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文檔簡介
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、地面運動等使結(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:標準值;可變荷載:標準值、準永久值、頻遇值l 標準值:可變荷載的基本代表值,取值具有一定的經(jīng)驗性,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的代表值。l 準永久值:可變荷載中在整個設(shè)計基準期內(nèi)出現(xiàn)時間較長的那部分荷載值。l 頻遇值:在整個設(shè)計基準期內(nèi)達到和超過該值的總持續(xù)時間與設(shè)計基準期的比值為規(guī)定的較小比率的荷載值。結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限(不同于設(shè)計基準期的概念)一般為50年。極限
3、狀態(tài)設(shè)計法承載能力極限狀態(tài):結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載力、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)件達到正常使用或耐久性能的某項規(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,是因為:l 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,兩種材料不會產(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)使其迅速達到軟化溫度而破壞 混凝土的組成水泥、水、骨料、砂我國將立方體抗壓強度值作為混凝土強度的基本指標,以此來劃分混凝土的強度等級。 是按立方體抗壓強度標準值確定的 共14級,我國規(guī)定的標準試驗方法是不涂潤滑劑。(2)試件尺寸:尺寸越小,強度越高。(3)加載速度:速度越快,強度越高。(4)混凝土齡期:隨齡期的增長而提高。用標準棱柱體試件(150 X 150 X 300 mm3)采用標準試驗方法(與立方體相同)測定的混凝土抗壓強度軸心抗壓強度。 一般認為
5、當(dāng) h / b = 23 時,可以消除摩擦力的影響,中間段為純壓狀態(tài),接近實際受力情況。一般只為抗壓強度的 1/17 1/8?;炷翉姸仍礁?, 與 的比值越小。l 混凝土在三向受壓時,由于側(cè)向壓應(yīng)力的約束作用,最大的主壓應(yīng)力軸的抗壓強度大大增大。混凝土的變形分為: 一次短期加載下的變形 l 混凝土的受力變形 荷載長期作用下的變形 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: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,才可視為彈性材料。l 混凝土強度對應(yīng)力應(yīng)變曲線下降段有較大影響,混凝土強度高,應(yīng)力下降快,延性越
6、差;強度低,下降段越平緩,延性好。l 不同等級的混凝土達到軸心抗壓強度時, 混凝土在長期荷載持續(xù)作用下,隨時間而增長的變形,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展 徐變的增長是先快后慢,前6個月可達最終徐變的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,徐變越小;水泥、骨料的質(zhì)量好、級配好,徐變小l 與混凝土養(yǎng)護條件有關(guān):養(yǎng)護時溫度高,濕度大,徐變小。l
7、加荷時混凝土的齡期: 齡期越早,徐變越大l 初應(yīng)力的大?。撼鯌?yīng)力越大,徐變大l 構(gòu)件的尺寸越大,體表比越大,徐變越小徐變對混凝土結(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,加強養(yǎng)護,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)硬時體積減小的現(xiàn)象 收縮 收縮與時間有關(guān),一個月完成總收縮量的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,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)) 屈服強度標準值屈服強度設(shè)計值牌號符號形狀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)力主要來自機械咬合力。影響粘結(jié)強度的主要因素:混凝土強度等級:粘結(jié)強度與混凝土的抗拉強度大致成比例,隨混凝土強度等級的提高而提高; 保護層厚度及鋼筋凈距:越大,粘結(jié)強度越高;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度和最小搭接長度;滿足鋼筋最小間距和混凝土保護層最小厚度;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算就是要滿足: MMuM
11、是受彎構(gòu)件正截面的彎矩設(shè)計值,它是由結(jié)構(gòu)上的作用所產(chǎn)生的內(nèi)力設(shè)計值;Mu是受彎構(gòu)件正截面受彎承載力的設(shè)計值,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,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為級差,800mm以上時100mm為級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: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:脆性破壞,無預(yù)兆,(裂縫不寬,撓度很?。╀摻钗闯浞掷?。 注意:設(shè)計中不允許出現(xiàn)超筋
13、梁。 少筋梁破壞(配筋過少 )現(xiàn)象:一旦開裂,鋼筋迅速達屈服強度,進入強化階段,受壓區(qū)混凝土遠未達到 (類似于素混凝土梁,裂縫集中一條,寬度大) 特點: 脆性破壞,無預(yù)兆,壓區(qū)混凝土的強度未充分發(fā)揮,承載力太低 。 注意:設(shè)計中不允許出現(xiàn)少筋梁。 全過程分為三個階段 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)變增大。 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)高度進一步減小,受壓區(qū)混凝土應(yīng)變增大迅速,塑性特征更充分,壓應(yīng)力圖形更豐滿。 a截面破壞。 梁正截面工作的三個階段,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,受壓混凝土邊緣達到其極限壓應(yīng)變cu值,梁達到其極限承載力而破壞。少筋梁特點: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,在下列情況下采用:1. M很大,當(dāng)b,梁截面尺寸又受限時2.在不同荷載組合下,梁截面承受異號彎矩 受壓鋼筋A(yù)s的存在
