建筑結(jié)構(gòu)抗震驗算課件-重力荷載代表值、剪重比、荷載組合、變形驗算

建筑結(jié)構(gòu)抗震驗算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗算旨在確保建筑物在發(fā)生地震時能夠安全穩(wěn)定，保障生命財產(chǎn)安全。抗震驗算需要考慮地震荷載、結(jié)構(gòu)體系、材料性能等因素，進(jìn)行復(fù)雜的計算和分析。課程大綱重力荷載代表值涵蓋固定荷載、使用荷載、特殊荷載等內(nèi)容。剪重比解釋剪重比的概念、確定依據(jù)及取值方法。荷載組合介紹荷載組合的基本原則和不同工況下的荷載組合方法。變形驗算講解整體變形驗算、局部變形驗算和構(gòu)件變形驗算方法。重力荷載代表值重力荷載代表值是指在建筑結(jié)構(gòu)抗震驗算中使用的荷載值，它代表了結(jié)構(gòu)在正常使用狀態(tài)下可能承受的最大荷載。1.0固定荷載1.2使用荷載1.4特殊工況荷載重力荷載代表值通常由固定荷載、使用荷載和特殊工況荷載組成。固定荷載是指建筑物本身的重量，包括墻體、樓板、屋頂?shù)取Ｊ褂煤奢d是指建筑物在使用過程中產(chǎn)生的荷載，例如人員、家具、設(shè)備等。特殊工況荷載是指在特殊情況下產(chǎn)生的荷載，例如風(fēng)荷載、雪荷載、地震荷載等。固定荷載建筑構(gòu)件自重包括墻體、樓板、梁、柱、屋頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)構(gòu)件的自身重量，以及固定在建筑物上的各種設(shè)備和管道等的重量。裝飾裝修重量包括地面、墻面、天花板等的裝飾材料重量，以及固定在建筑物上的各種裝飾物等的重量。外墻裝飾包括外墻面磚、石材、玻璃幕墻等材料的重量，以及固定在建筑物上的各種裝飾物等的重量。屋面系統(tǒng)包括屋面防水層、保溫層、裝飾層等材料的重量，以及固定在屋面上的各種設(shè)備和管道等的重量。使用荷載辦公室人員辦公室人員的重量通常按每平方米75公斤計算，這取決于辦公桌、椅子和文件柜等家具的密度。圖書館圖書館的荷載需要考慮書架、書籍和讀者等因素，通常按每平方米200公斤計算。餐廳餐廳的荷載需要考慮桌椅、餐具、顧客和服務(wù)人員等因素，通常按每平方米300公斤計算。商店商店的荷載需要考慮貨架、貨物和顧客等因素，通常按每平方米500公斤計算。特殊工況下的荷載地震荷載地震荷載是結(jié)構(gòu)物在地震作用下所承受的慣性力。地震荷載的大小與地震烈度、結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量、剛度和阻尼等因素有關(guān)。風(fēng)荷載風(fēng)荷載是結(jié)構(gòu)物在風(fēng)力作用下所承受的壓力或吸力。風(fēng)荷載的大小與風(fēng)速、結(jié)構(gòu)物的外形、高度和朝向等因素有關(guān)。雪荷載雪荷載是結(jié)構(gòu)物在積雪作用下所承受的壓力。雪荷載的大小與積雪深度、積雪密度、結(jié)構(gòu)物形狀和朝向等因素有關(guān)。溫度荷載溫度荷載是結(jié)構(gòu)物在溫度變化作用下所承受的壓力或張力。溫度荷載的大小與溫度變化幅度、結(jié)構(gòu)物材料的熱膨脹系數(shù)等因素有關(guān)。特殊構(gòu)件中的重力荷載1懸挑構(gòu)件懸挑構(gòu)件是指結(jié)構(gòu)的一部分懸空伸出，如陽臺、雨篷等。其自重和使用荷載對主結(jié)構(gòu)形成一個向下的力。2斜坡屋頂斜坡屋頂?shù)暮奢d分布不均勻，需要考慮坡度的影響。屋面荷載通過斜坡結(jié)構(gòu)傳遞到支撐結(jié)構(gòu)上。3圓形結(jié)構(gòu)圓形結(jié)構(gòu)中的荷載分布是均勻的，但在計算時需要考慮徑向和切向荷載的影響。4拱形結(jié)構(gòu)拱形結(jié)構(gòu)利用自身的拱力來抵抗荷載，需要考慮拱腳的約束力和拱頂?shù)膲毫ΑＶ亓奢d計算實例1樓層荷載計算樓層荷載需要考慮固定荷載，例如建筑材料、隔墻和樓板的重量。使用荷載則需要根據(jù)實際情況進(jìn)行估算，例如房間的功能和使用者的數(shù)量等。2屋面荷載屋面荷載包括固定荷載，如屋面材料和保溫層的重量，以及使用荷載，如積雪和風(fēng)荷載。計算屋面荷載時需要考慮當(dāng)?shù)貧夂驐l件和建筑物的形狀。3結(jié)構(gòu)自重結(jié)構(gòu)自重是指建筑結(jié)構(gòu)自身重量，包括梁、柱、墻體和基礎(chǔ)的重量。計算結(jié)構(gòu)自重需要根據(jù)結(jié)構(gòu)類型和材料進(jìn)行精確估算。剪重比剪重比是建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中一個重要的參數(shù)，它反映了結(jié)構(gòu)抗側(cè)移的能力。剪重比是指結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度與自身重量的比值，用來衡量結(jié)構(gòu)的抗震性能。剪重比越大結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移能力越強(qiáng)剪重比越小結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移能力越弱剪重比的確定依據(jù)結(jié)構(gòu)類型剪重比受結(jié)構(gòu)類型影響，例如框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)或混合結(jié)構(gòu)?？