1、目 录1A410000建筑工程技术 11A411000建筑结构与构造 11A411010建筑结构工程的可靠性 11A411020建筑结构平衡的技术 71A411030建筑结构构造要求 .211A412000建筑工程材料 .481A412010常用建筑结构材料的技术性能与应用 481A413020建筑装饰装修材料的特性与应用 .681A412030建筑功能材料的特性与应用 .991A413000建筑工程施工技术 1051A413010施工测量技术 1051A413020建筑工程土方工程施工技术 1111A413030建筑工程地基处理与基础工程施工技术 1241A413040建筑工程主体结构施工技
2、术 1381A413050建筑工程防水工程施工技术 1761A413060建筑装饰装修工程施工技术 1851A420000建筑工程项目施工管理 .2341A420010项目施工进度控制方法的应用 2341A420020项目施工进度计划的编制与控制 2431A420030项目质量计划管理 2481A420040项目材料质量控制 2511A420050项目施工质量管理 2541A420060项目施工质量验收 2601A420070工程质量问题与处理 2731A420080工程安全生产管理 2941A420090工程安全生产检查 3011A420100工程安全生产隐患防范 3061A420110常见
3、安全事故类型及其原因 3391A420120职业健康与环境保护控制 3421A420130造价计算与控制 3541A420140工程价款计算与调整 3611A420150施工成本控制 3731A420160材料管理 3791A420170施工机械设备管理 3831A420180劳动力管理 3891A420190施工招标投标管理 3951A420200合同管理 4001A420210施工现场平面布置 4161A420220施工临时用电 4191A420230施工临时用水 4231A420240施工现场防火 4271A420250项目管理规划 4321A420260项目综合管理控制 4361A43
4、0000建筑工程项目施工相关法规与标准 4441A431000建筑工程相关法规 4441A431010建筑工程建设相关法规 4441A431020建设工程施工安全生产及施工现场管理相关法规 4571A432000建筑工程相关技术标准 4691A432010建筑工程安全防火及室内环境污染控制的相关规定 4691A432020建筑工程地基基础工程的相关标准 4901A432030建筑工程主体结构工程的相关标准 5111A432040建筑工程屋面及装饰装饰工程的相关标准 5301A432050建筑工程项目相关管理规定 5431A433000一级建造师(建筑工程)注册执业管理规定及相关要求 560订单
5、编号:1232 5673732 647391A410000建筑工程技术1A411000建筑结构与构造1A411010建筑结构工程的可靠性1A411011建筑结构工程的安全性1、结构的功能要求结构设计的主要目的是要保证所建造的结构安全适用,能够在规定的期限内满足各种预期的功能要求,并且要经济合理。具体说,结构应具有以下几项功能:(1)安全性(自吊风雪强爆局)在正常施工和正常使用条件下,结构应能承受可能出现的各种荷载作用和变形而不发生破坏;在偶然事件发生后,结构仍能保持必要的整体稳定性。例如,厂房结构平时受自重、吊车、风和积雪等荷载作用时,均应坚固不坏,在遇到强烈地震、爆炸等偶然事件时,允许有局部
6、的损伤,但应保持结构的整体稳定而不发生倒塌。订单编号:1232 5673732 64739(2)适用性(吊车变形水池裂)在正常使用时,结构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等,都影响正常使用,需要对变形、裂缝进行必要的控制。(3)耐久性(钢筋锈蚀砼腐化)在正常维护的条件下,结构应能在预计的使用年限内满足各项功能要求,也即应具有足够的耐久性。例如,不致因混凝土的老化、腐蚀或钢筋的锈蚀等而影响结构的使用寿命。安全性、适用性和耐久性概括称为结构的可靠性。2、两种极限状态 为了使设计的结构既可靠又经济,必须进行两方面的研究:一方面研究各种“作用”在结构中产
