1、dd,1,第1章 結(jié)構(gòu)設(shè)計概論,1.1 建筑結(jié)構(gòu)的類型,按用途,工業(yè)建筑,民用建筑,2,大跨結(jié)構(gòu),桁架結(jié)構(gòu),拱結(jié)構(gòu),3,三角錐體網(wǎng)架,網(wǎng)架結(jié)構(gòu),大跨結(jié)構(gòu),4,平面桁架系網(wǎng)架,兩向正交,三向,平面桁架系網(wǎng)架,兩向正交,三向,5,殼體,圓頂,筒殼,折板,雙曲扁殼,雙曲拋物面殼,大跨結(jié)構(gòu),6,大跨結(jié)構(gòu),索、膜結(jié)構(gòu),7,上海東方明珠游船碼頭,虹口足球場,上海體育館,昆明寶海公園,8,1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容,1.2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計過程：,方案設(shè)計,結(jié)構(gòu)分析,構(gòu)件設(shè)計,繪施工圖,工藝設(shè)計,9,結(jié)構(gòu)選型,上部結(jié)構(gòu)類型,下部結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)）選型,結(jié)構(gòu)布置,定位軸線,構(gòu)件布置,設(shè)置變形縫,一、方案設(shè)計,截面尺寸估算

2、,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.2.1 設(shè)計過程,應(yīng)體現(xiàn)科學(xué)性、先進性、經(jīng)濟性、可實施性,10,計算簡圖,二、結(jié)構(gòu)分析,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.2.1 設(shè)計過程,11,截面設(shè)計,節(jié)點設(shè)計,三、構(gòu)件設(shè)計,四、繪制施工圖,正確,規(guī)范,簡潔,美觀,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.2.1 設(shè)計過程,構(gòu)件設(shè)計工作內(nèi)容：計算和構(gòu)造,12,1.2.2 結(jié)構(gòu)計算的一般要求,1 計算內(nèi)容,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.2.1 設(shè)計過程,1.2.2 計算要求,13,2 荷載效應(yīng)組合,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1

3、.2.1 設(shè)計過程,1.2.2 計算要求,由可變荷載效應(yīng)控制。效應(yīng)最大的一項可變荷載以標(biāo)準(zhǔn)值為代表值，其余可變荷載（伴隨荷載）以組合值為代表值。,由永久荷載效應(yīng)控制。所有的可變荷載均以組合值為代表值，永久荷載分項系數(shù)取1.35。,承載能力極限狀態(tài)的一般組合：,14,僅考慮荷載效應(yīng)最大的一項可變荷載，以標(biāo)準(zhǔn)值為代表值,所有可變荷載以組合值為代表值，組合系數(shù)取0.9,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.2.1 設(shè)計過程,1.2.2 計算要求,承載能力極限狀態(tài)的簡化組合（排架、框架結(jié)構(gòu)）：,由可變荷載效應(yīng)控制,由永久荷載效應(yīng)控制同一般組合。,15,準(zhǔn)永久組合：（所有可變荷載均以準(zhǔn)永久值

4、為代表值）,標(biāo)準(zhǔn)組合：（荷載效應(yīng)最大的一項可變荷載取標(biāo)準(zhǔn)值，其余可變荷載取組合值）,頻遇組合：（一項可變荷載取頻遇值，其余可變荷載取準(zhǔn)永久值）,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.2.1 設(shè)計過程,1.2.2 計算要求,正常使用極限狀態(tài)的組合,16,3 內(nèi)力組合,水平構(gòu)件,豎向構(gòu)件,最大彎矩（扭矩）及相應(yīng)的剪力,最大剪力及相應(yīng)的彎矩（扭矩）,最大軸力及相應(yīng)的彎矩和剪力,（最小軸力及相應(yīng)的彎矩和剪力）,最大彎矩及相應(yīng)的剪力和軸力,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.2.1 設(shè)計過程,1.2.2 計算要求,17,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.2.1

5、設(shè)計過程,1.2.2 計算要求,1.2.3 抗震設(shè)計,1.2.3 抗震設(shè)計,1 我國的抗震設(shè)防烈度為69度，稱為基本烈度。,2 抗震設(shè)防有三個水準(zhǔn)目標(biāo)：“小震不壞、中震可修、大震不倒”,第一水準(zhǔn)烈度：眾值烈度，比基本烈度約低一度半，50年超越概率約為63%，結(jié)構(gòu)處于正常使用狀態(tài)；,第二水準(zhǔn)烈度：基本烈度，50年超越概率約為10%，結(jié)構(gòu)進入非彈性工作階段；,第三水準(zhǔn)烈度：罕遇地震，50年超越概率約為23%，結(jié)構(gòu)有較大的非彈性變形，但在一定的控制范圍內(nèi)，不致倒塌。,18,3 抗震設(shè)計內(nèi)容,抗震構(gòu)造；,多遇地震下的承載力計算和變形驗算；,罕遇地震下的薄弱層彈塑性變形計算。,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型

