建筑結(jié)構(gòu)講義

1、建筑結(jié)構(gòu)基本功能第一章 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與荷載第一節(jié)  建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法應(yīng)用我國現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用的是以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。一、建筑結(jié)構(gòu)基本功能結(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)生過大的振動(dòng)和變形

2、，使人產(chǎn)生不適的感覺。（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，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，我國通常的建筑結(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。

3、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)。二、結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀況區(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)。極限狀態(tài)可分為兩類：1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

4、傾翻。（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強(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，從而喪失承載能力。（4）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如壓屈等），例如細(xì)長柱達(dá)到臨界荷載后因壓曲失穩(wěn)而破壞。（5）地基喪失承載能力而破壞（如失穩(wěn)等）。事實(shí)上，承載能力極限狀態(tài)就是結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)揮最大承載能力的狀態(tài)。2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)為超過了正常使用極限狀態(tài)：（1）影響正

5、常使用或外觀的變形，如梁的撓度過大影響正常使用。（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)使用過程中一定出現(xiàn)，其持續(xù)期很長的狀況，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

6、狀況。（3）偶然狀況，即在結(jié)構(gòu)使用過程中出現(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)。三、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)使用過程中在結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進(jìn)行荷載（效應(yīng)）組合，并應(yīng)取各自的最不利的效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。1承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式根據(jù)荷載規(guī)范的要求，結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)荷載效應(yīng)的基本組合或偶然

7、組合進(jìn)行，其一般表達(dá)式為      （1-1） 式中  0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；一般為二級(jí)取1.0    S結(jié)構(gòu)效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值；    R結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的設(shè)計(jì)值，應(yīng)按各有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定確定。    (1)結(jié)構(gòu)構(gòu)件重要性系數(shù)0    根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)破壞可能產(chǎn)生的后果(危及人的生命安全、造成經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生社會(huì)影響等)的嚴(yán)重性，采用不同的安全等級(jí)。建筑的安全等級(jí)見表1-

8、2 表1-2在抗震設(shè)計(jì)中不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)。建筑物中各類結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)，宜與整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)相同。對(duì)于其中部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級(jí)可進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)需要對(duì)某些構(gòu)件的安全等級(jí)采取提高一級(jí)或降低一級(jí)。    (2)荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值S    1)荷載效應(yīng)基本組合    a對(duì)于基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值S應(yīng)從下列組合值中取最不利值確定：    (a)由可變荷載效應(yīng)控制的組合：（1-2）式中  G永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按荷載規(guī)范第325條采用； 

9、0;  Qi第i個(gè)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)，其中Q1為可變荷載Q1的分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按荷載規(guī)范第325條采用；    SGk按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gk計(jì)算的荷載效應(yīng)值；    SQik按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值Qik計(jì)算的荷載效應(yīng)值，其中SQ1k為諸可變荷載效應(yīng)中起控制作用者；    ci可變荷載a的組合值系數(shù)，應(yīng)分別按荷載規(guī)范各章的規(guī)定采用；    n參與組合的可變荷載數(shù)。    (b)由永久荷載效應(yīng)控制的組合：（1-3）注：基本組合中的設(shè)計(jì)值僅適用于荷載與荷

10、載效應(yīng)為線性的情況。    當(dāng)對(duì)SQlk無法明顯判斷時(shí)，輪次以各可變荷載效應(yīng)為SQlk，選其中最不利的荷載效應(yīng)組合。    當(dāng)考慮以豎向的永久荷載效應(yīng)控制的組合時(shí)，參與組合的可變荷載僅限于豎向荷載。b對(duì)于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，基本組合可采用簡(jiǎn)化規(guī)則，并應(yīng)按下列組合值中取最不利值確定：    (a)由可變荷載效應(yīng)控制的組合：（1-4）     (b)由永久荷載效應(yīng)控制的組合仍按公式(1-3)式采用。    c基本組合的荷載分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按下列規(guī)定采用：

11、    (a)永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)：    I當(dāng)其效應(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，應(yīng)取12；    對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合，應(yīng)取135。    當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)    一般情況下應(yīng)取10；    對(duì)結(jié)構(gòu)的傾覆、滑移或漂浮驗(yàn)算，應(yīng)取09。    (6)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)：    一般情況下應(yīng)取14； &#

12、160;   對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載應(yīng)取13。    注：對(duì)于某些特殊情況，可按建筑結(jié)構(gòu)有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定確定。    2)荷載效應(yīng)偶然組合    對(duì)于偶然組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值宜按下列規(guī)定確定；偶然荷載的代表值不乘分項(xiàng)系數(shù)：與偶然荷載同時(shí)出現(xiàn)的其他荷載可根據(jù)觀測(cè)資料和工程經(jīng)驗(yàn)采用適當(dāng)?shù)拇碇?。各種情況下荷載效應(yīng)的設(shè)計(jì)值公式，可由有關(guān)規(guī)范另行規(guī)定。2正常使用極限狀態(tài)表達(dá)式    對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，采用荷載

13、的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合，并應(yīng)按下列設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)：SC    (16)    式中  C結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求的規(guī)定限值，例如變形、裂縫、振幅、加速度、應(yīng)力等的限值，應(yīng)按各有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定采用。     所謂標(biāo)準(zhǔn)組合，主要用于當(dāng)一個(gè)極限狀態(tài)被超越時(shí)將產(chǎn)生嚴(yán)重的永久性損害的情況，其荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值S應(yīng)按下式采用：    （1-6）    注：組合中的設(shè)計(jì)值僅適用于荷載與荷載效應(yīng)為線性的情況。&

