大,次梁數(shù)少,板厚。經(jīng)濟(jì)合理板、梁、跨度柱距梁跨,常用為次梁47m 主梁58m次梁間距板跨,1.72.5m柱網(wǎng)宜正方或長(zhǎng)方形,梁板盡量等跨,板厚、梁截面尺寸盡量統(tǒng)一。 板:連續(xù)板, 簡(jiǎn)支板 次梁:h=l/18l/12 , b=h/3.5h/2 當(dāng)hl/20時(shí),不必驗(yàn)算撓度。主梁:h=l/14l/8 , b=h/3.5h/2 當(dāng)hl/15時(shí),不必驗(yàn)算撓度 板:?jiǎn)?/p>

20、跨 hl/45 多跨連續(xù) hl/50 l為短跨跨度。 無梁樓蓋板厚由計(jì)算確定,常用板厚約為跨度的1/30,當(dāng)板厚大于1/35柱網(wǎng)的長(zhǎng)邊尺寸時(shí),可滿足剛度要求,不必驗(yàn)算變形;鋼筋混凝土樓梯形式按結(jié)構(gòu)構(gòu)造分:梁式、板式樓梯,剪刀式、螺旋式樓梯等。 梁式樓梯組成:梯段(踏步板、斜梁) 休息平臺(tái)(平臺(tái)板、平臺(tái)梁) 板式樓梯組成:梯段板 休息平臺(tái)(平臺(tái)板、平臺(tái)梁) 受壓構(gòu)件的分類(1)軸心受壓軸向壓力與截面形心重合(2)偏心受壓軸向壓力與截面形心不重合 偏心受壓常采用矩形,較大的預(yù)制柱采用形截面。圓形截面主要用于橋墩、樁和公共建筑中的柱;還有環(huán)形、T形等截面形式。(1)配筋率最小配筋率:總配筋率0.6%

21、; 單側(cè)0.2%。最大配筋率:總配筋率不宜大于5%。 為什么?(2)直徑:d12mm;通常16mm32mm。(3)根數(shù):4。(4)間距:間距300mm;凈距50mm。箍筋(1)作用:固定縱筋位置,防止縱筋壓屈鼓出,抵抗水平剪力。(2)直徑、間距 直徑不應(yīng)小于d/4及6mm; 間距不應(yīng)大于1520d、400mm及截面短邊尺寸b。 (配筋率大于3%時(shí),直徑不小于8mm;間距不大于10d、200mm)真正的軸心受壓構(gòu)件并不存在混凝土材料不均勻鋼筋放置不對(duì)稱荷載作用位置不準(zhǔn)確施工時(shí)的尺寸誤差等所導(dǎo)致. 軸心受壓普通箍筋柱正截面受壓承載力短柱:在荷載作用下,鋼筋和混凝土共同受力、變形,隨著荷載的增大,構(gòu)

22、件的壓縮變形增長(zhǎng)速度大于荷載的增長(zhǎng)速度,柱中開始出現(xiàn)豎向裂縫,一般縱筋先屈服,箍筋之間的縱筋向外凸出,混凝土保護(hù)層剝落,芯部混凝土達(dá)極限壓應(yīng)變=0.002,柱壓碎破壞。長(zhǎng)柱:長(zhǎng)細(xì)比較大的柱子在荷載作用下,由初始偏心距導(dǎo)致產(chǎn)生附加彎矩和相應(yīng)的側(cè)向撓度,而側(cè)向撓度又增大了荷載的偏心距,隨著荷載的增大,柱側(cè)向撓曲,首先在凹側(cè)出現(xiàn)縱向裂縫,混凝土壓壞,凸側(cè)出現(xiàn)橫向裂縫, 側(cè)向撓度急劇增大,柱子破壞(甚至失穩(wěn))。長(zhǎng)柱承載力低于短柱。長(zhǎng)細(xì)比越大,承載力降低越多。普通箍筋柱正截面承載力計(jì)算公式偏心受壓短柱的破壞形態(tài)與偏心距e0和縱向鋼筋配筋率有關(guān)分為大偏心受壓破壞和小偏心受壓破壞大偏心受壓:破壞條件 偏心距

