2011年一級(jí)建筑師建筑結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)資料匯總.doc

2011年一級(jí)建筑師建筑結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)：正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 這種極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(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)定限值的狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，即認(rèn)為超過(guò)了正常使用極限狀態(tài)： (1)影響正常使用或外觀的變形，如梁的撓度過(guò)大影響正常使用。 (2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫)(3)影響正常使用的振動(dòng)，如樓板的振幅過(guò)大影響正常使用; (4)影響正常使用的其他特定狀態(tài)，如基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降過(guò)大。 在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除了考慮結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)之外，還須根據(jù)結(jié)構(gòu)在施工和使用中的環(huán)境條件和影響，區(qū)分下列三種設(shè)計(jì)狀況： (1)持久狀況，即在結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中一定出現(xiàn)，其持續(xù)期很長(zhǎng)的狀況，例如房屋結(jié)構(gòu)承受家具和正常人員荷載的狀況。持續(xù)期一般與設(shè)計(jì)使用年限為同一數(shù)量級(jí)。 (2)短暫狀況，即在結(jié)構(gòu)施工和使用過(guò)程中出現(xiàn)概率較大，而與設(shè)計(jì)使用年限相比持續(xù)期很短的狀況，如結(jié)構(gòu)施工和維修時(shí)承受堆料荷載的狀況。 (3)偶然狀況，即在結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中出現(xiàn)概率很小，且持續(xù)期很短的狀況，如結(jié)構(gòu)遭受火災(zāi)、爆炸、撞擊、罕遇地震等作用。 這三種設(shè)計(jì)狀況分別對(duì)應(yīng)不同的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。對(duì)于持久狀況、短暫狀況和偶然狀況，都必須進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì);對(duì)于持久狀況，尚應(yīng)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì);而對(duì)于短暫狀況，可根據(jù)需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。2011年一級(jí)建筑師建筑結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)：結(jié)構(gòu)上的作用結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)產(chǎn)生各種效應(yīng)的原因，統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)上的作用。結(jié)構(gòu)上的作用包括直接作用和間接作用。直接作用指的是施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力，例如結(jié)構(gòu)自重、樓面活荷載和設(shè)備自重等。直接作用的計(jì)算一般比較簡(jiǎn)單，引起的效應(yīng)比較直觀。間接作用指的是引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的作用，例如溫度的變化、混凝土的收縮或徐變、地基的變形、焊接變形和地震等，這類(lèi)作用不是以直接施加在結(jié)構(gòu)上的形式出現(xiàn)的，但同樣引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生效應(yīng)。間接作用的計(jì)算和引起的效應(yīng)一般比較復(fù)雜，例如地震會(huì)引起建筑物產(chǎn)生裂縫、傾斜下沉以至倒塌，但這些破壞效應(yīng)不僅僅與地震震級(jí)、烈度有關(guān)，還與建筑物所在場(chǎng)地的地基條件、建筑物的基礎(chǔ)類(lèi)型和上部結(jié)構(gòu)體系有關(guān)。 過(guò)去習(xí)慣上將上述兩類(lèi)不同性質(zhì)的作用統(tǒng)稱為荷載。例如將溫度變化稱為溫度荷載，將地震作用稱為地震荷載等，這樣就混淆了兩類(lèi)不同性質(zhì)的作用，特別是對(duì)間接作用的復(fù)雜性認(rèn)識(shí)不足。 根據(jù)目前結(jié)構(gòu)理論發(fā)展水平以及現(xiàn)有規(guī)范頒布的現(xiàn)狀，對(duì)直接作用在結(jié)構(gòu)上的荷載可按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(gb500092001)(以下簡(jiǎn)稱荷載規(guī)范)的規(guī)定采用，對(duì)間接作用，除了對(duì)地震作用按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(gb500112001)(以下簡(jiǎn)稱抗震規(guī)范)的規(guī)定采用外，其余的間接作用暫時(shí)還未制定相應(yīng)的規(guī)范。 考慮到廣大設(shè)計(jì)人員的現(xiàn)狀及習(xí)慣上的銜接，目前還未將兩類(lèi)作用嚴(yán)格劃分，而將其簡(jiǎn)稱為荷載。作用在結(jié)構(gòu)上的直接作用或間接作用，將引起結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)力(如軸力、彎矩、剪力、扭矩等)和變形(如撓度、轉(zhuǎn)角、側(cè)移、裂縫等)，這些內(nèi)力和變形總稱為作用效應(yīng)，其中由直接作用產(chǎn)生的作用效應(yīng)稱為荷載效應(yīng)。2011年一級(jí)建筑師建筑結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)：建筑結(jié)構(gòu)功能 結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間(設(shè)計(jì)使用年限)，在規(guī)定的條件下(正常設(shè)計(jì)、施工、使用、維修)必須保證完成預(yù)定的功能，這些功能包括： (1)安全性，即建筑結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用時(shí)，能承受可能出現(xiàn)的各種作用(如荷載、溫度變化、正常維修)。