土木工程概論建筑工程第四節(jié)

土木工程概論建筑工程第四節(jié)第一頁(yè)，共50頁(yè)。目錄01第一節(jié)引言02第二節(jié)民用建筑概述03第三節(jié)工業(yè)建筑概述04第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題2第二頁(yè)，共50頁(yè)。一、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期與設(shè)計(jì)年限二、建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)三、結(jié)構(gòu)功能要求和設(shè)計(jì)目的四、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)五、荷載與作用、承載力、可靠度與可靠性六、規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)定七、建筑抗震設(shè)防八、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟3第三頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題一、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期與設(shè)計(jì)年限設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是為確定可變作用及與時(shí)間有關(guān)的材料性能等取值而選用的時(shí)間參數(shù)，它不等同于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限。《統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》所考慮的荷載統(tǒng)計(jì)參數(shù)，都是按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年確定的，如設(shè)計(jì)時(shí)需采用其他設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，則必須另行確定在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)最大荷載的概率分布及相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。（一）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期4第四頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題（二）設(shè)計(jì)使用年限結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限是設(shè)計(jì)規(guī)定的一個(gè)時(shí)期，在這一規(guī)定時(shí)期內(nèi)，結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)行大修，即可按預(yù)期目的使用，完成預(yù)定的功能。即房屋建筑在正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維護(hù)下所應(yīng)達(dá)到的使用年限。正常維護(hù):包括必要的檢測(cè)、防護(hù)及維修5第五頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題6第六頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題7第七頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題8第八頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題9第九頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題10第十頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題兩者倒塌過(guò)后誰(shuí)的損失更慘重？11第十一頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題二、建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果（如危及人的生命安全、造成的經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生的社會(huì)影響等）的嚴(yán)重性，采用不同的安全等級(jí)。12第十二頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題同一建筑物內(nèi)的各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件宜與整個(gè)結(jié)構(gòu)采用相同的安全等級(jí)。但是，如果提高某一結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級(jí)所需額外費(fèi)用少，又能減輕整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞，減少人員傷亡和財(cái)物損失，則可將該結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級(jí)比整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)提高一級(jí)；如果某一結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞并不影響整個(gè)結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件，則可將其安全等級(jí)降低一級(jí)。13第十三頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題三、結(jié)構(gòu)功能要求和設(shè)計(jì)目的1.安全性的要求2.實(shí)用性的要求3.耐久性的要求結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受在施工和使用均屬正常的情況下可能出現(xiàn)的各種荷載和變形，在偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，結(jié)構(gòu)仍能保持必需的整體穩(wěn)定，不致發(fā)生倒塌。結(jié)構(gòu)在正常使用期間具有良好的工作性能。（不產(chǎn)生變形、裂縫）結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性能。（不發(fā)生風(fēng)化、脫落、鋼筋銹蝕等）14第十四頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題15第十五頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題四、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)從安全可靠的角度出發(fā)，可以區(qū)分為有效狀態(tài)和失效狀態(tài)兩類。有效狀態(tài)，是指結(jié)構(gòu)能有效地、安全可靠地工作，得以完成預(yù)定的各項(xiàng)功能。失效狀態(tài)，是指結(jié)構(gòu)失去預(yù)定功能的能力，不能有效地工作，處于失效狀態(tài)。失效，包括因強(qiáng)度不足而喪失承受荷載的能力，或是結(jié)構(gòu)發(fā)生傾覆、滑移、喪失穩(wěn)定等情況，而且包括了結(jié)構(gòu)的變形過(guò)大，裂縫過(guò)寬不適于繼續(xù)使用。定義：整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)，就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)就成為該功能的極限狀態(tài)。有效狀態(tài)和失效狀態(tài)的分界，稱為極限狀態(tài)。16第十六頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題五、荷載與作用、承載力、可靠度與可靠性荷載：施加在工程結(jié)構(gòu)上使工程結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生效應(yīng)的各種直接作用稱為荷載。作用：在結(jié)構(gòu)上各種集中力或分布力的集合，或者引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因，均稱結(jié)構(gòu)上的作用。結(jié)構(gòu)上的荷載，按其隨時(shí)間的變化異性和出現(xiàn)的可能性，分為：永久荷載偶然荷載可變荷載17第十七頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題永久荷載也稱恒載，是施加在工程結(jié)構(gòu)上不變的荷載。因?yàn)楹爿d在整個(gè)使用期內(nèi)總是持續(xù)地施加在結(jié)構(gòu)上，所以設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，必須考慮它的長(zhǎng)期效應(yīng)。18第十八頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題可變荷載也稱活荷載，是施加在結(jié)構(gòu)上的由人群、物料和交通工具引起的使用或占用荷載和自然產(chǎn)生的自然荷載。①工業(yè)建筑樓面活荷載19第十九頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題②民用建筑樓面荷載20第二十頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題③屋面活荷載21第二十一頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題④屋面積灰荷載22第二十二頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題⑤車(chē)輛荷載23第二十三頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題⑥吊車(chē)荷載24第二十四頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題⑦風(fēng)荷載25第二十五頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題⑧雪荷載26第二十六頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題⑨裹冰荷載27第二十七頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題⑩波浪荷載28第二十八頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題偶然荷載此類荷載在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時(shí)間較短。29第二十九頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題

