02440混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必過(guò)資料

./《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》串講第一節(jié)混凝土結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)一、結(jié)構(gòu)的功能要求與可靠性〔考點(diǎn)1——P21．結(jié)構(gòu)的"三性"及對(duì)應(yīng)的四項(xiàng)功能要求〔1安全性：功能要求：〔2適用性功能要求：正常使用時(shí)具有良好的工作性能〔3耐久性功能要求：正常維護(hù)下具有足夠的耐久性能2、結(jié)構(gòu)的可靠性定義：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、在規(guī)定的條件下,完成預(yù)定功能的能力?！?規(guī)定時(shí)間：指設(shè)計(jì)使用年限,普通房屋為50年；〔2規(guī)定條件：指設(shè)計(jì)時(shí)所確定的正常設(shè)計(jì)、正常施工及正常使用條件；〔3預(yù)定功能：是否達(dá)極限狀態(tài)二、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限〔考點(diǎn)2——P2我國(guó)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,普通房屋和構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)使用年限為50年,紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為100年。三、混凝土結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)〔考點(diǎn)3——P31、承載能力極限狀態(tài)〔1定義：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或者達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形狀態(tài)；〔2結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過(guò)承載能力極限狀態(tài)后的常見(jiàn)破壞形態(tài)：傾覆、滑移、疲勞、喪失穩(wěn)定性、變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系等。2、正常使用極限狀態(tài)〔1定義：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)定限度的狀態(tài)；〔2理解：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件使用功能的破壞或受損害,或結(jié)構(gòu)質(zhì)量的惡化；〔3結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過(guò)正常使用極限狀態(tài)后的常見(jiàn)破壞形態(tài)：大變形、裂縫等第二節(jié)結(jié)構(gòu)的可靠度與可靠指標(biāo)一、結(jié)構(gòu)的可靠度〔考點(diǎn)4——P10-121、荷載效應(yīng)定義：荷載對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生的內(nèi)力和變形,用S表示。2、結(jié)構(gòu)抗力定義：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受荷載效應(yīng)的能力〔承載能力、剛度,用R表示。3、結(jié)構(gòu)的失效概率定義：結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能要求的概率,即R-S<0的概率,記為。4、結(jié)構(gòu)的可靠度〔填空——P12定義：結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi),在規(guī)定條件下完成預(yù)定功能的概率。理解：結(jié)構(gòu)的可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量。二、結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)〔考點(diǎn)5——P12結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)是在假定R、S均服從正態(tài)分布,且R-S=0的前提下得到的。以概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法是以結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)來(lái)度量結(jié)構(gòu)的可靠度的.與的關(guān)系：越大就越??；越小就越大。第三節(jié)混凝土結(jié)構(gòu)按近似概率的極限狀態(tài)實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式一、目標(biāo)可靠指標(biāo)〔考點(diǎn)6——P14定義：與失效概率限值相對(duì)應(yīng)的可靠指標(biāo),記為。分項(xiàng)系數(shù)〔考點(diǎn)7——P16-191、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面承載力時(shí)引入的與建筑物安全等級(jí)有關(guān)的分項(xiàng)系數(shù),用表示。取用方法：注意：抗震設(shè)計(jì)中不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)。2、材料分項(xiàng)系數(shù)定義：材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值與設(shè)計(jì)值的比值,一般。理解：材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值小于材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值3、荷載分項(xiàng)系數(shù)〔1荷載的基本分類：永久荷載、可變荷載、偶然荷載〔2荷載的代表值：分類：①永久荷載代表值〔1種：標(biāo)準(zhǔn)值②可變荷載代表值〔4種：標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、準(zhǔn)永久值、頻遇值理解：①荷載標(biāo)準(zhǔn)值是荷載的基本代表值；②荷載組合值：可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值乘上荷載組合系數(shù)〔得到,只針對(duì)可變荷載而言的；③荷載頻遇值：荷載的標(biāo)準(zhǔn)值乘上荷載頻遇值系數(shù)得到；④荷載準(zhǔn)永久值：荷載的標(biāo)準(zhǔn)值乘上荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)得到；⑤〔3極限狀態(tài)設(shè)計(jì)中荷載代表值的選用：①正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件短期的變形以及抗裂或裂縫寬度時(shí),采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)值；②荷載準(zhǔn)永久值用于正常使用極限狀態(tài)的長(zhǎng)期效應(yīng)組合。4、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：一般為50年5、荷載分項(xiàng)系數(shù)〔1定義：荷載設(shè)計(jì)值與荷載標(biāo)準(zhǔn)值的比值,一般?！?理解：荷載的設(shè)計(jì)值大于它的標(biāo)準(zhǔn)值〔3取值：三、設(shè)計(jì)表達(dá)式〔考點(diǎn)8——P201、荷載效應(yīng)組合方式：〔1基本組合：永久荷載效應(yīng)+可變荷載效應(yīng)〔2偶然組合：永久荷載效應(yīng)+可變荷載效應(yīng)+偶然荷載效應(yīng)〔偶然荷載代表值不乘分項(xiàng)系數(shù)2、承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式荷載效應(yīng)包括：基本組合、偶然組合荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值應(yīng)從由可變荷載效應(yīng)控制的組合和由永久荷載效應(yīng)控制的組合中取最不利值。3、正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式荷載效應(yīng)組合值S應(yīng)分別采用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、準(zhǔn)永久組合或標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用的影響；C為結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用要求所規(guī)定的變形、裂縫寬度和應(yīng)力等的限值。第二章單層廠房第一節(jié)單層廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置〔一結(jié)構(gòu)形式〔考點(diǎn)9——P271、結(jié)構(gòu)形式〔2種：排架結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu)2、排架結(jié)構(gòu)的組成和連接①組成：屋架〔或屋面梁+柱+基礎(chǔ)②連接方式：柱與基礎(chǔ)剛接,柱與屋架鉸接<二>、結(jié)構(gòu)組成與傳力路線〔考點(diǎn)10——P29-301、結(jié)構(gòu)組成〔1屋蓋結(jié)構(gòu)①組成：由屋面板〔包括天溝板、屋架或屋面梁〔包括屋蓋支撐組成；②分類：無(wú)檁和有檁屋蓋無(wú)檁屋蓋體系：將大型屋面板直接支承在屋架或屋面梁上的屋蓋體系；剛度大。有檁屋蓋體系：將小型屋面板或瓦林支承在檁條上,再將檁條支承在屋架上的屋蓋體系,剛度小?！踩Y(jié)構(gòu)布置〔考點(diǎn)11——P30-381、支撐〔1屋蓋支撐：包括上、下弦水平支撐、垂直支撐及縱向水平系桿?！?柱間支撐包括上部柱間支撐、中部柱間支撐及下部柱間支撐；①作用：保證廠房結(jié)構(gòu)的縱向剛度和穩(wěn)定,并將水平荷載傳至基礎(chǔ)；②位置：布置在伸縮縫區(qū)段的中央或鄰近中央。3、抗風(fēng)柱〔1抗風(fēng)柱上端與屋架的連接必須滿足兩個(gè)條件：①水平方向必須與屋架有可靠的連接以保證有效地傳遞風(fēng)荷載；②豎向脫開(kāi),兩者之間能允許一定的豎向位移,以防廠房與抗風(fēng)柱沉降不均勻時(shí)產(chǎn)生不利影響。〔2荷載：主要承受山墻風(fēng)荷載；〔3計(jì)算簡(jiǎn)化：按受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)4、基礎(chǔ)梁作用：承托維護(hù)墻,并將荷載傳給柱基礎(chǔ)頂面。用來(lái)承托圍護(hù)墻的重量,并將其傳至柱基礎(chǔ)頂面的梁稱為基礎(chǔ)梁。