14、#160;   所謂頻遇組合，主要用于當(dāng)一個(gè)極限狀態(tài)被超越時(shí)將產(chǎn)生局部損害、較大變形或短暫振動(dòng)等情況。其荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值S應(yīng)按下式采用：  （1-7）    式中f1可變荷載Q1的頻遇值系數(shù)，應(yīng)按有關(guān)的規(guī)定采用；    qi可變荷載Qi的準(zhǔn)永久值系數(shù)，應(yīng)按有關(guān)的規(guī)定采用。    注：組合中的設(shè)計(jì)值僅適用于荷載與荷載效應(yīng)為線性的情況。所謂準(zhǔn)永久組合，當(dāng)長期效應(yīng)是決定先因素的一下情況，其荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值S可按下式采用：  （1-8）  

15、60; 注：組合中的設(shè)計(jì)值僅適用于荷載與荷載效應(yīng)為線性的情況。四、結(jié)構(gòu)的可靠度與可靠指標(biāo)第二節(jié) 作用和作用效應(yīng)    一、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力（了解）    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，這類作用不是以直接施加在結(jié)構(gòu)上的形式出現(xiàn)的，但

16、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)類型和上部結(jié)構(gòu)體系有關(guān)。    過去習(xí)慣上將上述兩類不同性質(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（GB 500092001）（以下簡(jiǎn)稱荷載規(guī)范）

17、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（GB 500112001）（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)。    結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受內(nèi)力和變形的能力，稱為結(jié)

18、構(gòu)的抗力，如構(gòu)件的承載能力、剛度的大小、抗裂縫的能力等。結(jié)構(gòu)抗力與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面形式、截面尺寸及材料強(qiáng)度等級(jí)等因素有關(guān)。二、荷載的分類（掌握）荷載是一個(gè)不確定的隨機(jī)變量。在建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（B 50068一2001（以下簡(jiǎn)稱統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)）中，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。因此在荷載規(guī)范中，將荷載按以下原則進(jìn)行了分類。1按隨時(shí)間變異分類（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)

19、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（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)建筑中的吊車荷載等。3按結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)分類（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、

20、屋面積灰荷載、雪荷載等。（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。如吊車荷載、地震作用、作用在高層建筑上的風(fēng)荷載等。三、荷載的代表值設(shè)計(jì)中用來驗(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20kN。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25kNm3）來確定的數(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

21、荷載概率分布的某一分位數(shù)來確定，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)見荷載規(guī)范表411。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?？勺兒奢d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

22、遇值系數(shù)見荷載規(guī)范表411。4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20kN），其中有部分是長期作用在上面的（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，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10。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

23、4，而對(duì)書庫、檔案庫則q=08，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20kN，準(zhǔn)永久值系數(shù)q=04，因此，荷載準(zhǔn)永久值為20×04=08kN；而對(duì)一般書庫、檔案庫樓面均布活荷載為50kN，準(zhǔn)永久值系數(shù)q=08，因此荷載準(zhǔn)永久值為50×08=4.0kN。 四、荷載分項(xiàng)系數(shù)與荷載設(shè)計(jì)值1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)

24、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=12；對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合，取G=135。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=10；當(dāng)驗(yàn)算傾覆、滑移或漂浮時(shí)，取G=09；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=14；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=13。2荷載設(shè)計(jì)值荷載設(shè)計(jì)值等于荷載代表值乘以荷載分項(xiàng)系數(shù)。按承載能力極限狀態(tài)計(jì)算荷載效應(yīng)時(shí)，需考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)；按正常使用極限狀態(tài)計(jì)算荷載效應(yīng)時(shí)（不管是考慮荷載的短期效應(yīng)組合還是長期效應(yīng)組合），由于對(duì)正常使用極限狀態(tài)

25、的可靠度比對(duì)承載能力極限狀態(tài)的可靠度要求可以適當(dāng)放松，因此可以不考慮分項(xiàng)系數(shù)，即分項(xiàng)系數(shù)：10。五、材料強(qiáng)度指標(biāo)的取值1強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用的材料性能的基本代表值，具有95的保證率。2材料分項(xiàng)系數(shù)材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)是在按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，按可靠度指標(biāo)在計(jì)算中所采用的系數(shù)值。在我國規(guī)范中，通過值及材料、幾何參數(shù)、荷載基本參量，求出各種結(jié)構(gòu)用的材料分項(xiàng)系數(shù)。對(duì)混凝土，材料分項(xiàng)系數(shù)取C =1.4；對(duì)HRB335、HR400、RRB400級(jí)鋼筋，取C = 1.10。3材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值指材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以材料分項(xiàng)系數(shù)值后的值。在承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)中，采用材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。第三節(jié) 荷

26、載的標(biāo)準(zhǔn)值一、民用建筑樓面均布活荷載1樓面活荷載是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要荷載。荷載規(guī)范規(guī)定的民用建筑樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻遇值、準(zhǔn)永久值系數(shù)如表1-5所列。   注：本表所給各項(xiàng)活荷載適用于一般使用條件，當(dāng)使用荷載較大或情況特殊時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況采用。    第6項(xiàng)書庫活荷載當(dāng)書架高度大于2m時(shí)，書庫活荷載尚應(yīng)按每米書架高度不小于25/m2確定。    第8項(xiàng)中的客車活荷載只適用于停放載人少于9人的客車；消防車活荷載是適用于滿載總重為300KN的大型車輛；當(dāng)不符合本表的要求時(shí)，應(yīng)將車輪的局部荷載按結(jié)構(gòu)效應(yīng)的

