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第1章建筑結構設計概論

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2鋼筋混凝土結構設計同學們到大學學習的目的是什么?學技術技術是通過什么課程來體現(xiàn)?專業(yè)課本門課程學什么?如何學?請注意這門課的安排Page

3鋼筋混凝土結構設計1、建筑結構設計概論2、混凝土結構設計方法3、整體建筑結構的受力和變形特性4、樓蓋結構6、高層建筑結構本安排體現(xiàn)從整體到局部的設計思想,與實際工程設計思路有較大的吻合性。其中6、7、8、9根據(jù)根據(jù)教學安排選用9、房屋混凝土結構課程設計多層框架結構房屋設計5、多層框架結構本門課程內(nèi)容安排7、鋼與混凝土組合結構簡介8、砌體結構設計Page

4鋼筋混凝土結構設計本課程特點及學習方法本課程特點1、是土木工程專業(yè)的一門主要的和重要的專業(yè)課2、是力學知識以及混凝土結構基本原理等專業(yè)基礎知識在結構設計中的應用是依據(jù)規(guī)范、標準而進行的創(chuàng)造性的工作規(guī)范、標準是最低要求!Page

5鋼筋混凝土結構設計本課程特點及學習方法力學是靈魂,結構是吃飯的課!注意本課程與相關先修課程尤其是“結構力學”、“混凝土結構基本原理”課程的聯(lián)系熟悉國家相關標準和規(guī)范注意形象思維能力的培養(yǎng),注意圖形表達能力的培養(yǎng)理論分析和構造措施相結合理論聯(lián)系實際,積累一定的感性認識正確處理計算機輔助設計與手工設計的關系本課程學習方法Page

6本章內(nèi)容1.1概述1.2建筑結構的概念、組成和類型1.3建筑結構設計的內(nèi)容和要求1.4結構分析第1章

建筑結構設計概論Page

7本章講授目的1.了解建筑結構的概念、組成和類型2.了解工程建設工程過程3.了解建筑設計與結構設計的關系4.了解建筑結構設計的步驟、內(nèi)容和要求5.熟悉和掌握如何建立工程分析模型6.了解工程結構分析理論和方法第1章

建筑結構設計概論Page

81.1概述第1章

建筑結構設計概論Page

9這里主要介紹一些概念:1.1概述2、工程結構1、工程建設3、工程設計4、工程結構設計5、對結構工程師的要求6、溝通、合作Page

101、工程建設工程建設具有極強的個性,可以說世界上沒有兩個工程是完全一樣的。1.1概述工程建設往往涉及多個領域,如對建筑工程來說,就涉及建筑、交通、防火、材料、結構、水暖電、施工建造及使用維護等。這就需要各方面人員的通力合作,如結構工程師與建筑師、設備工程師的合作Page

11主要功能是形成工程項目生產(chǎn)、生活和建筑造型所需要的空間承力骨架1.1概述2、工程結構能夠長期安全可靠地承受工程使用期間所可能遭受的各種荷載和變形作用、環(huán)境介質(zhì)長期作用影響,包括各種自然災害和意外事故。Page

12因此,任何一個工程建設項目都應進行細致認真的設計過程,其中工程結構承載著整個生命期內(nèi)各種作用的影響,是整個工程之本,對保證整個工程項目的安全、正常使用具有決定性的作用。體現(xiàn)人對自然界的認識,并合理運用自然規(guī)律,對整個工程建設和使用全過程進行合理規(guī)劃的最重要的工作是一項綜合性很強的工作,需要各方面設計人員的密切配合。1.1概述3、工程設計應綜合考慮美學、社會、經(jīng)濟、環(huán)境、施工技術水平以及可持續(xù)發(fā)展的理念。Page

131.1概述是一項全面、具體、細致的綜合性工作,需要綜合考慮工程項目的用途、規(guī)模、投資、業(yè)主要求、材料供應、安全、環(huán)境、地理、施工技術水平、維護、維修、拆除以及因各種災害可能造成的損失及其對環(huán)境的影響等,并應考慮可持續(xù)發(fā)展要求。要注意的是,工程結構設計不是“規(guī)范+計算”,更不是“規(guī)范+一體化計算機結構設計程序”。4、工程結構設計是一項創(chuàng)造性工作結構工程師在進行工程設計時,應認真負責做好各個環(huán)節(jié)的工作,不得有任何馬虎,否則任何疏忽都會造成不可挽回的損失。Page