第二節(jié)排架計(jì)算〔一排架計(jì)算內(nèi)容及內(nèi)力分析步驟〔考點(diǎn)12——P38-641、排架計(jì)算的內(nèi)容：確定計(jì)算簡(jiǎn)圖、荷載計(jì)算、柱控制截面的內(nèi)力分析和內(nèi)力組合、水平位移驗(yàn)算。2、內(nèi)力分析步驟〔1確定計(jì)算單元及計(jì)算簡(jiǎn)圖：根據(jù)廠房平、剖面圖選取一榀中間橫向排架,初選柱的形式和尺寸,畫(huà)計(jì)算簡(jiǎn)圖；〔2荷載計(jì)算：確定計(jì)算單元范圍內(nèi)的屋面恒荷載、活荷載、風(fēng)荷載；根據(jù)吊車規(guī)格及臺(tái)數(shù)計(jì)算吊車荷載；〔3在各種荷載作用下,進(jìn)行排架內(nèi)力分析；等高排架用剪力分配法,不等高排架用力法；〔4柱控制截面的最不利內(nèi)力組合：根據(jù)偏壓構(gòu)件〔大小偏壓特點(diǎn)和荷載效應(yīng)組合列表進(jìn)行。〔二計(jì)算采用的假定①柱與基礎(chǔ)固結(jié)；②屋面梁或屋架與柱鉸接；③屋面梁或屋架無(wú)軸向變形。<三>、荷載計(jì)算〔考點(diǎn)13——P39-501、作用在排架上的荷載①恒載〔自重F1-F5：屋蓋〔F1<作用于柱頂>、上柱〔F2<作用于上柱底部截面中心線處,在牛腿頂面處>、下柱〔F3<作用于下柱底部,且與下柱截面中心線重合>、吊車梁及軌道零件自重〔F4<沿吊車梁的中線作用于牛腿頂面>、支承在牛腿上的維護(hù)結(jié)構(gòu)〔F5；②活載：屋面活載〔F6、吊車荷載〔、、、均布風(fēng)載〔、、集中風(fēng)載〔。2、屋面活荷載①組成：包括屋面均布活荷載、雪荷載、屋面積灰荷載；②計(jì)算方法：按屋面水平投影面積計(jì)算；③組合方式：取屋面均布活荷載與雪荷載的最大值與屋面積灰荷載組合；注意：屋面均布活荷載與雪荷載不同時(shí)出現(xiàn)。3、吊車荷載吊車豎向荷載和橫向水平荷載①吊車豎向荷載〔、最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值〔：根據(jù)吊車型號(hào)、規(guī)格確定；最小輪壓標(biāo)準(zhǔn)值〔：式中：、分別為大車、小車、吊車額定起重量的標(biāo)準(zhǔn)值；為多臺(tái)吊車的荷載折減系數(shù)；為各大輪子下影響線縱標(biāo)值的總和。②吊車水平荷載〔吊車縱向水平荷載：由大車的運(yùn)行機(jī)構(gòu)在剎車或啟動(dòng)時(shí)引起的縱向水平慣性力,作用于剎車輪與軌道的接觸點(diǎn),方向與軌道一致；吊車橫向水平荷載：當(dāng)小車吊有重物剎車或啟動(dòng)時(shí)所引起的橫向水平慣性力,作用在吊車梁頂面水平處。③組合方式：豎向荷載：?jiǎn)慰绮欢嘤?臺(tái)/排架,多跨不多于4臺(tái)/排架；水平荷載：?jiǎn)慰纭⒍嗫?臺(tái)/排架。4、風(fēng)荷載①定義：作用在建筑物或構(gòu)筑物表面上計(jì)算用的風(fēng)壓。垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：式中：為z高度處的風(fēng)振系數(shù)；為風(fēng)載體型系數(shù),主要與建筑物的體形和尺寸有關(guān)。為風(fēng)壓高度變化系數(shù)。②排架上的風(fēng)荷載計(jì)算方法按均布荷載考慮,其中：柱頂以下按柱頂標(biāo)高取值；柱頂至屋脊的屋蓋部分按天窗檐口或廠房檐口〔無(wú)天窗時(shí)標(biāo)高取值,但對(duì)排架的作用則按作用在柱頂?shù)乃郊酗L(fēng)荷載。歷年試題27：2010.1某單層廠房排架結(jié)構(gòu)及風(fēng)荷載體型系數(shù)如圖所示。基本風(fēng)壓w0=0.35kN/m2,柱頂標(biāo)高+12.00m,室外天然地坪標(biāo)高-0.30m,排架間距B=6.0m。求作用在排架柱A及柱B上的均布風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值qA及qB。<提示：距離地面10m處,=1.0；距離地面15m處,=1.14；其他高度按內(nèi)插法取值。>

[答案]〔1求風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù)按柱頂離室外天然地坪的高度：12+0.3=12.3m用內(nèi)插法確定風(fēng)壓高度變化系數(shù)〔2計(jì)算排架柱A及柱B上的均布風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值、〔3計(jì)算排架柱A及柱B上的均布風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值、[解析]該題考查對(duì)單層廠房排架風(fēng)荷載的計(jì)算方法和步驟的理解和識(shí)記。參考教材第49-50頁(yè)。〔四等高排架〔考點(diǎn)14——P50-641、定義：柱頂水平位移相等的排架。2、內(nèi)力計(jì)算方法：剪力分配法3、柱頂水平集中力作用下等高排架的內(nèi)力分析柱頂水平集中力作用下等高排架的內(nèi)力計(jì)算方法：剪力分配法利用三個(gè)條件求解柱頂剪力：平衡、變形和物理?xiàng)l件①平衡條件：柱頂作用的水平力與各柱頂?shù)乃郊袅ζ胶猗谧冃螚l件：橫梁軸向剛度無(wú)窮大,各柱頂?shù)奈灰葡嗟娶畚锢項(xiàng)l件：各柱的柱頂剪力和柱頂位置的關(guān)系柱頂剪力：剪力分配系數(shù)：第i根柱的抗剪剛度與所有柱的總的抗剪剛度的比值,。式中：4、任意荷載作用下等高排架的內(nèi)力分析求解步驟：〔1在排架柱頂附加一個(gè)不動(dòng)鉸支座,限制其水平側(cè)移；〔2此時(shí)排架變?yōu)槎喔淮纬o定柱,利用柱頂反力系數(shù)可求得各柱頂反力Ri及相應(yīng)的柱端剪力,則柱頂假想的不動(dòng)鉸支座反力為；〔3撤除不動(dòng)鉸支座,將R反向加于排架柱頂,用剪力分配法將其分配給各柱,求得柱頂剪力為；〔4疊加上述計(jì)算結(jié)果,可得到排架在任意荷載作用下的柱頂剪力,至此,排架各柱的內(nèi)力即可求解。歷年試題30：2010.1單層廠房排架結(jié)構(gòu)如圖a所示。已知W=15.0kN,q1=0.8kN／m,q2=0.4kN／m。試用剪力分配法計(jì)算各柱的柱頂剪力。<提示：支反力系數(shù)C11=0.3,見(jiàn)圖b<1>；圖b<2>、b<3>中的△u1=2△u2>[答案]〔1計(jì)算剪力分配系數(shù)〔2計(jì)算各柱頂剪力把荷載分成W、q1、q2三種情況,分別求出各柱頂所產(chǎn)生的剪力而后疊加q1作用下的不動(dòng)鉸支座反力：q2作用下的不動(dòng)鉸支座反力：在排架柱頂施加集中力和,并把它們與W相加后進(jìn)行剪力分配,再把分配到的柱頂剪力與柱頂不動(dòng)鉸支座反力相加,得到柱頂?shù)募袅χ礫解析]該題考查對(duì)用剪力分配法進(jìn)行排架柱內(nèi)力分析的步驟的理解和識(shí)記。參考教材第54-57頁(yè)?！参鍍?nèi)力組合〔考點(diǎn)15——P57-601、控制截面：指對(duì)柱配筋和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)起控制作用的截面2、柱的控制截面：〔1Ⅰ-Ⅰ上柱柱底截面：上柱的最大軸力和彎矩〔2Ⅱ-Ⅱ牛腿頂面：吊車豎向荷載作用下的彎矩最大〔3Ⅲ-Ⅲ下柱柱底截面：風(fēng)荷載和吊車橫向水平荷載作用下彎矩最大,且截面III-III的最不利內(nèi)力也是設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的依據(jù)3、控制內(nèi)力：排架柱是偏心受壓構(gòu)件〔大偏心、小偏心,縱向受力鋼筋的計(jì)算主要取決于軸向力N和彎矩M。4、內(nèi)力組合〔4種：〔1及相應(yīng)的N和V；〔2及相應(yīng)的N和V；〔3及相應(yīng)的M和V；〔4及相應(yīng)的N和M。當(dāng)柱采用對(duì)稱配筋和對(duì)稱基礎(chǔ)時(shí),〔1、〔2內(nèi)力組合可合并為及相應(yīng)的N和V。5、M、N對(duì)配筋量的影響N一定時(shí),M大,也大；M一定時(shí),小偏心受壓隨M的增加而增加；大偏心受壓則隨M的增加而減小6、荷載效應(yīng)的基本組合〔1由可變荷載效應(yīng)控制的組合：恒荷載+任一種"活荷載"〔或0.9[任意兩種或兩種以上"活荷載"]；〔2永久荷載效應(yīng)控制的組合：7、內(nèi)力組合式的注意事項(xiàng)〔1無(wú)論什么情況,恒載必須參加組合〔2目的在于得到最大內(nèi)力,其他為最大內(nèi)力的對(duì)應(yīng)值；〔3Dmax作用在A柱和Dmax作用在B柱不可能同時(shí)出現(xiàn),所以不可能在同一組組合中出現(xiàn)；〔4Tmax參加組合時(shí),必有垂直荷載項(xiàng)D<Dmax或Dmin>,而垂直荷載參加組合時(shí),不一定有Tmax項(xiàng)<未必剎車>；〔5風(fēng)荷載,左風(fēng)、右風(fēng)不同時(shí)存在,故不同時(shí)參加組合；〔6求Nmin時(shí),N=0的風(fēng)荷載應(yīng)參加組合〔六、單層廠房排架整體空間工作〔考點(diǎn)16——P60-621、定義：排架與排架、排架與山墻之間的相互制約作用,稱為廠房的整體空間作用。2、產(chǎn)生整體空間作用的條件〔2個(gè)：〔1各橫向排架之間必須有縱向聯(lián)系構(gòu)件；〔2各橫向排架的結(jié)構(gòu)或荷載不同。3、對(duì)吊車荷載等局部荷載,廠房的整體空間作用較均布荷載要大。因此,在廠房的設(shè)計(jì)中,當(dāng)需要考慮整體空間作用的有利影響時(shí),僅對(duì)吊車荷載而言。4、理解：〔1橫向排架間連接越可靠,受力的差別越大,整體空間作用越強(qiáng)；反之,則越??；〔2無(wú)檁屋蓋比有檁屋蓋、局部荷載比均布荷載及廠房的整體空間作用大；山墻的存在,整體空間作用也強(qiáng),由于山墻的剛度大,對(duì)相鄰排架的水平約束大。第三節(jié)單層廠房柱〔一、柱的類型〔考點(diǎn)17——P64-67實(shí)腹矩形柱、工字形柱、雙肢柱〔平腹稈、斜腹桿〔二、吊裝驗(yàn)算1、單層廠房鋼筋混凝土排架柱一般為預(yù)制柱,吊裝時(shí)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)還可能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,故需進(jìn)行吊裝時(shí)的承載力和裂縫寬度驗(yàn)算。2、吊裝時(shí)柱承受的荷載為其自重乘以動(dòng)力系數(shù)1.1~1.3,柱自重的分項(xiàng)系數(shù)取1.2?！踩⑴Ｍ取部键c(diǎn)18——P68-741、分類：為長(zhǎng)牛腿,為短牛腿,a為豎向力作用點(diǎn)到下柱邊緣的距離。2、牛腿的破壞形態(tài)：彎曲破壞〔1＞a/h0＞0.75、剪切破壞〔及混凝土局部壓碎破壞。3、牛腿的設(shè)計(jì)〔1設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定牛腿的截面尺寸、承載力計(jì)算和配筋構(gòu)造?！?截面尺寸確定：①寬度：與柱同寬；②高度：由斜裂縫寬度的控制條件及構(gòu)造要求確定。式中：、分別為作用于牛腿頂部按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的豎向力和水平拉力；為裂縫控制系數(shù)。對(duì)支承吊車梁的牛腿,取0.65,其他牛腿取0.85當(dāng)時(shí),取；當(dāng)考慮安裝偏差后的豎向力作用點(diǎn)位于下柱截面以內(nèi)時(shí),取a=0?！?