《建筑结构》.doc

第一章：绪论一、建筑物内在特质：安全性、适用性、耐久性；外在特性：使用性和美学要求。二、现代建筑结构需要满足的基本要求：平衡、稳定（雨篷的倾覆）、承载能力、适用、经济、美观三、建筑结构按材料分类：1、混凝土结构（优点：节省刚材、就地取材、耐火耐久、可模性好、整体性好；缺点：自重较大、抗裂性较差）2、砌体结构（优点：就地取材、成本低；缺点：材料强度较低、结构自重大、施工砌筑速度慢、现场作业量大）3、钢结构（优点：钢结构材料质量均匀、强度高、构件截面小、重量轻、可焊性好、制造工艺比较简单、便于工业化施工；缺点：钢材易锈蚀，耐火性较差、价格较贵）4、木结构（木结构制造简单、自重轻、加工容易。缺点是易燃、易腐、易受虫蛀）四、按受力和构造特点分类：混合结构、排架结构、框架结构、剪力墙结构、其他形式的结构第二章：建筑结构的设计标准和设计方法一、我国所采用的设计基准期为50年，使用70年。二、结构在规定的设计使用年限内，应满足安全性（结构安全性要求：在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用，在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性，即建筑结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌）、适用性、耐久性等各项功能要求三、作用：作用指施加在结构上的集中分布力（称为直接作用，即通常所说的荷载）以及引起结构外加变形或约束变形的原因。作用按时间的变异分类：永久作用（自重、土壤压力、基础沉降及焊接变形等）、可变作用（楼面活荷载、雪荷载、风荷载等）、偶然作用（地震、爆炸、撞击）四、由作用引起的结构或结构构件的反应。例如内力、变形和裂缝等，称为作用效应；荷载引起的结构的内力和变形，也成为荷载效应。五、抗力是结构或结构构件承重作用效应的能力（影响结构抗力因素是结构的几何参数和所用材料的性能）六、结构的可靠性：指结构在规定时间内，在规定的条件下完成预定功能的能力；结构的可靠度是对结构可靠性的定量描述，即结构在规定时间内、在规定条件下完成预定功能的概率。七、结构的功能函数：设R为结构抗力，S为作用效应，用功能函数Z=R-S描述结构的工作状态。八、极限状态的定义：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求。九、极限状态按功能分类：承载能力极限状态和正常使用极限状态两类1、承载能力极限状态：结构或结构构件达到最大承载力、疲劳破坏或者达到不适于继续承载的变形时超出该状态的情况：整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡；结构构件或其连接因超过材料超度而破坏，或因过度的变形而不适于继续承载；结构转为机动体系；结构或构件丧失稳定；地基丧失承载能力而破坏。2、 正常使用极限状态：结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。超出该状态的情况：影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；影响正常使用的振动；影响正常使用的其他特定状态。第三章 ：结构材料的力学性能一、 刚才的力学性能：强度、塑性、冷弯性能、冲击韧性。二、 有明显屈服点和无明显屈服点钢材（见教材32页）三、 强度：屈服强度（钢材关键性的强度指标）、抗拉强度。  塑性：塑性是指刚才破坏前产生变形的能力。反应塑性性能的指标是“伸长率”和“冷弯性能”。四、钢筋的冷拉注意事项：焊接时产生的高温会使钢筋软化（强度降低、塑性增加），因此对需要焊接的钢筋应先焊好再进行冷拉；此外。冷拉只能提高钢筋的抗拉度而不能提高钢筋的抗压强度，一般不采用冷拉钢筋作受压钢筋。由于钢筋冷拉后塑性降低，脆性增加，故不得用冷拉钢筋制作吊环。