27、等效原則，換算為等效均布荷載。    第11項(xiàng)樓梯活荷載，對(duì)預(yù)制樓梯踏步平板，尚應(yīng)按15kN集中荷載驗(yàn)算。    本表各項(xiàng)荷載不包括隔墻自重和二次裝修荷載。對(duì)固定隔墻的自重應(yīng)按恒荷載考慮，當(dāng)隔墻位置可靈活自由布置時(shí)，非固定隔墻的自重應(yīng)取每延米長墻重（kN/m）的13作為樓面活荷載的附加值（kN）計(jì)入，附加值不小于10kN。2設(shè)計(jì)樓面梁、墻、柱及基礎(chǔ)時(shí)，表1-5中的樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值在下列情況下應(yīng)乘以規(guī)定的折減系數(shù)。（1）設(shè)計(jì)樓面梁時(shí)的折減系數(shù)：1）第1（1）項(xiàng)當(dāng)樓面梁從屬面積超過25m2時(shí)，應(yīng)取09；2）第1（2）-7項(xiàng)當(dāng)樓面梁從屬面積

28、超過刃m2時(shí)，應(yīng)取09；3）第8項(xiàng)對(duì)單向板樓蓋的次梁和槽形板的縱肋應(yīng)取08；對(duì)單向板樓蓋的主梁應(yīng)取06；  對(duì)雙向板樓蓋的梁應(yīng)取08；4）第912項(xiàng)應(yīng)采用與所屬房屋類別相同的折減系數(shù)。（2）設(shè)計(jì)墻、柱和基礎(chǔ)時(shí)的折減系數(shù)1）第1（1）項(xiàng)應(yīng)按表11-5規(guī)定采用；2）第1（2）-7項(xiàng)應(yīng)采用與其樓面梁相同的折減系數(shù)；3）第8項(xiàng)對(duì)單向板樓蓋應(yīng)取05；  對(duì)雙向板樓蓋和無梁樓蓋應(yīng)取08；4）第9-12項(xiàng)應(yīng)采用與所屬房屋類別相同的折減系數(shù)。    注：樓面梁的從屬面積應(yīng)按梁兩側(cè)各延伸二分之一梁間距的范圍內(nèi)的實(shí)際面積確定。二、民用建筑屋面均布活荷載 

29、 房屋建筑的屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷載，應(yīng)按表1-7采用。  屋面均布活荷載，不應(yīng)與雪荷載同時(shí)組合。屋面均布活荷載表1-7  注：不上人的屋面，當(dāng)施工或維修荷載較大時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況采用；對(duì)不同結(jié)構(gòu)應(yīng)按有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，將標(biāo)準(zhǔn)值作02kN的增減。      上人的屋面，當(dāng)兼作其他用途時(shí)，應(yīng)按相應(yīng)樓面活荷載采用。      對(duì)于因屋面排水不暢、堵塞等引起的積水荷載，應(yīng)采取構(gòu)造措施加以防止；必要時(shí)，應(yīng)按積水的可能深度確定屋面活荷載。   &

30、#160;   屋面花園活荷載不包括花圃土石等材料自重。直升機(jī)停機(jī)坪荷載應(yīng)根據(jù)直升機(jī)總重按局部荷載考慮，同時(shí)其等效均布荷載不低于5.0KNm2。局部荷載應(yīng)按直升機(jī)實(shí)際最大起飛重量確定，當(dāng)沒有機(jī)型技術(shù)資料時(shí)，一般可依據(jù)輕、中、重三種類型的不同要求，按下述規(guī)定選用局部荷載標(biāo)準(zhǔn)值及作用面積：輕型，最大起飛重量2t，局部荷載標(biāo)準(zhǔn)值取20kN，作用面積020m×020m；中型，最大起飛重量4t，局部荷載標(biāo)準(zhǔn)值取40kN，作用面積025m×025m；重型，最大起飛重量6t，局部荷載標(biāo)準(zhǔn)值取60kN，作用面積030m×030m；荷載的組合值系數(shù)應(yīng)取07，頻遇

31、值系數(shù)應(yīng)取06，準(zhǔn)永久值系數(shù)應(yīng)取0。三、施工和檢修荷載及欄桿水平荷載1設(shè)計(jì)屋面板、檁條、鋼筋混凝土挑檐、雨篷和預(yù)制小梁時(shí)，施工或檢修集中荷載（人和小工具的自重）應(yīng)取10kN，并應(yīng)在最不利位置處進(jìn)行驗(yàn)算。注：對(duì)于輕型構(gòu)件或較寬構(gòu)件，當(dāng)施工荷載超過上述荷載時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況驗(yàn)算，或采用加墊板、支撐等臨時(shí)設(shè)施承受。    當(dāng)計(jì)算挑檐、雨篷承載力時(shí)，應(yīng)沿板寬每隔10m取一個(gè)集中荷載；在驗(yàn)算挑檐、雨篷傾覆時(shí)，應(yīng)沿板寬每隔2530m取一個(gè)集中荷載。2樓梯、看臺(tái)、陽臺(tái)和上人屋面等的欄桿頂部水平荷載，應(yīng)按下列規(guī)定采用：（1）住宅、宿舍、辦公樓、旅館、醫(yī)院、托兒所，幼兒園，應(yīng)取05k

32、Nm；（2）學(xué)校、食堂、劇場(chǎng)、電影院、車站、禮堂、展覽館或體育場(chǎng)，應(yīng)取10kNm。3當(dāng)采用荷載準(zhǔn)永久組合時(shí)，可不考慮施工和檢修荷載及欄桿水平荷載。四、雪荷載雪荷載是房屋屋面結(jié)構(gòu)的主要荷載之一。在寒冷地區(qū)的大跨度結(jié)構(gòu)和輕型結(jié)構(gòu)，對(duì)雪荷載更為敏感。雪在屋面上的積存對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的作用，與當(dāng)?shù)氐牡孛娣e雪大小及氣候條件等密切相關(guān)。1.雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值及基本雪壓荷載規(guī)范規(guī)定，屋面水平投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下式計(jì)算：（1-13） 式中  sk雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值，kN；     r屋面積雪分布系數(shù)；      s0基

