建设行业关键岗位培训40建筑结构41

1、公共基础理论知识,-,建筑结构,主讲人：黎万才,?,1.,建筑结构概述。,?,2.,钢筋砼结构。,?,3.,砌体结构。,?,4.,钢结构。,?,5.,建筑结构抗震知识。,本章内容,?,1.,建筑结构的概念及分类。,?,2.,建筑结构荷载。,建筑结构,?,能够承受人为和自然,界施加于建筑物中的各,种作用的平面或空间体,系，常见的建筑结构详,见图,1-1,。,砼结构，包括普通钢筋砼结构、预应力钢筋砼结构,和素砼结构,?,1.,优点：易于就地取材；耐久性好；抗震性好。,?,2.,缺点：自重大，抗拉强度较低、易裂、费工、,费模板、施工周期长。,砼结构,砌体结构，用砂浆砌筑砖、空心砌块、石的实体,?,1

2、.,优点：取材方便，造价低廉；良好的保温、隔,热、隔音性，节能效果好；施工简单，技术易于掌,握。,?,2.,缺点：自重大，强度低，整体性差，砌筑劳动,强度大。,钢结构，以钢材为主的结构,?,1.,优点：强度高，自重轻，塑性和韧性好，材质,均匀；便于工厂化生产和机械化施工，施工周期短；,具有优越的抗震性能；无污染、可再生产、节能、,安全、符合建筑可持续发展的原则。,?,2.,缺点：易于锈蚀，维护费用高。,木结构，以木材为主的结构,?,1.,优点：就地取材；制作简单。,?,2.,缺点：易燃、易腐蚀，变形大。,作用,?,使结构产生效应,(,结构或构件的应力、应变和裂缝,等,),的各种因素，称为作用。

3、作用分为直接作用和间,接作用。直接作用习惯上叫做荷载。,荷载分类,?,1.,永久荷载：也称恒载，在设计基准期内，荷载,大小不随时间变化，或者变化的幅度可以忽略不计。,如自重。,?,2.,可变荷载：也称活载，在设计基准期内，荷载,大小随时间而变化。如楼面活荷载、风荷载、雪荷,载、吊车荷载等。,?,3.,偶然荷载：在设计基准期内不一定发生，一旦,发生，其值很大且持续时间短。如爆炸力，撞击力,等。,作用效应,S,和结构抗力,R,?,1.,作用效应,S,：结构上各种作用下使结构产生的内,力和变形的总称。,?,2.,结构抗力,R,：结构能够承受内力和变形的能力,结构极限状态,?,在工程中，结构能够满足功

4、能要求，称为结构,“可靠”或“有效”，否则称为结构“不可靠”或,“失效”。结构或构件满足安全性、适用性、耐久,性三项功能中的一项的临界状态，称为结构极限状,态。,结构极限状态分类,?,1.,承载力极限状态：结构或构件达到最大承载能,力或不适于承载的变形的状态。,?,2.,正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用,或耐久性能的状体。,极限状态方程,?,极限状态方程：,Z=R-S,0,Z,0,，结构处于可靠状体。,Z,0,，结构处于不可靠状体。,Z=0,，结构处于临界状态。,荷载代表值,?,1.,永久荷载：标准值,(,在正常情况下，可能出现的,最大荷载值，荷载规范给定了各种情况下,),为代表值。,

5、?,2.,可变荷载：标准值、组合值、准永久值机频遇,值为代表值。,实用设计表达式,?,1.,承载力极限状态设计表达式：,0,S,R,。,(,下面的,公式特别多，也繁琐。我们在实际工作中，遇到一,些小型构件，所考虑的荷载种类并不多，我们可以,简化为：永久荷载乘以,1.2,的分项系数，活荷载乘以,1.4,的分项系数即可,),。,P261,?,2.,正常使用极限状态设计表达式：,S,C,。,本章内容,?,1.,钢筋砼结构的材料。,?,2.,钢筋砼受弯构件。,?,3.,钢筋砼受压、受拉和受扭结构。,?,4.,钢筋砼楼盖及楼梯。,?,5.,多层与高层房屋结构。,钢筋的种类,?,柔性钢筋：一般钢筋。,?,