五、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求：强度、塑性、可焊性、与混凝土的粘结力六、立方体抗压强度：用边长150mm的立方体试块，在标准养护条件（温度20正负3度，相对湿度大于等于90%的潮湿空气中）养护28天，用标准实验方法（试块表面不涂润滑剂、全截面受压、加荷速度0.150.25N/(nm2.s)）加压至试件破坏时测得的最大压应力作为混凝土的立方体抗压强度。轴心抗压强度：在实际结构中，受压构件是棱柱体而不是立方体。实验表明，用宽高比34的棱柱体测得的抗压强度与受压为主的混凝土构件中的混凝土抗压强度基本一致，因此棱柱体的抗压强度可作为以受压为主的混凝土结构构件的混凝土抗压强度，称为轴心抗压强度或棱柱强度。轴心抗压强度为结构混凝土最基本的指标。七、 混凝土抗拉强度：混凝土的抗拉性能很差，抗拉强度标准值ftk大体是轴心抗压强度标准值的1/81/16,强度越高其差别越大。八、 徐变：混凝土受压后除产生瞬间亚应变外，在维持其应力不变的情况下，即荷载长期不变，其应变随时间而增大，这种现象称为混凝土的徐变。   影响徐变大小的因素：初始应力大小和时间长短；混凝土的组成和混凝土所处环境条件；混凝土养护条件越好（如采用蒸汽养护）、周围环境越潮湿、受荷时的龄期越长，则徐变越小；水泥用量越多、水灰比越高、混凝土不密实、骨料配级越差、骨料刚度越小，则徐变越大。九、 混凝土的收缩：混凝土在空气中硬化时体积变小的现象十、 规范将混凝土结构用混凝土硬化分为14个等级。从C15C80，每级差5N/nm2十一、 粘结力是存在于钢筋与混凝土界面上的作用力。三部分：一是由于混凝土收缩将钢筋紧紧喔固而产生的摩擦力；而是由于混凝土颗粒的化学作用而产生的胶合力；三是由于表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力。十二、 保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施：足够的锚固长度；一定的搭接长度；混凝土应有足够的厚度；钢筋末端应作弯钩；配置箍筋；注意浇注混凝土的钢筋位置。第四章 ：钢筋混凝土轴心受力构件一、 构件从开始受力到破坏的全过程可以分为三个阶段：混凝土开裂前、混凝土开裂后、破坏阶段二、 根据配置方式不同，轴心受压构件可分为配置普通箍筋的和配置螺旋箍筋的。 作用：轴心受压构件的纵向钢筋除了与混凝土共同承担轴向压力外，还能承担由于初始偏心或其偶然因素引起的附加弯矩在构件中的拉力。在配置普通箍筋的轴心受压构件中，箍筋可以防止纵向钢筋在混凝土压碎之前压屈，保证纵筋与混凝土共同受力直到构件破坏；箍筋对核芯混凝土的约束作用可以在一定程度上改善构件最终可能发生突然破坏的脆性性质。螺旋形箍筋对混凝土有较强的环向约束，因而能够提高构件的承载力和延性。三、 轴心受压柱。见教材P57第五章 ：钢筋混凝土受压构件一、 板的配置，板内通常配置受力钢筋和分布钢筋。二、 混凝土保护层厚度：一类环境下梁受力钢筋的混凝土保护层最小厚度可取20mm（混凝土强度等级>C25时）或25mm（混凝土强度等级小于等于C25时），且不小于受力钢筋直径三、 纵向受力钢筋直径一般不小于10mm，且宜优先选择直径较小的钢筋；当采用两种不同直径的钢筋时，其直径至少相差2mm，以便施工识别，但也不宜大于6mm四、 架立筋直径d与梁的跨度l有关。当l<4m时，d>=8mm;当l=46,d>=10mm;当l>=6m,d>=12mm五、 弯起钢筋时利用梁的部分下部纵向受力钢筋在支座附近弯起成型的。钢筋和弯起钢筋统称为腹筋。六、 梁受力三个阶段：1、弹性工作阶段（当荷载增加到使受压混凝土边缘纤维拉应变达到混凝土极限拉应变时，受拉混凝土将开裂，受拉混凝土应达到混凝土抗拉强度。这种将裂未裂的状态标志着1阶段的结束）2、带裂缝工作状态（当荷载增加到使钢筋应力达到屈服强度fy时，标志着第2阶段的结束）3、破坏阶段七、 梁的正截面破坏特征：1、适筋破坏（破坏特征：适筋破坏，受拉钢筋首先屈服；随着钢筋塑性变形的发展，受压混凝土边缘纤维达到极限亚应变，混凝土压碎；梁在破坏前有明显预兆；破坏前裂缝和变形急剧发展，这种破坏称延性破坏）2、超筋破坏（受拉区混凝土裂缝不明显，破坏前无明显预兆，是一种脆性破坏）3、少筋破坏（受拉区一旦开裂，则裂缝处的钢筋拉应力迅速达到屈服强度并进入强化段，甚至钢筋被拉断；受拉区混凝土裂缝很宽、构件挠度很大，而受压混凝土并未达到极限压应变）八、 斜裂缝产生的原因：在剪力和弯矩的共同作用下，剪弯段内的主拉应力将使构件在支座附近区段出现斜裂缝。