5.1建筑結構的概念及效能5.2建筑結構材料的性能及應用5.3鋼筋與混凝土5.4建筑結構設計方法簡介5.5建筑結構抗震知識第5章建筑結構基礎知識第5章建筑結構基礎知識5.1.1建筑結構的概念建筑結構＝空間骨架結構體系（構件聯(lián)接）板、梁、柱、桿、索、墻、殼、基礎等鉸接、剛接結論：（1）由不同的材料或不同的構件或不同的體形，可組成不同的結構體系。（2）無論哪種結構體系都應具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。5.1建筑結構的概念及效能結構體系（空間骨架）樓（屋）蓋結構（梁、板）框（剛）架結構（梁、柱）拱式結構（曲桿、曲板）墻體結構（縱墻、橫墻）網(wǎng)架結構（拉桿、壓桿）薄壁結構（曲板、平板）鋼索結構（柱、鋼纜）混凝土結構砌體結構鋼結構木結構單層結構（單層廠房等）多層結構（2～7層）高層結構（≥8層）大跨結構（跨度≥40m）按構件形式分按材料性質(zhì)分按結構體形分自然界和人為的各種作用足夠的強度足夠的剛度足夠的穩(wěn)定性5.1.2建筑結構的效能合理性、經(jīng)濟性1）選材合理選材按受力情況之不同材盡其用。揚長避短脆性材料（如磚、石、素砼等）：耐壓不耐拉塑性材料（如鋼材）：耐壓更耐拉趙州橋：拱形結構主要承受壓力屋架結構：在豎向荷載作用下，上弦桿受壓，下弦桿受拉，腹桿又拉有壓石材鋼材只要受壓桿之粗細合適，就不易失穩(wěn)2）選型四種基本結構形式小跨中跨小、中、大跨大跨結構型式的合理性，有以下幾條經(jīng)驗①

≤8層的多層房屋，以采用磚混結構或框架結構為合理②

單層工業(yè)廠房，以采用排架結構為合理③15層以下的高層，以采用框架或剪力墻為合理；50層以上的，以采用筒體結構為合理④

大跨度（40m以上）結構型式，它與建筑體型和所選用的材料有關。如采用砼，以拱或薄壁空間結構為合理；如采用鋼材，以網(wǎng)架結構或斜拉結構為合理3）經(jīng)濟性以造價和維持費來衡量其代價應與預期相符合

建筑總造價土建費用建筑設備費用（材料、勞力、施工機械與設備等）生產(chǎn)水平、施工技術、勞動效率等密切相關如機械化程度高，材料價格低于勞力價格，則較多采用預制裝配化程度高的鋼結構與預應力砼結構；如勞力價格低于材料價格，故使用大量人力與小型機具施工，多采用磚石與鋼筋砼結構。維持費建筑構造與結構的維護（如露面鋼材需要油漆等保養(yǎng)）保持正常使用環(huán)境（如采光、空調(diào)等）的能源與材料消耗為了節(jié)省總造價，而造成長期維持費的浪費是不可取的如果在選材和選型能夠做到科學合理，施工質(zhì)量優(yōu)良，那么總造價與維持費的矛盾就能得到較好地協(xié)調(diào)。

2）混凝土

由骨料（如石子、砂）、水泥和水混合而成的人工材料，是一種脆性材料?？估芰苋酰沂芾瓡r極易產(chǎn)生裂縫，但抗壓性能較強，故常用于基礎等受壓的結構中?；炷羶?yōu)點是抗壓、耐火、耐久，幾乎無需維護費用，但混凝土結構自重偏大和抗裂性差是它的致命弱點。

3）鋼筋混凝土鋼筋混凝土是集脆性和彈塑性材料長處的結構材料?；炷劣捎诳估芰O弱，但抗壓性能很強；而鋼筋的優(yōu)勢是抗拉能力強，所以必須配置適量的鋼筋來承擔拉力，只讓混凝土承受壓力。

4）預應力混凝土這是一種在結構構件承受荷載之前，預先施加應力的技術。它的原理可以用一根橡皮筋把一些火柴盒繃緊的方法來模擬，如下圖所示?？梢韵胂?，如果把橡皮筋當作鋼筋，又把火柴盒換成混凝土，這就成了預應力混凝土梁。由于梁的下部的拉力很小或者就是壓力，于是混凝土在此處的裂縫就會變小甚至不會開裂。

5）砌體材料凡是由天然材料（如石塊等）或人工制品（如磚、混凝土砌塊等）用粘性材料（如砂漿）砌筑起來的整體結構，都稱為砌體。砌體所用的材料大多是脆性的，常用三種塊材有磚、石塊、混凝土砌塊；常用的砂漿有水泥砂漿、混合砂漿、非水泥砂漿等。