計(jì)算簡(jiǎn)圖：以縱向水平鋼筋為拉桿、混凝土斜向壓力帶為壓桿所構(gòu)成的三角形桁架?！?縱向受拉鋼筋的計(jì)算：位于牛腿頂面的水平縱向受拉鋼筋由兩部分組成：①承受豎向力的抗彎鋼筋；②承受水平拉力的抗拉錨筋。鋼筋布置示意圖及構(gòu)造歷年試題36：2010.1,2005.1對(duì)單層廠房柱牛腿進(jìn)行承載力計(jì)算時(shí),可取什么樣的計(jì)算簡(jiǎn)圖?并畫(huà)出示意圖。[答案]以縱向水平鋼筋為拉桿、混凝土斜向壓力帶為壓桿所構(gòu)成的三角形桁架。見(jiàn)上圖[解析]該題考查對(duì)牛腿受力特點(diǎn)的理解。參考教材第72頁(yè)。歷年試題37：〔2007.10,2007.1,2006.1,2003.10柱子牛腿如圖所示。已知豎向力設(shè)計(jì)值Fv=300kN,水平拉力設(shè)計(jì)值Fh=60kN,采用鋼筋為HRB335〔fy=300N/mm2。試計(jì)算牛腿的縱向受力鋼筋面積。〔提示：as=60mm；A=當(dāng)a<0.3h0時(shí),取a=0.3h0[答案]〔1確定牛腿與下柱交接處的牛腿豎直截面的有效高度〔2確定a值：因此取a=222mm〔3計(jì)算牛腿的縱向受力鋼筋面積[解析]該題考查對(duì)牛腿配筋計(jì)算方法和步驟的理解和識(shí)記。參考教材第67-73頁(yè)。第四節(jié)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)〔一、柱下基礎(chǔ)設(shè)計(jì)〔考點(diǎn)19——P74-851、主要內(nèi)容：確定底面尺寸、基礎(chǔ)高度和變階處高度、底板配筋計(jì)算、構(gòu)造要求。2、底面尺寸確定：滿足地基承載力要求〔1軸心受壓柱下基礎(chǔ)假定：基礎(chǔ)是絕對(duì)剛性的；基底某點(diǎn)反力與該點(diǎn)的地基沉降成正比?；A(chǔ)底面積：式中：為上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載效應(yīng)；為地基土的承載力特征值；d為基礎(chǔ)埋深；為基礎(chǔ)自重和基底以上土重度的平均值,可近似取?！?偏心受壓柱下基礎(chǔ)基底線性分布的應(yīng)力應(yīng)滿足：、基底邊緣最大最小應(yīng)力按下式計(jì)算：偏心受壓基礎(chǔ)底面積采用試算法計(jì)算得到,步驟如下：①先按軸心受壓基礎(chǔ)公式估算基底面積,求得A1；②考慮偏心的影響,將基底面積A1增大1.2～1.4倍；③代入偏壓基礎(chǔ)基底應(yīng)力條件式驗(yàn)算是否滿足要求,④不滿足時(shí)對(duì)基底面積進(jìn)行調(diào)整,直到滿足為止。3、基礎(chǔ)高度確定：由構(gòu)造條件及基礎(chǔ)抗沖切條件確定先依構(gòu)造要求假定基礎(chǔ)高度,再按下式驗(yàn)算：式中：是相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)作用在上的地基土凈壓力設(shè)計(jì)值,；為受沖切承載力截面高度系數(shù),基礎(chǔ)高度時(shí)取1.0,時(shí)取0.9,其間線性內(nèi)插；為沖切破壞錐體最不利一側(cè)計(jì)算長(zhǎng)度。4、底板受力鋼筋計(jì)算：滿足受彎承載力要求,要求兩個(gè)方向配置鋼筋配筋計(jì)算的控制截面：柱與基礎(chǔ)交接處和變階處?！?軸心受壓柱長(zhǎng)邊方向Ⅰ-Ⅰ截面受力筋：短邊方向Ⅱ-Ⅱ截面受力筋：用臺(tái)階長(zhǎng)度和寬度代替式上兩式中的柱截面高度和截面寬度,并采用變階處的截面有效高度,可計(jì)算基礎(chǔ)變階處Ⅲ-Ⅲ和Ⅳ-Ⅳ截面由地基凈反力產(chǎn)生抵抗彎矩設(shè)計(jì)值所需的鋼筋面積。基礎(chǔ)底板兩個(gè)方向的配筋均應(yīng)取計(jì)算所得鋼筋截面面積的較大者〔2偏心受壓基礎(chǔ)用代替軸壓彎矩計(jì)算式中的pj計(jì)算；用代替軸壓彎矩計(jì)算式中的計(jì)算；其中表示I-I截面處的地基凈反力。歷年試題39：2008.10柱下獨(dú)立基礎(chǔ)如圖所示。基礎(chǔ)頂面作用的軸向壓力Nk=700kN,彎矩Mk=200kN·m,剪力Vk=25kN,修正后的地基承載力特征值a=200kN／m2,已知基礎(chǔ)底面尺寸b=3m,=2m,基礎(chǔ)埋置深度d=1.5m,基礎(chǔ)高度h=1.0m,基礎(chǔ)及以上土的重力密度平均值m=20kN／m3。試驗(yàn)算地基承載力是否滿足要求。[答案]〔1計(jì)算基礎(chǔ)底面積〔2計(jì)算基礎(chǔ)底面的抵抗矩W〔3計(jì)算基底壓力〔4計(jì)算基礎(chǔ)底面處彎矩和軸向壓力〔5計(jì)算基礎(chǔ)底面的最大、最小壓力值〔4驗(yàn)算地基承載力地基承載力滿足要求[解析]該題考查對(duì)地基承載力驗(yàn)算步驟的理解和識(shí)記。參考教材第78頁(yè)?！捕踯嚵?、當(dāng)廠房中有吊〔桁車時(shí)才設(shè)置吊車梁,它支承在牛腿上,直接承受吊車起重、運(yùn)行和制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的各種往復(fù)荷載；傳遞廠房的縱向荷載、保證廠房的縱向剛度。2、吊車荷載的動(dòng)力特性：吊車荷載具有沖擊和振動(dòng)作用,在計(jì)算吊車梁及其連接的強(qiáng)度時(shí),吊車豎向荷載應(yīng)乘以動(dòng)力系數(shù)。第三章多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié)多層框架的結(jié)構(gòu)組成與結(jié)構(gòu)布置〔一多層框架結(jié)構(gòu)的組成〔考點(diǎn)20——P93-971、框架結(jié)構(gòu)由橫梁、立柱和基礎(chǔ)連接而成。2、多層框架結(jié)構(gòu)的分類〔1現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)：整體性能及抗震性能好；〔2半現(xiàn)澆式框架：指梁、柱為現(xiàn)澆而樓板為預(yù)制,或柱為現(xiàn)澆、梁板為預(yù)制的結(jié)構(gòu)?！?裝配式框架：指梁、柱和樓板均為預(yù)制,然后通過(guò)焊接拼裝連接成整體的額框架結(jié)構(gòu)；〔4裝配整體式框架：指梁、柱、樓板均為預(yù)制,在吊裝就位后,焊接或綁扎節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋,通過(guò)澆搗混凝土,形成框架節(jié)點(diǎn),從而將梁、板、柱連成整體框架結(jié)構(gòu)?！捕⒍鄬涌蚣艿慕Y(jié)構(gòu)布置1、承重框架的布置方案〔1橫向框架承重方案：橫向剛度大,有利于室內(nèi)采光,不利于室內(nèi)管道通過(guò)；〔2縱向框架承重方案：由于房屋橫向剛度較弱,一般不宜采用；〔3縱橫向框架混合承重方案：整體性能好,兩個(gè)方向的側(cè)向剛度大,抗震性能好。有抗震設(shè)防要求的框架應(yīng)采用縱橫向框架混合承重方案。2、變形縫伸縮縫：建筑物平面較長(zhǎng),為減少溫度應(yīng)力的影響而設(shè)置,上部結(jié)構(gòu)斷開(kāi),下部結(jié)構(gòu)不斷開(kāi)。沉降縫：各部分剛度、高度、重量相差懸殊、土質(zhì)相差較大時(shí)而設(shè),上、下部結(jié)構(gòu)都要斷開(kāi)?？拐鹂p：為防止地震區(qū)廠房或廠房區(qū)段相鄰太近地震時(shí)發(fā)生碰撞而設(shè),寬度要滿足抗震縫要求。第二節(jié)現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移的近似計(jì)算方法〔一、結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖〔考點(diǎn)21——P991、跨度與層高〔1跨度①框架梁計(jì)算跨度取柱軸線間距離；跨度相差不超過(guò)10%時(shí),按等跨計(jì)算內(nèi)力;②柱的計(jì)算高度可以取層高,底層柱高一般取基礎(chǔ)頂面到樓面標(biāo)高處的距離;③屋面斜梁坡度不超過(guò)1/8時(shí),按水平梁計(jì)算2、框架梁截面抗彎剛度的計(jì)算樓板對(duì)框架梁的截面抗彎剛度影響較大,在計(jì)算框架梁截面慣性矩時(shí)應(yīng)考慮樓板的影響。對(duì)現(xiàn)澆樓蓋：中框架取I=2I0,邊框架取I=1.5I0；裝配整體式樓蓋：中框架取I=1.5I0,邊框架取I=1.2I0；裝配式樓蓋：則取I=I0。其中I0為矩形截面梁的截面慣性矩。3、荷載的計(jì)算與簡(jiǎn)化〔1荷載簡(jiǎn)化為節(jié)點(diǎn)荷載?！?樓〔屋面活荷載折減系數(shù)：①負(fù)荷面積大于25m2時(shí),取0.9；②折減系數(shù)隨計(jì)算截面以上樓面層數(shù)的增加而減小?！捕Q向荷載作用下的分層法〔考點(diǎn)22——P100-1011、假定：①框架無(wú)側(cè)移；②每一層框架梁上的豎向荷載只對(duì)本層的梁及與本層梁相連的框架柱產(chǎn)生彎矩和剪力,忽略對(duì)其它各層梁、柱的影響。2、分析方法與步驟①分解為一系列開(kāi)口框架。②用彎矩分配法計(jì)算各開(kāi)口框架的內(nèi)力；③開(kāi)口框架梁的內(nèi)力=原框架相應(yīng)層的內(nèi)力；原框架柱的內(nèi)力=相鄰兩個(gè)開(kāi)口框架中相同柱號(hào)的內(nèi)力疊加；④內(nèi)力疊加后的不平衡彎矩只分配不傳遞；3、注意除底層柱子外,其余各層柱的線剛度乘以0.9的折減系數(shù),彎矩傳遞系數(shù)取為1/3；梁端負(fù)彎矩可進(jìn)行調(diào)幅?！踩胶奢d作用下的反彎點(diǎn)法〔考點(diǎn)23——P102-1031、反彎點(diǎn)：彎矩為零的點(diǎn)。2、假定：①梁柱線剛度比為無(wú)限大；②忽略柱子軸向變形；③節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)角為零。3、反彎點(diǎn)位置：①底層柱為距基礎(chǔ)頂面2/3柱高處；其余各層柱為其中點(diǎn)；②對(duì)于下端固定的底層柱,反彎點(diǎn)偏向剛度較小的一端。4、適用條件：梁柱線剛度比大于3。對(duì)于層數(shù)較少、樓面荷載較大的框架結(jié)構(gòu),一般柱子的剛度較小,而梁的剛度相對(duì)較大,反彎點(diǎn)法適用。5、反彎點(diǎn)法計(jì)算框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的步驟：①將柱在反彎點(diǎn)處切開(kāi)；②用剪力分配法計(jì)算反彎點(diǎn)處柱剪力；③利用〔柱的水平剪力乘以反彎點(diǎn)到柱端的距離得到柱端彎矩；④利用節(jié)點(diǎn)力矩平衡條件得到梁端彎矩；⑤利用計(jì)算梁端剪力；⑥由節(jié)點(diǎn)豎向力平衡條件得到柱軸力。歷年試題51：2010.1某兩層三跨框架如圖所示,括號(hào)內(nèi)數(shù)字為各桿相對(duì)線剛度。試用反彎點(diǎn)法求AB桿的桿端彎矩。[答案]〔1將各柱在反彎點(diǎn)處切開(kāi),用剪力分配法計(jì)算柱反彎點(diǎn)處的剪力：第二層：第一層：〔2利用計(jì)算柱端彎矩第二層：第一層：〔3利用節(jié)點(diǎn)力矩平衡條件得到AB梁端彎矩；[解析]該題考查對(duì)用反彎點(diǎn)法計(jì)算框架梁柱的內(nèi)力的方法和步驟的理解和識(shí)記。參考教材第102-105頁(yè)?！菜?