工程建筑结构基础作业指导书

工程建筑结构基础作业指导书TOC\o"1-2"\h\u32105第1章绪论 4229511.1工程建筑结构概述 4273031.1.1结构体系 4306321.1.2结构材料 4156371.1.3结构构件 4251371.2建筑结构设计原则与要求 488681.2.1安全性原则 4251281.2.2适用性原则 5124041.2.3可靠性原则 5124701.2.4经济性原则 5310881.2.5环保性原则 5250791.2.6合规性要求 517071第2章结构材料 5272122.1建筑结构常用材料 530942.1.1木材 5151072.1.2钢材 558372.1.3混凝土 665102.1.4砌体材料 683162.2材料的力学功能 6111812.2.1木材 63772.2.2钢材 6206512.2.3混凝土 633962.2.4砌体材料 6176952.3材料的设计指标 6204862.3.1木材 6260112.3.2钢材 6227692.3.3混凝土 776482.3.4砌体材料 7176第3章结构体系与受力特点 7225513.1结构体系分类 7215793.1.1框架结构体系 747733.1.2剪力墙结构体系 7205173.1.3框架剪力墙结构体系 7147613.1.4筒体结构体系 7133163.1.5桁架结构体系 724113.1.6网架结构体系 7164523.2结构受力特点分析 8105623.2.1框架结构体系受力特点 8280593.2.2剪力墙结构体系受力特点 8273303.2.3框架剪力墙结构体系受力特点 8317803.2.4筒体结构体系受力特点 8141233.2.5桁架结构体系受力特点 8234253.2.6网架结构体系受力特点 817772第4章结构设计基本原理 8157044.1结构设计的一般步骤 8177264.1.1设计准备 8277714.1.2初步设计 8205184.1.3详细设计 957454.1.4施工图设计 9141664.2结构静力平衡分析 9251594.2.1荷载分析 9158144.2.2结构内力分析 9181174.2.3结构位移分析 920524.3结构稳定性分析 9254744.3.1整体稳定性分析 960224.3.2构件稳定性分析 10315994.3.3节点稳定性分析 1055084.3.4抗倾覆稳定性分析 10258014.3.5抗滑稳定性分析 104512第5章钢筋混凝土结构 1085995.1钢筋混凝土材料功能 10150875.1.1混凝土 10115515.1.1.1强度 1036115.1.1.2耐久性 10117645.1.1.3工作性 1024815.1.2钢筋 10311185.1.2.1强度 10168685.1.2.2塑性 10321425.1.2.3焊接功能 11141425.2钢筋混凝土基本构件设计 1110415.2.1梁 11123205.2.2板 11132575.2.3柱 1148655.2.4墙 11291065.3钢筋混凝土结构施工图识读 11286095.3.1结构施工图的组成 11147515.3.2结构施工图的表示方法 1162935.3.3结构施工图的识读方法 1127632第6章钢结构 11285036.1钢结构材料与连接 11169416.1.1材料要求 12292406.1.2连接方式 12269796.2钢结构基本构件设计 12110496.2.1梁、柱构件设计 12308336.2.2板、壳构件设计 12326376.2.3焊接接头设计 12270436.3钢结构防护与维护 1224376.3.1防腐措施 12149306.3.2防火措施 12133776.3.3维护与检查 1210341第7章砌体结构 13208207.1砌体材料与砌筑要求 1312487.1.1材料选择 13255677.1.2砌筑要求 