在正常设计,正常施工条件下完成预就是结构由可靠转变为失效的临界状态。
整个结构或结构的一部分能使结构产生效应(如结构或构件的内力、应力、位移、应变、裂缝等)●直接作用:作用在结构上的力的因素,称为荷载或直接作用,如建筑物自重、人员设备自重;自然界对建筑物施加的力(如风)。
●间接作用:不表现为力的形式,但同样会引起结构效应。
如不均匀沉降、温度效应等。
分类:1)永久作用(恒荷载)如结构自重、土压力等。
2)可变作用(活荷载)如楼面活荷载(包括人群、家具等)、屋面活荷载、风荷载、雪荷载、吊车荷载等。
3)偶然荷载如地震、爆炸、撞击等。
4.构造地震:浅源地震(震源深度小于60km)/中地震(震源深度介于60km至300km)/深源地震(震源深度大于300km)(震源越浅,破坏性越大,但波及范围越小;反之,震源越深,破坏性越小,但波及范围却越大。
)/诱发地震:立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心抗拉强度。
7.混凝土的强度等级是用立方体抗压强度来划分的8.木材的优点:密度小、强度高、弹性好、色调丰富、纹理美观和易加工9.木材性质的最大特点是各向异性:木材的顺纹抗压强度比横纹抗压强度大,而横纹中径向抗压强度最小;顺纹抗拉强度在木材强度中最大,横纹抗拉强度只有。
外力以压力的方式作用在构件的轴心处,使构件产生均匀压应力并产生屈曲提高承载力的途径:尽量减小压杆长度;增强支承的刚性;合理选择截面形状;11.各种构件比较:轴心受拉构件是受力理想的构件,有如下优势:1)能充分发挥材料性能,因在外力作用下,沿构件全长及截面的内力及应力都是均匀分布;2)在承载相同荷载的情况下,与受压与受弯构件相比所需的断面最小;3)具有最多数量的轴拉构件和较少轴压和受弯构件组成的结构体系是较节省材料和经济合理的体系。
/轴压构件的承载力受稳定性的影响,故应避免长杆受压;偏心受压构件在相同截面下,因受偏心弯矩的影响,其承载力将随偏心距的加大而大为减少,而且也要考虑稳定性的影响。
受弯构件的内力不均匀分布,因此不能充分发挥材料的作用,有时会出现设计已满足强度要求但变形不能满足要求的情况。
12.粘结作用由胶合作用、摩擦作用和咬合作用三部分组成13.钢筋应力应变4个阶段:弹性阶段/屈服阶段/强化阶段/局部紧缩阶段4个指标:屈服强度、延伸率、极限强度、冷弯性能1.梁是结构中基本的横向受力构件,主要承受弯矩和剪力作用。
2.钢筋混凝土梁是目前应用最广泛的梁。
它利用混凝土受压,纵向钢筋受拉,箍12m。
4.刚架结构的受力特点:刚架结构属于平面结构。
约束作用减小了梁的跨中弯矩。
/水平荷载作用下,梁对柱的约束减小了柱内弯矩。
/梁柱的刚性连接,提高了结构平面的刚度。
/刚架结构平面外刚度很弱,结构的刚度一般忽略,需要支撑等构件以保证其平面外刚度。
5.单层刚架结构的形式:1)、按材料不同可以分为钢、钢筋混凝土和预应力刚架2)、按结构组成和构造不同,可分为无铰刚架、两铰刚架和三铰刚架,在同样荷载作用下,这三种刚架的内力分布和大小有差异,其经济效果也不相同。
3)、按结构的形状和跨数分类:单层刚架结构按形状可以分为平顶刚架、坡顶刚架、拱顶刚架等;按跨数可以分为单跨刚架、双跨刚架、多跨刚架等。
6.排架结构一般指由屋架和柱组成的结构体系,常用于单层工业厂房,比起刚架结构,更适合于有大跨度要求的工业建筑。
排架常见的形式有单跨排架、多跨排:桁架的上弦受压、下弦受拉,由此形成力偶来平衡外荷载所产生的弯矩。
外荷载所产生的剪力则是由斜腹杆轴力中的竖向分量来平衡。
