第一章建筑结构概论

第一章建筑结构概论董冬第二节建筑结构的类型一、建筑物的构造

一、基础：基础是房屋底部与地基接触的承重结构，它的作用是把房屋上部的荷载传给地基。

二、墙：墙是建筑物的承重结构和围护构件。

三、楼板层和地坪层：楼板层是水平方向的承重结构，并用来分隔楼层之间的空间。

四、楼梯：楼梯是房屋的垂直交通工具，作为人们上下楼层和发生紧急事故时疏散人流之用。

五、屋顶：屋顶是房屋顶部的围护构件，抵抗风、雨、雪的侵袭和太阳辐射热的影响。屋顶又是房屋的承重结构，承受风、雪和施工期间的各种荷载。

六、门窗：门主要用来通行人流，窗主要用来采光和通风。

除上述六部分八大构件以外，还有一些附属部分，如阳台、雨篷、台阶、烟囱等。组成房屋的各部分各自起着不同的作用，但归纳起来是两大类，即承重构件和围护构件。二、建筑结构建筑结构的定义建筑结构（结构）——建筑中由若干构件连接而成的能承受作用的平面或空间体系。

注：“作用”——能使结构或构件产生效应（内力、变形、裂缝等）的各种原因的总称。作用分为：（1）直接作用即荷载：如结构自重、人群荷载、风荷载等；（2）间接作用：如地震、基础沉降、温度变化等。建筑结构的组成

1.水平构件：梁、板等，用以承受竖向荷载。

2.竖向构件：柱、墙等，其作用是支承水平构件或承受水平荷载。

3.基础：其作用是将建筑物承受的荷载传至地基。第三节建筑结构的作用一、作用的种类在《民用建筑设计通则》（GB50352—2005）中对作用分为：（1）直接作用即荷载：如结构自重、人群荷载、风荷载等；包括：永久荷载、可变荷载、偶然荷载三大类.（2）间接作用：如地震、基础沉降、温度变化等。1荷载分类按随时间的变异，结构上的荷载可分为以下三类：1.永久荷载永久荷载亦称恒荷载，是指在结构使用期间，其值不随时间变化，或者其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。如结构自重、土压力、预应力等。

二、荷载的分类及荷载代表值2.可变荷载可变荷载也称为活荷载，是指在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载。3.偶然荷载在结构使用期间不一定出现，而一旦出现，其量值很大且持续时间很短的荷载称为偶然荷载。2荷载代表值结构设计时，对于不同的荷载和不同的设计情况，应赋予荷载不同的量值，即荷载代表值。在设计时，对荷载赋予一个规定的量值，即荷载代表值，荷载可根据不同的设计要求规定不同的代表值，以使之能更确切地反映它在设计中的特点。荷载规范中给出4种代表值：标准值、组合值、频遇值和准永久值。对永久荷载应该用标准值作为代表值，对可变荷载应根据设计要求用标准值、组合值、频遇值、准永久值作为代表值。1）永永久久荷荷载载：：标标准准值值（（特特征征值值））结构构使使用用期期内内可可能能出出现现的的最最大大荷荷载载值值永久久荷荷载载亦亦称称恒荷荷载载，是是指指在在结结构构使使用用期期间间，，其其值值不不随随时时间间变变化化，，或或者者其其变变化化与与平平均均值值相相比比可可忽忽略略不不计计的的荷荷载载。。如如结结构构自自重重、、土土压压力力、、预预应应力力等等。。荷载载标标准准值值就是是结结构构在在设设计计基基准准期期内内具具有有一一定定概概率率的的最最大大荷荷载载值值,它是荷载载的基本本代表值值。设计基准准期——为确定可可变荷载载代表值值而选定定的时间间参数，，一般取取为50年。永久荷载载主要是是结构自自重及粉粉刷、装装修，固固定设备备的重量量。一般般可按结结构构件件的设计计尺寸和和材料或或结构构构件单位位体积（（或面积积）的自自重标准准值确定定。对于自重重变异性性较大的的材料，，在设计计中应根根据其对对结构有有利或不不利的情情况，分分别取其其自重的的下限值值或上限限值。[例]取钢筋混混凝土单单位体积积自重标标准值为为25kN/m3，则截面面尺寸为为200×500mm的钢筋筋混凝土土矩形截截面梁的的自重标标准值为为0.2×0.5×25=2.5kN/m。标准值2)可变荷载载组合值