6、,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.2.1 設(shè)計過程,1.2.2 計算要求,1.2.3 抗震設(shè)計,4 抗震承載力計算公式,19,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.2.1 設(shè)計過程,1.2.2 計算要求,1.2.3 抗震設(shè)計,混凝土結(jié)構(gòu)的抗震等級,20,1.3 建筑結(jié)構(gòu)的作用,1.3.1建筑作用的種類,作用,21,1.3.2 荷載代表值,1 永久荷載：以標(biāo)準(zhǔn)值（特征值）為代表值,標(biāo)準(zhǔn)值：在結(jié)構(gòu)使用期間可能出現(xiàn)的最大荷載值,2 可變荷載：根據(jù)設(shè)計要求分別以標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值、準(zhǔn)永久值為代表值,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.3 結(jié)構(gòu)作用,1.3.1 作用種類,1.3.2

7、荷載代表值,不同的設(shè)計內(nèi)容，荷載以不同的代表指出現(xiàn),22,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.3 結(jié)構(gòu)作用,1.3.1 作用種類,1.3.2 荷載代表值,可變荷載的組合值取標(biāo)準(zhǔn)值乘以組合值系數(shù),頻遇值是指在結(jié)構(gòu)上時而出現(xiàn)的較大荷載，計算時取可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載組合值系數(shù),準(zhǔn)永久值指在結(jié)構(gòu)上經(jīng)常作用的荷載值，計算時取可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載組合值系數(shù),23,1.3.4 樓面和屋面可變荷載,1. 樓面均布可變荷載,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.3 結(jié)構(gòu)作用,1.3.1 作用種類,1.3.2 荷載代表值,1.3.4 樓屋面荷載,1.3.3 活載特性,可分為持久性可變

8、荷載Li和臨時性可變荷載Lrs。前者p=1，取r=5；后者取m=5。,對于辦公樓，調(diào)查、統(tǒng)計得到：,(1-5),24,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.3 結(jié)構(gòu)作用,1.3.1 作用種類,1.3.2 荷載代表值,1.3.4 樓屋面荷載,1.3.3 活載特性,基準(zhǔn)期T年內(nèi)最大可變荷載是持久性可變荷載和臨時性可變荷載的組合，取其中一個T年最大值和另一個瞬時值之和，即,或,標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算：,荷載規(guī)范對樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值分為8級，見表1-4。,當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)期不等于50年時，可乘以修正系數(shù)KL。,25,屋面可變荷載均按水平投影面積計算；屋面均布可變荷載與雪荷載不同時考慮。,設(shè)計概論,1.

9、1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.3 結(jié)構(gòu)作用,雪荷載,雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值；,屋面積雪分布系數(shù)，與屋面形狀有關(guān)；,基本雪壓，根據(jù)當(dāng)?shù)乜諘缙教沟孛娼y(tǒng)計所得50年一遇最大積雪的自重確定。,雪荷載的組合值系數(shù)取0.7。確定頻遇值系數(shù)和準(zhǔn)永久值系數(shù)時全國分為三個地區(qū)。,2. 屋面可變荷載,屋面均布可變荷載（表1-7）,屋面積灰荷載（表1-8）,1.3.1 作用種類,1.3.2 荷載代表值,1.3.4 樓屋面荷載,1.3.3 活載特性,26,1.3.5 風(fēng)荷載,1. 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算公式,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.3 結(jié)構(gòu)作用,1.3.5 風(fēng)荷載,基本風(fēng)壓，根據(jù)當(dāng)?shù)乜諘缙教沟孛骐x地高

10、10米10分鐘平均風(fēng)速換算而來 ，取50年一遇最大值,風(fēng)壓高度系數(shù)；,風(fēng)載體形系數(shù)；,風(fēng)振系數(shù)；,1.3.1 作用種類,1.3.2 荷載代表值,1.3.4 樓屋面荷載,1.3.3 活載特性,重現(xiàn)期調(diào)整系數(shù)。,風(fēng)荷載：風(fēng)遇到建筑物時在其表面產(chǎn)生的一種壓力或吸力,（基本風(fēng)速）換算而來；,27,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.3 結(jié)構(gòu)作用,1.3.5 風(fēng)荷載,1.3.1 作用種類,1.3.2 荷載代表值,1.3.4 樓屋面荷載,1.3.3 活載特性,一、基本風(fēng)壓,風(fēng)壓由風(fēng)速換算而成。風(fēng)速的年極值分布不拒絕極值I型分布。基準(zhǔn)期T年的極值分布為,基本風(fēng)速可在T年的極值分布上取某一分位值