斜裂缝的发展最终可导致斜截面破坏，与正截面破坏相比，斜截面破坏普遍带有脆性性质。九、 斜截面三种破坏形态：斜拉破坏、剪压破坏、斜压破坏。影响斜截面抗剪承载力的主要因素：剪跨比、混凝土强度、箍筋配筋率、纵向钢筋的配筋率。此外、梁的截面尺寸和截面形状也对斜截面承载力有一定影响：大截面尺寸的梁的相对抗剪能力稍低，T形、I形截面梁的抗剪能力略高于矩形截面梁。第六章：钢筋混凝土偏心受力构件一、大小偏心受压破坏大：在偏心压力作用下，离压力较远的一侧截面受压，离压力较近的一侧截面受压。当压力N增加到一定程度。首先在受拉区出现短的横向裂缝，随着荷载的增加，裂缝不断发展和加宽，裂缝截面处的拉力完全由钢筋承担。在更大的荷载作用下，受拉钢筋首先达到屈服，并形成一条明显的主裂缝，随后主裂缝明显加宽并向受压一侧延伸，受压区高度缩小。受拉钢筋达到屈服，然后是受压钢筋达到屈服，最后受压区混凝土压碎而导致构件破坏。小：当荷载的偏心距较小、或者虽然偏心距较大但受拉钢筋配置过多时，构件将发生小偏心受压破坏。截面应力状态有两种：1、当偏心距很小时，构件全截面受压。2、桑偏心距较小或偏心距较大但受拉钢筋配置过多时，截面处于大部分受压而小部分受拉。  无论是哪种，破坏都是由受压区混凝土压碎引起的，离纵向力较近一侧的钢筋受压屈服，而另一侧的钢筋无论是受压还是受拉，均达不到屈服强度，破坏无明显预兆，混凝土强度越高，破坏越突然。大小偏心的根本区别是截面破坏时受拉钢筋是否屈服。第七章：钢筋混凝土受扭构件一、受扭承载力降低系数t：当受扭构件同时存在剪力作用时，构件的受扭承载力将有所降低。同样，由于扭矩的存在，也会引起构件受剪承载力的降低。这就是剪力与扭矩的相关性，用 t表示。二、当弯矩和扭矩的比值不同时，可能发生如下破坏形态：弯型破坏、扭型破坏、弯扭型破坏三、箍筋和受扭纵筋要求：箍筋必须做成封闭式，沿截面周边布置，且末端应有135度弯钩，弯钩末端直线长度不小于10d，或按受拉搭接方式配置，同时箍筋还应满足手腕构件规定。第八章：预应力混凝土结构一、钢筋混凝土构件存在一些难以克服的缺点：正常使用荷载下混凝土受压开裂；高强度钢筋不能充分发挥作用，构件截面尺寸较大。   克服方法：在混凝土构件承受使用荷载前的制作阶段，预先对使用阶段的受拉压施加压应力，即采用预应力混凝土，这种构件称为预应力混凝土构件。二、施加预应力方法：一般是靠张拉（或加热）纵向受拉钢筋（称为预应力钢筋）三、引起预应力损失的原因：1、张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失1  2、预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力的损失23、混凝土加热养护时，受拉钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的损失34、预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失4          5、混凝土的收缩、徐变引起的预应力损失56、用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，当直径d3m时，由于混凝土的局部挤压引起预应力损失6项次预应力损失值的组合先张法构件后张法构件1混凝土预压前（第一批）损失1+3+41+22混凝土预压后（第二批）损失54+5+6第九章   砌体和砌体结构一、砌体结构是指块状和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构，是砖砌体、砖块砌体和石砌体结构的统称。二、砂浆是由胶凝材料（如水泥、石灰等）和细骨料（砂）加水搅拌而成的混合材料。