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一建建筑實(shí)務(wù)教材+筆記
目 錄
..................................................................... 1 1A410000建筑工程技術(shù)
1A411000建筑結(jié)構(gòu)與構(gòu)造 ................................................................. 1
1A411010建筑結(jié)構(gòu)工程的可靠性 ....................................................... 1 1A411020建筑結(jié)構(gòu)平衡的技術(shù) ......................................................... 7 1A411030建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求 .......................................................... 22 1A412000建筑工程材料 .................................................................. 49
1A412010常用建筑結(jié)構(gòu)材料的技術(shù)性能與應(yīng)用 ........................................ 49 1A413020建筑裝飾裝修材料的特性與應(yīng)用 .............................................. 69 1A412030建筑功能材料的特性與應(yīng)用 ................................................. 100 1A413000建筑工程施工技術(shù) ............................................................. 106
1A413010施工測量技術(shù) ............................................................. 107 1A413020建筑工程土方工程施工技術(shù) ................................................. 112 1A413030建筑工程地基處理與基礎(chǔ)工程施工技術(shù) ....................................... 125 1A413040建筑工程主體結(jié)構(gòu)施工技術(shù) ................................................. 138 1A413050建筑工程防水工程施工技術(shù) ................................................. 177 1A413060建筑裝飾裝修工程施工技術(shù) ................................................. 187
.......................................................... 235 1A420000建筑工程項(xiàng)目施工管理
1A420010項(xiàng)目施工進(jìn)度控制方法的應(yīng)用 ............................................... 236 1A420020項(xiàng)目施工進(jìn)度計(jì)劃的編制與控制 ............................................. 245 1A420030項(xiàng)目質(zhì)量計(jì)劃管理 ......................................................... 250 1A420040項(xiàng)目材料質(zhì)量控制 ......................................................... 253 1A420050項(xiàng)目施工質(zhì)量管理 ......................................................... 256 1A420060項(xiàng)目施工質(zhì)量驗(yàn)收 ......................................................... 262 1A420070工程質(zhì)量問題與處理 ....................................................... 275 1A420080工程安全生產(chǎn)管理 ......................................................... 296 1A420090工程安全生產(chǎn)檢查 ......................................................... 303 1A420100工程安全生產(chǎn)隱患防范 ..................................................... 308 1A420110常見安全事故類型及其原因 ................................................. 341 1A420120職業(yè)健康與環(huán)境保護(hù)控制 ................................................... 344 1A420130造價(jià)計(jì)算與控制 ........................................................... 356
1A420140工程價(jià)款計(jì)算與調(diào)整 ....................................................... 364 1A420150施工成本控制 ............................................................. 375 1A420160材料管理 ................................................................. 381 1A420170施工機(jī)械設(shè)備管理 ......................................................... 385 1A420180勞動(dòng)力管理 ............................................................... 391 1A420190施工招標(biāo)投標(biāo)管理 ......................................................... 397 1A420200合同管理 ................................................................. 402 1A420210施工現(xiàn)場平面布置 ......................................................... 419 1A420220施工臨時(shí)用電 ............................................................. 422 1A420230施工臨時(shí)用水 ............................................................. 425 1A420240施工現(xiàn)場防火 ............................................................. 429 1A420250項(xiàng)目管理規(guī)劃 ............................................................. 434 1A420260項(xiàng)目綜合管理控制 ......................................................... 438
1A430000建筑工程項(xiàng)目施工相關(guān)法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn) .............................................. 446
1A431000建筑工程相關(guān)法規(guī) ............................................................. 447
1A431010建筑工程建設(shè)相關(guān)法規(guī) ..................................................... 447 1A431020建設(shè)工程施工安全生產(chǎn)及施工現(xiàn)場管理相關(guān)法規(guī) ............................... 460 1A432000建筑工程相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ......................................................... 472
1A432010建筑工程安全防火及室內(nèi)環(huán)境污染控制的相關(guān)規(guī)定 ............................. 472 1A432020建筑工程地基基礎(chǔ)工程的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) ........................................... 493 1A432030建筑工程主體結(jié)構(gòu)工程的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) ........................................... 515 1A432040建筑工程屋面及裝飾裝飾工程的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) ..................................... 534 1A432050建筑工程項(xiàng)目相關(guān)管理規(guī)定 ................................................. 546 1A433000一級建造師(建筑工程)注冊執(zhí)業(yè)管理規(guī)定及相關(guān)要求 .............................. 564
1A410000建筑工程技術(shù)
1A411000建筑結(jié)構(gòu)與構(gòu)造 1A411010建筑結(jié)構(gòu)工程的可靠性 1A411011建筑結(jié)構(gòu)工程的安全性
一、結(jié)構(gòu)的功能要求(施耐庵)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的是要保證所建造的結(jié)構(gòu)安全適用,能夠在規(guī)定的期限內(nèi)滿足各種預(yù)期的功能要求,并且要經(jīng)濟(jì)合理。具體說,結(jié)構(gòu)應(yīng)具有以下幾項(xiàng)功能:(2014多1)
(1)安全性(自吊風(fēng)雪強(qiáng)爆菊)(2015單1)
在正常施工和正常使用條件下,結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受可能出現(xiàn)的各種荷載作用和變形而不發(fā)生破壞;在偶然事件發(fā)生后,結(jié)構(gòu)仍能保持必要的整體穩(wěn)定性。例如,廠房結(jié)構(gòu)平時(shí)受自重、吊車、風(fēng)和積雪等荷載作用時(shí),均應(yīng)堅(jiān)固不壞,在遇到強(qiáng)烈地震、爆炸等偶然事件時(shí),允許有局部的損傷,但應(yīng)保持結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定而不發(fā)生倒塌。
(2)適用性(吊車變形水池裂)
在正常使用時(shí),結(jié)構(gòu)具有良好的工作性能。如吊車梁變形過大會使吊車無法正常運(yùn)行,水池出現(xiàn)裂縫便不能蓄水等,都影響正常使用,需要對變形、裂縫進(jìn)行必要的控制。
(3)耐久性(鋼筋銹蝕砼腐化)
在正常維護(hù)的條件下,結(jié)構(gòu)應(yīng)能在預(yù)計(jì)的使用年限內(nèi)滿足各項(xiàng)功能要求,也即應(yīng)具有足夠的耐久性。例如,不致因混凝土的老化、腐蝕或鋼筋的銹蝕等而影響結(jié)構(gòu)的使用壽命。
安全性、適用性和耐久性概括稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。 二、兩種極限狀態(tài)(外力為作用、內(nèi)力為效應(yīng))
為了使設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)既可靠又經(jīng)濟(jì),必須進(jìn)行兩方面的研究:一方面研究各種“作用”在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的各種效應(yīng);另一方面研究結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抵抗這些效應(yīng)的內(nèi)在的能力。這里所謂的“作用”主要是指各種荷載,如構(gòu)件自重、人群重量、風(fēng)壓和積雪重等;此外,還有外加變形或約束變形,如溫度變化、支座沉降和地震作用等。后者中有一些往往被簡化為等效的荷載作用,如地震荷載等。本書主要討論荷載以及荷載所產(chǎn)生的各種效應(yīng),即荷載效應(yīng)。荷載效應(yīng)是在荷載作用下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力(如軸力、剪力、彎矩等)、變形(如梁的撓度、柱頂位移等)和裂縫等的總稱。抵抗能力是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抵抗上述荷載效應(yīng)的能力,它與截面的大小和形狀以及材料的性質(zhì)和分布有關(guān)。為了說明這兩方面的相互關(guān)系,現(xiàn)舉一個(gè)中心受拉構(gòu)件的例子(圖1A411011-1)。
這里,荷載效應(yīng)是外荷載在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的的軸向拉力S。設(shè)構(gòu)件截面積為A,構(gòu)件材料單位
面積的抗拉強(qiáng)度為f1,則構(gòu)件對軸向拉力的抵抗能力為R=f1A。顯然:
若S>R,則構(gòu)件將破壞,即屬于不可靠狀態(tài); 若S<R,則構(gòu)件屬于可靠狀態(tài);
若S=R,則構(gòu)件處于即將被破壞的邊緣,稱為極限狀態(tài)。
很明顯,S>R是不可靠的,R比S超出很多是不經(jīng)濟(jì)的。我國的設(shè)計(jì)就是基于極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)。
推廣到一般情況,如果結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過某一特定狀態(tài)就不能滿足上述某項(xiàng)規(guī)定的功能要求時(shí),稱這一狀態(tài)為極限狀態(tài)。極限狀態(tài)通常可分為如下兩類:承載力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)。(承限:強(qiáng)度極限值外——安全性 正限:強(qiáng)度極限值內(nèi)——適用性)
承載能力極限狀態(tài)是對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形,它包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因強(qiáng)度超過而破壞,結(jié)構(gòu)或其一部分作為剛體而失去平衡(如傾覆、滑移);以及在反復(fù)荷載下構(gòu)件或連接發(fā)生疲勞破壞等。這一極限狀態(tài)關(guān)系到結(jié)構(gòu)全部或部分的破壞或倒所以對所有結(jié)構(gòu)和構(gòu)件都必須按承載力極限狀態(tài)進(jìn)行塌,會導(dǎo)致人員的傷亡或嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,計(jì)算,施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格保證施工質(zhì)量,以滿足結(jié)構(gòu)的安全性。
正常使用的極限狀態(tài)說明參見1A411012的內(nèi)容 三、桿件的受力形式
結(jié)構(gòu)桿件的基本受力形式按其變形特點(diǎn)可歸納為以下五種:拉伸、壓縮、彎曲、剪切和扭轉(zhuǎn),見圖1A411011-2。(拉壓彎剪扭)
實(shí)際結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件往往是幾種受力形式的組合,如梁承受彎曲與剪力;柱子受到壓力與彎矩等。
四、材料強(qiáng)度的基本概念
結(jié)構(gòu)桿件所用材料在規(guī)定的荷載作用下,材料發(fā)生破壞時(shí)的應(yīng)力稱為強(qiáng)度,要求不破壞的要求,稱為強(qiáng)度要求。根據(jù)外力作用方式不同,材料有抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。對有
屈服點(diǎn)的鋼材還有屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度的區(qū)別。(達(dá)到屈服強(qiáng)度:變形 達(dá)到極限強(qiáng)度:破壞)
