建筑力学与结构总结1.doc

第四章 楼梯1.按结构形式及受力特点不同将楼梯分为梁式楼梯和板式楼梯。2.阳台，雨篷，屋顶挑檐等是房屋建筑中常见的悬挑构件。第五章 抗震1. 地震按其成因可划分为四种：构造地震，火山地震，陷落地震和诱发地震。2. 根据震源深度d，构造地震可分为浅源地震（d60km）,中源地震(60kmd300km)。3. 地震波：地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播，这种波称为地震波。 体波：在地球内部传播的行波称为体波。 面波：在地球表面传播的行波称为面波。4. 地震灾害会产生：地表破坏，建筑物的破坏和次生灾害。5. 地震震级:表示地震本身强度或大小的一种度量指标。6. 地震烈度：是指某一地区的地面和各种建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。7. 建筑抗震设防分类：抗震规范根据建筑使用功能的重要性，将建筑抗震设防类别分为以下四类：甲类建筑：属于重大建筑工程和地震时有可能发生严重次生灾害的建筑。乙类建筑：属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑。丙类建筑：属于甲，乙，丁类建筑以外的一般建筑。丁类建筑：属于抗震次要建筑。8. 建筑抗震设防目标：“三水准，两阶段”第一水准：当遭受多遇的低于本地区设防烈度的地震影响时，建筑一般应不受到损坏或不需修理仍能继续使用。第二水准：当遭受到本地区设防烈度的地震影响时，建筑可能有一定的损坏，经一般修理或不经修理仍能使用。第三水准：当遭受到高于本地区设防烈度地震影响时，建筑不致倒塌或产生危机生命的严重破坏。第一阶段设计：按小震作用效应和其他荷载效应的基本组合盐酸结构构件的承载能力以及在小震作用下验算结构的弹性变形，以满足第一水准抗震设防目标的要求。第二阶段设计：在大震作用下验算结构的弹塑性变形，以满足第三水准抗震设防目标的要求。9. 基底隔振技术的基本原理：建筑隔震技术的本质作用，就是通过水平刚度低且具有一定阻尼的隔震器将上部结构与基础或底部结构之间实现柔性连接，使输入上部结构的地震能量和加速度大为降低，并由此大幅度提高建筑结构对强烈地震的防御能力。在许多应用实例中，隔振器是安装在上部结构和基础之间的，因而又称其为基地地震。10. 隔震结构体系基本特征：A. 隔震装置须具有足够的竖向承载力。 B。隔震装置应具有可变的水平刚度。C.隔震装置具有水平弹性恢复力。 D。隔震装置具有一定的阻尼和效能能力。第六章 砌体结构设计1.砌体结构的优点 1）与钢结构和钢筋混凝土结构相比，砌体结构材料来源广泛，取材容易，造价低廉，节约水泥和钢材 2）砌体结构构件具有承重和围护双重功能，且有良好的耐久性和耐火性，使用年限长，维修费用低。砌体特别是砖砌体的保温隔热性能好，节能效果明显。3)砌体结构房屋构造简单，施工方便，工程总造价低，而且具有良好的整体工作性能，局部的破坏不致引起相邻构件或房屋的倒塌，对爆炸、撞击等偶然作用的抵抗能力较强。4）砌体结构的施工多为人工砌筑，不需模板和特殊设备，可以节省木材和钢材，新砌筑的砌体上即可承受一定荷载，因而可以连续施工。5）当采用砌块或大型板材做墙体时，可以减轻结构自重，加快施工进度，进行工业化生产和施工。2.砌体结构的缺点1）砌体结构自重大。一般砌体的强度较低，建筑物中墙、柱的截面尺寸较大，材料用量较多，是引起结构自重大的原因。因此，应加强轻质高强砌体材料的研究，以减小截面尺寸，减轻结构自重。2）砌筑砂浆和砖、石、砌块之间的黏结力较弱，因此无筋气体的抗拉、抗弯及抗剪强度低，抗震及抗裂性能较差。因此，应研制推广高黏结性砂浆，必要时采用配筋砌体，并加强抗震抗裂的构造措施。