33、本雪壓，kiN?；狙合狄援?dāng)?shù)匾话憧諘缙教沟孛嫔辖y(tǒng)計(jì)所得50年一遇最大積雪的自重確定。基本雪壓應(yīng)按荷載規(guī)范全國基本雪壓分布圖的規(guī)定采用。山區(qū)的基本雪壓，當(dāng)無實(shí)測(cè)資料時(shí)，可按當(dāng)?shù)乜諘缙教沟孛娴幕狙褐党艘?2采用。全國基本雪壓標(biāo)準(zhǔn)值范圍為010kN。雪荷載的組合值系數(shù)可取07；頻遇值系數(shù)可取06；準(zhǔn)永久值系數(shù)應(yīng)按雪荷載分區(qū)I、和的不同，分別取05、02和0；雪荷載分區(qū)按荷載規(guī)范的規(guī)定采用。2屋面積雪分布系數(shù)屋面積雪分布系數(shù)實(shí)際上就是將地面基本雪壓換算為屋面雪荷載的換算系數(shù)，它與屋面形式、朝向及風(fēng)力等因素有關(guān)。荷載規(guī)范規(guī)定的屋面積雪分布系數(shù)，應(yīng)根據(jù)不同類別的屋面形式，按表1-8采用。表1-8&

34、#160;設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)及屋面的承重構(gòu)件時(shí)，可按下列規(guī)定考慮積雪的分布情況：屋面板和檁條按積雪不均勻分布的最不利情況考慮；屋架可分別按積雪全跨均勻分布情況，不均勻分布情況和半跨均勻分布的情況考慮；框架和柱可按全跨均勻分布情況考慮。五、風(fēng)荷載風(fēng)荷載是建筑結(jié)構(gòu)上的一種主要的直接作用，對(duì)高層建筑尤為重要。風(fēng)壓隨高度而增大，且與地面的粗糙度有關(guān)；建筑物體型與尺寸不同，作用在建筑物表  畫上的實(shí)際風(fēng)壓力（或吸力）不同；風(fēng)壓不是靜態(tài)壓力，實(shí)際上是脈動(dòng)風(fēng)壓，對(duì)于高寬比較大的房屋結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮風(fēng)的動(dòng)力效應(yīng)。1風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值及基本風(fēng)壓垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下述公式計(jì)算：（1）當(dāng)計(jì)算主要承重結(jié)

35、構(gòu)時(shí) （1-14）式中Wk風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN)；z高度z處的風(fēng)振系數(shù)；S風(fēng)荷載體型系數(shù)；Z風(fēng)壓高度變化系數(shù)；0基本風(fēng)壓(kNn)。(2)    當(dāng)計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)（1-15）  式中  gz高度z處的陣風(fēng)系數(shù)。基本風(fēng)壓應(yīng)按荷載規(guī)范附錄D4中附表D4給出的50年一遇的風(fēng)壓采用，但不得小于03kN：，對(duì)于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)以及對(duì)風(fēng)荷載比較敏感的其他結(jié)構(gòu)，基本風(fēng)壓應(yīng)適當(dāng)提高，并應(yīng)由有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范具體規(guī)定。2地面粗糙度與風(fēng)壓高度變化系數(shù)Z對(duì)于平坦或稍有起伏的地形，風(fēng)壓高度變化系數(shù)應(yīng)根據(jù)地面粗糙度類別按表11-8確定。地面粗糙度可分為A、B、C、D四類

36、：（1）A類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；   （2）B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；（3）C類指有密集建筑群的城市市區(qū)；（4）D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。表1-9從表1-9中，可以看出：1）當(dāng)?shù)孛娲植诙阮悇e相同時(shí)，離地面越高，Z值越大，但當(dāng)達(dá)到一定高度后，Z越接近以至相同；2）對(duì)同一高度，Z則A區(qū)>B區(qū)>C區(qū)>D區(qū)，但當(dāng)450m后，其值相同；3）表中Z變化為從062至312，當(dāng)離地面5lOm高，B類時(shí)，Z=10。 3風(fēng)荷載體型系數(shù)S風(fēng)速只是代表在自由氣流中各點(diǎn)的風(fēng)速。氣流以不同形式在房屋表面繞

37、過，房屋對(duì)氣流形成某種干擾，因此房屋設(shè)計(jì)時(shí)不能直接以自由氣流的風(fēng)速作為結(jié)構(gòu)荷載。風(fēng)壓在建筑物各表面上的分布是不均勻的，設(shè)計(jì)上取其平均值采用。一般地，在房屋的迎風(fēng)墻面上，墻面受正風(fēng)壓（壓力）；在背風(fēng)墻面上受負(fù)風(fēng)壓（吸  力）；在側(cè)墻面上受負(fù)風(fēng)壓；在屋面上，因屋面形狀的不同，風(fēng)壓可表現(xiàn)為正風(fēng)壓或負(fù)風(fēng)壓。荷載規(guī)范規(guī)定的房屋風(fēng)荷載體型系數(shù)可按表1-10采用。注：表圖中符號(hào)表示風(fēng)向；+表示壓力；表示吸力。2表中的系數(shù)未考慮鄰近建筑群體的影響。    表11-9中未列入的房屋類別，詳見荷載規(guī)范。 4風(fēng)振系數(shù)Z荷載規(guī)范規(guī)定，對(duì)于基本自振周期T1大于025s的