荷載標(biāo)準(zhǔn)值，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用的荷載基本代表值，也就是在荷載規(guī)范中所列的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)荷載。標(biāo)準(zhǔn)荷載在概念上一般是指構(gòu)件或構(gòu)件在正常使用條件下可能出現(xiàn)的最大荷載值，因此它應(yīng)該屬于經(jīng)常出現(xiàn)的荷載值。30第三十頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題承載力，是指構(gòu)件承受能外加荷載的能力。影響承載力大小的主要因素，是構(gòu)件尺寸和材料強(qiáng)度。31第三十一頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題可靠性，是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、在規(guī)定的條件下、完成預(yù)定功能的能力?？煽慷?，是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。32第三十二頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題六、規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)定功能要求1.在正常施工和正常使用下，能承受可能出現(xiàn)的各種條件；2.在正常使用時(shí)具有良好的工作性能；3.在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性能；4.在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)及時(shí)發(fā)生后，仍然能保持必須的整體穩(wěn)定性。（安全性）（適用性）（安全性）（耐久性）33第三十三頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題（1）破壞

結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件截面抵抗作用力的能力不足以承受作用效應(yīng)的現(xiàn)象。

常見(jiàn)的如：拉斷、壓斷、彎折。結(jié)構(gòu)的失效34第三十四頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題（2）失穩(wěn)失穩(wěn)就是穩(wěn)定性失效，也就是受力構(gòu)件喪失保持穩(wěn)定平衡的能力，比如指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比（如構(gòu)件長(zhǎng)度和截面邊長(zhǎng)之比）過(guò)大而在不大的作用力下突然發(fā)生作用力平面外的極大變形而不能保持平衡的現(xiàn)象。柱的壓屈35第三十五頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題（3）發(fā)生影響正常作用的變形是指樓板、梁的過(guò)大撓度或過(guò)寬裂縫，墻、柱的過(guò)大側(cè)移；結(jié)構(gòu)有過(guò)大的傾斜過(guò)大的沉陷，人在室內(nèi)有搖晃的感覺(jué)等。36第三十六頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題（4）傾覆或滑移整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡而傾倒或滑移的現(xiàn)象。37第三十七頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題（5）結(jié)構(gòu)所用材料喪失耐久性。鋼材生銹、混凝土受腐蝕、磚遭凍融、木材被蟲(chóng)蛀蝕等化學(xué)、物理、生物現(xiàn)象。38第三十八頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題按重要性分甲類建筑乙類建筑丙類建筑丁類建筑醫(yī)療、廣播、通信、交通、供水、供電、供氣、消防、糧食等等。大量的一般工業(yè)與民用建筑。儲(chǔ)存價(jià)值低的物品或人員活動(dòng)少的單層倉(cāng)庫(kù)建筑。重大建筑工程和地震時(shí)嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑七、建筑抗震設(shè)防39第三十九頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題1.甲類建筑抗震設(shè)防烈度6~8度時(shí)，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求，當(dāng)為9度時(shí)，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。