02第一章建筑結(jié)構(gòu)概論

第一章建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)概論論董冬第二節(jié)建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)的類(lèi)類(lèi)型一、建筑筑物的構(gòu)構(gòu)造一、基礎(chǔ)：基礎(chǔ)是是房屋底底部與地地基接觸觸的承重重結(jié)構(gòu)，，它的作作用是把把房屋上上部的荷荷載傳給給地基。。二二、墻：墻是建建筑物的的承重結(jié)結(jié)構(gòu)和圍圍護(hù)構(gòu)件件。三三、樓板層和和地坪層層：樓板層層是水平平方向的的承重結(jié)結(jié)構(gòu)，并并用來(lái)分分隔樓層層之間的的空間。。四四、樓梯：：樓梯是房房屋的垂垂直交通通工具，，作為人人們上下下樓層和和發(fā)生緊緊急事故故時(shí)疏散散人流之之用。五、屋頂：屋頂是是房屋頂頂部的圍圍護(hù)構(gòu)件件，抵抗抗風(fēng)、雨雨、雪的的侵襲和和太陽(yáng)輻輻射熱的的影響。。屋頂又又是房屋屋的承重重結(jié)構(gòu)，，承受風(fēng)風(fēng)、雪和和施工期期間的各各種荷載載。六、門(mén)窗：門(mén)主要要用來(lái)通通行人流流，窗主主要用來(lái)來(lái)采光和和通風(fēng)。。除上述六六部分八八大構(gòu)件件以外，，還有一一些附屬屬部分，，如陽(yáng)臺(tái)臺(tái)、雨篷篷、臺(tái)階階、煙囪囪等。組組成房屋屋的各部部分各自自起著不不同的作作用，但但歸納起起來(lái)是兩兩大類(lèi)，，即承重重構(gòu)件和和圍護(hù)構(gòu)構(gòu)件。二、建筑筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)的定義義建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)（結(jié)構(gòu)構(gòu)）——建筑中由由若干構(gòu)構(gòu)件連接接而成的的能承受受作用的的平面或或空間體體系。注：“作用””——能使結(jié)構(gòu)構(gòu)或構(gòu)件件產(chǎn)生效效應(yīng)（內(nèi)內(nèi)力、變變形、裂裂縫等））的各種種原因的的總稱(chēng)。。作用分為為：（1）直接作作用即即荷載：：如結(jié)構(gòu)自自重、人人群荷載載、風(fēng)荷荷載等；（2）間接作作用：如如地震、、基礎(chǔ)沉沉降、溫溫度變化化等。建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)的組成成1.水平構(gòu)構(gòu)件：：梁、、板等等，用用以承承受豎豎向荷荷載。。2.豎向構(gòu)件：：柱、墻等等，其作用用是支承水水平構(gòu)件或或承受受水平平荷載。3.基礎(chǔ)：其作作用是將建建筑物承受受的荷載傳傳至地基。。第三節(jié)建建筑結(jié)構(gòu)的的作用一、作用的的種類(lèi)在《民用建建筑設(shè)計(jì)通通則》（GB50352—2005））中對(duì)作用用分為：（1）直接接作用即即荷載：如如結(jié)構(gòu)自重重、人群荷荷載、風(fēng)荷荷載等；包括：永久久荷載、可可變荷載、、偶然荷載載三大類(lèi).（2）間接接作用：如如地震、基基礎(chǔ)沉降、、溫度變化化等。1荷載分分類(lèi)按隨時(shí)間的變異，結(jié)結(jié)構(gòu)上的荷荷載可分為為以下三類(lèi)類(lèi)：1.永久荷荷載永久荷載亦亦稱(chēng)恒荷載載，是指在在結(jié)構(gòu)使用用期間，其其值不隨時(shí)時(shí)間變化，，或者其變變化與平均均值相比可可忽略不計(jì)計(jì)的荷載。。如結(jié)構(gòu)自自重、土壓壓力、預(yù)應(yīng)應(yīng)力等。二、荷載的的分類(lèi)及荷荷載代表值值2.可變荷荷載可變荷載也也稱(chēng)為活荷荷載，是指指在結(jié)構(gòu)使使用期間，，其值隨時(shí)時(shí)間變化，，且其變化化值與平均均值相比不不可忽略的的荷載。3.偶偶然然荷荷載載在結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)使使用用期期間間不不一一定定出出現(xiàn)現(xiàn)，，而而一一旦旦出出現(xiàn)現(xiàn)，，其其量量值值很很大大且且持持續(xù)續(xù)時(shí)時(shí)間間很很短短的的荷荷載載稱(chēng)稱(chēng)為為偶偶然然荷荷載載。。