一級建筑師建筑結構輔導資料匯總

1、 2011年一級建筑師建筑結構輔導：正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 這種極限狀態(tài)對應于結構或結構構件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值的狀態(tài)。當出現下列狀態(tài)之一時，即認為超過了正常使用極限狀態(tài)： (1)影響正常使用或外觀的變形，如梁的撓度過大影響正常使用。 (2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫)(3)影響正常使用的振動，如樓板的振幅過大影響正常使用; (4)影響正常使用的其他特定狀態(tài)，如基礎產生不均勻沉降過大。 在建筑結構設計時，除了考慮結構功能的極限狀態(tài)之外，還須根據結構在施工和使用中的環(huán)境條件和影響，區(qū)分下列三種設計狀況： (1)持久狀況，即在結構使用過程中一定出現，其持續(xù)

2、期很長的狀況，例如房屋結構承受家具和正常人員荷載的狀況。持續(xù)期一般與設計使用年限為同一數量級。 (2)短暫狀況，即在結構施工和使用過程中出現概率較大，而與設計使用年限相比持續(xù)期很短的狀況，如結構施工和維修時承受堆料荷載的狀況。 (3)偶然狀況，即在結構使用過程中出現概率很小，且持續(xù)期很短的狀況，如結構遭受火災、爆炸、撞擊、罕遇地震等作用。 這三種設計狀況分別對應不同的極限狀態(tài)設計。對于持久狀況、短暫狀況和偶然狀況，都必須進行承載能力極限狀態(tài)設計;對于持久狀況，尚應進行正常使用極限狀態(tài)設計;而對于短暫狀況，可根據需要進行正常使用極限狀態(tài)設計。2011年一級建筑師建筑結構輔導：結構上的作用結構上的

3、作用、作用效應和結構抗力結構產生各種效應的原因，統(tǒng)稱為結構上的作用。結構上的作用包括直接作用和間接作用。直接作用指的是施加在結構上的集中力或分布力，例如結構自重、樓面活荷載和設備自重等。直接作用的計算一般比較簡單，引起的效應比較直觀。間接作用指的是引起結構外加變形或約束變形的作用，例如溫度的變化、混凝土的收縮或徐變、地基的變形、焊接變形和地震等，這類作用不是以直接施加在結構上的形式出現的，但同樣引起結構產生效應。間接作用的計算和引起的效應一般比較復雜，例如地震會引起建筑物產生裂縫、傾斜下沉以至倒塌，但這些破壞效應不僅僅與地震震級、烈度有關，還與建筑物所在場地的地基條件、建筑物的基礎類型和上部結

4、構體系有關。 過去習慣上將上述兩類不同性質的作用統(tǒng)稱為荷載。例如將溫度變化稱為溫度荷載，將地震作用稱為地震荷載等，這樣就混淆了兩類不同性質的作用，特別是對間接作用的復雜性認識不足。 根據目前結構理論發(fā)展水平以及現有規(guī)范頒布的現狀，對直接作用在結構上的荷載可按建筑結構荷載規(guī)范(gb500092001)(以下簡稱荷載規(guī)范)的規(guī)定采用，對間接作用，除了對地震作用按建筑抗震設計規(guī)范(gb500112001)(以下簡稱抗震規(guī)范)的規(guī)定采用外，其余的間接作用暫時還未制定相應的規(guī)范。 考慮到廣大設計人員的現狀及習慣上的銜接，目前還未將兩類作用嚴格劃分，而將其簡稱為荷載。作用在結構上的直接作用或間接作用，將引

5、起結構或結構構件產生內力(如軸力、彎矩、剪力、扭矩等)和變形(如撓度、轉角、側移、裂縫等)，這些內力和變形總稱為作用效應，其中由直接作用產生的作用效應稱為荷載效應。2011年一級建筑師建筑結構輔導：建筑結構功能 結構在規(guī)定的時間(設計使用年限)，在規(guī)定的條件下(正常設計、施工、使用、維修)必須保證完成預定的功能，這些功能包括： (1)安全性，即建筑結構在正常施工和正常使用時，能承受可能出現的各種作用(如荷載、溫度變化、正常維修)。并且在設計規(guī)定的偶然事件(如地震、爆炸)發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。 (2)適用性，即建筑結構在正常使用過程中，應保持良好的工作性能。例如結構構件應有足

