第五章 建筑结构

第五章建筑结构5.1概述一、建筑结构的概念与分类1、建筑结构----一座建筑，它也像动物或雕塑的情况一样存在一个骨架，这个骨架能够承受和传递各种荷载和其他作用，我们称之为建筑结构。

2、按承重结构所用的材料不同，建筑结构可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构等。

3、混凝土结构包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构等。

4、混凝土结构优点：（1）承载力高。

（2）耐久性好。

（3）可模性好（4）耐火性好。

（5）可就地取材。

（6）抗震性能好。

混凝土缺点：（1）自重大（2）抗裂能力差（3）现浇时耗费模板多（4）工期长等二、结构设计的基本要求1、结构功能要求：安全性、适用性、耐久性2、结构功能极限状态可分为承载能力极限状态和正常适用极限状态两类。

当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：①整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡②结构构件或其连接因超过材料强度而破坏③结构转变为机动体系④结构或构件丧失稳定超过承载能力极限状态，安全得不到保证，所以要严格控制承载能力极限状态出现的概率3、当结构或构件出现了下列状态之一时，即认为超过了正常使用状态：①影响正常使用（包括影响美观）的变形②影响正常使用或耐久性能的局部损坏③影响正常使用的振动④影响正常使用的其他特定状态控制出现正常使用极限状态出现的概率，就是为了保证结构或构件的适用性与耐久性。

三、结构上的荷载与荷载效应1、荷载的分类结构上的荷载，通常按随时间的变异分类，可分为：（1）永久荷载：在结构试用期间，数值不随时间变化或变化值相对于平均值可以忽略不计的荷载。

结构的自重、土压力等均为永久荷载。

永久荷载也称为恒载。

（2）可变荷载：在结构使用期间，数值随时间变化，且变化值相对于平均值不可忽略的荷载。

楼面活荷载、风荷载、雪荷载、吊车荷载等均为可变荷载。

可变荷载也称为活荷载或活载。

（3）偶然荷载：在结构使用期间内出现的机率较小，但其一出现，其量值很大、持续时间很短。

如地震力、爆破力等。

2、荷载的代表值在结构设计时，应根据不同的设计要求采用不同的荷载数值，称为代表值。

《荷载规范》给出了几种代表值：标准值、组合值、频遇值、准永久值3、荷载标准值荷载的标准值是指荷载正常情况下可能出现的最大值。

各种荷载标准值是建筑结构设计时采用的基本代表值。

4、荷载效应荷载作用在结构上，产生的内力（如弯矩、剪力和轴力等）及变形（如挠度、裂缝等）统称为荷载效应。

四、概率极限状态设计法（1）由可变荷载效应控制的组合：γG ----永久荷载分项系数，一般情况下，对由可变荷载效应控制的组合采用1.2；对由永久荷载效应控制的组合，采用1.35。

当永久荷载效应对结构构件承载能力有利时，采用1 γQ1、γQi----第一个、第i个可变荷载分项系数、一般情况下采用1.4，当楼面荷载≥4KN/㎡，时采用1.3SGK----按永久荷载标准值GK计算的荷载效应值SQiK----按可变荷载标准值QiK计算的荷载效应值，其中SQiK为诸可变荷载效应中起控制作用者ψci----第i个可变荷载的组合系数（2）由永久荷载效应控制的组合5.2钢筋混凝土结构基本知识一、材料强度与锚固搭接1、钢筋混凝土用钢GB1499-2007分三个部分：热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋、钢筋焊接网。

2、钢筋牌号以阿拉伯数字或阿拉伯数字加英文字母表示，HRB335、HRB400、HRB500分边以3、4、5表示，HRBF335、HRBF400HRBF500分别以C3、C4、C5表示。

HRBF----细晶粒热轧钢筋3、公称直接不大于10mm的钢筋，可不轧制标志，可采用挂标牌方法。

4、纵筋锚固与搭接基本锚固长度：d为钢筋直径，α为钢筋外形系数，光面取0.16，带肋钢筋去取0.14。

受拉钢筋锚固长度按下列公式计算，且不应小于200mm。

εa----锚固长度修正系数，对普通钢筋按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010)第8.3.2条的规定采用，当多于一项时，可按连乘计算，但不应小于0.6，对预应力筋，可取1.0。

纵向受拉普通钢筋的锚固长度修正系数εa应按下列规定取用：（1）当带肋钢筋的公称直径大于25mm时取1.0（2）环氧树脂涂层带肋钢筋取1.25（3）施工过程中易受扰动的钢筋取1.0（4）当纵向受力钢筋的实际配筋面积大于其设计计算面积时，修正系数取设计计算面积与实际配筋面积的比值，但对有抗震设防要求及直接承受动力荷载的结构构件，不应考虑此项修正。