2荷載載代代表表值值結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)，，對(duì)對(duì)于于不不同同的的荷荷載載和和不不同同的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)情情況況，，應(yīng)應(yīng)賦賦予予荷荷載載不不同同的的量量值值，，即即荷載載代代表表值值。在設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)，，對(duì)對(duì)荷荷載載賦賦予予一一個(gè)個(gè)規(guī)規(guī)定定的的量量值值，，即即荷載載代代表表值值，荷荷載載可可根根據(jù)據(jù)不不同同的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)要要求求規(guī)規(guī)定定不不同同的的代代表表值值，，以以使使之之能能更更確確切切地地反反映映它它在在設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)中中的的特特點(diǎn)點(diǎn)。。荷載規(guī)范中給給出4種代表值：標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值、組合合值、頻遇值值和準(zhǔn)永久值值。對(duì)永久荷載應(yīng)該該用標(biāo)準(zhǔn)值作作為代表值，對(duì)可變荷載應(yīng)根根據(jù)設(shè)計(jì)要求求用標(biāo)準(zhǔn)值、、組合值、頻頻遇值、準(zhǔn)永永久值作為代代表值。1）永久荷載載：標(biāo)準(zhǔn)值（（特征值）結(jié)構(gòu)使用期內(nèi)內(nèi)可能出現(xiàn)的的最大荷載值值永久荷載亦稱(chēng)稱(chēng)恒荷載，是指在結(jié)構(gòu)構(gòu)使用期間，，其值不隨時(shí)時(shí)間變化，或或者其變化與與平均值相比比可忽略不計(jì)計(jì)的荷載。如如結(jié)構(gòu)自重、、土壓力、預(yù)預(yù)應(yīng)力等。荷載標(biāo)準(zhǔn)值就是結(jié)構(gòu)在設(shè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)內(nèi)具有一定概概率的最大荷荷載值,它是荷載的基基本代表值。。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期——為確定可變荷荷載代表值而而選定的時(shí)間間參數(shù)，一般般取為50年。永久荷荷載主主要是是結(jié)構(gòu)構(gòu)自重重及粉粉刷、、裝修修，固固定設(shè)設(shè)備的的重量量。一一般可可按結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的的設(shè)計(jì)計(jì)尺寸寸和材材料或或結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件單位位體積積（或或面積積）的的自重重標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值確確定。。對(duì)于自自重變變異性性較大大的材材料，，在設(shè)設(shè)計(jì)中中應(yīng)根根據(jù)其其對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)有有利或或不利利的情情況，，分別別取其其自重重的下下限值值或上上限值值。[例]取鋼筋混凝凝土單位體體積自重標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值為25kN/m3，則截面尺尺寸為200×500mm的的鋼筋混凝凝土矩形截截面梁的自自重標(biāo)準(zhǔn)值值為0.2×0.5×25=2.5kN/m。。標(biāo)準(zhǔn)值2)可變荷載組合值

使組合后的荷載效應(yīng)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的超越概率與該荷載單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)相應(yīng)的概率一致的荷載值。可變荷載的組合值取標(biāo)準(zhǔn)值乘以組合值系數(shù)可變荷載也也稱(chēng)為活荷載，是指在結(jié)結(jié)構(gòu)使用期期間，其值值隨時(shí)間變變化，且其其變化值與平平均值相比比不可忽略略的荷載。