23、大,或M大、N小,且受拉鋼筋配置適量。破壞特征受拉、受壓鋼筋均屈服,混凝土被壓碎,類似適筋梁,具有延性破壞性質(zhì)。承載力主要取決于受拉側(cè)鋼筋小偏心受壓(受壓破壞)截面受力偏心距e0很小或較小,或者偏心距e0較大,但As配筋太多 破壞條件 偏心距小或受拉鋼筋配置太多破壞特征 離軸向力近的一側(cè)受壓區(qū)混凝土被壓碎,受壓鋼筋屈服;離軸向力遠(yuǎn)的一側(cè)可能受拉,也可能受壓,但一般情況下,鋼筋均不屈服,類似超筋梁,脆性破壞。受拉破壞和受壓破壞的界限受拉鋼筋屈服與受壓區(qū)混凝土邊緣極限壓應(yīng)變同時(shí)發(fā)生。相對(duì)界限受壓區(qū)高度當(dāng) 為大偏心受壓(受拉破壞)當(dāng) 為小偏心受壓(受壓破壞) 荷載(計(jì)算)偏心距:附加偏心距 取偏心方

24、向截面尺寸的1/30和20mm中較大者。 初始偏心距 短柱和長(zhǎng)柱是材料強(qiáng)度耗盡的破壞,承載力高、經(jīng)濟(jì),工程中允許使用。 細(xì)長(zhǎng)柱破壞突然,材料強(qiáng)度未充分利用,承載力低且不經(jīng)濟(jì),工程中應(yīng)盡量避免。 實(shí)際工程中,受壓構(gòu)件常承受變號(hào)彎矩作用,當(dāng)彎矩?cái)?shù)值相差不大,可采用對(duì)稱配筋。 采用對(duì)稱配筋不會(huì)在施工中產(chǎn)生差錯(cuò),故有時(shí)為方便施工或?qū)τ谘b配式構(gòu)件,也采用對(duì)稱配筋。大偏心受壓構(gòu)件: 由于對(duì)稱配筋,公式可寫為: 進(jìn)一步得到: 為判別大、小偏心條件!若 ,為大偏心,將其代入公式可得到:若計(jì)算出 ,取 普通鋼筋混凝土的缺點(diǎn):l 裂縫出現(xiàn)早,帶裂縫工作;l 高強(qiáng)鋼筋使用受到限制;l 構(gòu)件剛度小,變形大。解決問題方

25、法:l 加大截面尺寸;導(dǎo)致自重過大,使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用于大跨度或承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)成為不可能或很不經(jīng)濟(jì)。 l 提高混凝土強(qiáng)度等級(jí);對(duì)提高構(gòu)件的抗裂性能和控制裂縫寬度的作用也不大。l 采用預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn):l 提高構(gòu)件的抗裂能力。改善了構(gòu)件的受力性能。適用于對(duì)裂縫要求嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)。 l 增大構(gòu)件剛度。減少構(gòu)件的變形,適用于對(duì)構(gòu)件的剛度和變形控制較高的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。 l 充分利用高強(qiáng)度材料。采用了高強(qiáng)度混凝土和鋼筋,從而節(jié)省材料和減輕結(jié)構(gòu)自重,適用于跨度大或承受重型荷載的構(gòu)件。 l 擴(kuò)大構(gòu)件的應(yīng)用范圍。l 提高了結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐久性、耐疲勞性和抗震能力。 l 施工復(fù)雜,對(duì)施工

26、技術(shù)要求高;l 造價(jià)高.施加預(yù)應(yīng)力的方法l 先張法:張拉鋼筋先于混凝土構(gòu)件澆筑成型的方法。先張法構(gòu)件中,預(yù)應(yīng)力是靠鋼筋和混凝土之間的黏結(jié)力傳遞。但是這種力的傳遞過程,需要經(jīng)過一段傳遞長(zhǎng)度才能完成。l 后張法:在構(gòu)件澆筑成型后再?gòu)埨摻畹氖┕し椒ā:髲埛?gòu)件中,預(yù)應(yīng)力主要靠鋼筋端部的錨具來傳遞。 張拉控制應(yīng)力大小的確定與預(yù)應(yīng)力鋼筋的品種和施加預(yù)應(yīng)力的方法有關(guān)。 預(yù)應(yīng)力損失,常用超張拉的方法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在施工過程中,張拉控制應(yīng)力并不能完全施加在混凝土上,混凝土得到的應(yīng)力小于張拉控制應(yīng)力,二者之差稱為預(yù)應(yīng)力損失?;炷翆?shí)際得到的應(yīng)力稱為有效應(yīng)力。當(dāng)然,我們不希望預(yù)應(yīng)力損失太多,致使有效應(yīng)力太小。