6、劲性钢筋：由型钢组成,。,钢筋的种类,(,按加工方法分,),?,1.,热轧钢筋，普通钢筋砼用的钢筋，也是我们学,习的重点。,?,2.,冷拉钢筋。,?,3.,热处理钢筋。,?,4.,冷拔低碳钢丝。,?,5.,消除应力钢丝。,?,6.,钢绞丝。,钢筋的力学性能,?,1.,钢筋的应力应变曲线及强度取值。,?,2.,钢筋的强度。,?,3.,选用钢筋的原则。,?,在建筑材料课程里已讲了。,砼,?,在建筑材料课程里已讲了。,钢筋与砼共同工作的原理,?,1.,钢筋表面与砼之间的粘接力,(,砼结硬时的收缩力、,钢筋表面不平的机械咬合力、砼与钢筋接触表面间,的胶结力,),。,?,2.,钢筋与砼的温度线膨胀系数几

7、乎相等，二者温,度变形基本相同。,?,3.,钢筋被砼包裹着，钢筋不会锈蚀。,截面尺寸要求,?,1.,高跨比：不需进行绕度验算的高跨比,1/81/12,；,肋形楼盖主梁,1/81/14,，次梁,1/121/18,；独立梁不,小于,1/15(,简支,),和,1/18(,连续,),。,?,2.,高宽比：矩形截面,2.03.0,；,T,形截面,2.54.0,；现,浇板的高度以,10,的倍数。,梁钢筋配置要求,?,4.,弯起钢筋：靠近支座处下端抗弯钢筋不需的，,可以弯起做抗剪钢筋。弯起角度一般为,45,，梁高,大于,800,时，弯起角度可以采用,60,。,?,5.,箍筋：起钢筋骨架作用，也是抗剪的主要钢

8、筋。,梁的箍筋一般采用,HPB300,，可以采用,HRB335,和,HRB400,钢筋，直径一般为,610,。,板钢筋配置要求,?,1.,受力钢筋常用,HPB235(HPB300),、,HRB335,和,HRB400,（重庆市规定必须使用带肋钢筋,GRB550,），,直径常用,612,（带肋钢筋,GRB550,）。间距一般为,200,，当板厚等于小于,150,时，间距不宜大于,200,；板,厚大于,150,时，间距不宜大于,1.5h,。,?,图,2-13,。下页,板钢筋配置要求,?,2.,分布钢筋：一般采用,HPB235,（新规范,HPB300,）,/HRB335,，间距不宜大于,250,。,

9、。,?,图,2-13,。,配筋率,(,=A,S,/bh,0,),对构件破坏特性的影响,?,1.,适筋梁的破坏：分,为三个阶段，一是弹性,阶段，二是带裂工作阶,段，三是破坏阶段，属,正常破坏，应提倡。,图,a,配筋率,(,=A,S,/bh,0,),对构件破坏特性的影响,?,2.,超筋梁的破坏：,受压区先破坏，属脆,性破坏，应避免。,图,b,配筋率,(,=A,S,/bh,0,),对构件破坏特性的影响,?,3.,少筋梁的破坏：,一旦出现裂缝即破,坏，属脆性破坏，,应避免。,图,c,受弯构件正截面承载力计算的三个基本假定,?,1.,截面应变保持平面。,?,2.,不考虑砼的抗拉强度。,?,3.,采用理想