對于一般房屋，如果砌體為承重結構，則磚的強度等級常采用MU20，MU15，MU10；石材強度等級常采用MU50，MU40，MU30，MU20；承重砌體的砂漿強度等級一般采用M5，M7.5，M10；對受力較大的重要部位可采用M10。

五層及五層以上房屋的外墻以及受振動或?qū)痈叽笥?m的墻、柱所用材料的最低強度等級：磚為MU10、砌塊為MU7.5、石材為MU30、砂漿為M5；對安全等級為一級或設計使用年限大于50年的房屋、墻、柱所用材料的最低強度等級應至少提高一級。5.3.1鋼筋1)鋼筋的強度（一）鋼筋的力學性能（1）彈性階段（oa段）——oa為直線段。（為鋼筋彈性模量）,a點之應力稱為比例極限。（2）屈服階段（bc段）——bc段呈波浪狀。屈服臺階的下限c′點之應力稱為屈服強度。（3）強化階段（cd段）——cd段為上升曲線。經(jīng)過流幅后，應力稱為極限強度。其內(nèi)部結構重新排列，抗拉能力再提高。最高點d

之（如熱軋鋼筋，冷拉鋼筋）

有明顯流幅鋼筋～曲線

無明顯流幅鋼筋～曲線

（如熱處理鋼筋、鋼絲和鋼絞絲）

注意：不增加，而迅速發(fā)展，并形成一個明顯的屈服臺階（流幅）。①（屈服強度）為鋼筋之強度計算指標；（極限強度），它為鋼筋之最大強度；為鋼筋強度之安全儲備。強度很高，伸長率很小無屈服點

，假想一屈服點取殘余塑性應變?yōu)?.2%的應力作為假想屈服點（條件屈服點）鋼筋的強度指標

抗拉極限強度無明顯流幅鋼筋

2)鋼筋的塑性伸長率和冷彎性伸長率

——試件受力前的標距長度（長試件或短試件；d為試件的直徑）——試件拉伸后標距長度,則塑性之性能；反之亦然的材料為塑性材料，

如熱軋鋼筋

的材料為脆性材料，

如鑄鐵、砼、磚、石等

冷彎性將直徑為d的鋼筋繞直徑為D的鋼輥彎曲時鋼筋不發(fā)達到規(guī)定的冷彎角度生裂紋、鱗落或斷裂鋼筋種類HPB235級HRB335級HRB400級d＝6～25d＝28～50d＝6～25d＝28～50伸長率(%)251614180°180°180°鋼輥直徑D＝1dD＝3dD＝4dD＝4dD＝5d表5.1各種鋼筋伸長率及冷彎試驗要求冷彎要求冷彎角（表中伸長率為最小值

表示標距時的伸長率）

（二）鋼筋的化學成分、種類和形式鋼筋化學成分主要是鐵（Fe）

1)鋼筋的化學成分（加入）碳（C）低碳鋼（C＜0.25%）中碳鋼（0.25%≤C≤0.6%）高碳鋼（C＞0.6%）若C

則強度，但塑性和可焊性；反之亦然。結構中主要用低、中碳鋼錳（Mn）硅（Si）少量合金元素可提高鋼的強度并能保持一定的塑性鈦（Ti）釩（V）少量合金元素鋼強度顯著提高，塑性和可焊性也能改善合金元素總含量<5%

普通低合金鋼20MnSi

40Si2Mn

平均含碳量200/000主要合金元素平均含碳量400/000主要合金元素硅含量2%

對普通低合金鋼，鋼號中一律以平均含碳量萬分之幾表示。主要合金元素，除個別情況，一般以百分之幾表示，當其平均含量<1.5%時，只標明元素而不標明其含量；當其平均含量≥1.5%、2.5%、3.5%…時，在元素后面還要標出含量，且相應地寫為2、3、4…。鋼絲、鋼絞線（預應力鋼筋）

光面鋼絲刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲鋼絞線冷加工鋼筋冷軋帶肋鋼筋冷拔鋼絲冷拉鋼筋冷軋扭鋼筋不同鋼筋種類和等級，其應力～應變曲線之規(guī)律

（1）軟鋼：熱軋鋼筋，其應力～應變曲線有明顯的屈服點和流幅，應變較大、伸長率較也大。（2）硬鋼：熱處理鋼筋、光面鋼絲、刻痕鋼絲、螺旋形鋼絲、鋼絞線及冷軋帶肋鋼筋和冷拔低碳鋼絲，它們的應力～應變曲線沒有明顯屈服點和流幅，應變小、伸長率也小，質(zhì)地硬脆。（3）隨著鋼材強度提高，其塑性則降低。HPB235級的鋼筋有較好的塑性，但強度較低；預應力鋼絲雖強度很高，但塑性卻較差。（1）鋼筋砼結構中的鋼筋和預應力砼結構中的非預應力鋼筋宜采用HRB400級（Ⅲ級）和HRB335級（Ⅱ級）鋼筋，也可采用HPB235級（Ⅰ級）鋼筋和RRB400級鋼筋，以HRB400級（Ⅲ級）鋼筋作為主導鋼筋。3)鋼筋的形式及選用鋼筋形式柔性鋼筋勁性鋼筋用的普通鋼筋綁扎或焊接成鋼筋網(wǎng)及空間骨架用各種型鋼、鋼軌或者用鋼板焊成的骨架鋼筋選用《規(guī)范》規(guī)定