27、 基本概念:有效應(yīng)力=張拉控制應(yīng)力con-預(yù)應(yīng)力損失l預(yù)應(yīng)力損失:錨具變形引起的預(yù)應(yīng)力損失 (先、后張法)預(yù)應(yīng)力鋼筋和孔道壁之間的摩擦損失預(yù)應(yīng)力與承拉設(shè)備間的溫差引起的損失鋼筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失螺旋式鋼筋擠壓混凝土引起預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件與鋼筋混凝土構(gòu)件相比:預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫比普通鋼筋混凝土構(gòu)件遲得多,但裂縫出現(xiàn)的荷載與破壞荷載比較接近。 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件與條件相同的未加預(yù)應(yīng)力的鋼筋混凝土構(gòu)件承載能力相同,故預(yù)加應(yīng)力能推遲裂縫出現(xiàn),但不能提高承載能力1.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋的要求 高強(qiáng)度 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在制作和使用過程中,會(huì)出現(xiàn)各種預(yù)應(yīng)力

28、損失,為了在扣除預(yù)應(yīng)力損失后,仍然能使混凝土建立起較高的預(yù)應(yīng)力值,需采用較高的張拉應(yīng)力,預(yù)應(yīng)力鋼筋必須采用高強(qiáng)鋼筋(絲);具有一定的塑性 為防止發(fā)生脆性破壞,要求預(yù)應(yīng)力鋼筋在拉斷時(shí),具有一定的伸長(zhǎng)率;良好的加工性能 即要求鋼筋有良好的可焊性; 與混凝土之間有較好的黏結(jié)強(qiáng)度 先張法構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力傳遞是靠鋼筋和混凝土之間的黏結(jié)力完成的,因此需要有足夠的黏結(jié)強(qiáng)度2.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土的要求不應(yīng)低于C30,不宜低于C40強(qiáng)度高 預(yù)應(yīng)力混凝土只有采用較高強(qiáng)度的混凝土,才能建立起較高的預(yù)壓應(yīng)力,并可減少構(gòu)件截面尺寸,減輕結(jié)構(gòu)自重。對(duì)先張法構(gòu)件,采用較高強(qiáng)度的混凝土可以提高黏結(jié)強(qiáng)度,對(duì)后張法構(gòu)件,則可承

29、受構(gòu)件端部強(qiáng)大的預(yù)壓力; 收縮、徐變小 可以減少由于收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失; 快硬、早強(qiáng) 可以盡早施加預(yù)應(yīng)力,加快臺(tái)座、錨具、夾具的周轉(zhuǎn)率,以利加快施工進(jìn)度,降低間接費(fèi)用。 砌體結(jié)構(gòu) masonry structure定義:由塊體和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。是磚砌體、砌塊砌體和石砌體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱。 優(yōu)點(diǎn): 就地取材,較為經(jīng)濟(jì) 較好的耐火性和耐久性 施工設(shè)備和方法簡(jiǎn)單 保溫、隔熱、隔音效果好 缺點(diǎn): 抗震性能較差 勞動(dòng)強(qiáng)度大 生產(chǎn)效率低 占用耕地農(nóng)田塊體:包括 磚、砌塊、 石材MU 磚:包括 燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚普通磚和蒸壓磚規(guī)格:240mm