拐鹪O(shè)防烈度地震烈度越高，抗震要求越嚴(yán)格，剪重比也應(yīng)相應(yīng)提高。結(jié)構(gòu)重要性重要性更高的建筑物，例如醫(yī)院、學(xué)校，需要更高的剪重比以確保安全。場地條件場地土質(zhì)條件，例如軟弱土層，會影響結(jié)構(gòu)的抗震性能，需要調(diào)整剪重比。剪重比的取值11.結(jié)構(gòu)類型剪重比與結(jié)構(gòu)類型密切相關(guān)，例如框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等，其剪重比取值存在差異。22.地震烈度地震烈度越高，要求的抗震等級越高，剪重比也需相應(yīng)增大。33.結(jié)構(gòu)重要性對于重要性較高的結(jié)構(gòu)，例如醫(yī)院、學(xué)校等，剪重比需要更高，以確保其在發(fā)生地震時的安全穩(wěn)定。44.結(jié)構(gòu)的抗震性能結(jié)構(gòu)的抗震性能越好，抗震等級越高，其剪重比可以適當(dāng)降低。剪重比計算實例1確定結(jié)構(gòu)類型例如，框架結(jié)構(gòu)或剪力墻結(jié)構(gòu)2計算重力荷載考慮固定荷載和使用荷載3計算水平地震荷載根據(jù)規(guī)范和地震烈度計算4計算剪重比水平地震荷載除以重力荷載剪重比是結(jié)構(gòu)抗震性能的重要指標(biāo)。通過計算剪重比，可以了解結(jié)構(gòu)的抗震能力，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計或加固。計算剪重比需要注意考慮各種荷載因素，以及規(guī)范和地震烈度的要求。荷載組合基本原則考慮不同荷載類型，例如固定荷載、活荷載、風(fēng)荷載和地震荷載。組合方式根據(jù)設(shè)計規(guī)范，將各種荷載按不同的組合方式進(jìn)行疊加。安全系數(shù)引入安全系數(shù)，確保結(jié)構(gòu)在荷載作用下能夠安全可靠地工作。計算根據(jù)荷載組合原則，計算結(jié)構(gòu)在不同工況下的荷載效應(yīng)。荷載組合的基本原則安全原則荷載組合需確保結(jié)構(gòu)安全，避免因荷載過大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞?？紤]所有可能作用在結(jié)構(gòu)上的荷載及其組合，確保結(jié)構(gòu)能夠安全抵抗。經(jīng)濟(jì)原則荷載組合應(yīng)盡量經(jīng)濟(jì)合理，避免過度保守的設(shè)計。合理確定荷載組合，避免過度設(shè)計，提高結(jié)構(gòu)使用效率，降低造價。不同工況下的荷載組合正常使用狀態(tài)主要考慮恒載、活載和風(fēng)荷載，以及其他可能存在的特殊荷載，例如雪荷載。施工狀態(tài)考慮施工荷載、材料重量，以及施工過程中可能產(chǎn)生的其他荷載。地震作用狀態(tài)考慮地震荷載，以及地震作用下的結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)件受力情況。維修狀態(tài)考慮維修荷載，以及維修過程中可能產(chǎn)生的其他荷載。荷載組合計算實例荷載組合計算是建筑結(jié)構(gòu)抗震驗算的關(guān)鍵步驟，需要根據(jù)不同的工況和荷載類型進(jìn)行組合。1基本組合考慮固定荷載、活荷載、風(fēng)荷載等。2地震組合考慮地震荷載，并與基本組合相疊加。3特殊組合針對特定情況進(jìn)行特殊荷載組合。通過荷載組合計算，可以確定結(jié)構(gòu)在不同工況下的最大荷載效應(yīng)，為結(jié)構(gòu)設(shè)計和抗震驗算提供依據(jù)。變形驗算整體變形驗算驗算建筑物整體的水平和豎向變形，確保結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性和使用功能不受影響。局部變形驗算驗算建筑物局部構(gòu)件的變形，例如梁、柱、板等，保證結(jié)構(gòu)的正常工作和使用安全。整體變形驗算結(jié)構(gòu)整體變形驗算結(jié)構(gòu)在荷載作用下的整體水平位移和豎向沉降，確保滿足使用功能和安全要求。變形控制目標(biāo)滿足建筑物的使用功能，防止出現(xiàn)過度變形導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞和使用不便。驗算方法采用有限元分析方法或簡化計算方法，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體變形分析。結(jié)果評估將計算結(jié)果與規(guī)范限值比較，判斷結(jié)構(gòu)整體變形是否滿足要求。局部變形驗算局部變形驗算主要針對梁、板等構(gòu)件的局部變形進(jìn)行控制，以保證結(jié)構(gòu)的正常使用功能。