使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率与该荷载单独出现时相应的概率一致的荷载值。可变荷载的组合值取标准值乘以组合值系数可变荷载载也称为为活荷载，是指在在结构使使用期间间，其值值随时间间变化，，且其变化值与与平均值值相比不不可忽略略的荷载。。频遇值（（时而出出现的较较大荷载载值）准永久值值（具有有较长的的总持续续时间，，对结构构的影响响有如永永久荷载载）可变荷载的频遇值取标准值乘以频遇值系数可变荷载的准永久值取标准值乘以准永久值系数可见，可可变荷载载的四个个代表值值，除标准值值外，其其余三项项均是在在标准值值的基础础上乘以以某个系系数，可变荷载载的标准准值称为为基本代表表值。3.偶然荷载载在结构使使用期间间不一定定出现，，而一旦旦出现，，其量值很大大且持续时间间很短的荷载称称为偶然然荷载。。一、极极限状态态1结构的安安全等级级建筑结构构设计时时，应根根据结构构破坏可可能产生生的后果果（危及及人的生生命、造造成经济济损失、、产生社社会影响响等）的的严重性性，采用用不同的的安全等等级。根据破坏坏后果的的严重程程度，建建筑结构构划分为为三个安安全等级级。第四节建建筑结结构极限限表1.2.1建筑结构的安全等级安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的房屋二级严重一般的房屋三级不严重次要的房屋2结构构的设计计使用年年限定义：房屋建筑筑在正常常设计、、正常施施工、正正常使用用和维护下所应应达到的的持久年年限。结结构的设设计使用用年限应按下表表采用。。3结结构的功功能要求求1）结构构的功能能要求功能要求适用性耐久性安全性安全性——结构在在正常施工工和正常使使用的条件件下，能承承受可能出出现的各种种作用；在在设计规定定的偶然事件（如强烈地地震、爆炸炸、车辆撞撞击等）发发生时和发发生后，仍仍能保持必必需的整体体稳定性，，即结构仅仅产生局部部的损坏而而不致发生生连续倒塌塌。适用性——结构在在正常使用用时具有良良好的工作作性能。例例如，不会会出现影响响正常使用用的过大变变形或振动动；不会产产生使使用用者感到不不安的裂缝缝宽度等。。耐久性——结构在在正常维护护条件下具具有足够的的耐久性能能，即在正正常维护条条件下结构构能够正常常使用到规规定的设计计使用年限限。例如，，结构材料料不致出现现影响功能能的损坏，，钢筋混凝凝土构件的的钢筋不致致因保护层层过薄或裂裂缝过宽而而锈蚀等。。2）结构的的可靠性和和可靠度的的概念结构可靠性性——结构的的安全性、、适用性和和耐久性的的总称。结构可靠度度——结构在在规定时间间内，在规规定条件下下，完成预定功能的的概率。(规定时间间指设计使使用年限；；规定条件件指正常设设计、正常常施工、正正常使用和和正常维护护，不包括括错误设计计、错误施施工和违反反原来规定定的使用情情况。)结构的可靠靠度是结构构可靠性的的概率度量量，即对结结构可靠性性的定量描描述。注意1：结构可靠度度与结构使使用年限长长短有关。。《统一标标准》以结构的设计计使用年限限为计算结结构可靠度度的时间基基准。注意2：结构的设计计使用年限限虽与结构构使用寿命命有联系，，但不等同同。当结构构的使用年年限超过设设计使用年年限后，并并不意味着着结构就要要报废，但但其可靠度度将逐渐降降低。2.结构功功能的极限限状态（1）定义义整个结构或或结构的一一部份，超超过某一特特定状态就就不能满足足设计规定定的某一功功能（安全全性、适用用性、耐久久性）要求求，该特定定状态称为为该功能的的极限状态态。