7、生的各种效应;另一方面研究结构或构件抵抗这些效应的内在的能力。这里所谓的“作用”主要是指各种荷载,如构件自重、人群重量、风压和积雪重等;此外,还有外加变形或约束变形,如温度变化、支座沉降和地震作用等。后者中有一些往往被简化为等效的荷载作用,如地震荷载等。本书主要讨论荷载以及荷载所产生的各种效应,即荷载效应。荷载效应是在荷载作用下结构或构件内产生的内力(如轴力、剪力、弯矩等)、变形(如梁的挠度、柱顶位移等)和裂缝等的总称。抵抗能力是指结构或构件抵抗上述荷载效应的能力,它与截面的大小和形状以及材料的性质和分布有关。为了说明这两方面的相互关系,现举一个中心受拉构件的例子(图 1A411011-1)。
8、这里,荷载效应是外荷载在构件内产生的的轴向拉力 S。设构件截面积为 A,构件材料单位面积的抗拉强度为 f1,则构件对轴向拉力的抵抗能力为 Rf 1A。显然:若 SR,则构件将破坏,即属于不可靠状态;若 SR,则构件属于可靠状态;若 SR,则构件处于即将被破坏的边缘,称为极限状态。很明显,SR 是不可靠的,R 比 S超出很多是不经济的。我国的设计就是基于极限状态的设计。推广到一般情况,如果结构或构件超过某一特定状态就不能满足上述某项规定的功能要求时,称这一状态为极限状态。极限状态通常可分为如下两类:承载力极限状态与正常使用极限状态。 承载能力极限状态是对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续
9、承载的变形,它包括结构构件或连接因强度超过而破坏,结构或其一部分作为刚体而失去平衡(如倾覆、滑移);以及在反复荷载下构件或连接发生疲劳破坏等。这一极限状态关系到结构全部或部分的破坏或倒塌,会导致人员的伤亡或严重的经济损失,所以对所有结构和构件都必须按承载力极限状态进行计算,施工时应严格保证施工质量,以满足结构的安全性。正常使用的极限状态说明参见 1A411012的内容3、杆件的受力形式结构杆件的基本受力形式按其变形特点可归纳为以下五种:拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转,见图 1A411011-2。 实际结构中的构件往往是几种受力形式的组合,如梁承受弯曲与剪力;柱子受到压力与弯矩等。4、材料强度的基
10、本概念结构杆件所用材料在规定的荷载作用下,材料发生破坏时的应力称为强度,要求不破坏的要求,称为强度要求。根据外力作用方式不同,材料有抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等。对有屈服点的钢材还有屈服强度和极限强度的区别。(达到屈服强度:变形达到极限强度:破坏)在相同条件下,材料的强度高,则结构杆件的承载力也高。5、杆件稳定的基本概念在工程结构中,受压杆件如果比较细长,受力达到一定的数值(这时一般未达到强度破坏)时,杆件突然发生弯曲,以致引起整个结构的破坏,这种现象称为失稳。因此,受压杆件要有稳定的要求。图 1A411011-3为一个细长的压杆,承受轴向压力 P,当压力 P增加到 Pij时,压杆的直线平衡
11、状态失去了稳定。P ij具有临界的性质,因此称为临界力。两端铰接的压杆,临界力(理解为抵抗能力)的计算公式为:P ij 2EI/l2。 临界力 Pij的大小与下列因素有关:(1)压杆的材料:钢柱的 Pij比木柱大,因为钢柱的弹性模量 E大;(2)压杆的截面形状与大小:截面大不易失稳,因为惯性矩 I大;(3)压杆的长度 l,长度大, Pij小,易失稳;(4)压杆的支承情况:两端固定的与两端铰接的比,前者 Pij大。不同支座情况的临界力的计算公式为:P ij 2EI/l02,l 0称压杆的计算长度。当柱的两端固定时,l 0 0.5l;一端固定一端铰支时, l00.7l;两端铰支时,l 0l;一端固
12、定一端自由时,l 02l 。 临界应力等于临界力除以压杆的横截面面积 A。临界应力 ij是指临界力作用下压杆仍处于直线状态时的应力:ij ( 2EI/l02)(I/A)Pij/I/A的单位是长度的平方,i 是一个与截面形状尺寸有关的长度,称作截面的回转AI半隹或惯性半径。矩形截面的 ih/ ,圆形截面的 id/4。1从上式推出: ij 2E/( l0i) 2 2E/2这里 l 0/i,称作长细比。i 由截面形状和尺寸来确定。所以,长细比 是影响临界力的综合因素。当构件长细比过大时,常常会发生失稳破坏,我们在计算这类柱子的承载能力时,引入一个1 的系数 来反映其降低的程度。 值可根据长细比 算出