6、夠的剛度，以免產生過大的振動和變形，使人產生不適的感覺。 (3)耐久性，即建筑結構在正常維修條件應能在規(guī)定的設計使用年限滿足安全、實用性的要求。 上述對結構安全性、適用性、耐久性的要求總稱為結構的可靠性。結構的可靠性的概率度量稱為結構的可靠度。也就是說，可靠度是指在規(guī)定的時間內和規(guī)定的條件下，結構完成預定功能的概率。 結構的設計使用年限是指設計規(guī)定的結構或結構構件不需進行大修，即可按預定目的使用的時期，我國現行規(guī)范規(guī)定的設計使用年限應按表1-1采用。 由此可見，我國通常的建筑結構設計的使用年限是50年。對于按照我國現行設計規(guī)范選用的可變作用及與時間有關的材料性能等取值而選用的時間參數則稱為設計

7、基準期。它不等同于建筑結構的設計使用年限。統(tǒng)一標準規(guī)定的設計基準期為50年。相應的建筑結構荷載規(guī)范所考慮的荷載統(tǒng)計參數都是按設計基準期為50年確定的，如設計時需采用其他設計基準期，則必須另行確定在設計基準期內最大荷載的概率分布及相應的統(tǒng)計參數。2011年一級建筑師建筑結構輔導：荷載準永久值 對可變荷載，在設計基準期內，其超越的總時間約為設計基準期一半的荷載值。 作用在建筑物上的可變荷載(如住宅樓面上的均布活荷載為2.0kn/)，其中有部分是長期作用在上面的(可以理解為在設計基準期50年內，不少于25年)，而另一部分則是不出現的。因此，我們也可以把長期作用在結構物上面的那部分可變荷載看作是永久活

8、載來對待。可變荷載的準永久值，為可變荷載標準值乘以荷載準永久值系數q也就是說，準永久值系數q，為荷載準永久值與荷載標準值的比值，其值恒小于1.0。 在荷載規(guī)范中，規(guī)定了各種不同建筑樓面上均布活荷載的準永久值系數q，如對住宅樓面的均布活荷載，其準永久值系數q=0.4，而對書庫、檔案庫則q=0.8，這表示了對不同用途的建筑物，其準永久值系數q是不同的。q的大小表示了均布活荷載數值變動的大小，q大表示變動較小，q小則表示變動大。如住宅樓面的均布活荷載標準值為2.0kn/，準永久值系數q=0.4，因此，荷載準永久值為2.00.4=0.8kn/;而對一般書庫、檔案庫樓面均布活荷載為5.0kn/，準永久值

9、系數q=0.8，因此荷載準永久值為5.00.8=4.0kn/2011年一級建筑師建筑結構輔導：荷載分項系數 荷載分項系數 荷載分項系數是在設計計算中，反映了荷載的不確定性并與結構可靠度概念相關聯的一個數值。對永久荷載和可變荷載，規(guī)定了不同的分項系數。 (1)永久荷載分項系數g：當永久荷載對結構產生的效應對結構不利時，對由可變荷載效應控制的組合取g=1.2;對由永久荷載效應控制的組合，取g=1.35。當產生的效應對結構有利時，般情況下取g=1.0;當驗算傾覆、滑移或漂浮時，取g=0.9;對其余某些特殊情況，應按有關規(guī)范采用。 (2)可變荷載分項系數q：般情況下取q=1.4;但對工業(yè)房屋的樓面結構