141.1概述事實證明,凡是概念設計做得好的結構工程師,其自身所擁有的結構設計概念、經(jīng)驗、判斷力和創(chuàng)造力是隨著年齡與工程實踐的增長而越來越豐富,設計成果也越來越創(chuàng)新、完美,同時也會越來越受到社會的認可,即人們常說的“越老越吃香”。應具有良好的結構設計概念、經(jīng)驗、悟性、判斷力和創(chuàng)造力。5、對結構工程師的要求創(chuàng)新才是結構工程師對設計、業(yè)主和社會的最大貢獻。Page

151.1概述結構工程師與建筑師應相互溝通、通力合作,特別是在建筑設計的方案階段,結構工程師要參與進去,以使得建筑師的創(chuàng)意得到最大程度的體現(xiàn)。同時建筑師也應對工程結構的基本概念和各種結構體系有一個基本的了解,掌握結構的基本受力原理和傳力途徑,避免設計出結構難以實現(xiàn)或成為不合理的建筑方案。6、溝通、合作1.2建筑結構的概念、組成和類型1.2.1建筑結構的概念1.2.2建筑結構的組成1.2.3建筑結構的類型Page

161.2建筑結構的概念、組成和類型1.2.1建筑結構的概念結構是什么?結構的基本解析是:1)各個組成部分的搭配和排列:文章的結構;語言的結構;原子結構等;2)建筑物上承擔重力或外力的部分的構造:磚木結構;鋼筋混凝土結構等。Page

171.2建筑結構的概念、組成和類型1.2.1建筑結構的概念結構是什么?本課程所稱的結構是指能承受各種作用并具有適當剛度的由各連接部件有機組合而成的系統(tǒng)。即通常所說的結構構件:主要包括梁、柱、桿、索等線狀構件,墻、板、殼等二維面狀構件,以及殼、實體等三維構件。即結構承擔著建筑物在施工和使用過程中可能出現(xiàn)的各種作用。直接作用間接作用Page

181.2建筑結構的概念、組成和類型建筑結構上部結構:下部結構:水平構件(水平結構分體系):樓蓋和屋蓋豎向構件(豎向結構分體系):框架、剪力墻等地下室和基礎地基基礎工程課程研究對象本課程研究對象1.2.2建筑結構的組成Page

191.2建筑結構的概念、組成和類型水平結構體系作用1.2.2建筑結構的組成①承受樓、屋面的豎向荷載,并把豎向荷載傳遞給豎向結構體系;②把作用在各層處的水平力傳遞并分配給豎向結構體系(按剛度分配)實現(xiàn)上述作用的條件:水平結構必須由豎向結構來支承;水平結構即樓屋蓋必須具有足夠的承載力、足夠的剛度(一般認為平面內(nèi)剛度要無窮大)。水平結構分體系是指水平方向的兩維尺寸較大而豎向尺寸相比水平尺寸很小的結構,也就是說水平方向剛度大而豎向剛度很小,即為各層的樓蓋和屋蓋。Page

201.2建筑結構的概念、組成和類型豎向結構體系(抗側力結構體系)作用1.2.2建筑結構的組成豎向結構分體系一般是垂直放置的,如由梁柱組成的框架、剪力墻等。與建筑物的總高度相比,豎向結構分體系在一個方向或兩個方向的尺寸通常是很小的,因此它們本身不穩(wěn)定,必須由水平結構分體系來保持其穩(wěn)定位置。①承受樓、屋蓋傳來的豎向力和水平力并將其傳給下部結構;注意水平力是通過樓屋蓋傳遞的?、诮ㄖ锏挚箓认蛄Φ哪芰χ饕韶Q向結構體系提供。水平結構體系和豎向結構體系通過一定的連接相互作用共同抵抗外界各種作用——見下面介紹Page