38、工程結(jié)構(gòu)，如房屋、屋蓋及各種高聳結(jié)構(gòu)，以及高度大于30m且高寬比大于15的高柔建筑，均應(yīng)考慮風(fēng)壓脈動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生順風(fēng)向風(fēng)振的影響。順風(fēng)向風(fēng)振系數(shù)值大于1。其值與脈動(dòng)增大系數(shù)、脈動(dòng)影響系數(shù)、振型系數(shù)有關(guān)。其值計(jì)算詳見荷載規(guī)范的規(guī)定。六、常用材料和構(gòu)件自重常用材料和構(gòu)件自重見表111。 表1-11 注：以上材料自重單位，自第144項(xiàng)為kNm3，第4569項(xiàng)為kN。    以上常用材料自重中，應(yīng)熟記下列材料自重值：    鋼筋混凝土    25kNm3；    鋼

39、    785kNm3；    磚砌體    1820kNm3；    木材（由于樹種和含水率不同差別較大，可以榆、松、水曲柳為例）7kNm3；第二章   建筑結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)選型第一節(jié)建筑結(jié)構(gòu)基本概念一、建筑結(jié)構(gòu)的定義    建筑物用來形成一定空間及造型，并具有抵御人為和自然界施加于建筑物的各種作用力，使建筑物得以安全使用的骨架，即稱為結(jié)構(gòu)。二、建筑結(jié)構(gòu)的組成建筑結(jié)構(gòu)一般都是由以下結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成的；  

40、  1水平構(gòu)件    用以承受豎向荷載的構(gòu)件。一般有：    （1）板，包括平板、曲面板、斜板；    （2）梁，直梁、曲梁、斜梁；    （3）桁架、網(wǎng)架等。    2豎向構(gòu)件    用以支承水平構(gòu)件或承擔(dān)水平荷載的構(gòu)件。一般有：    （1）柱；    （2）墻體；    （3）框架。  

41、60; 3基礎(chǔ)    是上部建筑物與地基相聯(lián)系的部分，用以將建筑物所承受的所有荷載傳至地基上。三、建筑結(jié)構(gòu)的分類     1按組成建筑結(jié)構(gòu)的主要建筑材料劃分    （1）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；    （2）砌體結(jié)構(gòu)：磚砌體，石砌體，小型砌塊，大型砌塊，多孔磚砌體等；    （3）鋼結(jié)構(gòu)；    （4）木結(jié)構(gòu)；    （5）塑料結(jié)構(gòu)；    （6）薄膜充氣結(jié)構(gòu)o&#

42、160;   2按組成建筑結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)形式劃分    （1）墻體結(jié)構(gòu)：以墻體作為支承水平構(gòu)件及承擔(dān)水平力的結(jié)構(gòu)；    （2）框架結(jié)構(gòu)；    （3）框架-剪力墻（抗震墻）；    （4）筒體結(jié)構(gòu)；    （5）桁架結(jié)構(gòu)；    （6）拱形結(jié)構(gòu)；    （7）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；    （8）空間薄壁結(jié)構(gòu)（包括：薄殼、折板、幕式結(jié)構(gòu)）； 

43、;   （9）鋼索結(jié)構(gòu)（懸索結(jié)構(gòu)）；    （10）薄膜結(jié)構(gòu)。    3按組成建筑結(jié)構(gòu)的體形劃分    （1）單層結(jié)構(gòu)（多用于單層廠房、食堂、影劇場(chǎng)、倉庫等）；    （2）多層結(jié)構(gòu)（26層）；    （3）高層結(jié)構(gòu)（一般為7層以上）；    （4）大跨度結(jié)構(gòu)（跨度在4050m以上）。    4.按結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)劃分    （1）平面結(jié)構(gòu)

44、體系（2）空間結(jié)構(gòu)體系。第二節(jié) 建筑結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件設(shè)計(jì)基本構(gòu)件是組成結(jié)構(gòu)體系的單元。按受力特征來劃分主要有以下三類：軸心受力構(gòu)件、偏心受力構(gòu)件和受彎構(gòu)件。（一）軸心受力構(gòu)件當(dāng)構(gòu)件所受外力的作用點(diǎn)與構(gòu)件截面的形心重合時(shí)，則構(gòu)件橫截面產(chǎn)生的應(yīng)力為均勻  分布，這種構(gòu)件稱為軸心受力構(gòu)件?？煞譃椋?軸心受拉構(gòu)件如圖2-1所示構(gòu)件，外力F使構(gòu)件橫斷面僅產(chǎn)生均勻拉應(yīng)力時(shí)即為軸心受拉構(gòu)件。常用于桁架的下弦桿及受拉斜腹桿。               &

45、#160;   圖2-1如圖構(gòu)件內(nèi)的應(yīng)力（單位面積上內(nèi)力的大小）（2-1）此構(gòu)件的承載能力為1（即抗力大于荷載）材料的允許應(yīng)力。這種構(gòu)件最能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度。2 軸心受壓構(gòu)件                    圖2-2外力以壓力的方式作用在構(gòu)件的軸心處，使構(gòu)件產(chǎn)生均勻壓應(yīng)力時(shí)，即為軸心受壓構(gòu)件。其截面應(yīng)力為：（2-2）軸心受壓構(gòu)件截面應(yīng)力1尚未達(dá)到材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值前就會(huì)因彎折而失去