3）砌体结构砌筑工作繁重。砌体基本采用手工方式砌筑，劳动量大，生产效率低。因此，有必要进一步推广砌块、振动砖墙板和混凝土空心墙板等工业化施工方法，以逐步克服这一缺点。4）砖砌体结构的黏土砖用量很大，往往占用农田，影响农业生产。因此，必须大力发展砌块，煤矸石砖、页岩砖、粉煤灰砖等黏土砖的替代品。5.烧结普通砖的规格尺寸为240mm*115mm*53mm6.砂浆包括纯水泥砂浆、混合砂浆、石灰砂浆、黏土砂浆、石膏砂浆（前面两个含水泥）7.砌体的受压破坏特征 三个阶段：一、属弹性阶段：此阶段裂缝细小，未能穿过砂浆层，如不继续增加压力，单块砖内的裂缝也不继续发展。该阶段横向变形较小，应力应变呈直线关系 二、若荷载不增加维持恒值，裂缝仍会继续发展，砌体临近破坏 三、荷载增加不多，而裂缝发展很快，并逐渐形成上、下贯通到底的通长裂缝，发生明显的横向变形，向外鼓出，导致失稳而破坏。8.单块砖在砌体中的受力特点：1）砖块处于局部受压、受弯、受剪状态2）由于砖和砂浆受压后的横向变形不同，砖还处于侧向受拉状态3）竖向灰缝的应力集中9.影响砌体抗压强度的因素1）块材的强度和块材的形状砌体的破坏主要是由于单块砖内发生很大的受剪应力，是砌体产生贯通的竖向裂缝，因而分成几个小立柱以致最后失稳破坏，而并不是每块砖被压碎，即砖的抗压强度未被充分利用，所以砖砌体对砖强度的要求除了抗压强度外，还有对抗弯强度的要求。砖的形状越整齐，规则，表面越光滑受力越均匀，砌体的抗压强度也越高。另外，砖的厚度增加，会增加其抗弯强度，同样可以提高砌体的抗压强度。2）砂浆强度等级和砂浆的和易性、保水性砂浆的强度等级越高，不但砂浆自身的承载能力提高，而且受压后的横向变形变小，可减小或避免砂浆对砖产生的水平拉力，在一定程度上可提高砌体的抗压强度。由此也可以看出，砂浆的强度等级对砌体的抗压强度影响不如块材的影响大，且砂浆强度等级提高，水泥用量增加较大。为节约水泥用量，一般不宜用提高砂浆强度等级的方法来提高气体构件的承载力。 另外，砂浆的和易性及保水性越好，越容易铺砌均匀，从而减小块材的弯、剪应力，提高砌体的抗压强度。3）砌筑质量的影响砌体的砌筑质量对砌体的抗压强度影响很大。如砂浆层不饱满，则块材受力不均匀；砂浆层过厚，则横向变形过大；砂浆层过薄，不易铺砌均匀；砖的含水率过低，将过多吸收砂浆的水分，影响砌体的抗压强度；若砖的含水率过高，将影响砖与砂浆的黏结力等。为此，我国砌体工程施工及验收规范中将施工质量控制等级分为A、B、C三级。10.高厚比墙、柱的高厚比越大则构件月细长，其稳定性就越差3时称为矮墙、短柱；反之，称为高墙、长柱3.墙体布置时原则1）明确传力体系，区分承重墙和非承重墙，要求传力明确，受力合理，使荷载以最简捷的途径经承重墙传至基础。2）纵墙尽量拉通，避免断开和转折3）横墙间距不宜过大，对于多层房屋宜满足刚性方案要求，横墙厚度、长度及开洞尺寸宜满足刚性方案房屋对横墙的要求。4）上下层墙体应连续贯通，前后对齐。5）门、洞口位置上下对齐，其他孔洞尽量设在非承重墙上，主要承重墙避免过大开洞。砌体结构的承重体系结构布置方案分类：1.横墙承重体系（楼板的两端搁置在横墙上，纵墙不承受自重以外的竖向荷载），纵墙承重体系（楼板的两端置于纵墙上，横墙不承受自重以外的竖向荷载），纵横墙混合承重体系和内空间承重体系。荷载主要传递路线：楼（屋）面荷载横墙基础地基 特点：横墙为承重墙，承受绝大部分竖向荷载以及横向风荷载、横向地震作用；纵墙主要起围护、隔断和与横墙连接成整体的作用，纵墙只承受自重以及纵向风荷载、纵向地震作用，故墙上开设窗洞口较灵活；横墙间距小且数量多横墙承重体系优点：1. 房屋的整体空间刚度大，结构整体性好 2 版跨度小，结构经济缺点：1. 