1撓度防止過大的撓度導(dǎo)致功能失效2剪切變形控制剪切變形影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度3局部應(yīng)力避免應(yīng)力集中導(dǎo)致局部破壞驗算時需要考慮材料特性、荷載條件、構(gòu)件尺寸等因素，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行計算。構(gòu)件變形驗算計算目標(biāo)確定構(gòu)件在荷載作用下產(chǎn)生的變形是否符合規(guī)范要求，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過度變形或失穩(wěn)現(xiàn)象。計算方法根據(jù)構(gòu)件的材料特性、截面尺寸和荷載條件，利用彈性力學(xué)理論進(jìn)行計算。常用的方法包括疊加法、虛擬功法等。驗算標(biāo)準(zhǔn)將計算得到的變形值與規(guī)范規(guī)定的限值進(jìn)行比較，確保變形滿足結(jié)構(gòu)安全和使用功能的要求。常見問題需要關(guān)注構(gòu)件的撓度、扭轉(zhuǎn)角、彎曲變形等，并考慮不同荷載組合下的變形情況。變形驗算方法11.極限狀態(tài)法考慮結(jié)構(gòu)的最終承載能力，確保結(jié)構(gòu)在破壞前能滿足預(yù)期的功能要求。22.工作狀態(tài)法考慮結(jié)構(gòu)在使用過程中的變形，確保結(jié)構(gòu)在使用過程中不會產(chǎn)生過大的變形，影響結(jié)構(gòu)的使用功能。33.彈性分析法基于線性彈性理論進(jìn)行變形分析，適用于結(jié)構(gòu)的彈性階段。44.非線性分析法考慮材料的非線性特性和結(jié)構(gòu)的幾何非線性，適用于結(jié)構(gòu)的塑性階段。變形驗算計算實例1單層框架考慮單層框架結(jié)構(gòu)，使用有限元軟件進(jìn)行分析，計算在不同荷載工況下的最大位移和轉(zhuǎn)角。2多層框架考慮多層框架結(jié)構(gòu)，計算其在重力荷載和地震荷載下的整體變形，分析結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移能力。3剪力墻結(jié)構(gòu)計算剪力墻結(jié)構(gòu)的水平位移，并與規(guī)范要求進(jìn)行比較，評估其抗側(cè)移性能?？拐鹪O(shè)計概念安全與可靠性抗震設(shè)計旨在確保建筑物在遭遇地震時能夠保持結(jié)構(gòu)完整性，防止倒塌和人員傷亡。結(jié)構(gòu)性能抗震設(shè)計通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式、材料選用和連接方式，提升建筑物的抗震能力。工程實踐抗震設(shè)計需要綜合考慮地震烈度、場地條件、建筑類型和使用功能等因素。剛度設(shè)計和強(qiáng)度設(shè)計的平衡剛度剛度設(shè)計主要考慮結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，確保結(jié)構(gòu)在承受荷載時不會發(fā)生過大的變形，避免出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。強(qiáng)度強(qiáng)度設(shè)計則側(cè)重于保證結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度，確保結(jié)構(gòu)在承受荷載時不會發(fā)生破壞，滿足結(jié)構(gòu)的承載能力要求。平衡在抗震設(shè)計中，需要同時考慮剛度和強(qiáng)度，并實現(xiàn)二者的平衡。過高的剛度會導(dǎo)致地震荷載集中在結(jié)構(gòu)的部分區(qū)域，增加破壞風(fēng)險。重要構(gòu)件的抗震設(shè)計要點(diǎn)柱、梁、墻柱、梁、墻是建筑結(jié)構(gòu)的重要組成部分，抗震設(shè)計時應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注其強(qiáng)度、剛度和延性。必須確保結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，防止發(fā)生坍塌或局部破壞?；A(chǔ)基礎(chǔ)承受著建筑結(jié)構(gòu)的全部重量，是連接建筑物與地面的重要環(huán)節(jié)，在抗震設(shè)計中應(yīng)充分考慮地基的承載力和變形特性，并采取措施防止基礎(chǔ)沉降或傾斜。連接節(jié)點(diǎn)連接節(jié)點(diǎn)是構(gòu)件之間相互連接的關(guān)鍵部位，抗震設(shè)計應(yīng)確保節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度、剛度和延性，防止發(fā)生節(jié)點(diǎn)失效或連接破壞。幕墻幕墻是建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在抗震設(shè)計中應(yīng)考慮其抗風(fēng)荷載和地震荷載，確保幕墻的抗震性能，防止發(fā)生幕墻墜落或脫落。工程實例分析本節(jié)課將結(jié)合實際工程案例，深入分析建筑結(jié)構(gòu)抗震驗算的過程，并展示如何運(yùn)用理論知識解決實際問題。案例分析涵蓋了從荷載計算到變形驗算的各個環(huán)節(jié)，幫助同學(xué)們理解抗震