30、 x 115mm x 53mm 砂漿 混合砂漿強(qiáng)度等級(jí):M15,M10,M7.5,M5,M2.5 純水泥砂漿 砂漿要求:足夠的強(qiáng)度和耐久性、和易性、保水性灰縫不均勻、不對(duì)稱,產(chǎn)生彎、剪應(yīng)力??箯澘辜裟芰懿睢K?,砌體的受壓的強(qiáng)度總是小于單磚的受壓強(qiáng)度影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素 塊體和砂漿的強(qiáng)度 砂漿的彈塑性性質(zhì) 砂漿鋪砌時(shí)的和易性和保水性 砌筑質(zhì)量 塊體的形狀和尺寸 砌體結(jié)構(gòu)房屋靜力計(jì)算方案 承重方案:橫墻承重: 板-橫墻-基礎(chǔ)-地基 縱墻承重:板-梁-縱墻-基礎(chǔ)-地基 縱橫墻承重淺基礎(chǔ):條形基礎(chǔ),獨(dú)立基礎(chǔ),片筏基礎(chǔ),箱形基礎(chǔ)深基礎(chǔ):樁基礎(chǔ),沉井等基礎(chǔ)埋深的選擇影響因素很多l(xiāng) 建筑物的用途及基礎(chǔ)

31、類型1使用功能a如需地下室、設(shè)備層 b具有地下管道及設(shè)備基礎(chǔ)2高層建筑需滿足地基變形和穩(wěn)定的要求3剛性基礎(chǔ)需滿足剛性角要求4有上撥力基礎(chǔ),應(yīng)有一定深度提供所需抗拔力l 工程地質(zhì)條件:盡量淺埋l 水文地質(zhì)條件:宜埋置在地下水位以上l 場(chǎng)地環(huán)境條件:與原有建筑保持凈距l(xiāng) 地基凍脹和融沉的影響樁的分類1.按樁的受力分 l 端承樁:荷載主要依靠樁端處土層或巖層支承的樁。l 摩擦樁:樁端未達(dá)巖層,荷載由樁側(cè)摩擦力和樁端土 的阻力共同承受的樁。2.按制作工藝和材料分l 預(yù)制樁l 灌注樁l 挖孔樁建筑材料的發(fā)展歷史:土木石、磚 鋼筋混凝土 鋼材鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn):強(qiáng)度高,重量輕,穩(wěn)定突出-最輕的結(jié)構(gòu);抗震性能好-

32、最好的延性; 精度高,易于工業(yè)化加工,施工周期短-最短的工期;綠色環(huán)保,可重復(fù)利用。鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn):易腐蝕; Fe+H2O+O2 Fe(OH)3耐熱不耐火。T 600,防腐措施 改變組織Ni、Cr、Cu(不銹鋼); 保護(hù)層 金屬電鍍(鍍鋅); 非金屬無機(jī)(搪瓷);有機(jī)(油漆,15年)。防火措施 包砼; 鋼絲網(wǎng)水泥砂漿; 包防火板材; 防火涂料(耐火等級(jí)耐火極限厚涂型、薄涂型) 增加自重最小。 無保護(hù)層時(shí),梁、柱的耐火極限僅為0.25h。耐火耐候鋼鋼: c%2.11%的鐵碳合金;生鐵: c%2.11%的鐵碳合金;鋼材一般包括: 型鋼-型材 工字鋼、槽鋼、角鋼、H型鋼等; 鋼板-板材 厚板 ( t

33、40mm,z向鋼);特厚板( t 100mm,z向鋼) 鋼管-管材 無縫鋼管、焊接鋼管;圓管或方(矩形)管; 盤條-線材 鋼筋、鋼絞線等標(biāo)號(hào): GB500 17-2003 推薦使用的鋼材:Q235、Q345、Q390、Q420 (Q460) Q235-A,B,C,DF; Q345-A,B,C,D,E I20a, 25b, 704, 100806, HW200200812, HM340250914 HN400200813, f1404, -20010, 50016, 5003001212連接: 焊接-對(duì)接焊縫(坡口)、角焊縫; 螺栓-普通螺栓、高強(qiáng)螺栓(摩擦型、承壓型,大六角頭型、扭剪型);焊接