、水平荷載作用下的D值法〔考點(diǎn)24——P105-1091、假定：①柱AB兩端節(jié)點(diǎn)及上下、左右相鄰節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)角全等于θ；②柱AB及與其上下相鄰柱的弦轉(zhuǎn)角均為；③柱AB及與其上下相鄰柱的線剛度均為；④橫梁中點(diǎn)無(wú)豎向位移。2、柱的抗側(cè)剛度式中：為反映梁柱線剛度比值對(duì)柱側(cè)向剛度的一個(gè)影響系數(shù)〔減低系數(shù),。當(dāng)框架梁的線剛度為無(wú)窮大,即K=,此時(shí),對(duì)應(yīng)的D為反彎點(diǎn)法采用的抗側(cè)剛度。3、適用范圍：梁柱線剛度比小于3。4、反彎點(diǎn)的位置各柱的反彎點(diǎn)高度與該柱上下端的轉(zhuǎn)角比值有關(guān)?！?影響轉(zhuǎn)角的因素有：層數(shù)、柱子所在層次、梁柱線剛度比及上下層層高變化?！?柱反彎點(diǎn)高度式中：為標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度,頂層柱沒(méi)有修正值,底層柱沒(méi)有修正值〔4變化規(guī)律水平荷載作用下的多層框架結(jié)構(gòu),反彎點(diǎn)移向剛度小的那一端。當(dāng)某層其他條件不變,柱的反彎點(diǎn)位置將隨上層框架梁線剛度的減小或上層層高的加大而升高。5、與反彎點(diǎn)法相比的改進(jìn)處：修正了框架柱的抗側(cè)剛度和反彎點(diǎn)高度。6、內(nèi)力計(jì)算步驟①計(jì)算框架梁柱的線剛度；②計(jì)算D值；③計(jì)算柱剪力；④確定柱反彎點(diǎn)高度；⑤計(jì)算柱端彎矩；⑥求梁端彎矩。歷年試題53：2008.1某兩層三跨框架如題36圖所示,括號(hào)中數(shù)值為梁的相對(duì)線剛度。二層各柱線剛度均為1.0×104kN·m,邊柱側(cè)移剛度修正系數(shù)為α=0.6,中柱側(cè)移剛度修正系數(shù)為α=0.7。試用D值法求梁AB的B端彎矩〔提示：二層柱反彎點(diǎn)高度比為y=0.55。[答案]〔1求二層柱的D值〔2計(jì)算二層B柱反彎點(diǎn)處剪力〔3計(jì)算二層B柱頂端彎矩〔4計(jì)算梁AB的B端彎矩[解析]該題考查對(duì)用D值法框架梁柱內(nèi)力計(jì)算的方法和步驟的理解和識(shí)記。參考教材第105-111頁(yè)。〔五、水平荷載作用下側(cè)移計(jì)算〔考點(diǎn)25——P111-1151、側(cè)移的組成：梁柱彎曲變形+柱軸向變形2、側(cè)移的類型：〔1剪切型：水平位移自下而上逐漸減小,如框架結(jié)構(gòu)；〔2彎曲型：水平位移自下而上逐漸增大,如剪力墻。3、側(cè)移的影響規(guī)律〔1房屋越高、越窄,由柱軸向變形引起的側(cè)移越大；〔2一般對(duì)50m以上或高寬比H/B大于4的房屋,應(yīng)考慮由柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移的影響,〔3房屋全高不大于50m的旅館與住宅樓等,柱軸向變形產(chǎn)生的頂點(diǎn)側(cè)移約為框架梁柱彎曲變形所引起的頂點(diǎn)側(cè)移量的5-11%左右。4、柱的軸向力〔1風(fēng)荷載作用下迎風(fēng)面一側(cè)的框架柱產(chǎn)生軸向拉力,背風(fēng)面一側(cè)的柱則產(chǎn)生軸向壓力?！?外柱的軸力大,內(nèi)柱的軸力小,越鄰近框架中部的內(nèi)柱,軸力越小。5、框架側(cè)移的計(jì)算〔1由梁柱彎曲變形引起的頂點(diǎn)側(cè)移等于各樓層的層間位移之和,即框架層間水平位移,其中n為同層柱的根數(shù)?！?由柱軸向變形所引起的頂點(diǎn)側(cè)移式中：F為沿房屋全高水平荷載總和；B為外柱軸線間距離；A為外柱截面面積；K為荷載系數(shù),當(dāng)受頂點(diǎn)集中荷載作用時(shí)K=2/3,受均布水平荷載作用時(shí)K=1/4,受倒三角形荷載作用時(shí)K=11/30。6、框架頂點(diǎn)水平位移：把所有樓層的層間水平位移值加起來(lái)。7、彈性層間位移角限值《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：框架的最大彈性層間位移與層高的比值不超過(guò)1/550,即,。第三節(jié)內(nèi)力組合〔一控制截面〔考點(diǎn)26——P115-1191、梁、柱控制截面：各層柱為上、下端截面,梁的兩端和跨中2、截面配筋計(jì)算時(shí)內(nèi)力值的確定：采用構(gòu)件端部截面的內(nèi)力,而不是采用軸線處內(nèi)力〔二、最不利內(nèi)力組合1、最不利內(nèi)力組合：在控制截面處對(duì)截面配筋起控制作用的內(nèi)力組合。2、框架結(jié)構(gòu)梁、柱最不利內(nèi)力組合：梁端截面：、、梁跨中截面：柱端截面：及相應(yīng)的N、V；及相應(yīng)的M；及相應(yīng)的M〔三、豎向活荷載的滿布荷載法當(dāng)活荷載產(chǎn)生的內(nèi)力遠(yuǎn)小于恒荷載及水平力所產(chǎn)生的內(nèi)力時(shí),可不考慮活荷載的最不利布置,將活荷載滿布在所有框架梁上。此法計(jì)算得到的梁跨中彎矩比最不利荷載布置得到的彎矩小,應(yīng)乘以1.1~12的增大系數(shù)?！菜?、梁端彎矩調(diào)幅1、彎矩調(diào)幅法〔簡(jiǎn)稱調(diào)幅法定義：是在彈性彎矩的基礎(chǔ)上,根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整某些截面彎矩值。通常對(duì)彎矩絕對(duì)值較大的截面進(jìn)行彎矩調(diào)整,然后按調(diào)整后的內(nèi)力進(jìn)行截面設(shè)計(jì)和配筋構(gòu)造。2、彎矩調(diào)幅的目的及方法：減小豎向荷載作用下的梁端負(fù)彎矩來(lái)減少節(jié)點(diǎn)附近梁頂面的配筋量。3、彎矩調(diào)幅系數(shù)的取值：〔1現(xiàn)澆框架：=0.8~0.9；〔2裝配整體式框架：=0.7~0.8。4、梁的靜力平衡梁端彎矩調(diào)幅后,在相應(yīng)荷載作用下的跨中彎矩必將增加,要求：調(diào)幅后梁端彎矩的平均值與跨中最大正彎矩之和應(yīng)大于按簡(jiǎn)支梁計(jì)算的跨中彎矩值。5、注意：彎矩調(diào)幅應(yīng)在內(nèi)力組合前進(jìn)行,因彎矩調(diào)幅只對(duì)豎向荷載作用下的內(nèi)力進(jìn)行,水平作用下產(chǎn)生的彎矩不參加調(diào)幅。第四節(jié)現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架梁、柱和節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)〔一、梁、柱截面尺寸的確定〔考點(diǎn)27——P1201、非抗震設(shè)計(jì)的框架橫梁一般取,不小于,為梁的跨度；2、非抗震設(shè)計(jì)框架柱〔1高度和寬度不小于,h為層高；矩形截面柱的邊長(zhǎng)不小于250mm,寬不小于350mm,且柱凈高與截面長(zhǎng)邊比宜大于4?！?梁與柱為剛接的鋼筋混凝土柱的計(jì)算長(zhǎng)度現(xiàn)澆樓蓋：底層柱,其余各層柱裝配式樓蓋：底層柱,其余各層柱〔二、框架節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造要求1、材料強(qiáng)度框架節(jié)點(diǎn)區(qū)的混凝土強(qiáng)度等級(jí),應(yīng)不低于柱子的混凝土強(qiáng)度等級(jí)。第五節(jié)多層框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)〔一、基礎(chǔ)類型〔考點(diǎn)28——P124-127有柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、十字形基礎(chǔ)、筏式基礎(chǔ)等。1、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)：適用于層數(shù)不多、荷載不大而地基堅(jiān)實(shí)2、筏式基礎(chǔ)：荷載很大、兩個(gè)方向的條形基礎(chǔ)的懸挑板寬度大,且靠的很近時(shí)采用,可為肋梁式或平板式?！捕l形基礎(chǔ)1、內(nèi)力計(jì)算方法：靜定分析法、倒梁法、地基系數(shù)法、鏈桿法、有限差分法等?！?靜定分析法：假定土反力呈線性分布,用偏心受壓公式計(jì)算地基土反力。〔2倒梁法：假定土反力呈線性分布,以柱子作為支座,土反力作為荷載,將基礎(chǔ)梁視作倒置的多跨連續(xù)梁來(lái)計(jì)算各控制截面的內(nèi)力。2、構(gòu)造基礎(chǔ)的截面一般做成倒T形,梁高h(yuǎn)宜為柱距的1/4~1/8,翼緣板厚度不應(yīng)小于200mm。第四章高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié)概述〔一高層建筑的定義〔2個(gè)指標(biāo)——高度和層數(shù)〔考點(diǎn)29——P159-1601、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》<JGJ3-2002>規(guī)定：10層及10層以上或大于等于28m的建筑物為高層建筑。2、高層建筑按結(jié)構(gòu)形式和高度的不同分為：A級(jí)和B級(jí)兩類。3、高層建筑的高度：室外地面至主要屋面的而距離,不包括突出屋面的水箱、電梯間、構(gòu)架等高度及地下室的埋置深度。4、最大適用高度的確定與結(jié)構(gòu)體系及抗震設(shè)防烈度有關(guān)。在相同的抗震設(shè)防烈度下,不同結(jié)構(gòu)體系的最大適用高度有如下關(guān)系：筒中筒>框筒>全部落地剪力墻>框架-剪力墻>部分框支剪力墻>框架>板柱剪力墻。〔二、受力特點(diǎn)〔考點(diǎn)30——P1611、水平力是影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形及土建造價(jià)的主要因素。2、柱內(nèi)軸力隨層數(shù)的增加而增大,軸力與層數(shù)呈線性關(guān)系。3、水平向風(fēng)荷載或地震作用力呈倒三角分布,倒三角分布力在結(jié)構(gòu)底部所產(chǎn)生的彎矩與結(jié)構(gòu)高度的三次方成正比,水平力作用下的結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的側(cè)向位移與結(jié)構(gòu)高度的四次方成正比?！踩?、水平位移和加速度的限制〔考點(diǎn)31——P1621、層間彈性水平位移的限值〔1時(shí),框架1/550,框剪、框筒、板柱-剪力墻為1/800,筒中筒、剪力墻、框支層為1/1000；〔2時(shí),為1/500；,按線性內(nèi)插得到。2、結(jié)構(gòu)風(fēng)振加速度的限制〔1《高規(guī)》規(guī)定,>150m應(yīng)滿足舒適度的要求?！?《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》〔GB50009規(guī)定結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度：住宅、公寓,辦公樓、旅館。第二節(jié)高層建筑的結(jié)構(gòu)類型1、常用的四種結(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)和筒體結(jié)構(gòu)。2、框架結(jié)構(gòu)〔考點(diǎn)32——P165〔1定義：全部豎向荷載和側(cè)向荷載由框架承受的結(jié)構(gòu)體系?！?