在相同條件下,材料的強(qiáng)度高,則結(jié)構(gòu)桿件的承載力也高。 五、桿件穩(wěn)定的基本概念
(2005單1)(2006建單1)(2007單1)(2011單6)(2014單1)
在工程結(jié)構(gòu)中,受壓桿件如果比較細(xì)長,受力達(dá)到一定的數(shù)值(這時(shí)一般未達(dá)到強(qiáng)度破壞)時(shí),桿件突然發(fā)生彎曲,以致引起整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞,這種現(xiàn)象稱為失穩(wěn)。因此,受壓桿件要有穩(wěn)定的要求。
圖1A411011-3為一個(gè)細(xì)長的壓桿,承受軸向壓力P,當(dāng)壓力P增加到Pij時(shí),壓桿的直線平衡狀態(tài)失去了穩(wěn)定。Pij具有臨界的性質(zhì),因此稱為臨界力。兩端鉸接的壓桿,臨界力(理解為抵抗能力)的計(jì)算公式為:Pij=π2EI/l2。
臨界力Pij的大小與下列因素有關(guān):
(1)壓桿的材料:鋼柱的Pij比木柱大,因?yàn)殇撝膹椥阅A縀大; (2)壓桿的截面形狀與大。航孛娲蟛灰资Х(wěn),因?yàn)閼T性矩I大; (3)壓桿的長度l,長度大,Pij小,易失穩(wěn);
(4)壓桿的支承情況:兩端固定的與兩端鉸接的比,前者Pij大。
l0稱壓桿的計(jì)算長度。 不同支座情況的臨界力的計(jì)算公式為:Pij=π2EI/l02,
當(dāng)柱的兩端固定時(shí),l0=0.5l;一端固定一端鉸支時(shí),l0=0.7l;兩端鉸支時(shí),l0=l;一端固定一端自由時(shí),l0=2l。(固固05、固鉸07、鉸鉸1、固自2)
臨界應(yīng)力等于臨界力除以壓桿的橫截面面積A。臨界應(yīng)力σij是指臨界力作用下壓桿仍處于直線狀態(tài)時(shí)的應(yīng)力:
σij=Pij/A=(πE/l02)?(I/A)
I/A的單位是長度的平方,i=I/A是一個(gè)與截面形狀尺寸有關(guān)的長度,稱作截面的回轉(zhuǎn)半隹或慣性半徑。矩形截面的i=h/,圓形截面的i=d/4。
從上式推出:σij=πE/(l0/i)=πE/λ
這里λ=l0/i,稱作長細(xì)比。i由截面形狀和尺寸來確定。所以,長細(xì)比λ是影響臨界力的綜合因素。
當(dāng)構(gòu)件長細(xì)比過大時(shí),常常會發(fā)生失穩(wěn)破壞,我們在計(jì)算這類柱子的承載能力時(shí),引入一個(gè)<1的系數(shù)φ來反映其降低的程度。φ值可根據(jù)長細(xì)比λ
算出來,也可查表得出來。
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1A411012建筑結(jié)構(gòu)工程的適用性
一、建筑結(jié)構(gòu)的適用性(2007多1)
建筑結(jié)構(gòu)除了要保證安全外,還應(yīng)滿足適用性的要求,在設(shè)計(jì)中稱為正常使用的極限狀態(tài)。 這種極限狀態(tài)相應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件到達(dá)正常使用或耐久性的某項(xiàng)規(guī)定的限值,它包括構(gòu)件在正常使用條件下產(chǎn)生過度變形,導(dǎo)致影響正常使用或建筑外觀;構(gòu)件過早產(chǎn)生裂縫或裂縫發(fā)展過寬;在動(dòng)力荷載作用下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生過大的振幅等。超過這種極限狀態(tài)會使結(jié)構(gòu)不能正常工作,造成結(jié)構(gòu)的耐久性受影響。
(振裂變——正常使用極限——適用性) ( 承載力極限——安全性)
二、件剛度與梁的位移計(jì)算(2006建多1)(2009單5)
結(jié)構(gòu)構(gòu)件在規(guī)定的荷載作用下,雖有足夠的強(qiáng)度,但其變形也不能過大,如果變形超過了允許的范圍,會影響正常的使用。限制過大變形的要求即為剛度要求,或稱為正常使用下的極限狀態(tài)要求。
梁的變形主要是彎矩所引起的,叫彎曲變形,剪力所引起的變形很小,可忽略不計(jì)。 通常我們都是計(jì)算梁的最大變形,如圖1A411012所示懸臂梁端部的最大位移為:
f=ql4/8EI
從公式中可以看出,影響位移因素除荷載外,還有:
(1)材料性能:與材料的彈性模量E成反比;
(2)構(gòu)件的截面:與截面的的慣性矩I成反比,矩形截面梁慣性矩Iz=bh3/12;
(3)構(gòu)件的跨度:與跨度l的n次方成正比,此影響因素最大。 (影響位移因素:跨河劫財(cái) 影響臨界力因素:長城劫財(cái))
三、混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制(無力、有力、有裂縫)
裂縫控制主要針對混凝土梁(受彎構(gòu)件)及受拉構(gòu)件,裂縫控制分三個(gè)等級: (1)構(gòu)件不出現(xiàn)拉應(yīng)力;
(2)構(gòu)件雖然有拉應(yīng)力,但不超過混凝土的抗拉強(qiáng)度; (3)允許出現(xiàn)裂縫,但裂縫寬度不超過允許值。
對(1)、(2)等級的混凝土構(gòu)件,一般只有預(yù)應(yīng)力構(gòu)件才能達(dá)到。
一、建筑結(jié)構(gòu)耐久性的含義
建筑結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境和人為環(huán)境的長期作用下,發(fā)生著極其復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)而造成損傷,隨著時(shí)間的延續(xù),損傷的積累使結(jié)構(gòu)的性能逐漸惡化,以致不再能滿足其功能要求。所謂結(jié)構(gòu)的耐久性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的工作環(huán)境中,在預(yù)期的使用年限內(nèi),在正常維護(hù)條件下不需進(jìn)行大修就能完成預(yù)定功能的能力。建筑結(jié)構(gòu)中,混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是一個(gè)復(fù)雜的多因素綜合問題,我國規(guī)范增加了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的基本原則和有關(guān)規(guī)定,現(xiàn)簡述如下。
二、設(shè)計(jì)使用年限分類(2007單2)
我國《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068—2001首次提出了建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限,見表1A411013-1。設(shè)計(jì)使用年限是設(shè)計(jì)規(guī)定的一個(gè)時(shí)期,在這一時(shí)期內(nèi),只需正常維修(不需大修)就能完成預(yù)定功能,即房屋建筑在正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維護(hù)下所應(yīng)達(dá)到的使用年限。
設(shè)計(jì)使用年限分類 表1A411013-1
類別 1 2 3 4
設(shè)計(jì)使用年限(年)
5 25 50 100
示例 臨時(shí)性結(jié)構(gòu) 易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件 普通房屋和構(gòu)筑物
紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)
三、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的環(huán)境類別
在不同環(huán)境中,混凝土的劣化與損傷速度是不一樣的,因此應(yīng)針對不同的環(huán)境提出不同要求。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50476—2008規(guī)定,結(jié)構(gòu)所處環(huán)境按其對鋼筋和混凝土材料的腐蝕機(jī)理,可分為如下五類,見表1A411013-2。
環(huán)境類別 表1A411013-2
環(huán)境類別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
名稱 一般環(huán)境 凍融環(huán)境 海洋氯化物環(huán)境 除冰鹽等其他氯化物環(huán)境
化學(xué)腐蝕環(huán)境
腐蝕機(jī)理
保護(hù)層混凝土碳化引起鋼筋銹蝕 反復(fù)凍融導(dǎo)致混凝土損傷 氯鹽引起鋼筋銹蝕 氯鹽引起鋼筋銹蝕
硫酸鹽等化學(xué)物質(zhì)對混凝土的腐蝕
注:一般環(huán)境系指無凍融、氯化物和其他化學(xué)腐蝕物質(zhì)作用。
四、混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境作用等級
根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50476—2008規(guī)定,環(huán)境對配筋混凝土結(jié)構(gòu)的作用程度見表1A411013-3。
環(huán)境作用等級
環(huán)境類別 環(huán)境類別
一般環(huán)境 凍融環(huán)境
Ⅰ-A
Ⅰ-B
表14411013-3 C
中度 Ⅰ-C Ⅱ-C
D 嚴(yán)重 Ⅱ-D
E F 非常嚴(yán)重 極端嚴(yán)重
Ⅱ-E
A 輕微 B 輕度
海洋氯化物環(huán)境 除冰鹽等其他級化物環(huán)境
化學(xué)腐濁環(huán)境
Ⅲ-C Ⅳ-C Ⅴ-C
Ⅲ-D Ⅳ-D Ⅴ-D
Ⅲ-E Ⅳ-E Ⅴ-E
Ⅲ-F
當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到多種環(huán)境類別共同作用時(shí),應(yīng)分別滿足每種環(huán)境類別單獨(dú)作用下的耐久性要求。
五、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的要求
1.混凝土最低強(qiáng)度等級(2013單1)(2014單2)
結(jié)構(gòu)構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)同時(shí)滿足耐久性和承載能力的要求,故《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50476—2008中對配筋混凝土結(jié)構(gòu)滿足耐久性要求的混凝土最低強(qiáng)度等級作出相應(yīng)規(guī)定,見表1A411013-4。
滿足耐久性要求的混凝土最低強(qiáng)度等級 表1A411013-4
設(shè)計(jì)使用年限
環(huán)境類別與作用等級
100年
Ⅰ-A Ⅰ-B Ⅰ-C Ⅱ-C Ⅱ-D Ⅱ-E
Ⅲ-C、IⅣ-C、Ⅴ-C、Ⅲ-D、Ⅳ-D
Ⅴ-D、Ⅲ-E、Ⅳ-E Ⅴ-E、Ⅲ-F
C30 C35 C40 Ca35、C45 Ca40 Ca45 C45 C50 C55
50年 C25 C30 C35 Ca30、C45 Ca35 Ca40 C40 C45 C50
30年 C25 C25 C30 Ca30、C40 Ca35 Ca40 C40 C45 C50
注:預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件最低強(qiáng)度等級應(yīng)≥C40;Ca為引氣混凝土。
2.一般環(huán)境中混凝土材料與鋼筋最小保護(hù)層
一般環(huán)境中的配筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件,其普通鋼筋的保護(hù)層最小厚度與相應(yīng)的混凝土強(qiáng)度等級、最大水膠比應(yīng)符合表1A411013-5的要求。(2011單7)
一般環(huán)境中混凝土材料與鋼筋最小保護(hù)層厚度 表1A411013-5
Ⅰ-A
梁、柱等Ⅰ-B
C30 ≥C35 C35 ≥C40 C40 C45 ≥C50
0.55 0.50 0.50 0.45 0.45
0.40 0.36
25 20 35 30 45 40 35
C25 ≥C30 C30 ≥C35 C35 C40 ≥C45
0.60 0.55 0.55 0.50 0.50 0.45 0.40
25 20 30 25 40 35 30
≥C25 C25 ≥C30 C30 C35 ≥C40
0.60 0.60 0.55 0.55 0.50 0.45
20 30 25 35 30 25
Ⅰ-C
注:
① Ⅰ-A環(huán)境中使用年限低于100年的板、墻.當(dāng)混凝土骨料最大公稱粒徑≤15mm時(shí),保護(hù)層最小厚度可降為15mm.但最大水膠比不應(yīng)大于0.55;
② 年平均氣溫>20℃且年平均溫度>75%的環(huán)境,除I-A環(huán)境中的板,墻構(gòu)件外,混凝土最低強(qiáng)度等級應(yīng)比表中規(guī)定提高一級,或?qū)⒈Wo(hù)層最小厚度增大5mm;
③ 直接接觸土體澆筑的構(gòu)件,其混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)≥70mm,有混凝土墊層時(shí).可按上表確定; ④ 處于流動(dòng)水中或同時(shí)受水中泥沙沖刷的構(gòu)件。其保護(hù)層厚度宜增加10?20mm; ⑤ 預(yù)制構(gòu)件的保護(hù)層厚度可比表中規(guī)定減少5mm;
⑥ 當(dāng)膠凝材料中粉煤灰和礦渣等滲量<20%時(shí),表中水膠比低于0.45的,可適當(dāng)增加。
大截面混凝土墩柱在加大鋼筋混凝土保護(hù)層厚度的前提下,其混凝土強(qiáng)度等級可低于表1A411013-5的要求,但降低幅度應(yīng)≤兩個(gè)強(qiáng)度等級,且設(shè)計(jì)使用年限為100年和50年的構(gòu)件,其強(qiáng)度等級應(yīng)≥C25和C20。
當(dāng)采用的混凝土強(qiáng)度等級比表1A411013-5的規(guī)定低一個(gè)等級時(shí),混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)增加5mm;當(dāng)?shù)蛢蓚(gè)等級時(shí),混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)增加10mm。
具有連續(xù)密封套管的后張預(yù)應(yīng)力鋼筋,其混凝土保護(hù)層厚度可與普通鋼筋相同且應(yīng)≥孔道直徑的1/2;否則應(yīng)比普通鋼筋增加10mm。
先張法構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力鋼筋在全預(yù)應(yīng)力狀態(tài)
下的保護(hù)層厚度可與普通鋼筋相同,否則應(yīng)比普通鋼筋增加10mm。
直徑>16mm的熱軋預(yù)應(yīng)力鋼筋保護(hù)層厚度可與普通鋼筋相同。 1A411020建筑結(jié)構(gòu)平衡的技術(shù) 1A411021結(jié)構(gòu)平衡的條件
一、力的基本性質(zhì)(2010單2) (1)力的作用效果
促使或限制物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變,稱力的運(yùn)動(dòng)效果;促使物體發(fā)生變形或破壞,稱力的變形效果。
(2)力的三要素
力的大小、力的方向和力的作用點(diǎn)的位置稱力的三要素。 (3)作用與反作用原理
力是物體之間的作用,其作用力與反作用力總是大小相等,方向相反,沿同一作用線相互作用于兩個(gè)物體。
(4)力的合成與分解
作用在物體上的兩個(gè)力用一個(gè)力來代替稱力的合成。力可以用線段表示,線段長短表示力的大小,起點(diǎn)表示作用點(diǎn),箭頭表示力A的作用方問。力的合成可用平行四邊形法則,見圖1A411021-1,P1與P2合成R。利用平行四邊形法則也可將一個(gè)力分解為兩個(gè)力,如將R分解為P1、P2。但是力的合成只有一個(gè)結(jié)果,而力的分解會有多種結(jié)果。
(5)約束與約束反力
工程結(jié)構(gòu)是由很多桿件組成的一個(gè)整體,其中每一個(gè)桿件的運(yùn)動(dòng)都要受到相連桿件、節(jié)點(diǎn)或支座的限制或稱約束。約束桿件對被約束桿件的反作用力,稱約束反力。
二、平面力系的平衡條件及其應(yīng)用(2006建單2)(2007單3) (一)物體的平衡狀態(tài)
物體相對于地球處于靜止?fàn)顟B(tài)和等速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),力學(xué)上把這兩種狀態(tài)都稱為平衡狀態(tài)。 (二)平衡條件
物體在許多力的共同作用下處于平衡狀態(tài)時(shí),這些力(稱為力系)之間必須滿足一定的條件,這個(gè)條件稱為力系的平衡條件。
1. 二力的平衡條件
作用于同一物體上的兩個(gè)力大小相等,方向相反,作用線相重合,這就是二力的平衡條件。2. 平面匯交力系的平衡條件
一個(gè)物體上的作用力系,作用線都在同一平面內(nèi),且匯交于一點(diǎn),這種力系稱為平面匯交力系。平面匯交力系的平衡條件是,∑X=0和∑Y=0,見圖1A411021-2。
3. —般平面力系平衡條件
一般平面力系的平衡條件還要加上力矩的平衡,所以平面力系的平衡條件是∑X=0,∑Y=O和∑M=0。
(三)利用平衡條件求未知力
一個(gè)物體,重量為W,通過兩條繩索AC和BC吊著,計(jì)算AC、BC拉力的步驟為:首先取隔
離體,作出隔離體受力圖;然后再列平衡方程,∑X=0,∑Y=0,求未知力T1、T2。見圖1A411021-3。
(四)靜定桁架的內(nèi)力計(jì)算[如圖1A411021-4(a)所示](2004單6)(2006建多2) 1.桁架的計(jì)算簡圖[如圖1A411021-4(b)所示](2011單8) 首先對桁架的受力圖進(jìn)行如下假設(shè): (1)桁架的節(jié)點(diǎn)是鉸接;
(2)每個(gè)桿件的軸線是直線,并通過鉸的中心;
(3)荷載及支座反力都作用在節(jié)點(diǎn)上,如圖
1A411021-4(c)所示。