34、方法:手工焊、埋弧焊(自動(dòng))、 氣體保護(hù)焊、電阻焊焊條: E43 Q235 E50 Q345 E55 Q390,Q420 其中43,50,55 最小抗拉強(qiáng)度,電流種類,藥皮及不同焊接位置 原則:焊縫和母材等強(qiáng)度。焊工與焊件的相對(duì)位置分為: 平焊 :質(zhì)量易保證 立焊、橫焊 :比平焊難 仰焊 :難操作,質(zhì)量難保證 設(shè)計(jì)人員詳細(xì)考慮每條焊縫方位,盡量平焊,避免仰焊。高強(qiáng)螺栓 :大六角頭型 扭剪型大跨度屋蓋的結(jié)構(gòu)形式網(wǎng)格結(jié)構(gòu) (平板網(wǎng)架+曲板網(wǎng)殼)實(shí)心螺栓球節(jié)點(diǎn)鋼管相貫節(jié)點(diǎn) 空心焊接球節(jié)點(diǎn)肋環(huán)型單層球殼凱威特型單層球殼張弦梁結(jié)構(gòu)弦支穹頂結(jié)構(gòu)張拉整體索穹頂結(jié)構(gòu)開合結(jié)構(gòu)張拉膜扭 殼高層建筑結(jié)構(gòu)類型以材料劃

35、分:l 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)l 鋼結(jié)構(gòu)l 混凝土-鋼結(jié)構(gòu)l 型鋼混凝土結(jié)構(gòu)高強(qiáng)混凝土、鋼管混凝土和型鋼混凝土的應(yīng)用鋼筋混凝土與鋼結(jié)構(gòu)相比,整體性好,剛度大、側(cè)移小,耐腐蝕、耐火,維護(hù)費(fèi)用低,造價(jià)低于鋼結(jié)構(gòu)。l 水平荷載成為設(shè)計(jì)的控制因素側(cè)移成為高層建筑的控制指標(biāo)房屋的體形1. 抗風(fēng)要求(1)平面形狀對(duì)稱平面:盡量采用方形、矩形、圓形、正六邊形、正八邊形、橢圓形等雙軸對(duì)稱的平面。以避免由于平面形狀不對(duì)稱在風(fēng)荷載作用下所發(fā)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。流線型平面:采用流線型平面可以降低風(fēng)對(duì)高層建筑的作用。例如法國(guó)的法蘭西大廈采用橢圓形平面,經(jīng)過計(jì)算其風(fēng)荷載比矩形平面約減少27%。一般情況下,圓形、橢圓形等流線型平面,與

36、矩形平面相比,風(fēng)荷載約可減少20%40%。采用上小下大的截錐狀體型,減少上部風(fēng)載,減少風(fēng)載引起的傾覆力矩和位移利用高層建筑的設(shè)備層等形成透空層,減少風(fēng)壓抗震要求(1)平面簡(jiǎn)單平面:可使水平地震作用沿平面分布均勻,避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)平面的質(zhì)量和剛度對(duì)稱:平面的質(zhì)量和剛度不對(duì)稱的建筑在水平地震作用下易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。建筑的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)中心應(yīng)與水平力的合力作用線接近。常規(guī)高度(一般150m以下)的高層建筑稱為A級(jí)高度的高層建筑,高度超過A級(jí)高度限值的高層建筑稱為B級(jí)高度的高層建筑。從高層建筑的受力特點(diǎn)和側(cè)移的要求,隨著房屋高度的增加,其抗側(cè)力體系也要求越來越強(qiáng)。結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力能力(由弱到強(qiáng)):框架結(jié)構(gòu)-框架

37、-剪力墻結(jié)構(gòu)-剪力墻結(jié)構(gòu)-筒體結(jié)構(gòu)l 框架結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu)是由板、梁、柱組成的受力體系。1. 框架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn) 框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度小,當(dāng)建筑高度增大,水平荷載控制,采用框架結(jié)構(gòu)會(huì)造成梁、柱的截面很大才能滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和側(cè)向剛度的要求??蚣芙Y(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)向變形屬于剪切型變形,結(jié)構(gòu)層間位移自上而下逐層增大,層間位移最大在底層,最小在頂層??蚣芙Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍優(yōu)點(diǎn):平面布置靈活,可提供較大的使用空間,自重輕,整體性好,抗震性能好,易于改變其使用功能。缺點(diǎn):剛度差,側(cè)移大,模板多,施工復(fù)雜。l 框架剪力墻結(jié)構(gòu)1.體系構(gòu)成框架剪力墻結(jié)構(gòu)是在框架體系的基礎(chǔ)上,增設(shè)一定數(shù)量的鋼筋混凝土墻所構(gòu)