极限状态承载力极限状态正常使用极限状态（2）分类类1）承载能力极极限状态——这种种极限状态态对应于结结构或结构构构件达到到最大承载载能力或不不适于继续续承载的变变形。承载载能力极限限状态主要要考虑关于于结构安全性性的功能。当结构或结结构构件出出现下列状状态之一时时，即认为为超过了承承载能力极极限状态：：●结构构件件或连接因因材料强度度不够而破破坏；●整个结构构或结构的的一部分作作为刚体失失去平衡（（如倾覆等等）；●结构转变变为机动体体系；(结结构是个几几何稳定的的不变体系系)●结构或结结构构件丧丧失稳定（（如柱子被被压曲等））。2）正常使用极极限状态——正常常使用极限限状态对应应于结构或或结构构件件达到正常常使用或耐耐久性能的的某项规定限限值。这一状态态对应于适用性或耐耐久性的功能。当结构或结结构构件出出现下列状状态之一时时，即认为为超过了正正常使用极极限状态：：●影响正常常使用或外外观的变形形；●影响正常常使用或耐耐久性能的的局部损坏坏（包括裂裂缝）；●影响正常常使用的振振动；●影响正常常使用的其其他特定状状态等。第五节建建筑的等级级一、耐久等等级在《民用建建筑设计通通则》（GB50352—2005））中对建筑筑物的耐久久年限（设设计使用年年限）做如如下规定：：1类：设计计使用年限限为5年，，适用于临临时性建筑筑。2类：设计计使用年限限为25年年，适用于于易于替换换结构构件件的建筑。。3类：设计计使用年限限为50年年，适用于于普通的建建筑物。4类：设计计使用年限限为100年，适用用于纪念性性建筑和特特别重要的的建筑。2、耐火等等级我国《建筑筑设计防火火规范》（（GB50016——2006）中规定定，9层及及9层以下下的住宅建建筑、建筑筑高度不超超过24m的公共建建筑、建筑筑高度超24m的单单层公共建建筑、工业业建筑等的的耐火等级级分为四级。耐火等级标标准是依据据房屋主要要构件的燃燃烧性能和和耐火极限限确定的。。（1）燃烧烧性能指主要构件件在名火或或高温作用用下燃烧与与否，以及及燃烧的难难易。分燃燃烧材料(如木材等等)、难燃燃烧材料(如木丝板板等)和非非燃烧材料料(如砖、、石等)。。（2）耐火火极限它的单位为为小时。耐耐火极限指指的是从受受到火的作作用起，到到失掉支持持能力或发发生穿透性性裂缝、或或背火一面面温度升高高到220℃时所延延续的时间间。不燃烧体：：在空气中中受到火烧烧或高温作作用时，不不起火、不不燃烧、不不碳化。结构构件的的耐火性能能一、构件件的燃烧性性能难燃烧体：：在空气中中受到火烧烧或高温作作用时，难难起火、难难燃烧、难难碳化，当当火源移走走后，燃烧烧或微燃立立即停止。。燃烧体：在在明火或高高温作用时时，能立即即着火燃烧烧，且火源源移走后，，仍能继续续燃烧或微微燃。是指在标准准的耐火试试验中，从从构件受到到火的作用用，到失去去稳定性或或完整性或或绝热性为为止的时间间，以小时时计。结构构件的的耐火极限限标准升温曲曲线梁：两侧和和底面共三三面受火；；受火条件板：下面受受火；柱：所有垂垂直面受火火；墙：一面受受火。判别条件失去稳定性性：指失去去支撑能力力或抗变形形能力；失去完整性性：指当构构件一面受受火时，出出现穿透性性裂缝或穿穿火孔隙；；失去绝热性性：指失去去隔绝过量量热传导的的性能。分隔构件(不承重)以完整性和绝热性两个控制条件作为判别依据；承重构件以稳定性单一条件作为判别依据；承重分隔构件以稳定性、完整性和绝热性三个控制条件作为判别依据。耐火设计方方法确定建筑物物耐火等级级确定构件耐耐火极限值值选择耐火火措施分4个等级，，与建筑物的