211.2建筑結構的概念、組成和類型1.2.2建筑結構的組成下部結構的作用:①將上部結構傳來的力可靠地傳給地基。②地基承載力、穩(wěn)定性。Page

221.2.3建筑結構的類型1.2建筑結構的概念、組成和類型按豎向結構體系分類排架結構框架結構剪力墻結構框架-剪力墻結構筒體結構等建筑物的結構類型通常是以豎向結構分體系的結構類型來命名的。Page

231.2.3建筑結構的類型1.2建筑結構的概念、組成和類型按建筑結構所使用的主要建筑材料木結構石結構混凝土結構——本課程的對象砌體結構——本課程的對象鋼結構混合結構組合結構等Page

241.2.3建筑結構的類型1.2建筑結構的概念、組成和類型混合結構與組合結構的區(qū)別:混合結構是指整個結構是由兩種或兩種以上結構材料構成的,但結構構件是采用同一種材料的結構。如由型鋼—混凝土梁、柱等構成的鋼-混凝土組合結構。組合結構指的是結構構件由共同工作的兩種或兩種以上結構材料構成的結構,如在砌體結構中,由塊體和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物的豎向受力構件、而樓(屋)面采用鋼筋混凝土樓(屋)蓋的混合結構。Page

251.3建筑結構設計的內(nèi)容和要求1.3.1工程建設的過程1.3.2結構設計的內(nèi)容1.3.3結構和建筑關系1.3.4結構設計的要求Page

261.3建筑結構設計的內(nèi)容和要求1.3.1工程建設的過程為保證整個工程項目建設進展的合理性,應嚴格遵守先勘察后設計,先設計后施工的程序。1、工程建設包括勘察、設計和施工三個主要環(huán)節(jié)同時也應考慮到工程完成后在正常使用階段的維護和維修,乃至各種災害、甚至工程最后報廢時可能帶來的損失等各種問題Page

271.3建筑結構設計的內(nèi)容和要求1.3.1工程建設的過程是進行工程設計的前提,主要是采取各種方法,掌握工程建設場地及地質(zhì)、水文等詳細情況和有關數(shù)據(jù),為工程設計提供依據(jù)。是根據(jù)設計技術要求和設計施工圖,采取各種技術手段和方法將設計成果付諸實施,是整個工程最終實現(xiàn)的環(huán)節(jié)。一般分為方案設計、初步設計和施工圖設計三個階段。2、工程勘察3、建筑結構設計4、工程施工Page

281.3建筑結構設計的內(nèi)容和要求1.3.2結構設計的內(nèi)容結構設計的基本內(nèi)容結構方案結構布置結構分析與計算構件及其連接構造的設計施工圖繪制結構分析與計算與連接構造是相互影響的,兩者要一致上述箭頭方向表示結構設計的程序Page

291.3建筑結構設計的內(nèi)容和要求1.3.2結構設計的內(nèi)容針對工程的設計方案、結構設計的關鍵問題以及與其他專業(yè)的配合并進行技術經(jīng)濟分析,使整個工程設計方案經(jīng)濟合理。1.方案設計和初步設計階段對結構的整體進行分析評估主要內(nèi)容:對地基、上下部結構等提出設計方案進行結構平面布置和結構豎向布置必要時還應對結構中受力狀況特殊的部位進行更詳細的結構分析;確定主要的構造措施以及重要部位和薄弱部位的技術措施。Page

301.3建筑結構設計的內(nèi)容和要求1.3.2結構設計的內(nèi)容(1)方案設計階段這一階段的設計工作對整個結構的經(jīng)濟性和安全性具有決定性的影響,對后續(xù)設計也具有重要影響,應給予足夠的重視,應采用合理的結構體系,特別是要保證結構的整體性。應重點突出構思階段的概念設計所謂概念設計是根據(jù)建筑物所處的環(huán)境條件、使用要求和空間需要,確定合適的結構方案和結構布置,并考慮材料、施工的可行性與經(jīng)濟性。應該從主要分體系之間的力學關系,而不僅僅是從構件的詳圖上去構思總體結構方案。對于一般工程,根據(jù)本工程所處的環(huán)境與地質(zhì)條件和材料供應及施工技術水平,參照以往既有同類結構設計經(jīng)驗進行結構方案設計。Page

