介绍： 1.1混凝土结构的极限状态 1、结构的功能要求：安全性、适应性、耐久性 2、结构的可靠性：在规定的时间、条件下，完成预定功能的能力，称为结构的可靠性 规定时间：指设计使用年限，《建筑结构可靠设计统一标准规定》规定，普通房屋和构筑物的设计使用年限为50年，纪念性建筑和特别重要的建筑结构使用年限为100年，临时性结构的设计使用年限为5年，结构构件易于替换的结构，设计使用年限为25年。 规定条件：设计时所确定的正常设计、正常施工和正常使用的条件，即不考虑人为过失的影响。 预定功能：以结构是否达到极限状态为标志。 3、结构的设计使用年限：是指设计规定的结构或结构构件只需进行正常维护不需进行大修即可按其预定目的使用年限 4、结构功能的极限状态可分为两类：承载能力极限状态和正常使用极限状态。当结构或结构构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形状态，即为承载能力极限状态。正常使用极限状态是指结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限度的状态。 达到承载能力极限状态的情况：整个结构或结构的一部分发生倾覆、滑移等；结构构件或其连接因超过材料强度而被破坏；因过度塑性变形而不适于继续承载；结构转变为机动体系；结构、结构构件丧失稳定性。 达到正常使用极限状态的情况：结构或构件出现影响正常使用或外观的变形；产生影响耐久性能的局部损坏和影响正常使用的振动。 1.2结构的可靠度与可靠指标 1、随机现象：在个别试验中呈现不确定性，而在大量重复试验中，又具有统计规律性的现象，称为随机现象。 2、随机变量：表示随机现象的各种变量称为随机变量 3、随机事件：在随机试验中，某种结果对一次试验可能出现也可能不出现，而在大量重复试验中具有某种规律性的事件，称为此随机试验的随机事件。 4、频率和概率：频率是个试验值，或使用时的统计值，具有随机性，可能取多个数值，因此，只能近似地反映事件出现可能性的大小。概率是个理论值，是由事件的本质所决定的，只能取唯一值，它能在一定程度上地反映事件出现可能性的大小。 5、频率直方图：在直角坐标系中，横轴表示分组强度X值，纵轴表示对应的频率密度，将频率分布表中各组频率的大小与组距相对应，由此画成的统计图叫做频率直方图。 6、结构可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率，称为结构的可靠度。或者说，结构的可靠度是结构可靠性的概率度量 7、可靠指标B的实用性和近似性：（1）实用性：用可靠指标来描述结构的可靠度，其运算只涉及随机变量的统计特征值，计算方便，并且几何表示很直观、明确，因而在实际中得到广泛应用，具有实用性。（2）近似性：B是在假设随机变量R、S都服从正态分布，且极限方程R-S=0是线性的前提下得到的。而在实际工程中，风荷载、雪荷载均不服从正态分布，有时极限方程是非线性的，所以采用B描述结构可靠度具有一定的近似性。 8、荷载效应：荷载作用在结构上产生的内力和变形称为荷载效应。 9、荷载的代表值：建筑结构设计时，对不同的荷载应采用不同的代表值。可变荷载代表值有：标准值、组合值、准永久值和频遇值。永久荷载代表值只有标准值一种 10、荷载的标准值：在结构使用期间可能出现的最大荷载值 11、荷载分项系数：荷载设计值与荷载标准值的比值，一般大于1 12、荷载的设计值：荷载标准值乘以分项系数 13、材料分项系数：材料强度标准值与材料强度设计值之比值，其值大于1 材料强度的标准值：材料强度的标准值是材料强度的检验指标，由国家有关标准给出 材料强度的设计值：材料强度标注值除以材料分项系数 14、结构重要性系数：对不同安全等级的结构，为使其具有规定的可靠度而采用的系数，称为结构重要性系数。《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）规定：对安全等级分别为一、二、三级或设计使用年限分别为100年及以上、50年、5年及以下时，重要性系数分别不应小于1.1、1.0、0.9 2.1单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置 单层厂房的结构形式：主要有排架结构和刚架结构。