13、来,也可查表得出来。1A411012建筑结构工程的适用性1、建筑结构的适用性建筑结构除了要保证安全外,还应满足适用性的要求,在设计中称为正常使用的极限状态。这种极限状态相应于结构或构件到达正常使用或耐久性的某项规定的限值,它包括构件在正常使用条件下产生过度变形,导致影响正常使用或建筑外观;构件过早产生裂缝或裂缝发展过宽;在动力荷载作用下结构或构件产生过大的振幅等。超过这种极限状态会使结构不能正常工作,影响结构的耐久性。2、件刚度与梁的位移计算结构构件在规定的荷载作用下,虽有足够的强度,但其变形也不能过大,如果变形超过了允许的范围,会影响正常的使用。限制过大变形的要求即为刚度要求,或称为正常使用
14、下的极限状态要求。梁的变形主要是弯矩所引起的,叫弯曲变形,剪力所引起的变形很小,可忽略不计。通常我们都是计算梁的最大变形,如图 1A411012所示悬臂梁端部的最大位移为:fql 4/8EI从公式中可以看出,影响位移因素除荷载外,还有:(1)材料性能:与材料的弹性模量 E成反比;(2)构件的截面:与截面的的惯性矩 I成反比,矩形截面梁惯性矩 Izbh 3/12;(3)构件的跨度:与跨度 l 的 n次方成正比,此影响因素最大。3、混凝土结构的裂缝控制裂缝控制主要针对混凝土梁(受弯构件)及受拉构件,裂缝控制分三个等级:(1)构件不出现拉应力;(2)构件虽然有拉应力,但不超过混凝土的抗拉强度;(3)
15、允许出现裂缝,但裂缝宽度不超过允许值。对(1)、(2)等级的混凝土构件,一般只有预应力构件才能达到。1A411013建筑结构工程的耐久性1、建筑结构耐久性的含义建筑结构在自然环境和人为环境的长期作用下,发生着极其复杂的物理化学反应而造成损伤,随着时间的延续,损伤的积累使结构的性能逐渐恶化,以致不再能满足其功能要求。所谓结构的耐久性是指结构在规定的工作环境中,在预期的使用年限内,在正常维护条件下不需进行大修就能完成预定功能的能力。建筑结构中,混凝土结构耐久性是一个复杂的多因素综合问题,我国规范增加了混凝土结构耐久性设计的基本原则和有关规定,现简述如下。2、设计使用年限分类我国建筑结构可靠度设计统
16、一标准GB500682001 首次提出了建筑结构的设计使用年限,见表 1A411013-1。设计使用年限是设计规定的一个时期,在这一时期内,只需正常维修(不需大修)就能完成预定功能,即房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的使用年限。 设计使用年限分类 表 1A411013-1类别 设计使用年限(年) 示例1 5 临时性结构2 25 易于替换的结构构件3 50 普通房屋和构筑物4 100 纪念性建筑和特别重要的建筑结构3、混凝土结构耐久性的环境类别在不同环境中,混凝土的劣化与损伤速度是不一样的,因此应针对不同的环境提出不同要求。根据混凝土结构耐久性设计规范GB/T5047620
17、08 规定,结构所处环境按其对钢筋和混凝土材料的腐蚀机理,可分为如下五类,见表 1A411013-2。环境类别 表 1A411013-2环境类别 名称 腐蚀机理 一般环境 保护层混凝土碳化引起钢筋锈蚀 冻融环境 反复冻融导致混凝土损伤 海洋氯化物环境 氯盐引起钢筋锈蚀 除冰盐等其他氯化物环境 氯盐引起钢筋锈蚀 化学腐蚀环境 硫酸盐等化学物质对混凝土的腐蚀注:一般环境系指无冻融、氯化物和其他化学腐蚀物质作用。4、混凝土结构环境作用等级根据混凝土结构耐久性设计规范GB/T504762008 规定,环境对配筋混凝土结构的作用程度见表 1A411013-3。环境作用等级 表 14411013-3环境类
18、别环境类别环境作用等级A轻微B轻度C中度D严重E非常严重F极端严重一般环境 -A -B -C冻融环境 -C -D -E海洋氯化物环境 -C -D -E -F除冰盐等其他级化物环境 -C -D -E化学腐浊环境 -C -D -E当结构构件受到多种环境类别共同作用时,应分别满足每种环境类别单独作用下的耐久性要求。5、混凝土结构耐久性的要求1.混凝土最低强度等级结构构件的混凝土强度等级应同时满足耐久性和承载能力的要求,故混凝土结构耐久性设计规范GB/T504762008 中对配筋混凝土结构满足耐久性要求的混凝土最低强度等级作出相应规定,见表 1A411013-4。满足耐久性要求的混凝土最低强度等级