311.3建筑結構設計的內(nèi)容和要求1.3.2結構設計的內(nèi)容(2)初步設計階段重點是如何精心去改善已構思擬定的設計方案上。這個階段主要是確定各分體系及其相關構件的幾何尺寸與截面特征和相互之間的關系,并通過概念性近似計算來確認該設計方案的可行性。初步設計是根據(jù)概念設計提出的幾種結構方案和主要荷載情況,進行較為深入的分析,并對分析結果進行比較,比如可分別采用不同結構材料、不同結構體系、不同結構布置進行初步計算分析比較,并對有關問題進行專門分析和研究,在此基礎上初步確定結構整體和各部分構件尺寸以及所采用的主要技術。初步設計階段所做的改進決策必須反饋回去,使總體方案的概念進一步完善。Page

321.3建筑結構設計的內(nèi)容和要求2.施工圖階段1.3.2結構設計的內(nèi)容施工圖設計階段的主要內(nèi)容是:⑤給出結構施工說明并以施工圖的形式提交最終設計圖紙。④給出模板、配筋和構造圖;③對結構構件以及構件與構件之間的連接進行設計計算;①給出準確完整的樓(屋)面結構平面布置圖;②進行結構分析;Page

331.3建筑結構設計的內(nèi)容和要求1.3.2結構設計的內(nèi)容2.施工圖階段具體來說,主要工作如下五各方面:1)繪制樓(屋)面結構平面布置圖2)分析和確定在工程生命周期內(nèi)(包括建造和使用階段)結構上可能承受的各種荷載與變形作用的形式和量值(包括可能遭遇的意外事故影響),并應根據(jù)工程所處環(huán)境估計環(huán)境介質(zhì)對結構耐久性的影響。3)確定結構分析計算簡圖,對各種荷載和變形作用進行分析計算,并考慮它們可能同時造成影響的情況(即荷載組合),獲知結構整體受力性能以及各個部位的受力和變形大小。Page

341.3建筑結構設計的內(nèi)容和要求以后將詳細介紹幾種主要的混凝土結構形式的受力特點、結構建模、分析方法和具體的設計計算方法。需要著重指出的是,在結構設計中結構方案是帶有全局性的問題,也是整個設計的靈魂,應認真對待。1.3.2結構設計的內(nèi)容2.施工圖階段4)根據(jù)所選用的結構材料,進行結構構件和構件連接的設計計算,如混凝土構件的配筋計算,并進行適用性驗算,考慮耐久性。(5)最終設計成果以施工圖形式提交,并將整個設計過程中的各項技術工作整理成設計計算書存檔。為保證結構設計可靠,避免人為錯誤,結構設計還應進行校核和審核,以檢查是否有違背有關設計規(guī)范、標準及規(guī)程的地方。Page

351.3建筑結構設計的內(nèi)容和要求1.3.3結構和建筑關系設計一個新建筑或評價一個老建筑,可以從是否滿足建筑設計的八字方針即“安全、適用、經(jīng)濟、美觀”來進行評判一項成功的建筑設計一定是建筑師與結構工程師共同創(chuàng)造的完美作品,是建筑與結構的完美結合。Page

361.3建筑結構設計的內(nèi)容和要求1.3.3結構和建筑關系如圖所示是在2007年6月28日被聯(lián)合國教科文組織評為世界文化遺產(chǎn)的悉尼歌劇院,是丹麥設計師約恩·烏松設計的,該建筑建設從1959年3月開始,直至1973年10月竣工,斥資1億零200萬澳大利亞元完成建造,是20世紀最具特色的建筑之一這座綜合性的藝術中心,在現(xiàn)代建筑史上被認為是巨型雕塑式的典型作品,整個作品體現(xiàn)了建筑設計和結構設計的完美結合,綜合反映了美學、社會、人文、建筑和工程技術各個方面的成就。其中,建筑設計起到了滿足美學表達和功能要求的主導作用,而結構設計則起到了建造可行和結構可靠的保證作用。Page