排架结构是由屋架、柱和基础组成，其中屋架与柱铰接，柱与基础刚接。刚架结构是由屋架、柱和基础组成，其中屋架与柱刚接，柱与基础铰接 单层厂房的结构组成：单层厂房结构分为承重结构、围护结构和支撑体系三大部分。承重结构包括：屋盖结构、横向平面排架、纵向平面排架、吊车梁、基础；围护结构包括：纵墙和横墙及由连续梁、抗风柱和基础梁组成的墙架。支撑体系包括：屋盖支撑和柱间支撑 柱网布置、常用柱距：柱网由厂房的跨度和柱距构成，柱网布置是指确定纵向和横向定位轴线之间的尺寸。厂房跨度在18m及以下时，应采用扩大模数30M数列；在18m以上时，应采用扩大模数60M数列。厂房的柱距应采用扩大模数60M数列。目前从经济指标、材料用量和施工条件等方面衡量，尤其是高度较低的厂房，采用6m柱距比12m柱距优越 变形缝：变形缝包括伸缩缝、沉降缝、防震缝 伸缩缝：建筑构件因温度因素的变化会产生胀缩变形，为减少过大的温度应力而设置的缝，基础可不断开 沉降缝：上部结构各部分之间，因层数差异较大，或使用荷重相差较大，可能使地基发生不均匀沉降时，需要设缝将结构分为几部分，使其每一部分的沉降比较均匀，从屋顶到基础全部分开。 防震缝：设置目的是将大型建筑物分隔为较小的部分，形成相对独立的防震单元，避免因地震造成建筑物整体震动不协调而产生破坏 三者区别：伸缩缝和防震缝两侧的结构基础可以不分开，而沉降缝结构两侧的基础必须分开。在地震区域，伸缩缝和沉降缝必须兼作防震缝，也应满足防震缝的要求 围护墙和山墙构造：围护结构的墙体沿厂房四周布置，墙体中还设有抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁 单层厂房的山墙受风荷载面积比较大，一般设置抗风柱将山墙分成区格，使墙受到的风荷载，一部分直接传到纵向柱列，另一部分经抗风柱下端直接传至基础及柱上端通过屋盖系统传至纵向柱列。 圈梁加强厂房的整体刚度，防止可能产生的过大不均匀沉降或较大振动荷载等对厂房的不利影响 连系梁承受其上部墙体重量并将它传给柱，同时又作为纵向柱列的连接构件。 过梁承受门窗洞口上的荷载并将它传给门两侧的墙体 基础梁承受墙体重量并将它传给基础 支撑的种类：支撑分为屋盖支撑和柱间支撑两类，屋盖支撑通常包括上、下弦水平支撑、垂直支撑和纵向水平系杆。柱间支撑一般包括上部柱间支撑、中部柱间支撑和下部柱间支撑。 支撑的作用：保证结构构件的稳定与正常工作；增强厂房的整体稳定性和空间刚度；把纵向风荷载、吊车纵向水平荷载及水平地震作用等传递到主要的承重构件。此外，在施工安装阶段，应根据具体情况设置某些临时支撑，以保证结构构件的稳定 布置原则：（1）屋盖上、下弦水平支撑是指布置在屋架上、下弦平面内以及天窗架上弦平面内的水平支撑。支撑节间的划分应与屋架节间相适应。水平支撑一般采用十字交叉的形式。（2）垂直支撑是指布置在屋架间或天窗架间的支撑。（3）柱间支撑通常采用十字交叉形支撑，交叉杆件的倾角为35°~50°之间。（4）凡属下列情况之一时，应设置柱间支撑：设有悬臂式吊车或3t及以上的悬挂式吊车；设有重级工作制吊车或中、轻级工作制吊车起重量在10t及以上；厂房跨度在18m及以上或柱高在8m以上；纵向柱列的总数在7根以下；露天吊车栈桥的柱列。（5）柱间支撑应布置在伸缩缝区段的中央或临近中央，这样有利于在温度变化或混凝土收缩时，厂房可较自由变形而不致产生较大的温度或收缩应力，并在柱顶设置通长的刚性连系杆来传递荷载 排架计算的内容：确定计算简图、荷载计算、柱控制截面的内力分析和内力组合。必要时还应验算排架的水平位移值。 目的：为柱和基础的设计提供内力数据 8、排架考虑整体空间工作的概念：排架与排架、排架与山墙之间相互关联的整体作用称为厂房的整体空间作用。各个排架和山墙都不能单独变形，而是互相制约成一整体。产生单层厂房整体空间作用的两个条件：（1）各横向排架之间必须有纵向构件将它们联系起来（2）各横向排架彼此的情况不同，或结构不同或承受的荷载不同。 在设计中，当需要考虑整体空间工作时，只对吊车荷载才考虑厂房的整体空间作用 9、排架计算中的两个问题：（1）纵向柱距不等的排架内力分析（2）排架的水平位移验算 10、单层厂房柱的形式：单层厂房柱的类型很多，目前常用的单层厂房柱的形式有实腹矩形柱、工字形、平腹杆双肢柱、斜腹杆双肢柱等。 