19、表 1A411013-4设计使用年限 环境类别与作用等级100年 50年 30年-A C30 C25 C25-B C35 C30 C25-C C40 C35 C30-C Ca35、C45 Ca30、C45 Ca30、C40-D Ca40 Ca35 Ca35-E Ca45 Ca40 Ca40-C、I-C、-C、-D、-D C45 C40 C40-D、-E、-E C50 C45 C45-E、-F C55 C50 C50注:预应力混凝土构件最低强度等级 应C40;C a为引气混凝土。2.一般环境中混凝土材料与钢筋最小保护层一般环境中的配筋混凝土结构构件,其普通钢筋的保护层最小厚度与相应的混凝土强度等
20、级、最大水胶比应符合表 1A411013-5的要求。一般环境中混凝土材料与钢筋最小保护层厚度 表 1A411013-5100年 50年 30年设计使用年限环境作用等级混凝土强度等级最大水胶比最小保护层厚度(mm)混凝土强度等级最大水胶比最小保护层厚度(mm)混凝土强度等级最大水胶比最小保护层厚度(mm)-A C30 0.55 20 C25 0.60 20 C25 0.60 20-B C35C40 0.500.45 3025 C30C35 0.550.50 2520 C25C30 0.600.55 2520板、墙等面形构件-CC40C45C500.450.400.36403530C35C40C4
21、50.500.450.40353025C30C35C400.550.500.45302520-A C30C35 0.550.50 2520 C25C30 0.600.55 2520 C25 0.60 20梁、柱等条形构件-B C35C40 0.500.45 3530 C30C35 0.550.50 3025 C25C30 0.600.55 3025-CC40C45C500.450.400.36454035C35C40C450.500.450.40403530C30C35C400.550.500.45353025注:1 -A 环境中使用年限低于 100年的板、墙.当混凝土骨料最大公称粒径15mm
22、 时,保护层最小厚度可降为 15mm.但最大水胶比不应大干 0.55;2 年平均气温20且年平均温度75%的环境,除 I-A环境中的板,墙构件外,混凝土最低强度等级应比表中规定提高一级,或将保护层最小厚度增大 5mm;3 直接接触土体浇筑的构件,其混凝土保护层厚度应70mm,有混凝土垫层时.可按上表确定;4 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 1020mm;5 预制构件的保护层厚度可比表中规定减少 5mm;6 当胶凝材料中粉煤灰和矿渣等渗量20%时,表中水胶比低于 0.45的,可适当增加。大截面混凝土墩柱在加大钢筋混凝土保护层厚度的前提下,其混凝土强度等级可低于表1A4
23、11013-5的要求,但降低幅度应两个强度等级,且设计使用年限为 100年和 50年的构件,其强度等级应C25 和 C20。当采用的混凝土强度等级比表 1A411013-5的规定低一个等级时,混凝土保护层厚度应增加5mm;当低两个等级时,混凝土保护层厚度应增加 10mm。具有连续密封套管的后张预应力钢筋,其混凝土保护层厚度可与普通钢筋相同且应孔道直径的 1/2;否则应比普通钢筋增加 10mm。先张法构件中预应力钢筋在全预应力状态下的保护层厚度可与普通钢筋相同,否则应比普通钢筋增加 10mm。直径16mm 的热轧预应力钢筋保护层厚度可与普通钢筋相同。1A411020建筑结构平衡的技术1A4110
24、21结构平衡的条件1、力的基本性质(1)力的作用效果促使或限制物体运动状态的改变,称力的运动效果;促使物体发生变形或破坏,称力的变形效果。(2)力的三要素力的大小、力的方向和力的作用点的位置称力的三要素。(3)作用与反作用原理力是物体之间的作用,其作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,沿同一作用线相互作用于两个物体。(4)力的合成与分解作用在物体上的两个力用一个力来代替称力的合成。力可以用线段表示,线段长短表示力的大小,起点表示作用点,箭头表示力 A的作用方问。力的合成可用平行四边形法则,见图1A411021-1,P 1与 P2合成 R。利用平行四边形法则也可将一个力分解为两个力,如将 R分
