万博manbetx官网主页 > 建筑结构设计 >
《建筑结构设计》东南大学邱洪兴 第一章 通论课
发布人:万博manbetx官网 来源:万博manbetx体育 日期:2020-07-11 10:28

  《建筑结构设计》东南大学邱洪兴 第一章 通论课件_工学_高等教育_教育专区。《建筑结构设计》东南大学邱洪兴 2013年课件

  建筑结构设计 主讲:邱洪兴136****3025 东南大学 土木工程学院 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 一、课程性质、地位与作用 ?土木工程专业的主要业务范围包括房屋、桥梁、隧道、 地下建筑、矿井等工程项目的设计、施工与管理。 ?结构设计类课程不仅是设计工作的核心知识,也是施 工管理类工作的基础知识;处于培养方案中“基础”— —“工程基础”——“工程”三大模块中的顶层。 ? 《建筑结构设计》是结构设计类核心课程、工程基础 的综合应用平台、从“理论设计”到“工程设计”的桥梁、 工程实践的交会点。 ?对工程素质和工程能力培养具有不可替代的作用 2 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 二、教学——、交叉、融合 融合是目的,交叉是手段,是前提。 先修课程 房屋建筑学 结构力学 土力学 工程结构设计原理 从使用功能和 桥梁工程 审美角度介绍 房屋的构成, 平行课程 侧重房屋的 “形” 地下结构 从既有结构模型 出发,研究各种 结构类型的分析 建筑结构设计 方法;是上部结 构分析的基础 介绍土的工 基础工程 程性质;各 种地基模型 的计算方法 介绍梁、板、 柱、墙、杆、 索等基本构件 在各种受力状 工程施工 态下抗力 后续课程及环节 大跨空间结构 特种结构 毕业设计 3 工程结构抗震与防灾 三、内容组织 ?课程涵盖房屋混凝土结构、钢结构、砌体结构和型钢混 凝土组合结构;包括楼盖等水平结构体系;单层厂房、 多层框架、高层剪力墙等竖向结构体系;常用基础。 ?以结构形式为纽带,将混凝土、钢、砌体和型钢混凝土 等不同材料的结构有机地结合在一起; ?按照实际工程的一般设计过程,即结构选型与布置→ 计算模型选取与结构分析→构件设计与细部构造为主线 将不同结构形式的内容贯穿起来。 4 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 四、教学方法 ?讲课、自学、讨论、设计,多种教学形式交替 ?讲一、做二、考三:自学部分有作业,考题包括作业没 有出现的类型 ?专题研讨 3人一组,自行组合、选题 ?课程设计自主选择题型,1人1题;答疑讨论不讲课 ?角色互换,教师、学生轮流主导 专题讨论学生主持;自学、设计教师只答疑 ?同学参与成绩评定 课程成绩=期末卷面成绩+研讨成绩+平时大作业 5 第1章 结构设计通论 1.1 绪论 1.2 建筑结构的作用 1.3 结构的耐火设计 1.4 结构设计的一般要求 6 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.1 绪论 1.1.1建筑结构的类型及课程内容 工业建筑 建筑物 民用建筑 ?建筑按用途 构筑物 公共建筑 居住建筑 木结构 ?按层数 高规以10层 单层 或28m作为界限 ?按结构材料 多层 高层 超高层 不同构件采 用不同材料 砌体结构 砼结构 钢结构 混合结构 7 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 ?按结构形式 水平结构体系 由房屋中的水平构件组成,包括各层 楼盖和屋盖。三个作用:一是直接承 受作用在楼屋面的竖向荷载,并将它 们传递给竖向结构体系;二是为竖向 构件之间提供水平联系,提高竖向结 构体系抵抗水平荷载的能力;三是把 整体结构上的水平荷载传递和分配给 各竖向构件 竖向结构体系 上 部 结 构 建 筑 结 构 (±0.00以上) 下 部 结 构 (±0.00以下) 由房屋中的竖向构件组成,所有的荷载 (包括水平荷载和竖向荷载)最终都由 它传递给基础;整体结构体系的名称也 常常取决于竖向结构体系。 8 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 ?按结构形式 水平结 构体系 上 部 结 构 (±0.00以上) 梁板结构 大跨结构 网架结构 桁架结构 壳体结构 拱结构 索结构 膜结构 排架结构 刚架结构 承受竖向荷 载为主的墙 承受水平荷 载为主的墙 不同部位 采用不同 结构形式 框架结构 墙体结构 承重墙结构(砌体房屋) 剪力墙结构 平面复合 框架-剪力墙结构 框架-支撑结构 竖向结 构体系 平面不同采 用不同结构形式 筒体结构 复合结构 框架-筒体结构 转换结构 竖向复合 9 底框结构 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 竖向不同采 用不同结构形式 ?按结构形式 上部结构 基础 地下室 条形基础 建筑结构 下部结构 基础 浅基础 十字型基础 筏形基础 箱型基础 深基础 桩基础 地下连续墙 沉井 10 层数、结构材料和竖向结构体系形式构成了完整的结构类型 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 ?课程内容 1.结构设计通论 2.梁板结构 3.单层厂房结构 多层 单层 荷载与设计方法 梁板结构 桁架结构 柱下基础 框架结构 浅基础 水平结构体系 4.多层框架结构 5.高层建筑结构 承重墙 剪力墙 条形、筏形基础 筒体结构 竖向结构体系 墙体结构 复合结构 11 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 6.