1330477.2砌体结构设计原理 13284017.2.1结构体系 13301747.2.2构件设计 13196247.2.3结构计算 13211357.3砌体结构抗震设计 13315487.3.1抗震设防目标 1416627.3.2抗震措施 14306057.3.3抗震计算 1417359第8章木结构 14145708.1木材的力学功能 14254518.1.1木材的物理特性 14164158.1.2木材的力学指标 14266998.2木结构基本构件设计 15317758.2.1木结构构件类型 1515488.2.2木结构构件设计原则 1563308.2.3木结构构件设计方法 1533908.3木结构连接与防护 15123508.3.1木结构连接方式 15294488.3.2连接件材料与规格 15243168.3.3木结构防护措施 155913第9章混合结构 15286729.1混合结构的定义与分类 16169019.1.1定义 16216289.1.2分类 16264789.2混合结构设计要点 16255399.2.1结构体系选择 16211749.2.2受力分析 1640259.2.3材料选择与配置 16230539.2.4连接节点设计 16230779.3混合结构施工技术 16212689.3.1施工准备 16310579.3.2施工工艺 1775339.3.3质量控制 17201789.3.4施工安全 17314679.3.5施工环境保护 1710612第10章结构施工与验收 172721310.1结构施工准备 172140210.1.1施工前准备 17834510.1.2施工材料准备 171474310.1.3施工机具准备 182421810.2结构施工过程控制 18403910.2.1施工过程质量控制 18283410.2.2施工安全控制 182417310.2.3施工进度控制 183266010.3结构验收与维护管理 181886110.3.1结构验收 18951210.3.2结构维护管理 18第1章绪论1.1工程建筑结构概述工程建筑结构是指为实现人类生产、生活需求而构建的具有一定空间形式的构造体系。它涉及到建筑物的安全性、舒适性、经济性及美观性等方面。工程建筑结构主要包括以下几部分：1.1.1结构体系结构体系是工程建筑结构的核心部分，主要包括：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。不同结构体系具有不同的受力特点、适用范围和经济效益。1.1.2结构材料结构材料是构成工程建筑结构的基础，主要包括：混凝土、钢材、木材、石材等。选择合适的结构材料对建筑物的功能、成本及环保等方面具有重要意义。1.1.3结构构件结构构件是工程建筑结构的基本组成单元，包括梁、板、柱、剪力墙等。不同类型的构件承担着各自的受力功能，共同保证建筑物的稳定性和安全性。1.2建筑结构设计原则与要求建筑结构设计是工程建筑结构建设的核心环节，其原则与要求如下：1.2.1安全性原则安全性是建筑结构设计的首要原则。在设计过程中，应保证结构在各种荷载作用下的稳定性、承载力和变形要求，保障人民群众的生命财产安全。1.2.2适用性原则适用性原则要求建筑结构设计应满足使用功能、经济合理性和美观性的要求。结构设计应充分考虑建筑物的使用功能、空间布局和视觉效果，同时兼顾经济性。1.2.3可靠性原则可靠性原则是指建筑结构设计应保证结构在规定的设计使用年限内，能够满足预定的功能要求。这要求设计人员充分考虑结构构件的疲劳、腐蚀、老化等因素，保证结构长期稳定可靠。1.2.4经济性原则经济性原则要求建筑结构设计在满足安全、适用、可靠的前提下，力求降低工程造价，提高投资效益。设计人员应优化结构体系、材料选用和施工工艺，实现经济效益的最大化。1.2.5环保性原则环保性原则要求建筑结构设计应充分考虑环境保护，降低对自然资源的消耗和环境的破坏。