1.1 建筑结构与构造 建筑结构工程的安全性 1房屋结构的可靠性:安全性、适用性、耐久性。
2两种极限状态(归类题):我国的设计是基于极限状态的设计。 ①承载力极限状态:如强度破坏、疲劳破坏、倾覆、滑移。 ②正常使用极限状态:如变形、开裂、振幅。 3临界力(影响因素、计算):
22①压杆临界力计算公式:Pij??EI/L0,L0为压杆的计算长度。
②影响临界力的因素:材料、截面形状、长度、支承情况。 ③支座的影响:A柱的两端铰支时,计算长度等于实际长度; B柱的两端固定时,计算长度为实际长度的一半;
C柱的一端固定一端铰支时,计算长度是实际长度的0.7倍; D柱的一端固定一端自由时,计算长度是实际长度的2倍。
【典型考题】(2011年)某受压杆件,在支座不同、其他相同情况下,其临界力最小的支座方式是(D)。 A.两端铰支 B.一端固定一端铰支 C.两端固定 D.一端固定一端自由 【典型考题】(2007年)结构正常使用的极限状态包括控制(ACD)。 A.变形 B.倾覆 C.振幅 D.裂缝 E.保温 建筑结构工程的适用性 悬臂梁的最大位移(影响因素、计算):
ql4①均布荷载作用下悬臂梁的最大位移公式:f?8EI
②影响因素:跨度(最大影响因素)、材料、截面形状、外部荷载。 ③梁的弯曲变形:主要由于弯矩引起的。
【典型考题】(2009年)一悬臂梁,q=1KN/m,EI=231011N2mm2,L=2m,自由端最大位移(B)mm。 A.5 B.10 C.15 D.20
【典型考题】(2006年)关于简支梁变形大小的影响因素,下列表述正确的是(ACE)。 A.跨度越大,变形越大 B.截面的惯性矩越大,变形越大
C.截面积越大,变形越小 D.材料弹性模量越大,变形越大 E.外荷载越大,变形越大 建筑结构工程的耐久性 1结构设计使用年限分类:
①1类:临时性结构;设计使用年限为5年; ②2类:易于替换的构件,设计使用年限为25年; ③3类:普通房屋和构筑物,设计使用年限为50年;
④4类:纪念性建筑和特别重要的建筑结构,设计使用年限为100年。
2混凝土结构环境作用类别:可分为一、二、三、四、五类,其中一类为一般环境。 3混凝土结构环境作用等级:可分为A、B、C、D、E、F六级。
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4满足耐久性要求的混凝土最低强度等级:
①影响混凝土的最低强度等级的因素:设计使用年限、环境作用类别、环境作用等级。 ②预应力混凝土构件的混凝土最低强度等级:不应低于C40。 5一般环境中混凝土材料与钢筋最小保护层厚度:
①影响混凝土结构耐久性的因素:混凝土最低强度等级、混凝土材料、钢筋最小保护层厚度、水胶比。 ②影响钢筋最小保护层厚度的因素:构件、设计年限、环境类别及等级、混凝土强度等级、最大水胶比。 ③直接接触土体浇筑的构件:混凝土保护层厚度不应小于70mm。
【典型考题】(2013年)设计使用年限50年的普通住宅工程,其结构混凝土的强度等级不应低于(B)。 A.C20 B.C25 C.C30 D.C35
【典型考题】(2011年)一般环境中,要提高混凝土结构的设计使用年限,对混凝土强度等级和水胶比的要求是(B)。
A.提高强度等级,提高水胶比 B.提高强度等级,降低水胶比 C.降低强度等级,提高水胶比 D.降低强度等级,降低水胶比 结构平衡的条件 1力的三要素:大小、方向、作用点。
2作用力与反作用力的关系:大小相等、方向相反、沿同一作用线相互作用。 3力的合成与分解:符合平行四边形法则。
4物体的平衡状态:物体相对于地球处于静止状态和匀速直线状态。 5二力平衡条件:两个力大小相等,方向相反,作用线重合。 6平面汇交力系的平衡条件:∑X=0,∑Y=0。 7一般平面力系的平衡条件:∑X=0,∑Y=0,∑M=0。
8利用平衡条件求未知力的步骤:取隔离体→画受力图→列平衡方程。 9静定梁的内力:包括剪力和弯矩。 10计算梁内力的一般步骤: ①去掉约束,画出杆件受力图; ②利用平衡方程,求出约束反力; ③用截面法计算梁的内力(剪力、弯矩)。 静定桁架部分的受力分析件 1桁架的特点: ①桁架的节点是铰接;
②每个杆件的轴线是直线,并通过铰的中心; ③荷载及支座反力都作用在节点上。 2节点法计算内力的步骤: ①掉约束,画受力图;
②利用平衡方程,求出约束反力;
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③用节点法求出杆件内力。
3杆件的内力(二力杆):压杆、拉杆、零杆。 4截面法计算内力的步骤: ①掉约束,画受力图;
②利用平衡方程,求出约束反力; ③用截面法求出杆件内力。 防止结构倾覆的技术要求 1力矩的概念及平衡:力使物体绕某点转动的效果要用力矩来度量;物体绕某点没有转动的条件:该点的顺时针力矩之和等于逆时针力矩之和。
2力偶的特性:两个大小相等,方向相反,作用线平行的特殊力系。
