建筑结构抗震验算课件-重力荷载代表值、剪重比、荷载组合、变形验算

建筑结构抗震验算建筑结构抗震验算旨在确保建筑物在发生地震时能够安全稳定，保障生命财产安全。抗震验算需要考虑地震荷载、结构体系、材料性能等因素，进行复杂的计算和分析。课程大纲重力荷载代表值涵盖固定荷载、使用荷载、特殊荷载等内容。剪重比解释剪重比的概念、确定依据及取值方法。荷载组合介绍荷载组合的基本原则和不同工况下的荷载组合方法。变形验算讲解整体变形验算、局部变形验算和构件变形验算方法。重力荷载代表值重力荷载代表值是指在建筑结构抗震验算中使用的荷载值，它代表了结构在正常使用状态下可能承受的最大荷载。1.0固定荷载1.2使用荷载1.4特殊工况荷载重力荷载代表值通常由固定荷载、使用荷载和特殊工况荷载组成。固定荷载是指建筑物本身的重量，包括墙体、楼板、屋顶等。使用荷载是指建筑物在使用过程中产生的荷载，例如人员、家具、设备等。特殊工况荷载是指在特殊情况下产生的荷载，例如风荷载、雪荷载、地震荷载等。固定荷载建筑构件自重包括墙体、楼板、梁、柱、屋顶等结构构件的自身重量，以及固定在建筑物上的各种设备和管道等的重量。装饰装修重量包括地面、墙面、天花板等的装饰材料重量，以及固定在建筑物上的各种装饰物等的重量。外墙装饰包括外墙面砖、石材、玻璃幕墙等材料的重量，以及固定在建筑物上的各种装饰物等的重量。屋面系统包括屋面防水层、保温层、装饰层等材料的重量，以及固定在屋面上的各种设备和管道等的重量。使用荷载办公室人员办公室人员的重量通常按每平方米75公斤计算，这取决于办公桌、椅子和文件柜等家具的密度。图书馆图书馆的荷载需要考虑书架、书籍和读者等因素，通常按每平方米200公斤计算。餐厅餐厅的荷载需要考虑桌椅、餐具、顾客和服务人员等因素，通常按每平方米300公斤计算。商店商店的荷载需要考虑货架、货物和顾客等因素，通常按每平方米500公斤计算。特殊工况下的荷载地震荷载地震荷载是结构物在地震作用下所承受的惯性力。地震荷载的大小与地震烈度、结构物的质量、刚度和阻尼等因素有关。风荷载风荷载是结构物在风力作用下所承受的压力或吸力。风荷载的大小与风速、结构物的外形、高度和朝向等因素有关。雪荷载雪荷载是结构物在积雪作用下所承受的压力。雪荷载的大小与积雪深度、积雪密度、结构物形状和朝向等因素有关。温度荷载温度荷载是结构物在温度变化作用下所承受的压力或张力。温度荷载的大小与温度变化幅度、结构物材料的热膨胀系数等因素有关。特殊构件中的重力荷载1悬挑构件悬挑构件是指结构的一部分悬空伸出，如阳台、雨篷等。其自重和使用荷载对主结构形成一个向下的力。2斜坡屋顶斜坡屋顶的荷载分布不均匀，需要考虑坡度的影响。屋面荷载通过斜坡结构传递到支撑结构上。3圆形结构圆形结构中的荷载分布是均匀的，但在计算时需要考虑径向和切向荷载的影响。4拱形结构拱形结构利用自身的拱力来抵抗荷载，需要考虑拱脚的约束力和拱顶的压力。重力荷载计算实例1楼层荷载计算楼层荷载需要考虑固定荷载，例如建筑材料、隔墙和楼板的重量。使用荷载则需要根据实际情况进行估算，例如房间的功能和使用者的数量等。2屋面荷载屋面荷载包括固定荷载，如屋面材料和保温层的重量，以及使用荷载，如积雪和风荷载。计算屋面荷载时需要考虑当地气候条件和建筑物的形状。3结构自重结构自重是指建筑结构自身重量，包括梁、柱、墙体和基础的重量。计算结构自重需要根据结构类型和材料进行精确估算。剪重比剪重比是建筑结构抗震设计中一个重要的参数，它反映了结构抗侧移的能力。剪重比是指结构的抗侧移刚度与自身重量的比值，用来衡量结构的抗震性能。剪重比越大结构的抗侧移能力越强剪重比越小结构的抗侧移能力越弱剪重比的确定依据结构类型剪重比受结构类型影响，例如框架结构、剪力墙结构或混合结构。抗震设防烈度地震烈度越高，抗震要求越严格，剪重比也应相应提高。结构重要性重要性更高的建筑物，例如医院、学校，需要更高的剪重比以确保安全。场地条件场地土质条件，例如软弱土层，会影响结构的抗震性能，需要调整剪重比。剪重比的取值11.结构类型剪重比与结构类型密切相关，例如框架结构、剪力墙结构等，其剪重比取值存在差异。22.地震烈度地震烈度越高，要求的抗震等级越高，剪重比也需相应增大。33.结构重要性对于重要性较高的结构，例如医院、学校等，剪重比需要更高，以确保其在发生地震时的安全稳定。44.结构的抗震性能结构的抗震性能越好，抗震等级越高，其剪重比可以适当降低。剪重比计算实例1确定结构类型例如，框架结构或剪力墙结构2计算重力荷载考虑固定荷载和使用荷载3计算水平地震荷载根据规范和地震烈度计算4计算剪重比水平地震荷载除以重力荷载剪重比是结构抗震性能的重要指标。通过计算剪重比，可以了解结构的抗震能力，并根据结果进行结构设计或加固。计算剪重比需要注意考虑各种荷载因素，以及规范和地震烈度的要求。荷载组合基本原则考虑不同荷载类型，例如固定荷载、活荷载、风荷载和地震荷载。