设计过程中，应选用绿色、环保的材料和施工技术，提高建筑物的节能减排水平。1.2.6合规性要求建筑结构设计应遵循国家及地方的相关法律法规、标准规范，保证结构设计的合法性、合规性。设计人员应掌握并严格执行相关规范，为建筑物的建设提供有力保障。第2章结构材料2.1建筑结构常用材料建筑结构材料是构成建筑物的基础，其质量和功能直接关系到整个建筑的安全、耐久和适用性。建筑结构常用材料主要包括以下几类：2.1.1木材木材作为一种可再生资源，具有良好的加工功能和环保特点。在建筑结构中，常用的木材有红松、落叶松、杉木等。2.1.2钢材钢材具有较高的强度、良好的塑性和韧性，广泛应用于建筑结构中。常见的钢材有碳素结构钢、低合金结构钢等。2.1.3混凝土混凝土是由水泥、砂、石子、水等按一定比例搅拌而成的复合材料。具有抗压强度高、耐久性好、成本低等优点，在建筑结构中应用广泛。2.1.4砌体材料砌体材料主要包括烧结普通砖、烧结多孔砖、混凝土小型空心砌块等。这些材料主要用于建筑物的围护结构和承重结构。2.2材料的力学功能建筑结构材料的力学功能是衡量其能否满足设计要求的重要指标。以下为建筑结构常用材料的力学功能：2.2.1木材木材的力学功能包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。其中，抗弯强度是木材在建筑结构中应用最为广泛的力学功能。2.2.2钢材钢材的力学功能包括屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯功能等。这些功能可通过热处理和合金化等方法进行调控。2.2.3混凝土混凝土的力学功能主要包括抗压强度、抗拉强度、抗折强度等。抗压强度是衡量混凝土功能的关键指标。2.2.4砌体材料砌体材料的力学功能主要包括抗压强度、抗剪强度、抗弯强度等。其中，抗压强度是砌体材料的主要力学功能指标。2.3材料的设计指标建筑结构材料的设计指标是保证结构安全、适用和耐久的基础。以下为建筑结构常用材料的设计指标：2.3.1木材木材的设计指标主要包括允许应力、允许剪应力、允许弯矩等。2.3.2钢材钢材的设计指标包括屈服强度、抗拉强度、疲劳强度等。2.3.3混凝土混凝土的设计指标主要有抗压强度、抗拉强度、抗渗功能等。2.3.4砌体材料砌体材料的设计指标主要包括抗压强度、抗剪强度、抗渗功能等。在建筑结构设计过程中，应根据相关规范和标准，合理选择和运用各种结构材料，保证结构的安全、适用和耐久。第3章结构体系与受力特点3.1结构体系分类本章主要对工程建筑中的结构体系进行分类。结构体系是建筑物的骨架，承担着各种外部和内部荷载，并保证建筑物的稳定性与安全性。常见的结构体系主要包括以下几类：3.1.1框架结构体系框架结构体系主要由框架柱、框架梁和楼面结构组成，具有较好的空间刚度和整体性。此类结构体系适用于多层及高层建筑。3.1.2剪力墙结构体系剪力墙结构体系主要由剪力墙和楼面结构组成，具有较好的抗侧力功能。适用于高层及超高层建筑。3.1.3框架剪力墙结构体系框架剪力墙结构体系是框架结构和剪力墙结构的组合，兼有框架结构和剪力墙结构的特点，适用于多层及高层建筑。3.1.4筒体结构体系筒体结构体系主要由内外筒体、楼面结构和核心筒组成，具有很高的抗侧力功能和空间刚度，适用于超高层建筑。3.1.5桁架结构体系桁架结构体系是由多根杆件组成的格构式结构，具有较高的受力功能和材料利用率，常用于大跨度的公共建筑和桥梁。3.1.6网架结构体系网架结构体系是由许多杆件按照一定规律组成的网状结构，具有较好的空间刚度和受力功能，适用于大跨度建筑。3.2结构受力特点分析结构受力特点分析是研究建筑物在荷载作用下的内力分布和变形情况，以保证结构安全、可靠。以下是几种常见结构体系的受力特点：3.2.1框架结构体系受力特点框架结构体系中，框架柱主要承受压力，框架梁承受弯矩和剪力。在荷载作用下，框架结构具有良好的内力分配和变形功能。