常見(jiàn)的甲類建筑如：1）多層房屋建筑工程小區(qū)；2）單體建筑面積10000平方米以上的房屋建筑；3）總投資達(dá)1個(gè)億以上的項(xiàng)目；4）政府保障用房、校安工程等公共建筑；5）居住建筑、公共建筑、工業(yè)建筑、以及易爆場(chǎng)所。6）其它重要人員密集場(chǎng)所。國(guó)家大劇院40第四十頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題2.乙類建筑抗震設(shè)防烈度6~8度時(shí)，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防累牘提高一度的要求，當(dāng)為9度時(shí)，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。3.丙類建筑常見(jiàn)的一般民用建筑4.丁類建筑抗震設(shè)防烈度可降低一度考慮，但6度時(shí)不應(yīng)降低41第四十一頁(yè)，共50頁(yè)。按抗震設(shè)防目標(biāo)分第一水準(zhǔn)第二水準(zhǔn)第三水準(zhǔn)小震不壞，中震可修，大震不倒(二)抗震設(shè)防目標(biāo)低于本地區(qū)設(shè)防烈度地震，一般不受損壞或不需要修理遭受本地區(qū)設(shè)防烈度地震，經(jīng)一般修理或不需要修理遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度地震，建筑物不倒塌或不危及生命財(cái)產(chǎn)破壞第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題42第四十二頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題抗震設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)的兩個(gè)階段第一階段：按小震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力、彈性變形。第二階段：彈塑性變形驗(yàn)算，對(duì)特殊要求的建筑和地震時(shí)易倒塌的結(jié)構(gòu)，除第一階段的驗(yàn)算還要按大震作用時(shí)進(jìn)行薄弱部位的彈塑性層間變形驗(yàn)算和采取相應(yīng)的構(gòu)造措施。第一水淮第二水淮？第三水淮？43第四十三頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題八、建筑設(shè)計(jì)步驟建筑施工圖設(shè)計(jì)建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)備設(shè)計(jì)建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟：建筑結(jié)構(gòu)選型結(jié)構(gòu)模型建立結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算施工圖紙繪制構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)44第四十四頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題什么是建筑結(jié)構(gòu)？建筑結(jié)構(gòu)是指在建筑物（包括構(gòu)筑物）中，由建筑材料做成用來(lái)承受各種荷載或者作用，以起骨架作用的空間受力體系。按受力方向主要有水平和豎向荷載。1.建筑結(jié)構(gòu)選型在建筑設(shè)計(jì)中空間組合和建筑造型的主要環(huán)節(jié)是選擇最佳結(jié)構(gòu)方案及結(jié)構(gòu)選型。什么是結(jié)構(gòu)選型？45第四十五頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題2.結(jié)構(gòu)模型的建立（以框架結(jié)構(gòu)為例）①整體結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化

通過(guò)整體結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，化繁為簡(jiǎn)?？蚣芏嚅谐槿∫婚M(jìn)行簡(jiǎn)化。②構(gòu)件的簡(jiǎn)化梁柱簡(jiǎn)在框架結(jié)構(gòu)中可將之化為桿件③節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化④支座的簡(jiǎn)化根據(jù)構(gòu)造與受力將柱與基礎(chǔ)簡(jiǎn)化為剛性連接或鉸接。46第四十六頁(yè)，共50頁(yè)。第四節(jié)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題3.結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)荷載種類恒載活載傳力路線：板次梁主梁柱