頻遇值（時(shí)時(shí)而出現(xiàn)的的較大荷載載值）準(zhǔn)永久值（（具有較長(zhǎng)長(zhǎng)的總持續(xù)續(xù)時(shí)間，對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)的影影響有如永永久荷載））可變荷載的頻遇值取標(biāo)準(zhǔn)值乘以頻遇值系數(shù)可變荷載的準(zhǔn)永久值取標(biāo)準(zhǔn)值乘以準(zhǔn)永久值系數(shù)可見(jiàn)，可變變荷載的四四個(gè)代表值值，除標(biāo)準(zhǔn)值外外，其余三三項(xiàng)均是在在標(biāo)準(zhǔn)值的的基礎(chǔ)上乘乘以某個(gè)系系數(shù)，可變荷載的的標(biāo)準(zhǔn)值稱(chēng)稱(chēng)為基本代表值值。3.偶然荷載在結(jié)構(gòu)使用用期間不一一定出現(xiàn)，，而一旦出出現(xiàn)，其量值很大大且持續(xù)時(shí)間間很短的荷載稱(chēng)稱(chēng)為偶然然荷載。。一、極極限狀態(tài)態(tài)1結(jié)構(gòu)的安安全等級(jí)級(jí)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，應(yīng)根根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)破壞可可能產(chǎn)生生的后果果（危及及人的生生命、造造成經(jīng)濟(jì)濟(jì)損失、、產(chǎn)生社社會(huì)影響響等）的的嚴(yán)重性性，采用用不同的的安全等等級(jí)。根據(jù)破壞壞后果的的嚴(yán)重程程度，建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)劃分為為三個(gè)安安全等級(jí)級(jí)。第四節(jié)建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)極限限表1.2.1建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)安全等級(jí)破壞后果建筑物類(lèi)型一級(jí)很?chē)?yán)重重要的房屋二級(jí)嚴(yán)重一般的房屋三級(jí)不嚴(yán)重次要的房屋2結(jié)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)使用年年限定義：房屋建筑筑在正常常設(shè)計(jì)、、正常施施工、正正常使用用和維護(hù)下所應(yīng)應(yīng)達(dá)到的的持久年年限。結(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)設(shè)計(jì)使用用年限應(yīng)按下表采用用。3結(jié)構(gòu)的的功能要求1）結(jié)構(gòu)的功功能要求功能要求適用性耐久性安全性安全性——結(jié)構(gòu)在正正常施工和正正常使用的條條件下，能承承受可能出現(xiàn)現(xiàn)的各種作用用；在設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)定的偶然事件（如強(qiáng)烈地震震、爆炸、車(chē)車(chē)輛撞擊等））發(fā)生時(shí)和發(fā)發(fā)生后，仍能能保持必需的的整體穩(wěn)定性性，即結(jié)構(gòu)僅僅產(chǎn)生局部的的損壞而不致致發(fā)生連續(xù)倒倒塌。適用性——結(jié)構(gòu)在正正常使用時(shí)具具有良好的工工作性能。例例如，不會(huì)出出現(xiàn)影響正常常使用的過(guò)大大變形或振動(dòng)動(dòng)；不會(huì)產(chǎn)生生使使用者感感到不安的裂裂縫寬度等。。耐久性——結(jié)構(gòu)在正正常維護(hù)條件件下具有足夠夠的耐久性能能，即在正常常維護(hù)條件下下結(jié)構(gòu)能夠正正常使用到規(guī)規(guī)定的設(shè)計(jì)使使用年限。例例如，結(jié)構(gòu)材材料不致出現(xiàn)現(xiàn)影響功能的的損壞，鋼筋筋混凝土構(gòu)件件的鋼筋不致致因保護(hù)層過(guò)過(guò)薄或裂縫過(guò)過(guò)寬而銹蝕等等。2）結(jié)構(gòu)的可可靠性和可靠靠度的概念結(jié)構(gòu)可靠性——結(jié)構(gòu)的安安全性、適用用性和耐久性性的總稱(chēng)。結(jié)構(gòu)可靠度——結(jié)構(gòu)在規(guī)規(guī)定時(shí)間內(nèi)，，在規(guī)定條件件下，完成預(yù)定功能的概概率。