371.3建筑結構設計的內(nèi)容和要求1.3.3結構和建筑關系因此,在方案設計階段,無論是建筑師還是結構工程師都要集中精力處理好整體的問題,而不是致力于處理局部的構件細部。只有深刻理解建筑總體空間形式的相互關系,才能更好地加強對局部構造需求的理解。因此,先將建筑物看作一個整體空間形式,集中思路對結構的整體體系進行分析,并分解出子結構體系和關鍵的構件,然后將基本力學概念和知識融合其間,才能得到滿足建筑設計“八字方針”的完美建筑。Page

381.3建筑結構設計的內(nèi)容和要求1.3.4結構設計的要求結構設計的總體要求是保證結構具有足夠的安全性、適用性和耐久性,并在意外事件發(fā)生時具有足夠的整體性和韌性。結構設計時應考慮功能要求與經(jīng)濟性之間的均衡,在保證結構可靠的前提下,設計出經(jīng)濟的技術先進的、施工方便的結構。工程設計在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位,尤其是重大工程項目。一般情況下,工程結構設計均應遵守國家頒布的關于工程建設的各種政策、法規(guī)、規(guī)范和設計標準及規(guī)程。Page

391.4結構分析1.4.1結構分析計算模型1.4.2結構分析方法Page

401.4結構分析1)結構分析概念1、結構分析是結構設計計算中最主要的工作。是采用力學方法對結構在各種作用作用下的內(nèi)力、變形等作用效應進行分析計算;是確定結構上作用效應的過程或方法;Page

411.4結構分析然后考慮各種荷載與作用同時出現(xiàn)的可能性,進行作用效應組合,得到結構構件各控制部位的內(nèi)力設計值。1、結構分析對于一些重要的作用效應組合,尚應通過結構分析方法得到結構在該作用效應組合情況下的整體受力性能。有關荷載與作用的計算詳見第2章。2)結構分析步驟:確定結構上所有可能的直接與間接作用;分別確定它們的作用效應;Page

421.4結構分析(3)采用合理的材料本構關系或構件單元的受力-變形關系。1、結構分析3)結構分析一般要求:(1)結構的整體和其部分必須滿足力學平衡條件;(2)在不同程度上符合結構的變形協(xié)調(diào)條件,包括節(jié)點和邊界的約束條件;上述三個要求對應結構分析的三項基本要求,即:力學平衡條件、變形協(xié)調(diào)(幾何)條件和本構(物理)關系。Page

431.4結構分析本構關系則需合理地選用。力學平衡條件必須滿足是為了保證結構在給定荷載或作用下的實際承載力。變形協(xié)調(diào)條件是指在結構受力變形后構件與構件連接或構件內(nèi)部變形保持連續(xù)性的條件,嚴格的結構分析理論要求滿足變形協(xié)調(diào)條件,如力法、位移法等。1、結構分析力學平衡條件必須滿足;變形協(xié)調(diào)條件應在不同程度上予以滿足;但有時對于實際結構的復雜受力部位,如按嚴格的變形協(xié)調(diào)條件進行結構分析會過于復雜,根據(jù)工程經(jīng)驗和試驗研究,可以采用簡化的近似變形協(xié)調(diào)條件,比如對于空間結構的梁柱節(jié)點區(qū),通常采用剛接假定,這就是所謂的變形協(xié)調(diào)條件應在不同程度上予以滿足。Page

441.4結構分析結構分析的關鍵問題是建立合理的結構分析模型,即計算模型。1、結構分析結構分析包括分析模型、分析理論和方法Page

451.4.1結構分析計算模型結構分析計算模型的定義:2、結構分析計算模型用一個能反映基本受力和變形性能的簡化的計算圖形來代替實際結構。這種代替實際結構的簡化圖形稱為結構分析計算模型(即力學中所稱的計算簡圖)。這是為了將復雜問題簡單化,抓住主要問題,忽略次要問題;使結構便于分析。但是要注意次要問題有時也會成為主要問題,因此,在結構分析后,不要忘了在結構分析時忽略的次要問題,必須通過一定的方式、方法(如通過構造處理)解決。Page

461.4.1結構分析計算模型結構分析計算模型通常都是依據(jù)理論或試驗分析進行必要的簡化和近似假定。結構分析計算模型的簡化要點分述如下:計算模型的選擇原則:1)計算模型應能反映實際結構的主要受力和變形性能;2)保留主要因素,略去次要因素,使計算模型便于計算。應當指出,計算模型的選擇在上述原則指導下,要根據(jù)當時當?shù)氐木唧w要求和條件來選用,并不是一成不變的。2、結構分析計算模型Page

