建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計1建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計概論單層排架結(jié)構(gòu)多層框架結(jié)構(gòu)高層建筑結(jié)構(gòu)砌體混合結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計2建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/20241.1建筑結(jié)構(gòu)的類型1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容1.3建筑結(jié)構(gòu)的作用第1章結(jié)構(gòu)設(shè)計概論1.4結(jié)構(gòu)的耐火設(shè)計3建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/20241.1建筑結(jié)構(gòu)的類型按用途工業(yè)建筑民用建筑按層數(shù)單層多層高層超高層按結(jié)構(gòu)材料木結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)砼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)第1章結(jié)構(gòu)設(shè)計概論按結(jié)構(gòu)形式排架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu)大跨結(jié)構(gòu)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)高規(guī)以8層作為界限防火規(guī)范10層住宅和24米作為界限圖4建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/20241.2結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容建筑工程設(shè)計內(nèi)容建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計給排水設(shè)計暖通設(shè)計電氣設(shè)計工程設(shè)計基本要求功能要求美觀要求經(jīng)濟要求環(huán)保要求1.2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計過程：方案設(shè)計結(jié)構(gòu)分析構(gòu)件設(shè)計繪施工圖建筑設(shè)備工藝設(shè)計5建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024結(jié)構(gòu)選型上部結(jié)構(gòu)類型下部結(jié)構(gòu)選型結(jié)構(gòu)布置定位軸線構(gòu)件布置設(shè)置變形縫一、方案設(shè)計尺寸估算水平位置豎向位置伸縮縫沉降縫防震縫設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.2.1設(shè)計過程6建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024計算簡圖二、結(jié)構(gòu)分析簡化三原則盡可能反映實際受力特性偏于安全簡單數(shù)學方法解析解數(shù)值解計算理論線彈性塑性非線性材料非線性幾何非線性設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.2.1設(shè)計過程7建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024截面設(shè)計節(jié)點設(shè)計三、構(gòu)件設(shè)計四、繪制施工圖正確規(guī)范簡潔美觀設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.2.1設(shè)計過程8建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/20241.2.2結(jié)構(gòu)計算的一般要求1計算內(nèi)容承載能力極限狀態(tài)計算正常使用極限狀態(tài)計算承載力(強度、穩(wěn)定）傾覆滑移漂浮變形抗裂和裂縫寬度耐久性疲勞設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.2.1設(shè)計過程1.2.2計算要求9建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/20242荷載效應(yīng)組合設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.2.1設(shè)計過程1.2.2計算要求由可變荷載效應(yīng)控制。效應(yīng)最大的一項可變荷載以標準值為代表值，其余可變荷載（伴隨荷載）以組合值為代表值。由永久荷載效應(yīng)控制。所有的可變荷載均以組合值為代表值，永久荷載分項系數(shù)取1.35。承載能力極限狀態(tài)的一般組合：10建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024僅考慮荷載效應(yīng)最大的一項可變荷載，以標準值為代表值

所有可變荷載以組合值為代表值，組合系數(shù)取0.9設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.2.1設(shè)計過程1.2.2計算要求承載能力極限狀態(tài)的簡化組合（排架、框架結(jié)構(gòu)）：由可變荷載效應(yīng)控制由永久荷載效應(yīng)控制同一般組合。11建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024準永久組合：（所有可變荷載均以準永久值為代表值）標準組合：（荷載效應(yīng)最大的一項可變荷載取標準值，其余可變荷載取組合值）頻遇組合：（一項可變荷載取頻遇值，其余可變荷載取準永久值）設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.2.1設(shè)計過程1.2.2計算要求正常使用極限狀態(tài)的組合12建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/20243內(nèi)力組合水平構(gòu)件豎向構(gòu)件最大彎矩（扭矩）及相應(yīng)的剪力最大剪力及相應(yīng)的彎矩（扭矩）最大軸力及相應(yīng)的彎矩和剪力（最小軸力及相應(yīng)的彎矩和剪力）最大彎矩及相應(yīng)的剪力和軸力設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.2.1設(shè)計過程1.2.2計算要求13建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.2.1設(shè)計過程1.2.2計算要求1.2.3抗震設(shè)計1.2.3抗震設(shè)計1我國的抗震設(shè)防烈度為6~9度，稱為基本烈度。2抗震設(shè)防有三個水準目標：“小震不壞、中震可修、大震不倒”第一水準烈度：眾值烈度，比基本烈度約低一度半，50年超越概率約為63%，結(jié)構(gòu)處于正常使用狀態(tài)；第二水準烈度：基本烈度，50年超越概率約為10%，結(jié)構(gòu)進入非彈性工作階段；第三水準烈度：罕遇地震，50年超越概率約為2~3%，結(jié)構(gòu)有較大的非彈性變形，但在一定的控制范圍內(nèi)，不致倒塌。14建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/20243抗震設(shè)計內(nèi)容￠抗震構(gòu)造；￠多遇地震下的承載力計算和變形驗算；￠罕遇地震下的薄弱層彈塑性變形計算。設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.2.1設(shè)計過程1.2.2計算要求1.2.3抗震設(shè)計4抗震承載力計算公式5抗震等級的劃分鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度劃分為一~四級抗震等級，抗震計算和抗震構(gòu)造均與抗震等級有關(guān)。15建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.2.1設(shè)計過程1.2.2計算要求1.2.3抗震設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)的抗震等級16建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/20241.3建筑結(jié)構(gòu)的作用1.3.1建筑作用的種類樓（屋）面可變荷載風荷載吊車荷載永久荷載（重力荷載、土壓力等）可變荷載偶然作用（如爆炸、撞擊）直接作用間接作用（如地震作用、地基變形、材料收縮、焊接應(yīng)力、溫度變化等。）作用17建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/20241.3.2荷載代表值1永久荷載：標準值（特征值）標準值組合值2可變荷載設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.3結(jié)構(gòu)作用1.3.1作用種類1.3.2荷載代表值