（2）預應力砼結構中的預應力鋼筋，宜采用鋼絞線、高強鋼絲，也可采用熱處理鋼筋。種類符號d（mm）熱軋鋼筋HPB235（Q235）8～20235HRB335（20MnSi）6～50335HRB400（20MnSIV、20MnSiNb、20MnTi）6～50400RRB400（K20MnSi）8～40400（三）鋼筋的計算指標

1)鋼筋的強度標準值

《規(guī)范》規(guī)定：鋼筋的強度標準值應具有不小于95%的保證率；熱軋鋼筋的強度標準值根據(jù)屈服強度確定，用表示，見表5.2。表5.2普通鋼筋強度標準值（N/mm2）注：①熱軋鋼筋直徑d系指公稱直徑；②當采用直徑大于40mm的鋼筋時，應有可靠的工程經(jīng)驗。R

預應力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋的強度標準值根據(jù)極限抗拉強度確定，用表示，見表5.3。2)鋼筋的強度設計值

在建筑結構構件按承載能力極限狀態(tài)設計時，鋼筋強度必須取設計值。

＞1安全系數(shù)（鋼筋強度的安全儲備）

由于鋼筋種類不同，故取值也就不同

也稱為鋼筋材料分項系數(shù)（1）對熱軋的HPB235級（Ⅰ級）鋼筋、HRB335級（Ⅱ級）鋼筋、HRB400級（Ⅲ級）

鋼筋，。例如：HPB235級鋼筋強度設計值，取整為。（2）對預應力所用的鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋，。1770N/mm2的預應力鋼絲，強度設計值=0.85×1770/1.2例如：極限抗拉強度，該類鋼筋強度條件屈服點為0.85，然而，表3-3中的為故該類鋼筋強度設計值=1250N/mm2。取整為≈1253N/mm2，種類符號熱軋鋼筋HPB235（Q235）210210HRB335（20MnSi）300300HRB400（20MnSIV、20MnSiNb、20MnTi）360360RRB400（K20MnSi）360360及抗壓強度設計值普通鋼筋的抗拉強度設計值按表5.4采用；表5.4普通鋼筋強度設計值（N/mm2）R3)鋼筋的彈性模量Es表5.5鋼筋彈性模量（×105N/mm2）

種類EsHPB235級鋼筋2.1HRB335級鋼筋、HRB400級鋼筋、RRB400級鋼筋、熱處理鋼筋2.0消除應力鋼絲（光面鋼絲、螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲）2.05鋼絞線1.95注：在鋼筋砼結構中，軸心受拉和小偏心受拉構件的鋼筋抗拉強度設計值大于300N/mm2時，仍應按300N/mm2取用。注：必要時鋼絞線可采用實測的彈性模量。種類符號鋼絞線1×31860132039017201220157011101×71860132039017201220消除應力鋼絲光面螺旋肋177012504101670118015701110刻處理鋼筋40Si2Mn1470104040048Si2Mn45Si2Cr應按表5.6采用。及抗壓強度設計值預應力鋼筋的抗拉強度設計值表5.6預應力鋼筋強度設計值（N/mm2）

spHIHT

注：當預應力鋼絞線、鋼絲的強度標準值不符合表3-3的規(guī)定時，其強度設計值應進行換算。(2)軸心抗壓強度（）由砼棱柱體軸心抗壓強度測定

試件為截面150mm×150mm、高450mm的棱柱體，經(jīng)28天齡期，用標準試驗測得的抗壓強度，稱軸心抗壓強度。其中為軸心抗壓強度的標準值；為軸心抗壓強度的設計值。軸心抗壓強度棱柱體高度

高寬比h/b＞3后軸心抗壓強度趨于穩(wěn)定故用h/b＝3～4的棱柱體強度代表砼單向均勻受壓時的抗壓強度。問題：由于棱柱體試件制作與試驗都比較麻煩，故測定、也較困難。辦法：

立方體試件抗壓強度標準值已知砼等級

砼軸心抗壓強度標準值和設計值

《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010－2002）（簡稱《砼規(guī)范》）規(guī)定：（1）軸心抗壓強度標準值

0.88——因結構中砼強度與立方體試件砼強度之間有差異，即后者砼之強度要高于前者砼之強度，故應對立方體試件砼強度進行修正（降低），其修正系數(shù)為0.88；——棱柱體抗壓強度與立方體抗壓強度之比值，對C50級以下取，對C80取，中間按線性規(guī)律插值；——C40以上的砼脆性折減系數(shù)，對C40及以下取，對C80取，中間按線性規(guī)律插值；——砼立方體抗壓強度標準值。例如，砼強度等級為C20，即N/mm2，則砼軸心抗壓強度標準值