46、承載能力這種現(xiàn)象稱為喪失穩(wěn)定性。因此其際承載力是由穩(wěn)定性控制，穩(wěn)定系數(shù)<1，故其承載力的表達(dá)式為：（2-3）式（2-3）中的即為按穩(wěn)定考慮構(gòu)件臨界應(yīng)力時(shí)的承載力與強(qiáng)度承載力的比值，稱為穩(wěn)定系數(shù)。由此可見相同材料的拉桿與壓桿受同樣的荷載F作用時(shí)，拉桿所需的截面尺寸要比壓桿小。拉桿所需截面為：壓桿所需截面為：材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(即允許應(yīng)力)。<1，故A2>A1值與桿件的長細(xì)比有關(guān)；=l0/il0桿件計(jì)算長度，i截面的回轉(zhuǎn)半徑； 越大，越小。則實(shí)際承載力越小。一般提高壓桿承載力的措施為：(1)選用有較大i值的截面，即面積分布盡量遠(yuǎn)離中和軸；(2)改變柱端固接條件或增設(shè)中間支承以改變桿

47、件計(jì)算長度l0。靜力學(xué)基本知識(shí)力的概念：使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變或者變形的作用。靜力學(xué)三大公理公理1 力的平行四邊形定則作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可以合成一個(gè)合力，此合力仍作用于這一點(diǎn)，其力矢由此二力為鄰邊所作平行四邊形的對(duì)角線來決定。公理2 二力平衡公理作用于剛體上的兩個(gè)力平衡的充分必要條件是：兩個(gè)力的大小相等、方向相反、作用線相同，簡(jiǎn)稱等值、反向、共線。公理3 加減平衡力系公理在任意力系中加上、或減去任何平衡力系，并不影響原力系對(duì)剛體的作用效果。力偶：大小相等、方向相反、作用線平行但不重合的兩個(gè)力稱為力偶。力對(duì)點(diǎn)之距矩：定點(diǎn)到力的作用線的距離乘以力的大小。應(yīng)力：內(nèi)力的集度稱為應(yīng)力。兩作用線

48、的垂直距離稱為力偶臂。它對(duì)剛體只有轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，沒有平動(dòng)效應(yīng)。    二、偏心受力構(gòu)件    偏心受力構(gòu)件分為兩種：偏心受拉和偏心受壓構(gòu)件。    1偏心受拉構(gòu)件    偏心受拉構(gòu)件又稱拉彎構(gòu)件，如圖2-3示，拉力F作用點(diǎn)與構(gòu)件的軸心偏離，使構(gòu)件產(chǎn)生既受拉又受彎。偏心受拉構(gòu)件截面應(yīng)力是由兩種應(yīng)力疊加的，其邊沿應(yīng)力公式為：圖2-3偏心受拉構(gòu)件（2-4）拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)構(gòu)件的承載能力應(yīng)滿足maxmax邊沿最大拉應(yīng)力；min邊沿最小拉應(yīng)力；W截面抵抗矩。由（2-4）可見在受同樣的

49、外拉力時(shí)，偏心受拉構(gòu)件應(yīng)力要比軸心受拉構(gòu)件，增大許多，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免出現(xiàn)這種構(gòu)件。2偏心受壓構(gòu)件如圖2-4所示，構(gòu)件承受的壓力作用點(diǎn)與構(gòu)件的軸心偏離，構(gòu)件既受壓又受彎，這樣的構(gòu)件稱為偏心受壓構(gòu)件（亦稱壓彎構(gòu)件）。常見于屋架的上弦桿、框架結(jié)構(gòu)柱，磚墻及磚垛等。圖2-4偏心受壓構(gòu)件截面產(chǎn)生的邊沿應(yīng)力公式為：（2-5）max邊沿最大壓應(yīng)力；min邊沿最小壓應(yīng)力。由式（2-5）知，在受同樣的壓力F時(shí)，由于偏心，截面內(nèi)受壓一側(cè)的壓應(yīng)力增加，而且當(dāng)偏心引起的彎矩M距較大時(shí)，截面內(nèi)除壓應(yīng)力外將產(chǎn)生一部分拉應(yīng)力。若壓力作用點(diǎn)在構(gòu)件截面的兩個(gè)方向上均有偏心，則稱為雙向偏心構(gòu)件三、受彎構(gòu)件水平構(gòu)件在跨間

50、承受荷載，構(gòu)件發(fā)生彎曲且產(chǎn)生彎矩（構(gòu)件截面的內(nèi)力效應(yīng)；作用在截面上的力偶）和剪力，從而使構(gòu)件截面內(nèi)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力。這種構(gòu)件即稱為受彎構(gòu)件。這是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最常見的單跨梁和多跨梁就屬于受彎構(gòu)件。（1）簡(jiǎn)支梁在不同荷載作用下的彎矩圖及剪力圖見圖2-5 圖2-5簡(jiǎn)支梁在不同荷載作用下的彎矩及剪力(2)多跨連續(xù)梁在均布荷載作用下的彎矩和剪力見圖2-6。圖2-6多跨連續(xù)梁在均布荷載作用下的彎矩和剪力（3）梁截面內(nèi)的應(yīng)力分布     1）彎曲應(yīng)力（圖10-8）（2-6）    2）邊沿最大應(yīng)力：（2-7）式中  y距中和軸

51、的距離；+max邊沿最大拉應(yīng)力；max邊沿最大壓應(yīng)力。彎曲應(yīng)力沿截面高度為三角形分布，中和軸處應(yīng)力為零；順時(shí)針彎曲時(shí)中和軸以上為壓應(yīng)力，中和軸以下為拉應(yīng)力；逆時(shí)針彎曲時(shí)，中和軸以上為拉應(yīng)力，以下為壓應(yīng)力。見圖2-7.圖2-7彎曲壓力分布2)剪應(yīng)力剪應(yīng)力在截面上的分布也是不均勻的，其分布規(guī)律如圖2-8。圖2-8剪應(yīng)力分布平均剪應(yīng)力：（2-8）截面上的剪應(yīng)力（2-9）I截面慣性矩；S計(jì)算點(diǎn)以上截面對(duì)中和軸的面積矩；b界面寬度。剪應(yīng)力沿截面分布具有如下特征：剪應(yīng)力在梁高方向的分布是中和軸處最大，以近拋物線的形狀分布，在截面邊沿處剪應(yīng)力為零。沿梁長度方向，支座處剪力最大，剪應(yīng)力也最大；截面的抗剪主要靠