38、成框架、墻雙重體系。由于鋼筋混凝土墻的側(cè)向剛度很大,水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平剪力主要由它承受,所以稱為剪力墻。在地震區(qū),由于水平剪力因地震作用引起,所以剪力墻也稱為抗震墻??蚣芗袅Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍優(yōu)點(diǎn):(1)側(cè)向剛度較框架結(jié)構(gòu)大,水平側(cè)移小。(2)在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中,框架和剪力墻融為一體,協(xié)同工作,取長(zhǎng)補(bǔ)短,使結(jié)構(gòu)受力更為合理。缺點(diǎn)是由于布置了剪力墻,與框架結(jié)構(gòu)相比其平面布置的靈活性受到限制。. 結(jié)構(gòu)布置設(shè)置剪力墻應(yīng)注意:在地震區(qū)沿縱橫兩個(gè)方向都應(yīng)布置剪力墻;每個(gè)方向的剪力墻應(yīng)盡量按照“分散、均勻、周邊、對(duì)稱”的原則設(shè)置。剪力墻的豎向布置要求a.剪力墻應(yīng)上下對(duì)齊,沒有錯(cuò)位,并且從底到頂

39、連續(xù)設(shè)置,不得中斷。b.房屋的頂層如有設(shè)置大空間的需求,大部分剪力墻需在頂層中斷時(shí),被中斷的剪力墻應(yīng)從以下兩三層開始逐漸減薄。c.剪力墻由下至上需要減薄時(shí),應(yīng)分段減薄,每次減薄量宜為50 100mm,且不超過墻厚的25% 。d.剪力墻上需開洞時(shí),各層的洞口應(yīng)上下對(duì)齊;任一樓層,洞口面積與墻面面積的比值不應(yīng)大于1/6 ,洞口上方的梁截面高度不應(yīng)小于層高的1/5。l 剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)當(dāng)房屋的層數(shù)很多(一般25層以上)時(shí),為了抵抗水平荷載作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力和位移,剪力墻的數(shù)量和厚度都要大量增加,以至整個(gè)房屋的框架所剩很少。為了施工方便,常采用全鋼筋混凝土墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)是將房屋的內(nèi)

40、外墻做成鋼筋混凝土墻,用以承受豎向荷載和水平荷載。剪力墻結(jié)構(gòu)雖然比框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度有很大增加,但它存在明顯的缺點(diǎn)是建筑平面被劃分為小開間,使建筑布置和使用要求受到一定限制l 筒式結(jié)構(gòu)體系1.筒式結(jié)構(gòu)體系的特征筒式結(jié)構(gòu)體系是指由一個(gè)或幾個(gè)筒體作豎向受力結(jié)構(gòu)的高層建筑結(jié)構(gòu)體系。它主要靠筒體承受水平荷載,具有很好的空間剛度和抗震能力。它是目前最先進(jìn)的建筑結(jié)構(gòu)體系之一。筒式結(jié)構(gòu)由于剪力墻集中而獲得較大的空間,使平面布置具有良好的靈活性,所以適用于辦公樓、各種公共建筑及商業(yè)建筑。筒式結(jié)構(gòu)體系的型式(1). 芯筒框架體系這種體系是將所有服務(wù)性用房和公用設(shè)施(例如電梯間、設(shè)備管井等)集中布

41、置在樓層平面的核心部位,形成一個(gè)較大的服務(wù)區(qū),在服務(wù)區(qū)周圍設(shè)置鋼筋混凝土墻體,形成豎向的墻筒,即芯筒。它和外部的框架共同組成的結(jié)構(gòu)體系稱為芯筒框架體系。多筒框架體系多筒框架體系是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的筒體和框架組成的結(jié)構(gòu)體系。多筒框架體系有兩端筒框架、芯筒加端筒框架、芯筒加角筒框架的形式。在水平荷載作用下,多筒框架體系與芯筒框架體系的變形性能基本相同,多筒框架體系具有更大的側(cè)向剛度??蛲步Y(jié)構(gòu)體系由密柱深梁型框架圍成的筒體稱為框筒。由外圈框筒和內(nèi)部框架所組成的結(jié)構(gòu)體系,稱為框筒結(jié)構(gòu)體系。筒中筒結(jié)構(gòu)體系筒中筒結(jié)構(gòu)體系是指由兩圈或兩圈以上的筒體組成的結(jié)構(gòu)體系。筒中筒結(jié)構(gòu)體系常用于40層以上的超高層建筑。