2.用節(jié)點(diǎn)法計(jì)算桁架軸力
先用靜定平衡方程式求支座反力XA、YA、YB,再截取節(jié)點(diǎn)A為隔離體進(jìn)行受力平衡,利用∑X=O和∑Y=O求桿1和桿2的未知力。
二力桿:力作用于桿件的兩端并沿桿件的軸線,稱軸力。軸力分拉力和壓力兩種。只有軸力的桿稱為二力桿。
3.用截面法計(jì)算桁架軸力
截面法是求桁架桿件內(nèi)力的另一種方法,見圖
1A411021-5。
首先,求支座反力YA、YB、XA;然后,在桁架中作一截面,截?cái)嗳齻(gè)桿件,出現(xiàn)三個(gè)未知力:N1、N2、N3。可利用∑X=0,∑Y=O和∑MG=0求出N1、N2、N3。
(五)用截面法計(jì)算單跨靜定梁的內(nèi)力
桿件結(jié)構(gòu)可以分為靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)兩類?梢杂渺o力平衡條件確定全部反力和內(nèi)力的結(jié)妹叫靜定結(jié)構(gòu)。
1.梁在荷載作用下的內(nèi)力(2005單2)
圖1A411021-6為一簡支梁。梁受彎后,上部受壓,產(chǎn)生壓縮變形;下部受拉,產(chǎn)生拉伸變形。V為1-1截面的剪力,∑Y=0,V=Y(jié)A。1-1截面上有一拉力N和一壓力N,形成一力偶M,此力偶稱1-1截面的彎矩。根據(jù)∑M0=O,可求得M=Y(jié)A?a。梁的截面上有兩種內(nèi)力,即彎矩M和剪力
V。
2.剪力圖和彎矩圖(2005單17)(2007單4)(2014單3)
如圖1A411021-7所示,為找出懸臂梁上各截面的內(nèi)力變化規(guī)律,可取距A點(diǎn)為x的任意截面進(jìn)行分析。首先取隔離體,根據(jù)∑Y=0,剪力V(x)=P;∑M=0,彎矩M(x)=-P?X。不同荷載下、不同支座梁的剪力圖(V)和彎矩圖(M),見圖1A411021-8和圖
1A4110214-9。
(懸角距 簡弓叉)
1A411022防止結(jié)構(gòu)傾覆的技術(shù)要求
一、力偶、力矩的特性 1.力矩的概念
力使物體繞某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的效果要用力矩來度量!傲兀搅Α亮Ρ邸,即M=P?a。轉(zhuǎn)動(dòng)中心稱力矩中心,力臂是力矩中心O點(diǎn)至力P的作用線的垂直距離a,見圖14411022-1。力矩的單位是,N?m或kN?m。
2.力矩的平衡
物體繞某點(diǎn)沒有轉(zhuǎn)動(dòng)的條件是,對該點(diǎn)的順時(shí)針力矩之和等于逆時(shí)針力矩之和,即∑M=0,稱力矩平衡方程。
3.力矩平衡方程的應(yīng)用(2004單5)(2015單2) 利用力矩平衡方程求桿件的未知力,見圖
1A411022-2。
∑MA=0,求RB; ∑MB=0,求RA。 4.力偶的特性
兩個(gè)大小相等方向相反,作用線平行的特殊力系稱為力偶,如圖1A411022-3所示。力偶矩等于力偶的一個(gè)力乘力偶臂,即時(shí)M=±P×d。力偶矩的單位是N?m或kN?m。
5.力的平移法則
作用在物體某一點(diǎn)的力可以平移到另一點(diǎn),但必須同時(shí)附加一個(gè)力偶,使其作用效果相同,如圖A411022-4
所示。
二、防止構(gòu)件(或機(jī)械)傾覆的技術(shù)要求
對于懸挑構(gòu)件(如陽臺、雨篷、探頭板等)、擋土墻、起重機(jī)械防止傾覆的基本要求是:引起傾覆的力矩M(傾)應(yīng)<抵抗傾覆的力矩M(抗)。為了安全,可取M(抗)≥(1.2~1.5)M(傾)。 1A411023荷載對結(jié)構(gòu)的影響
一、荷載的分類
引起結(jié)構(gòu)失去平衡或破壞的外部作用主要有:直接施加在結(jié)構(gòu)上的各種力,習(xí)慣上亦稱為荷載,例如結(jié)構(gòu)自重(恒載)、活荷載、積灰荷載、雪荷載、風(fēng)荷載等;另一類是間接作用,指在結(jié)構(gòu)上引起外加變形和約束變形的其他作用,例如混凝土收縮、溫度變化、焊接變形、地基沉降等。荷載有不同的分類方法。
(一)荷載按時(shí)間的變異分類:
1.永久作用(永久荷載或恒載)(沉重預(yù)壓收焊久)
在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi),其值不隨時(shí)間變化;或其變化可以忽略不計(jì)。如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)加應(yīng)力、混凝土收縮、基礎(chǔ)沉降、焊接變形等。
2.可變作用(可變荷載或活荷載)(風(fēng)雪灰面吊裝活)(2013多1)
在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi),其值隨時(shí)間變化。如安裝荷載、屋面與樓面活荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、吊車荷載、積灰荷載等。
3.偶然作用(偶然荷載、特殊荷載)(地蹦臺腐暴擊偶)
在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)可能出現(xiàn),也可能不出現(xiàn),而一旦出現(xiàn)其值很大,且持續(xù)時(shí)間較短。例如爆炸力、撞擊力、雪崩、嚴(yán)重腐蝕、地震、臺風(fēng)等。
(二)按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類 1.靜態(tài)作用或靜力作用
不使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生加速度或所產(chǎn)生的加速度可以忽略不計(jì),如結(jié)構(gòu)自重、住宅與辦公樓的樓面活荷載、雪荷載等。
2.動(dòng)態(tài)作用或動(dòng)力作用
使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不可忽略的加速度,例如地震作用、吊車設(shè)備振動(dòng)、高空墜物沖擊作用等。
(三)按荷載作用面的大小分類: 1.均布面荷載Q
建筑物樓面上均布荷載,如鋪設(shè)的木地板、地磚、花崗石、大理石面層等重量引起的荷載。均布面荷載Q值的計(jì)算,可用材料單位體積的重度γ乘以面層材料的厚度d,得出增加的均布面荷載值,Q=γ?d。
2.線荷載
建筑物原有的樓面或?qū)用嫔系母鞣N面荷載傳到梁上或條形基礎(chǔ)上時(shí),可簡化為單位長度上的分布荷載,稱為線荷載q。
3.集中荷載
指荷載作用的面積相對于總面積而言很小,可簡化為作用在一點(diǎn)的荷載。 (四)按荷載作用方向分類 1. 垂直荷載
如結(jié)構(gòu)自重、雪荷載等。 2. 水平荷載
如風(fēng)荷載、水平地震作用等。 (五)施工和檢修荷載
在建筑結(jié)構(gòu)工程施工和檢修過程中引起的荷載,習(xí)慣上稱施工和檢修荷載。施工荷載包括施工人員和施工工具、設(shè)備和材料等重量及設(shè)備運(yùn)行的振動(dòng)與沖擊作用。檢修荷載包括檢修人員和所攜帶檢修工具的重量。一般作為集中荷載。
二、荷載對結(jié)構(gòu)的影響
荷載對結(jié)構(gòu)的影響主要是安全性和適用性。對于結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)造及經(jīng)濟(jì)性也有很大影響。 (一)永久荷載對結(jié)構(gòu)的影響
永久荷載也可稱為恒載,特點(diǎn)是對結(jié)構(gòu)的永久作用,在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi),荷載值的大小及其用位置不隨時(shí)間的變化而變化,并且作用時(shí)間長。它會引起結(jié)構(gòu)的徐變,致使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形和裂縫加大,引起結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布。在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中,由于混凝土的徐變,鋼筋的預(yù)應(yīng)力會有相應(yīng)的損失。只有全面并正確計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力損失值,才會在混凝土中建立相應(yīng)的有效預(yù)應(yīng)力。
(二)可變荷載對結(jié)構(gòu)的影響
可變荷載的特點(diǎn)是,在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi),其荷載值的大小和作用位置等經(jīng)常變化,對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用時(shí)有時(shí)無。荷載對構(gòu)件作用位置的變化,可能引起結(jié)構(gòu)各部分產(chǎn)生不同影響,甚至產(chǎn)生完全相反的效應(yīng)。所以,在連續(xù)梁的內(nèi)力計(jì)算中;在框架結(jié)構(gòu)的框架內(nèi)力計(jì)算中;在單層排架的內(nèi)力計(jì)算中都要考慮活荷載作用位置的不利組合,找出構(gòu)件各部分最大內(nèi)力值,以求構(gòu)件的安全。
(三)偶然荷載對結(jié)構(gòu)的影響
偶然荷載的特點(diǎn)是在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi),可能發(fā)生也可能不發(fā)生,而一旦發(fā)生其值可能很大,而持續(xù)時(shí)間很短。結(jié)構(gòu)材料的塑性變形來不及發(fā)展,材料的實(shí)際強(qiáng)度表現(xiàn)會略有提高。另一方面,這種荷載發(fā)生的概率較小,對于結(jié)構(gòu)是瞬時(shí)作用,結(jié)構(gòu)的可靠度可適當(dāng)?shù)厝〉眯∫稽c(diǎn)。
地震荷載與臺風(fēng)荷載也有不同的特點(diǎn)。地震力是地震時(shí),地面運(yùn)動(dòng)加速度引起的建筑質(zhì)量的慣性力。地震力的大小與建筑質(zhì)量的大小成正比。所以,抗震建筑的材料最好選用輕質(zhì)高強(qiáng)的
材料。這樣不僅可以降低地震力,結(jié)構(gòu)的抗露能力還強(qiáng)。
在非地震區(qū),風(fēng)荷載是建筑結(jié)構(gòu)的主要水平力。建筑體型直接影響風(fēng)的方向和流速,改變著風(fēng)壓的大小。實(shí)驗(yàn)證明,平面為圓形的建筑比方形或矩形建筑,其風(fēng)壓可減小近40%。所以在高層建筑中,常看到圓形建筑。它不僅風(fēng)壓小,而且各向的剛度比較接近,有利于抵抗水平力的作用。(2011單9)
(四)地面的大面積超載對結(jié)構(gòu)的影響
在土質(zhì)不太好的地區(qū)地面上堆土和砂、石等重物時(shí),不要靠近已有建筑,且不可堆得太重,以免造成大面積超載,致使地面下沉,給鄰近已建房屋的地基造成很大的附加應(yīng)力。如若靠得太近還有可能造成嚴(yán)重不良后果。
(五)裝修對結(jié)構(gòu)的影響及對策(2012多4)
(1)裝修時(shí)不能自行改變原來的建筑使用功能。如若必要改變時(shí),應(yīng)該取得原設(shè)計(jì)單位的許可。
(2)在進(jìn)行樓面和屋面裝修時(shí),新的裝修構(gòu)造做法產(chǎn)生的荷載值不能超過原有建筑裝修構(gòu)造做法荷載值。如若超過,應(yīng)對樓蓋和屋蓋結(jié)構(gòu)的承載能力進(jìn)行分析計(jì)算 ,控制在允許的范圍內(nèi)。
(3)在裝修施工中,不允許在原有承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件上開洞鑿孔,降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力。如果實(shí)在需要,應(yīng)該經(jīng)原設(shè)計(jì)單位的書面有效文件許可,方可施工。
(4)裝修時(shí),不得自行拆除任何承重構(gòu)件,或改變結(jié)構(gòu)的承重體系;更不能自行做夾層或增加樓層。如果必須增加面積,使用方應(yīng)委托原設(shè)計(jì)單位或有相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)。改建結(jié)構(gòu)的施工也必須有相應(yīng)的施工資質(zhì)。
(5)裝修施工時(shí),不允許在建筑內(nèi)樓面上堆放大量建筑材料,如水泥、砂石等,以免引起結(jié)構(gòu)的破壞。
(6)在裝修施工時(shí),應(yīng)注意建筑結(jié)構(gòu)變形縫的維護(hù):
1)變形縫間的模板和雜物應(yīng)該清除干凈,確保結(jié)構(gòu)的自由變形。
2)關(guān)于沉降縫現(xiàn)在常采用后澆帶的處理方式來解決沉降差異的問題。但有時(shí)仍會產(chǎn)生微小的沉降差,為了防止裝修做法的開裂,最好還設(shè)縫。
3)防震縫的寬度應(yīng)滿足相鄰結(jié)構(gòu)單元可能出現(xiàn)方向相反的振動(dòng)而不致相撞的要求。當(dāng)房屋高度在15m以下時(shí),其寬度也應(yīng)≥5cm。
建筑結(jié)構(gòu)變形縫的裝修構(gòu)造,必須滿足建筑結(jié)構(gòu)
單元的自由變形,以防結(jié)構(gòu)的破壞。
1A411024常見建筑結(jié)構(gòu)體系和應(yīng)用
一、混合結(jié)構(gòu)體系(2012單3)
混合結(jié)構(gòu)房屋一般是指樓蓋和屋蓋采用鋼筋混凝土大多用或鋼木結(jié)構(gòu),而墻和柱采用砌體結(jié)構(gòu)建造的房屋,在住宅、辦公樓、教學(xué)樓建筑中。因?yàn)槠鲶w的抗壓強(qiáng)度高
而抗拉強(qiáng)度很低,所以住宅建筑最適合采用混合結(jié)構(gòu),一般在6層以下;旌辖Y(jié)構(gòu)不宜建造大空間的房屋;旌辖Y(jié)構(gòu)根據(jù)承重墻所在的位置,劃分為縱墻承重和橫墻承重兩種方案。縱墻承重方案的特點(diǎn)是樓板支承于梁上,梁把荷載傳遞給縱墻。橫墻的設(shè)置主要是為了滿足房屋剛度和整體性的要求。其優(yōu)點(diǎn)是房屋的開間相對大些,使用靈活。橫墻承重方案的主要特點(diǎn)是樓板直接支承在橫墻上,橫墻是主要承重墻。其優(yōu)點(diǎn)是房屋的橫向剛度大,整體性好,但平面使用靈活性差。
二、框架結(jié)構(gòu)體系(2011單10) 框架結(jié)構(gòu)是利用梁、柱組成的縱、橫兩個(gè)方向的框架形成的結(jié)構(gòu)體系。它同時(shí)承受豎向荷載和水平荷載。其主要優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活,可形成較大的建筑空間,建筑立面處理也比較方便;主要缺點(diǎn)是側(cè)向剛度較小,當(dāng)層數(shù)較多時(shí),會產(chǎn)生過大的側(cè)移,易引起非結(jié)構(gòu)
性構(gòu)件(如隔墻、裝飾等)破壞,而影響使用。在非地震區(qū),框架結(jié)構(gòu)一般不超過15層?蚣芙Y(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析通常是用計(jì)算機(jī)進(jìn)行精確分析。常用的手工近似法是:豎向荷載作用下用分層計(jì)算法;水平荷載作用下用反彎點(diǎn)法。風(fēng)荷載和地震力可簡化成節(jié)點(diǎn)上的水平集中力進(jìn)行分析。
框架結(jié)構(gòu)梁和柱節(jié)點(diǎn)的連接構(gòu)造直接影響結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)及施工的方便。因此,對梁與柱節(jié)點(diǎn)的混凝土強(qiáng)度等級,梁、柱縱向鋼筋伸人節(jié)點(diǎn)內(nèi)的長度,梁與柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域的鋼筋的布置等,都應(yīng)符合規(guī)范的構(gòu)造規(guī)定。
三、剪力墻體系
剪力墻體系是利用建筑物的墻體(內(nèi)墻和外墻)做成剪力墻來抵抗水平力。剪力墻一般為鋼筋混凝土墻,厚度≥160mm。剪力墻的墻段長度不宜>8m,適用于小開間的住宅和旅館等。在180m高度范圍內(nèi)都可以適用。剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是側(cè)向剛度大,水平荷載作用下側(cè)移。蝗秉c(diǎn)是剪 力墻的間距小,結(jié)構(gòu)建筑平面布置不靈活,不適用于大空間的公共建筑,另外結(jié)構(gòu)自重也較大。
因?yàn)榧袅瘸惺艽怪焙奢d,也承受水平荷載。對高層建筑主要荷載為水平荷載,墻體既受剪又受彎,所以稱剪力墻。
剪力墻按受力特點(diǎn)又分為兩種: 1.整體墻和小開口整體墻
沒有門窗洞口及洞口較小可以忽略其影響的墻稱為整體墻,門窗洞口稍大一點(diǎn)的墻,可稱為小開口整體墻。整體墻和小開口整體墻基本上可以采用材料力學(xué)的計(jì)算公式進(jìn)行內(nèi)力分析。
2.雙肢剪力墻和多肢剪力墻
開一排較大洞口的剪力墻叫雙肢剪力墻。開多排較大洞口的剪力墻叫多肢剪力墻。由于洞口開得較大,截面的整體性已經(jīng)破壞,通常用計(jì)算機(jī)進(jìn)行剪力墻的分析,精確度較高。剪力墻成片狀(高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)>厚度),兩端配置較粗鋼筋并配箍筋形成暗柱,并應(yīng)配置腹部分布鋼筋。暗柱的豎筋和腹部的豎向分布筋共同抵抗彎矩。水平分布筋抵抗剪力。當(dāng)剪力墻的厚度>160mm時(shí)應(yīng)采用雙層雙向配筋,鋼筋直徑應(yīng)≥8mm。
連梁的配筋非常重要,縱向鋼筋除滿足配筋量外還要有足夠的錨固長度。箍筋除滿足配筋量以外,還有加密的要求。(縱筋錨固、箍筋加密)
四、框架-剪力墻結(jié)構(gòu) 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置適當(dāng)剪力墻的結(jié)構(gòu)。它具有框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活,有較大空間的優(yōu)點(diǎn),又具有側(cè)向剛度較大的優(yōu)點(diǎn)?