10、化的应力,-,应变关系。图,2-17,。,受弯构件正截面承载力计算的等效矩形应力图形,?,受压区高度x=,1,x,0,。砼抗弯强度,1,f,c,。当,f,cu,k,为,50MPa,时取,1,=1.0,，,1,=0.8,；,f,cu,k,=50MPa,取,1,=1.0,，,1,=0.8,；,f,cu,k,80MPa,取,1,=1.0,，,1,=0.8,；中间内插。,受弯构件正截面承载力基本计算公式,?,计算简图。,受弯构件正截面承载力计算公式,(,单筋截面,),?,1.,基本公式,1,f,c,bx=f,y,A,s,f,c,bx=f,y,A,s,M,1,f,c,bx(h,0,-x/2) M,f,c

11、,bx(h,0,-x/2),。,M,f,y,A,s,(h,0,-/2),1,-,系数，一般取,1.0( f,cu,k,=50MPa,取,1,=1.0 ),；,f,c,-,砼轴心抗压强度；,f,y,-,钢筋抗拉强度；,A,s,-,钢筋截,面面积；,x-,砼受压区高度；,h,0,-,梁的有效高度；,M-,计算弯矩。,受弯构件正截面承载力计算公式,(,单筋截面,),?,2.,简化公式令,s,=(1,-,0.5)，=x/h,0,?,s,= M/,1,f,c,bh,0,2,s,= M/f,c,bh,0,2,?,=1,-(1-2,s,),?,?,A,s,=,1,bh,0,f,c,/,f,y,A,s,=,b

12、h,0,f,c,/,f,y,?,受弯构件主应力迹线,?,图,2-22,受弯构件斜裂缝形式,?,图,2-23,受弯构件斜截面破坏形态,?,图,2-26,受弯构件斜截面承载力计算公式,?,1.,截面校核：,V,(0.200.25),c,f,c,bh,0,?,2.,基本公式,(,矩形、,T,型、,I,型截面,),不需配置箍筋和弯起钢筋时：,V,0.7,h,f,c,bh,0,1,）配置箍筋：,V,V,cs,+V,p,V,cs,=0.7f,t,bh,0,+1.25f,yv,h,0,A,sw,/s,；,V,p,=0.05N,p0,2,）配置箍筋和弯起钢筋时：,V,V,cs,+V,p,+0.8f,y,A,s

13、b,sin,s,+0.8f,py,A,pb,sin,p,受压构件,?,图,2-27,钢筋砼受压构件,?,图,2-28,钢筋砼受压构件一般构造要求,?,1.,砼强度等级：,C20C40,。,?,2.,截面尺寸：柱截面一般不小于,250,250,。,?,3.,长细比：控制在,30,。,?,4.,纵向受力钢筋通常选用,HRB335,、,HRB400,、,RRB800,，直径不宜小于,12,；配筋率控制在,0.65.0%,之间；钢筋根数不少于,4,根；搭接长度见图,2-29,。,钢筋砼受压构件一般构造要求，图,2-29,。,钢筋砼受压构件一般构造要求,?,5.,箍筋应采用封闭式；直径不小于,6,，且不

14、小于,1/4,主筋直径；间距不应大于,400,及构件短边尺寸；箍筋,形式详见图,2-30,。,轴心受压短柱的破坏特征,?,图,2-31,。中部砼先破坏。,轴心受压长柱的破坏特征,?,图,2-32,。,偏心受压的破坏特征,?,图,2-33,。,?,图,b,，大偏心受拉破坏。,?,图,a,，小偏心受压破坏。,注两图相反。,钢筋砼受拉分类,?,分为轴心受拉和偏心受拉，图,2-34,。,钢筋砼常见的受扭构件，图,2-35,。,受扭构件的配筋形式,?,图,2-36,。,受扭构件的配筋构造,?,图,2-37,。,楼盖分类,(,按施工方法分,),?,1.,现浇式。,?,2.,装配式。,?,3.,装配整体式。

