工業(yè)與民用建筑的設(shè)計(jì)要求和荷載取值

工業(yè)與民用建筑——從課堂走向工程理論實(shí)踐工業(yè)與民用建筑多屬于建筑工程范圍，從普通意義上講就是房屋建筑。工業(yè)建筑是指直接為生產(chǎn)服務(wù)的建筑，包括廠房、車間等；民用建筑則是滿足人們生產(chǎn)生活需要的輔助性建筑，包括：普通住宅樓，寫字樓，各種綜合樓等等。與橋梁工程、隧道工程、交通工程，工程防災(zāi)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估列屬于土木工程。從目前學(xué)習(xí)的過程來看，它包括了高等數(shù)學(xué)、概率論、物理學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，專業(yè)基礎(chǔ)課程有材料力學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、流體力學(xué)、材料學(xué)、房屋建筑學(xué)、專業(yè)英語，混凝土鋼結(jié)構(gòu)原理等等。建筑工程因涉及人類生活建筑和建造的各個(gè)方面，從家到辦公室到商店到學(xué)校，生活的每一個(gè)方面都離不開一個(gè)遮風(fēng)擋雨，給我們溫暖的房子，社會(huì)主義溫飽工程就是以解決百姓吃住為出發(fā)點(diǎn)，而社會(huì)主義小康社會(huì)建設(shè)則是在原有基礎(chǔ)上提供給人民更好的居住環(huán)境和更多的生活設(shè)施，這些都離不開我們土木人的努力和付出，因此，作為一個(gè)土木人，在學(xué)好本專業(yè)給人民謀幸福的同時(shí)，我們不禁產(chǎn)生一種自豪感，自豪的來源就是這些我們的作品和成就。隨著時(shí)代的發(fā)展，建筑行業(yè)日新月異，建筑從最初的遮風(fēng)擋雨和提供溫暖的住所逐漸走向了藝術(shù)和觀賞的道路，建筑帶給人們?cè)絹碓蕉嗟囊曈X震撼和審美新視野，同時(shí)人類的需求也對(duì)建筑的多功能提出了很大的挑戰(zhàn)，對(duì)建筑工程技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新提供了挑戰(zhàn)和動(dòng)力。從08年北京奧運(yùn)的水立方、鳥巢、五棵松體育館到2010上海世博國(guó)家館、世博中心以及上海金融中心、上海大廈等一系列建筑的輝煌崛起，我們看到了建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展和欣欣向榮，我們有理由相信，掌握好了基礎(chǔ)知識(shí)，積極參加工程實(shí)踐，在未來的社會(huì)上，作為土木人我們可以有更大的作用！進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要做到技術(shù)先進(jìn)。經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量，首先我們必須遵從的就是《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068—2001）的規(guī)定，使結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用年限內(nèi)具有足夠的可靠度。超過了使用年限結(jié)構(gòu)的可靠度就會(huì)下降，確保結(jié)構(gòu)的使用年限內(nèi)的可靠度這是“標(biāo)準(zhǔn)”的強(qiáng)制性要求。一般來說結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)與其極限狀態(tài)有關(guān)，最普遍的年限分類見下表：結(jié)構(gòu)使用年限分類漁類別忽設(shè)計(jì)使用年限報(bào)示例攔1習(xí)5窗臨時(shí)性結(jié)構(gòu)論2兆25醒易于替換的結(jié)偷構(gòu)構(gòu)件蔥3室50粱普通房屋和構(gòu)詢筑物貞4貴100顫紀(jì)念性建筑和陽特別重要的建項(xiàng)筑結(jié)構(gòu)工程建筑一般分上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)是指地面以上的部分，下部是指地面以下的部分。對(duì)地基基礎(chǔ)，在《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068—2001)中特別強(qiáng)制規(guī)定了對(duì)地基基礎(chǔ)等級(jí)的要求：“地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)安全等級(jí)及按抗震要求設(shè)計(jì)時(shí)建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)，尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范的規(guī)定。”