特點(diǎn)：抗側(cè)剛度小,側(cè)移大,強(qiáng)震下結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)水平位移和層間相對(duì)水平位移都較大?！?適用范圍：適用于10層或60m以下2、剪力墻結(jié)構(gòu)〔1定義：用鋼筋混凝土剪力墻承受豎向荷載和抵抗側(cè)向力的結(jié)構(gòu)?？蛑Ъ袅Γ旱撞繛榭蚣?、上部為剪力墻,剪力墻由底部框架支承的結(jié)構(gòu)?！?特點(diǎn)：自重大,側(cè)移剛度大,自振周期短,地震作用下結(jié)構(gòu)反應(yīng)大,抗震能力較強(qiáng)?！?實(shí)用范圍：20-30層3、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)〔1定義：框架和剪力墻共同承受豎向荷載和側(cè)向力的結(jié)構(gòu)。〔2特點(diǎn)：延性好；結(jié)構(gòu)剛度較大、承載力較大,地震時(shí)結(jié)構(gòu)變形減小,非結(jié)構(gòu)性破壞減輕,抗震性能良好?！?實(shí)用范圍：10-20層。4、框筒結(jié)構(gòu)〔1定義：由布置在建筑物周邊的柱距小、梁截面高的密柱深梁框架組成?！?特點(diǎn)：水平作用由內(nèi)筒承受,周邊框架只承受豎向力合少量的水平力?！?實(shí)用范圍：30層或100m以上第三節(jié)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則〔一結(jié)構(gòu)體型和結(jié)構(gòu)布置〔考點(diǎn)33——P1651、結(jié)構(gòu)平面布置〔1在高層建筑的一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元內(nèi),宜使結(jié)構(gòu)平面和側(cè)移剛度均勻?qū)ΨQ?！?盡量減小結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度中心與水平荷載合力中心間的偏心,以降低扭轉(zhuǎn)對(duì)房屋受力的不利應(yīng)影響?！?有抗震設(shè)防要求的高層建筑平面布置應(yīng)考慮一下要求：①平面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱,盡量減小偏心；②平面長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng),突出部分長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)；③不宜采用角部重疊的平面圖形或細(xì)腰形平面圖形。3、下部結(jié)構(gòu)〔考點(diǎn)34——P166應(yīng)有足夠的基礎(chǔ)埋置深度：以保證水平力作用下的穩(wěn)定,防止傾覆及滑移,減小建筑物的整體傾斜及上部結(jié)構(gòu)對(duì)地震的反應(yīng)?；A(chǔ)埋深與建筑物的高度、體型、地基土質(zhì)、抗震設(shè)防烈度等因素有關(guān),埋深可從室外地坪算至基礎(chǔ)底面,并符合：①天然地基或復(fù)合地基可取房屋高度的1/15；②樁基取房屋高度的1/18〔樁長(zhǎng)不計(jì)在內(nèi)。5、樓、屋蓋層〔1剛性轉(zhuǎn)換層：上下剛度突變層的特殊樓蓋,應(yīng)采用現(xiàn)澆板,且板厚大于180mm,混凝土強(qiáng)度不低于C30?！?《高規(guī)》規(guī)定：h>50m時(shí),框剪、筒體、復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu),剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)?！捕邔咏ㄖY(jié)構(gòu)上的作用1、風(fēng)荷載的動(dòng)力特性〔考點(diǎn)35——P169-170風(fēng)荷載的動(dòng)力作用：用風(fēng)振系數(shù)表示。層數(shù)較少的建筑物剛度較大,自振周期較小,風(fēng)荷載產(chǎn)生的振動(dòng)很小,不需考慮風(fēng)振。建筑物越柔,自振周期就越長(zhǎng),風(fēng)的動(dòng)力作用也越顯著。2、溫度作用〔1引起高層建筑結(jié)構(gòu)溫度內(nèi)力的溫度變化有：室內(nèi)外溫差、日照溫差、季節(jié)溫差；〔2溫度變化引起的結(jié)構(gòu)變形有：柱彎曲、內(nèi)外柱間的伸縮差、屋面結(jié)構(gòu)與下部樓面結(jié)構(gòu)的伸縮差?！?溫度作用的大小主要取決于結(jié)構(gòu)外露的程度、樓蓋結(jié)構(gòu)的剛度及結(jié)構(gòu)高度?！踩?、結(jié)構(gòu)水平位移曲線的類型〔考點(diǎn)36——P171-1721、水平力作用下結(jié)構(gòu)的水平位移曲線的型式：彎曲型、剪切型、彎剪型或剪彎型。彎曲型：層間位移上大下??；高寬比的剪力墻結(jié)構(gòu)剪切型：層間位移上小下大；如框架結(jié)構(gòu)彎剪型：水平位移曲線的底下大部分為彎曲型,頂上少部分是剪切型；以剪力墻為主的框剪結(jié)構(gòu)剪彎型：大部分位移為剪切型,少部分為彎曲型。剪力墻的數(shù)量少或側(cè)移剛度小的框剪結(jié)構(gòu)第四節(jié)剪力墻結(jié)構(gòu)〔一剪力墻的分類〔考點(diǎn)37——P172-187按洞口情況分：〔1整體墻：沒(méi)有洞口或洞口很小,即洞口總的立面面積不大于剪力墻總立面面積的15%,且洞口間的凈距及洞口至墻邊的凈距都大于洞口長(zhǎng)邊的尺寸?！?小開(kāi)口墻：洞口稍大,即洞口總的立面面積超過(guò)了剪力墻總立面面積的15%,但洞口仍較小,并符合：①墻肢承受的局部彎矩不超過(guò)總彎矩的15%；②基本上各樓層墻肢都不出現(xiàn)反彎點(diǎn)?！?聯(lián)肢墻：洞口較大,墻肢承受的局部彎矩超過(guò)了總彎矩的15%,但在多數(shù)樓層中的墻肢不出現(xiàn)反彎點(diǎn)。其中只有一列較大洞口的稱為雙肢墻,有多列較大洞口的為多肢墻。〔4壁式框架：洞口大而寬,墻肢與連梁相比墻肢過(guò)分弱,大多數(shù)樓層的墻肢出現(xiàn)反彎點(diǎn)；其性能屬于框架。整體墻的剛度大,地震反應(yīng)大,延性差,受震害影響大。高層建筑中的剪力墻應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成聯(lián)肢墻,且其高寬比應(yīng)大于2<二>剪力墻翼緣的有效寬度縱墻的一部分作為橫墻的有效翼緣,橫墻的一部分作為縱墻的有效翼緣。每一側(cè)有效翼緣的寬度可取翼緣厚度的6倍、墻間距的一半和總高度的1/20中的最小值,且不大于至洞口邊緣的距離。〔三、水平力作用下剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和水平位移計(jì)算〔考點(diǎn)38——P177-1911、整體墻〔1計(jì)算簡(jiǎn)化：高寬比大于3的整體墻,按懸臂桿進(jìn)行內(nèi)力聯(lián)合變形分析〔2應(yīng)力分布：沿高度按直線分布〔3水平位移計(jì)算：包括彎曲變形和剪切變形產(chǎn)生的頂點(diǎn)水平位移。墻頂水平位移統(tǒng)一用彎曲變形表示：式中：為截面的等效抗彎剛度,2、小開(kāi)口墻〔1內(nèi)力計(jì)算①整體和局部彎矩的計(jì)算：先按豎向懸臂桿構(gòu)件計(jì)算水平力作用下離墻底x處的彎矩和剪力,然后將分為整體彎矩和局部彎矩,k整體彎矩系數(shù),取0.85。②在整體彎矩作用下,剪力墻按組合截面彎曲,正應(yīng)力在整個(gè)截面高度上均勻分布；在局部彎矩作用下,剪力墻按各個(gè)單獨(dú)的墻肢截面彎曲,正應(yīng)力僅在各個(gè)墻肢截面高度上按直線分布；注意：局部彎矩不在墻肢中產(chǎn)生軸力。3、雙肢墻的內(nèi)力和水平位移計(jì)算〔1基本假定：①樓、屋蓋在自身平面內(nèi)為不變形的剛性盤；②連梁簡(jiǎn)化為沿墻高連續(xù)分布的等厚度的彈性薄片；③墻肢在同一水平處的水平位移和轉(zhuǎn)角相等；④連梁的反彎點(diǎn)在跨度中央；⑤層高、墻肢截面面積、慣性矩以及連梁的截面面積和慣性矩等參數(shù)沿墻高不變。注意：在上述假定下,墻肢的剪切變形和連梁的軸向變形都不會(huì)在連梁跨中截面產(chǎn)生豎向相對(duì)位移,對(duì)連梁中點(diǎn)處豎向剪力無(wú)影響。〔2求解方法：力法〔3微分方程的建立：沿連續(xù)化后的連梁跨度中點(diǎn)切開(kāi),該處只有豎向剪力,根據(jù)豎向相對(duì)位移的變形協(xié)調(diào)條件,得到用表示的雙肢剪力墻基本微分方程：式中：為不考慮軸向變形影響的剪力墻整體性系數(shù)；為剪力墻的整體性系數(shù),,其中為單位高度上連梁的轉(zhuǎn)角剛度參數(shù),；組合截面慣性矩。其它因素不變的前提下,剪力墻的整體性系數(shù)將隨連梁的轉(zhuǎn)角剛度的增大而增大。歷年試題76：2010.1在雙肢剪力墻整體系數(shù)計(jì)算公式中<>A.I=I1+I2+IbB.I=I1+I2+IAC.I=IA+IbD.I=I1+I2+IA+1b[答案]B[解析]本題考查對(duì)雙肢剪力墻整體系數(shù)計(jì)算方法的理解。參考教材第183、192頁(yè)。4、壁式框架的內(nèi)力和水平位移計(jì)算〔1變形曲線：剪切型〔2內(nèi)力計(jì)算方法：D值法〔3與框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算不同之處〔2點(diǎn)：要多加考慮①柱節(jié)點(diǎn)處剛域的影響；②剪切變形的影響?！?剛域和剪切變形對(duì)線剛度的影響剛域的存在使線剛度增大；剪切變形使線剛度減??；兩者綜合使線剛度增加?！?帶剛域的梁考慮剪切變形后的D值帶剛域的梁考慮剪切變形后的抗彎線剛度：式中：為不考慮剪切變形時(shí)梁的抗彎線剛度,為考慮剪切變形時(shí)梁的抗彎線剛度；系數(shù)的物理意義是考慮剛域和剪切變形的梁線剛度修正系數(shù),且一般有>1。顯然,帶剛域的梁考慮剪切變形后的D值增大了〔6帶剛域的寬柱考慮剪切變形后的D值由于壁式框架中的梁和柱的線剛度和都比普通框架中的梁和柱的線剛度和大,所以,壁式框架中柱的側(cè)移剛度D也增大。〔四剪力墻的分類判別〔考點(diǎn)39——P191-1941、剪力墻整體系數(shù)的物理意義：反映連梁總轉(zhuǎn)角剛度與墻肢總線剛度的相對(duì)比值,是一個(gè)無(wú)量綱系數(shù)。2、剪力墻的肢強(qiáng)系數(shù)：反映墻肢的強(qiáng)弱。洞口小,墻肢很強(qiáng)的的剪力墻,受力性能與懸臂柱相近；洞口大,墻肢很弱時(shí),則接近于框架。3、剪力墻是豎向的懸臂構(gòu)件,只在墻平面受力,出平面不受力。影響剪力墻受力性質(zhì)的力學(xué)參數(shù)有兩個(gè)：和。〔1當(dāng)組合截面高度一定時(shí),洞寬大,墻肢截面高度就小,墻肢弱,值大；相反,小,洞寬小,墻肢強(qiáng)。對(duì)于對(duì)稱矩形截面雙肢剪力墻,當(dāng)洞寬趨近于零時(shí),趨近于0.75；而當(dāng)洞寬等于墻肢截面高度時(shí),=0.923。可見(jiàn),越小墻肢越強(qiáng)。〔2大,連梁強(qiáng),連梁對(duì)墻肢的約束彎矩大,整體性好；小,連梁弱,連梁對(duì)墻肢的約束彎矩小,整體性差。當(dāng)時(shí),認(rèn)為連梁是強(qiáng)的。4、剪力墻分類的判別條件〔1整截面剪力墻：要求同時(shí)滿足以下兩要求：①洞口面積小于整個(gè)墻面面積的15%；②洞口之間的距離及洞口至墻邊的距離均大于洞口的長(zhǎng)邊尺寸?！?當(dāng)滿足,且的剪力墻稱為整體小開(kāi)口剪力墻,具有較大的側(cè)向剛度,且墻肢基本上沒(méi)有反彎點(diǎn)?！?