平面布置不够灵活2 横墙较多，结构面积与自重相应增加。应用：宿舍楼，住宅建筑2 纵墙承重体系荷载主要传递路线：楼（屋）面荷载梁纵墙基础地基特点：纵墙为承重墙，承受绝大部分竖向荷载以及纵向风荷载、纵向地震作用，因此纵墙上门窗洞口的大小及位置受到一定限制；横墙的设置主要是为了满足房屋的空间刚度，横墙承受自重以及横向房荷载、横向地震作用；横墙间距较大且数量较少，优点：横墙间距课较大，空间划分灵活，可设计城较大的室内空间。适用于教学楼、办公楼、食堂、礼堂、单层小型厂房等公共建筑缺点：房屋的整体空间刚度较小应用：开间较大，不宜设置较多的横墙的建筑3. 纵横墙混合承重体系优点：空间组合较灵活，房屋空间刚度较好。特点：介于上述两种方案之间。纵横墙均承受楼面传来的荷载，因而纵横方向的刚度均较大；开间可比横墙承重体系大，而灵活性却不如纵墙承重体系；纵横墙承重体系适用于教学楼、实验楼、办公楼及医院的门诊楼等。缺点：构件尺寸不统一荷载传递路线：楼面荷载分别传给纵墙和横墙基础地基应用：教学楼，实验楼，办公楼，医院门诊楼4. 内框架承重体系 荷载传递路线： -墙-楼面荷载- 梁-柱-基础-地基 - 墙-特点：内墙较少，获得的空间较大，但是房屋的空间刚度较差。对于上层为住宅下层为内框架的结构，会造成上下刚度突变，不利于抗震。外墙和内墙分别由砌体和钢筋混凝土两种压缩性能不同的材料组成，在荷载的作用下将产生压缩形变，引起附加内力，不利于抵抗地基的不均匀沉降。施工上步骤复杂，给施工过程带来一定困难。应用：轻工业厂房，商店注意：对于多层砌体结构宜优先采用横墙承重以及纵墙承重体系，使得房屋受力均匀。影响砌体抗压强度的因素：块材的强度和块材的形状砂浆强度等级和砂浆的和易性、保水性砌筑质量的影响。梁或屋架端部支承面下砌体局部受压承载力不足时，通常采用设置刚性垫块或柔性垫梁的方法。墙体计算主要包括内力计算和截面承载力计算。砌体结构房屋的墙、柱设计可按下列步骤进行：1. 确定结构方案及进行结构布置2. 确定静力计算方案3. 墙、柱高厚比验算4. 受压承载力计算5. 局部受压承载力计算房屋的静力计算方案分为刚性方案、弹性方案和刚弹性方案。刚性方案：当山墙（横墙）间距非常短时，由于屋面水平梁的水平刚度很大，可以认为屋面无水平位移，0.77刚弹性方案：当山墙（横墙）间距相对小时，屋面的跨度相对短一些，相对的水平刚度较大，楼板处的相对位移比弹性方案小一些，0.330.77。验算墙柱高厚比的目的是使墙体稳定性得以保证。高厚比验算包括两方面允许高厚比的限值墙柱实际高厚比的确定。沉降缝.伸缩缝.及防震缝的设置1. 沉降缝:设置沉降缝是消除由于过大不均匀沉降对房屋造成危害的有效措施.沉降缝将建筑物从屋顶到基础全部断开,分成若干长高比小.整体刚度好的单元,保证各单元能独立沉降,而不致引起开裂.下列部位宜设沉降缝1建筑平面的转折部位2建筑物高度和荷载差异处(包括局部地下室边缘)3过长建筑物的适当部位 4地基土的压缩性有显著差异处5建筑物基础或结构类型不同处6分期建造的房屋的交界处2. 伸缩缝:伸缩缝将过长的建筑物用缝分成几个长度较小的独立单元,使每个单元砌体因收缩和温度变形而产生的拉应力小于砌体的抗拉强度,从而防止和减小墙体竖向裂缝的产生.3. 防震缝:应沿房屋全高设置,其两侧宜设置墙体,基础可不设防震缝1.房屋里面高差在6米以上.2房屋有错层,且楼板高差比较大,3各部分刚度.质量截然不同在砌体结构房屋中,墙体内在水平方向设置封闭的钢筋混凝土梁称为圈梁.位于房屋檐口处的圈梁又称为檐口圈梁,位于0.000以下基础处设置的圈梁,又称为地圈梁.圈梁的构造要求:1.圈梁宜连续地设在同一水平面上,并形成封闭状.当圈梁被门窗洞口截断时,应在洞口上部增设相同截面的附加圈梁。