11、牛腿：在单层厂房钢筋混凝土柱中，牛腿是设置在柱侧面伸出的短悬臂，其作用是支承屋架、托架和吊车梁等构件 12、柱下独立基础的形式：柱下独立基础根据其受力性能可分为：轴心受压基础和偏心受压基础；按施工方法，可分为预制柱基础和现浇柱基础 13、吊车梁的受力特点：（1）吊车荷载是两组移动的集中荷载；（2）承受的吊车荷载是重复荷载；（3）考虑吊车荷载的动力特性；（4）考虑吊车荷载的偏心影响——扭矩 吊车梁的形式：钢筋混凝土、预应力混凝土等截面或变截面吊车梁及组合式吊车梁。 3.1多层框架的结构组成和结构布置 1、框架结构的组成方式：框架是由梁、柱和基础所组成的杆系结构。梁柱连接处称为节点，一般为刚性连接；有时为了便于施工或其他构造要求，也可将部分节点做成铰节点，当梁柱节点全部为铰节点时，就成多层排架。柱子与基础的连接一般是刚性的 2、柱网布置原则：（1）应满足生产工艺的要求；（2）应满足建筑平面布置的要求；（3）要使结构受力合理；（4）应使施工更加方便。 常用模数：内廊式柱网常为对称三跨，边跨跨度常为：6、6.6、6.9m等，中跨为走廊时，跨度常为2.4、2.7、3.0m。等跨式柱网其进深常为：6、7.5、9、12m等 对称不等跨式柱网，常用尺寸有（5.8+6.2+6.2+5.8）*6.0、（7.5+7.5+12.0+7.5+7.5）*6.0、（8.0+12.0+8.0）*6.0m等多种 3、承重结构的分类：横向框架承重方案，纵向框架承重方案，纵横向框架混合承重方案 特点：横向框架承重方案可使房屋横向刚度较大，有利于室内采光，但由于承重框架是横向布置的，不利于室内管道通过。纵向框架承重方案横向刚度较弱，一般不宜采用。纵横向框架承重方案具有较好的整体工作性能，框架柱均为双向偏心受压构件，为空间受力体系 4、计算单元的确定：横向框架的间距、荷载和侧向刚度都相同，因而只需取有代表性的一榀中间框架作为计算单元。纵向框架上荷载不一样，故有中列柱和边列柱的区别，中列柱纵向框架计算单元宽度可各取两侧跨距的一半，边列柱纵向框架计算单元宽度可取一侧跨距的一半。采用现浇楼盖时，楼面分布荷载一般可按角平分线传至相应两侧的梁上。 5、杆件轴线的确定：在结构计算简图中，杆件用轴线表示。框架梁的跨度取柱子轴线间距离，柱以截面的形心线来确定。框架柱的长度为相应的建筑层高，而底层柱的长度应取基础顶面到二层楼板顶面之间的距离 对于倾斜的或折线形横梁，当其坡度小于1/8时，可简化为水平直杆。对于不等跨框架，若各跨度相差不大于于10%时，可简化为等跨框架，简化后的跨度取原框架各跨跨度的平均值。 6、荷载计算：（1）楼面活荷载：作用于建筑物上的楼面活荷载，在多层住宅、办公楼、旅馆等设计时可考虑楼面活荷载折减。（2）风荷载：计算方法与单层厂房相同。 7、分层法的计算假定：（1）框架无侧移（2）每一层梁上的荷载只对本层的梁和上、下柱产生内力，忽略它对其他各层梁及其他柱内力的影响。 适用条件：为框架梁与框架柱线刚度相比较大的情形 按计算简图进行计算时，应作如下修正：（1）除底层外，其他各层柱的线刚度均乘0.9的折减系数（2）除底层柱外，其他各层柱的弯矩传递系数由1/2改为1/3 分层法的计算步骤：（1）画出分层框架的计算简图（2）计算框架梁、柱的线刚度，注意除底层以外的各层柱线刚度应乘以折减系数0.9（3）用弯矩分配法计算各分层框架的梁柱端弯矩（4）经过叠加，确定框架梁、柱端最终弯矩。对于不平衡弯矩较大的节点，可以讲不平衡弯矩再分配一次，但不传递 反弯点：框架在节点水平荷载作用下，将产生水平位移和节点角位移，这种变形曲线都具有上、下两段弯曲方向相反的特点，所以必存在弯矩为零的点，称之为反弯点。 假定：横梁的抗弯刚度无限大，则各柱上、下两端都不发生角位移，且水平位移相同 反弯点法适用条件：当框架结构布置比较规则均匀，层高于跨度变化不大，层数不多时，才可使用。否则反弯点计算得出的框架内力误差太大，不能满足要求
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