同時(shí)“基礎(chǔ)設(shè)計(jì)安全等級(jí)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定采用，但結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)不應(yīng)小于1.0?！迸c工程建筑可靠度指標(biāo)緊密關(guān)系的另外一個(gè)名詞就是建筑所將會(huì)承受的各種荷載作用，這里按照荷載隨時(shí)間的變異分為永久荷載、可變荷載和偶然荷載。永久荷載應(yīng)根據(jù)其建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造確定。例如，鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓面，通常有現(xiàn)澆樓面板自重、班上找平層自重和板底抹灰層自重三個(gè)部分組成，若該建筑物需要吊頂，則應(yīng)包括吊頂自重。在我國(guó)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001)給出了常用材料和構(gòu)建自重以供查用，其中代表性的：鋼筋混凝土重力密度25KN/㎡﹒m，水泥砂漿重力密度20KN/㎡﹒m以及混合砂漿重力密度17KN/㎡﹒m。可變荷載分為樓面和屋面活荷載、雪荷載、風(fēng)荷載這三大工程中常見到的荷載類型。對(duì)于不同使用功能的建筑，可變荷載的取值是不同的，我國(guó)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009—2001）中給出了樓面和屋面活荷載的取值。雪荷載因我國(guó)地域遼闊，各地個(gè)季節(jié)氣候因素影響不一，所以取之不盡相同。在荷載規(guī)范中給出了全國(guó)各城市重現(xiàn)期n為10年、50年和100年。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，基本雪壓S0應(yīng)按50年一遇來計(jì)算。其中雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算可以按下列公式進(jìn)行：Sk=μrs0其中μr為雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值(`kN/m^2`)；對(duì)于風(fēng)荷載，其基本計(jì)算公式為Wk=βzμsμzW0Wk——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值kPa（kN/㎡）μs——體型系數(shù)；《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001)給出了全國(guó)各城市的重現(xiàn)期為10年、50年和100年的風(fēng)壓值，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)基本風(fēng)壓按50年一遇的風(fēng)壓值采用，但不得小于0.3KN/㎡。同時(shí)風(fēng)壓高度變化系數(shù)應(yīng)根據(jù)地面粗糙度和離地面或海平面的高度確定，其中荷載規(guī)范中對(duì)于地面粗糙度的分類有A類：近海海面及海島、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)這四大類。風(fēng)載體型系數(shù)由建筑物外形決定。對(duì)不考慮風(fēng)壓脈動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響時(shí)βz可取1.0。港在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)授計(jì)時(shí)，必須要飼考慮到的還有害一個(gè)因素就是獸偶然荷載作用圍，具體指在結(jié)跟構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期充內(nèi)不一定出現(xiàn)婆，而一旦出現(xiàn)席其量值很大且莖持續(xù)時(shí)間較短顏的荷載，例如獨(dú)地震、爆炸和閉海嘯等。我國(guó)持是一個(gè)地震多藍(lán)發(fā)國(guó)家，地處灘亞歐地震帶和浸環(huán)太平洋地震記帶邊緣，每年辭因地震給我國(guó)溫帶來的經(jīng)濟(jì)損仇失和人員死亡鴿不計(jì)其數(shù)，嚴(yán)逮重印象了我國(guó)翠社會(huì)主義建設(shè)幼。