42、框筒束體系框筒束體系是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的框筒連在一起所形成的結(jié)構(gòu)體系n 框架梁:一般梁高可取 ,h400mm;梁寬b250mmn 懸臂梁:n 次梁:大跨度結(jié)構(gòu)的主要問題是水平受力結(jié)構(gòu)的剛度問題。大跨度結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載、雪荷載與活荷載不大,主要荷載是恒載(自重),占總荷載的70%80%。拱結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn):把直桿梁變?yōu)樯贤沟那鷹U就形成了拱,拱結(jié)構(gòu)仍然是平面結(jié)構(gòu)。拱是一種有推力的結(jié)構(gòu),它的主要內(nèi)力為軸向壓力。梁在荷載P作用下,產(chǎn)生彎矩和剪力,要向下?lián)锨?。拱在同樣荷載作用下,拱腳支座產(chǎn)生水平反力H,它起著抵消P引起的彎矩的作用拱結(jié)構(gòu)由于有支座的水平推力,而且拱的跨度越大、矢高越小,其推力也越大拱支座水平推

43、力的處理方法.推力直接傳給支座(落地拱)這種處理方法比較簡(jiǎn)單,且能提供較大的空間。當(dāng)土質(zhì)較好,推力不大時(shí),這樣處理也最為經(jīng)濟(jì)。大跨度拱結(jié)構(gòu)多采用這種方法推力由拉桿直接承受在拱腳處設(shè)置鋼桿,承受拱的水平推力(對(duì)鋼桿來說是拉力),鋼桿可以是型鋼,或是圓鋼。水平推力較大,地質(zhì)條件不好的落地拱常采用這種方法,將拉桿埋在地下,往往可以取得較好的經(jīng)濟(jì)和使用效果。這種處理方法的缺點(diǎn)是,由于拉桿的存在,而拉桿又不能埋入地下時(shí),室內(nèi)空間欠佳,有時(shí)會(huì)影響使用推力由側(cè)面框架結(jié)構(gòu)承受根據(jù)建筑功能要求,當(dāng)拱的兩側(cè)有邊跨建筑時(shí),可以采用這種方法,使拱腳推力傳給邊跨結(jié)構(gòu)。但是,側(cè)面框架的剛度要足夠大,框架頂部不能有過大的側(cè)

44、移,以保證拱的正常受力,且框架柱基底不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。三.拱的結(jié)構(gòu)類型拱結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)組成和支承方式可分為: 三鉸拱兩鉸拱無鉸拱后兩種是超靜定結(jié)構(gòu),工程中應(yīng)用較多。1.拱的合理軸線拱的合理軸線,是指在固定荷載作用下,使拱處于無彎矩狀態(tài)的拱軸線。l 拱的矢高f矢高f對(duì)拱的外形影響很大,它直接影響建筑造型和構(gòu)造處理。矢高f還影響拱身的軸力和水平推力H,水平推力H與矢高f成反比(f越小,H越大)。桁架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(1)桁架結(jié)構(gòu)的本質(zhì)是格構(gòu)式梁??傮w上,桁架仍然是受彎構(gòu)件,在荷載作用下,產(chǎn)生彎矩和剪力。但是,作為桁架的桿件來說,一般只承受軸向力。構(gòu)件受彎時(shí),某個(gè)內(nèi)力最大截面決定整個(gè)桿件的尺寸和配筋,材料不能

45、充分利用,而軸心受力構(gòu)件則不然。桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)l 桿件只承受軸向力,受力均勻,有利于充分利用材料;l 可用各種材料制作,鋼筋混凝土,鋼,木等l 體型多樣化,可與建筑的型式、屋面材料等相適應(yīng);l 施工方便,工業(yè)化生產(chǎn),效率高;l 變形小,適用于較大跨度的結(jié)構(gòu);l 側(cè)向剛度差,需設(shè)置支撐保證其施工、使用時(shí)的整體穩(wěn)定。三角形屋架三角形屋架構(gòu)造簡(jiǎn)單,與坡屋頂造型相適應(yīng),有利于屋面排水,外形美觀。但是,由于其截面高度變化與彎矩變化相差較大,使弦桿內(nèi)力中間小,兩端大;而腹桿內(nèi)力則相反。桿件材料強(qiáng)度不能充分利用。梯形屋架梯形屋架鋼筋混凝土及鋼梯形屋架兩種。折線形屋架(弧形、拱形屋架)折線形屋架的上弦是弧形