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?？勺兒奢d的組合值取標準值乘以組合值系數(shù)18建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024頻遇值（時而出現(xiàn)的較大荷載值）準永久值（具有較長的總持續(xù)時間，對結(jié)構(gòu)的影響有如永久荷載）設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.3結(jié)構(gòu)作用1.3.1作用種類1.3.2荷載代表值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，可變荷載的四個代表值，除標準值外，其余三項均是在標準值的基礎(chǔ)上乘以某個系數(shù)，可變荷載的標準值稱為基本代表值。19建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.3結(jié)構(gòu)作用1.3.1作用種類1.3.2荷載代表值1.3.3活載特性任意時點的概率分布：1.3.3可變荷載的一般特性式中最大荷載的概率分布：式中(1-3)(1-4b)20建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/20241.3.4樓面和屋面可變荷載1.樓面均布可變荷載設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.3結(jié)構(gòu)作用1.3.1作用種類1.3.2荷載代表值1.3.4樓屋面荷載1.3.3活載特性可分為持久性可變荷載Li和臨時性可變荷載Lrs。前者p=1，取r=5；后者取m=5。對于辦公樓，調(diào)查、統(tǒng)計得到：(1-5)21建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.3結(jié)構(gòu)作用1.3.1作用種類1.3.2荷載代表值1.3.4樓屋面荷載1.3.3活載特性基準期T年內(nèi)最大可變荷載是持久性可變荷載和臨時性可變荷載的組合，取其中一個T年最大值和另一個瞬時值之和，即或標準值按下式計算：荷載規(guī)范對樓面可變荷載標準值分為8級，見表1-4。當設(shè)計基準期不等于50年時，可乘以修正系數(shù)KL。22建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024屋面可變荷載均按水平投影面積計算；屋面均布可變荷載與雪荷載不同時考慮。設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.3結(jié)構(gòu)作用雪荷載——雪荷載標準值；——屋面積雪分布系數(shù)，與屋面形狀有關(guān)；——基本雪壓，根據(jù)當?shù)乜諘缙教沟孛娼y(tǒng)計所得50年一遇最大積雪的自重確定。雪荷載的組合值系數(shù)取0.7。確定頻遇值系數(shù)和準永久值系數(shù)時全國分為三個地區(qū)。2.屋面可變荷載屋面均布可變荷載（表1-7）屋面積灰荷載（表1-8）1.3.1作用種類1.3.2荷載代表值1.3.4樓屋面荷載1.3.3活載特性23建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/20241.3.5風荷載1.風荷載標準值計算公式設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.3結(jié)構(gòu)作用1.3.5風荷載——基本風壓，根據(jù)當?shù)乜諘缙教沟孛骐x地高10米10分鐘平均風速，50年一遇最大值（基本風速）換算而來；——風壓高度系數(shù)；——風載體形系數(shù)；——風振系數(shù)；1.3.1作用種類1.3.2荷載代表值1.3.4樓屋面荷載1.3.3活載特性——重現(xiàn)期調(diào)整系數(shù)。24建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.3結(jié)構(gòu)作用1.3.5風荷載1.3.1作用種類1.3.2荷載代表值1.3.4樓屋面荷載1.3.3活載特性一、基本風壓