砌体结构 1.1 绪论 设计通论 1.1.1结构类型 1.1.2 设计程序 1.1.2结构设计的程序(步骤) 方案设计 结构分析 构件设计 绘施工图 一、方案设计 水平结构体系类型 竖向结构体系类型 ?结构选型 基础类型 定位轴线 水平(构件与轴线的关系) ?结构布置 构件布置 竖向(结构标高) 设置变形缝 (包括:伸缩缝、沉降缝和防震缝) 水平构件(根据变形条件和稳定条件) ?尺寸估算 竖向构件(根据侧向位移条件) 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 12 1.1 绪论 设计通论 1.1.1结构类型 1.1.2 设计程序 二、结构分析 ?计算模型 计算单元(从整体结构中选取的有代表性的部分 ) 计算简图(实际结构简化、抽象后得到的计算图式) 荷载计算 计算理论 线弹性 塑性 非线性 解析法 数值法 材料非线性 几何非线性 ?分析方法 数学方法 ?分析内容 静力分析(内力和变形) 动力分析 13 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.1 绪论 设计通论 1.1.1结构类型 1.1.2 设计程序 三、构件设计 控制截面选取 荷载与内力组合 截面设计 节点设计 构造 四、绘制施工图 结构布置图 构件施工图 大样图 施工说明 要求:正确、规范、简洁、美观 14 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.2 建筑结构的作用 1.2.1作用的种类 材料收缩 地基沉降 温度变化 地震作用 永久荷载 直接作用 (荷载) 以力的形式 在结构上的作用 能引起结构效应 的各种原因 间接作用 可变荷载 楼面均布可变荷载 屋面可变荷载 风荷载 吊车荷载 偶然荷载(爆炸、撞击、火灾等) 15 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 荷载需了解其形式、大小、作用和作用方向 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.2.1作用种类 1.2.2荷载代表值 1.2.2荷载代表值 一、标准值(特征值) 定义:在结构设计基准期内可能出现的最大荷载值。 由于荷载本身的随机性,因而设计基准内的最大荷载也是随机 变量。《统一标准》以设计基准期最大荷载概率分布的某个分位 值作为该荷载的代表值。 ?永久荷载 一般取设计基准期内最大荷载概率分布的0.5分位值,即正态分布 的平均值。 ?可变荷载 ?设计基准期内最大荷载的概率模型 16 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 ?设计基准期内最大荷载的概率模型 ?平稳二项随机过程 17 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 平稳二项随机过程 ?荷载一次持续于结构上的时段长度为τ,而在设 计基准期T内可分为r个相等的时段,τ=T/r; ?在每个时段上荷载出现的概率为p,不出现的概率为 q=1-p; ?不同时段上其概率分布函数相同,这种概率分布称 为任意时点荷载概率分布; ?不同时段上的幅值随机变量是相互的,且在时 段上荷载是否出现也相互。 18 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 ?设计基准期内最大荷载的概率模型 ?平稳二项随机过程 ?任意时点概率分布函数 对楼面均布可变荷载、风荷载和雪荷载等均采用极值Ⅰ型作为任 意时点随机变量的概率分布模型, FQ(x)=exp{-exp[-α(x-β)]} (1.2.1) 其中α=1.28255/σ,称为尺度参数;β=μ-0.57722/α,称为众值 19 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 极值I型分布 α=1 0.4 β=1 β=2 0.3 β=3 f(x) 0.2 0.1 0.0 0 1 2 x 3 4 5 20 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 β=2 0.4 α=0.5 0.3 α=1 α=1.5 f(x) 0.2 0.1 0.0 0 1 2 x 21 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 3 4 5 ?设计基准期内最大荷载的概率模型 ?平稳二项随机过程 ?任意时点概率分布函数 对楼面均布可变荷载、风荷载和雪荷载等均采用极值Ⅰ型作为任 意时点随机变量的概率分布模型, FQ(x)=exp{-exp[-α(x-β)]} (1.2.1) 其中α=1.28255/σ,称为尺度参数;β=μ-0.57722/α,称为众值 ?设计基准期内最大荷载的概率分布函数 22 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 最大荷载QT的概率分布 最大荷载QT定义为:QT ? max Q(t ) ?任一时段τ,Q(t)的概率分布为: FQ? ( x) ? P{Q(t ) ? x, t ?? } 由两个不 相容事件 组成 荷载出现(Q(t)≠0) 且荷载值不超过x 两个事件 荷载出现 的交 荷载值不超过x 0?t ?T 荷载 值不 超过 x 两个事件 荷载不出现 荷载不出现(Q(t)=0) 的交 且荷载值不超过x 荷载值不超过x 事件交的概率等于一个事件的概 率与另一个事件条件概率的乘积。 