11、。但荷載規(guī)范是以平均重現(xiàn)期為50年來規(guī)定風(fēng)速的基準(zhǔn)值的。,重現(xiàn)期TT(x)是指連續(xù)兩次超過x的時間間隔。若TT(x)=n，則表示在連續(xù)n年中有一年的Xx，其它n-1年中的Xx。因此,28,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.3 結(jié)構(gòu)作用,1.3.5 風(fēng)荷載,1.3.1 作用種類,1.3.2 荷載代表值,1.3.4 樓屋面荷載,1.3.3 活載特性,平均重現(xiàn)期是隨機變量TT(x)的數(shù)學(xué)期望，即,根據(jù)基本風(fēng)速可換算成基本風(fēng)壓 。當(dāng)重現(xiàn)期不等于T時乘以修正系數(shù)ur。,29,2. 風(fēng)壓高度系數(shù),在梯度風(fēng)高度范圍內(nèi)，任意高度z的風(fēng)速與H高度風(fēng)速的關(guān)系為,為地面粗糙指數(shù)，對于A、B、C、D類

12、，分別為0.12、0.16、0.22、0.3。,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.3 結(jié)構(gòu)作用,(1-12),1.3.5 風(fēng)荷載,1.3.1 作用種類,1.3.2 荷載代表值,1.3.4 樓屋面荷載,1.3.3 活載特性,30,風(fēng)壓與風(fēng)速的平方成正比,同一地區(qū)不同粗糙程度地面上空的梯度風(fēng)速相同。,（1-13a）,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.3 結(jié)構(gòu)作用,1.3.5 風(fēng)荷載,1.3.1 作用種類,1.3.2 荷載代表值,1.3.4 樓屋面荷載,1.3.3 活載特性,31,建筑物表面的實際壓力與其形狀有關(guān)，與來流風(fēng)壓的比值用 表示，見表1-11。,3. 風(fēng)載體

13、型系數(shù),設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.3 結(jié)構(gòu)作用,由風(fēng)速換算得到的風(fēng)壓是所謂來流風(fēng)壓（風(fēng)速壓）。,房屋將對氣流形成某種干撓。,1.3.5 風(fēng)荷載,1.3.1 作用種類,1.3.2 荷載代表值,1.3.4 樓屋面荷載,1.3.3 活載特性,32,4. 風(fēng)振系數(shù),風(fēng)振系數(shù)定義為考慮脈動效應(yīng)的總風(fēng)壓與靜風(fēng)壓（平均風(fēng)壓）之比。,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.3 結(jié)構(gòu)作用,風(fēng)的長周期比一般結(jié)構(gòu)的自振周期大得多，因而對結(jié)構(gòu)的作用相當(dāng)于靜力作用；而風(fēng)脈動周期只有幾秒，與高層和高聳結(jié)構(gòu)的的自振周期相當(dāng)。,所以，規(guī)范規(guī)定：對于高度大于30m且高寬比H/B大于1.5的房屋

14、結(jié)構(gòu)，以及自振周期T1大于0.25s高聳結(jié)構(gòu)必須考慮脈動效應(yīng)。,1.3.5 風(fēng)荷載,1.3.1 作用種類,1.3.2 荷載代表值,1.3.4 樓屋面荷載,1.3.3 活載特性,33,（1-15）,脈動增大系數(shù)，按表1-12取用；,脈動影響系數(shù)，對于均勻結(jié)構(gòu)可按表1-13取用；,結(jié)構(gòu)振型系數(shù),對于規(guī)則結(jié)構(gòu)可取z/H。,z,H,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.3 結(jié)構(gòu)作用,1.3.5 風(fēng)荷載,1.3.1 作用種類,1.3.2 荷載代表值,1.3.4 樓屋面荷載,1.3.3 活載特性,34,1.4 結(jié)構(gòu)的耐火設(shè)計,不燃燒體：在空氣中受到火燒或高溫作用時，不起火、不燃燒、不碳化。,1

15、.4.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火性能,一、 構(gòu)件的燃燒性能,難燃燒體：在空氣中受到火燒或高溫作用時，難起火、難燃燒、難碳化，當(dāng)火源移走后，燃燒或微燃立即停止。,燃燒體：在明火或高溫作用時，能立即著火燃燒，且火源移走后，仍能繼續(xù)燃燒或微燃。,建材高溫性能指標(biāo)：燃燒性能、力學(xué)性能、發(fā)煙性能、毒氣性、隔熱性,35,是指在標(biāo)準(zhǔn)的耐火試驗中，從構(gòu)件受到火的作用，到失去穩(wěn)定性或完整性或絕熱性為止的時間，以小時計。與升溫過程、受火條件有關(guān),二、 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限,標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線,梁：兩側(cè)和底面共三面受火；,受火條件,板：下面受火；,柱：所有垂直面受火；,墻：一面受火。,設(shè)計概論,1.1 結(jié)構(gòu)類型,1.2 設(shè)計內(nèi)容,1.3 結(jié)構(gòu)作用,1.4.1 耐火性能,1.4 耐火設(shè)計,36,判別條件,失去穩(wěn)定性：指失去支撐能力或抗變形能力；,失去完整性：指當(dāng)構(gòu)件一面受火時，出現(xiàn)穿透性裂縫或穿火孔隙；,失去絕熱性：指失去隔絕過量熱傳導(dǎo)的性能。,設(shè)計概論