471.4.1結構分析計算模型但在大多數(shù)情況下,??珊雎砸恍┐我目臻g約束而將實際結構分解為二維結構分析模型即通常所說的平面結構,使計算得以簡化。所以在對結構內(nèi)力和位移分析時,可以直接對各個獨立的平面結構進行,各個平面結構通過連接形成一個三維空間結構。3、結構分析計算模型簡化要點1)結構體系的簡化一般結構實際上都是空間結構,各部分相互連接成為一個空間整體,以承受各個方向可能出現(xiàn)的作用。是指一個平面內(nèi)的作用力對另一平面內(nèi)的作用力沒有顯著影響Page

481.4.1結構分析計算模型1)結構體系的簡化如圖1-2所示的空間框架結構,由縱向和橫向平面框架構成。a)

b)c)

d)圖1-2平面框架分析模型a)框架結構圖;b)平面布置圖圖;c)橫向框架;d)縱向框架3、結構分析計算模型簡化要點如果僅考慮樓面均布荷載和沿橫向均布的水平荷載(如風荷載、水平地震作用)時,各橫向平面框架的側向位移基本一致,因而可取出一榀平面框架進行分析。前提條件是樓板在其自身平面內(nèi)具有足夠的剛度,一般情況下是可以滿足的。Page

491.4.1結構分析計算模型1)結構體系的簡化此時不能按平面框架結構計算,而需要考慮樓板平面內(nèi)變形影響,按各榀框架協(xié)同工作進行計算,這實際上是一種近似的三維空間分析。3、結構分析計算模型簡化要點但如果樓板上開洞較大,尤其是當樓板邊緣處開洞時,該條件就會不滿足。所謂空間結構,其作用力一般沿兩個方向傳遞,如殼體結構等。平面和空間布置復雜的桿系結構,如網(wǎng)架結構也屬于空間結構。通常,空間結構中的構件往往同時承受多個方向的力。Page

501.4.1結構分析計算模型2)桿件的簡化桿件的截面尺寸(寬度、厚度)通常比桿件長度小得多,截面變形符合平截面假設,截面上的應力可根據(jù)截面的內(nèi)力(彎矩、剪力、軸力)來確定,截面上的變形也可根據(jù)軸線上的應變分量來確定。當截面尺寸增大到超過桿長的1/4時,桿件用軸線表示的簡化,將引起較大的誤差。桿件可用其軸線表示,桿件之間的連接區(qū)用節(jié)點表示,桿長用節(jié)點間的距離表示,荷載的作用點也轉移到軸線上。3、結構分析計算模型簡化要點Page

511.4.1結構分析計算模型3)支座和連接節(jié)點的簡化結構中桿件與桿件之間的相互連接處,簡化為節(jié)點。3、結構分析計算模型簡化要點鉸節(jié)點通??珊喕癁楣潭ǘ藙偣?jié)點理想鉸節(jié)點的特點是被連接的桿件在節(jié)點處不能相對移動,但可以繞鉸自由轉動;在鉸節(jié)點處可以承受和傳遞力,但不能承受和傳遞力矩。剛節(jié)點的特點是被連接的桿件在節(jié)點處不能相對移動,也不能相對轉動,而節(jié)點本身可以轉動,但被連接的桿件所成的角度保持不變,在剛節(jié)點處不但能承受和傳遞力,而且能承受和傳遞力矩。固定端的特點是被連接的桿件在結點處不能相對移動,也不能相對轉動,節(jié)點本身也不能轉動,在節(jié)點處不但能承受和傳遞力,而且能承受和傳遞力矩。Page