(規(guī)定時(shí)間間指設(shè)計(jì)使使用年限；；規(guī)定條件件指正常設(shè)設(shè)計(jì)、正常常施工、正正常使用和和正常維護(hù)護(hù)，不包括括錯(cuò)誤設(shè)計(jì)計(jì)、錯(cuò)誤施施工和違反反原來(lái)規(guī)定定的使用情情況。)結(jié)構(gòu)的可靠靠度是結(jié)構(gòu)構(gòu)可靠性的的概率度量量，即對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)可靠性性的定量描描述。注意1：結(jié)構(gòu)可靠度度與結(jié)構(gòu)使使用年限長(zhǎng)長(zhǎng)短有關(guān)。。《統(tǒng)一標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)》以結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)使用年限限為計(jì)算結(jié)結(jié)構(gòu)可靠度度的時(shí)間基基準(zhǔn)。注意2：結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)使用年限限雖與結(jié)構(gòu)構(gòu)使用壽命命有聯(lián)系，，但不等同同。當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)的使用年年限超過(guò)設(shè)設(shè)計(jì)使用年年限后，并并不意味著著結(jié)構(gòu)就要要報(bào)廢，但但其可靠度度將逐漸降降低。2.結(jié)構(gòu)功功能的極限限狀態(tài)（1）定義義整個(gè)結(jié)構(gòu)或或結(jié)構(gòu)的一一部份，超超過(guò)某一特特定狀態(tài)就就不能滿(mǎn)足足設(shè)計(jì)規(guī)定定的某一功功能（安全全性、適用用性、耐久久性）要求求，該特定定狀態(tài)稱(chēng)為為該功能的的極限狀態(tài)態(tài)。極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)（2）分類(lèi)類(lèi)1）承載能力極極限狀態(tài)——這種種極限狀態(tài)態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到到最大承載載能力或不不適于繼續(xù)續(xù)承載的變變形。承載載能力極限限狀態(tài)主要要考慮關(guān)于于結(jié)構(gòu)安全性性的功能。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件出出現(xiàn)下列狀狀態(tài)之一時(shí)時(shí)，即認(rèn)為為超過(guò)了承承載能力極極限狀態(tài)：：●結(jié)構(gòu)構(gòu)件件或連接因因材料強(qiáng)度度不夠而破破壞；●整個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的的一部分作作為剛體失失去平衡（（如傾覆等等）；●結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體體系；(結(jié)結(jié)構(gòu)是個(gè)幾幾何穩(wěn)定的的不變體系系)●結(jié)構(gòu)或結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪喪失穩(wěn)定（（如柱子被被壓曲等））。2）正常使用極極限狀態(tài)——正常常使用極限限狀態(tài)對(duì)應(yīng)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或或結(jié)構(gòu)構(gòu)件件達(dá)到正常常使用或耐耐久性能的的某項(xiàng)規(guī)定限限值。這一狀態(tài)態(tài)對(duì)應(yīng)于適用性或耐耐久性的功能。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件出出現(xiàn)下列狀狀態(tài)之一時(shí)時(shí)，即認(rèn)為為超過(guò)了正正常使用極極限狀態(tài)：：●影響正常常使用或外外觀的變形形；●影響正常常使用或耐耐久性能的的局部損壞壞（包括裂裂縫）；●影響正常常使用的振振動(dòng)；●影響正常常使用的其其他特定狀狀態(tài)等。第五節(jié)建建筑的等級(jí)級(jí)一、耐久等等級(jí)在《民用建建筑設(shè)計(jì)通通則》（GB50352—2005））中對(duì)建筑筑物的耐久久年限（設(shè)設(shè)計(jì)使用年年限）做如如下規(guī)定：：1類(lèi)：設(shè)計(jì)計(jì)使用年限限為5年，，適用于臨臨時(shí)性建筑筑。