25、解为P1、P 2。但是力的合成只有一个结果,而力的分解会有多种结果。(5)约束与约束反力工程结构是由很多杆件组成的一个整体,其中每一个杆件的运动都要受到相连杆件、节点或支座的限制或称约束。约束杆件对被约束杆件的反作用力,称约束反力。2、平面力系的平衡条件及其应用(1)物体的平衡状态物体相对于地球处于静止状态和等速直线运动状态,力学上把这两种状态都称为平衡状态。(2)平衡条件物体在许多力的共同作用下处于平衡状态时,这些力(称为力系)之间必须满足一定的条件,这个条件称为力系的平衡条件。1. 二力的平衡条件作用于同一物体上的两个力大小相等,方向相反,作用线相重合,这就是二力的平衡条件。2. 平面汇交
26、力系的平衡条件一个物体上的作用力系,作用线都在同一平面内,且汇交于一点,这种力系称为平面汇交力系。平面汇交力系的平衡条件是,X0 和Y0,见图 1A411021-2。3. 般平面力系平衡条件一般平面力系的平衡条件还要加上力矩的平衡,所以平面力系的平衡条件是X0,YO 和M0。(3)利用平衡条件求未知力一个物体,重量为 W,通过两条绳索 AC和 BC吊着,计算 AC、BC 拉力的步骤为:首先取隔离体,作出隔离体受力图;然后再列平衡方程,X0,Y0,求未知力 T1、T 2。见图1A411021-3。(4)静定桁架的内力计算如图 1A411021-4(a)所示1.桁架的计算简图如图 1A411021
27、-4(b)所示首先对桁架的受力图进行如下假设:(1)桁架的节点是铰接;(2)每个杆件的轴线是直线,并通过铰的中心;(3)荷载及支座反力都作用在节点上,如图 1A411021-4(c)所示。2.用节点法计算桁架轴力先用静定平衡方程式求支座反力 XA、Y A、Y B,再截取节点 A为隔离体进行受力平衡,利用XO 和YO 求杆 1和杆 2的未知力。二力杆:力作用于杆件的两端并沿杆件的轴线,称轴力。轴力分拉力和压力两种。只有轴力的杆称为二力杆。3.用截面法计算桁架轴力截面法是求桁架杆件内力的另一种方法,见图 1A411021-5。首先,求支座反力 YA、Y B、X A;然后,在桁架中作一截面,截断三个
28、杆件,出现三个未知力:N 1、N 2、N 3。可利用X0,YO 和M G0 求出 N1、N 2、N 3。(5)用截面法计算单跨静定梁的内力杆件结构可以分为静定结构和超静定结构两类。可以用静力平衡条件确定全部反力和内力的结妹叫静定结构。1.梁在荷载作用下的内力图 1A411021-6为一简支梁。梁受弯后,上部受压,产生压缩变形;下部受拉,产生拉伸变形。V 为 1-1截面的剪力,Y0,VY A。1-1 截面上有一拉力 N和一压力 N,形成一力偶 M,此力偶称 1-1截面的弯矩。根据M 0O,可求得 MY Aa。梁的截面上有两种内力,即弯矩 M和剪力 V。2.剪力图和弯矩图 如图 1A411021-
29、7所示,为找出悬臂梁上各截面的内力变化规律,可取距 A点为 x 的任意截面进行分析。首先取隔离体,根据Y0,剪力 V(x)P;M0,弯矩 M(x )PX。不同荷载下、不同支座梁的剪力图(V)和弯矩图(M),见图 1A411021-8和图1A4110214-9。(悬角距 简弓剪)1A411022防止结构倾覆的技术要求1、力偶、力矩的特性1.力矩的概念力使物体绕某点转动的效果要用力矩来度量。“力矩力力臂”,即 MPa。转动中心称力矩中心,力臂是力矩中心 O点至力 P的作用线的垂直距离 a,见图 14411022-1。力矩的单位是,Nm 或 kNm。2.力矩的平衡物体绕某点没有转动的条件是,对该点的
30、顺时针力矩之和等于逆时针力矩之和,即M0,称力矩平衡方程。3.力矩平衡方程的应用利用力矩平衡方程求杆件的未知力,见图 1A411022-2。M A0,求 RB;M B0,求 RA。4.力偶的特性两个大小相等方向相反,作用线平行的特殊力系称为力偶,如图 1A411022-3所示。力偶矩等于力偶的一个力乘力偶臂,即时 MPd。力偶矩的单位是 Nm或 kNm。5.力的平移法则作用在物体某一点的力可以平移到另一点,但必须同时附加一个力偶,使其作用效果相同,如图 A411022-4所示。2、防止构件(或机械)倾覆的技术要求对于悬挑构件(如阳台、雨篷、探头板等)、挡土墙、起重机械防止倾覆的基本要求是:引起