取(3)砼的徐變（長期不變荷載作用）

應變隨時間繼續(xù)增長之現(xiàn)象砼徐變之主要因素（2）增加砼骨料的含量，徐變將變??；（3）養(yǎng)護條件好，水泥水化作用充分，徐變就小；（4）砼加荷前，砼強度越高，徐變就越??；（5）構件截面中應力越大，徐變越大。3）砼強度等級選用

項次類別砼強度等級1一般鋼筋砼結構、計算上不受力的預制樓板和屋面板填縫的細石砼C152采用HRB335級、HRB400級鋼筋的鋼筋砼結構（包括二、三級抗震等級的結構）、剪力墻結構，疊合構件的疊合層C203項次1、2所包括的結構，當位于露天或室內(nèi)高溫度環(huán)境時C254預應力砼結構，受力的預制裝配接頭，一級抗震等級的鋼筋砼結構C305采用鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋作預應力筋的砼結構C40表5.10結構的砼最低強度等級提高砼的強度預應力砼已達到C80（C40→C80）

造價雖增加大約50％但受壓構件承載力可提高１倍左右（1）水泥用量越多，水灰比越大，徐變越大；（1）素砼梁：P＝13.4kN，突然折斷；（2）鋼筋砼梁：P＝87kN，破壞緩慢；（3）壓力由砼承擔，拉力由鋼筋承擔。5.3.3鋼筋與砼之粘結2）鋼筋與砼之共同工作基礎1）鋼筋砼梁與素砼梁之對比素砼梁鋼筋砼梁受壓區(qū)受拉區(qū)受壓區(qū)受拉區(qū)截面尺寸、跨度、砼（C20）均相同兩簡支梁對比鋼筋與砼共同工作基礎

粘結力的結合：砼硬化后緊裹著鋼筋，并產(chǎn)生粘結力；鋼筋與砼變形相一致，且共同承載。溫度線膨脹系數(shù)相近：砼：1.0～1.5×10-5/℃；鋼筋：1.2×10-5/℃當溫度變化時，兩者無相對變形。防銹：砼包裹著鋼筋使其免遭銹蝕，從而保證結構之耐久性。3）鋼筋與砼之粘結力鋼筋與砼之粘結力化學膠結力：水泥的膠結作用使鋼筋和砼接觸面上產(chǎn)生膠結力摩擦力：砼裹緊鋼筋，當欲有相對滑動趨勢時，將產(chǎn)生摩擦力機械咬合力：鋼筋表面凹凸不平（如肋紋鋼筋）或光面鋼筋的彎鉤與砼將機械咬合力。（四）鋼筋之錨固長度——鋼筋拉拔試驗鋼筋埋入l

，則P

，表明鋼筋與砼粘結強度越高，為保證鋼筋與砼有較大粘結力，鋼筋埋入砼的

l

不能太小，l的最小值設為——鋼筋在砼的錨固長度普通鋼筋：預應力鋼筋：鋼筋種類光面鋼筋帶肋鋼筋刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲三股鋼絞線七股鋼絞線0.160.140.190.130.160.17計算：表5.11錨固鋼筋的外形系數(shù)（五）鋼筋的搭接長度（搭接）綁扎搭接和機械連接或焊接

鋼筋綁扎接頭構造要求

（1）光面鋼筋，在接頭兩端做成彎鉤，帶肋鋼筋可不做彎鉤；（2）縱向受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長度應根據(jù)位于同一連接區(qū)段內(nèi)的鋼筋搭接接頭面積百分率按下式計算：——縱向受拉鋼筋的搭接長度——縱向受拉鋼筋搭接長度修正系數(shù)縱向鋼筋搭接接頭面積百分率（%）≤25501001.21.41.6表5.12縱向受拉鋼筋搭接長度修正系數(shù)鋼筋受力狀態(tài)搭接長度在綁扎搭接接頭的長度范圍之內(nèi)當鋼筋受拉時ll

