《特种结构》复习提纲

1、特种结构复习提纲§ 1 绪论1. 特种结构 是指除普通的工业与民用建筑结构、交通土建工程、矿山、码头和水利水电工程结构研究对象以外的，在土木工程中有广泛用途的、功能比较特殊的、且结构的作用以及结构的形式比较复杂的工程结构。2. 特种结构的研究对象：挡土墙及护坡、深基坑支护结构、贮液池、水塔、筒仓和烟囱。§ 2 挡土墙1. 支挡结构：为保持结构物两侧的土体、物料有一定高差的结构。2. 挡土墙：以刚性较大的墙体支承填土和物料并保证其稳定的结构。3. 墙体构造：挡土墙回填土一侧称为墙背，墙的另一侧称为墙面，墙背与基底的相交处称为墙踵，墙面与基底的相交处称为墙趾。墙面、墙背的倾斜度

2、是指两者与垂直面的夹角，通常工程中采用单位竖直高度与斜面相应水平投影长度之比。4. 挡土墙的分类方法，可按结构形式、建筑材料、施工方法及所处环境条件等进行划分。5. 重力式挡土墙是指以挡土墙自身重力来维持挡土墙在力的作用下的平衡和稳定。 可用石砌或混凝土浇筑，一般截面做成梯形，优点：就地取材，施工方便，经济效益好。6. 重力式挡土墙可根据墙背的坡度分为：仰斜、垂直、俯斜。按照土压力理论仰斜墙背的主动土压力最小，俯斜墙背的主动土压力最大，垂直墙背介于两者之间。7. 重力式挡土墙设计：设计时，应验算挡土墙在土压力和其他外荷载作用下沿基底的 滑移稳定性 ；验算墙身 抗倾覆稳定 ；验算墙身 强度及地基

3、承载力 。8. 挡土墙设计基本原则（1）挡土墙必须保证结构安全、正常使用，因此不能滑移不能倾覆墙身要有足够强度 基础要满足承载力要求；（ 2 ）根据工程要求以及地形地质条件，确定挡土墙结构的平面布置和高度，选择挡土墙的类型及截面尺寸；（ 3 ）在满足规范要求的前提下使挡土墙结构与环境协调；（ 4 ）对挡土墙的施工提出指导性意见。9. 悬臂式挡土墙是钢筋混凝土挡土墙的主要形式之一，是一种轻型支挡结构物，依靠墙身的重量及底板以上的填土的重量来维持平衡。10. 悬臂式挡土墙是由 墙身 、 墙趾板 和 墙踵板 构成的，由于这种挡土墙抗弯能力强，稳定性好，可用在挡土高度较高的土坡边上。11. 扶壁式挡土

4、墙是由立板、底板和扶壁三部分组成。扶壁两端立板外伸长度，根据外伸悬臂固定段弯矩与中间夸固端弯矩相等的原则确定。12.挡土墙抗震稳定性验算 ：(1)用地震角加大墙背和填土表面的坡角公式(2)按照我国公路工程抗震设计规范的挡土墙抗震验算§ 4贮液池1 .贮液池荷载和荷载效应：包括池外部的侧压力、池内液体的侧压力 、池顶盖上的填土 、顶盖自重及活荷载、池底的液体压力及地基反力、地下水的浮力、地震作用、温度及温度变化产生的附加力 。2 .作用在水池顶板上的永久荷载，包括 顶板自重、防水层重、覆土层重等均按实际计算。3 .池壁荷载：荷载除 池壁自重 和池顶荷载引起的竖向压力和可能的端弯矩 外，

5、主要是作用于水平方向的水压力和土压力。4 .池底荷载及地基反力：池底荷载就是指 使底板产生弯矩和剪力的那部分地基反力或地下水浮力。由池顶盖上的 所有荷载、池壁自重和池顶支柱自重在底板上的集中力所引起的地基反力才会使底板产生内 力，这部分地基反力由：顶活荷载引起 顶覆土引起 顶板自重池壁自重及支柱自重引起。*5 .无论有无地下水浮力，池底荷载的计算方法相同。当有地下水浮力时，地基土的应力将减小，但作用于底板上的总反力不变。6 .地下式水池在进行承载力极限状态设计时，一般应根据下列三种不同的荷载组合 分别计算内力：(1)池内满水，池外无土(施工验收)(2)池内无水，池外有土(检修)(3)池内水满，