砂浆有水泥砂浆、混合砂浆、非水泥砂浆三类。三、影响砌体强度的主要因素：1块状和砂浆的强度。2块体尺寸和几何形状的影响。3砂浆性能的影响。4砌筑质量的影响-水平灰缝的饱满度越好，砌体抗压强度越高，要求水平灰缝的饱满度不小于80%，水平灰缝  均匀时，砌体的抗压强度较高，砖砌体的水平灰缝厚度一般为10-12mm。四、局部受压的破坏形态：1因纵向裂缝的发展而破坏。2劈裂破坏。3砌体局部压坏。第十章 ：混合结构房屋一、混合结构房屋的结构布置方案，根据承重墙体和栓的位置可分为四种 1纵墙承重方案 2横墙承重方案 3纵横墙混合承重方案 4内框架承重方案二、按照房屋的空间工作性能，房屋的静力计算方案分为刚性方案，刚弹性方案和弹性方案。其划分主要是考虑楼盖或屋盖刚变及横墙间距（包括横墙刚变）两个主要因素的影响。三、墙、柱的高厚比：为了保证墙，柱的稳定性，其计算高度与墙体厚度的比值不应超过某一限值，该限值 称为允许高厚比。四、圈梁的定义及作用：在墙体内沿水平方向同一标高设置的封闭的钢筋混凝土梁或钢筋砖带称为圈梁，圈梁可以增强房屋的整体刚度，防止由于地基的不均匀沉降或较大振动荷载等房屋引起的不利影响。在洞口处。圈梁尚可兼作过梁。圈梁与构造柱结合，有利于提高砌体结构的抗震性能。五、挑梁：一端挑出另一端镶固于墙体内的钢筋混凝土梁称为挑梁。在悬挑力和墙体荷载作用下，挑梁可能会有三种破坏状态：一是倾斜破坏；二是挑梁下砌体被局部压坏；三是挑梁本身承载能力不足而导致正截面破坏或斜截面破坏。第十一章：钢结构一、钢结构的材料包括钢材和连接材料二、连接材料包括：用于手工电弧焊接的焊条和自动焊或半自动焊的焊丝，用于螺栓连接的普通螺栓和高强度螺栓，还有铆钉连接的铆钉。三、钢结构的优点：1刚才的材质均匀和力学计算的假定较为符合，2钢材的强度高，抗拉和抗压性能都好，因此采用钢结构可以大大减轻自重。3钢材的塑性好，抗冲击韧性强，适宜于承受动力荷载和对抗震能力要求高的结构。4钢结构加工制造简便，构件精确度高、施工周期短。四、焊缝连接形式分为平接 搭接 T形连接和角接四种。这些连接所采用的焊缝形式主要是对接焊缝和角焊缝，还有透焊的T形连接。   对接焊缝的优缺点 优点 用料经济 传力均匀 无明显应力集中，利于承受动力荷载，                                        缺点 需剖口，焊件长度要精确。五、螺栓连接也称谓栓接，他是通过螺栓产生的紧固力使被连接件构成为整体。根据螺栓使用材料的不同，分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接。高强度螺栓连接优点 施工简便受力好 耐疲劳 可拆换 工序安全可靠，已广泛用于钢结构连接中，尤其适用于承受力荷载的结构中。第十二章：钢筋混凝土梁板结构一、整浇楼（屋）盖主要有单向板肋形楼盖，双向板类型楼盖以及无梁楼盖。二、单向板肋形楼盖 单向板肋形楼盖一般有板 次梁 主梁组成。板的四边支承在梁或墙上 次梁支撑在主梁上。双向板肋形楼盖 双向板肋形楼盖与单向板肋形楼盖区别是 板的长边和短边的比值较接近，在承受和传递荷载时，板的两个方向的内力和变形都不能忽略，由于板在两个方向都传递荷载，因而梁受到的是三角形分布或者梯形分布的荷载。三、单向板肋形楼盖的设计计算 随着跨数的增加各内跨的内力差别不大，故对多于5跨的等跨梁板可以近似5跨计算 对不多于5跨的梁 板 按实际跨数计算1）按弹性理论的计算方法   荷载的最不利组合 1活荷载的最大利布置 2内力包络图2）塑性绞 受拉钢筋的屈服点是截面在承受的弯矩几乎不变的情况下发生较大的转动，构件在钢筋屈服的截面好像形成了一个绞，称为塑性铰理想铰 理想铰可以自由转动但不能承受弯矩，而塑性铰只能在一个方向有限的转动，其转动能力与构件的配筋率密切相关，配筋率增大，塑性铰转动能力小，由于塑性铰是在截面弯矩接近破坏弯矩时出现的故它所能承受的弯矩就是M 此外理想铰是点绞，而受拉钢筋的屈服发生在局部范围，故塑性铰是个区域绞。四、配筋构造 1受力钢筋2分布钢筋（作用：固定受力钢筋位置，抵抗混凝土的温度应力和收缩应力承担并分散板上局部荷载产生的内力。）