31、倾覆的力矩 M(倾) 应抵抗倾覆的力矩 M(抗) 。为了安全,可取 M(抗) (1.21.5)M (倾)。1A411023荷载对结构的影响1、荷载的分类引起结构失去平衡或破坏的外部作用主要有:直接施加在结构上的各种力,习惯上亦称为荷载,例如结构自重(恒载)、活荷载、积灰荷载、雪荷载、风荷载等;另一类是间接作用,指在结构上引起外加变形和约束变形的其他作用,例如混凝土收缩、温度变化、焊接变形、地基沉降等。荷载有不同的分类方法。(1)荷载按时间的变异分类:1.永久作用(永久荷载或恒载) 在设计基准期内,其值不随时间变化;或其变化可以忽略不计。如结构自重、土压力、预加应力、混凝土收缩、基础沉降、焊接变
32、形等。2.可变作用(可变荷载或活荷载) 在设计基准期内,其值随时间变化。如安装荷载、屋面与楼面活荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷载、积灰荷载等。3.偶然作用(偶然荷载、特殊荷载) 在设计基准期内可能出现,也可能不出现,而一旦出现其值很大,且持续时间较短。例如爆炸力、撞击力、雪崩、严重腐蚀、地震、台风等。(2)按结构的反应分类1.静态作用或静力作用不使结构或结构构件产生加速度或所产生的加速度可以忽略不计,如结构自重、住宅与办公楼的楼面活荷载、雪荷载等。2.动态作用或动力作用使结构或结构构件产生不可忽略的加速度,例如地震作用、吊车设备振动、高空坠物冲击作用等。(3)按荷载作用面的大小分类:1.均布面荷
33、载建筑物楼面上均布荷载,如铺设的木地板、地砖、花岗石、大理石面层等重量引起的荷载。均布面荷载值的计算,可用材料单位体积的重度 乘以面层材料的厚度 d,得出增加的均布面荷载值,d。2.线荷载建筑物原有的楼面或层面上的各种面荷载传到梁上或条形基础上时,可简化为单位长度上的分布荷载,称为线荷载 q。3.集中荷载指荷载作用的面积相对于总面积而言很小,可简化为作用在一点的荷载。(4)按荷载作用方向分类1. 垂直荷载如结构自重、雪荷载等。2. 水平荷载如风荷载、水平地震作用等。(5)施工和检修荷载在建筑结构工程施工和检修过程中引起的荷载,习惯上称施工和检修荷载。施工荷载包括施工人员和施工工具、设备和材料等
34、重量及设备运行的振动与冲击作用。检修荷载包括检修人员和所携带检修工具的重量。一般作为集中荷载。2、荷载对结构的影响荷载对结构的影响主要是安全性和适用性。对于结构形式、构造及经济性也有很大影响。(1)永久荷载对结构的影响永久荷载也可称为恒载,特点是对结构的永久作用,在设计基准期内,荷载值的大小及其用位置不随时间的变化而变化,并且作用时间长。它会引起结构的徐变,致使结构构件的变形和裂缝加大,引起结构的内力重分布。在预应力混凝土结构中,由于混凝土的徐变,钢筋的预应力会有相应的损失。只有全面并正确计算预应力钢筋的预应力损失值,才会在混凝土中建立相应的有效预应力。(2)可变荷载对结构的影响可变荷载的特点
35、是,在设计基准期内,其荷载值的大小和作用位置等经常变化,对结构构件的作用时有时无。荷载对构件作用位置的变化,可能引起结构各部分产生不同影响,甚至产生完全相反的效应。所以,在连续梁的内力计算中;在框架结构的框架内力计算中;在单层排架的内力计算中都要考虑活荷载作用位置的不利组合,找出构件各部分最大内力值,以求构件的安全。(3)偶然荷载对结构的影响偶然荷载的特点是在设计基准期内,可能发生也可能不发生,而一旦发生其值可能很大,而持续时间很短。结构材料的塑性变形来不及发展,材料的实际强度表现会略有提高。另一方面,这种荷载发生的概率较小,对于结构是瞬时作用,结构的可靠度可适当地取得小一点。地震荷载与台风荷
36、载也有不同的特点。地震力是地震时,地面运动加速度引起的建筑质量的惯性力。地震力的大小与建筑质量的大小成正比。所以,抗震建筑的材料最好选用轻质高强的材料。这样不仅可以降低地震力,结构的抗露能力还强。在非地震区,风荷载是建筑结构的主要水平力。建筑体型直接影响风的方向和流速,改变着风压的大小。实验证明,平面为圆形的建筑比方形或矩形建筑,其风压可减小近 40%。所以在高层建筑中,常看到圆形建筑。它不仅风压小,而且各向的刚度比较接近,有利于抵抗水平力的作用。(4)地面的大面积超载对结构的影响在土质不太好的地区地面上堆土和砂、石等重物时,不要靠近已有建筑,且不可堆得太重,以免造成大面积超载,致使地面下沉,
37、给邻近已建房屋的地基造成很大的附加应力。如若靠得太近还有可能造成严重不良后果。(5)装修对结构的影响及对策 (1)装修时不能自行改变原来的建筑使用功能。如若必要改变时,应该取得原设计单位的许可。(2)在进行楼面和屋面装修时,新的装修构造做法产生的荷载值不能超过原有建筑装修构造做法荷载值。如若超过,应对楼盖和屋盖结构的承载能力进行分析计算 ,控制在允许的范围内。(3)在装修施工中,不允许在原有承重结构构件上开洞凿孔,降低结构构件的承载能力。如果实在需要,应该经原设计单位的书面有效文件许可,方可施工。(4)装修时,不得自行拆除任何承重构件,或改变结构的承重体系;更不能自行做夹层或增加楼层。如果必须