6、池外有水(工作状态)7 .水池结构按正常使用极限状态设计时，据正常使用极限状态的设计要求来决定考虑荷载组合，主要是裂缝控制。当荷载效应为轴心受拉或小偏心受拉时，其裂缝控制应按不允许开裂 考虑；当荷载效应为受弯、大偏心受压或大偏心受拉时，裂缝控制按限制最大裂缝宽度考虑, 此时只考虑使用阶段的荷载组合。正常使用极限状态设计所采用的荷载组合均以各种荷载的 标准值计算，即不考虑荷载分项系数。圆形贮液池8 .池壁计算基本假定：(1)所采用的材料是均质的、弹性的、各向同性的；(2)池壁厚度 h远小于池半径 r；(3)结构各点的位移远小于池壁厚度h;(4)垂直于池壁中曲面方向的法向应力可略。9 .池壁分类与

7、计算简化:把H*H/2rh >2.88（即池高 H > 2.4*（rh）A0.5）的贮液池叫 长壁池；把 H*H/2rh < 2.88（即池 高H < 2.4*(rh)A0.5)的贮液池叫 短壁池。按H*H/2rh 大小把池壁分类。10 .顶盖与底板计算顶盖计算：一般按弹性理论计算底板计算：整体式和分离式整体式的整个底板相当于水池的基础，水池的全部重量和荷载都是通过底板传给地基 的。对于有支柱的水池底板，通常假设地基反力均匀分布，计算与顶板相同；对于无支柱的 圆板，当直径不大时，也可按地基反力均布计算。但当直径较大时，则应根据有无地下水来 确定计算方法。分离式底板不参与

8、水池主体结构的受力工作，而只是将其本身重量及直接作用在它上 面的水重传给地基，通常可以认为在这种底板内不会产生弯矩和剪力，其厚度和配筋均由构 造确定。矩形贮液池11 .内力分析时，根据结构的主要尺寸，把贮液池分为浅池、深池和双向板式贮液池。12 .池壁计算当有顶盖时，应根据顶板与池壁的连接构造确定池壁顶端边界条件。当池壁与顶板连成 整体时，边界条件应根据两者线刚度的比值来确定。工程中常用一些大、中型矩形地下贮液池，由于这些贮液池以往多用于整体现浇结构，池顶盖、底板采用无梁结构，其内力可用等代框架法分析。13 .双向板式贮液池计算双向板贮液池的池壁底板的边长比都在双向板的范围内，可以采用较近似的

9、弯矩分配法，也可用比较精确的空间弯矩分配法计算。14 .贮液池设计与构造(1)池壁顶端通常只有自由、较接或弹性固定三种边界条件。(2)池壁 截面设计 包括：计算所需的环向钢筋和竖向钢筋按环向拉力作用下不允许出现裂缝的要求验算池壁厚度验算竖向弯矩作用下的裂缝宽度按斜截面受剪承载力要求验算池壁厚度。15 .伸缩缝的构造处理水池的伸缩缝必须从顶到底完全贯通，伸缩缝必须满足两个基本要求：保证伸缩缝两 侧的温度区段具有充裕的伸缩余地；具有严密的抗漏能力§ 5水塔1 .参照我国给水排水工程结构设计规范2 .水塔的作用：建筑物给水、调剂用水，维持必要水压，并起到沉淀和安全用水。3 .水塔由主体(水

10、箱、塔身、基础)和 附属设施 (出入水管、爬梯、平台、避雷照明装置、 水位控制指示装置等)组成。4 .水塔常用的钢筋混凝土水箱有平底式水箱、英兹式水箱、倒锥壳式水箱三种形式。5 .平底式水箱自上而下由锥壳式顶盖、上环梁、圆柱形水箱、中环梁、平板水箱底和下环梁组成。平底式水箱支模简单、施工方便，因此在小型水塔中应用较多。6 .英兹式水箱是由 正锥壳顶、圆柱壳顶、倒锥和球面壳底以及环梁组成。英兹式水箱最突出的特点是水箱底由受力性能良好的球壳和倒锥壳组合而成。倒锥壳径向也为 压力。7 .倒锥壳式水箱由 正锥壳顶、倒锥壳底以及环梁(上、中、下环梁)组成。倒锥壳是水箱的储水部分，环梁起到加强水箱刚度和稳