桁架各杆件单元(上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖杆)均为轴向受拉或轴向受压构件,使材料的强度可以得到充分的发挥。
9.桁架结构计算的假定:组成桁架的所有各杆都是直杆,所有各杆的中心线(轴线)都在同一平面内,这一平面称为桁架的中心平面;//桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点;//所有外力(荷载和支座反力)都作用在桁架的中心平面内,并集中作用于节点上。
10.桁架结构在高层建筑中的应用:作为建筑结构的主要承载结构,即用桁架或密封空间桁架代替结构中柱和梁,既有框架的作用,同时其斜腹杆还为结构提供支撑作用,保证高层结构的抗侧能力,一般应用在高层(超高层)建筑中;作为高层建筑结构的加强层或转换层。
11.拱结构的受力特点●拱结构是使构件摆脱弯曲变形的一种突破性发展,因此,拱结构比桁架结构的力学优点更加显著,而且它为抗压性能好的材料提供了一种理想的结构型式。
●但是,拱结构的一个显著特点是产生水平力,而且与跨度有关系,跨度越大,其水平力越大。
因此,一般拱结构的难点都在于水平推力的处理。
●为了可靠的解决水平推力问题,一般的处理方法是:设置牢固的基座来承受水平推力,或者设置拉杆或拉索平衡水平推力。
●拱身内的弯矩小于跨度相同荷载作用下简支梁内的弯矩;拱身截面内的剪力小于相同跨度相同荷载作用下简支梁内的剪力;拱身截面内存在有较大的轴力,而简支梁中是没有轴力的。
以上是拱式结构比梁式结构受力合理的地方,同时拱式结构中以轴力为主,可以使用廉价的材料,并可充分发挥这类材料的抗压承载力,得到广泛应用。
当拱脚地基反力不能有效地抵抗水平推力时,拱便成为曲梁。
●由于半圆拱的矢高是跨度的一半,因此该形式的拱其水平推力为零,称为“无推力拱”。
从受力情况看,半圆拱具有明显的经济合理性,但由于矢高比较大,限制了这种拱形式的应用,一般很少用于建筑屋盖上。
12.拱与曲梁的根本区别:拱脚水平推力是否存在。
13.壳体结构:一般是由上下两个几何曲面构成的空间薄壁结构。
14.网架结构设计关键问题——网架的节点。
(焊接空心球节点、螺栓球节点)网架结构设计的过程中,不能只考虑网架服役后的力学特点,还应该考虑施工阶段的受力特点。
16.按曲面形式分:单曲面(筒网壳)和双曲面(球网壳和扭网壳)力学特点:球面薄壳的受力相对比较简单,壳板的径向和环向弯矩极小,可以忽略。
壳体主要承受压力,压力沿整个球面均匀分布,可以充分利用材料的强度。
/双面抛物面壳的受力特点可以形象的看成是拱的作用和索网的作用的综合体现。
上凸的部分起到拱的作用,下凹的部分则类似于受拉的索网的作用。
因此:悬索是轴心受拉构件,但索的承载力只能在稳定的状态下才能体现。
自由状态下的索是不稳定的,并不能提供承载力。
只有在外力作用下,形成稳定的形状后,索才能提供一定的承载力。
因此张紧是其悬索结构的力学基础和技术基础。
19.单层悬索体系一般有平行布置、辐射式布置、网状布置三种形式辐射式:辐射式布置的单层悬索体系形成双曲率曲面(蝶形曲面)适用于圆形椭圆形的建筑平面。
索支承在外环和内环上,外环在索的作用下受压,内环受拉;外环、索、内环形成一自平衡体系,受拉内环采用钢构件,受压外环采用钢筋混凝土构件,能有效地发挥材料的性能。
20.劲性悬索以具有一定抗弯和抗压刚度的曲线形实腹或格构式构件来替代柔索的悬挂结构。
/在全跨荷载作用下,劲性索仍为受拉。
/劲性索可采用普通强度等级的钢材。
/ 21.预应力横向加劲单层索系也称索-梁(桁)体系。
在平行布置的单层悬索上,把索锚固后,在索上铺设与索方向垂直的实腹或桁架等横向劲性构件,使索建立起预应力,从而形成横向劲性单层索结构体系。