架-剪力墻結(jié)構(gòu)中,剪力墻主要承受水平荷載,豎向荷載主要由框架承擔(dān)(平剪豎框)?蚣-剪力墻結(jié)構(gòu)可以適用于不超過170m高的建筑。
橫向剪力墻宜均勻?qū)ΨQ布置在建筑物端部附近、平面形狀變化處?v向剪力墻宜布置在房屋兩端附近。在水平荷載的作用下,剪力墻好比固定于基礎(chǔ)上的懸臂梁,其變形為彎曲型變形,框架為剪切型變形?蚣芘c剪力墻通過樓蓋連系在一起,并通過樓蓋的水平剛度使兩者具有共同的變形。在一般情況下,整個(gè)建筑的全部剪力墻至少承受80%的水平荷載。
五、筒體結(jié)構(gòu)(2010單3)(2012單1)
在高層建筑中,特別是超高層建筑中,水平荷載愈來愈大,起著控制作用。筒體結(jié)構(gòu)便是抵抗水平荷載最有效的結(jié)構(gòu)體系。他的受力特點(diǎn)是,整個(gè)建筑猶如一個(gè)固定于基礎(chǔ)上的空心封閉筒
式懸臂梁來抵抗水平力,見圖1A411024-1。筒體結(jié)構(gòu)可分為框架-核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)及
多
筒結(jié)構(gòu)等,見圖1A411024-2?蛲矠槊芘胖痛跋氯沽航M成,亦可視為開窗洞的筒體。內(nèi)筒一般由電梯間、樓梯間組成。內(nèi)筒與外筒由樓蓋連接成整體,共同抵抗水平荷載及豎向荷載。這種結(jié)構(gòu)體系適用于高度不超過300m的建筑。多筒結(jié)構(gòu)是將多個(gè)筒組合在一起,使結(jié)構(gòu)具有更大的抵抗水平荷載的能力。美國芝加哥西爾斯大樓就是9個(gè)筒結(jié)合在一起的多筒結(jié)構(gòu)。該建筑總局為
442m,為鋼結(jié)構(gòu)。
砌體結(jié)構(gòu) 混合體系 框架體系 剪力墻體系 框-剪結(jié)構(gòu) 筒體結(jié)構(gòu)
適用建筑 15m 6層 15層 180m 170m 300m
優(yōu)點(diǎn)
縱墻方案開間大、靈活,橫墻方案整體好、不靈
活
較大空間、靈活、立面處理方便
側(cè)向剛度大、側(cè)移小 靈活、剛大、空間大
缺點(diǎn) 空間小
側(cè)向剛度小、側(cè)移大 間距小、不靈活、空間小、
自重大
六、桁架結(jié)構(gòu)體系
桁架是由桿件組成的結(jié)構(gòu)體系。在進(jìn)行內(nèi)力分析時(shí),節(jié)點(diǎn)一般假定為鉸節(jié)點(diǎn),當(dāng)荷載作用在節(jié)點(diǎn)上時(shí),桿件只有軸向力,其材料的強(qiáng)度可得到充分發(fā)揮。桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可利用截面較小的桿件組成截面較大的構(gòu)件。單層廠房的屋架常選用桁架結(jié)構(gòu),見圖1A411024-3。 (拱形b受力最均勻、矩形d安全度最高)
屋架的弦桿外形和腹桿布置對屋架內(nèi)力變化規(guī)律起決定性作用。同樣高跨比的屋架,當(dāng)上下弦成三角形時(shí),弦桿內(nèi)力最大;當(dāng)上弦節(jié)點(diǎn)在拱形線上時(shí),弦桿內(nèi)力最小。屋架的高跨比一般為1/6?1/8較為合理。一般屋架為平面結(jié)構(gòu),平面外剛度非常弱。在制作運(yùn)輸安裝過程中,大桁架結(jié)構(gòu)在其他結(jié)構(gòu)體系中也得到采用。如拱式結(jié)構(gòu)單層剛架結(jié)構(gòu)等跨屋架必須進(jìn)行吊裝驗(yàn)算。
體系中,當(dāng)斷面較大時(shí),亦可用桁架的形式,見圖
1A411024-4。
七、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架。它網(wǎng)架是由許多桿件按照一定規(guī)律組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
改變了平面桁架的受力狀態(tài),是高次超靜定的空間結(jié)構(gòu)。平板網(wǎng)架采用較多,其優(yōu)點(diǎn)是:空間受 力體系,桿件主要承受軸向力,受力合理,節(jié)約材料(如上海體育館,直徑110m,用鋼量僅49kg/m2),整體性能好,剛度大,抗露性能好。桿件類型較少,適于工業(yè)化生產(chǎn)。
平板網(wǎng)架可分為交叉桁架體系和角錐體系兩類。角錐體系受力更為合理,剛度更大,見圖1A411024-5。
網(wǎng)架的高度主要取決于跨度,網(wǎng)架尺寸應(yīng)與網(wǎng)架高度配合決定,腹桿的角度以45°為宜。網(wǎng)架的高度與短跨之比一般為1/15左右。網(wǎng)架桿件一般采用鋼管,節(jié)點(diǎn)一般采用球節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)架制作精度要求高。安裝方法可分為高空拼裝和整體安裝兩類。
八、拱式結(jié)構(gòu)(2010單4)(2011多4)
1.拱的受力特點(diǎn)與適用范圍
拱是一種有推力的結(jié)構(gòu),它的主要內(nèi)力是軸向壓力。從圖1A411024-6可以看出,梁在荷載P的作用下,向下彎曲;拱在P的作用下,拱腳產(chǎn)生支座水平反力H,也叫推力。水平反力H起著減少荷載P引起的彎曲作用。以三鉸拱為例,拱桿的內(nèi)力為:
M=M-H?y (1A411024-1)
N=V0?sina+H?cosa (1A411024-2)
V=V0?cosa-H?sina (1A411024-3)
式中M0與V0——相應(yīng)的簡支梁的彎矩和剪力。
H?y的值愈大,拱桿截面的彎矩愈小。我們可以改變拱桿的軸線,使拱桿各截面的這樣就可使拱桿只受軸力。
拱式結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)力為壓力,可利用抗壓性能良好的混凝土建造大跨度的拱式結(jié)構(gòu)。
由于拱式結(jié)構(gòu)受力合理,在建筑和橋梁中被廣泛應(yīng)用。
它適用于體育館、展覽館等建筑中。巴黎國家工業(yè)與技術(shù)展
覽中心的拱式結(jié)構(gòu)跨度206m,當(dāng)今世界有名的大跨度建筑。
2.拱的類型
按照結(jié)構(gòu)的組成和支承方式,拱可分為三鉸拱、兩鉸拱
和無鉸拱,見圖1A411024-7。工程中,后兩種拱采用較多。
拱是一種有推力的結(jié)構(gòu),拱腳必須能夠可靠地傳承水平推力。解決這個(gè)問題非常重要,通常可采
用下列措施: 0
(1)推力由拉桿承受; (2)推力由兩側(cè)框架承受。
九、懸索結(jié)構(gòu)
懸索結(jié)構(gòu),是比較理想的大跨度結(jié)構(gòu)形式之一,在橋梁中被廣泛應(yīng)用。目前,懸索屋蓋結(jié)構(gòu)的跨度已達(dá)160m,主要用于體育館、展覽館中。索是中心受拉構(gòu)件,既無彎矩也無剪力。懸索結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件是受拉的鋼索,鋼索是用高強(qiáng)度鋼絞線或鋼絲繩制成。
1.懸索結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)
懸索結(jié)構(gòu)包括三部分:索網(wǎng)、邊緣構(gòu)件和下部支承結(jié)構(gòu)。
懸索的受力分析見圖1A411024-8。邊梁是索的不動(dòng)鉸
支座,跨度為l,索上荷載為g。索非常柔軟,其抗彎剛
度忽略不計(jì)。索的形狀隨荷載性質(zhì)而變。索是中心受拉構(gòu)
件,既無彎矩也無剪力。水平反力為H,方向是向外的。 1?q?l 2
H=M0/y
N=H/cosa R=
1M0=?q?l2(與索跨度相同的簡支梁跨中彎矩) 8
索的拉力取決于跨中的垂度y,垂度越小拉力越大。索的垂度一般為跨度的1/30。索的合理軸線形狀隨荷載的作用方式而變化。
2.懸索的類型及實(shí)例
懸索結(jié)構(gòu)可分為單曲面與雙曲面兩類。單曲拉索體系構(gòu)造簡單,屋面穩(wěn)定性差。雙曲拉索體系,它由承重索和穩(wěn)定索組成。支承結(jié)構(gòu)可以有很多種,如框架、拱等。
北京工人體育館為圓形懸索結(jié)構(gòu),可容納15000名觀眾,比賽大廳直徑94m;周圍為四層框架結(jié)構(gòu),寬7.5m,主要為附屬用房及休息廊,見圖
1A411024-9。
十、薄壁空間結(jié)構(gòu)(2011多4)
薄壁空間結(jié)構(gòu),也稱殼體結(jié)構(gòu)。它的厚度比其他尺寸(如跨度)小得多,所以稱薄壁。 它屬于空間受力結(jié)構(gòu),主要承受曲面內(nèi)的軸向壓力,彎矩很小。它的受力比較合理,材料
強(qiáng)度能得到充分利用。薄殼常用于大跨度的屋蓋結(jié)構(gòu),如展覽館、俱樂部、飛機(jī)庫等。
薄殼結(jié)構(gòu)多采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土,費(fèi)模板、費(fèi)工時(shí)。
薄壁空間結(jié)構(gòu)的曲面形式很多。這里講兩種,筒殼和雙曲殼。
筒殼一般由殼板、邊梁和橫隔三部分組成。筒殼的空間工作是由這三部分結(jié)構(gòu)協(xié)同完成的。它的跨度在30m以內(nèi)是有利的。當(dāng)跨度再大時(shí),宜采用雙曲薄殼。
雙曲殼適用于大空間大跨度的建筑。雙曲殼又分為圓頂殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼。目前圓頂?shù)闹睆娇蛇_(dá)200多米。圓頂結(jié)構(gòu)可用在大型公共建筑中,如天文館、展覽館的屋蓋。圓頂結(jié)構(gòu)由殼面、支座環(huán)組成。通過支座環(huán)支于垂直構(gòu)件上。殼面主要承受壓力,支座環(huán)承受拉力。北京天文館頂蓋為半球形圓頂,直徑25m,殼面厚6cm,結(jié)構(gòu)自重
約200kg/m2。雙曲扁殼是雙曲拋物面的一種形式,它由殼板和豎
直的邊緣構(gòu)件(橫隔構(gòu)件)組成。因?yàn)楸鈿さ氖父弑鹊酌娉叽缧?/p>
得多,大約為1/5,所以叫扁殼。例如北京火車站大廳,35m×35m
的雙曲面扁殼屋蓋,殼板為8cm,寬敞明亮,是一成功的范例。
桁網(wǎng):拉或壓 混框剪組筒:支撐體系 平面結(jié)構(gòu):桁架、拱架、單索
拱薄:壓、剪 桁網(wǎng)拱索薄:覆蓋體系 空間結(jié)構(gòu):網(wǎng)架、索網(wǎng)、薄殼 索:拉
混凝土結(jié)構(gòu)缺點(diǎn):是自重大,抗裂性較差,施工復(fù)雜,工期較長。
由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn),適用于各種結(jié)構(gòu)形式,因而在房屋建筑中得到廣泛應(yīng)用。
2.鋼筋和混凝土的材料性能:
(1)鋼筋
我國普通鋼筋混凝土中配置的鋼筋主要是熱軋鋼筋,預(yù)應(yīng)力筋常用中、高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線。
1)熱軋鋼筋是普通低碳鋼(含碳量≤0.25%)和普通低合金鋼(合金元素≤5%)制成。其常用種類、代表符號和直徑范圍見表1A411031-1。
鋼筋常用種類、代表符號和直徑范圍 表1A411031-1
強(qiáng)度等級代號
HPB300
HRB335
HRB400
HRB400 鋼種 Q300 20MnSi 20MnSiV,20MnSiNb,20MnTi K20MnSi 符號 R d(mm) 8~20
6~50 6~50 8~40
2)鋼筋的力學(xué)性能:
建筑鋼筋分兩類,一類為有明顯流幅的鋼筋,另一類為沒有明顯流幅的鋼筋。
有明顯流幅的鋼筋含碳量少,塑性好,延伸率大。
無明顯流幅的鋼筋含碳量多,強(qiáng)度高,塑性差,延伸率小,沒有屈服臺階,脆性破壞。 對于有明顯流幅的鋼筋,其性能的基本指標(biāo)有屈服強(qiáng)度、延伸率、強(qiáng)屈比和冷彎性能四項(xiàng)。冷彎性能是反映鋼筋塑性性能的另一個(gè)指標(biāo)。(流幅:強(qiáng)彎伸屈 復(fù)試:拉彎伸屈)
3)鋼筋的成分:
鐵是主要元素,還有少量的碳、錳、硅、釩、鈦等;另外,還有少量有害元素,如硫、磷。
(2)混凝土(2005單3)(2006建單3)
1)抗壓強(qiáng)度:立方體強(qiáng)度fcu作為混凝土的強(qiáng)度等級,單位是N/mm2,C20表示抗壓強(qiáng)度為
20N/mm2。規(guī)范共分十四個(gè)等級,C15~C80,級差為5N/mm2。
2)棱柱體抗壓強(qiáng)度fc,該強(qiáng)度是采用150mm×150mm×300mm的棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件試驗(yàn)所
得。
3)抗拉強(qiáng)度ft,是計(jì)算抗裂的重要指標(biāo);炷恋目估瓘(qiáng)度很低。
(3)鋼筋與混凝土的共同工作
鋼筋與混凝土的相互作用叫粘結(jié)。鋼筋與混凝土能夠共同工作是依靠它們之間的粘結(jié)強(qiáng)度;炷僚c鋼筋接觸面的剪應(yīng)力稱粘結(jié)應(yīng)力。
影響粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素有混凝土的強(qiáng)度、保護(hù)層的厚度和鋼筋之間的凈距離等。
3.極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的基本概念
我國現(xiàn)行規(guī)范采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法,其基本原則如下:
(1)結(jié)構(gòu)功能:建筑結(jié)構(gòu)必須滿足安全性、適用性和耐久性的要求。