附加圈梁与圈梁的搭接长度不应小于其中心线到圈梁中心线垂直间距的两倍，且不得小于1m。2.纵横墙交接处的圈梁应有可靠的连接。3.钢筋混凝土圈梁的宽度宜与墙厚相同，当墙厚h240mm时，其宽度不宜小于2h/3.圈梁宽度不应小于120mm，纵向钢筋不宜小于4 10，绑扎接头的搭接长度按受拉钢筋考虑，箍筋间距不应大于300mm。4.圈梁兼做过梁时，过梁部分的钢筋应按计算用量另行增配。高层建筑优点1.节约用地 2.节约城市基础设施的投资 3.满足大企业办公楼的需要 4.地下层是城市的防空避难层 5.大都市的主要景观高层建筑缺点1.垂直交通问题 2.结构设计问题 3.高层建筑的外观问题 4高层建筑与建筑高度问题5 密集高层建筑的出现对城市综合发展的影响 6 高层建筑环境心里问题高层结构设计特点1 荷载大（竖向荷载和水平作用） 2侧移大（房屋水平变形大） 3高层建筑材料选择钢筋混凝土，比砖石结构强度高，有良好的可塑性，建筑平面布置灵活结构布置总原则1选择有利的场地，避开不利的场地 2选择合理的基础形式3合理设置结构变形缝4高层建筑不应采用严重不规则的结构体系 5 综合考虑使用要求，建筑美观，结构合理及便于施工等因素，正确选用合适的结构体系 6减轻结构自重，最大限度的降低地震的作用，积极采用轻质高强轻质材料平面形式1宜简单，规则，对称，减少偏心 2当平面有较长翼缘的L,Y,T,V型或十字型时，突出部分不宜过大 3不宜采用角部重叠的平面图形或细腰型平面图形 4宜选用风作用较小的平面形状5结构平面布置应减少扭转的影响框架剪力墙体系变形特点是弯剪性。、结构布置原则：（1） 框架剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系，结构两主轴方向均应布置剪力墙，建立强的布置宜分散，均匀，对称的布置在建筑物的周边附近，是结构各主轴方向的侧向刚度接近，尽量减少偏心扭转作用（2） 剪力墙尽量布置在楼板水平刚度有变化处（如楼梯间，电梯间等），布置在平面形状变化或恒载较大的部位。因为这些地方应力集中，是楼盖的薄弱环节。当平面形状凹凸较大时，宜在突出部位的端部附近不知剪力墙（3） 剪力墙宜贯通建筑物全高，避免刚性突变，剪力墙开洞时，洞口宜上下对齐，（4） 为防止楼板在自身平面内变形过大，保证水平力在框架与剪力墙之间的合理分配，横向剪力墙的间距必须满足要求，（5） 当设有防震缝时，已在缝两侧垂直防震缝设墙框支剪力墙结构当高层建筑上不剪力墙不能直接连续落地，而有底部框架来支撑的结构称为框支剪力墙结构。高层混合结构是指有钢框架或型钢混凝土框架与钢筋混凝土简体所组成的共同承受竖向和水平作用的高层建筑结构简称混合结构。第九章单层厂房按承重结构的材料不同可分为混合结构，混凝土结构和钢结构单层厂房按承重结构形式可分为排架结构和钢架结构支撑的主要作用是保证结构构件的稳定和正常工作，增强厂房的整体稳定性与空间刚度，传递水平荷载（如纵向风荷载，吊车纵向水平荷载及水平地震作用）到主要承重构件。 地基：因承受建筑物荷载而应力状态发生改变得土层或岩层，地基属于地层，是支承建筑物的那部分地层基础：把建筑物荷载传递给地基的那部分结构，基础属于结构物，是建筑物的一部分地基与基础的设计要求：1、保证地基有足够的强度，地基在建筑物等外荷载作用下不允许出现过大的，有可能危及建筑物安全的塑性变形或丧失稳定性的现象2、保证地基的压缩变形在允许范围内，以保证建筑物正常使用3、防止地基土从基础底面被水流冲刷掉4、防止地基发生冻胀，冻胀时冻胀力可能将基础向上抬起，而冻土一旦融化地基有可能发生较大沉降甚至剪切破坏5、保证基础有足够的强度和耐久性6、保证基础有足够的稳定性，包括防止倾覆和防止滑动，这均与荷载作用情况、基础尺寸和埋置深度及地基土的性质有关扩展基础：墙下条形基础和柱下独立基础（单独基础）统称为扩展基础 作用：把墙或柱的荷载侧向扩展到土中，使之满足地基承载力的要求。