横向加劲构件在整个体系中,可以传递可能的集中荷载和局并形成应力控制下的某种空间形态,作为覆盖结构或建筑物主体,并且有足够的刚度以抵御外部荷载作用的一种空间结构形式。
分类:膜结构、张拉式膜结构、骨架式膜结构、由其他材料(一般为钢筋混凝●纵墙承重方案特点:纵墙是主要的承重墙,有利于使用上的灵活布置。
、设在纵墙上的门窗大小和位置受到一定限制。
屋盖、楼盖构件所用材料多而墙体材料用量少,多用于公共建筑及中小型工业厂房。
横墙数量少,房屋横向刚度差,抗震性能差●横墙承重方案特点:横墙是主要承重墙,空间布置不灵活,但纵墙上开设门窗洞口灵活。
横墙数量多,房屋的横向刚度大,抗震性能较好。
墙体多,自重大,楼面材料较节省,结构简单,施工方便,多用于小面积居住建筑和小开间办公楼。
●纵横墙承重方案特点:开间比横墙承重体系大,但空间布置不如纵墙承重体系灵活。
刚度和抗震性能介于两者之间。
墙体材料、自重、楼面材料用量介于两者之间,多用于教学楼和办公楼中。
●内框架承重方案特点:房屋开间大,平面布置灵活/与全框架结构相比,节省材料。
柱下基础和墙体基础的沉降量差别较大,在软土地基上是不利的。
底层为框架结构,上部为墙体承重,分别属于柔性结构和刚性结构,两者抗侧刚度相差悬殊,对结构抗震是不利的。
多层框架结构框架结构按所用材料的不同,可分为钢框架和钢筋混凝土框架。
钢筋混凝土框架结构按施工方法不同可分为整体式、半现浇式、装配式和装配整体式等。
●(1)横向框架承重方案在横向布置框架主梁,以支承楼板,在纵向布置连系梁。
横向框架跨数少,承受风力大,主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度。
●(2)纵向框架承重方案在纵向布置框架主梁承受楼板传来的荷载,在横向布置连系梁。
横梁高度较小,有利于设备管线的穿行,可获得较高的室内净高。
房屋的横向刚度较差,进深尺寸受预制板长度的限制●(3)纵横向框架混合承重方案在两个方向均需布置框架主梁以承受楼面荷载。
当楼面上作用有较大荷载,或楼面有较大开洞,或当柱网布置为正方形或接近正方形时,常采用这种承重方案。
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,也称为空间框架。
2.高层建筑结构体系:1、框架结构:由梁和柱刚性连接而成骨架的结构。
●具有布置灵活、造型活泼等优点,容易满足建筑使用功能的要求;●经过合理设计,框架结构可以具有较好的延性和抗震性能;●构件断面尺寸较小,结构的抗侧刚度较小,水平位移大,在地震作用下容易由于大变形而引起非结构构件的破坏,建设高度受到限制。
在非地震区不宜超过60m,在地震区不宜超过50m。
2、剪力墙结构:是由纵横方向的墙体构成的结构体系。
特点:抗侧刚度大,侧移小,抗震性能好;室内墙面平整;结构自重大,平面布置不灵活,不易形成大空间。
3、框架-剪力墙结构:是由框架和剪力墙组成的混合结构体系。
在整个体系中,框—剪同时存在,剪力墙负担大部分的水平荷载,而框架则以负担竖向荷载为主,两者共同受力,合理分工,各尽其能。
剪力墙布置原则:1)剪力墙的布置尽量做到对称,而且尽量远离结构平面扭转中心,以增加结构的扭刚度(封闭的筒体截面最宜于抗扭);2)剪力墙的刚度沿建筑结构高度不宜有突变;3)剪力墙宜布置在平面形状或刚度变化处,以及靠近结构区段的边缘处。
4、筒体结构体系:框筒体系、筒中筒体系、框筒-框架结构体系、框架—核心筒体系、桁架筒体系、成束筒体系等3. 适筋梁的破坏类型及其设计:(1)适筋梁破坏形态Pmin=<P=<Pmax塑性破坏第一阶段:荷载较小,受拉区混凝土裂开,拉力转让给钢筋,梁处于弹性阶段。