52、腹板（即梁的截面中部）。（4）受彎構(gòu)件的變形受彎構(gòu)件在荷載作用下要產(chǎn)生彎曲，于是將產(chǎn)生彎曲變形，使梁產(chǎn)生撓度。1）梁的撓度跨中最大。2）撓度的大小與正彎矩成正比。3）跨度相同、荷載相同時(shí)，簡(jiǎn)支梁的撓度比連續(xù)梁、二端固定或一端固定一端簡(jiǎn)支的梁要大。4）撓度的大小與梁的EI（剛度）成反比。 （5）受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)1）要滿足彎曲應(yīng)力不超過材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。即最大彎矩處的最大彎曲應(yīng)力必須小于強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。     （2-10）   2）梁內(nèi)最大剪力的斷面平均剪應(yīng)力不超過材料抗剪的設(shè)計(jì)值。  3）梁的最大撓度值不得超過規(guī)范規(guī)定的數(shù)值。

53、四、幾種基本構(gòu)件的比較上述幾種基本構(gòu)件的合理應(yīng)用，就能取得合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1軸心受拉構(gòu)件是受力最好的構(gòu)件（1）最能充分發(fā)揮材料性能。因在外力作用下，沿構(gòu)件全長及截面的內(nèi)力及應(yīng)力都是均勻分布。（2）在承受相同的荷載下，與受壓和受彎構(gòu)件相比所需的斷面最小。（3）只有具有最多數(shù)量的軸拉構(gòu)件和較少軸壓和受彎構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)體系才是最省材料和經(jīng)濟(jì)合理的體系。2軸壓構(gòu)件承載力受穩(wěn)定的影響，故應(yīng)避免長桿受壓，設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意側(cè)向穩(wěn)定。3偏心受壓構(gòu)件在相同截面下，因受偏心彎矩的影響，其承載力將隨偏心距的加大而大為減小。而且也要考慮側(cè)向穩(wěn)定的影響。4受彎構(gòu)件（1）構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)力不均勻分布，因此不能充分發(fā)揮材料的作用

54、。（2）還存在變形能否滿足要求的問題，有時(shí)雖已滿足強(qiáng)度要求，變形不能滿足時(shí)，則應(yīng)按變形要求增大構(gòu)件斷面尺寸。第三節(jié)多層與高層建筑結(jié)構(gòu)體系10層及10層以上或高度超過28m為高層建筑。一、多層砌體結(jié)構(gòu)（一）概述在同一房屋結(jié)構(gòu)體系中，采用兩種或兩種以上不同材料組成承重結(jié)構(gòu)體系的房屋，稱為混合結(jié)構(gòu)房屋。磚砌體結(jié)構(gòu)是指由鋼筋混凝土樓（屋）蓋和磚墻承重的結(jié)構(gòu)體系（亦稱磚混結(jié)構(gòu)）。砌體結(jié)構(gòu)一般是指采用鋼筋混凝土樓（屋）蓋和用磚或其他塊體（如：混凝土砌塊）砌筑的承重墻組成的結(jié)構(gòu)體系。木樓（屋）蓋與磚墻承重的結(jié)構(gòu)體系，稱為磚木結(jié)構(gòu)。（二）砌體結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍1主要優(yōu)點(diǎn)（1）主要承重結(jié)構(gòu)（承重墻）是用磚（

55、或其他塊體）砌筑而成的，這種材料任何地區(qū)都有，便于就地取材。常用的墻體材料有：a燒結(jié)普通磚：黏土磚、煤矸石磚、頁巖磚、煤矸石頁巖磚；b燒結(jié)多孔磚：黏土多孔磚（P型、M型）、煤矸石多孔磚、頁巖多孔磚；c蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚；d混凝土小型空心砌塊。（2）墻體既是圍護(hù)和分隔的需要，又可作為承重結(jié)構(gòu)，一舉兩得。（3）砌體結(jié)構(gòu)的剛度一般比較較大。（4）施工比較簡(jiǎn)單，進(jìn)度快，技術(shù)要求低，施工設(shè)備簡(jiǎn)單。2主要缺點(diǎn)（1）砌體強(qiáng)度比混凝土強(qiáng)度低得多，故建造房屋的層數(shù)有限，一般不超過7層。（2）砌體是脆性材料，抗壓能力尚可，抗拉、抗剪強(qiáng)度都很低，因此抗震性能較差。（3）多層砌體房屋一般宜采用剛性方案，故其橫墻

56、間距受到限制，因此不可能獲得較大的空間，故一般只能用于住宅、普通辦公樓、學(xué)校、小型醫(yī)院等民用建筑以及中小型工業(yè)建筑。（三）磚砌體房屋的墻體布置方案1橫墻承重方案樓層的荷載通過板梁傳至橫墻，橫墻作為主要承重豎向構(gòu)件，縱墻僅起圍護(hù)、分隔、自承重及形成整體作用。優(yōu)點(diǎn)：橫墻較密，房屋橫向剛度較大，整體剛度好。外縱墻不是承重墻，因此立面處理比較方便，可以開設(shè)較大的門窗洞口?？拐鹦阅茌^好。缺點(diǎn)：橫墻間距較密，房間布置的靈活性差，故多用于宿舍、住宅等居住建筑。2縱墻承重方案其受力特點(diǎn)是：板荷載傳給梁，再由梁傳給縱墻。這時(shí)縱墻是主要承重墻。橫墻只承受小部分荷載，橫墻的設(shè)置主要為了滿足房屋剛度和整體性的需要，其