互不相容事件和的 概率等于概率之和 FQ? ( x) ? P{Q(t ) ? 0}P{Q(t ) ? x, t ?? Q(t ) ? 0} ? P{Q(t ) ? 0}P{Q(t ) ? x, t ?? Q(t ) ? 0} 23 FQ? ( x) ? P{Q(t ) ? 0}P{Q(t ) ? x, t ?? Q(t ) ? 0} 幅值随机变量与 p 荷载是否出现相 P{Q(t)≤x}=FQi(x) 互 ? P{Q(t ) ? 0}P{Q(t ) ? x, t ?? Q(t ) ? 0} 1-p 1 FQ? ( x) ? p ? FQi ( x) ? (1 ? p) ? 1 ? p[1 ? FQi ( x)] ?设计基准期内最大荷载概率分布: 它是r个“时段内最大荷载”事件的交;因各时段相互,事件 交的概率等于各事件概率的乘积;又因假定各时段荷载幅值随机 变量的分布函数、荷载出现的概率相同,所以 FQT ( x) ? P{QT ? x} ? P{ max Q(t ) ? x} ? {1 ? p[1 ? FQi ( x)]}r ? ? P{Q(t ) ? x, t ? ? j } ? ?{1 ? p[1 ? FQi ( x)]} j ?1 j ?1 r 0?t ?T r 如果p=1,FQ ? [FQ ( x)] T i r 24 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 当p≠1时,如果p[1-FQ(x)]非常小,根据级数展开的 近似关系: (e-x)r≈(1-x)r 有 x r FQT ( x) ? ? ? p[1 ? FQi ( x)]? 1 ? e x ? ? p [1? FQi ( x )] r ? ? ?e pr ?[1? FQi ( x )] pr ? ? ? ? [1 ? FQi ( x)? 1 ? FQ ( x) ? ? m 其中m=pr为设计基准期内平均出现次数 25 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 ?设计基准期内最大荷载的概率模型 ?平稳二项随机过程 ?任意时点概率分布函数 对楼面均布可变荷载、风荷载和雪荷载等均采用极值Ⅰ型作为任 意时点随机变量的概率分布模型, FQ(x)=exp{-exp[-α(x-β)]} (1.2.1) 其中α=1.28255/σ,称为尺度参数;β=μ-0.57722/α,称为众值 ?设计基准期内最大荷载的概率分布函数 FQT ? FQi ( x) ? ? r (1.2.3) FQ ? FQ ( x) T i ? ? m (1.2.4) FQT ( x) ? exp{ exp[?? ( x ? ?T )]} (1.2.5) ? ?T ? ? ? ln m / ? 26 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 基准期内极值分布 FQ ? [ FQ ( x)] T i m FQ ( x) ? exp{? exp[?? ( x ? ? )]} i 两边取对数: T ln{? ln FQ ( x)} ? ln m ? ? ( x ? ? ) ? ?? ( x ? ? ? T ? ln FQT ( x) ? m exp[?? ( x ? ? )] FQ ( x) ? exp{? exp[?? ( x ? ? ? T ln FQ ( x) ? m{? exp[?? ( x ? ? )]} ln m 两边取指数: ? ) ln m ? FQT ( x) ? exp{ exp[?? ( x ? ?T )]} ? )]} ?T ? ? ? ln m / ? 27 二、可变荷载的组合值 定义:使多项可变荷载组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概 率与该荷载单独出现时相应的概率一致的荷载值。 可变荷载的组合值取标准值乘以组合值系数c 三、可变荷载的频遇值和准永久值 28 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 可变荷载超越方式 Q x 1 i nx t1 可变荷载超过某一水平x 有两种衡量方法: ti tn T t nx或vx Tx=Σti或μx=Tx/T 当考虑结构的局部损坏或疲劳时,通过vx来确定其频遇值; 当考虑结构在使用中引起不舒适感时,通过μx来确定其频遇值。 29 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 二、可变荷载的组合值 定义:使多项可变荷载组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概 率与该荷载单独出现时相应的概率一致的荷载值。 可变荷载的组合值取标准值乘以组合值系数c 三、可变荷载的频遇值和准永久值 在设计基准期内被超越的总时间达到一半基准期的荷载值定义为 准永久值,相当于经常作用的荷载值;频遇值在设计基准期内被超 越的总时间仅占基准期的一小部分,一般取0.1,相当于时而出现的 较大荷载值。 可变荷载的频遇值取标准值乘以频遇值系数f 可变荷载的准永久值取标准值乘以准永久值系数q 30 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.2.1作用种类 1.2.2荷载代表值 1.2.3楼面可变荷载 1.2.3楼面可变荷载 可分为持久性可变荷载Li和临时性可变荷载Lrs。前者p=1,取r=5; 后者取m=5。 ?? Li ? 386.2 N / m 2 ? 对于住宅,调查、 ? 2 统计得到: ?? Li ? 