521.4.1結構分析計算模型桁架節(jié)點的簡化:鋼桁架常用螺栓連接、焊接,節(jié)點可以傳遞一定的彎矩;鋼筋混凝土桁架的節(jié)點構造則往往采用剛性連接。但上述桿件內(nèi)的彎矩所產(chǎn)生的應力很?。▽嶋H是彎矩很小,原因是偏心距很?。灰诠?jié)點構造上采取適當?shù)拇胧?,該應力對結構或桿件不會造成危害,故一般計算中桁架節(jié)點均可按鉸結處理。3)支座和連接節(jié)點的簡化木桁架常常采用榫接,與鉸節(jié)點的力學假定較為接近;嚴格地說,鋼桁架和鋼筋混凝土桁架都應該按剛架結構計算,各桿件除承受軸力外,還承受彎矩的作用。Page

531.4.1結構分析計算模型鋼筋混凝土框架邊柱和梁的結點的簡化:如圖1-3a所示當梁的線剛度il比柱的線剛度iz大很多(一般認為il/iz>5)時,柱對梁端約束作用很小,而能阻止梁端發(fā)生豎向位移,這時可認為梁簡支于柱上。a)

b)

c)

d)圖1-3鋼筋混凝土梁柱結點梁的線剛度比柱的線剛度小得多(iz/il)時,可簡化為固定端。3)支座和連接節(jié)點的簡化一般情況下,計算時可簡化為一剛節(jié)點。Page

541.4.1結構分析計算模型如圖1-3a所示,e)f)圖1-3鋼筋混凝土梁柱節(jié)點鋼筋混凝土框架邊柱和梁的結點的簡化:3)支座和連接節(jié)點的簡化由于梁中上下皮鋼筋不能形成力偶,所以可看成梁簡支于柱上。此時結點的簡化與梁柱線剛度比值無關。Page

551.4.1結構分析計算模型鋼筋混凝土梁垂直擱置于砌體墻,其支座可按鉸結考慮;(a)(b)(c)(d)圖1-4支承于砌體墻上的鋼筋混凝土梁支承于砌體墻上的鋼筋混凝土梁支座簡化:鋼筋混凝土梁平行擱置于砌體墻,可按固定端考慮,固定端的位置應內(nèi)移a值。3)支座和連接節(jié)點的簡化如圖1-4a所示而如圖1-4c所示Page

561.4.1結構分析計算模型如圖1-5(a)所示(a)(b)(c)(d)圖1-5支承于剪力墻上的鋼筋混凝土梁鋼筋混凝土梁與剪力墻連接處支座簡化:2)梁軸線與墻平面平行,可假定梁固定于墻上,固定端可取墻邊。3)支座和連接節(jié)點的簡化1)梁軸線與剪力墻的厚度方向一致,可假定為剛節(jié)點,如圖1-5(c)所示Page

571.4.1結構分析計算模型由于邊框架梁約束樓面梁的扭轉剛度較小且隨著邊框架梁在扭矩作用下開裂引起扭轉剛度進一步下降,所以可看成鉸節(jié)點,如圖1-6b所示。a)

b)

圖1-6與邊框架梁連接的鋼筋混凝土梁梁與梁整澆連接時支座的簡化:3)支座和連接節(jié)點的簡化如圖1-6a為一樓面梁與邊框架梁整澆連接Page

581.4.1結構分析計算模型框架柱與基礎整澆且柱中配置的鋼筋所受到的拉壓力能形成力偶來抵抗外彎矩,在基礎不發(fā)生轉動的情況下,可按固定支座考慮,如圖1-7c所示;圖1-7柱與基礎連接a)b)c)d)框架柱與基礎連接的簡化:的柱中配置的鋼筋所受到的拉壓力不能形成力偶,故應看成鉸支座,如圖1-7d所示。3)支座和連接節(jié)點的簡化如圖1-7a所示而如圖1-7b所示Page

591.4.1結構分析計算模型有時對于構件來說,支座可以近似按鉸結處理,但對連接本身來說,則連接部位的部分嵌固剛度引起的彎矩或支承壓力的分布影響不能忽略,因為結構設計通常希望連接部位具有比構件更可靠的安全要求。螺栓群連接雖然有一定的轉動剛度,但與鋼梁的抗彎剛度相比則很小,因此對于鋼梁內(nèi)力計算來說可按鉸結考慮。然而,螺栓群連接轉動剛度所形成嵌固彎矩對栓釘預埋件設計來說,就顯得尤為重要,如忽略螺栓群的嵌固彎矩影響,則可能會導致栓釘預埋件先于鋼梁破壞的問題,這種破壞不符合“強連接、弱構件”的結構設計原則。圖1-8鋼梁與混凝土墻的連接典型的例子是圖1-8所示的鋼梁與混凝土墻的連接,鋼梁用螺栓固定在埋置于混凝土墻內(nèi)預埋件連接板上。Page