只滿足,但的剪力墻稱為聯(lián)肢剪力墻,其側(cè)向剛度比整體小開(kāi)口墻的小,大多數(shù)樓層的墻肢不出現(xiàn)反彎點(diǎn)。〔4,且的剪力墻稱為壁式框架,側(cè)向剛度小,每層墻肢都有反彎點(diǎn)。其中為墻肢系數(shù)的限值,當(dāng)為剪力墻；當(dāng)為框架。5、剪力墻的受力特性〔1整截面剪力墻、整體小開(kāi)口墻：沒(méi)有反彎點(diǎn),水平位移曲線為彎曲型,側(cè)向剛度大,但延性差；〔2聯(lián)肢剪力墻：沒(méi)有反彎點(diǎn),水平位移曲線是彎曲型,抗側(cè)力能力比框架大,延性還可以,但比框架延性差?！?壁式框架：有反彎點(diǎn),水平位移曲線為剪切型,抗側(cè)力能力不大,延性較好。2009.1符合下列條件的可判定為聯(lián)肢剪力墻〔為整體系數(shù),為肢強(qiáng)系數(shù)限值〔AA．B．C． D．第五節(jié)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)<一>、框架-剪力墻的結(jié)構(gòu)布置〔考點(diǎn)40——P194-1971、結(jié)構(gòu)組成：由框架、剪力墻、連梁三部分組成。連梁一端連接框架,另一端連接剪力墻。而框架梁的兩端都與框架相連。2、剪力墻的布置〔1平面布置①橫向剪力墻宜均勻?qū)ΨQ地布置在建筑物的端部附近、平面形狀變化處及恒載較大的地方,以達(dá)到抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的對(duì)稱、均勻,使剛度中心與質(zhì)量中心相接近或剛度中心與風(fēng)力合力線相接近,以減小扭轉(zhuǎn)。②縱向剪力墻的布置應(yīng)考慮墻對(duì)框架溫度變形的約束,間距越大,約束作用越強(qiáng)。當(dāng)縱向剪力墻布置在較長(zhǎng)結(jié)構(gòu)單元的兩端時(shí),可采取樓板、墻體中留出后澆帶等措施,以減小縱向收縮應(yīng)力的影響。③當(dāng)防震縫或沉降縫、伸縮縫的寬度較小時(shí),不宜在縫的兩側(cè)同時(shí)布置現(xiàn)澆剪力墻。〔2剪力墻的最大間距①限制剪力墻的理由：通過(guò)限制剪力墻的最大間距,來(lái)限制樓、屋蓋在水平荷載作用下的變形,來(lái)滿足樓、屋蓋在水平面內(nèi)具有無(wú)限剛度的假定。②剪力墻最大間距,可根據(jù)水平荷載下樓、屋蓋在水平方向上的最大撓度不大于允許變形值的條件來(lái)確定,即,其中為剪力墻的間距。③水平荷載下樓蓋在水平方向上的最大撓度是按水平向的簡(jiǎn)支深梁計(jì)算?！捕Y(jié)構(gòu)計(jì)算〔考點(diǎn)41——P197-2091、基本假定①樓蓋結(jié)構(gòu)在其自身平面內(nèi)的剛度為無(wú)窮大,平面外的剛度可忽略不計(jì)；②水平荷載的合力通過(guò)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度中心,即不考慮扭轉(zhuǎn)的影響；③框架與剪力墻的剛度特征值沿結(jié)構(gòu)高度方向均為常量。在側(cè)向荷載作用下,框架—剪力墻結(jié)構(gòu)僅有沿荷載作用方向的位移,在同一樓層標(biāo)高處,各榀框架或剪力墻的側(cè)移量都是相等的。可把所有的框架等效為綜合框架,把所有的剪力墻等效為綜合剪力墻,在綜合框架和剪力墻間用軸向剛度為無(wú)窮大的連桿或連梁相連接。2、框架—剪力墻鉸結(jié)體系的基本方程〔1框架—剪力墻鉸結(jié)體系：指框架與剪力墻間無(wú)彎矩傳遞,僅傳遞側(cè)向力。〔2計(jì)算簡(jiǎn)圖：綜合框架與綜合剪力墻用兩端鉸接的連桿連接,在外荷載p的作用下采用連續(xù)化的方法來(lái)分配剪力。將剛性連桿沿高度方向連續(xù)化、切斷,代以等代的分布力?！?方程的建立脫離后的綜合剪力墻可看成是受側(cè)向分布荷載作用的底部固定的懸臂梁：式中：為綜合剪力墻的截面等效抗彎剛度,是各榀剪力墻的截面等效抗彎剛度的和,y為結(jié)構(gòu)的側(cè)移,為高度z的函數(shù)。令為綜合框架的側(cè)向剛度,即框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生單位剪切角時(shí)所需的剪力。令,則基本微分方程為：式中：為框架—剪力墻結(jié)構(gòu)剛度特征值,,是一個(gè)無(wú)量綱的量,反映綜合框架、綜合連梁兩者與綜合剪力墻之間的剛度比值。值大,剪力墻的數(shù)量少,表示相對(duì)綜合剪力墻等效剛度而言,綜合框架的剪切剛度較大；反之,小,剪力墻的數(shù)量多,綜合框架的剪切剛度較則較小。7、剛度特征值對(duì)結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力的影響〔1框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線隨剛度特征值值的變化而變化：當(dāng)時(shí),綜合框架的側(cè)移剛度比綜合剪力墻的等效抗彎剛度小很多,結(jié)構(gòu)側(cè)移曲線較接近于剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線；當(dāng)時(shí),綜合框架的側(cè)移剛度比綜合剪力墻的等效抗彎剛度大很多,結(jié)構(gòu)側(cè)移曲線較接近于框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線；第六節(jié)剪力墻的截面設(shè)計(jì)〔一概述墻肢按偏心受壓或偏心受拉構(gòu)件進(jìn)行正截面及斜截面承載力計(jì)算。〔二、墻肢正截面受彎承載力計(jì)算〔考點(diǎn)42——P209-2121、墻肢內(nèi)的鋼筋：豎向分布鋼筋、端部鋼筋在設(shè)計(jì)中一般僅考慮受拉屈服的分布鋼筋的作用,忽略受壓區(qū)分布筋及靠近中和軸的受拉分布筋的作用。2、大小偏壓判別當(dāng)時(shí),為受拉鋼筋屈服、受壓區(qū)混凝土壓碎的大偏心受壓破壞；當(dāng)時(shí),為受壓區(qū)混凝土壓碎、受拉鋼筋未屈服的小偏心受壓破壞。3、大偏壓假定：距離受壓區(qū)邊緣為1.5x范圍外的受拉分布鋼筋屈服并參加工作,忽略距離受壓區(qū)邊緣為1.5x范圍內(nèi)所有分布筋的作用。3、小偏壓：不考慮墻肢內(nèi)分布鋼筋的作用,墻肢截面應(yīng)力分布與小偏心受壓柱同。4、平面外承載力驗(yàn)算當(dāng)墻肢為小偏心受壓時(shí),按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算其平面外的承載力,且驗(yàn)算時(shí)不考慮豎向分布鋼筋的作用,只考慮端部鋼筋。5、小偏心受拉剪力墻一般不可能也不允許發(fā)生小偏心受拉破壞。6、大偏心受拉當(dāng)時(shí)為大偏心受拉。計(jì)算時(shí)忽略距離受壓區(qū)邊緣為1.5x范圍內(nèi)所有分布筋的作用。<三>、墻肢斜截面受剪承載力計(jì)算〔考點(diǎn)43——P213-2141、剪力墻斜截面受剪破壞的主要形態(tài)：斜拉破壞、剪壓破壞和斜壓破壞?！?斜拉破壞：脆性破壞,應(yīng)盡量避免。一般通過(guò)限制墻肢內(nèi)分布鋼筋的最小配筋率來(lái)避免。〔2斜壓破壞：脆性破壞,應(yīng)盡量避免。一般通過(guò)限制截面斜壓比來(lái)避免〔3剪壓破壞：墻肢斜截面承載力計(jì)算的依據(jù)墻肢水平截面內(nèi)的剪力由混凝土和水平分布鋼筋共同承擔(dān),但剪力墻的斜截面受剪承載力還受到墻肢內(nèi)軸向壓力或軸向拉力的影響。2、偏心受壓〔1墻肢內(nèi)軸向壓力的存在提高了剪力墻的受剪承載力?！?剪跨比：,當(dāng)時(shí),取=1.5；當(dāng)>2.2時(shí),取=2.2〔3當(dāng)剪力設(shè)計(jì)值時(shí),可不進(jìn)行斜截面承載力計(jì)算,只按構(gòu)造要求配置水平分布鋼筋。3、偏心受拉〔1墻肢內(nèi)軸向拉力的存在降低了剪力墻的受剪承載力?！?不考慮混凝土的抗剪作用,僅由水平向分布筋抗剪。4、連梁承載力計(jì)算〔1正截面受彎承載力計(jì)算方法同普通受彎構(gòu)件；〔2當(dāng)跨高比大于2.5時(shí),斜截面受剪承載力的計(jì)算公式同普通受彎構(gòu)件?！菜?、剪力墻的構(gòu)造要求〔考點(diǎn)44——P215-2161、材料鋼筋混凝土剪力墻的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20。墻內(nèi)分布鋼筋及梁柱中的箍筋一般采用I級(jí)鋼,其它鋼筋采用II級(jí)鋼。2、截面尺寸〔1剪力墻厚度①為避免剪力墻墻肢發(fā)生斜壓型剪切破壞,應(yīng)對(duì)墻肢截面剪壓比進(jìn)行限制,要求：如不滿足上述要求,則應(yīng)增加剪力墻厚度或提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)。②為了防止連梁發(fā)生斜壓型剪切破壞,連梁的截面尺寸不能太小,要求：〔2墻肢配筋構(gòu)造①為防止剪力墻發(fā)生斜拉型剪切破壞,在墻肢中應(yīng)配置一定數(shù)量的水平向和豎直向的分布鋼筋,以限制斜裂縫,同時(shí)也可減小溫度收縮等不利因素的影響。②水平和豎向分布筋的配筋率,間距,直徑；③分布筋不應(yīng)采用單排墻厚度時(shí)可采用雙排布置,當(dāng)時(shí)宜采用三排布置,當(dāng)時(shí)宜采用四排配筋。④剪力墻門窗洞口布置不規(guī)則時(shí)將引起應(yīng)力集中,易使墻體發(fā)生剪切破壞,因此應(yīng)采取設(shè)置暗框架或暗柱等措施予以加強(qiáng)。第七節(jié)筒體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介〔一框筒結(jié)構(gòu)〔考點(diǎn)45——P217-2181、筒體—框架結(jié)構(gòu)宜采用雙對(duì)稱平面,并盡量采用圓形、正多邊形。當(dāng)采用矩形平面時(shí),其長(zhǎng)寬比不宜大于2。2、由于孔洞的存在,使得框筒結(jié)構(gòu)在水平力作用下具有剪力滯后現(xiàn)象,即柱的應(yīng)力不再按直線分布,而是按曲線分布。5、剪力滯后是框筒結(jié)構(gòu)的主要受力特點(diǎn),它使柱的軸向力越接近筒角越大,在翼緣框架中軸向力一般呈三次曲線分布,在腹板框架中軸向力一般呈四次曲線分布。〔三、筒中筒結(jié)構(gòu)筒中筒結(jié)構(gòu)宜采用對(duì)稱平面,優(yōu)先采用圓形、正多邊形,矩形平面的長(zhǎng)寬比不宜大于2。第五章混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)第一節(jié)抗震設(shè)計(jì)基本知識(shí)〔一地震概述〔考點(diǎn)46——P222-2261、地震定義：地面運(yùn)動(dòng)引起的震動(dòng)。2、按地震的發(fā)生原因分類：構(gòu)造地震、火山地震、陷落地震構(gòu)造地震：由于地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使巖層斷裂、錯(cuò)動(dòng)而引起的地震。構(gòu)造地震具有影響面廣、破壞性大、發(fā)生率高等特點(diǎn),是建筑抗震設(shè)計(jì)中所指的地震。3、震源和震中〔1震源：斷層形成的地方,即大量釋放能量的地方。震源不是一個(gè)點(diǎn),而有一定的范圍和深度?！?震中：震源正上方的地面位置?！?震中距：在地震影響范圍內(nèi),地表某處與震中的距離4、地震波〔1地震波定義：地震引起的振動(dòng)以波的形式從震源向各個(gè)方向傳播的波。按地震波在地殼中的傳播的空間位置不同,分為體波和面波。〔2體波：在地球內(nèi)部傳播的波,又分為縱波和橫波。