178.1N / m ? ?? Lrs ? 355.2 N / m2 ? ? ? Lrs ? 243.7 N / m2 ? ? αLi=1.28255/σLi=0.007205,αLrs=1.28255/σLrs=0.005256; βLi=μLi-0.57722/αLi=305.9,βLrs=μLrs-0.57722/αLrs=245.2 任意时点 概率分布函数 ? ? ( x ? 305.9) ? ? FLi ? exp?? exp?? ? 138.8 ? ? ? ? ? FLrs ? ? ( x ? 245.2) ? ? ? exp?? exp?? ? 31 190.3 ? ? ? ? ? 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 (1.2.5) 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.2.1作用种类 1.2.2荷载代表值 1.2.3楼面可变荷载 设计基准期内最大持续性可变荷载的概率分布函数 βLiT=βLi+lnr/αLi=305.9+ln5×138.8=529.3 FLiT ? ? ( x ? 529.3) ? ? ? exp?? exp?? ?? 138.8 ? ? ? ? 临时性可变荷载近似取设计基准期内平均出现次数m=5 βLrsT=βLrs+lnm/αLrs=245.2+ln5×190.3=551.5 FLrsT ? ? ( x ? 551.5) ? ? ? exp?? exp?? ?? 190.3 ? ? ? ? 32 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.2.1作用种类 1.2.2荷载代表值 1.2.3楼面可变荷载 基准期T年内最大可变荷载是持久性可变荷载和临时性可变荷载的 组合,取其中一个T年最大值和另一个瞬时值之和,即 LT ? LiT ? Lrs 或 LT ? Li ? LrsT 可求得两组住宅楼面可变荷载最大值的均值、均方差: ① μLT=μLiT+μLrs=609.4+355=964.4 N/m2 σLT=(σ2LiT+σ2Lrs)1/2=(1782+2442)1/2=302.0 N/m2 μLT=μLrsT+μLi=661.3+386=1047.3 N/m2 σLT=(σ2LrsT+σ2Li)1/2=(2442+1782)1/2=302.0 N/m2 33 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 ② 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.2.1作用种类 1.2.2荷载代表值 1.2.3楼面可变荷载 取较为不利的一组。假定组合后的住宅楼面可变荷载最大值仍服 从极值I型分布,则其分布函数 ? ? ( x ? 911.4) ? ? FLT ? exp?? exp?? ?? 235.5 ? ? ? ? 87版《荷载规范》住宅楼面可变荷载标准值取Lk=1.5kN/mm2,由 上式可求得率为92.1%;现行《荷载规范》取标准值 Lk=2.0kN/mm2,率为99% 不同用途楼面的荷载标准值见附录表A-4。 34 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.2.1作用种类 1.2.2荷载代表值 1.2.3楼面可变荷载 1.2.4风荷载 1.2.4风荷载 一、风荷载标准值计算公式 wk ? ? z ?s ?z w0 wk——基风荷载标准值,kN/m2 (1.2.9) w0——基本风压,根据当地空旷平坦地面离地高10米10分钟平 均风速 ,50年一遇最大值v0 (基本风速)换算而来; 1 2 w0 ? ?v0 2 μz——风压高度系数; μs——风载体形系数。 βz——风振系数; 35 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.2.1作用种类 1.2.2荷载代表值 1.2.3楼面可变荷载 1.2.4风荷载 二、基本风压w0 风压由风速换算而成。风速的年极值分布不极值I型分布。 基准期T年的极值分布为 FT ( x) ? exp{? exp[?? ( x ? ? T )]} ?T ? ? ? ln T ? 基本风速可在T年的极值分布上取某一分位值。但《荷载规范》 以平均重现期为50年来风速的基准值。 重现期TT(x)是指连续两次超过x的时间间隔。若TT(x)=n,则表示 在连续n年中有一年的Xx,其它n-1年中的X≤x。因此 P?TT ( x) ? n? ? ?P( X ? x)? n?1 ?P( X ? x)? ? ?F ( x)? ?1? F ( x)? n?1 36 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 P?TT ( x) ? n? ? ?F ( x)? 平均重现期是随机变量TT(x)的数学期望,即 n?1 ?1 ? F ( x)? T T ( x ) ? ? n ? P[TT ( x ) ? n] n ?1 ? ? [1 ? F ( x)]{ ? 2F ( x) ? 3F ( x) ? 4F ( x) ? ?} 1 1 1 ? [1 ? F ( x )] ? 2 [1 ? F ( x )] 1 ? F ( x ) 2 3 F ( x) ? 1 ? 1 T T ( x) 1 F (v0 ) ? 1 ? ? 0.98 50 v0 ? F ?1 (0.98) 即每年小于基本风速的率为98%;设计基准期50年内小于该风 速的率(0.98)50=36.4% 。 