601.4.1結構分析計算模型需要特別強調(diào)的是,理想化的結構分析模型或多或少地與實際結構情況會存在差異,因此在結構設計和施工中應盡可能通過可靠的構造連接措施使結構的實際受力狀態(tài)與結構分析模型相一致;另一方面也需要考慮這種差異的趨勢和影響程度,以便采取必要的措施進行處理,這種問題的處理對支座和節(jié)點的連接尤為重要。如在支座和節(jié)點簡化時抓住主要問題,忽略次要問題以便簡化計算,但次要問題實際上是不能無條件忽略的,因為在一定條件下次要問題會上升為主要問題。Page

611.4.1結構分析計算模型但是實際上支座處由于梁端上部有砌體約束,即有一定的嵌固作用,因此梁端實際上存在一定的嵌固彎矩,由于這種嵌固程度不易確定,為避免梁端上部出現(xiàn)裂縫等問題,一般均需配置一定的構造鋼筋。當梁的剛度很大時,墻體設計中也應考慮梁端嵌固彎矩的影響。圖1-5所示次要問題解決示例:支承于砌體墻上的鋼筋混凝土梁簡化為鉸節(jié)點的結果是支座彎矩在力學計算時為零Page

621.4.2結構分析方法結構分析方法彈性分析方法塑性內(nèi)力重分布分析方法彈塑性分析方法塑性極限分析方法結構非線性分析方法試驗分析方法Page

631.4.2結構分析方法1、彈性分析方法假定結構材料的本構關系和構件的受力-變形關系均是線性的;當忽略二階效應影響時,荷載效應與荷載大小成正比一般說來,結構在正常使用極限狀態(tài)下,采用彈性分析方法得到的結構內(nèi)力和變形與實際情況的誤差很小。但當結構達到承載能力極限狀態(tài)時,由于結構中不同構件的屈服存在先后次序,結構材料也有不同程度的塑性,特別是鋼筋混凝土結構,在正常使用狀態(tài)下是帶裂縫工作的,而且構件的剛度大小與其受力大小相關,因此采用彈性分析方法的計算結果與實際結構的內(nèi)力會有差別,但大部分情況下按彈性分析方法計算得到的內(nèi)力來進行承載能力極限狀態(tài)設計是偏于安全的。Page

641.4.2結構分析方法少數(shù)結構因混凝土開裂部分的剛度減小而發(fā)生內(nèi)力重分布,可能影響其它部分的開裂和變形的情況??紤]到混凝土結構開裂后剛度的減小,對梁、柱構件可分別取用不同的剛度折減值,且不再考慮剛度隨作用效應而變化。在此基礎上,結構的內(nèi)力和變形仍可采用彈性分析方法進行分析。1、彈性分析方法此法可用于正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)作用效應的分析。Page

651.4.2結構分析方法是用線彈性分析方法獲得結構內(nèi)力后,按照塑性內(nèi)力重分布的規(guī)律,確定結構控制截面的內(nèi)力,此法可用于超靜定混凝土結構設計,如混凝土連續(xù)梁和連續(xù)板,該方法具有充分發(fā)揮結構潛力,節(jié)約材料,簡化設計和方便施工等優(yōu)點。2、塑性內(nèi)力重分布分析方法對重力荷載作用下的框架、框架-剪力墻結構中的現(xiàn)澆梁以及雙向板等,經(jīng)彈性分析求得內(nèi)力后,可對支座或節(jié)點彎矩進行適度調(diào)幅,并確定相應的跨中彎矩。但應注意到,抗彎能力調(diào)低部位的變形和裂縫可能相應增大。Page

661.4.2結構分析方法又稱塑性分析法或極限平衡法。它是基于材料或構件截面的剛-塑性或彈-塑性假設,應用上限解、下限解和

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