15、,楼盖分类,(,按受力和支承条件分,),，图,2-38,。,现浇肋形楼盖,?,由板、次梁、主梁组成的楼盖。,单向和双向板的划分,?,1.,单向板：两边支承的板；四边支承的板，长宽,等于或比大于,3,。,?,2.,双向板：四边支承的板，长宽比等于或小于,2.,?,3.,四边支承的板，长宽比在,23,之间，宜按双向板,考虑，也可以按单向板考虑。,单向板肋形楼盖平面布置,?,板的跨度,1.72.5m,；次梁跨度,46m,；主梁跨度,58m,。图,2-40,。,连续单向板的,配筋方式,?,图,2-41,。,连续单向板的,配筋方式,?,图,2-41,。,连续单向板的,配筋方式,?,图,2-41,。,单向

16、板墙边和角部附加负筋,?,图,2-43,。,次梁钢筋布置,?,图,2-44,。,主梁支座截面钢筋的位置,?,图,2-45,。,主梁支座附加横向钢筋布置,?,图,2-46,。,双向板的板带划分,?,图,2-48,。,钢筋砼楼梯的类型,?,现浇整体式和装配式。,现浇钢筋砼楼梯的形式,?,图,2-49,。,常用的结构体系,(,框架结构,),?,图,2-50,。,常用的结构体系,(,剪力墙结构,),?,图,2-51,。,常用的结构体系,(,框架,-,剪力墙结构,),，图,2-52,。,常用的结构体系,(,筒体结构,),，图,2-53,。,框架结构类型,?,1.,全现浇框架。,?,2.,装配式框架。,?

17、,3.,装配整体式框架。,现浇框架结,构节点构造,?,图,2-57,。,本章内容,?,1.,砌体的种类。,?,2.,砌体结构的布置及构造。,无筋砌体,?,1.,砖砌体：常见的厚度,120,、,180,、,240,、,370,；组砌,方式在第一篇中已经讲了。图,3-1,。,错,误,组,砌,无筋砌体,?,2.,砌块砌体。,?,3.,石砌体，图,3-2,。,配筋砌体,?,1.,网状配筋砌体，图,3-3,。,配筋砌体,?,2.,组合配筋砌体，图,3-4,。,砌体结构的特点,?,1.,优点：就地取材；结构刚度大；施工简单。,?,2.,缺点：强度低，建造房屋高度受到限制，一般,为,7,层；脆性材料，抗拉差

18、，结构整体性差；房间布,置的空间受到限制。,砌体结构的横墙承重方案,?,1.,优点：横墙较多，房,屋刚度大整体性较好；外,纵墙不承重墙，利于布置,门窗和造型。,?,2.,缺点：横墙较密，房,间布置灵活性较差。,砌体结构的纵横墙承重方案,?,图,3-7,。,砌体结构的内框架结构,?,图,3-8,。,砌体结构的构造要求,?,1.,高厚比：=H,0,/h,。,?,2.,材料强度：五层及五层以上房屋的墙，以及受,振动或层高大于,6m,的墙、柱所用材最低强度，砖,MU10,、砌块,MU7.5,、石材,MU30,、砂浆,M5,；地面及,以下防潮层所用材料的最低强度值详见,P303,表,3-1,。,?,3.

19、,最小截面要求：承重的独立砖柱最小截面为,240,370,；毛石墙最小厚度,350,。,砌体结构开裂的原因,?,1.,温度变化和墙体干缩变形引起的变形。,?,2.,地基产生不均匀沉降产生的变形。,防止砌体结构开裂的措施,?,1.,设置伸缩缝。,?,2.,屋面设置保温隔热层。,?,3.,其他措施。,本章内容,?,1.,钢结构的概念。,?,2.,钢结构的链接。,钢结构的特点,?,1.,强度高，结构自重轻。,?,2.,塑性韧性好，对动荷载的适应性强。,?,3.,材质均匀，可靠性高。,?,4.,具有可焊性，适应于建筑各种复杂形状的结构。,?,5.,制作、安装工业化程度高。,?,6.,密封性好,钢结构的