38、增加面积,使用方应委托原设计单位或有相应资质的设计单位进行设计。改建结构的施工也必须有相应的施工资质。(5)装修施工时,不允许在建筑内楼面上堆放大量建筑材料,如水泥、砂石等,以免引起结构的破坏。(6)在装修施工时,应注意建筑结构变形缝的维护:1)变形缝间的模板和杂物应该清除干净,确保结构的自由变形。2)关于沉降缝现在常采用后浇带的处理方式来解决沉降差异的问题。但有时仍会产生微小的沉降差,为了防止装修做法的开裂,最好还设缝。3)防震缝的宽度应满足相邻结构单元可能出现方向相反的振动而不致相撞的要求。当房屋高度在 15m以下时,其宽度也应5cm。建筑结构变形缝的装修构造,必须满足建筑结构单元的自由变
39、形,以防结构的破坏。1A411024常见建筑结构体系和应用1、混合结构体系混合结构房屋一般是指楼盖和屋盖采用钢筋混凝土或钢木结构 ,而墙和柱采用砌体结构建造的房屋,大多用在住宅、办公楼、教学楼建筑中。因为砌体的抗压强度高而抗拉强度很低,所以住宅建筑最适合采用混合结构,一般在 6层以下。混合结构不宜建造大空间的房屋。混合结构根据承重墙所在的位置,划分为纵墙承重和横墙承重两种方案。纵墙承重方案的特点是楼板支承于梁上,梁把荷载传递给纵墙。横墙的设置主要是为了满足房屋刚度和整体性的要求。其优点是房屋的开间相对大些,使用灵活。横墙承重方案的主要特点是楼板直接支承在横墙上,横墙是主要承重墙。其优点是房屋的
40、横向刚度大,整体性好,但平面使用灵活性差。2、框架结构体系框架结构是利用梁、柱组成的纵、横两个方向的框架形成的结构体系。它同时承受竖向荷载和水平荷载。其主要优点是建筑平面布置灵活,可形成较大的建筑空间,建筑立面处理也比较方便;主要缺点是侧向刚度较小,当层数较多时,会产生过大的侧移,易引起非结构性构件(如隔墙、装饰等)破坏,而影响使用。在非地震区,框架结构一般不超过 15层。框架结构的内力分析通常是用计算机进行精确分析。常用的手工近似法是:竖向荷载作用下用分层计算法;水平荷载作用下用反弯点法。风荷载和地震力可简化成节点上的水平集中力进行分析。框架结构梁和柱节点的连接构造直接影响结构安全、经济及施
41、工的方便。因此,对梁与柱节点的混凝土强度等级,梁、柱纵向钢筋伸人节点内的长度,梁与柱节点区域的钢筋的布置等,都应符合规范的构造规定。3、剪力墙体系剪力墙体系是利用建筑物的墙体(内墙和外墙)做成剪力墙来抵抗水平力。剪力墙一般为钢筋混凝土墙,厚度160mm。剪力墙的墙段长度不宜8m,适用于小开间的住宅和旅馆等。在180m高度范围内都可以适用。剪力墙结构的优点是侧向刚度大,水平荷载作用下侧移小;缺点是剪力墙的间距小,结构建筑平面布置不灵活,不适用于大空间的公共建筑,另外结构自重也较大。因为剪力墙既承受垂直荷载,也承受水平荷载。对高层建筑主要荷载为水平荷载,墙体既受剪又受弯,所以称剪力墙。剪力墙按受力
42、特点又分为两种:1.整体墙和小开口整体墙没有门窗洞口及洞口较小可以忽略其影响的墙称为整体墙,门窗洞口稍大一点的墙,可称为小开口整体墙。整体墙和小开口整体墙基本上可以采用材料力学的计算公式进行内力分析。2.双肢剪力墙和多肢剪力墙开一排较大洞口的剪力墙叫双肢剪力墙。开多排较大洞口的剪力墙叫多肢剪力墙。由于洞口开得较大,截面的整体性已经破坏,通常用计算机进行剪力墙的分析,精确度较高。剪力墙成片状(高度远远厚度),两端配置较粗钢筋并配箍筋形成暗柱,并应配置腹部分布钢筋。暗柱的竖筋和腹部的竖向分布筋共同抵抗弯矩。水平分布筋抵抗剪力。当剪力墙的厚度160mm时应采用双层双向配筋,钢筋直径应8mm。连梁的配
43、筋非常重要,纵向钢筋除满足配筋量外还要有足够的锚固长度。箍筋除满足配筋量以外,还有加密的要求。 4、框架-剪力墙结构框架-剪力墙结构是在框架结构中设置适当剪力墙的结构。它具有框架结构平面布置灵活,有较大空间的优点,又具有侧向刚度较大的优点。框架-剪力墙结构中,剪力墙主要承受水平荷载,竖向荷载主要由框架承担 。框架-剪力墙结构可以适用于不超过 170m高的建筑。横向剪力墙宜均匀对称布置在建筑物端部附近、平面形状变化处。纵向剪力墙宜布置在房屋两端附近。在水平荷载的作用下,剪力墙好比固定于基础上的悬臂梁,其变形为弯曲型变形,框架为剪切型变形。框架与剪力墙通过楼盖连系在一起,并通过楼盖的水平刚度使两者