组合方式根据设计规范，将各种荷载按不同的组合方式进行叠加。安全系数引入安全系数，确保结构在荷载作用下能够安全可靠地工作。计算根据荷载组合原则，计算结构在不同工况下的荷载效应。荷载组合的基本原则安全原则荷载组合需确保结构安全，避免因荷载过大而导致结构破坏。考虑所有可能作用在结构上的荷载及其组合，确保结构能够安全抵抗。经济原则荷载组合应尽量经济合理，避免过度保守的设计。合理确定荷载组合，避免过度设计，提高结构使用效率，降低造价。不同工况下的荷载组合正常使用状态主要考虑恒载、活载和风荷载，以及其他可能存在的特殊荷载，例如雪荷载。施工状态考虑施工荷载、材料重量，以及施工过程中可能产生的其他荷载。地震作用状态考虑地震荷载，以及地震作用下的结构体系、构件受力情况。维修状态考虑维修荷载，以及维修过程中可能产生的其他荷载。荷载组合计算实例荷载组合计算是建筑结构抗震验算的关键步骤，需要根据不同的工况和荷载类型进行组合。1基本组合考虑固定荷载、活荷载、风荷载等。2地震组合考虑地震荷载，并与基本组合相叠加。3特殊组合针对特定情况进行特殊荷载组合。通过荷载组合计算，可以确定结构在不同工况下的最大荷载效应，为结构设计和抗震验算提供依据。变形验算整体变形验算验算建筑物整体的水平和竖向变形，确保结构整体的稳定性和使用功能不受影响。局部变形验算验算建筑物局部构件的变形，例如梁、柱、板等，保证结构的正常工作和使用安全。整体变形验算结构整体变形验算结构在荷载作用下的整体水平位移和竖向沉降，确保满足使用功能和安全要求。变形控制目标满足建筑物的使用功能，防止出现过度变形导致的结构破坏和使用不便。验算方法采用有限元分析方法或简化计算方法，对结构进行整体变形分析。结果评估将计算结果与规范限值比较，判断结构整体变形是否满足要求。局部变形验算局部变形验算主要针对梁、板等构件的局部变形进行控制，以保证结构的正常使用功能。1挠度防止过大的挠度导致功能失效2剪切变形控制剪切变形影响结构强度3局部应力避免应力集中导致局部破坏验算时需要考虑材料特性、荷载条件、构件尺寸等因素，并根据相关规范进行计算。构件变形验算计算目标确定构件在荷载作用下产生的变形是否符合规范要求，避免结构出现过度变形或失稳现象。计算方法根据构件的材料特性、截面尺寸和荷载条件，利用弹性力学理论进行计算。常用的方法包括叠加法、虚拟功法等。验算标准将计算得到的变形值与规范规定的限值进行比较，确保变形满足结构安全和使用功能的要求。常见问题需要关注构件的挠度、扭转角、弯曲变形等，并考虑不同荷载组合下的变形情况。变形验算方法11.极限状态法考虑结构的最终承载能力，确保结构在破坏前能满足预期的功能要求。22.工作状态法考虑结构在使用过程中的变形，确保结构在使用过程中不会产生过大的变形，影响结构的使用功能。33.弹性分析法基于线性弹性理论进行变形分析，适用于结构的弹性阶段。44.非线性分析法考虑材料的非线性特性和结构的几何非线性，适用于结构的塑性阶段。变形验算计算实例1单层框架考虑单层框架结构，使用有限元软件进行分析，计算在不同荷载工况下的最大位移和转角。2多层框架考虑多层框架结构，计算其在重力荷载和地震荷载下的整体变形，分析结构的抗侧移能力。3剪力墙结构计算剪力墙结构的水平位移，并与规范要求进行比较，评估其抗侧移性能。抗震设计概念安全与可靠性抗震设计旨在确保建筑物在遭遇地震时能够保持结构完整性，防止倒塌和人员伤亡。结构性能抗震设计通过优化结构形式、材料选用和连接方式，提升建筑物的抗震能力。工程实践抗震设计需要综合考虑地震烈度、场地条件、建筑类型和使用功能等因素。刚度设计和强度设计的平衡刚度刚度设计主要考虑结构的整体稳定性，确保结构在承受荷载时不会发生过大的变形，避免出现失稳现象。强度强度设计则侧重于保证结构材料的强度，确保结构在承受荷载时不会发生破坏，满足结构的承载能力要求。平衡在抗震设计中，需要同时考虑刚度和强度，并实现二者的平衡。过高的刚度会导致地震荷载集中在结构的部分区域，增加破坏风险。重要构件的抗震设计要点柱、梁、墙柱、梁、墙是建筑结构的重要组成部分，抗震设计时应重点关注其强度、刚度和延性。必须确保结构的整体稳定性，防止发生坍塌或局部破坏。基础基础承受着建筑结构的全部重量，是连接建筑物与地面的重要环节，在抗震设计中应充分考虑地基的承载力和变形特性，并采取措施防止基础沉降或倾斜。连接节点连接节点是构件之间相互连接的关键部位，抗震设计应确保节点的强度、刚度和延性，防止发生节点失效或连接破坏。幕墙幕墙是建筑物的外围护结构，在抗震设计中应考虑其抗风荷载和地震荷载，确保幕墙的抗震性能，防止发生幕墙坠落或脱落。工程实例分析本节课将结合实际工程案例，深入分析建筑结构抗震验算的过程，并展示如何运用理论知识解决实际问题。案例分析涵盖了从荷载计算到变形验算的各个环节，帮助同学们理解抗震