根据基本风速可换算成基本风压w0。 37 风荷载的组合值系数为0.6、频遇值系数0.4、准永久值系数0 三、风压高度系数μz 550 500 450 400 350 高度z(m) 在梯度风高度范围内,任意高度z的风速 与H高度风速的关系为 ? z ? vz ? vH ? ? ?H? ? 300 250 200 150 100 50 0 A类 B类 C类 D类 (1.2.11) α 为地面粗糙指数,对于A、B、C、D类,分 别为0.12、0.15、0.22、0.3。 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 相对风速 38 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 梯度风和梯度风高度 在大气中,空气质点在水平气压梯度力、水平地转偏向力 和惯性离心力作用下达到平衡作圆周运动时,称为梯度风 (gradient wind)。 由于大气本身具有一定的粘性,能承受一定的剪应力,在近 地面,将受到地面粗糙度的影响,平均风速随离地面高度的增 加而增加。但当到达一定高度后,风速达到梯度风速,不再受 地面粗糙度的影响。达到梯度风速的高度称为梯度风高度 。 39 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 三、风压高度系数μz 550 500 450 400 350 高度z(m) 在梯度风高度范围内,任意高度z的风速 与H高度风速的关系为 ? z ? vz ? vH ? ? ?H? ? 300 250 200 150 100 50 0 A类 B类 C类 D类 (1.2.11) α 为地面粗糙指数,对于A、B、C、D类,分 别为0.12、0.15、0.22、0.3。 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 相对风速 对于A、B、C、D类,梯度风高度分别取300、350、450和550m。 同一地区不同粗糙程度地面上空的梯度风速相同,因而有 v A 300 ?v B 350 ?v C 450 ?v D 550 (1.2.12) 40 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 B类地面上空10m高度处的风速为基本风速,因而B类地面任意 高度处的风速为 ? z? v ? v0 ? ? ? 10 ? B z 0.15 (1.2.13a) v ?v A z A 300 ? z ? ? ? ? 300 ? 0.12 A B v300 ? v350 v B 350 ? 350? ? v0 ? ? ? 10 ? 0.15 v ? 1.1333 z / 10) ( A z A z 0.12 v0 ? ? ? 1.2844 z / 10? 风压与风速的 平方成正比 vzA ? 1.1333 z / 10)0.12 v0 ? ( ? C 0.22 vz ? 0.7377 z / 10) v0 ? ( ? D 0.30 vz ? 0.5123 z / 10) v0 ? ( ? ? 0.30 B ? ? z ? 1.0000 z / 10? ? 0.44 ? C ? ? z ? 0.5443 z / 10? ? 0.60 ? D 41 ? ? z ? 0.2624 z / 10? ? 0.24 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.2.1作用种类 1.2.2荷载代表值 1.2.3楼面可变荷载 1.2.4风荷载 四、 风载体型系数μs 由风速换算得到的风压是所谓来流风压。 房屋将对气流形成某种干挠。 建筑物表面的实际压力与其形状有关,与 来流风压的比值用μs表示,见附表A.6。 μs为正时代表风压,即靠近表面;为负时代表风吸,即离开表面。 风压垂直于建筑物表面。 风向 ? s ? 0 ?s ? ?0.5 42 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 五、 顺风向风振系数βz 风速 近地风速可以分解为长周期分 量和脉动分量。 长周期 长周期分量周期长度从几十分钟 到几小时,远大于结构自振周期, 对结构的作用基本上是静力的; 时间 脉动分量的周期长度为1~2分钟,对于刚度较小的高耸结构和高 层建筑,脉动周期和结构的自振周期在同一个量级,不可忽略。 所以,规范:对于高度大于30m且高宽比H/B大于1.5的房屋 结构,以及自振周期T1大于0.25s高耸结构必须考虑脉动效应。 风振系数定义为考虑脉动效应的总风压与静风压(平均风压)之比。 43 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 ? z ? 1 ? 2 gI 10 Bz 1 ? R 2 g——峰值因子,按取2.5; (1.2.15a) I10——10m高度名义湍流强度,对应A、B、C 和D 类地面,分别 取0.12、0.14、0.23 和0.39 ; R——脉动风荷载的共振分量因子; Bz——脉动风荷载的背景分量因子。 ? x12 R2 ? 6? 1 ?1 ? x12 ?4 / 3 (1.2.15b) 900 f x ? k w w0 2 1 2 1 ,x15 (1.2.15c) f1——结构第一阶自振频率;δ1 ——结构阻尼比;kw——地面粗糙 44 度修正系数 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 背景分量因子: ?1 ( z ) Bz ? kH ? x ? z ?z ?1 (1.2.15d) ?1(z) ——结构第一阶振型系数; H——结构总高度; ?x、?z——脉动风荷载水平方向和竖直方向的空间相关系数 10 B ? 