五、楼梯 楼梯按施工方法不同：现浇式和装配式两种         按受力状态不同：平面受力体系（现浇梁式楼梯、现浇板式楼梯）和空间受力体系现浇梁式楼梯：梯段和休息平台，梯段包括（踏步板和梯段梁） 休息平台（休息板和平面梁）传力途径 荷载由踏步传送梯段梁，再有梯段梁传至平台梁墙体或柱基础或地基上。现浇板式楼梯：由梯段板和平台梁组成。梯段板为沿梯跑方向的受弯构件，友承在上下平台梁上，荷载通过梯段板直接传到平台梁上，再有平台梁传至墙体或柱，在传递到基础或地基。第十三章：多层钢筋混凝土框架结构、按照承重方式的不同，框架结构可能有横向承重、纵向承重以及双向承重等三种承重方案。、框架结构特点：平面布局灵活、易于设置大房间、承受竖向荷载合理、抗侧刚度小、抗水平荷载能力较差。、变形缝分为伸缩缝和沉降缝，在地震区还需按规定设置防震缝。伸缩缝是为了避免温度应力和混凝土收缩应力使房屋产生裂缝而设置的，在伸缩缝处，基础顶面以上的结构和建筑全部分开。沉降缝是为了避免地基不均匀沉降在房屋构件中产生裂缝而设置的。、求竖向荷载作用下的内力时，有分层法、力矩分配法、迭代法等；求水平荷载作用下的内力时，有反弯点法、改进反弯点法（值法）、迭代法等。、柱的最不利内力有以下四种：、绝对值的最大值及相应的N V；2、N的最大值及相应的；的绝度值比较大（但不是最大）而比较小或比较大。第十四章基础一、按基础的埋深可分为浅基础和深基础。浅基础的埋置深度与基础地面宽度之比相对较小，荷载通过基础地面打散分布到浅部底层，深基础埋深较大，往往把承受的荷载集中传递到下部坚实土层或岩层上。二按基础变形，浅基础又分为刚基础和柔性基础。刚性基础是假定其不发生变化和剪切变形，因而基础断面较大；柔性基础的变形则不可忽略，一般用钢筋混凝土制作。三、基础埋置深度考虑条件：、建筑物的用途，有无地下室，设备基础和地下设施，基础和构造。、工程地质和水文地质条件。、与原有相邻建筑的关系。、考虑地基土冻胀和融陷的右影响。、高层建筑基础。四、无筋扩展基础也称刚性基础，指由砖、毛石、混凝土或混凝土、灰石和三合土等材料组成的墙下条形基础或柱下独立基础。这类基础适用于多层民用建筑和轻型厂房。无筋扩展基础的材料主要有：混凝土、毛石混凝土、毛石、砖、灰土（用于北方）、三合土（用于南方）。在确定基础地面宽度时，应满足基础的台阶宽高比即刚性角的要求。五、几种常见基础类型：，混凝土基础。，毛石混凝土基础。砖基础。毛石基础。灰土基础和三合土基础。基础地面宽度要求：b。+2H。tana. b。-基础顶面的墙体宽度或柱脚宽度。 H。-基础高度。 tana-基础台阶宽高比的允许值tana=b/h。 六、设计的一般要求:1,混凝土强度等级不低于C20，基础垫层采用厚度为    的C10混凝土；预制柱与杯口之间的缝隙，用不低于C20的细石混凝土充填密实。2，钢筋，基础钢筋一般采用级、级或级钢筋；基础与上部结构连接的插筋应与上部结构的钢筋规格完全一致。七、刚性基础设计主要满足地基承载能力要求，即满足保证基础底面应有一定的宽度；二是满足基础是“刚性”的要求，即保证基础有一定的刚性角（台阶高宽比）钢筋混凝土柱下独立基础的设计主要是确定基础面积，基础高度和地板配筋。第十五章 地震一、抗震防震目标：小震不坏，中震可修，大震不倒。二、在地层深处发生岩层断裂，错动而释放能量，产生剧烈震动的地方称为震源，震源正上方的地震面称为震中，震中附近的地区称为震中区。三、地震释放的能量以波的形式传播。地球的内部-体波，地球外部-面波。   体波包括纵波和横波，纵波是一种压缩波（P波），介质的震动方向与波的传播方向一致；纵波周期短、振幅小、波速最快，引起地面竖向震动。   横波是一种剪切波（S波），介质的震动方向和波的传播方向垂直，横波的周期长，振幅大，波速较慢，引起地面水平方向的振动。面波是体波经底层界面多次反射和折射后形成的次声波（），波速最慢，振幅比体波大，方向复杂，能量也比体波大。四、地震震级是地震大小的等级，是衡量一次地震释放能量大小的尺度。地震烈度是指地震发生时在一定地点振动的强烈程度，它表示该地面和建筑物受破坏的程度，也反映该地面远动速度和加速度峰值的大小（定值烈度）。