≥300mm箍筋間距s≤5d且≤100mm（d為受拉鋼筋中的最小直徑）當鋼筋受壓時

ld

≥0.7ll

且≥200mm箍筋間距s≤10d且≤200mm，當受壓鋼筋直徑d≥25mm時，應在接頭兩端外100mm范圍內(nèi)各設兩箍筋。表5.13鋼筋綁扎接頭構造要求5.4建筑結構設計方法簡介5.4.1結構功能要求與極限狀態(tài)1）結構功能要求結構設計要求規(guī)定時間＋規(guī)定條件完成各項預定之功能①規(guī)定時間——我國建筑結構的設計使用年限一般取為50年，即設計基準期為50年。表5.14設計使用年限分類類別設計使用年限（年）示例15臨時性結構225易于替換的結構構件350普通房屋和構筑物4100紀念性建筑和特別重要的建筑結構②規(guī)定條件——正常設計、施工、使用和正常維護的條件，即不考慮人為之過失。③各項預定功能——結構的安全性、適用性和耐久性。特定狀態(tài)結構之可靠性安全性結構能承受可能出現(xiàn)之各種作用，且在偶然荷載作用下尚能保持穩(wěn)定性。適用性結構在正常使用正常維護情況下，應有足夠的耐久性，不致于因材性變化或外界侵蝕而影響預期之使用年限。耐久性結構能滿足預定的使用要求，具有良好的工作性能，其變形、裂縫或振動等均不超過規(guī)定之限度。問題：結構可靠結構失效＝臨界狀態(tài)結構極限狀態(tài)結論：若結構或構件一旦超過某一特定狀態(tài)（極限狀態(tài)），則結構就失效，否則結構就可靠。問題：何謂結構之極限狀態(tài)？承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)研究2）結構極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)結構破壞、失穩(wěn)、結構幾何不變轉(zhuǎn)為幾何可變、傾覆。一旦發(fā)生將導致生命傷亡等損失對此極限狀態(tài)的出現(xiàn)要嚴控，使其發(fā)生概率極低。承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)結構產(chǎn)生過大變形、過寬裂縫、不應有的振動等。一旦發(fā)生將影響正常使用和耐久性對此極限狀態(tài)的出現(xiàn)后果不會嚴重，故其發(fā)生概率可放寬些。問題：極限狀態(tài)如何用方程表示？怎么控制發(fā)生概率？(1)失效現(xiàn)象結構功能要求規(guī)定時間規(guī)定條件安全性、適用性、耐久性結構可靠性問題：如何保證結構具有足夠的可靠性？研究防止失效之措施失穩(wěn)破壞結構失效現(xiàn)象傾覆過大變形過寬裂縫幾何可變破壞材料強度不足而不能繼續(xù)承載（a）三角架的拉桿ab被拉斷（b）鋼筋混凝土少筋梁的破壞—鋼筋被拉斷失穩(wěn)結構失去保持直線平衡狀態(tài)而不能承載（a）壓桿失穩(wěn)（壓屈）（b）梁失穩(wěn)（曲屈）傾覆結構作為剛體失去平衡而翻倒雨蓬和水塔傾覆之情況過大變形撓度或側(cè)移過大而失去安全感撓度過大側(cè)移過大過寬裂縫鋼筋砼結構裂縫過寬，鋼筋易銹而失去耐久性幾何可變結構幾何不變而轉(zhuǎn)化為幾何可變剛結點破壞而變?yōu)殂q結點銹蝕、腐蝕、蟲蛀逐漸降低材料強度直至喪失承載能力1.S

——作用之效應（2）極限狀態(tài)方程結構功能函數(shù)兩個隨機變量兩隨機變量之差討論：（2）變形：撓度、裂縫等（1）內(nèi)力：軸力、彎矩、剪力、扭矩等因作用的不確定性S

為隨機變量2.R——結構之抗力（1）R與S

相對應（2）與材性和構件幾何形狀、尺寸等有關因材性變異等不確定性R

為隨機變量3.結構安全可靠之條件：（1）結構處于可靠狀態(tài)（2）結構處于失效狀態(tài)（3）結構處于極限狀態(tài)極限狀態(tài)方程5.4.2荷載代表值——標準值、組合值、頻遇值和準永久值永久荷載可變荷載組合值頻遇值準永久值（基本代表值）標準值標準值（基本代表值）（其它代表值）荷載標準值正常情況下可能出現(xiàn)的

荷載最大值

遠大于其平均值，作為荷載最大值的概率占95%。而實際荷載超過的概率5%。1）永久荷載標準值材料和構件自重可見《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009－2001）的附錄A表5.14常見材料和構件自重表石灰：土＝3：717.5灰土17混合砂漿

用于承重結構25鋼絲網(wǎng)水泥20水泥砂漿24～25鋼筋混凝土機器制19普通磚振搗或不振搗22～24素混凝土78.5鋼備注自重（KN/m3）名稱

備注自重（KN/m3）名稱2）可變荷載標準值《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009－2001）（1）樓面和屋面活荷載表5.15民用建筑樓面均布活荷載標準值及其組合值、頻遇值和準永久值系數(shù)項次類別標準值(KN/m2)組合值系數(shù)頻遇值系數(shù)準永久值系數(shù)1