3.2.2剪力墙结构体系受力特点剪力墙结构体系中，剪力墙主要承受水平荷载作用，通过墙体的剪切变形消耗能量。剪力墙具有较高的抗侧力功能，但受力较为集中。3.2.3框架剪力墙结构体系受力特点框架剪力墙结构体系中，框架和剪力墙共同承受荷载。框架主要承受垂直荷载，剪力墙承受水平荷载。两者相互作用，提高了整体结构的受力功能。3.2.4筒体结构体系受力特点筒体结构体系中，内外筒体共同承受水平荷载，具有较高的抗侧力功能。内筒主要承受压力，外筒承受弯矩和剪力。3.2.5桁架结构体系受力特点桁架结构体系中，杆件主要承受轴向力，受力明确，材料利用率高。在荷载作用下，桁架具有良好的内力分配和变形功能。3.2.6网架结构体系受力特点网架结构体系中，杆件承受轴向力，具有较好的空间受力功能。网架结构在荷载作用下，内力分布均匀，整体稳定性好。通过对结构体系及其受力特点的分析，可以为工程建筑的设计和施工提供理论依据，从而保证建筑物的安全、可靠和经济效益。第4章结构设计基本原理4.1结构设计的一般步骤4.1.1设计准备在进行结构设计前，需收集和分析工程项目的相关资料，包括地质勘察报告、建筑设计图纸、荷载标准、材料功能等，保证设计依据充分、准确。4.1.2初步设计根据设计资料，进行结构体系选型、结构布置和初步计算。初步设计应包括以下内容：1）结构体系及构件选型；2）结构布置及传力路径；3）初步计算结构内力及位移；4）初步选型及验算结构材料。4.1.3详细设计在初步设计的基础上，进行结构构件的详细计算和验算，保证结构安全、合理。详细设计应包括以下内容：1）结构内力分析；2）结构构件截面设计；3）结构连接节点设计；4）结构稳定性验算；5）结构抗裂、抗震、抗风等功能验算。4.1.4施工图设计根据详细设计结果，绘制结构施工图，包括结构布置图、构件截面图、节点详图等。4.2结构静力平衡分析4.2.1荷载分析对结构可能承受的荷载进行分类、组合，确定荷载代表值。4.2.2结构内力分析采用适当的方法进行结构内力分析，包括弯矩、剪力、轴力等。分析过程中应考虑几何非线性、材料非线性等因素。4.2.3结构位移分析计算结构在荷载作用下的位移，分析结构的变形功能，保证结构在允许范围内。4.3结构稳定性分析4.3.1整体稳定性分析对结构整体稳定性进行验算，包括结构体系、构件布置等方面的稳定性。4.3.2构件稳定性分析对结构主要受力构件的稳定性进行验算，包括柱、梁、板等构件。4.3.3节点稳定性分析对结构节点进行稳定性验算，包括焊接节点、螺栓节点等。4.3.4抗倾覆稳定性分析对结构在水平荷载作用下的抗倾覆稳定性进行验算，保证结构安全。4.3.5抗滑稳定性分析对结构在水平荷载作用下的抗滑稳定性进行验算，保证结构稳定。第5章钢筋混凝土结构5.1钢筋混凝土材料功能5.1.1混凝土混凝土作为钢筋混凝土结构的主要组成部分，其功能对结构的安全性和耐久性具有重大影响。本章主要介绍混凝土的强度、耐久性、工作性等基本功能指标。5.1.1.1强度混凝土强度分为抗压强度、抗折强度和抗拉强度。抗压强度是衡量混凝土功能的重要指标，通常采用立方体抗压强度表示。5.1.1.2耐久性混凝土耐久性主要包括抗渗性、抗碳化性、抗冻性等。为保证结构长期稳定运行，应选择合适的混凝土配合比和原材料。5.1.1.3工作性混凝土工作性是指混凝土在施工过程中的易性和可塑性。良好的工作性有利于混凝土的浇筑、密实和施工效率。5.1.2钢筋钢筋作为钢筋混凝土结构的加固材料，其主要功能指标包括强度、塑性、焊接功能等。5.1.2.1强度钢筋强度是指钢筋承受拉力的能力，通常用抗拉强度表示。5.1.2.2塑性钢筋塑性是指钢筋在断裂前能承受的变形能力。良好的塑性有利于结构在地震等灾害发生时的安全性。5.1.2.3焊接功能钢筋焊接功能是指钢筋在焊接过程中的可焊性和焊接接头的质量。焊接功能良好的钢筋有利于提高结构的整体功能。5.2钢筋混凝土基本构件设计5.2.1梁梁是承受弯矩和剪力的基本构件。设计中需考虑梁的受力特点、配筋、支座条件等因素。