50e?B / 50 ? 50 ? ?x ? ? ? B ? (1.2.15e) ? H / 60 10 H ? 60e ? 60 ? ?z ? ? H ? k、?1——系数,按表1-1取。 45 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.2.1作用种类 1.2.2荷载代表值 1.2.3楼面可变荷载 1.2.4风荷载 1.2.5吊车荷载 1.2.5吊车荷载 工业厂房中常用的吊车有悬挂 吊车、手动吊车、电动葫芦和桥 式吊车。 46 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 47 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.2.1作用种类 1.2.2荷载代表值 1.2.3楼面可变荷载 1.2.4风荷载 1.2.5吊车荷载 1.2.5吊车荷载 工业厂房中常用的吊车有悬挂 吊车、手动吊车、电动葫芦和桥 式吊车。 桥式吊车由大车(称为桥 架)和小车组成。 大车行驶方向 小车行驶方向 吊车按在使用期间内总的工作循环次数分成10个利用等级;又根 据起吊物品达到额定值的频繁程度分为4个载荷状态,分别称为轻 级、中级、重级和超重级。根据利用等级和载荷状态,将吊车划 分为8个工作级别,分别用A1~A8表示,作为吊车的设计依据。 48 吊车荷载包括竖向荷载、横向水平荷载和纵向水平荷载。 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 起重机利用等级 利用等级 U0 U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9 总的工作循环次数N 1.6×104 3.2×104 6.3×104 1.25×105 2.5×105 5×105 1×106 2×106 4×106 4×106 附 注 不经常使用 经常轻闲地使用 经常中等地使用 不经常繁忙地使用 繁忙地使用 49 一、吊车竖向荷载标准值 吊车竖向荷载是由大车轮子、 以轮压的形式作用在吊车梁上。 当小车吊有额定起重质量Q开到一侧的极限时,该一侧大车 的轮压达到最大,称为吊车的最大轮压标准值,用Pmax,k表示,而 另一侧的大车轮压用Pmin,k表示。Pmax,k可直接从吊车的产品目录中 查得。对于四轮吊车,Pmin,k可按下式确定: 2 形式:移动集中载;:吊车梁顶面;方向:铅直向下。 Pmin,k ? G1,k ? G2,k ? G3,k ? Pmax,k (1.2.16) 50 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 二、吊车横向水平荷载标准值 吊车横向水平荷载是当小车吊 有重物刹车时所产生的横向水平 惯性力;它是通过小车刹车轮与 桥架轨道之间的摩擦力传给大车, 再通过大车车轮传给吊车梁 每个大车轮子传递的吊车横向水平荷载标准值为 Ti ? ? (G2,k ? G3,k ) / 4 α——横向制动系数; 硬钩:0.2 ?0.12 Q ? 10t ? ? ? 软钩?0.10 16 ? Q ? 50t ? ?0.08 Q ? 75t ? ? 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 形式:移动集中载;:吊车梁顶面;方向:水平、垂直轨道 51 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.2.1作用种类 1.2.2荷载代表值 1.2.3楼面可变荷载 1.2.4风荷载 1.2.5吊车荷载 三、吊车纵向水平荷载标准值 吊车纵向水平荷载是当大 车刹车时所产生的纵向水平 惯性力;它是通过大车刹车 轮与吊车梁上的轨道之间的 摩擦力传给吊车梁的。 按一侧所有制动轮最大轮压之和的10%确定: T0 ? 0.1Pmax 形式:集中载;:吊车梁顶面;方向:沿轨道方向。 52 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.2.1作用种类 1.2.2荷载代表值 1.2.3楼面可变荷载 1.2.4风荷载 1.2.5吊车荷载 四、吊车荷载的其它代表值 吊车荷载的组合值、频遇值和准永久值见表1-5;与吊车的工作 级别有关。 五、吊车荷载的动力系数 对悬挂吊车(包括电动葫芦)及工作级别A1~A5的软钩吊车, μ取1.05;对工作级别为A6~A8的软钩吊车、硬钩吊车和其它特 种吊车,μ取1.1。 53 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.3 结构的耐火设计 1.3.1 结构构件的耐火性能 一、 构件的燃烧性能 不燃烧体:在空气中受到火烧或高温作用时,不起火、不燃烧、 不碳化。 难燃烧体:在空气中受到火烧或高温作用时,难起火、难燃烧、 难碳化,当火源移走后,燃烧或微燃立即停止。 燃烧体:在明火或高温作用时,能立即着火燃烧,且火源移走 后,仍能继续燃烧或微燃。 54 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.3 耐火设计 1.3.1耐火性能 二、 结构构件的耐火极限 是指在标准的耐火试验中,从构件受到火的作用,到失去稳 定性或完整性或绝热性为止的时间,以小时计。 ?标准升温曲线 120 150 180 210 T ? T0 ? 