并且在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件(如地震、爆炸)發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。 (2)適用性，即建筑結(jié)構(gòu)在正常使用過(guò)程中，應(yīng)保持良好的工作性能。例如結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)有足夠的剛度，以免產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)和變形，使人產(chǎn)生不適的感覺(jué)。 (3)耐久性，即建筑結(jié)構(gòu)在正常維修條件應(yīng)能在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限滿足安全、實(shí)用性的要求。 上述對(duì)結(jié)構(gòu)安全性、適用性、耐久性的要求總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。結(jié)構(gòu)的可靠性的概率度量稱為結(jié)構(gòu)的可靠度。也就是說(shuō)，可靠度是指在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下，結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的概率。 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限是指設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)行大修，即可按預(yù)定目的使用的時(shí)期，我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)按表1-1采用。 由此可見(jiàn)，我國(guó)通常的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的使用年限是50年。對(duì)于按照我國(guó)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范選用的可變作用及與時(shí)間有關(guān)的材料性能等取值而選用的時(shí)間參數(shù)則稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。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)規(guī)定的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年。相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范所考慮的荷載統(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)。2011年一級(jí)建筑師建筑結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)：荷載準(zhǔn)永久值 對(duì)可變荷載，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時(shí)間約為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期一半的荷載值。 作用在建筑物上的可變荷載(如住宅樓面上的均布活荷載為2.0kn/)，其中有部分是長(zhǎng)期作用在上面的(可以理解為在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年內(nèi)，不少于25年)，而另一部分則是不出現(xiàn)的。因此，我們也可以把長(zhǎng)期作用在結(jié)構(gòu)物上面的那部分可變荷載看作是永久活載來(lái)對(duì)待?？勺兒奢d的準(zhǔn)永久值，為可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)q也就是說(shuō)，準(zhǔn)永久值系數(shù)q，為荷載準(zhǔn)永久值與荷載標(biāo)準(zhǔn)值的比值，其值恒小于1.0。 在荷載規(guī)范中，規(guī)定了各種不同建筑樓面上均布活荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)q，如對(duì)住宅樓面的均布活荷載，其準(zhǔn)永久值系數(shù)q=0.4，而對(duì)書(shū)庫(kù)、檔案庫(kù)則q=0.8，這表示了對(duì)不同用途的建筑物，其準(zhǔn)永久值系數(shù)q是不同的。q的大小表示了均布活荷載數(shù)值變動(dòng)的大小，q大表示變動(dòng)較小，q小則表示變動(dòng)大。如住宅樓面的均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.0kn/，準(zhǔn)永久值系數(shù)q=0.4，因此，荷載準(zhǔn)永久值為2.00.4=0.8kn/;而對(duì)一般書(shū)庫(kù)、檔案庫(kù)樓面均布活荷載為5.0kn/，準(zhǔn)永久值系數(shù)q=0.8，因此荷載準(zhǔn)永久值為5.00.8=4.0kn/2011年一級(jí)建筑師建筑結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)：荷載分項(xiàng)系數(shù) 荷載分項(xiàng)系數(shù) 荷載分項(xiàng)系數(shù)是在設(shè)計(jì)計(jì)算中，反映了荷載的不確定性并與結(jié)構(gòu)可靠度概念相關(guān)聯(lián)的一個(gè)數(shù)值。對(duì)永久荷載和可變荷載，規(guī)定了不同的分項(xiàng)系數(shù)。 (1)永久荷載分項(xiàng)系數(shù)g：當(dāng)永久荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)，對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合取g=1.2;對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合，取g=1.35。當(dāng)產(chǎn)生的效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，般情況下取g=1.0;當(dāng)驗(yàn)算傾覆、滑移或漂浮時(shí)，取g=0.9;對(duì)其余某些特殊情況，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范采用。 (2)可變荷載分項(xiàng)系數(shù)q：般情況下取q=1.4;但對(duì)工業(yè)房屋的樓面結(jié)構(gòu)，當(dāng)其活荷載標(biāo)準(zhǔn)值4kn/時(shí)，考慮到活荷載數(shù)值已較大，則取q=1.3。2011年一級(jí)建筑師建筑結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)：荷載的分類(lèi)荷載是一個(gè)不確定的隨機(jī)變量。