〔3面波：在地球表面?zhèn)鞑サ牟?。?傳播速度：縱波>橫波>面波〔5面波的能量比體波大,面波是造成建筑物和地表破壞的主要波。5、地震震級(jí)、地震烈度和地震基本烈度〔1震級(jí)：表示一次地震所釋放能量大小的尺度。震級(jí)每差一級(jí),地震釋放的能量相差32倍,地面振幅增加約10倍?！?地震烈度：指某一地區(qū)的地面和各類建筑物遭受一次地震影響的強(qiáng)弱程度。烈度主要與震中距離、地震大小、震源深度、地震的傳播介質(zhì)、表土性質(zhì)、建筑物的動(dòng)力特性和施工質(zhì)量等許多因素有關(guān)。一般而言,震級(jí)越大,烈度就越大。同一次地震,震中距小烈度就高,反之烈度就低。一次地震只有一個(gè)震級(jí),而不同地點(diǎn)有不同的地震烈度?！?地震基本烈度：在50年期限內(nèi),一般場(chǎng)地條件下可能遭遇超越概率為10％的地震烈度值?！捕⒖拐鹪O(shè)防〔考點(diǎn)47——P226-2311、抗震設(shè)防區(qū)、抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)為抗震設(shè)防區(qū),低于6度的為非抗震設(shè)防區(qū)。2、抗震設(shè)防烈度、設(shè)計(jì)基本地震加速度值和設(shè)計(jì)地震分組〔1抗震設(shè)防烈度：按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。規(guī)范規(guī)定：一般情況下,可采用《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》中的地震基本烈度。對(duì)已編制抗震設(shè)防區(qū)劃的城市,可按批準(zhǔn)的抗震設(shè)防烈度進(jìn)行抗震設(shè)防?？拐鹪O(shè)防烈度有6、7、8、9度,相應(yīng)的設(shè)計(jì)基本加速度分別為0.05g、0.10<0.15>g、0.20<0.30>g和0.40g,其中g(shù)為重力加速度。3、建筑物抗震設(shè)防類別及其抗震設(shè)計(jì)要求〔1建筑物的抗震設(shè)防應(yīng)根據(jù)其使用功能的重要性和破壞后果而采用不同的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)?！?我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范將建筑物按其用途的重要性分為甲、乙、丙、丁四類：甲類建筑：指重大建筑工程和地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑,這類建筑的破壞會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果；乙類建筑：指地震時(shí)使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的建筑,如城市的生命線工程<供水,供電,交通,消防通訊等系統(tǒng)>；丙類建筑：一般的工業(yè)民用建筑丁類建筑：次要建筑?！?建筑物設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)：甲類建筑：在6-8度設(shè)防區(qū)應(yīng)按設(shè)防烈度提高一度計(jì)算地震作用和采取抗震構(gòu)造措施。當(dāng)9度區(qū)時(shí)應(yīng)作專門研究。乙類建筑：按設(shè)防烈度進(jìn)行抗震驗(yàn)算。但在抗震構(gòu)造措施上提高一度考慮。丙類建筑：按設(shè)防烈度考慮地震作用計(jì)算和抗震構(gòu)造。丁類建筑：按設(shè)防烈度考慮地震作用計(jì)算,其抗震構(gòu)造措施可適當(dāng)降低要求?！?度時(shí)不降低4、抗震設(shè)防目標(biāo)抗震設(shè)防目標(biāo)："小震不壞,中震可修,大震不倒"<1>在遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí),建筑物一般不受損或不需修理仍可繼續(xù)使用；<2>在遭受本地區(qū)規(guī)定的設(shè)防烈度〔基本烈度的地震影響時(shí),建筑物〔包括結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)部分可能有一定損壞,但不危及人們生命和生產(chǎn)設(shè)備安全,經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用；<3>在遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度預(yù)估罕遇地震影響時(shí),建筑物不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。5、兩階段抗震設(shè)計(jì)方法二階段設(shè)計(jì)方法以實(shí)現(xiàn)3個(gè)烈度水準(zhǔn)的抗震設(shè)防要求。第一階段設(shè)計(jì)：按小震作用效應(yīng)和其它荷載效應(yīng)的基本組合驗(yàn)算構(gòu)件的承載力及彈性變形,以滿足第一水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求。第二階段設(shè)計(jì)：在大震作用下驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形,以滿足第三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求。對(duì)少部分結(jié)構(gòu),如有特殊要求的建筑和地震時(shí)易倒塌的結(jié)構(gòu),除了應(yīng)進(jìn)行第一階段的設(shè)計(jì)外,還要進(jìn)行第二階段的設(shè)計(jì)。6、多遇地震烈度與罕遇地震烈度多遇烈度：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期〔50年內(nèi)超越概率為63.2%地震烈度。罕遇烈度：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期〔50年內(nèi)超越概率為2~3%的地震烈度。多遇〔小震烈度比基本烈度低1.55,罕遇〔大震烈度比基本烈度高1度左右?！踩?、建筑場(chǎng)地、地基和基礎(chǔ)〔考點(diǎn)48——P231-2361、建筑場(chǎng)地條件是決定地震作用大小和地震破壞程度的重要因素。2、根據(jù)土層等效剪切波速和場(chǎng)地覆蓋層厚度,建筑場(chǎng)地劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四種類別,其中Ⅰ類最好,Ⅳ最差。3、一般情況下,場(chǎng)地覆蓋層厚度應(yīng)按地面至剪切波速大于500m/s的土層頂面的距離確定。覆蓋層越厚,對(duì)抗震越不利；土層的剪切波速越大,土層越硬?！菜?、建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性〔考點(diǎn)49——P236-2371、布置要求〔1建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對(duì)稱,并應(yīng)具有良好的整體性；〔2建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則,結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化,豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料宜自下而上逐漸減小,避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變。2、豎向不規(guī)則的類型〔1側(cè)向剛度不規(guī)則：該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%,或小于其上相鄰三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80%；除頂層外,局部收進(jìn)的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%；〔2豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)：豎向抗側(cè)力構(gòu)件〔柱、抗震墻、抗震支撐的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件〔梁、桁架等向下傳遞；〔3樓層承載力突變：抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%。4、平面不規(guī)則的類型〔1扭轉(zhuǎn)不規(guī)則：樓層的最大彈性水平位移〔或?qū)娱g位移,大于該樓層兩端彈性水平位移〔或?qū)娱g位移平均值的1.2倍；〔2凹凸不規(guī)則：結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)的一側(cè)尺寸,大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%；〔3樓板局部不連續(xù)：樓板的尺寸和平面剛度急劇變化,例如,有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%,或開(kāi)洞面積大于該層樓面面積的30%,或較大的樓層錯(cuò)層。第二節(jié)地震作用與抗震驗(yàn)算〔一、單自由度體系的地震反應(yīng)與抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜〔考點(diǎn)50——P237-2471、概述〔1《抗震規(guī)范》規(guī)定：6度區(qū)除甲類建筑和Ⅳ類場(chǎng)地土上的較高建筑外,均可不進(jìn)行抗震驗(yàn)算?！?對(duì)于8、9度的大跨度結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)以及9度的高層建筑則還需要進(jìn)行豎向地震作用下的抗震驗(yàn)算。2、水平地震作用與風(fēng)荷載的區(qū)別〔1風(fēng)荷載主要與建筑物的體型、高度以及地形地貌有關(guān),而水平地震作用則與建筑物的質(zhì)量、動(dòng)力特性以及場(chǎng)地、土質(zhì)條件有關(guān)；〔2一般情況下,水平地震作用比陣風(fēng)對(duì)建筑物產(chǎn)生的振動(dòng)大的多；〔3風(fēng)力作用的時(shí)間很長(zhǎng),有時(shí)達(dá)數(shù)小時(shí),發(fā)生的機(jī)會(huì)多；水平地震作用的時(shí)間短,一般只有幾秒或幾十秒,發(fā)生的機(jī)會(huì)也少,但很強(qiáng)烈。3、結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)地震引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)稱為結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng),包括內(nèi)力、變形、加速度、速度和位移等。〔二單自由度彈性體的無(wú)阻尼振動(dòng)1、結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型把全部質(zhì)量m集中在頂部的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)上,用一根沒(méi)有質(zhì)量但有側(cè)向剛度K的彈性豎桿把它與地面相連。