5.2.2板板主要用于承受平面内的弯矩和剪力。设计时需关注板的厚度、跨度、荷载等参数。5.2.3柱柱是承受压力和弯矩的垂直构件。设计时应考虑柱的稳定性、轴压比、配筋等因素。5.2.4墙墙是承受水平荷载和竖向荷载的构件。设计中需关注墙体的厚度、高度、开洞等因素。5.3钢筋混凝土结构施工图识读5.3.1结构施工图的组成结构施工图主要包括结构布置图、构件详图、节点详图等部分。5.3.2结构施工图的表示方法结构施工图采用平面、立面、剖面等多种视图表示。图中应包括尺寸、标高、轴线、构件编号等要素。5.3.3结构施工图的识读方法识读结构施工图时，应首先了解图纸的组成和表示方法，然后从整体到局部、从主要到次要地分析各个部分，保证准确理解设计意图。同时要关注施工图中的特殊要求和技术措施，以保证施工质量。第6章钢结构6.1钢结构材料与连接6.1.1材料要求钢结构所使用的材料应符合国家现行标准的规定，包括钢材的化学成分、力学功能、尺寸和表面质量等。对于重要结构或特殊环境下的钢结构，应选用具有良好焊接功能和耐腐蚀功能的钢材。6.1.2连接方式钢结构的连接方式主要包括焊接、螺栓连接和铆接。焊接连接应严格按照国家焊接标准进行，保证焊接接头的强度和稳定性。螺栓连接应采用高强度螺栓，并保证连接的紧密性和可靠性。铆接适用于对连接质量要求较高的钢结构。6.2钢结构基本构件设计6.2.1梁、柱构件设计梁、柱构件的设计应考虑其承载能力、稳定性和刚度。根据受力特点，合理选择截面形状和尺寸，保证构件在受力过程中的安全性和经济性。6.2.2板、壳构件设计板、壳构件设计时，应关注其厚度、边界条件和受力特点。通过合理设置加劲肋、减小板件尺寸等方法，提高构件的稳定性和承载能力。6.2.3焊接接头设计焊接接头设计应考虑焊接工艺、焊接残余应力及焊接变形等因素。合理选择焊接接头形式，保证焊接接头的强度、刚度和稳定性。6.3钢结构防护与维护6.3.1防腐措施钢结构在运输、储存、安装和使用过程中，应采取有效的防腐措施。常见的防腐方法包括热镀锌、喷漆、涂层等，以提高钢结构的耐腐蚀功能。6.3.2防火措施钢结构在火灾发生时易受热膨胀和强度降低的影响，因此应采取防火措施。主要包括防火涂料、防火板等，以提高钢结构的耐火极限。6.3.3维护与检查定期对钢结构进行检查和维护，及时发觉并处理问题，保证结构的安全性和使用寿命。主要包括：检查连接部位是否牢固、涂层是否完好、结构是否存在腐蚀、变形等异常现象，并及时进行修复和更换。注意：本章内容仅供参考，具体设计和施工应遵循国家相关标准和规范。第7章砌体结构7.1砌体材料与砌筑要求7.1.1材料选择砌体结构的材料主要包括砖、砌块和砂浆。应根据工程性质、设计要求及地理环境条件，合理选择材料类型和强度等级。7.1.2砌筑要求（1）砌筑前应检查材料的质量、规格和强度，保证符合设计要求。（2）砌筑过程中，应保证砂浆饱满、密实，砌块间应搭接合理，避免通缝。（3）砌筑作业应严格遵循施工图纸和规范要求，保证砌体结构的稳定性、安全性和耐久性。7.2砌体结构设计原理7.2.1结构体系砌体结构应采用合理的结构体系，包括墙体、柱、梁、板等构件的布置和连接方式，以提高整体结构的稳定性和抗震功能。7.2.2构件设计（1）墙体设计：应考虑墙体的受力特点，合理设置构造柱、圈梁等抗震构件。（2）柱、梁设计：应保证柱、梁的承载能力和稳定性，同时考虑节点连接的可靠性。（3）楼盖和屋盖设计：应选择合适的楼盖和屋盖形式，保证其与墙体、柱、梁的协同工作。7.2.3结构计算（1）荷载计算：应准确计算砌体结构的永久荷载、可变荷载及偶然荷载。（2）内力分析：应根据结构体系、构件特性及荷载作用，进行合理的内力分析。（3）截面设计：根据计算得到的内力，进行砌体构件的截面设计，保证结构安全。7.3砌体结构抗震设计7.3.1抗震设防目标砌体结构抗震设计应遵循“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则，保证结构在地震作用下的安全性。