第一章建筑結(jié)構(gòu)概論

第一章建筑結(jié)構(gòu)概論董冬第二節(jié)建筑結(jié)構(gòu)的類型一、建筑物的構(gòu)造

一、基礎(chǔ)：基礎(chǔ)是房屋底部與地基接觸的承重結(jié)構(gòu)，它的作用是把房屋上部的荷載傳給地基。

二、墻：墻是建筑物的承重結(jié)構(gòu)和圍護構(gòu)件。

三、樓板層和地坪層：樓板層是水平方向的承重結(jié)構(gòu)，并用來分隔樓層之間的空間。

四、樓梯：樓梯是房屋的垂直交通工具，作為人們上下樓層和發(fā)生緊急事故時疏散人流之用。

五、屋頂：屋頂是房屋頂部的圍護構(gòu)件，抵抗風(fēng)、雨、雪的侵襲和太陽輻射熱的影響。屋頂又是房屋的承重結(jié)構(gòu)，承受風(fēng)、雪和施工期間的各種荷載。

六、門窗：門主要用來通行人流，窗主要用來采光和通風(fēng)。

除上述六部分八大構(gòu)件以外，還有一些附屬部分，如陽臺、雨篷、臺階、煙囪等。組成房屋的各部分各自起著不同的作用，但歸納起來是兩大類，即承重構(gòu)件和圍護構(gòu)件。二、建筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)的定義建筑結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)）——建筑中由若干構(gòu)件連接而成的能承受作用的平面或空間體系。

注：“作用”——能使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生效應(yīng)（內(nèi)力、變形、裂縫等）的各種原因的總稱。作用分為：（1）直接作用即荷載：如結(jié)構(gòu)自重、人群荷載、風(fēng)荷載等；（2）間接作用：如地震、基礎(chǔ)沉降、溫度變化等。建筑結(jié)構(gòu)的組成

1.水平構(gòu)件：梁、板等，用以承受豎向荷載。

2.豎向構(gòu)件：柱、墻等，其作用是支承水平構(gòu)件或承受水平荷載。

3.基礎(chǔ)：其作用是將建筑物承受的荷載傳至地基。第三節(jié)建筑結(jié)構(gòu)的作用一、作用的種類在《民用建筑設(shè)計通則》（GB50352—2005）中對作用分為：（1）直接作用即荷載：如結(jié)構(gòu)自重、人群荷載、風(fēng)荷載等；包括：永久荷載、可變荷載、偶然荷載三大類.（2）間接作用：如地震、基礎(chǔ)沉降、溫度變化等。1荷載分類按隨時間的變異，結(jié)構(gòu)上的荷載可分為以下三類：1.永久荷載永久荷載亦稱恒荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時間變化，或者其變化與平均值相比可忽略不計的荷載。如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。

二、荷載的分類及荷載代表值2.可變荷載可變荷載也稱為活荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載。3.偶然荷載在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時間很短的荷載稱為偶然荷載。2荷載代表值結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對于不同的荷載和不同的設(shè)計情況，應(yīng)賦予荷載不同的量值，即荷載代表值。在設(shè)計時，對荷載賦予一個規(guī)定的量值，即荷載代表值，荷載可根據(jù)不同的設(shè)計要求規(guī)定不同的代表值，以使之能更確切地反映它在設(shè)計中的特點。荷載規(guī)范中給出4種代表值：標準值、組合值、頻遇值和準永久值。對永久荷載應(yīng)該用標準值作為代表值，對可變荷載應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求用標準值、組合值、頻遇值、準永久值作為代表值。1）永永久久荷荷載載：：標標準準值值（（特特征征值值））結(jié)構(gòu)構(gòu)使使用用期期內(nèi)內(nèi)可可能能出出現(xiàn)現(xiàn)的的最最大大荷荷載載值值永久久荷荷載載亦亦稱稱恒荷荷載載，是是指指在在結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)使使用用期期間間，，其其值值不不隨隨時時間間變變化化，，或或者者其其變變化化與與平平均均值值相相比比可可忽忽略略不不計計的的荷荷載載。。如如結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)自自重重、、土土壓壓力力、、預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力等等。。荷載載標標準準值值就是是結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)在在設(shè)設(shè)計計基基準準期期內(nèi)內(nèi)具具有有一一定定概概率率的的最最大大荷荷載載值值,它是荷載載的基本本代表值值。設(shè)計基準準期——為確定可可變荷載載代表值值而選定定的時間間參數(shù)，，一般取取為50年。永久荷載載主要是是結(jié)構(gòu)自自重及粉粉刷、裝裝修，固固定設(shè)備備的重量量。一般般可按結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件的設(shè)計計尺寸和和材料或或結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件單位位體積（（或面積積）的自自重標準準值確定定。對于自重重變異性性較大的的材料，，在設(shè)計計中應(yīng)根根據(jù)其對對結(jié)構(gòu)有有利或不不利的情情況，分分別取其其自重的的下限值值或上限限值。[例]取鋼筋混混凝土單單位體積積自重標標準值為為25kN/m3，則截面面尺寸為為200×500mm的鋼筋筋混凝土土矩形截截面梁的的自重標標準值為為0.2×0.5×25=2.5kN/m。標準值2)可變荷載載組合值