(1)住宅、宿舍、旅館、辦公樓、醫(yī)院病房、托兒所、幼兒園(2)教室、試驗室、閱覽室、會議室、醫(yī)院門診室

2.00.70.50.60.40.52食堂、餐廳、一般資料檔案室2.50.70.60.53

(1)禮堂、劇場、影院、有固定座位的看臺(2)公共洗衣房

3.03.00.70.70.50.60.30.54(1)商店、展覽廳、車站、港口、機場大廳及其旅客等候室(2)無固定座位的看臺

3.53.50.70.70.60.50.50.3……………………………11走廊、門廳、樓梯：(1)宿舍、旅館、醫(yī)院病房、托兒所、幼兒園、住宅(2)辦公樓、教室、餐廳、醫(yī)院門診部(3)消防疏散樓梯、其他民用建筑2.02.53.50.70.70.70.50.60.50.40.50.312陽臺：(1)一般情況(2)當人群有可能密集時2.53.50.70.60.5注：當設計樓面梁、墻、柱及基礎時，樓面活荷載標準值有時應折減，如：第1(1)項，當樓面梁從屬面積超過25m2

時，樓面活荷載標準值應乘以0.9的折減系數(shù)。表5.16屋面均布活荷載項次類別標準值(KN/m2)組合值系數(shù)頻遇值系數(shù)準永久值系數(shù)1不上人的屋面

0.50.70.502上人的屋面2.00.70.50.43屋頂花園3.00.70.60.5（2）雪荷載——雪荷載標準值（kN/m2）；——屋面積雪分布系數(shù)；

——基本雪壓（kN/m2）。

屋面水平投影面上的雪荷載標準值，應按下式計算：

（5.1）討論：①基本雪壓《荷載規(guī)范》附表D.4表5.17全國各主要城市的50年一遇雪壓和風壓地名風壓（KN/m2）雪壓（KN/m2）雪載準永久值系數(shù)分區(qū)地名風壓（KN/m2）雪壓（KN/m2）雪載準永久值系數(shù)分區(qū)北京市0.450.40Ⅱ廈門市0.80上海市0.550.20Ⅲ阿勒泰市0.701.25Ⅰ重慶市0.40西沙島1.80屋面活荷載雪荷載＋作用于屋面上且同時達到最大值的可能性甚?。ㄎ菝婊钶d不與雪載同時考慮）取兩者中的最大值②屋面積雪分布系數(shù)

當屋面為坡屋面時，當屋面形成雪堆時，

《荷載規(guī)范》

表5.18屋面積雪分布系數(shù)均勻分布的情況

不均勻分布的情況

00.20.40.60.81.0≥50°45°40°35°30°≤25°高低屋面

單跨雙坡屋面

21屋面形式及積雪分布系數(shù)類別

項次

0.751.25)

ha1.01.02.0a＝2h，但不小于4m，不大于8m僅當20°≤α≤30°時可采用不均勻分布情況（3）風荷載垂直于建筑物表面上的風荷載標準值，應按下述公式計算①當計算主要承重結構時

（5.2）

——高度Z處的風振系數(shù)；

——風荷載標準值（kN/m2）；——風荷載體型系數(shù)；——風壓高度變化系數(shù)；——基本風壓（kN/m2）。②當計算圍護結構時（5.3）

——高度Z處的陣風系數(shù)討論：①基本風壓《荷載規(guī)范》附表D.4，且②風壓高度變化系數(shù)對于平坦或稍有起伏的地形應根據(jù)地面粗糙程度類別A類：近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)B類：田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)C類：有密集建筑群的城市市區(qū)D類：有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)——C類指有密集建筑群的城市市區(qū)；表5.19風壓高度變化系數(shù)離地面或海平面高度（m）地面粗糙度類別ABCD51.171.000.740.62101.381.000.740.62151.521.140.740.62201.631.250.840.62301.801.421.000.62401.921.561.130.73502.031.671.250.84602.121.771.350.93702.201.861.451.02802.271.951.541.111002.402.091.701.271502.642.382.031.612002.832.612.301.922502.992.802.542.193003.122.972.752.453503.123.122.942.684003.123.123.122.91≥4503.123.123.123.12地面粗糙程度可分為A、B、C、D四類：——B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；——A類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；——D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。

項次名稱1封閉式雙坡屋面2封閉式帶天窗雙坡屋面

③風荷載體型系數(shù)風作用在建筑物表面上的實際壓力（或吸力）與按原始風速算得理論風壓的比值表5.20風荷載體型系數(shù)

≤15°－0.630°0≥60°+0.8中間值按插入法計算建筑體型及體型系數(shù)

帶天窗的拱形屋面可按本圖采用④風振系數(shù)⑤當計算圍護結構的風荷載時，式（5.3）中的為陣風系數(shù)表5.21陣風系數(shù)離地面高度（m）地面粗糙度類別ABCD5101520304050607080901001502002503001.691.631.601.581.541.521.511.491.481.471.471.461.431.421.401.391.881.781.721.691.641.601.581.561.541.531.521.511.471.441.421.412.302.101.991.921.831.771.731.691.661.641.621.601.541.501.461.443.212.762.542.392.212.092.011.941.891.851.811.781.671.601.551.51在脈動的風力作用下將出現(xiàn)一定的動力反映《荷載規(guī)范》①對于自振周期T１≤0.25s②結構高度≤30m③高寬比≤1.5倍的房屋否則風振一般不大不考慮其影響3）可變荷載組合值、頻遇值、準永久值可變荷載組合值頻遇值準永久值＝可變荷載標準值組合值系數(shù)頻遇值系數(shù)準永久值系數(shù)×（1）可變荷載組合值除主導的可變荷載（產(chǎn)生效應最大的荷載）仍用其標準值值外，對其它伴隨的可變荷載應取小于其標準值的組合值作為代表值。可變荷載組合值可變荷載標準值