(2)可靠度:結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),在規(guī)定的條件下,完成預(yù)定功能要求的能力,稱為結(jié)構(gòu)的可靠性,可靠度是可靠性的定量指標(biāo)。
(3)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的實(shí)用表達(dá)式:為了滿足可靠度的要求,在實(shí)際設(shè)計(jì)中采取如下措施: (荷載分項(xiàng)系數(shù):和內(nèi)乘大1 材料分項(xiàng)系數(shù):材抗除大1)
1)一般情況下在計(jì)算桿件內(nèi)力時(shí),對荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以一個(gè)>1的系數(shù),稱荷載分項(xiàng)系數(shù)。
2)在計(jì)算結(jié)構(gòu)的抗力時(shí),將材料的標(biāo)準(zhǔn)值除以一個(gè)>1的系數(shù),稱材料分項(xiàng)系數(shù)。
3)對安全等級不同的建筑結(jié)構(gòu),采用一個(gè)重要性系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
在采用上述措施后,可靠度指標(biāo)便得到了滿足。這就是以分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。
4.鋼筋混凝土梁的配筋原理及構(gòu)造要求
(1)筋梁正截面受力階段分析(見圖
1A411031-1)
第Ⅰ階段:M很小,混凝土、鋼筋都處在彈性工作階段。第Ⅰ階段結(jié)束時(shí)拉區(qū)混凝土到達(dá)ft,混凝土開裂。(拉區(qū)砼開裂→壓區(qū)砼塑變、筋屈服→砼壓碎破壞)
第Ⅱ階段:M增大,拉區(qū)混凝土開裂,逐漸退出工作。中和軸上移。壓區(qū)混凝土出現(xiàn)塑性變形,壓應(yīng)變呈曲線,第Ⅱ階段結(jié)束時(shí),鋼筋應(yīng)力剛到達(dá)屈服。此階段梁帶裂縫工作,這個(gè)階段是計(jì)算正常使用極限狀態(tài)變形和裂縫寬度的依據(jù)。
第Ⅲ階段:鋼筋屈服后,應(yīng)力不再增加,應(yīng)變迅速增大,混凝土裂縫向上發(fā)展,中和軸迅速
上移,混凝土壓區(qū)高度減小,梁的撓度急劇增大。當(dāng)混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變時(shí),混凝土被壓碎,梁即破壞。此階段是承載能力的極限狀態(tài)計(jì)算的依據(jù)。
(2)梁的正截面受力簡圖(見圖1A411031-2)
正截面承載力的計(jì)算是依據(jù)上述第Ⅲ階段的截面受力狀態(tài)建立的。為了簡化計(jì)算,壓區(qū)混凝土的應(yīng)力圖形用一等效(合力C的高度位置不變)矩形應(yīng)力圖形代替。同時(shí),引入了截面應(yīng)變保持平面的假定及不考慮混凝土抗拉強(qiáng)度的假定
。
(3)梁的正截面承載力計(jì)算公式
根據(jù)靜力平衡條件,建立平衡方程式
ΣN=0 a1fc?b?x=fy?As (1A411031-1)
對受拉區(qū)縱向受力鋼筋的合力作用點(diǎn)取矩
ΣMS=0 M≤a1fc?b?x(h0-x/2) (1A411031-2)
對壓區(qū)混凝土壓應(yīng)力合力作用點(diǎn)取矩
ΣMS=0 M≤fy?As(h0-x/2) (1A411031-3)
式中M——荷載在該截面產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值;
a1——等效矩形應(yīng)力系數(shù)。
對梁的配筋量在規(guī)范中明確地作出規(guī)定,不允許設(shè)計(jì)成超筋梁和少筋梁,對最大、最小配筋率均有限值,它們的破壞是沒有預(yù)兆的脆性破壞。
梁正截面破壞:彎矩引起 最大因素配筋率
梁斜截面破壞:剪力引起 最大因素配箍率
(4)梁的斜截面承載能力保證措施
受彎構(gòu)件截面上除作用彎矩M外,通常還作用有剪力V。在彎矩M和剪力V的共同作用下,有可能產(chǎn)生斜裂縫,并沿斜裂縫截面發(fā)生破壞。
影響斜截面受力性能的主要因素:(2跨強(qiáng)彎箍)
1)剪跨比和高跨比;
2)混凝土的強(qiáng)度等級;
3)腹筋的數(shù)量,箍筋和彎起鋼筋統(tǒng)稱為腹筋。
為了防止斜截面的破壞,通常采用下列措施:(截彎箍)(2005多1)
1)限制梁的截面最小尺寸,其中包含混凝土強(qiáng)度等級因素;
2)適當(dāng)配置箍筋,并滿足規(guī)范的構(gòu)造要求;
3)當(dāng)上述兩項(xiàng)措施還不能滿足要求時(shí),可適當(dāng)配置彎起鋼筋,并滿足規(guī)范的構(gòu)造要求。
5.單向板和雙向板的受力特點(diǎn)
梁、板按支承情況分,有簡支梁、板與多跨連續(xù)梁、板之分。板按其受彎情況又有單向板與雙向板之分。
(1)單向板與雙向板的受力特點(diǎn)(兩邊承:單向板 四邊承:雙向板)
兩對邊支承的板是單向板,一個(gè)方向受彎;而雙向板為四邊支承,雙向受彎。當(dāng)長邊與短邊之比≤2時(shí),應(yīng)按雙向板計(jì)算;當(dāng)長邊與短邊之比>2但<3時(shí),宜按雙向板計(jì)算;當(dāng)按沿短邊方向受力的單向板計(jì)算時(shí),應(yīng)沿長邊方向布置足夠數(shù)量的構(gòu)造筋;當(dāng)長邊與短邊長度之比≥3時(shí),可按沿短邊方向受力的單向板計(jì)算。
(長短比≤2:應(yīng)雙向 2<長短比<3:宜雙向 長短比≥3:單向)
(2)連續(xù)梁、板的受力特點(diǎn)(2011單1)(2009單4)
現(xiàn)澆肋形樓蓋中的板、次梁和主梁,一般均為多跨
連續(xù)梁(板)。連續(xù)梁(板)的內(nèi)力計(jì)算是主要內(nèi)容,
配筋計(jì)算與簡支梁相同。內(nèi)力計(jì)算有兩種方法。主梁按
彈性理論計(jì)算,次梁和板可考慮按塑性變形內(nèi)力重分布
的方法計(jì)算。彈性理論的計(jì)算是把材料看成彈性的,用
結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法,考慮荷載的不利組合,計(jì)算內(nèi)力,并
畫出包絡(luò)圖,進(jìn)行配筋計(jì)算。(主彈次板塑)
均布荷載下,等跨連續(xù)板和逄續(xù)次梁的內(nèi)力計(jì)算,可考慮塑性變形的內(nèi)力重分布。允許支座出現(xiàn)塑性鉸,將支座截面的負(fù)彎矩調(diào)低,即減少負(fù)彎矩,調(diào)整的幅度,必須遵守一定的原則。
連續(xù)梁、板的受力特點(diǎn)是(2013單3),跨中有正彎矩,支座有負(fù)彎矩。因此,跨中按最大正彎矩計(jì)算正筋,支座按最大負(fù)彎矩計(jì)算負(fù)筋。鋼筋的截?cái)辔恢冒匆?guī)范要求截?cái)唷?/p>
板的配筋構(gòu)造如圖1A411031-3所示。
當(dāng)時(shí),p/g≤3時(shí),a=l0/4;p/g>3時(shí),a=l0/3。
p和q均布活載和恒載(kN/m)。
(3)梁、板的構(gòu)造要求
梁最常用的截面形式有矩形和T形。梁的截面高度一般按跨度來確定,寬度一般是高度的1/3。梁的支承長度不能<規(guī)范規(guī)定的長度。縱向受力鋼筋宜優(yōu)先選用HRB335、HRB400鋼筋,常用直徑為10?25mm,鋼筋之間的間距應(yīng)≥25mm,也應(yīng)≥直徑。保護(hù)層的厚度與梁所處環(huán)境有關(guān),一般為25?40mm。
板的厚度與計(jì)算跨度有關(guān),屋面板一般≥60mm,樓板一般≥80mm,板的支承長度不能<規(guī)范規(guī)定的長度,板的保護(hù)層厚度一般為15?30mm。受力鋼筋直徑常用6、8、10、12mm。間距宜≤250mm。(2015單3)
梁、板混凝土的強(qiáng)度等級一般采用C20以上。
二、砌體結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)
采用磚、砌塊和砂漿砌筑而成的結(jié)構(gòu)稱為砌體結(jié)構(gòu)。
砌體結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn):砌體材料抗壓性能好,保溫、耐火、耐久性能好;材料經(jīng)濟(jì),就地取材;施工簡便,管理、維護(hù)方便。砌體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍廣,它可用作住宅、辦公樓、學(xué)校、旅館、跨度<15m的中小型廠房的墻體、柱和基礎(chǔ)。
砌體的缺點(diǎn):砌體的抗壓強(qiáng)度相對于塊材的強(qiáng)度來說還很低,抗彎、抗拉強(qiáng)度則更低;黏土磚所需土源要占用大片良田,更要耗費(fèi)大量的能源;自重大,施工勞動(dòng)強(qiáng)度高,運(yùn)輸損耗大。
1.砌體材料及砌體的力學(xué)性能
(1)砌塊
磚、砌塊根據(jù)其原料、生產(chǎn)工藝和孔洞率來分類。由黏土、石巖、煤矸石或粉煤灰為主要原料,經(jīng)焙燒而成的實(shí)心或孔洞率≤規(guī)定值且外形尺寸符合規(guī)定的磚,稱為燒結(jié)普通磚;孔洞率>25%,孔的尺寸小而數(shù)量多,主要用于承重部位的磚稱為燒結(jié)多孔磚,簡稱多孔磚。燒結(jié)普通磚又分為燒結(jié)黏土磚、燒結(jié)頁巖磚、燒結(jié)煤矸石磚和燒結(jié)粉煤灰磚。以石灰和砂為主要原料,或以
粉煤灰、石灰并摻石膏和骨料為主要原料,經(jīng)坯料制備、壓制成型、高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)而成的實(shí)心磚,稱為蒸壓灰砂磚或蒸壓粉煤灰磚,簡稱灰砂磚或粉煤灰磚。
磚的強(qiáng)度等級用“MU”表示,單位為MPa(N/mm2)。燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚等的強(qiáng)度等級分MU30、MU25、MU20、MU15和MU10五級。承重結(jié)構(gòu)的蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚的強(qiáng)度等級分MU25、MU20、MU15三級。(三蒸五燒)
(2)砂漿
砂漿可使砌體中的塊體和砂漿之間產(chǎn)生一定的粘結(jié)強(qiáng)度,保證兩者能較好地共同工作,使砌體受力均勻,從而具有相應(yīng)的抗壓、抗彎、抗剪和抗拉強(qiáng)度。砂漿按組成材料的不同,可分為:水泥砂漿;水泥混合砂漿;石灰、石膏、黏土砂漿。
砂漿強(qiáng)度等級符號為“M”。規(guī)范給出了五種砂漿的強(qiáng)度等級,即M15、M10、M7.5、M5和當(dāng)驗(yàn)算正在砌筑或砌完不久但砂漿尚未硬結(jié),以及在嚴(yán)寒地區(qū)采用凍結(jié)法施工的砌體抗壓M2.5。
強(qiáng)度時(shí),砂漿強(qiáng)度取0。
(3)砌體
按照標(biāo)準(zhǔn)的方法砌筑的磚砌體試件,軸壓試驗(yàn)分三個(gè)階段:
第Ⅰ階段,從加載開始直到在個(gè)別磚塊上出現(xiàn)初始裂縫,該階段屬彈性階段,出現(xiàn)裂縫時(shí)的荷載約為0.5~0.7倍極限荷載;
第Ⅱ階段,繼續(xù)加載后個(gè)別磚塊的裂縫陸續(xù)發(fā)展成少數(shù)平行于加載方向的小段裂縫,試件變形增加較快,此時(shí)的荷載不到極限荷載的0.8倍;
第Ⅲ階段,繼續(xù)加載時(shí)小段裂縫會較快沿豎向發(fā)展成上下貫通整個(gè)試件的縱向裂縫。試件被分割成若干個(gè)小的磚柱,直到小磚柱因橫向變形過大發(fā)生失穩(wěn),體積膨脹,導(dǎo)致整個(gè)試件破壞。
由于砂漿鋪砌不均,磚塊不僅受壓,還受彎、剪、局部壓力的聯(lián)合作用;另外,磚和砂漿受壓后橫向變形不同,還使磚處于受拉狀態(tài);同時(shí),因?yàn)橛胸Q縫存在,磚塊在該處又有一個(gè)較高的應(yīng)力區(qū)。因此,砌體中磚所受的應(yīng)力十分復(fù)雜,特別是拉、彎作用產(chǎn)生的內(nèi)力使磚較早出現(xiàn)豎向裂縫。以上原因正是砌體抗壓強(qiáng)度比磚抗壓強(qiáng)度小得多的原因。規(guī)范根據(jù)試驗(yàn)資料給出了不同砌體的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
影響磚砌體抗壓強(qiáng)度的主要因素包括:磚的強(qiáng)度等級:砂漿的強(qiáng)度等級及其厚度;砌筑質(zhì)
量,包括飽滿度、砌筑時(shí)磚的含水率、操作人員的技術(shù)水平等。(1磚2漿3砌筑)(2011多5)
2.砌體結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算的原理
(1)靜力計(jì)算的原理
房屋的砌體墻、柱靜力計(jì)算的支承條件和基本計(jì)算方法是根據(jù)房屋的空間工作性能確定的。
空間工作性能與下列因素有關(guān):屋蓋或樓蓋類別、橫墻間距!镀鲶w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003—2011對砌體房屋靜力計(jì)算方案的規(guī)定見表1A411031-2和表1A411031-3。剛性、剛彈性、彈性方
案的計(jì)算簡圖見圖1A411031-4。(方案選擇以橫墻間距大小確定 剛性方案:抗震性能最好)
砌體結(jié)構(gòu)房屋靜力計(jì)算方案的橫墻間距L(m) 表1A411031-2 樓蓋或屋蓋類別
整體式、裝配整體和裝配式無檁體系鋼筋混凝土屋蓋或
鋼筋混凝土樓蓋
裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋、輕鋼屋蓋和有密鋪望
板的木屋或木樓蓋
瓦屋面的木屋蓋和輕鋼屋蓋
柱
排架方向
1.5H
1.2H
1.25H
1.1H
1.0H 垂直排架方向 1.0H 1.0H 1.0H 1.0H 1.0H 1.0H S>2H 剛性方案 s<32 s<20 s<16 剛彈性方案 32≤s≤72 20≤s≤48 16≤s≤36 彈性方案 s>72 s>48 s>36 砌體受壓構(gòu)件的計(jì)算高度H0(S為壁柱之間的距離) 表1A411031-3 房屋跨度和靜力計(jì)算方案
單跨 兩跨或多跨 彈性方案 剛彈性方案 彈性方案 剛彈性方案 帶壁柱墻或周邊拉結(jié)的墻 2H≥S>H 1.5H 1.2H 1.25H 1.10 0.4S+0.2H 0.6S S≤3H 剛性方案
砌體的受力特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度較高而抗拉強(qiáng)度很低,所以砌體結(jié)構(gòu)房屋的靜力計(jì)算簡圖大多設(shè)計(jì)成剛性方案。因?yàn)檫@種方案的砌體受的拉力較小,壓力較大,可以很好地發(fā)揮砌體的受力特點(diǎn)。開間較小的住宅、中小型辦公樓即屬于這類結(jié)構(gòu)。
(2)墻、柱高厚比驗(yàn)算(2004單2)
高厚比β是指墻、柱的計(jì)算高度H0與其相應(yīng)厚度h的比值,β=H0/h
1)墻、柱的允許高厚比[β]
《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003—2011所確定的墻、柱高厚比[β]是總結(jié)大量工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并經(jīng)理論校核和分析得出的,見表1A411031-4。
墻、柱的允許高厚比[β]值 表1A411031-4
砂漿強(qiáng)度等級
m2.5
M5.0
≥M7.5 墻 22 24 26 柱 15 16 17
影響允許高厚比的主要因素有:砂漿強(qiáng)度;構(gòu)件類型;砌體種類;支承約束條件、截面形
式;墻體開洞、承重和非承重。對上述因素的影響通過相應(yīng)的修正系數(shù)對允許高厚比[β]予以降低和提高。(2支3墻漿骨構(gòu) 截面形式、墻開洞影響最大)(2004多1)
2)墻、柱的高厚比驗(yàn)算
矩形截面墻、柱高厚比驗(yàn)算應(yīng)滿足下式:
β=H0/h≤?1?2[β] (1A411031-4)
式中H0——墻、柱的計(jì)算高度,見表1A411031-3;
h——墻厚或矩形柱與相對應(yīng)的邊長;
?1——自承重墻允許高厚比的修正系數(shù);
?2——有門窗洞口墻允許高厚比的修正系數(shù)。
因?yàn)楸?A411031-4中的允許高厚比[β]值是按沒有開洞的承重墻制定的。因此非承重的允許高厚比[β],可乘以>1的修正系數(shù)化,有門窗洞口的墻的[β]可乘以<1的修正系數(shù)?2。?1和?2的具體數(shù)值可按規(guī)范的規(guī)定確定出來。
(3)墻體受壓承載力計(jì)算
砌體受壓構(gòu)件的承載力的計(jì)算用下式表示
N≤ψ?f?A (1A411031-5)
式中N——軸向力設(shè)計(jì)值;
ψ——高厚比[β]和軸向力的偏心距對受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù);
f——砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;
A——砌體的截面面積。
墻體作為受壓構(gòu)件的驗(yàn)算分三個(gè)方面:
1)穩(wěn)定性。通過高厚比驗(yàn)算滿足穩(wěn)定性要求,按式(1A411031-4)驗(yàn)算。
2)墻體極限狀態(tài)承載力驗(yàn)算。按式(1A411031-5)驗(yàn)算。
3)受壓構(gòu)件在梁、柱等承壓部位處的局部受壓承載力驗(yàn)算。按式(1A411031-6)驗(yàn)算。
(4)砌體局部受壓承載力計(jì)算
當(dāng)砌體局部受壓時(shí),由于受周圍非受荷砌體對其的約束作用,其局部抗壓強(qiáng)度有所提高。當(dāng)受到均勻的局部壓力時(shí),砌體截面的局部受壓承載力按下式計(jì)算:
N1≤γ?f?A1 (1A411031-5)
式中N1——局部受壓面積上的軸向力設(shè)計(jì)值;
f——砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;
A1——局部受壓面積。
砌體局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)γ值,可按現(xiàn)行規(guī)范確定。
一般情況下,只有砌體基礎(chǔ)有可能承受上部墻體或柱傳來的均勻局部壓應(yīng)力。在大多數(shù)情況下,擱置于砌體墻或柱上的梁或板,由于其彎曲變形,使得傳至砌體的局部壓應(yīng)力均為非均勻分布。當(dāng)梁端下砌體的局部受壓承載力不滿足要求時(shí),常采用設(shè)置混凝土或鋼筋混凝土墊塊的方法。 3.砌體房屋結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)造要求
砌體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造是確保房屋結(jié)構(gòu)整體性和結(jié)構(gòu)安全的可靠措施。墻體的構(gòu)造措施主要包括三個(gè)方面,即伸縮縫、沉降縫和圈梁。(全成神)(2006建多3)
由于溫度改變,容易在墻體上造成裂縫,可用伸縮縫將房屋分成若干單元,使每單元的長度限制在一定范圍內(nèi)!镀鲶w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003—2011稱此長度為溫度收縮縫的最大間距,詳見表1A411031-5。伸縮縫應(yīng)設(shè)在溫度變化和收縮變形可能引起應(yīng)力集中、砌體產(chǎn)生裂縫的地方。伸縮縫兩側(cè)宜設(shè)承重墻體,其基礎(chǔ)可不分開。
砌體結(jié)構(gòu)房屋伸縮縫的最大間距(m) 表1A411031-5 屋蓋或樓蓋類別
整體式或裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)
裝配式無檁體系鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)
裝配式有檫體系鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 有保溫層或隔熱層的屋蓋、樓蓋 無保溫層或隔熱層的屋蓋
有保溫層或隔熱層的屋蓋、樓蓋 無保溫層或隔熱層的屋蓋 有保溫層或隔熱層的屋蓋
無保溫層或隔熱層的屋蓋 間距 50 40 60 40 75 60
100 瓦材屋蓋、木屋蓋或樓蓋、輕鋼屋蓋
當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)不均勻,房屋將引起過大不均勻沉降造成房屋開裂,嚴(yán)重影響建筑物的正常使用,甚至危及其安全。為防止沉降裂縫的產(chǎn)生,可用沉降縫在適當(dāng)部位將房屋分成若干剛度較好的單元,沉降縫的基礎(chǔ)必須分開。(2009多3)(2010單1)(2013單2)
墻體的另一構(gòu)造措施是在墻體內(nèi)設(shè)置鋼筋混凝土圈梁。圈梁可以抵抗基礎(chǔ)不均勻沉降引起墻體內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力,同時(shí)可以增加房屋結(jié)構(gòu)的整體性,防止因振動(dòng)(包括地震)產(chǎn)生的不利影響。因此,圈梁宜連續(xù)地設(shè)在同一水平面上,并形成封閉狀。
縱橫墻交接處的圈梁應(yīng)有可靠的連接。剛彈性和彈性方案房屋,圈梁應(yīng)與屋架、大梁等構(gòu)件可靠連接。鋼筋混凝土圈梁的寬度宜與墻厚相同,當(dāng)墻厚h≥240mm時(shí),其寬度宜≥2h/3。圈梁高度應(yīng)≥120mm。縱向鋼筋應(yīng)≥4根,直徑≥10mm,綁扎接頭的搭接長度按受拉鋼筋考慮,箍筋間距應(yīng)≤300mm。
三、掌握鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力特點(diǎn)及其連接類型
鋼結(jié)構(gòu)的抗拉、抗壓強(qiáng)度都很高,構(gòu)件斷面小,自重較輕,結(jié)構(gòu)性能好,所以它適用于多種結(jié)構(gòu)形式,如梁、桁架、剛架、拱、網(wǎng)架、懸索等,應(yīng)用非常廣泛。在高層建筑及橋梁中的應(yīng)用愈來愈多。用作鋼結(jié)構(gòu)的材料必須具有較高的強(qiáng)度、塑性韌性較好、適宜于冷加工和熱加工;同時(shí),還必須具有很好的可焊性。鋼結(jié)構(gòu)的鋼材宜采用Q235、Q345(16Mn)、Q390(15MnⅤ)和Q420。
1.鋼結(jié)構(gòu)的連接
鋼結(jié)構(gòu)是由鋼板、型鋼通過必要的連接形成的結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為焊縫連接、鉚釘連接和螺栓連接三種,見圖
1A411031-5。
(1)焊縫連接:焊縫連接是目前鋼結(jié)構(gòu)的主要連接方法。其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單,節(jié)約鋼材,加工方便,易于采用自動(dòng)化操作,在直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中,垂直于受力方向的焊縫不宜采用部分焊頭的對接焊縫。
(2)鉚釘連接:鉚接由于構(gòu)造復(fù)雜,用鋼量大,現(xiàn)已很少采用。因?yàn)殂T釘連接的塑性和韌性較好,傳力可靠,易于檢查,在一些重型和直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中,有時(shí)仍然采用。
(3)螺栓連接:螺栓連接又分為普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓兩種。普通螺栓施工簡單,拆、裝
方便。普通螺栓一般由Q235制成。高強(qiáng)度螺栓用合金鋼制成,高強(qiáng)度螺栓制作工藝精準(zhǔn),操作工序多,要求高。目前,在我國橋梁及大跨度結(jié)構(gòu)房屋及工業(yè)廠房中已廣泛采用。
2.鋼結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)
(1)受彎構(gòu)件
鋼梁是最常見的受彎構(gòu)件。
1)鋼梁的截面形式
鋼梁的截面形式一般有型鋼和鋼板組合梁兩類。型鋼梁多采用工字鋼和H型鋼,鋼板組合梁常采用焊接工字形截面。
2)鋼梁的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算
取梁內(nèi)塑性發(fā)展到一定深度作為極限狀態(tài)。① 抗彎強(qiáng)度計(jì)算:對需
要計(jì)算疲勞的梁,不考慮梁塑性發(fā)展。
為保證梁的受壓翼緣不致產(chǎn)生局部失穩(wěn),應(yīng)限制其自由外伸寬度b1
與其厚度t之比。見圖1A411031-6。
② 抗剪強(qiáng)度計(jì)算:梁的抗剪強(qiáng)度按彈性設(shè)計(jì)。
③ 剛度計(jì)算:梁必須具有一定的剛度才能有效地工作,剛度不足將導(dǎo)致梁撓度太大,影響結(jié)構(gòu)正常使用。因此,設(shè)計(jì)鋼梁除應(yīng)滿足各項(xiàng)強(qiáng)度要求之外,還應(yīng)滿足剛度要求。(通過限制細(xì)長比保證)
梁的撓度計(jì)算時(shí)采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值,可不考慮螺栓孔引起的截面削弱。
④ 鋼梁的整體穩(wěn)定計(jì)算:當(dāng)有鋪板(各種鋼筋混凝土板或鋼板)密鋪在梁的受壓翼緣上與其牢固相連,能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時(shí),或者工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度l1,與其寬度b1之比滿足相應(yīng)要求時(shí),梁的整體穩(wěn)定可不計(jì)算。除此之外,應(yīng)驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定性。
⑤ 鋼梁的局部穩(wěn)定計(jì)算:梁腹板通常采用加勁肋來加強(qiáng)腹板的局部穩(wěn)定性,梁翼緣的局部穩(wěn)定一般是通過限制板件的寬厚比來保證的。軋制的工字鋼和槽鋼等型鋼一般不會發(fā)生局部失穩(wěn)。(通過限制寬厚比保證)
(2)受拉構(gòu)件、受壓構(gòu)件
1)受拉構(gòu)件根據(jù)受力情況,可分為軸心受拉和偏心受拉構(gòu)件(拉彎構(gòu)件)。
① 軸心受拉構(gòu)件:軸心受拉構(gòu)件常見于桁架中。軸心受拉構(gòu)件須按凈截面面積進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。構(gòu)件的剛度是通過限制長細(xì)比來保證的。
② 偏心受拉構(gòu)件:偏心受拉構(gòu)件應(yīng)用較少,桁架受拉桿同時(shí)承受節(jié)點(diǎn)之間橫向荷載時(shí)為偏心受拉構(gòu)件。
2)受壓構(gòu)件
柱、桁架的壓桿等都是常見的受壓構(gòu)件。根據(jù)受力情況,受壓構(gòu)件可分為軸心受壓和偏心受壓構(gòu)件(壓彎構(gòu)件)。主要介紹軸心受壓鉤件。