風壓由風速換算而成。風速的年極值分布不拒絕極值I型分布。基準期T年的極值分布為

基本風速可在T年的極值分布上取某一分位值。但《荷載規(guī)范》是以平均重現(xiàn)期為50年來規(guī)定風速的基準值的。

重現(xiàn)期TT(x)是指連續(xù)兩次超過x的時間間隔。若TT(x)=n，則表示在連續(xù)n年中有一年的X>x，其它n-1年中的X≤x。因此25建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.3結(jié)構(gòu)作用1.3.5風荷載1.3.1作用種類1.3.2荷載代表值1.3.4樓屋面荷載1.3.3活載特性平均重現(xiàn)期是隨機變量TT(x)的數(shù)學期望，即根據(jù)基本風速可換算成基本風壓。當重現(xiàn)期不等于T時乘以修正系數(shù)ur。26建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/20242.風壓高度系數(shù)在梯度風高度范圍內(nèi)，任意高度z的風速與H高度風速的關(guān)系為為地面粗糙指數(shù)，對于A、B、C、D類，分別為0.12、0.16、0.22、0.3。設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.3結(jié)構(gòu)作用(1-12)基本風速是B類地面上空10m高度處的風速，因而B類地面任意高度處的風速為(1-13)1.3.5風荷載1.3.1作用種類1.3.2荷載代表值1.3.4樓屋面荷載1.3.3活載特性27建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024同一地區(qū)不同粗糙程度地面上空的梯度風速相同。（1-13a）風壓與風速的平方成正比設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.3結(jié)構(gòu)作用1.3.5風荷載1.3.1作用種類1.3.2荷載代表值1.3.4樓屋面荷載1.3.3活載特性28建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024建筑物表面的實際壓力與其形狀有關(guān)，與來流風壓的比值用表示，見表1-11。3.風載體型系數(shù)設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.3結(jié)構(gòu)作用由風速換算得到的風壓是所謂來流風壓。房屋將對氣流形成某種干撓。為正時代表風壓，即靠近表面；為負時代表風吸，即離開表面。風向風壓垂直于建筑物表面。1.3.5風荷載1.3.1作用種類1.3.2荷載代表值1.3.4樓屋面荷載1.3.3活載特性29建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/20244.風振系數(shù)時間風壓長周期風振系數(shù)定義為考慮脈動效應(yīng)的總風壓與靜風壓（平均風壓）之比。設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.3結(jié)構(gòu)作用風的長周期比一般結(jié)構(gòu)的自振周期大得多，因而對結(jié)構(gòu)的作用相當于靜力作用；而風脈動周期只有幾秒，與高層和高聳結(jié)構(gòu)的的自振周期相當。所以，規(guī)范規(guī)定：對于高度大于30m且高寬比H/B大于1.5的房屋結(jié)構(gòu)，以及自振周期T1大于0.25s高聳結(jié)構(gòu)必須考慮脈動效應(yīng)。1.3.5風荷載1.3.1作用種類1.3.2荷載代表值1.3.4樓屋面荷載1.3.3活載特性30建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024（1-15）——脈動增大系數(shù)，按表1-12取用；——脈動影響系數(shù)，對于均勻結(jié)構(gòu)可按表1-13取用；——結(jié)構(gòu)振型系數(shù),對于規(guī)則結(jié)構(gòu)可取z/H。zH設(shè)計概論1.1結(jié)構(gòu)類型1.2設(shè)計內(nèi)容1.3結(jié)構(gòu)作用對于多高層房屋，通常將分布風荷載轉(zhuǎn)換成作用在每層樓面處的集中風荷載。風載例題1.3.5風荷載1.3.1作用種類1.3.2荷載代表值1.3.4樓屋面荷載1.3.3活載特性31建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/20241.4結(jié)構(gòu)的耐火設(shè)計不燃燒體：在空氣中受到火燒或高溫作用時，不起火、不燃燒、不碳化。1.4.1結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火性能一、構(gòu)件的燃燒性能難燃燒體：在空氣中受到火燒或高溫作用時，難起火、難燃燒、難碳化，當火源移走后，燃燒或微燃立即停止。燃燒體：在明火或高溫作用時，能立即著火燃燒，且火源移走后，仍能繼續(xù)燃燒或微燃。32建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計概論課件5/8/2024

是指在標準的