包括无筋扩展基础和钢筋混凝土扩展基础无筋扩展基础：指由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的无需配置钢筋的墙下条形基础及柱下独立基础钢的力学性能指标是指钢材在标准条件下均匀拉伸中显示的 屈服点、抗拉强度、伸长率指标。钢材的五项机械性能指标 屈服点、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能。冷弯性能：是指钢材在常温下承受弯曲变形加工的能力。化学成分的影响：碳（c）:碳是影响钢材性能的最主要因素。钢中随着碳含量的增加，强度和硬度提高而塑形和韧性急剧下降。除此之外，碳含量的增加还会恶化钢材的焊接性能，降低其疲劳极限。硅（si）：在液中硅和氧的结合能力较强，所以它常作为有效的脱氧剂加在钢液中。硅含量不超过0.2%时，可提高钢的强度，对塑性、冲击韧性、冷弯性能、及可焊性均无显著的不良影响。过量的硅将降低钢材的塑性和冲击韧性。锰：（Mn）:锰也是常用的一种脱氧剂。但锰含量高达1.0%1.5%以上时，会使钢材变得脆又硬，降低可焊接性及抗锈性能。硫（s）：硫是钢材中的有害元素，硫与铁化合成硫化铁，硫化铁的熔点很低，在8001000C高温焊、铆及热加工时，使钢材成“热脆”状态，可能产生热裂纹。此外，硫还会降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗锈性能。因此，应严格限制其含量。磷（P）：磷也是钢材中的有害元素。磷虽可提高钢材强度和抗锈性能，但严重地降低塑性，冲击韧性、冷弯性能和可焊性，尤其是低温时使钢材变脆，称为“冷脆”现象。这对于承受动力荷载或处在零下温度环境的结构是十分有害的。因此应严格限制含磷量。氧：氧在钢中大多以氧化物的形式存在，氧化物也是低熔点的化合物，它 的存在使钢在高温加工时容易脆裂，其恶化作用比硫更甚，同时还会降低钢材的强度、塑性、冲击韧性。氧是钢中的有害元素，需严格控制其含量。氮、氢：氮的作用类似磷，显著降低钢材的塑性、冲击韧性及增大冷脆性；氢在低温时易使钢材呈脆性破坏。因此，重要的钢结构，尤其是低温下承受动力荷载时，应严格控制氮和氢的含量。碳素结构钢的牌号：Q235A.F-屈服强度为235N/mm2，A级，沸腾钢；Q235B.b-屈服强度为235N/mm2，B级，半镇静钢；Q235C-屈服强度为235N/mm2，C级，镇静钢（C级只有镇静钢）Q235D-屈服强度为235N/mm2，D级，特殊镇静钢（D级只有特殊镇静钢）对于抗震设防的钢结构用材，国家标准建筑抗震设计规范规定：钢材的强屈比不应小于1.2，伸长率应大于20%，钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。钢结构的连接方法目前主要有焊缝连接和螺栓连接。焊缝的质量等级：焊缝的质量检验标准分为三级，一级焊缝进行100%的超声波和X射线探伤检查，二级焊缝为20%,三级焊缝只做外观检查，规范对一、二、三级焊缝的外观检查规定了不同的等级要求。普通螺栓分为A、B、C三级，C级属于粗制螺栓（栓、孔公差为1.01.5mm），A、B级属于精制螺栓（栓、孔公差为0.180.25）高强度螺栓按其材料热处理后的强度等级分为8.8S和10.9S。8.8S的材料为40B（优质合金结构钢）、45号或35号钢，后面的数值表示其材料屈强比为0.8。10.9S的材料为20MnTiB、40B和35VB（优质合金结构钢）。其符号意义为最低抗拉强度为1000N/mm2，材料屈强比为0.9。