使組合后的荷載效應(yīng)在設(shè)計基準期內(nèi)的超越概率與該荷載單獨出現(xiàn)時相應(yīng)的概率一致的荷載值。可變荷載的組合值取標準值乘以組合值系數(shù)可變荷載載也稱為為活荷載，是指在在結(jié)構(gòu)使使用期間間，其值值隨時間間變化，，且其變化值與與平均值值相比不不可忽略略的荷載。。頻遇值（（時而出出現(xiàn)的較較大荷載載值）準永久值值（具有有較長的的總持續(xù)續(xù)時間，，對結(jié)構(gòu)構(gòu)的影響響有如永永久荷載載）可變荷載的頻遇值取標準值乘以頻遇值系數(shù)可變荷載的準永久值取標準值乘以準永久值系數(shù)可見，可可變荷載載的四個個代表值值，除標準值值外，其其余三項項均是在在標準值值的基礎(chǔ)礎(chǔ)上乘以以某個系系數(shù)，可變荷載載的標準準值稱為為基本代表表值。3.偶然荷載載在結(jié)構(gòu)使使用期間間不一定定出現(xiàn)，，而一旦旦出現(xiàn)，，其量值很大大且持續(xù)時間間很短的荷載稱稱為偶然然荷載。。一、極極限狀態(tài)態(tài)1結(jié)構(gòu)的安安全等級級建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計時時，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)濟濟損失、、產(chǎn)生社社會影響響等）的的嚴重性性，采用用不同的的安全等等級。根據(jù)破壞壞后果的的嚴重程程度，建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)劃分為為三個安安全等級級。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)的安全等級安全等級破壞后果建筑物類型一級很嚴重重要的房屋二級嚴重一般的房屋三級不嚴重次要的房屋2結(jié)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計計使用年年限定義：房屋建筑筑在正常常設(shè)計、、正常施施工、正正常使用用和維護下所應(yīng)應(yīng)達到的的持久年年限。結(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)設(shè)計使用用年限應(yīng)按下表表采用。。3結(jié)結(jié)構(gòu)的功功能要求求1）結(jié)構(gòu)構(gòu)的功能能要求功能要求適用性耐久性安全性安全性——結(jié)構(gòu)在在正常施工工和正常使使用的條件件下，能承承受可能出出現(xiàn)的各種種作用；在在設(shè)計規(guī)定定的偶然事件（如強烈地地震、爆炸炸、車輛撞撞擊等）發(fā)發(fā)生時和發(fā)發(fā)生后，仍仍能保持必必需的整體體穩(wěn)定性，，即結(jié)構(gòu)僅僅產(chǎn)生局部部的損壞而而不致發(fā)生生連續(xù)倒塌塌。適用性——結(jié)構(gòu)在在正常使用用時具有良良好的工作作性能。例例如，不會會出現(xiàn)影響響正常使用用的過大變變形或振動動；不會產(chǎn)產(chǎn)生使使用用者感到不不安的裂縫縫寬度等。。耐久性——結(jié)構(gòu)在在正常維護護條件下具具有足夠的的耐久性能能，即在正正常維護條條件下結(jié)構(gòu)構(gòu)能夠正常常使用到規(guī)規(guī)定的設(shè)計計使用年限限。例如，，結(jié)構(gòu)材料料不致出現(xiàn)現(xiàn)影響功能能的損壞，，鋼筋混凝凝土構(gòu)件的的鋼筋不致致因保護層層過薄或裂裂縫過寬而而銹蝕等。。2）結(jié)構(gòu)的的可靠性和和可靠度的的概念結(jié)構(gòu)可靠性性——結(jié)構(gòu)的的安全性、、適用性和和耐久性的的總稱。結(jié)構(gòu)可靠度度——結(jié)構(gòu)在在規(guī)定時間間內(nèi)，在規(guī)規(guī)定條件下下，完成預(yù)定功能的的概率。(規(guī)定時間間指設(shè)計使使用年限；；規(guī)定條件件指正常設(shè)設(shè)計、正常常施工、正正常使用和和正常維護護，不包括括錯誤設(shè)計計、錯誤施施工和違反反原來規(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)使使用年限長長短有關(guān)。。《統(tǒng)一標標準》以結(jié)構(gòu)的設(shè)計計使用年限限為計算結(jié)結(jié)構(gòu)可靠度度的時間基基準。注意2：結(jié)構(gòu)的設(shè)計計使用年限限雖與結(jié)構(gòu)構(gòu)使用壽命命有聯(lián)系，，但不等同同。