按截面構(gòu)造形式,受壓構(gòu)件可分為實(shí)腹式和格構(gòu)式兩類。前者構(gòu)造簡單、制作方便;后者制作費(fèi)工,但節(jié)省鋼材。當(dāng)構(gòu)件比較高大時(shí),可采用格構(gòu)式,增加截面剛度,節(jié)省鋼材。
和軸心受拉構(gòu)件一樣,軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)也需要滿足強(qiáng)度和剛度要求。除此以外,軸心受壓構(gòu)件還要進(jìn)行整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定計(jì)算:通過考慮整體穩(wěn)定系數(shù)迸行軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算,通過限制板件的寬厚比來保證局部穩(wěn)定。
(3)梁柱節(jié)點(diǎn)
梁和柱連接時(shí),可將梁支承在柱頂上或連接于柱的側(cè)面。二者均可做成鉸接或剛接。
1)梁柱鉸接節(jié)點(diǎn):圖1A411031-7(a)、(b)梁鉸接支承于柱頂?shù)臉?gòu)造。圖1A411031-7(a)中當(dāng)兩相鄰梁的反力不等時(shí),柱將偏心受壓;圖1A411031-7(b)中,即使兩相鄰梁反力
不等,柱仍接近于軸心受壓。
當(dāng)梁連續(xù)設(shè)置時(shí),梁柱也可以形成柱頂剛接節(jié)
點(diǎn)。
圖1A411031-7(c)中,梁鉸接支承于柱側(cè)面
的牛腿上。為了防止梁端頂部向側(cè)方向偏移或發(fā)生
扭轉(zhuǎn),梁端靠近頂部處設(shè)鋼板并用構(gòu)造螺栓將梁和
柱相連。梁支座反力較大時(shí),梁端用突緣支座板,
柱側(cè)面焊以厚鋼板制成的承托,突緣支座板下端與
承托上喘刨平頂緊,傳遞梁端反力。
2)梁柱剛接節(jié)點(diǎn):圖1A411031-8是梁和柱剛接的構(gòu)造示例,翼緣通過連接板或直接用全焊透的坡口焊縫與柱連接,腹板通過連接板用高強(qiáng)度螺栓與柱連接。一般可以考慮梁端的彎矩由翼緣連接承受,梁端剪力由腹板連接承受,或考慮由翼緣和腹板連接共同承受梁端彎矩。
(4)柱腳節(jié)點(diǎn)
如圖
1A411031-9,柱腳節(jié)點(diǎn)通常由底板、中間傳力結(jié)構(gòu)(包括靴梁、肋板和隔板)和錨銓
組成。底板承受柱腳反力。底板較大時(shí),須設(shè)置中間傳力結(jié)構(gòu)以降低底板厚度,
圖1A411031-9(a)為鉸接柱腳,常用于軸心受壓柱,錨栓只起固定位置和安裝的作用,可按構(gòu)造設(shè)置。為接近鉸接的假設(shè),錨栓應(yīng)盡量布置在底板中央部位。
圖
1A411031-9(b)為剛接柱腳,一般用于偏心受壓柱,錨栓須按計(jì)算確定。
3.鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、運(yùn)輸、安裝、防火與防銹
(1)制作:鋼結(jié)構(gòu)制作包括放樣、號料、切割、校正等諸多環(huán)節(jié)。高強(qiáng)度螺栓處理后的摩擦面,抗滑移系數(shù)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
制作質(zhì)量檢驗(yàn)合格后進(jìn)行除銹和涂裝。一般安裝焊縫處留出30?50mm暫不涂裝。 (2)焊接:焊工必須經(jīng)考試合格并取得合格證書方可在其證書項(xiàng)目范圍內(nèi)施焊。焊縫施焊后須在工藝規(guī)定的焊縫及部位打上焊工鋼印。
焊接材料與母材應(yīng)匹配,全焊透的一、二級焊縫應(yīng)采用超聲波探傷進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢驗(yàn),超聲波探傷不能對缺陷作出判斷時(shí),采用射線探傷。(先操后射)
施工單位首次采用的鋼材、焊接材料、焊接方法等,應(yīng)進(jìn)行焊接工藝評定。
(3)運(yùn)輸:運(yùn)輸鋼構(gòu)件時(shí),要根據(jù)鋼構(gòu)件的長度和重量選用車輛。鋼構(gòu)件在車輛上的支點(diǎn)、兩端伸出的長度及綁扎方法均應(yīng)保證構(gòu)件不產(chǎn)生變形、不損傷涂層。
(4)安裝:鋼結(jié)構(gòu)安裝要按施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行,安裝程序須保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和不導(dǎo)致永久性變形。安裝柱時(shí),每節(jié)柱的定位軸線須從地面控制軸線直接引上(防止誤差積累)。鋼結(jié)
構(gòu)的柱、梁、屋架等主要構(gòu)件
安裝就位后,須立即進(jìn)行校正、
固定。
由工廠處理的構(gòu)件摩擦
面,安裝前須復(fù)驗(yàn)抗滑移系數(shù),
合格后方可安裝。
(5)防火與防銹:(先腐
后火)
1)鋼結(jié)構(gòu)防火性能較差。當(dāng)溫度達(dá)到550℃時(shí),鋼材的屈服強(qiáng)度大約降至正常溫度時(shí)屈服強(qiáng)度的0.7,結(jié)構(gòu)即達(dá)到它的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值而可能發(fā)生破壞。(2009單20)
設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)有關(guān)防火規(guī)范的規(guī)定,使建筑結(jié)構(gòu)能滿足相應(yīng)防火標(biāo)準(zhǔn)的要求。在防火標(biāo)準(zhǔn)要求的時(shí)間內(nèi)使鋼結(jié)構(gòu)的溫度不超過臨界溫度,以保證結(jié)構(gòu)正常承載能力。
2)外露的鋼結(jié)構(gòu)可能會受到大氣,特別是被污染的大氣的嚴(yán)重腐蝕,最普通的是生銹。這就必須對構(gòu)件的表面進(jìn)行防腐蝕處理,以保證鋼結(jié)構(gòu)的正常使用。防腐處理方法根據(jù)構(gòu)件表面條件及使用壽命的要求決定。
在進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)對構(gòu)造做法妥善處理,避免諸如將槽鋼槽口朝上放置,造成積水等情況;大型構(gòu)件應(yīng)有人能進(jìn)入的觀察口,以便檢查維護(hù)構(gòu)件內(nèi)部情況等。
1A411032結(jié)構(gòu)抗震的構(gòu)造要求
一、地震的震級及烈度
地震是由于某種原因引起的強(qiáng)烈地動(dòng),是一種自然現(xiàn)象。地震的成因有三種:火山地震、塌陷地震和構(gòu)造地震;鹕降卣鹗腔鹕奖l(fā),地下巖漿迅猛沖出地面時(shí)而引起的地動(dòng);塌陷地震是石灰?guī)r層地下溶洞或古舊礦坑的大規(guī)模崩塌而引起的地動(dòng),它數(shù)量少,震源淺。以兩種地震釋放能量較小,影響范圍和造成的破壞程度也較小。構(gòu)造地震是地殼運(yùn)動(dòng)推擠巖層,造成地下巖層的薄弱部位突然發(fā)生錯(cuò)動(dòng)、斷裂而引起的地動(dòng)。此種地震破壞性大,影響面廣,而且發(fā)生頻繁,約占破壞性地震總量的95%以上。房屋結(jié)構(gòu)抗震主要是研究構(gòu)造地震。
地殼深處發(fā)生巖層斷裂、錯(cuò)動(dòng)的部位稱震源。震源正上方的地方位置叫震中。震中附近地面震動(dòng)最厲害,也是破壞最嚴(yán)重的地區(qū),稱為震中區(qū)。地面某處至震中的水平距離稱為震中距。震中至震源的垂直距離稱為震源深度。如圖1A411032所示。
我國發(fā)生的絕大多數(shù)地震屬于淺源地震,一般深度為5~40km;淺源地震造成的危害最大。如唐山大地震斷裂巖層約11km,屬于淺源地震。
震級是按照地震本身強(qiáng)度而定的等級標(biāo)度,用以衡量某次地震的大小,用符號M表示。震級
的大小是地震釋放能量多少的尺度,也是地震規(guī)模的指標(biāo),其數(shù)值是根據(jù)地震帶記錄到的地震波圖來確定的。一次地震只有一個(gè)震級。目前,國際上比較通用的是里氏震級。
地震發(fā)生后,各地區(qū)的影響程度不同,通常用地震烈度來描述。如人的感覺、器物反應(yīng)、地表現(xiàn)象、建筑物的破壞程度。世界上多數(shù)國家采用12個(gè)等級劃分的烈度表。一般來說,M<2的地震,人是感覺不到的,稱為無感地震或微震;M=2~5的地震稱為有感地震;M>5的地震,對建筑物引起不同程度的破壞,統(tǒng)稱為破壞性地震;M>7的地震為強(qiáng)烈地震或大震;M>8的地震稱為特大地震。(2007單5)
地震烈度是指某一地區(qū)的地面及建筑物遭受一次地震影響的強(qiáng)弱程度。一般來說,距震中愈遠(yuǎn),地震影響愈小,烈度就愈小;反之,距震中愈近,烈度就愈高。此外,地震烈度還與地震大小、震源深淺、地震傳播介質(zhì)、表土性質(zhì)、建筑物的動(dòng)力特性、施工質(zhì)量等許多因素有關(guān)。
(烈度大小影響因素:巨大聲波土建施)
一個(gè)地區(qū)基本烈度是指該地區(qū)今后一定時(shí)間內(nèi),在一般場地條件下可能遭遇的最大地震烈度;玖叶却篌w為在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期超越概率為10%的地震烈度。為了進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì),按國家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防的地震烈度稱為抗震設(shè)防烈度。一般情況下,抗震設(shè)防烈度可采用中國地震參數(shù)區(qū)劃圖的地震基本烈度。
二、抗震設(shè)防
抗震設(shè)防是指房屋進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)和采用抗震措施,來達(dá)到抗震效果?拐鹪O(shè)防的依據(jù)是抗震設(shè)防烈度。
1. 抗震設(shè)防的基本思想(2006建單5)
抗震設(shè)防的依據(jù)是抗震設(shè)防烈度。現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范適用于抗震設(shè)防烈火度為6、7、8、9度地區(qū)建筑工程的抗震設(shè)計(jì)、隔震、消能減震設(shè)計(jì)?拐鹪O(shè)防是以現(xiàn)有的科技水平和經(jīng)濟(jì)條件為前提的。以北京地區(qū)為例,抗震設(shè)防烈度為8度,超越8度的概率為10%左右。
我國規(guī)范抗震設(shè)防的基本思想和原則是“三個(gè)水準(zhǔn)”為抗震設(shè)防目標(biāo)。簡單地說就是“小震不壞、中震可修、大震不倒”。(小壞中修大不倒)
“三個(gè)水準(zhǔn)”的抗震設(shè)防目標(biāo)是:當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí),建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用;當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時(shí),可能損壞,經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用;當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度預(yù)估的罕遇地震影響時(shí),不會倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。
2. 建筑抗震設(shè)防分類
建筑物的抗震設(shè)計(jì)根據(jù)其使用功能的重要性分為甲、乙、丙、丁四個(gè)抗震設(shè)防類別。大量的建筑物屬于丙類,這類建筑的地震作用和抗震措施均應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。
3. 抗震結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)
在強(qiáng)烈地震作用下,建筑物的破壞機(jī)理和過程是十分復(fù)雜的。對一個(gè)建筑物要進(jìn)行精確的抗
震計(jì)算也是非常困難的。因此,在對建筑物進(jìn)行抗震設(shè)防的設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù)以往地震災(zāi)害的經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)研究的成果首先進(jìn)行“概念設(shè)計(jì)”。概念設(shè)計(jì)可以使我們提高建筑物總體上的抗震能力。數(shù)值設(shè)計(jì)是對地震作用效應(yīng)進(jìn)行定量計(jì)算,而概念設(shè)計(jì)是根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想,進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過程。概念設(shè)計(jì)要考慮以下因素:(地形整體借料)
(1)選擇對抗震有利的場地,開闊平坦密實(shí)均勻中硬土地段是有利場地。避開不利的場地。
不利場地一般是指軟弱土、易液化土、山嘴孤丘、陡坡河岸、采空區(qū)和土質(zhì)不均勻的場地。