345lg(8t ? 1) ?受火条件 梁:两侧和底面共三面受火; 板:下面受火; 柱:所有垂受火; 墙:一面受火。 ? é ? ú ±? ? ? ? ? ? ? (min) 55 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.3 耐火设计 1.3.1耐火性能 ?判别条件 失去稳定性:指失去支撑能力或抗变形能力; 失去完整性:指当构件一面受火时,出现穿透性裂缝或穿火孔隙; 失去绝热性:指失去过量热传导的性能。 ?分隔构件以完整性和绝热性两个控制条件作为判别依据; ?承重构件以稳定性单一条件作为判别依据; ?承重分隔构件以稳定性、完整性和绝热性三个控制条件作为判别 依据。 56 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.3 耐火设计 1.3.1耐火性能 1.3.2设计方法 1.3.2 耐火设计方法 确定建 筑物耐 火等级 确定构 件耐火 极限值 选择耐 火措施 分4个等级,与建 筑物的重要性、 火灾的性、 建筑物高度、 火灾荷载有关 以楼板为参照构 件,根据各构件的 重要性确定其它构 件的耐火极限值 包括设计构 造和防护层 57 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.4 结构设计的一般要求 1.4.1安全等级、设计使用年限与结构重要性系数 一、建筑结构的安全等级 安全等级 一级(设计要求相应提高) 二级 (设计要求可适当降低) 二、地基基础设计等级 地基复杂程度、建筑物 地基基础 规模和功能特征以及因 设计等级 地基问题可能造成建筑 物或影响正常使用 的程度 可能产生 的后果严重程度 甲级 乙级 (需要进行地基承载 力和变形计算) 丙级(承载力计算,部分需要 58 变形计算) 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 三、设计使用年限 指设计的结构或构件不需大修即可按其预定目的使用的时期。 设计使用年限(年) 5 示例 临时性结构 25 50 100 四、结构重要性系数 易于替换的结构构件 普通房屋和构筑物 纪念性建筑物和特别重要的建筑 是建筑结构的安全等级不同而对目标可靠指标有不同要求,在极 限状态设计表达式中的具体体现。 ?安全等级一级的结构构件,γ0≥1.1; ? 安全等级二级的结构构件,γ0 ≥1.0; ? 安全等级的结构构件,γ0 ≥0.9; ?基础的γ0 ≥1.0。 59 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.4.1结构重要性系数 1.4.2设计要求及内容 1.3 耐火设计 1.4一般要求 1.4.2极限状态设计要求及内容 一、设计要求 ?设计状况的定义 ?持久状况:在结构使用过程中一定出现,持续期很长,一般与设 计使用年限为同一数量级的状况; ?短暂状况:结构施工和使用过程中出现的概率较大,而与设计年 限相比,持续时间很短的状况,如施工和维修; ?偶然状况:在结构使用过程中出现的概率很小,且持续时间很短 的状况,如火灾、爆炸、撞击等。 60 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 ?不同设计状况的设计要求 ?持久状况:承载能力极限状态设计和正常使用极限状态设计; ?短暂状况:承载能力极限状态设计,正常使用极限状态根据需要 ?偶然状况:仅进行承载能力极限状态设计。 ?不同极限状态的荷载效应组合要求 ?偶然状况的承载能力极限状态设计采用偶然组合,其余状况的承 载能力极限状态设计采用基本组合; ?对于正常使用极限状态设计,当一个极限状态被超过将产生严重 的永久性损害时采用标准组合;当一个极限状态被超过将产生局 部损害、较大变形或短暂振动时采用频遇组合;当长期效应是决 定性因素时采用准永久组合。 ?地基的承载力计算时上部结构的荷载效应采用标准组合;地基变 61 形计算时,上部结构的荷载采用准永久组合。 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 二、设计内容 ?所有的结构构件均应进行承载能力(包括屈曲失稳)计算,必要 时尚应进行结构的倾覆(刚体失稳)、滑移和漂浮验算,处于抗震 设防区的结构尚应进行抗震的承载力计算; ?直接承受动力荷载的构件(如吊车梁),应进行疲劳强度验算; ?对使用尚需要控制变形值的结构构件应进行变形验算,包括水平 构件的挠度和竖向结构的侧移 ; ?对于可能出现裂缝的结构构件(如混凝土构件),当使用尚要求不 出现裂缝时,应进行抗裂验算;当使用上允许出现裂缝时,应进 行裂缝宽度验算 ?混凝土构件尚应进行耐久性设计。 ?偶然状况的承载能力极限状态进行偶然荷载作用下的结构承载能 力计算和偶然事件发生后受损结构的整体稳固性计算。其中后者是 为了一旦偶然荷载超过设计值,结构不至于发生与起因不相匹 62 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 配的大范围和连续倒塌 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.4.1结构重要性系数 1.4.2设计要求及内容 1.4.3荷载组合 1.3 耐火设计 1.4一般要求 1.4.3荷载组合 对于荷载效应与荷载为线性关系的情况,荷载组合常以荷载效 应组合的形式表达。 一、基本组合 γ0Sd≤Rd Sd取下列两类组合值中的不利值 ?由可变荷载效应控制 Sd ? ? ? Gj SGjk ? ? Q1? L1 SQ1K ? ? ? Qi ? Li? ci SQiK j ?1 i ?2 m n ?