在規(guī)定設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，在這段期間內(nèi)，荷載不僅在量值上是變化的，并且，作用在結(jié)構(gòu)上的時(shí)間持續(xù)性也是變化的。因此將荷載按以下原則進(jìn)行了分類(lèi)。 1.按隨時(shí)間變異分類(lèi)(1)永久荷載(亦稱恒載)。在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其量值不隨時(shí)間變化，或即使有變化，其變化值與平均值相比可以忽略不計(jì)的荷載。如結(jié)構(gòu)的自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。 (2)可變荷載(亦稱活載)。在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其量值隨時(shí)間變化，且其變化值與平均值相比不能忽略的荷載。如樓(屋)面活荷載、屋面積灰荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、吊車(chē)荷載等。 (3)偶然荷載。在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時(shí)間很短的荷載。如地震、爆炸力、撞擊力等。 2.按隨空間位置的變異分類(lèi) (1)固定荷載。在結(jié)構(gòu)空間位置上具有固定分布的荷載。如結(jié)構(gòu)自重、樓面上的固定設(shè)備荷載等。 (2)自由荷載。在結(jié)構(gòu)上的一定范圍內(nèi)可以任意分布的荷載。如民用建筑樓面上的活荷載、工業(yè)建筑中的吊車(chē)荷載等。 3.按結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)分類(lèi) (1)靜態(tài)荷載。對(duì)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不產(chǎn)生加速度或產(chǎn)生的加速度很小可以忽略不計(jì)。如結(jié)構(gòu)的自重、樓面的活荷載等。 (2)動(dòng)態(tài)荷載。對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生不可忽略的加速度。如吊車(chē)荷載、地震作用、作用在高層建筑上的風(fēng)荷載等。2011年一級(jí)建筑師建筑結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)：荷載的代表值設(shè)計(jì)中用來(lái)驗(yàn)算極限狀態(tài)所采用的荷載量值，例如標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值。 1.荷載標(biāo)準(zhǔn)值 荷載標(biāo)準(zhǔn)值是指在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，在正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值，例如在荷載規(guī)范中，住宅樓面的均布活荷載規(guī)定為2.0kn/。 對(duì)于永久荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，是按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸(如梁、柱的斷面)與構(gòu)件采用材料的重度的標(biāo)準(zhǔn)值(如梁、柱材料為鋼筋混凝土，則其重度的標(biāo)準(zhǔn)值一般取25kn/m3)來(lái)確定的數(shù)值。對(duì)常用材料重度，可按荷載規(guī)范附錄a采用。 對(duì)于可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，則由設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)最大荷載概率分布的某一分位數(shù)來(lái)確定，一般取具有95%保證率的上分位值，但對(duì)許多還缺少研究的可變荷載，通常還是沿用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。對(duì)可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，可按荷載規(guī)范的規(guī)定采用。2.荷載組合值當(dāng)結(jié)構(gòu)上作用兩種或兩種以上的可變荷載時(shí)，考慮到其同時(shí)達(dá)到最大值的可能性較少，因此，在按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)或按正常使用極限狀態(tài)的短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用荷載的組合值作為可變荷載的代表值。 可變荷載的組合值，為可變荷載乘以荷載組合值系數(shù)。組合值系數(shù)見(jiàn)荷載規(guī)范表4.1.1。 3.荷載頻遇值 對(duì)變荷載，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時(shí)間為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值。 可變荷載頻遇值應(yīng)取可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載頻遇值系數(shù)。荷載頻遇值系數(shù)見(jiàn)荷載規(guī)范2011年一級(jí)建筑師建筑結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)：承載能力極限狀態(tài)區(qū)分結(jié)構(gòu)是否卡靠與失效，其分界標(biāo)志就是極限狀態(tài)。當(dāng)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，這種特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。 承載能力極限狀態(tài) 當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力，或產(chǎn)生了不適于繼續(xù)承載的變形時(shí)，即認(rèn)為超過(guò)了承載能力極限狀態(tài)。例如： (1)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡例如煙囪在風(fēng)荷載作用下整體傾翻 (2)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過(guò)材料強(qiáng)度而破壞(包括疲勞破壞)，例如軸心受壓短柱中的混凝土和鋼筋分別達(dá)到抗壓強(qiáng)度而破壞，或因過(guò)度變形而不適于繼續(xù)承載; (3)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系，例如簡(jiǎn)支梁跨中截面達(dá)到抗彎承載力形成三鉸共線的機(jī)動(dòng)體系，從而喪失承載能