(2)建筑物形狀力求簡單、規(guī)則,平面上的質(zhì)量中心和剛度中心盡可能靠近,以避免地震時(shí)發(fā)生扭轉(zhuǎn)和應(yīng)力集中而形成薄弱部位。
(3)選擇技術(shù)先進(jìn)又經(jīng)濟(jì)合理的抗震結(jié)構(gòu)體系,地震力的傳遞路線合理明確,并有多道抗震防線。
(4)保證結(jié)構(gòu)的整體性,并使結(jié)構(gòu)和連接部位具有較好的延性。
(5)選擇抗震性能比較好的建筑材料。
(6)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)與承重結(jié)構(gòu)有可靠的連接以滿足抗震要求。
三、抗震構(gòu)造措施
1. 多層砌體房屋的抗震構(gòu)造措施(2012多3)
多層砌體房屋是我們目前的主要結(jié)構(gòu)類型之一。但是這種結(jié)構(gòu)材料脆性大,抗拉、抗剪能力低,抵抗地震的能力差。震害表明,在強(qiáng)烈地震作用下,多層砌體房屋的破壞部位主要是墻身,樓蓋本身的破壞較輕。因此,采取如下措施:(墻柱梁梯縫)
(1)設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱,減少墻身的破壞,并改善其抗震性能,提高延性。
(2)設(shè)置鋼筋混凝土圈梁與構(gòu)造柱連接起來,增強(qiáng)了房屋的整體性,改善了房屋的抗震性能,提高了抗震能力。
(3)加強(qiáng)墻體的連接,樓板和梁應(yīng)有足夠的支承長度和可靠連接。
(4)加強(qiáng)樓梯間的整體性等。
(5)設(shè)防震縫
2. 框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施(2010多1)(2014單4 )
鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是我國工業(yè)與民用建筑較常用的結(jié)構(gòu)形式。震害調(diào)查表明,框架結(jié)構(gòu)震害的嚴(yán)重部位多發(fā)生在框架梁柱節(jié)點(diǎn)和填充墻處;一般是柱的震害重于梁,柱頂?shù)恼鸷χ赜谥,角柱的震害重于?nèi)柱,短柱的震害重于一般柱(重:注定腳短)。為此采取了一系列措施,把框架設(shè)計(jì)成延性框架,遵守強(qiáng)柱、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)錨固,避免短柱、加強(qiáng)角柱,框架沿高度不宜突變,避免出現(xiàn)薄弱層,控制最小配筋率,限制配筋最小直徑等原則。構(gòu)造上采取受力筋錨固適當(dāng)加長,節(jié)點(diǎn)處箍筋適當(dāng)加密等措施。
(框架抗震措施:延框、框變、避短、避薄、強(qiáng)錨、長錨、配筋、配箍、強(qiáng)柱、強(qiáng)角、強(qiáng)點(diǎn)、限徑——2框2配2避2錨3強(qiáng)徑)
3. 設(shè)置必要的防震縫
不論什么結(jié)構(gòu)形式,每個(gè)單元在防震縫可以將不規(guī)則的建筑物分割成幾個(gè)規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元,
地震作用下受力明確合理,避免產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)或應(yīng)力集中的薄弱部位,有利于抗震。
1A411033建筑構(gòu)造要求
一、掌握樓梯的建筑構(gòu)造
(一)防火、防煙、疏散的要求
(1)樓梯間前室和封閉樓梯間的內(nèi)墻上,除在同層開設(shè)通向公共走道的疏散門外,不應(yīng)開設(shè)其他的房間門窗(住宅除外)。樓梯間內(nèi)宜有天然采光,并不應(yīng)有影響疏散的凸出物。
(2)樓梯間及其前室內(nèi)不應(yīng)附設(shè)燒水間,可燃材料儲藏室,非封閉的電梯井,可燃?xì)怏w管道,甲、乙、丙類液體管道等。
(3)在住宅內(nèi),可燃?xì)怏w管道如必須局部水平穿過樓梯間時(shí),應(yīng)采取可靠的保護(hù)設(shè)施。
(4)室外疏散樓梯和每層出口處平臺,均應(yīng)采取非燃燒材料制作。平臺的耐火極限應(yīng)≥1h,樓梯段的耐火極限應(yīng)≥0.25h(15min)。在樓梯周圍2m內(nèi)的墻面上,除疏散門外,不應(yīng)設(shè)其他門窗洞口。疏散門不應(yīng)正對樓梯段。疏散出口的門內(nèi)、門外1.40m范圍內(nèi)不應(yīng)設(shè)踏步,且門必須向外開,并不應(yīng)設(shè)置門檻。疏散樓梯的最小凈寬度見表1A411033-1。
高層建筑
醫(yī)院病房樓
居住建筑
其他建筑 疏散樓梯的最小凈寬度表(1居2他3醫(yī)院) 1A411033-1 疏散樓梯的最小凈寬度(m) 1.30 1.10 1.20
(5)疏散用樓梯和疏散通道上的階梯不宜采用螺旋樓梯
和扇形踏步。當(dāng)必須采用時(shí)踏步上下兩級所形成的平面角度應(yīng)
≤10°,且每級離扶手25cm處的踏步深度應(yīng)≥22cm。
(二)樓梯的空間尺度要求
(1)除應(yīng)符合防火規(guī)范的規(guī)定外,供日常主要交通用的樓
梯的梯段凈寬應(yīng)根據(jù)建筑物使用特征,一般按每股人流寬為0.55+(0~0.15)m的人流股數(shù)確定,并應(yīng)≥兩股人流。
注:0~0.15m為人流在行進(jìn)中人體的擺幅,公共建筑人流眾多的場所應(yīng)取上限值。
39
(2)住宅套內(nèi)樓梯的梯段凈寬,當(dāng)一邊臨空時(shí),應(yīng)≥0.75m;當(dāng)兩側(cè)有墻時(shí),應(yīng)≥0.9m。套內(nèi)樓梯的踏步寬度應(yīng)≥0.22m,高度應(yīng)≤0.20m,扇形踏步轉(zhuǎn)角距扶手邊0.25m處,寬度應(yīng)≥0.22m。
(3)梯段改變方向時(shí),平臺扶手處的最小寬度應(yīng)≥梯段凈
寬。當(dāng)有搬運(yùn)大型物件需要時(shí),應(yīng)再適量加寬。
(4)樓梯休息平臺寬度應(yīng)≥梯段的寬度;樓梯踏步的寬度b
和高度h的關(guān)系應(yīng)滿足:2h+b=600~620mm;每個(gè)梯段的踏步一
般應(yīng)≤18級,亦應(yīng)≥3級。
(5)樓梯平臺上部及下部過道處的凈高應(yīng)≥2m。梯段凈高應(yīng)
≥2.2m。(2005單6)(2006建單8)
注:梯段凈高為自踏步前緣線(包拮最低和最高一級踏步前緣線以
外0.3m范圍內(nèi))量至直上方突出物下緣間的垂直高度。
(6)樓梯應(yīng)至少于一側(cè)設(shè)扶手,梯段凈寬達(dá)三股人流時(shí)應(yīng)
兩側(cè)設(shè)扶手,達(dá)四股人流時(shí)可加設(shè)中間扶手。
(7)室內(nèi)樓梯扶手高度自踏步前緣線量起宜≥0.9m。樓梯
水平段欄桿長度>0.5m時(shí),其扶手高度應(yīng)≥1.05m。
(8)踏步前緣部分宜有防滑措施。
(9)樓梯踏步的高寬比應(yīng)符合表1A411033-2的規(guī)定。(2013單4)
樓梯踏步最小寬度和最大高度(m)(幼小住7樓、2套5專8大場)表1A411033-2 樓梯類別 最小寬度 最大高度
住宅共用樓梯
幼兒園、小學(xué)校等樓梯
電影院、劇場、體育館、商場、醫(yī)院、旅館和大中學(xué)校等樓梯
其他建筑樓梯
專用疏散樓梯
服務(wù)樓梯、住宅套內(nèi)樓梯 0.26
0.26 0.28 0.26 0.25 0.22 0.175 0.15 0.16 0.17 0.18 0.20
注:無中柱螺旋樓梯和弧形樓梯離內(nèi)側(cè)扶手0.25m處的踏步寬度應(yīng)≥0.22m。
二、掌握墻體的建筑構(gòu)造
(一)墻體建筑構(gòu)造的設(shè)計(jì)原則
(1)在內(nèi)外墻做各種連續(xù)整體裝修時(shí),如抹灰、貼面磚等;主要解決與主體結(jié)構(gòu)的附著,防止脫落和表面的開裂。根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)和變形縫的位置,正確處理裝修層的分縫和接縫設(shè)計(jì)。(2011多6)
(2)在結(jié)構(gòu)梁板與外墻連接處和圈梁處,由于結(jié)構(gòu)的變形會引起外墻裝修層的開裂,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮分縫措施。
40
(3)當(dāng)外墻為內(nèi)保溫時(shí),在窗過梁,結(jié)構(gòu)梁板與外墻連接處和圈梁處產(chǎn)生冷橋現(xiàn)象,引起室內(nèi)墻面的結(jié)露,在此處裝修時(shí),應(yīng)采取相應(yīng)措施;如外墻為外保溫,不存在此類問題。
(4)建筑主體受溫度的影響而產(chǎn)生的膨脹收縮必然會影響墻面的裝修層,凡是墻面的整體裝修層必須考慮溫度的影響,做分縫處理。
(5)凡是使用膠粘劑的材料,如細(xì)木工板、膠合板、密度板等和油漆、涂料制品將對室內(nèi)造成甲醛和苯的污染;選材時(shí)應(yīng)按國家規(guī)范要求執(zhí)行。
(6)在保溫、隔熱方面應(yīng)和建筑節(jié)能設(shè)計(jì)結(jié)合減少能源的消耗。
(7)有特殊要求的室內(nèi)的聲學(xué)環(huán)境(音樂廳、電影院等演出性建筑)設(shè)計(jì),應(yīng)正確選擇材料,進(jìn)行正確的構(gòu)造設(shè)計(jì)。
(8)墻面的色彩應(yīng)遵照色彩對大多數(shù)人產(chǎn)生的有益影響迸行設(shè)計(jì)。
(二)門、窗
(1)門窗的功能主要解決采光、通風(fēng)、防風(fēng)雨、保溫、隔熱、遮陽、隔聲、疏散、防火、防盜等問題。根據(jù)功能要求分:有保溫門窗、隔聲門窗、防火門窗、自動(dòng)門窗、防盜門窗等。窗臺低于0.80m時(shí),應(yīng)采取防護(hù)措施。
(2)門窗與墻體結(jié)構(gòu)的連接:(2006裝單18)
1)門窗應(yīng)注意門窗框與墻體結(jié)構(gòu)的連接,接縫處應(yīng)避免剛性接觸,應(yīng)采用彈性密封材料(發(fā)泡劑);建筑外門窗的安裝必須牢固。在砌體上安裝門窗嚴(yán)禁用射釘固定(膨脹螺栓固定)。
2)金屬保溫窗的主要問題是結(jié)露,應(yīng)將與室外接觸的金屬框和玻璃結(jié)合處做斷橋處理,以提高金屬框內(nèi)表面的溫度,達(dá)到防止結(jié)露的目的。
3)隔聲窗一般采取雙層或三層玻璃。為防止共振降低隔聲效果,各層玻璃的空氣層厚度應(yīng)不同,且不能平行放置(防共振);所有接縫處應(yīng)注意做成隔振的彈性阻尼(耐候密封膠)構(gòu)造。
4)防火門窗應(yīng)按防火規(guī)范要求
制作,玻璃應(yīng)是防火安全玻璃;有防
爆特殊要求的房間,其窗應(yīng)考慮自動(dòng)
泄壓防爆功能。 (三)墻身細(xì)部構(gòu)造
(1)勒腳部位外抹水泥砂漿
或外貼石材等防水耐久的材料,高度≥700mm。應(yīng)與散水、墻身水平防潮層形成閉合的防潮系統(tǒng)。
(2)散水(明溝):(參考下圖a)(2006裝單1)
1)沿建筑物四周、在勒腳與室外地坪相接處、用不透水材料(如C20混凝土、毛石)做的地面排水坡(溝)使雨水、室外地面水迅速排走、遠(yuǎn)離基礎(chǔ)。
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2)散水的寬度應(yīng)根據(jù)土壤性質(zhì)、氣候條件、建筑物的高度和屋面排水形式確定,宜為600?1000mm;當(dāng)采用無組織排水時(shí),散水的寬度可按檐口線放出200?300mm。
3)散水的坡度可為3%?5%。當(dāng)散水采用混凝土?xí)r,宜按20m?30m間距設(shè)置伸縮縫。 4)散水與外墻之間宜設(shè)縫,縫寬可為20?30mm,縫內(nèi)應(yīng)填彈性膨脹防水材料。
(3)水平防潮層:在建筑底層內(nèi)墻腳、外墻勒腳部位設(shè)置連續(xù)的防潮層隔絕地下水的毛細(xì)滲透,避免墻身受潮破壞。內(nèi)墻兩側(cè)地面有高差時(shí),在墻內(nèi)兩道水平防潮層之間加設(shè)垂直防潮層。水平防潮層的位置:做在墻體內(nèi)、高于室外地坪、位于室內(nèi)地層密實(shí)材料墊層中部、室內(nèi)地坪(±0.000)以下60mm處。(參考圖b)
(4)墻體與窗框連接處,必須用彈性材料嵌縫以防風(fēng)、水滲透。窗洞過梁和外窗臺要做好滴水,滴水凸出墻身≥60mm;在其下端做有效的滴水處理,防止窗下墻的污染。(參考圖c)
(5)女兒墻:(參考圖d)(2004單9)(2015案2.3)
與屋頂交接處必須做泛水,高度≥350mm(規(guī)范圖集上為250,但為了響應(yīng)書本內(nèi)容,我把貼圖改為了350)。為防止女兒墻外表面的污染,壓檐板上表面應(yīng)向屋頂方向傾斜10%,并出挑≥60mm。
(6)非承重墻的要求:保溫隔熱;隔聲、防火、防水、防潮等。
1)輕鋼龍骨輕質(zhì)板墻在隔撞擊聲時(shí),應(yīng)在輕鋼龍骨與主體結(jié)構(gòu)的
連接之間加彈性阻尼材料;
2)輕質(zhì)材料墻體隔空氣聲較差,作為分戶墻和外墻時(shí)墻體厚度應(yīng)≥200mm;
3)輕型砌塊墻在高度3m處應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝土圈梁,交接和轉(zhuǎn)角
處應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱,并沿高度方向每500mm加≥兩根直徑
6mm、長度≥1000mm鋼筋。
三、更多更全內(nèi)容+2499074241
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