曾200澆8卷年萄5趁月臺(tái)1輩2州日在我國(guó)營(yíng)四川汶川贏發(fā)分生木8魯級(jí)特大地震。態(tài)據(jù)統(tǒng)計(jì)，破地震于共計(jì)格造屋成誼6718廈3沾人遇難畢，艇36182饒2嘗人受傷，失灣蹤蹲2079燕0震人。緊急轉(zhuǎn)移美安屑置城1500.6教34班1礎(chǔ)萬人，累計(jì)受皆災(zāi)人妄數(shù)苗4561.2米76土5窯萬人。歌僅就工業(yè)而言拆，何四川全省侍有版2242矩8汁家企業(yè)受到不塌同程度災(zāi)害，惠經(jīng)濟(jì)損失超蠶過夜200導(dǎo)0拿億元，企業(yè)職推工遇肅難灌441株4無人，受飄傷式1254客5閃人尸。災(zāi)后，國(guó)家郵和人民捐款數(shù)衫以百億計(jì)以供盲災(zāi)后重建玩。因此做好建某筑的防災(zāi)減災(zāi)拾工作，尤其是逼我國(guó)地震多發(fā)豈地帶的建筑抗撒震，有著重大感的社會(huì)意義和性戰(zhàn)略意義。在付實(shí)際工程實(shí)踐駱中，對(duì)各類建懲筑的抗震計(jì)算句應(yīng)分別采用以科下方法：裝高度不超過暮40m粥，以剪切變形沈?yàn)橹髑屹|(zhì)量和駁剛度沿高度分懷布比較均勻的遼結(jié)構(gòu)，以及近朝似于單質(zhì)點(diǎn)體扔系的結(jié)構(gòu)，可嗓采用底部剪力次法等簡(jiǎn)化法趨。豆除一款外的結(jié)蛇構(gòu)建筑，宜采會(huì)用振型分解反竊應(yīng)譜法。的特別不規(guī)則的校建筑，甲類建潤(rùn)筑和規(guī)定范圍墳高度的高層建趣筑，應(yīng)采用時(shí)西程分析法椒進(jìn)行多遇地震猴的補(bǔ)充計(jì)算；能可取多條時(shí)程獄曲線計(jì)算結(jié)果晝平均值與振型宅分解反應(yīng)譜法圾計(jì)算結(jié)果較大殺值。愚同時(shí)，建筑結(jié)嶼構(gòu)的地震影響深系數(shù)應(yīng)該根據(jù)執(zhí)烈度、場(chǎng)地類逗別、設(shè)計(jì)地震杜分組，以及結(jié)睜構(gòu)的自振周期巧和阻尼比來確壇定，地震的影什響系數(shù)曲線如帖下圖所示，分閑四個(gè)階段：詢上述四個(gè)公式吉分別對(duì)應(yīng)四個(gè)抖階段：都直線上升階段勺，周期小兆于門0.1紅s剩的區(qū)段；味水平段，白自拖0.1存s纖至特定周期段洋；觸曲線下降段，灣自特征周期至漆五倍特征周期甩段；惑直線下降段，險(xiǎn)自五倍周期段絞至境6欲s衰區(qū)段。干另外還應(yīng)根據(jù)獲可變荷載的特大征取值組合系丈數(shù)以及阻尼調(diào)市整系數(shù)和阻尼范衰減系數(shù)。志這些只是對(duì)有拔關(guān)工程建筑設(shè)豆計(jì)要求文件的劍學(xué)習(xí)，更多的段工程問題，工安程技術(shù)需要我登們?cè)诂F(xiàn)實(shí)的工危程項(xiàng)目中去自禽己體悟和學(xué)習(xí)未。工程理論的死實(shí)踐胞注定要聯(lián)系和惑應(yīng)用到實(shí)際的艱工程項(xiàng)目中去嚇，啞從專業(yè)的角度渠來講，一個(gè)完媽整的結(jié)構(gòu)工程灌設(shè)計(jì)和施工有知以下步驟眾：導(dǎo)(1水)沫了解項(xiàng)目?jī)?nèi)容票，例如，要求析建設(shè)某一廠辦違公樓，二跨三旨層，跨度郊6.3m找和剩5.1m起，長(zhǎng)度拆42.9m啟，柱子之間距齡離為譯3.9m倆，房屋總高度蟲10.85m劣，通過建筑設(shè)選計(jì)人員拿到施舅工目標(biāo)立面圖配和剖面圖，以銀及各層平面布膀置詳圖零。漲(2芒)趙素土夯實(shí)，做罩好地面地基工京程箏。訊(嶼3)因樓面，屋面項(xiàng)掠目斥。笑(4毫)酒內(nèi)墻和外墻飾疲面捷。痕(5騎)染頂棚工程攀。萬(6自)摔樓梯間平臺(tái)樓睬面和踏面云。雷(7綁)縱門窗五金以及吃樓梯欄桿和扶彎手。這些都是搬工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沈和施工在實(shí)際酒運(yùn)用中的基本灰步驟。除此之輪外，對(duì)樓板設(shè)贈(zèng)計(jì)的荷載、次騰梁設(shè)計(jì)的荷載嫁、邊框架設(shè)計(jì)伍的荷載的計(jì)算滲也是重點(diǎn)。其賠中在對(duì)邊框設(shè)換計(jì)的荷載計(jì)算鈔中還必須要考?jí)蹜]到風(fēng)荷載和獸地震荷載的影頂響。在判定結(jié)嶺構(gòu)是否安全的瞇時(shí)候，對(duì)截面榮設(shè)計(jì)的要求原效則是