2、運(yùn)動(dòng)方程3、周期、頻率質(zhì)量大周期長(zhǎng),剛度大周期短?！踩?、單自由度彈性體系的地震反應(yīng)1、在地面運(yùn)動(dòng)分量作用下,單自由度體系的運(yùn)動(dòng)方程式中：、、分別為質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于地面的加速度、速度和位移；為阻尼力；為作用在質(zhì)量m的質(zhì)點(diǎn)上的慣性力。令結(jié)構(gòu)振動(dòng)體系的阻尼比,圓頻率,則上述運(yùn)動(dòng)方程可改寫為2、最大絕對(duì)加速度反應(yīng)譜用表示單自由度彈性體系的最大絕對(duì)加速度：?jiǎn)巫杂啥葟椥泽w的最大加速度反應(yīng)與該體系自振周期T的關(guān)系曲線,稱為最大加速度反應(yīng)譜。3、地震影響系數(shù)、地震系數(shù)及動(dòng)力系數(shù)〔1地震影響系數(shù)單質(zhì)點(diǎn)彈性體系在地震時(shí)的最大絕對(duì)加速度和重力加速度的比值,或?qū)懗傻卣鹣禂?shù)與動(dòng)力系數(shù)的乘積,；-T譜曲線由四部分組成0＜T＜0.1區(qū)段,譜為向上傾斜的直線；0.1＜T＜Tg區(qū)段,譜為水平線；Tg＜T＜5Tg區(qū)段,譜為下降的曲線；5Tg＜T＜6s區(qū)段,譜為直線下降段?！?k為地震系數(shù)地面運(yùn)動(dòng)最大加速度與重力加速度的比值,反映了地震動(dòng)幅值對(duì)地震作用的影響。k反映了地面運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱程度,一般而言,地面加速度越大,地面烈度越高。據(jù)統(tǒng)計(jì)：烈度每增加一度,K值大致增加一倍。地震系數(shù)k、水平地震影響系數(shù)最大值與地震烈度的關(guān)系基本烈度6789k0.050.10<0.15>0.20<0.30>0.400.110.230.450.90注：括號(hào)中數(shù)值對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)〔3動(dòng)力系數(shù)為單自由度體系在地震作用下最大反應(yīng)加速度與地面運(yùn)動(dòng)加速度的比值；反映了由于動(dòng)力效應(yīng),質(zhì)點(diǎn)最大絕對(duì)加速度比地面最大加速度的放大倍數(shù)。影響的因素主要有：地面運(yùn)動(dòng)加速度的特征、結(jié)構(gòu)自振周期T、阻尼比。對(duì)每一個(gè)給定的地面運(yùn)動(dòng)加速度記錄和結(jié)構(gòu)阻尼比,是結(jié)構(gòu)自振周期的函數(shù),β－T曲線〔β譜曲線。阻尼比值對(duì)譜曲線影響較大,值小則譜曲線幅值大、峰點(diǎn)多；值大則譜曲線幅值小、峰點(diǎn)少?！?多遇、罕遇水平地震影響系數(shù)最大值與地震烈度的關(guān)系地震烈度6789多遇地震0.040.08〔0.120.16〔0.240.32罕遇地震0.50〔0.720.90〔1.201.40注：括號(hào)中數(shù)值對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)〔6地震特征周期特征周期與場(chǎng)地類別、設(shè)計(jì)地震分組有關(guān)。設(shè)計(jì)地震分組場(chǎng)地類別ⅠⅡⅢⅣ第一組0.250.350.450.65第二組0.300.400.550.75第三組0.350.450.650.90特征周期值〔s〔四、多自由度彈性體系的地震反應(yīng)分析——振型分解反應(yīng)譜法〔考點(diǎn)51——P247-2521、計(jì)算模型采用集中質(zhì)量法,將每層的質(zhì)量集中到該屋的樓蓋或屋蓋水平處。每層質(zhì)量的計(jì)算范圍是：中間樓層,上、下各取一半層高；頂層則計(jì)及頂層的半層高；底層半高以下的質(zhì)量不列入計(jì)算范圍。2、假定：結(jié)構(gòu)屬于剪切型,每個(gè)質(zhì)點(diǎn)只產(chǎn)生平動(dòng),不產(chǎn)生豎向平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)。3、多自由度彈性體系質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程4、對(duì)于具有n個(gè)自由度的彈性振動(dòng)體系,就具有n個(gè)自振頻率,由小到大的順序?yàn)椋簩?duì)應(yīng)于每個(gè)自振頻率值的各質(zhì)點(diǎn)水平位移為、、、稱為振型5、振型分解法：利用振型關(guān)于質(zhì)量和剛度的正交性,對(duì)于n個(gè)自由度彈性體系的無(wú)阻尼振動(dòng)把它分解為n個(gè)振型來(lái)計(jì)算?！?按振型疊加原理,彈性體系中每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)過(guò)程中的水平位移可表示為：〔2水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用在j振型的質(zhì)點(diǎn)i上的最大慣性力：式中：為j振型的地震影響系數(shù)；為j振型的振型參與系數(shù),〔3水平地震作用效應(yīng)的組合由于各個(gè)振型都同時(shí)在某一質(zhì)點(diǎn)上出現(xiàn)最大水平慣性力的概率不大,《抗震規(guī)范》規(guī)定：對(duì)于平面振動(dòng)的多自由度彈性體系,可采用平方和開(kāi)方法〔SRSS法進(jìn)行各振型的地震作用效應(yīng)組合：一般只取1、2階或1、2、3階振型?！参逵?jì)算水平地震作用的底部剪力法〔考點(diǎn)52——P252-2561、計(jì)算水平地震作用的方法〔3種：底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法、時(shí)程分析法。2、適用范圍：〔1底部剪力法：高度不超過(guò)40m,以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)；近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)?！?時(shí)程分析法：特別不規(guī)則建筑；甲類建筑；7度和8度Ⅰ、Ⅱ類場(chǎng)地以及高度大于100m的高層建筑；或8度Ⅲ、Ⅳ類場(chǎng)地、高度大于80m的高層建筑；或9度、高度大于60m的高層建筑?！?振型分解反應(yīng)譜法：不能采用底部剪力法的所有建筑。3、底部剪力法〔1假設(shè)：以第一振型為主,且認(rèn)為第一振型接近直線?！?計(jì)算步驟：①計(jì)算底部剪力；②把底部剪力分配給各質(zhì)點(diǎn),求出各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；③進(jìn)行頂部附加水平地震作用的計(jì)算?！?總底部剪力計(jì)算：式中：為結(jié)構(gòu)等效總重力荷載,,其中q為高振型影響系數(shù),單質(zhì)點(diǎn)時(shí)q=1.0,多質(zhì)點(diǎn)時(shí)q=0.85?！?各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算〔5頂部附加水平地震力的計(jì)算原因是由于突出屋面的這些結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度突然減小,地震反應(yīng)隨之增大。鞭端效應(yīng)。考慮到高振型對(duì)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響主要在結(jié)構(gòu)上部,因此《抗震規(guī)范》規(guī)定：對(duì)基本自振周期大于的建筑,還要在結(jié)構(gòu)頂部附件水平地震作用來(lái)進(jìn)行修正：考慮頂部附加水平地震影響后,用于分配的底部剪力：；修正后的各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算式：式中：為頂部附加地震作用系數(shù)。對(duì)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的建筑,并有突出小屋時(shí),附加的水平地震作用應(yīng)置于主體房屋的頂部,而不是置于局部突出的屋頂處。突出小屋的屋頂處的水平地震作用應(yīng)取為3〔放大3倍,但放大部分剪力不再往下傳遞。歷年試題109：〔必考題例1：?jiǎn)螌訂慰缈蚣?。屋蓋剛度為無(wú)窮大,質(zhì)量集中于屋蓋處。已知設(shè)防烈度為8度,設(shè)計(jì)地震分組為二組,Ⅰ類場(chǎng)地；屋蓋處的重力荷載代表值G=700kN,框架柱線剛度,阻尼比為0.05。試求該結(jié)構(gòu)多遇地震時(shí)的水平地震作用。解：〔1求結(jié)構(gòu)體系的自振周期2求水平地震影響系數(shù)查表確定查表確定〔3計(jì)算結(jié)構(gòu)水平地震作用例2：某6層鋼混框架,頂部有局部突出小屋,基本自振周期T1=0.615s,阻尼比,設(shè)計(jì)地震分組為第二組,Ⅳ類場(chǎng)地,8度,各層質(zhì)點(diǎn)重力荷載代表值及各樓層離地面高度分別為：~=1330kN,頂層=820kN,底層高3.92m,其他各層高2.7m。求：用底部剪力法計(jì)算多遇水平地震作用下,各層質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值及各樓層剪力。解：〔1計(jì)算結(jié)構(gòu)底部剪力標(biāo)準(zhǔn)值查表得,設(shè)計(jì)地震分組為第二組,Ⅳ類場(chǎng)地時(shí),場(chǎng)地特征周期相應(yīng)于8度時(shí)的多遇地震的水平地震影響系數(shù)對(duì)應(yīng)于T1的水平地震影響系數(shù)各層質(zhì)點(diǎn)的總重力荷載代表值：底部總水平剪力：〔2計(jì)算主體結(jié)構(gòu)頂層〔這里為第五層的附加地震作用由于,要考慮查表知：〔3計(jì)算各樓層質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用在主體結(jié)構(gòu)頂部的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為：作用在局部突出的小屋頂處的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為：〔4計(jì)算各樓層剪力標(biāo)準(zhǔn)值自上往下計(jì)算：,〔六、結(jié)構(gòu)基本自振周期的計(jì)算〔考點(diǎn)53——P256-2571、計(jì)算方法：理論法和經(jīng)驗(yàn)公式法2、單自由度體系的基本自振周期式中：K為支承結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度；為考慮非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的周期調(diào)整系數(shù),單層廠房中,有山墻時(shí)??；無(wú)山墻時(shí)取3、多自由度體系結(jié)構(gòu)的基本自振周期——能量法對(duì)于框架結(jié)構(gòu)：式中：為所有質(zhì)點(diǎn)承受相當(dāng)于各自重力荷載代表值的側(cè)向水平力時(shí),質(zhì)點(diǎn)i的側(cè)移值〔m；為重力荷載代表值〔kN；、分別為在以為側(cè)向水平力時(shí),第i層的層間剪力<k