46、曲線,為使其上弦的曲線和在均布荷載作用的壓力線重合,常采用拋物線。為了制作方便,上弦也可采用結(jié)點(diǎn)在拋物線上的折線。折線形屋架因桿件內(nèi)力均勻,經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好而得到廣泛應(yīng)用。折線形屋架的主要缺點(diǎn)是坡度大,不利于鋪設(shè)大型屋面板,在南方的熱天油氈可能下滑。改善的辦法是在弦桿端部上加短柱,改變坡度。平行弦屋架平行弦屋架的優(yōu)點(diǎn)是桿件的長(zhǎng)短類型少,節(jié)點(diǎn)構(gòu)造統(tǒng)一,制作方便。薄殼結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)薄殼結(jié)構(gòu)是在均布荷載作用下主要承受曲面內(nèi)的軸力和順剪力的空間結(jié)構(gòu)。薄殼結(jié)構(gòu)是一種薄的不至于產(chǎn)生明顯的彎曲應(yīng)力,厚度是用來承受壓力、拉力和剪力的“形抵抗結(jié)構(gòu)”,這種結(jié)構(gòu)是將材料造成一定的形式從而獲得強(qiáng)度去承受荷載。l 平

47、面板結(jié)構(gòu)雖然是雙向受力,但其主要承受彎矩和扭矩,且兩向剛度很小。而薄殼結(jié)構(gòu)主要承受軸壓力,具有很大的強(qiáng)度和剛度。l 拱結(jié)構(gòu)雖然主要承受軸向力,但其屬于單向傳力的平面結(jié)構(gòu),而殼體屬于雙向傳力的空間結(jié)構(gòu)。l 桁架的桿件雖然也是主要承受軸向力,但其屬于平面受力桿系結(jié)構(gòu)。 因此,薄殼結(jié)構(gòu)較梁式結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)、拱結(jié)構(gòu)等具有更優(yōu)越的受力性能。薄殼結(jié)構(gòu)由于其優(yōu)越的受力性能,使“薄”、剛度大成為其特點(diǎn),結(jié)構(gòu)自重小,節(jié)約材料,經(jīng)濟(jì),可做大跨度的建筑空間。屋面和承重結(jié)構(gòu)二者合一,其造型接近動(dòng)物界自然殼體,曲線優(yōu)美、形態(tài)多變,為建筑的造型提供了創(chuàng)作條件。缺點(diǎn):施工復(fù)雜,費(fèi)模板,費(fèi)工時(shí)薄殼結(jié)構(gòu)雖然本身的材料和人工費(fèi)很少,但由于其體形復(fù)雜,一般采用混凝土現(xiàn)澆,所需的模板、腳手架及人工等施工費(fèi)用很高,往往占造價(jià)的一半以上。 l 結(jié)構(gòu)層太薄,使保溫、隔熱成為問題,長(zhǎng)期日曬雨淋可導(dǎo)致殼板開裂。l 有些殼體曲面(如球殼、扁殼等)可導(dǎo)致聲音反射與混響,產(chǎn)生回聲現(xiàn)象,對(duì)音響效果要求的建筑需采取一定的措施(如吸音處理)后選用此結(jié)構(gòu)。l 殼體還存在一些有待研究的問題,如開孔、穩(wěn)定、振動(dòng)、徐變等。旋轉(zhuǎn)曲面由一平面曲線作母線,繞其平面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)而形成的曲面稱為旋轉(zhuǎn)曲面。平移曲面一豎向曲線(母線)沿另一豎向曲線(導(dǎo)線)平行移動(dòng)所形成的曲面稱為平移曲面。直紋曲面一段直線的兩端各沿兩固定曲線移動(dòng)所形成的曲面稱為

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