20、应用范围,?,1.,大跨度结构。,?,2.,重型工业厂房。,?,3.,受动荷载影响的结构。,?,4.,高层建筑和高耸结构。,?,5.,可拆卸的移动结构。,?,6.,容器和其他构筑物。,?,7.,轻型钢结构。,钢结构的常用钢材,?,1.,钢板。,?,2.,型钢。图,4-1,。,钢结构的常用钢材,?,3.,薄壁型钢及压型钢板。图,4-2,。,钢结构的连接方法,?,1.,焊接。,?,2.,螺栓连接。,?,3.,铆钉连接。,焊接连接形式,?,对焊、搭接焊、,T,型焊、角接。,焊接标注,?,图,4-6,。,对接焊坡口形式,?,图,4-7,。,不同宽度和厚度构件的对接,?,图,4-8,。,角焊缝的截面形式

21、,?,图,4-10,。,直角角焊缝的截面外形,?,图,4-11,。,焊缝的外形,?,图,4-12,。,焊缝的计算厚度,?,图,4-13,。,杆件与节点板的焊接连接,?,图,4-14,。,螺栓等级,?,1.,螺栓有不同的性能等级，如,4.6,级、,8.8,级、,10.9,级，表示最低抗拉强度值分别为,400,、,800,、,1000MPa,和屈强比分别为,0.6,、,0.8,、,0.9(,小数点前面的数值表,示螺栓的最低抗拉强度值，小数点后数值表示材料,的屈强比。,?,2.,螺栓的代号用,M,和公称直径表示，,M16,表示公称,直径为,16,。,螺栓的排列，图,4-16,。,本章内容,?,1.,

22、地震的基本知识。,?,2.,建筑抗震设防与设计。,?,3.,钢筋砼房屋的抗震规定及构造措施。,?,4.,多层砌体房屋抗震规定及构造措施。,地球,?,地球是一个半径约,6400,公里的椭圆体，由地核、,地幔和地壳三部分组成。地壳是地球上厚度,540,公,里的外层。,地震的成因,?,当地壳中的岩石破裂、错动、地表塌陷、火山爆,发时，产生剧烈的震动，并以波的形式传到地球表,面，而引起破坏，这就是地震。也有人工诱发地震，,就是人类在地球上修建一些大型工程而诱发的地震。,地震的种类,?,根据地震的成因分为构造地震、火山地震、塌落,地震和人工诱发地震。根据统计构造地震约占地震,总数的,90%,以上。,常用

23、的地震术语,?,震源,?,震源深度,?,震中,?,震中区,?,震中距,?,等震线。图,5-1,。,地震等级,?,地震等级是衡量一次地震释放能量的大小的等级。,小于,M2,的地震称为无感地震；,M2M4,的地震称为有,感地震，大于,M5,的称为破坏地震；大于,M7,的地震称,为强烈地震或大地震；大于,M8,的地震为特大地震。,地震等级增加一级，振幅增加,10,倍，释放的能量增,加,32,倍。,地震烈度,?,地震烈度是地震对地面造成影响的程度。我国现,行的中国地震烈度表,(1990),，用,I,表示。如石柱,地震烈度为,6,度。,地震等级与烈度的关系,?,1.,地震等级大，地震烈度高。,?,2.,

24、地震震源浅，地震烈度高。,?,3.,距离地震震中近，地震烈度高。,4.,每次地震的震级相同，在不同的位置的地震烈,度不一致。,5.,两次地震震级相同，震源深度不同，地震烈度,不一致。,地震的震害现象,?,1.,地表破坏：裂缝、喷砂冒水、地面下沉、滑坡,塌方等。,?,2.,建筑物破坏：结构丧失整体性，房屋倒塌；结,构承载力不足，造成房屋破坏或倒塌；地基地基失,效造成房屋破坏或倒塌。,?,3.,次生灾害：地震造成火灾、水灾、有害物质污,染、传染病等次生灾害。,建筑抗震设防依据,?,1.,基本烈度：一个地区的基本烈度是该地区,50,年,内，在一般条件下可能遭遇到超越概率为,10%,的地,震烈度。,?