44、具有共同的变形。在一般情况下,整个建筑的全部剪力墙至少承受 80%的水平荷载。5、筒体结构在高层建筑中,特别是超高层建筑中,水平荷载愈来愈大,起着控制作用。筒体结构便是抵抗水平荷载最有效的结构体系。他的受力特点是,整个建筑犹如一个固定于基础上的空心封闭筒式悬臂梁来抵抗水平力,见图 1A411024-1。筒体结构可分为框架-核心筒结构、筒中筒结构及多筒结构等,见图 1A411024-2。框筒为密排柱和窗下裙梁组成,亦可视为开窗洞的筒体。内筒一般由电梯间、楼梯间组成(2012 单 1)。内筒与外筒由楼盖连接成整体,共同抵抗水平荷载及竖向荷载。这种结构体系适用于高度不超过 300m的建筑。多筒结构是
45、将多个筒组合在一起,使结构具有更大的抵抗水平荷载的能力。美国芝加哥西尔斯大楼就是 9个筒结合在一起的多筒结构。该建筑总局为 442m,为钢结构。砌体结构(15m)混合体系(6 层): 优点:纵墙方案开间大、灵活,横墙方案整体好、不灵活缺点:空间小框架体系 (15 层):优点:较大空间、灵活、立面处理方便缺点:侧向刚度小、侧移大剪力墙体系(180m):优点:侧向刚度大、侧移小缺点:间距小、不灵活、空间小、自重大框-剪结构(170m): 优点:灵活、刚大、空间大筒体结构(300m)6、桁架结构体系桁架是由杆件组成的结构体系。在进行内力分析时,节点一般假定为铰节点,当荷载作用在节点上时,杆件只有轴向
46、力,其材料的强度可得到充分发挥。桁架结构的优点是可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,见图 1A411024-3。(拱形 b受力最均匀、矩形 d安全度最高)屋架的弦杆外形和腹杆布置对屋架内力变化规律起决定性作用。同样高跨比的屋架,当上下弦成三角形时,弦杆内力最大;当上弦节点在拱形线上时,弦杆内力最小。屋架的高跨比一般为 1/61/8 较为合理。一般屋架为平面结构,平面外刚度非常弱。在制作运输安装过程中,大跨屋架必须进行吊装验算。桁架结构在其他结构体系中也得到采用。如拱式结构单层刚架结构等体系中,当断面较大时,亦可用桁架的形式,见图 1A411024-4。7、网架
47、结构网架是由许多杆件按照一定规律组成的网状结构。网架结构可分为平板网架和曲面网架。它改变了平面桁架的受力状态,是高次超静定的空间结构。平板网架采用较多,其优点是:空间受力体系,杆件主要承受轴向力,受力合理,节约材料(如上海体育馆,直径 110m,用钢量仅49kg/),整体性能好,刚度大,抗露性能好。杆件类型较少,适于工业化生产。平板网架可分为交叉桁架体系和角锥体系两类。角锥体系受力更为合理,刚度更大,见图1A411024-5。网架的高度主要取决于跨度,网架尺寸应与网架高度配合决定,腹杆的角度以 45为宜。网架的高度与短跨之比一般为 1/15左右。网架杆件一般采用钢管,节点一般采用球节点。网架制
48、作精度要求高。安装方法可分为高空拼装和整体安装两类。8、拱式结构1.拱的受力特点与适用范围拱是一种有推力的结构,它的主要内力是轴向压力。从图 1A411024-6可以看出,梁在荷载P的作用下,向下弯曲;拱在 P的作用下,拱脚产生支座水平反力 H,也叫推力。水平反力 H起着减少荷载 P引起的弯曲作用。以三铰拱为例,拱杆的内力为:MM 0Hy (1A411024-1)NV 0sinaHcosa (1A411024-2)VV 0cosaHsina (1A411024-3)式中 M0与 V0相应的简支梁的弯矩和剪力。Hy的值愈大,拱杆截面的弯矩愈小。我们可以改变拱杆的轴线,使拱杆各截面的这样就可使拱杆只受轴力。拱式结构的主要内力为压力,可利用抗压性能良好的混凝土建造大跨度的拱式结构。由于拱式结构受力合理,在建筑和桥梁中被广泛应用。它适用于体育馆、展览馆等建筑中。巴黎国家工业与技术展览中心的拱式结构跨度 206m,是当今世界有名的大跨度建筑。2.拱的类型按照结构的组成和支承方式,拱可分为三铰拱、两铰拱和无铰拱,见图 1A411024-7。工程中,后两种拱采用较多。拱是一种有推力的结构,拱脚必须能够可靠地传承水平推力。解决这个问题非常重要,通常可采用下列措施:(1)推力由拉杆承受;(2)推力由两侧框架承受。9、悬索结构悬索结构,是比较理想的大跨度结构形式之一,在桥梁中被广泛应用。目前,