可變荷載組合值系數(shù)樓（屋）面活荷載的，可查表2-2和表2-3；雪荷載的；風荷載的

兩種或兩種以上可變荷載相互組合時（2）可變荷載頻遇值可變荷載頻遇值可變荷載頻遇值系數(shù)可變荷載標準值

（3）可變荷載準永久值可變荷載準永久值可變荷載準永久值系數(shù)可變荷載標準值

樓（屋）面活荷載的，可查表2-2和表2-3；雪荷載的；風荷載的

樓（屋）面活荷載的，可查表2-2和表2-3；分區(qū):Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，、0.2、0；風荷載的

按雪荷載可變荷載（活荷載）準永久值在考慮荷載長期作用時，有一部分可變荷載對結構影響類似于永久荷載在設計基準期內(nèi)被超越的總時間僅為設計基準期的一小部分，或其超越頻率限于一給定值時而出現(xiàn)的較大荷載值概率極限狀態(tài)設計法1）結構可靠度與失效概率可靠指標與失效概率之關系結構可靠（）之概率為（空白面積）結構失效（）之概率為（陰影面積）或，度量結構可靠性用失效概率

計算較復雜用代替問題：可靠指標如何計算？、——隨機變量之平均值和標準差。若越大，整個曲線越往右移，則越小，而越大，反之亦然。故是度量結構可靠性的一種數(shù)值指標，即稱之為可靠指標。結論：知識擴展2）結構可靠指標與之關系1.01.52.02.51.6×10-16.7×10-22.3×10-26.2×10-32.73.03.23.53.5×10-31.4×10-36.9×10-42.3×10-43.74.04.24.51.1×10-43.2×10-51.3×10-53.4×10-6表5.22與的對應關系欲使既沒必要也不可能《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》（GB50068—2001）規(guī)定：若控制在允許范圍內(nèi)，即不能太小，則能保證結構可靠性——結構構件設計時預先給定的允許可靠指標。若滿足亦即，則此方法稱之為概率極限狀態(tài)設計法。表5.23結構構件承載能力極限狀態(tài)的允許可靠指標[]破壞類型安全等級一級二級三級延性破壞3.73.22.7脆性破壞4.23.73.2對承載能力極限狀態(tài)[]值按表4－3采用對正常使用極限狀態(tài)[]值按工程經(jīng)驗定脆性破壞在破壞前無明顯之預兆此時，[]偏大些延性破壞在破壞前有明顯之預兆此時，[]可小些5.4.3極限狀態(tài)設計表達式1）承載能力極限狀態(tài)設計表達式永久和可變荷載兩效應之基本組合設計值討論：（1）結構重要系數(shù)項次安全等級或設計使用年限1安全等級為一級或≥100年1.12安全等級為二級或＝50年1.03安全等級為三級或＝5年0.94對使用年限為25年的結構構件表5.24之取值安全等級破壞后果建筑物類型一級很嚴重重要建筑物二級嚴重一般建筑物三級不嚴重次要建筑物表5.25建筑結構的安全等級結構抗力設計值結構重要性系數(shù)各類材料結構設計規(guī)范，可根據(jù)各自情況確定（2）關于荷載效應組合之設計值在承載能力極限狀態(tài)設計時，應按下列兩種情況之中最不利確定：①由可變荷載控制的組合荷載效應設計值（A）對于一般框架、排架結構，（A）式可采用簡化式：（B）②由永久荷載控制的組合荷載效應設計值（C）——永久荷載標準值Gk之效應；——主導（起控制作用）可變荷載標準值Q1k

之效應；——第i

個可變荷載標準值Qik

之效應；——第

i

個可變荷載之組合系數(shù)