57、間距比較大。優(yōu)點(diǎn)：房間的空間可以較大，平面布置比較靈活。缺點(diǎn)：房屋的剛度較差，縱墻受力集中，縱墻較厚或要加壁柱。適用于：教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)室、辦公樓、醫(yī)院等。3縱橫墻承重方案根據(jù)房間的開間和進(jìn)深要求，有時(shí)需采取縱橫墻同時(shí)承重的方案。橫墻的間距比縱墻承重方案小。但一般可比橫墻承重方案大，房屋的剛度介于前兩者之間。4內(nèi)框架承重方案在外墻承重的同時(shí)，有一部分內(nèi)墻采用鋼筋混凝土柱代替，以取得較大的空間。內(nèi)框架承重方案的特點(diǎn)：（1）橫墻較少，房屋的空間剛度較差；（2）墻的帶形基礎(chǔ)與柱的單獨(dú)柱基沉降不容易一致；（3）鋼筋混凝土柱與磚墻的壓縮性能不一樣，容易造成不均勻變形而產(chǎn)生次應(yīng)力，當(dāng)層數(shù)較多時(shí)，在設(shè)計(jì)上應(yīng)給予

58、考慮；（4）以柱代替內(nèi)承重墻，在使用上可以取得較大的空間。適用于：教學(xué)樓、醫(yī)院、商店、旅館等建筑物。（四）砌體房屋的構(gòu)造要求1要滿足墻體的高厚比（1）砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定磚墻（或磚柱）的允許高厚比應(yīng)按砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 500032001）61.1式驗(yàn)算。（2）當(dāng)高厚比不能滿足要求時(shí)，可采取以下措施：1）增加墻體厚度；2）加設(shè)壁柱（即墻垛）；3）加設(shè)構(gòu)造柱；4）減小橫墻間距。2橫墻間距s根據(jù)橫墻間距s的不同，磚砌體房屋的靜力計(jì)算有三種計(jì)算方案見表2-1，如圖2-9：圖2-9  砌體房屋的計(jì)算方案（1）剛性方案。在荷載作用下，樓層視為墻、柱的不動(dòng)鉸支座。即認(rèn)為房屋不產(chǎn)生水平位移。（

59、2）剛彈性方案。在荷載作用下，樓層視為墻柱可動(dòng)鉸支座，樓蓋平面較大，可考慮空間工作的平面排架或框架計(jì)算。其空間影響系數(shù)可按砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表424采用。（3）彈性方案。房屋在水平力作用下將產(chǎn)生水平位移，房屋的靜力計(jì)算可按屋架、大梁與墻（柱）為鉸接的不考慮空間工作的平面排架或框架計(jì)算。3縱墻盡可能貫通。45層及5層以上房屋的墻，以及受振動(dòng)或?qū)痈叽笥?m的墻、柱所用材料的最低強(qiáng)度等級(jí)，應(yīng)符合下列要求：（1）磚采用MUl0；（2）砌塊采用MU75；（3）石材采用MU30；（4）砂漿采用M5。注：對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限大于50年的房屋，墻、柱所用材料的最低強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)至少提高一級(jí)。5地面以下或防

60、潮層以下的砌體，潮濕房間的墻，所用材料的最低強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)符合表22的要求。表2-2注：在凍脹地區(qū)，地面以下或防潮層以下的砌體，不宜采用多孔磚，如采用時(shí)，其孔洞應(yīng)用水泥砂漿灌實(shí)。當(dāng)采用混凝土砌塊砌體時(shí)，其孔洞應(yīng)采用強(qiáng)度等級(jí)不低于Cb20的混凝土灌實(shí)；對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限大于50年的房屋，表中材料強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)至少提高一級(jí)，6承重的獨(dú)立磚柱截面尺寸不應(yīng)小于240mmX 370mm。毛石墻的厚度不宜小于350mm，毛料石柱較小邊長不宜小于400 mm。注：當(dāng)有振動(dòng)荷載時(shí)，墻、柱不宜采用毛石砌體。7跨度大于6m的屋架和跨度大于下列數(shù)值的梁，應(yīng)在支承處砌體上設(shè)置混凝土或鋼  筋混凝土墊塊；

61、當(dāng)墻中設(shè)有圈梁時(shí)，墊塊與圈梁宜澆成整體。（1）對(duì)磚砌體為48m；（2）對(duì)砌塊和料石砌體為42m；（3）對(duì)毛石砌體為39m。8當(dāng)梁跨度大于或等于下列數(shù)值時(shí)，其支承處宜加設(shè)壁柱，或采取其他加強(qiáng)措施；（1）對(duì)240mm厚的磚墻為6m，對(duì)180mm厚的磚墻為48m；（2）對(duì)砌塊、料石墻為48m。9預(yù)制鋼筋混凝土板的支承長度，在墻上不宜小于l00mm；在鋼筋混凝土圈梁上不宜小于80mm；當(dāng)利用板端伸出鋼筋拉結(jié)和混凝土灌縫時(shí)，其支承長度可為40mm，但板端縫寬不小于80mm，灌縫混凝土不宜低于Cb20（即C20）。10支承在墻、柱上的吊車梁、屋架及跨度大于或等于下列數(shù)值的預(yù)制梁的端部，應(yīng)采用錨固件與墻、柱上的墊塊錨固：（1）對(duì)磚砌體為9m；（2）對(duì)砌塊和料石砌體為72m。11填充墻、隔墻應(yīng)分別采取措施與周邊構(gòu)件可靠連接。12山墻處的壁柱宜砌至山墻頂部，屋面構(gòu)件應(yīng)與山墻可靠拉