當結(jié)構(gòu)構(gòu)的使用年年限超過設(shè)設(shè)計使用年年限后，并并不意味著著結(jié)構(gòu)就要要報廢，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）定義義整個結(jié)構(gòu)或或結(jié)構(gòu)的一一部份，超超過某一特特定狀態(tài)就就不能滿足足設(shè)計規(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）分類類1）承載能力極極限狀態(tài)——這種種極限狀態(tài)態(tài)對應(yīng)于結(jié)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件達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)之一時時，即認為為超過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度度不夠而破破壞；●整個結(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動體體系；(結(jié)結(jié)構(gòu)是個幾幾何穩(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)對應(yīng)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或或結(jié)構(gòu)構(gòu)件件達到正常常使用或耐耐久性能的的某項規(guī)定限限值。這一狀態(tài)態(tài)對應(yīng)于適用性或耐耐久性的功能。當結(jié)構(gòu)或結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件出出現(xiàn)下列狀狀態(tài)之一時時，即認為為超過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；●影響正常常使用的其其他特定狀狀態(tài)等。第五節(jié)建建筑的等級級一、耐久等等級在《民用建建筑設(shè)計通通則》（GB50352—2005））中對建筑筑物的耐久久年限（設(shè)設(shè)計使用年年限）做如如下規(guī)定：：1類：設(shè)計計使用年限限為5年，，適用于臨臨時性建筑筑。2類：設(shè)計計使用年限限為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：設(shè)計計使用年限限為50年年，適用于于普通的建建筑物。4類：設(shè)計計使用年限限為100年，適用用于紀念性性建筑和特特別重要的的建筑。2、耐火等等級我國《建筑筑設(shè)計防火火規(guī)范》（（GB50016——2006）中規(guī)定定，9層及及9層以下下的住宅建建筑、建筑筑高度不超超過24m的公共建建筑、建筑筑高度超24m的單單層公共建建筑、工業(yè)業(yè)建筑等的的耐火等級級分為四級。耐火等級標標準是依據(jù)據(jù)房屋主要要構(gòu)件的燃燃燒性能和和耐火極限限確定的。。（1）燃燒燒性能指主要構(gòu)件件在名火或或高溫作用用下燃燒與與否，以及及燃燒的難難易。分燃燃燒材料(如木材等等)、難燃燃燒材料(如木絲板板等)和非非燃燒材料料(如磚、、石等)。。（2）耐火火極限它的單位為為小時。耐耐火極限指指的是從受受到火的作作用起，到到失掉支持持能力或發(fā)發(fā)生穿透性性裂縫、或或背火一面面溫度升高高到220℃時所延延續(xù)的時間間。不燃燒體：：在空氣中中受到火燒燒或高溫作作用時，不不起火、不不燃燒、不不碳化。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的的耐火性能能一、構(gòu)件件的燃燒性性能難燃燒體：：在空氣中中受到火燒燒或高溫作作用時，難難起火、難難燃燒、難難碳化，當當火源移走走后，燃燒燒或微燃立立即停止。。燃燒體：在在明火或高高溫作用時時，能立即即著火燃燒燒，且火源源移走后，，仍能繼續(xù)續(xù)燃燒或微微燃。是指在標準準的耐火試試驗中，從從構(gòu)件受到到火的作用用，到失去去穩(wěn)定性或或完整性或或絕熱性為為止的時間間，以小時時計。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的的耐火極限限標準升溫曲曲線梁：兩側(cè)和和底面共三三面受火；；受火條件板：下面受受火；柱：所有垂垂直面受火火；墻：一面受受火。判別條件失去穩(wěn)定性性：指失去去支撐能力力或抗變形形能力；失去完整性性：指當構(gòu)構(gòu)件一面受受火時，出出現(xiàn)穿透性性裂縫或穿穿火孔隙；；失去絕熱性性：指失去去隔絕過量量熱傳導(dǎo)的的性能。分隔構(gòu)件(不承重)以完整性和絕熱性兩個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)件以穩(wěn)定性、完整性和絕熱性三個控制條件作為判別依據(jù)。耐火設(shè)計方方法確定建筑物物耐火等級級確定構(gòu)件耐耐火極限值值選擇耐火火措施分4個等級，，與建筑物的