，見表2－2、表2－3，雪荷載，風荷載；——簡化式中之可變荷載組合系數(shù)，一般地，，當只有一個可變荷載時，。荷載分項系數(shù)和表5.26荷載分項系數(shù)永久荷載分項系數(shù)當其效應對結構不利時當其效應對結構有利時由可變荷載控制之組合由永久荷載控制之組合一般情況下結構之傾覆、滑移、漂浮的驗算1.21.351.00.9可變荷載分項系數(shù)一般情況對樓面結構活荷載標準值大于4kN/m2時1.41.3荷載效應（內(nèi)力）設計值＝荷載分項系數(shù)×荷載效應（內(nèi)力）標準值l例如：簡支梁上作用有均布線性荷載，其中為永久荷載標準值，為可變荷載標準值，試分析荷載產(chǎn)生效應，即內(nèi)力（彎矩）組合之設計值。分析：彎矩設計值荷載設計值（）（）荷載效應系數(shù)荷載標準值荷載效應設計值荷載設計值（3）關于結構抗力設計值結構受力狀態(tài)材料力學性能截面幾何性質(zhì)主要取決表達式與內(nèi)力相對應彎矩：剪力：軸力：小結承載能力極限狀態(tài)設計表達式計算步驟≤荷載效應組合抗力設計值材料強度標準值材料強度設計值（，，，…）結構抗力計算2）正常使用極限狀態(tài)設計表達式結構達到正常使用要求所規(guī)定的變形、裂縫寬度等限值變形、裂縫等效應之組合值1.標準組合：2.頻遇組合：3.準永久組合：在正常使用極限狀態(tài)設計時，應根據(jù)不同之設計目的，分別用下列荷載效應之組合：——在頻遇組合中起控制作用之可變荷載頻遇值效應；——第i個可變荷載準永久值效應；

、、——組合、頻遇、準永久之系數(shù)。例如：試分析簡支梁在荷載、作用下所產(chǎn)生效應，即變形（撓度）之標準組合值。fkEI剛度條件：【例5.1】某辦公樓采用預制板，計算跨度l0＝3.14m，板寬b＝1.20m。屋面材料做法：二氈三油鋪小石子，20mm厚水泥砂漿找平層，60mm厚加氣砼保護層，板底為20mm厚抹灰層。屋面為不上人屋面，其活載標準值為0.5kN/m2，雪荷載標準值為0.3kN/m2。求屋面板之彎矩設計值?！窘狻?.求板上之均布線荷載標準值、（1）永久荷載標準值二氈三油鋪小石子：0.35kN/m220mm厚水泥砂漿找平層：0.02m×20kN/m3＝0.40kN/m260mm厚加氣砼保護層：0.06m×6kN/m3＝0.36kN/m2鋼筋砼預制板自重：2.00kN/m220mm厚板底抹灰層：0.02m×17kN/m3＝0.34kN/m2（2）可變荷載標準值因屋面活載大于雪載，故只取屋面活載計之：2.求荷載效應（彎矩）設計值取、、問：板之剪力設計值如何求？【例5.2】單層單跨框架上有恒載、屋面活載、風載（均為標準值）作用，彎矩圖如圖示。試分別按承載能力和正常使用兩極限狀態(tài)進行組合，并求出柱頂截面之最大彎矩設計值。5mPk

=12kNFk=54kNgk=36kN/m6m54818181818140.540.5（單位：kN·m）Pk=12kN121212121818（單位：kN·m）框架計算簡圖恒載彎矩圖屋面活載彎矩圖風荷載彎矩圖【解】（一）按承載能力極限狀態(tài)進行彎矩組合1.恒載＋屋面活載（1）由活載控制的組合計算，因活載只有一個（n＝1），故（2）由恒載控制的組合計算，因屋面活載，且活載只有一個（n＝1），故2.恒載＋屋面活載＋風載（左風或右風）（1）由活載控制的組合計算，對框架結構，且活載（n＝2）個，故，則（2）由恒載控制的組合計算，屋面活載，風載，故比較知：柱頂截面最大彎矩設計值為180.36kN·m54545454Fk=54kN2727（單位：kN·m）5mPk

=12kNFk=54kNgk=36kN/m6m818181818140.540.5（單位：kN·m）Pk=12kN121212121818（單位：kN·m）框架計算簡圖恒載彎矩圖屋面活載彎矩圖風荷載彎矩圖（二）按正常使用極限狀態(tài)進行彎矩組合1.標準組合2.頻遇組合3.準永久組合風載：屋面活載：風載：屋面活載：風載：54545454Fk=54kN2727（單位：kN·m）5.5建筑結構抗震知識5.5.1地震基本知識1）地震的基本概念由地殼中巖層發(fā)生斷裂或錯動，以及火山爆發(fā)、溶洞塌陷等原因?qū)е碌孛姘l(fā)生程度不同的振動，這種現(xiàn)象就把它叫做地震。（1）震源和震源深度在地下某一深度處的地震發(fā)源處叫做震源。震源到地面的垂直距離叫震源深度。一般把震源深度小于60km的地震稱為淺源地震，60～300km的地震稱為中源地震；大于300km的地震稱為深源地震。（2）震中區(qū)和震中距震源正上方的地面位置叫做震中，震中附近地面振動最厲害，也是破壞最嚴重的地區(qū)，故叫做震中區(qū)；地面某處至震中的距離叫做震中距。（3）等震線地震時地面上破壞程度相同的點連成的線稱為等震線。

2）震