15、,對截面延性、抗裂性、變形等有利,受壓鋼筋 不宜采用高于400N/mm2的高強鋼筋 防止超筋脆性破壞保證受壓鋼筋強度充分利用注意:雙筋截面一般不會出現(xiàn)少筋破壞情況, 故可不必驗算最小配筋率。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),或箍筋配置不足時出現(xiàn)。破壞由梁中主拉應(yīng)力所致,其特點是當(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. 混凝土強度等級:斜截面受剪承載力隨混凝土的強度等級的提高而提高。梁剪壓、斜壓破壞時,受剪承載力取決于混凝土的抗壓強度。梁為斜拉破壞時,受剪承載力取決于混凝土
17、的抗拉強度。3.縱筋配筋率:試驗表明,梁的受剪承載力隨縱向鋼筋配筋率的提高而增大。因為縱向受拉鋼筋像銷栓一樣,約束了斜裂縫寬度的增加和長度的延伸,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、箍筋強度的提高有較大幅度的增長。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,次梁的荷載是加在主梁的中部或底部,對主 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),破壞時與斜截面相交的箍筋屈服,斜截面末端混凝土達到極限強度,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形截面的簡支梁,當(dāng)僅配箍筋時,斜截面受剪承載力的計算公式 l 為防止出現(xiàn)斜壓破壞,截面最小尺寸: l 當(dāng) 4.0時,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)計與計算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, 簡支板 次梁:h=l/18l/12 , b=h/3.5h/2 當(dāng)hl/20時,不必驗算撓度。主梁:h=l/14l/8 , b=h/3.5h/2 當(dāng)hl/15時,不必驗算撓度 板:單
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)的長邊尺寸時,可滿足剛度要求,不必驗算變形;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(平臺板、平臺梁) 板式樓梯組成:梯段板 休息平臺(平臺板、平臺梁) 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,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稱荷載作用位置不準確施工時的尺寸誤差等所導(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、件的壓縮變形增長速度大于荷載的增長速度,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,混凝土保護層剝落,芯部混凝土達極限壓應(yīng)變=0.002,柱壓碎破壞。長柱:長細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))。長柱承載力低于短柱。長細比越大,承載力降低越多。普通箍筋柱正截面承載力計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)變同時發(fā)生。相對界限受壓區(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 短柱和長柱是材料強度耗盡的破壞,承載力高、經(jīng)濟,工程中允許使用。 細長柱破壞突然,材料強度未充分利用,承載力低且不經(jīng)濟,工程中應(yīng)盡量避免。 實際工程中,受壓構(gòu)件常承受變號彎矩作用,當(dāng)彎矩數(shù)值相差不大,可采用對稱配筋。 采用對稱配筋不會在施工中產(chǎn)生差錯,故有時為方便施工或?qū)τ谘b配式構(gòu)件,也采用對稱配筋。大偏心受壓構(gòu)件: 由于對稱配筋,公式可寫為: 進一步得到: 為判別大、小偏心條件!若 ,為大偏心,將其代入公式可得到:若計算出 ,取 普通鋼筋混凝土的缺點:l 裂縫出現(xiàn)早,帶裂縫工作;l 高強鋼筋使用受到限制;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力荷載的結(jié)構(gòu)成為不可能或很不經(jīng)濟。 l 提高混凝土強度等級;對提高構(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)缺點及應(yīng)用特點:l 提高構(gòu)件的抗裂能力。改善了構(gòu)件的受力性能。適用于對裂縫要求嚴格的結(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 充分利用高強度材料。采用了高強度混凝土和鋼筋,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,對施工
26、技術(shù)要求高;l 造價高.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)過一段傳遞長度才能完成。l 后張法:在構(gòu)件澆筑成型后再張拉鋼筋的施工方法。后張法構(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?;炷翆嶋H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)對鋼筋的要求 高強度 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在制作和使用過程中,會出現(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,具有一定的伸長率;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)強度2.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)對混凝土的要求不應(yīng)低于C30,不宜低于C40強度高 預(yù)應(yīng)力混凝土只有采用較高強度的混凝土,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。對先張法構(gòu)件,采用較高強度的混凝土可以提高黏結(jié)強度,對后張法構(gòu)件,則可承
29、受構(gòu)件端部強大的預(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 可以盡早施加預(yù)應(yīng)力,加快臺座、錨具、夾具的周轉(zhuǎn)率,以利加快施工進度,降低間接費用。 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: 就地取材,較為經(jīng)濟 較好的耐火性和耐久性 施工設(shè)備和方法簡單 保溫、隔熱、隔音效果好 缺點: 抗震性能較差 勞動強度大 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 混合砂漿強度等級:M15,M10,M7.5,M5,M2.5 純水泥砂漿 砂漿要求:足夠的強度和耐久性、和易性、保水性灰縫不均勻、不對稱,產(chǎn)生彎、剪應(yīng)力??箯澘辜裟芰懿?。所以,砌體的受壓的強度總是小于單磚的受壓強度影響砌體抗壓強度的因素 塊體和砂漿的強度 砂漿的彈塑性性質(zhì) 砂漿鋪砌時的和易性和保水性 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:強度高,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: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); 保護層 金屬電鍍(鍍鋅); 非金屬無機(搪瓷);有機(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(耐火等級耐火極限厚涂型、薄涂型) 增加自重最小。 