25、,2.,设防烈度：一个地区建筑抗震设防依据的烈度,称为设防烈度。,建筑抗震设防目标,?,1.,小震不坏：称为第一水准，当遭受到多遇的低,于本地区设防烈度的地震,(,小震,),影响时，建筑物不坏，,可继续使用。,?,2.,中震可修：称为第二水准，当遭受到相等于本,地区设防烈度的地震,(,中震,),影响时，建筑物可能破坏，,经修理后，可继续使用。,?,3.,大震不倒：称为第三水准，当遭受到罕遇的高,于本地区设防烈度的地震,(,大震,),影响时，建筑物不倒,塌或发生危及生命的严重破坏。,建筑抗震设防分类,?,1.,甲类建筑（特殊设防）：有特殊要求的建筑。,?,2.,乙类建筑（重点设防）：国家重点抗震

26、城市的,生命线工程。新规范将中小学教室和宿舍也纳入乙,类建筑。,?,3.,丙类建筑（标准设防）：除甲乙丙类建筑，即,一般的工业民用建筑。,?,4.,丙类建筑（适度设防）：次要建筑。,抗震概念设计,?,根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原,则和设计思想进行总体布局并确定细部构造的过程。,?,避免平面不规则，竖向不规则。,抗震设计的基本要求,?,1.,场地选择。,?,2.,地基和基础设计。,?,3.,建筑与构造的规定。,?,4.,结构体系。,?,5.,材料与施工。,震害特点,?,1.,框架梁：破坏发生在梁端。梁端纵筋屈服，出,现上下贯通垂直裂缝和交叉裂缝。在梁端负弯矩钢,筋剪断处由于抗弯能力

27、的削弱也容易产出裂缝而破,坏。,?,2.,框架柱：破坏发生在接近节点处。在水平地震,荷载作用下，每层柱的上下端产生较大的弯矩，当,柱的正截面抗弯强度不足时，在柱的上下端产生水,平裂缝而破坏。,震害特点,?,3.,框架节点：核心区产生斜向的,X,裂缝，当节点区,剪压比较大时，钢筋为屈服砼就被剪压破坏。,?,4.,抗震墙,(,剪力墙,),：在地震反复作用下，在连梁的,两侧形成,X,形裂缝。抗震墙的破坏，一般不会导致,房屋倒塌，可消耗地震能量。,?,5.,填充墙：与梁柱连接不当，容易倒塌伤人。,抗震等级,?,抗震等级是确定结构和构件抗震计算和采取抗震,措施的标准。抗震规范将结构分为四个抗震等级，,即

28、一级、二级、三级、四级，高层建筑增加了特级。,房屋高度及高宽比的限制,?,抗震规范对房屋的高度给定了明确的限制。如现,浇钢筋砼框架结构，在,6,度设防区高度不得超过,60,米；,砖混结构,(240,墙,),，在,6,度设防区高度不得超过,24,米；,底部框架结构（,240,墙），在,6,度设防区高度不得超,过,22,米。,框架填充墙的构造要求,?,1.,填充墙在平面和竖向的布置宜均匀对称，避免,形成薄弱层和短柱。,?,2.,砌体砂浆强度等级不应小于,M5,，墙顶应用框架,梁密切结合。,?,3.,应沿框架柱全高每隔,500,设置2?6的拉筋，其伸,入墙内的长度，,6,、,7,度时不应小于柱长的,1/5,，且不,小于,700,。,?,墙长大于,5,米时，墙顶与梁或板有拉结钢筋；墙长,超过层高,2,倍时，宜设置构造柱；墙高超过,4,米时，,应增设圈梁。,框架梁的构造要求,?,1.,截面尺寸：宽度不宜小于,200,，高度不应小于柱,宽的,1/2,和梁高的,1/4,。,?,2.,纵向配筋：受拉配筋率不应