3力的平移法则:作用在物体某点的力可平移到另一点,但必须同时附加一个力偶,使其作用效果相同。 4防止构件倾覆的技术要求:对于悬挑构件(如阳台、雨篷、探头板)、挡土墙、起重机械防止倾覆的基本要求是:引起倾覆的力矩应小于抵抗倾覆力矩,为了安全,可取M抗≥(1.2~1.5)M倾。 荷载对结构的影响 1荷载的分类:
①按随时间的变异:永久荷载、可变荷载、偶然荷载。 ②按结构的反应:静力荷载、动力荷载。
③按荷载的作用面大小:均布面荷载、线荷载、集中荷载。 ④按荷载的作用方向:垂直荷载、水平荷载。 2荷载对结构的影响:
①永久荷载对结构的影响:预应力。
②可变荷载对结构的影响 :考虑最不利组合。 ③偶然荷载对结构的影响:考虑地震荷载与台风荷载。 ④大面积超载对结构的影响:引起下沉。
⑤装修对结构的影响:设计、超载、开洞、变形缝。
3永久荷载对结构的影响:特点:对结构的永久作用,在设计基准期内,荷载值的大小及其作用位置不随时间的变化而变化,并且作用时间长。它会引起结构的俆变,致使结构构件的变形和裂缝加大,引起结构的内力重分布。在预应力混凝土结构中,由于混凝土的徐变,钢筋的预应力会有相应的损失。只有全面并正确计算预应力损失值,才会在混凝土中建立相应的有效预应力。
4可变荷载对结构的影响:特点:在设计基准期内,其荷载值的大小和作用位置等经常变化,对结构构件的作用时有时无。荷载对构件作用位置的变化,可能引起结构各部分产生不同影响,甚至产生完全相反的效应。所以在连续梁的内力计算中,在框架结构的框架内力计算中;在单层排架的内力计算中都要考虑活荷载作用位置的不利组合,找出构件各部分最大内力值,以求构件的安全。 5偶然荷载对结构的影响:
①地震荷载与风荷载有不同的特点:地震力是地震时,地面运动加速度引起的建筑质量的惯性力;地震力的大小与建筑质量的大小成正比。所以抗震建筑的材料最好选用轻质高强的材料,既可降低地震力,
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结构的抗震能力还强。
②非地震区,风荷载是建筑结构的主要水平力。建筑体型直接影响风的方向和流速,改变着风压的大小。试验证明,平面为圆形的建筑其风压较方形或矩形建筑减小近40%。所以在高层建筑中,常看到圆形建筑,不仅风压小,而且各向的刚度比较接近,有利于抵抗水平力的作用。 6装修对结构的影响及对策响:
①装修时不能自行改变原来的建筑使用功能;若必要改变,应该取得原设计单位的许可。
②楼面和屋面装修时,新的装修构造做法产生的荷载值不能超过原有建筑装修构造做法荷载值;若超过,应对楼盖和屋盖结构的承载能力进行分析计算,控制在允许的范围内。
③不允许在原有承重结构构件上开洞凿孔,降低结构构件的承载能力;若实在需要,应经原设计单位的书面有效文件许可,方可施工。
④装修时,不得自行拆除任何承重构件,不得改变结构的承重体系,不得自行做夹层或增加楼层;若必须增加面积,使用方应委托原设计单位或有相应资质的设计单位进行设计。改建结构的施工必须有相应的施工资质。
⑤不允许在建筑内楼面上堆放大量建筑材料,如水泥、砂石等,以免引起结构的破坏。
⑥防震缝的宽度应满足相邻结构单元可能出现方向相反的振动而不导致相撞的要求。当房屋高度在15米以下时,其宽度也不应小于5cm。
⑦建筑结构变形缝的装修构造,必须满足建筑结构单元的自由变形,以防结构的破坏。 【典型考题】(2013年)下列荷载中,属于可变荷载的有(ADE)。 A.雪荷载 B.结构自重 C.基础沉降 D.安装荷载 E.吊车荷载
【典型考题】(2011年)在非地震区,最有利于抵抗风荷载作用的高层建筑平面形状是(A)。 A.圆形 B.正方形 C.十字形 D.菱形
【典型题型】某建筑物,地上二层作为临时仓库,房间内按统一高度堆满水泥,按荷载作用面分类,该建筑物二层楼面上分布的荷载是(A)。 A.均布面荷载 B.线荷载 C.集中荷载 D.分散荷载 常见建筑结构体系和应用 1混合结构的特点及适用范围:因为砌体的抗压强度高而抗拉强度很低,所以住宅建筑最适合采用混合结构,一般在6层以下。混合结构不宜建造大空间的房屋。 2框架结构的特点及适用范围:
①优点:布置灵活,可形成较大的空间;缺点:侧向刚度较小,当层数较多时,会产生过大的侧移。 ②非地震区,框架结构不超过15层;内力须经计算机精确分析;常用的手工近似法:竖向荷载作用下用分层法;水平荷载作用下用反弯点法;风荷载和地震力可简化为节点上的水平集中力进行分析。 3剪力墙结构的特点及适用范围:
①利用墙体来抵抗水平力;剪力墙为钢筋混凝土墙,厚度不小于140mm;间距为3~8m,适用于小开间的住宅;30m高度范围内适用。剪力墙结构的优点是侧向刚度大,水平荷载作用下侧移小;缺点是剪力墙的间距小,结构布置不灵活 ,不适用于大空间的建筑;结构自重较大。
②剪力墙承受水平荷载和垂直荷载:高层建筑主要为水平荷载,墙体既受剪又受弯,所以称剪力墙。 4框剪结构的特点及适用范围:
①在框架结构中设置剪力墙的结构;具有框架结构布置灵活、有较大空间的优点,又有侧向刚度大的优
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