11、定性以及保证上、下壳体可靠结合的作用。倒锥壳式水箱在水位最大处直径小，水压力较小处直径最大，因此所受环向拉力比较均匀。8 .截面设计一一壁板(1)竖向 根据设计弯矩，按 矩形截面受弯构件 计算竖向钢筋(2)环向 根据设计环向拉力，按轴心受拉矩形截面 设计环向钢筋。(3)根据中环梁的设计拉力，按轴心受拉构件计算其环向钢筋。9 .钢筋混凝土塔身结构有支架式和筒壁式两种形式。10 .支架式塔身荷载包括 结构自重、设备自重以及各种活荷载和风荷载。满水箱时，计算水压力，地震区要计算地震作用。由于水塔以水箱重力 为主，按 基底剪力法计算地震作用。11 .支架式塔身为 空间刚架结构。水平荷载作用下内力计算：

12、风荷载、水平地震作用在塔身支架柱、梁内引起的弯矩、剪力、轴力可近似用反弯点法求解。支柱反弯点位置各层柱剪力各层柱上、下端弯矩横梁端部弯矩与剪力支柱轴力12 .筒壁式塔身筒壁式塔身可以按底部嵌固于基础顶面的悬臂构件计算内力。筒壁式塔身上作用有水平风荷载、水平地震作用、竖向地震作用和重力荷载。钢筋混凝土筒壁高而细，在 水平荷载、施工偏差以及基础倾斜等因素影响下，产生的侧移相对较大，因而使结构自重引起的附加弯矩也加大，因此在计算内力时应予以考虑。13 .塔身抗震设计在地震区，支架式塔身的柱下基础，宜采用整体性较好的圆板和圆环基础 ，如要采用单独基础，则应用拉梁连接。位于8, 9度区的水塔高度 超过2

13、0m时，沿支柱高度 每10m左右宜设置水平交叉支撑。14 .水塔基础的形式可根据水箱容量、水塔高度、塔身的类型、水平荷载的大小、地基的工程地质条件确定。常用的有 刚性基础、钢筋混凝土圆板基础、钢筋混凝土圆环基础、薄壳基础、 柱下独立基础和桩基。15 .水塔基础计算包括 底面积确定、基础高度验算、基础承载力计算、基础的稳定性验算c16 .基础高度验算 ：圆环与圆板基础的高度除了满足上述的构造要求 以保证其具有足够的刚度和抗裂能力以外，还应使其具有足够的抗冲切能力 。17 .底板内力分析：目前，对圆板和环板的内力分析有两种方法：一种是弹性薄板理论分析方法。对于不允许出现裂缝的结构，或者有腐蚀性介质

14、的情况下，应采用此方法进行计算。一般有现成的表格可供查用。另一种是 极限平衡法。它具有简单实用等优点，但设计时为考虑结构内力重分布要控制内力的调幅，以免裂缝过早出现或裂缝开展过宽。§ 6 筒仓1 .筒仓是指贮存粒状和粒状松散物体（如谷物、面粉、水泥和碎煤等）的立式容器。2 .筒仓按材料分为 钢筋混凝土仓容、钢筒仓和砖砌筒仓。钢筋混凝土筒仓又分为预制装配式及整体浇筑式，预应力与非预应力筒仓。3 .筒仓按照平面形状分为圆形、矩形、多边形等。我国钢筋混凝土筒仓设计规范 GB50077-2003根据仓筒高度与平面尺寸的关系，分为浅仓和深仓两类。4 .浅仓为短期贮料，由于浅仓中所贮存的松散物体的自然坍塌线不与对面仓壁相交，一般不会形成料拱, 可以自动卸料。深仓中所贮存的松散物体的自然坍塌线经常与对面立壁相交，形成料拱引起卸料时堵塞，主要供 长期贮料 用。5 .深仓结构一般包括 仓上建筑物、仓顶、仓壁、仓底、仓下支承结构及基础六个部分。§ 7 烟囱1 .烟囱是工业与民用建筑中常见的一种高耸构筑物。特别是锅炉房、电力、冶金、化工 等企业中必不可少的附属建筑。2 .常见的烟囱一般有 砖烟囱、钢筋混凝土烟囱和钢烟囱。烟囱的形式有 单管式 和多管式。3 .烟囱属高耸构筑物，由 基础、筒壁、内