2類(lèi)：設(shè)計(jì)計(jì)使用年限限為25年年，適用于于易于替換換結(jié)構(gòu)構(gòu)件件的建筑。。3類(lèi)類(lèi)：：設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)使使用用年年限限為為50年年，，適適用用于于普普通通的的建建筑筑物物。。4類(lèi)類(lèi)：：設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)使使用用年年限限為為100年年，，適適用用于于紀(jì)紀(jì)念念性性建建筑筑和和特特別別重重要要的的建建筑筑。。2、、耐耐火火等等級(jí)級(jí)我國(guó)國(guó)《《建建筑筑設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)防防火火規(guī)規(guī)范范》》（（GB50016——2006））中中規(guī)規(guī)定定，，9層層及及9層層以以下下的的住住宅宅建建筑筑、、建建筑筑高高度度不不超超過(guò)過(guò)24m的的公公共共建建筑筑、、建建筑筑高高度度超超24m的的單單層層公公共共建建筑筑、、工工業(yè)業(yè)建建筑筑等等的的耐耐火火等等級(jí)級(jí)分分為為四級(jí)。。耐火火等等級(jí)級(jí)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)是是依依據(jù)據(jù)房房屋屋主主要要構(gòu)構(gòu)件件的的燃燃燒燒性性能能和和耐耐火火極極限限確確定定的的。。（1））燃燃燒燒性性能能指主主要要構(gòu)構(gòu)件件在在名名火火或或高高溫溫作作用用下下燃燃燒燒與與否否，，以以及及燃燃燒燒的的難難易易。。分分燃燃燒燒材材料料(如如木木材材等等)、、難難燃燃燒燒材材料料(如如木木絲絲板板等等)和和非非燃燃燒燒材材料料(如如磚磚、、石石等等)。。（2））耐耐火火極極限限它的的單單位位為為小小時(shí)時(shí)。。耐耐火火極極限限指指的的是是從從受受到到火火的的作作用用起起，，到到失失掉掉支支持持能能力力或或發(fā)發(fā)生生穿穿透透性性裂裂縫縫、、或或背背火火一一面面溫溫度度升升高高到到220℃℃時(shí)時(shí)所所延延續(xù)續(xù)的的時(shí)時(shí)間間。。不燃燃燒燒體體：：在在空空氣氣中中受受到到火火燒燒或或高高溫溫作作用用時(shí)時(shí)，，不不起起火火、、不不燃燃燒燒、、不不碳碳化化。。結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件的的耐耐火火性性能能一、、構(gòu)構(gòu)件件的的燃燃燒燒性性能能難燃燃燒燒體體：：在在空空氣氣中中受受到到火火燒燒或或高高溫溫作作用用時(shí)時(shí)，，難難起起火火、、難難燃燃燒燒、、難難碳碳化化，，當(dāng)當(dāng)火火源源移移走走后后，，燃燃燒燒或或微微燃燃立立即即停停止止。。燃燒燒體體：：在在明明火火或或高高溫溫作作用用時(shí)時(shí)，，能能立立即即著著火火燃燃燒燒，，且且火火源源移移走走后后，，仍仍能能繼繼續(xù)續(xù)燃燃燒燒或或微微燃燃。。是指指在在標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的的耐耐火火試試驗(yàn)驗(yàn)中中，，從從構(gòu)構(gòu)件件受受到到火火的的作作用用，，到到失失去去穩(wěn)穩(wěn)定定性性或或完完整整性性或或絕絕熱熱性性為為止止的的時(shí)時(shí)間間，，以以小小時(shí)時(shí)計(jì)計(jì)。。結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件的的耐耐火火極極限限標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)升升溫溫曲曲線(xiàn)線(xiàn)梁：：兩兩側(cè)側(cè)和和底底面面共共三三面面受受火火；；受火條條件板：下下面受受火；；柱：所所有垂垂直面面受火火；墻：一一面受受火。。判別條條件失去穩(wěn)穩(wěn)定性性：指指失去去支撐撐能力力或抗抗變形形能力力；失去完完整性性：指指當(dāng)構(gòu)構(gòu)件一一面受受火時(shí)時(shí)，出出現(xiàn)穿穿透性性裂縫縫或穿穿火孔孔隙；；失去絕絕熱性性：指指失去去隔絕絕過(guò)量量熱傳傳導(dǎo)的的性能能。分隔構(gòu)件(不承重)以完整性和絕熱性?xún)蓚€(gè)控制條件作為判別依據(jù)；承重構(gòu)件以穩(wěn)定性單一條件作為判別依據(jù)；承重分隔構(gòu)件