無保護層時,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、鋼絞線等標號: 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-對接焊縫(坡口)、角焊縫; 螺栓-普通螺栓、高強螺栓(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)、 氣體保護焊、電阻焊焊條: E43 Q235 E50 Q345 E55 Q390,Q420 其中43,50,55 最小抗拉強度,電流種類,藥皮及不同焊接位置 原則:焊縫和母材等強度。焊工與焊件的相對位置分為: 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)計人員詳細考慮每條焊縫方位,盡量平焊,避免仰焊。高強螺栓 :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)實心螺栓球節(jié)點鋼管相貫節(jié)點 空心焊接球節(jié)點肋環(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,維護費用低,造價低于鋼結(jié)構(gòu)。l 水平荷載成為設(shè)計的控制因素側(cè)移成為高層建筑的控制指標房屋的體形1. 抗風(fēng)要求(1)平面形狀對稱平面:盡量采用方形、矩形、圓形、正六邊形、正八邊形、橢圓形等雙軸對稱的平面。以避免由于平面形狀不對稱在風(fēng)荷載作用下所發(fā)生的扭轉(zhuǎn)振動。流線型平面:采用流線型平面可以降低風(fēng)對高層建筑的作用。例如法國的法蘭西大廈采用橢圓形平面,經(jīng)過計算其風(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)振動平面的質(zhì)量和剛度對稱:平面的質(zhì)量和剛度不對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級高度的高層建筑,高度超過A級高度限值的高層建筑稱為B級高度的高層建筑。從高層建筑的受力特點和側(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。結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力能力(由弱到強):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 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)會造成梁、柱的截面很大才能滿足結(jié)構(gòu)的強度和側(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)缺點及應(yīng)用范圍優(yōu)點: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: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)缺點及應(yīng)用范圍優(yōu)點:(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,取長補短,使結(jié)構(gòu)受力更為合理。缺點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)沿縱橫兩個方向都應(yīng)布置剪力墻;每個方向的剪力墻應(yīng)盡量按照“分散、均勻、周邊、對稱”的原則設(shè)置。剪力墻的豎向布置要求a.剪力墻應(yīng)上下對齊,沒有錯位,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,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,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,各層的洞口應(yīng)上下對齊;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)受力特點及優(yōu)缺點當(dāng)房屋的層數(shù)很多(一般25層以上)時,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)體系是指由一個或幾個筒體作豎向受力結(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或兩個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或兩個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: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單,且能提供較大的空間。當(dāng)土質(zhì)較好,推力不大時,這樣處理也最為經(jīng)濟。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)濟和使用效果。這種處理方法的缺點是,由于拉桿的存在,而拉桿又不能埋入地下時,室內(nèi)空間欠佳,有時會影響使用推力由側(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,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(1)桁架結(jié)構(gòu)的本質(zhì)是格構(gòu)式梁。總體上,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,某個內(nèi)力最大截面決定整個桿件的尺寸和配筋,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、使用時的整體穩(wěn)定。三角形屋架三角形屋架構(gòu)造簡單,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)點在拋物線上的折線。折線形屋架因桿件內(nèi)力均勻,經(jīng)濟指標好而得到廣泛應(yīng)用。折線形屋架的主要缺點是坡度大,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)點是桿件的長短類型少,節(jié)點構(gòu)造統(tǒng)一,制作方便。薄殼結(jié)構(gòu)的受力特點與優(yōu)缺點薄殼結(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,結(jié)構(gòu)自重小,節(jié)約材料,經(jīng)濟,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:施工復(fù)雜,費模板,費工時薄殼結(jié)構(gòu)雖然本身的材料和人工費很少,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用很高,往往占造價的一半以上。 l 結(jié)構(gòu)層太薄,使保溫、隔熱成為問題,長期日曬雨淋可導(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、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所形成的曲面稱為
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