7.3.2抗震措施（1）提高结构整体性：设置圈梁、构造柱、拉结筋等，增强结构构件之间的连接。（2）增强构件抗震能力：优化墙体、柱、梁等构件的截面尺寸和配筋，提高其抗震承载能力。（3）减震隔震技术：采用隔震垫、消能减震等措施，降低地震对结构的影响。7.3.3抗震计算（1）地震作用：根据工程所在地的地震烈度、场地类别等因素，确定合理的地震作用。（2）反应谱分析：采用反应谱分析方法，计算结构在地震作用下的响应。（3）弹塑性分析：对砌体结构进行弹塑性分析，评估结构在地震作用下的功能。通过以上内容，本章对砌体结构的基础知识、设计原理及抗震设计进行了详细阐述，为工程建筑结构设计提供参考。第8章木结构8.1木材的力学功能8.1.1木材的物理特性木材作为一种天然材料，具有轻质、高强、良好的抗震性和环境友好等特点。本章主要介绍木材的弹性模量、抗弯强度、抗压强度和抗拉强度等力学功能。8.1.2木材的力学指标（1）弹性模量：表示木材在受力时抵抗变形的能力，是衡量木材刚度的重要指标。（2）抗弯强度：表示木材在弯曲载荷作用下的最大承载能力。（3）抗压强度：表示木材在受压载荷作用下的最大承载能力。（4）抗拉强度：表示木材在受拉载荷作用下的最大承载能力。8.2木结构基本构件设计8.2.1木结构构件类型木结构基本构件包括梁、柱、桁架、板等，其设计需满足结构功能、安全性和经济性等要求。8.2.2木结构构件设计原则（1）根据木材的力学功能，合理选择构件类型和截面尺寸。（2）考虑木材的各向异性，合理布置构件方向。（3）保证构件连接的可靠性，提高整体结构的稳定性。8.2.3木结构构件设计方法（1）梁和柱的设计：根据载荷和支撑条件，计算弯矩、剪力和轴力，选择合适的截面尺寸。（2）桁架设计：采用静力平衡法，计算节点力和杆件内力，选择合适的截面尺寸和连接方式。（3）板设计：根据板的受力状态，计算板的厚度和支撑条件。8.3木结构连接与防护8.3.1木结构连接方式木结构连接主要包括榫卯连接、螺栓连接、钉连接等。连接设计应考虑连接件的强度、刚度和稳定性。8.3.2连接件材料与规格根据连接部位和受力要求，选择合适的连接件材料（如螺栓、钉等）和规格，保证连接的可靠性。8.3.3木结构防护措施（1）防火：采用防火涂料、防火板等材料，提高木结构的防火功能。（2）防腐：采用防腐剂、防腐涂料等，防止木材受潮腐朽。（3）防虫：采用虫害防治剂，防止木材被虫蛀。本章主要介绍了木材的力学功能、木结构基本构件设计以及木结构连接与防护。在实际工程应用中，应根据设计规范和工程经验，合理选用木材和连接方式，保证木结构的安全性和耐久性。第9章混合结构9.1混合结构的定义与分类9.1.1定义混合结构是指由两种或两种以上不同类型的结构体系组成的建筑结构，通过各种结构体系的相互配合，实现结构受力的合理分配，提高整体结构的稳定性及承载能力。9.1.2分类混合结构可分为以下几种类型：（1）钢结构与钢筋混凝土结构混合；（2）木结构与钢筋混凝土结构混合；（3）砖混结构与钢筋混凝土结构混合；（4）钢结构与木结构混合；（5）其他新型混合结构。9.2混合结构设计要点9.2.1结构体系选择根据建筑物的用途、功能、地理位置及经济条件等因素，合理选择混合结构类型，保证结构体系的安全、经济、适用。9.2.2受力分析分析各结构体系之间的相互作用，合理确定各组成部分的受力状态，使结构体系在受力过程中能够相互协调，共同工作。9.2.3材料选择与配置根据结构受力要求，选择合适的建筑材料，合理配置各种材料的功能指标，保证结构整体功能。9.2.4连接节点设计混合结构中的连接节点是结构受力的关键部位，应充分考虑连接节点的受力功能、施工工艺及耐久性。9.3混合结构施工技术9.3.1施工准备（1）编制施工组织设计，明确施工工艺、施工顺序及施工要求；（2）对施工人员进行技术培训，保证施工质量；（3）准备施工材料、设备，保证材料合格、设备齐全。9.3.2施工工艺（1）根据设计图纸，进行施工