由永久荷载效应控制 Sd ? ? ? Gj SGjk ? ? ? Qi ? Li? ci SQik j ?1 i ?1 m n γLi——第i个可变荷载 考虑设计使用年限的 63 调整系数 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.4.1结构重要性系数 1.4.2设计要求及内容 1.4.3荷载效应组合 1.3 耐火设计 1.4一般要求 二、正常使用极限状态的组合 Sd≤C ?标准组合: S d ? ? SGjk ? SQ1k ? ?? ci SQik j ?1 i ?2 m n m n ?频遇组合: Sd ? ? SGjk ?? f 1SQ1k ? ?? qi SQik j ?1 i ?2 ?准永久组合: S d ? ? SGjk ? ?? qi SQik j ?1 i ?1 m n 64 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.4.1结构重要性系数 1.4.2设计要求及内容 1.4.3荷载效应组合 1.3 耐火设计 1.4一般要求 三、偶然组合 ?偶然荷载作用下的结构承载力计算: Sd ? ? SGjk ? S Ad ?? f 1SQ1k ? ?? qi SQik j ?1 i ?2 m n SAd——由偶然荷载标准值产生的荷载效应 ?偶然事件发生后受损结构的整体稳固性计算: Sd ? ? SGjk ?? f 1SQ1k ? ?? qi SQik j ?1 i ?2 65 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 m n 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.4.1结构重要性系数 1.4.2设计要求及内容 1.4.3荷载效应组合 1.3 耐火设计 1.4一般要求 1.4.4抗震设计 1.4.4 抗震设计 一、抗震设防目标 ?我国的抗震设防烈度为6~9度,称为基本烈度。 ?三个水准目标:“小震不坏、中震可修、大震不倒”。 ?遭受低于本地区抗震设防烈度的地震影响时,一般不受损坏或不 需修理可继续使用; ?当遭受相当于本地区设防烈度的地震影响时,可能损坏,经一般 修理或不需修理仍可继续使用; ?当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的地震影响时,不致倒塌或 66 发生危及生命的严重 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 ?第一水准烈度:众值烈度,比基本烈度约低一度半,50年超越概 率约63%,重现期50年; ?第二水准烈度:基本烈度,50年超越概率约10%,重现期475年; ?第三水准烈度:罕遇地震,50年超越概率约2~3%,重现期1975年。 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 500 1000 1500 2000 众值烈度 基准期内超越概率 基本烈度 罕遇地震 平均重现期 67 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.4.1结构重要性系数 1.4.2设计要求及内容 1.4.3荷载效应组合 1.3 耐火设计 1.4一般要求 1.4.4抗震设计 二、抗震设防标准 建筑物根据使用功能的重要性划分为甲类、乙类、丙类和丁类四 个抗震设防类别,不同的设防类别采用不同的抗震设防标准。 ?甲类(特殊设防类):涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可 能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果的建筑; ?乙类(重点设防类):地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命 线建筑,以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果的建筑; ?丙类(标准设防类):除甲、乙、丁类以外的建筑; ?丁类(适度设防类):使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害的建 68 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴 筑。 1.1 绪论 1.2 作用 设计通论 1.4.1结构重要性系数 1.4.2设计要求及内容 1.4.3荷载效应组合 1.3 耐火设计 1.4一般要求 1.4.4抗震设计 ?特殊设防类:按高于本地区设防烈度一度的要求加强抗震措施和确 定地震作用; ?重点设防类:按高于本地区设防烈度一度的要求加强抗震措施; ?标准设防类:按本地区设防烈度要求确定抗震措施和地震作用; ?适度设防类:允许按本地区设防烈度要求适当降低确定抗震措施, 地震作用按本地区设防烈度 三、抗震设计基本内容 ?抗震概念设计:在方案设计阶段尽量选择对抗震有利的场地、结 构类型和结构布置方案; ?结构抗震计算:包括抗震承载力计算和地震作用下的变形验算; ?抗震构造措施(增加延性)。 69 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴

      万博manbetx官网,万博manbetx体育,万博manbetx官网网页
 
 网站地图   万博manbetx官网,万博manbetx体育,万博manbetx官网网页