10、，當其活荷載標準值4kn/時，考慮到活荷載數值已較大，則取q=1.3。2011年一級建筑師建筑結構輔導：荷載的分類荷載是一個不確定的隨機變量。在規(guī)定設計基準期為50年，在這段期間內，荷載不僅在量值上是變化的，并且，作用在結構上的時間持續(xù)性也是變化的。因此將荷載按以下原則進行了分類。 1.按隨時間變異分類(1)永久荷載(亦稱恒載)。在設計基準期內，其量值不隨時間變化，或即使有變化，其變化值與平均值相比可以忽略不計的荷載。如結構的自重、土壓力、預應力等。 (2)可變荷載(亦稱活載)。在設計基準期內，其量值隨時間變化，且其變化值與平均值相比不能忽略的荷載。如樓(屋)面活荷載、屋面積灰荷載、雪荷載、風

11、荷載、吊車荷載等。 (3)偶然荷載。在設計基準期內，可能出現，也可能不出現，但一旦出現，其量值很大且持續(xù)時間很短的荷載。如地震、爆炸力、撞擊力等。 2.按隨空間位置的變異分類 (1)固定荷載。在結構空間位置上具有固定分布的荷載。如結構自重、樓面上的固定設備荷載等。 (2)自由荷載。在結構上的一定范圍內可以任意分布的荷載。如民用建筑樓面上的活荷載、工業(yè)建筑中的吊車荷載等。 3.按結構的動力反應分類 (1)靜態(tài)荷載。對結構或結構構件不產生加速度或產生的加速度很小可以忽略不計。如結構的自重、樓面的活荷載等。 (2)動態(tài)荷載。對結構或構件產生不可忽略的加速度。如吊車荷載、地震作用、作用在高層建筑上的風

12、荷載等。2011年一級建筑師建筑結構輔導：荷載的代表值設計中用來驗算極限狀態(tài)所采用的荷載量值，例如標準值、組合值、頻遇值和準永久值。 1.荷載標準值 荷載標準值是指在結構的設計基準期內，在正常情況下可能出現的最大荷載值，例如在荷載規(guī)范中，住宅樓面的均布活荷載規(guī)定為2.0kn/。 對于永久荷載的標準值，是按結構構件的尺寸(如梁、柱的斷面)與構件采用材料的重度的標準值(如梁、柱材料為鋼筋混凝土，則其重度的標準值一般取25kn/m3)來確定的數值。對常用材料重度，可按荷載規(guī)范附錄a采用。 對于可變荷載的標準值，則由設計基準期內最大荷載概率分布的某一分位數來確定，一般取具有95%保證率的上分位值，但對

13、許多還缺少研究的可變荷載，通常還是沿用傳統(tǒng)的經驗數值。對可變荷載的標準值，可按荷載規(guī)范的規(guī)定采用。2.荷載組合值當結構上作用兩種或兩種以上的可變荷載時，考慮到其同時達到最大值的可能性較少，因此，在按承載能力極限狀態(tài)設計或按正常使用極限狀態(tài)的短期效應組合設計時，應采用荷載的組合值作為可變荷載的代表值。 可變荷載的組合值，為可變荷載乘以荷載組合值系數。組合值系數見荷載規(guī)范表4.1.1。 3.荷載頻遇值 對變荷載，在設計基準期內，其超越的總時間為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值。 可變荷載頻遇值應取可變荷載標準值乘以荷載頻遇值系數。荷載頻遇值系數見荷載規(guī)范2011年一級建筑師建筑結構輔導：承載能力極限狀態(tài)區(qū)分結構是否卡靠與失效，其分界標志就是極限狀態(tài)。當整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求，這種特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。 承載能力極限狀態(tài) 當結構或結構構件達到最大承載能力，或產生了不適于繼續(xù)承載的變形時，即認為超過了承載能力極限狀態(tài)。例如： (1)整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡例如煙囪在風荷載作用下整體傾翻 (2)結構構件或連接因超過材料強度而破壞(包括疲勞破壞)，例如軸心受壓短柱中的混凝土和鋼筋分別