（5）锚固钢筋的保护层厚度为3d时修正系数可取0.80，保护层厚度为5d时修正系数可取0.70，中间按内插取值，此处d为锚固钢筋的直径。

当计算中充分利用纵向钢筋的抗压强度时，其锚固长度不应小于0.7la。

5、钢筋搭接钢筋的连接可分为两类：绑扎搭接；机械连接或焊接。

受力钢筋的接头宜设置在受力较小处，在同一根钢筋上宜少设接头。

6、纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度应根据位于同一连接区段内钢筋搭接接头面积百分率按下列公式计算，且任何情况下不得小于300mm。

ζ----纵向受拉钢筋搭接长度修正系数二、受弯构件的一般构造1、受弯构件概述受弯构件----垂直于结构构件轴线作用的荷载，将使构件产生弯矩、剪力及弯曲变形。

主要承受弯矩和剪力的构件称为受弯构件。

如，楼盖或屋盖的梁和板、楼梯中梁和板、门窗过梁、工业厂房中的吊车梁等。

2、梁的一般构造要求梁的截面尺寸要满足承载力、刚度和抗裂三方面的要求。

3、为施工方便，并有利于模板的定型化，梁的截面尺寸应按统一规格采用；一般取为：梁高h=150、180、200、240、250mm，大于250mm且不大于800mm时则按50mm递增，800mm 以上则以100mm递增，梁宽b=120、150、180、200、240、250mm，大于250mm时则按50mm递增。

并非严格规定，宜根据具体情况灵活掌握。

4、当梁的腹板高度hw≥450mm时，在梁的两个侧面沿高度配置纵向构造钢筋。

5、混凝土保护层----混凝土结构构件中受力钢筋中最外层钢筋的外边缘至混凝土表面的距离。

6、板的一般构造要求工程中现浇板的常用厚度有80mm，90mm，100mm，110mm，120mm，板厚以10mm的模数递增，板厚在250mm以上时以50mm的模数递增。

7、当按单向板设计时，除沿受力方向布置钢筋外，尚应在垂直受力方向布置分布钢筋。

双向板中两个方向均为受力筋，受力筋兼做分布筋。

分布筋的作用是固定受力筋的位置，将荷载均匀地传递给受力筋，还可以抵抗混凝土收缩、温度变化所引起的附加应力。

故分布筋应放置在受力筋的内侧，以使受力钢筋有效高度尽可能大。

三、受弯构件正截面承载力计算受弯构件破坏的两种可能：一种是由弯矩作用而引起的破坏，破坏截面与梁的纵轴垂直，称为正截面破坏；另一种由弯矩和剪力共同作用而引起的破坏，破坏截面时倾斜的，称为沿斜截面破坏。

因此，在设计钢筋混凝土受弯构件时，要进行正截面和斜截面承载力计算。

1、受弯构件正截面破坏形态由于配筋率的不同，钢筋混凝土受弯构件将产生不同的破坏情况，以梁为例，根据正截面的破坏特征可分为适筋梁、超筋梁、少筋梁。

适筋梁----纵向受力钢筋的配筋率合适的梁超筋梁----纵向受力钢筋的配筋率过大的梁少筋梁----纵向受力钢筋的配筋率过少的梁2、双筋矩形截面和T形截面的受力概念（1）双筋矩形截面不仅在截面受拉区配置纵向受拉钢筋，而且在受压区配置受压钢筋的梁称为双筋梁。

一般情况下是不经济的。

（2）T形截面矩形截面受弯构件虽具有构造简单、施工方便等优点，但正截面承载力计算不考虑混凝土抗拉作用，因此，为节省混凝土、减轻构件自重，在不影响其承载力的情况下，可将受拉去混凝土挖去一部分，并将受拉钢筋集中放置，即形成T形截面。

3、实验和理论分析表明，T形截面梁受力后，翼缘受压时的压应力沿翼缘宽度方向的分布是不均匀的，离梁肋越远压应力越小。

四、受弯构件斜截面承载力计算1、梁沿斜截面破坏的主要形态有三种：斜压破坏、剪压破坏、斜拉破坏2、梁中混凝土的受剪承载力就可抵抗斜截面的破坏时，可不进行斜截面承载力计算。

箍筋仅需按构造要求配置。

3、箍筋的构造要求箍筋是受拉钢筋它的主要作用是使被斜裂缝分割的混凝土梁体能够传递剪力并抑制斜裂缝的开展。

·五、受压构件1、受压构件----承受以轴向压力为主的构件钢筋砼受压构件按纵向压力作用线与截面形心是否重合，可分为轴心受压构件和偏心受压构件。

2、受压钢筋不宜采用高强度钢筋，一般采用HRB335级、HRB400级和RRB400级；箍筋一般采用HPB300级、HRB335级钢筋。

3、纵向钢筋（1）纵向钢筋的直径不宜小于12mm。

4、箍筋（1）箍筋不但可以防止纵向钢筋压屈，而且在施工时起固定纵向钢筋位置的作用，还对混凝土受压后的侧向膨胀起约束作用，因此柱中箍筋应做成封闭式。

（2）不允许采用有内折角的箍筋，避免产生外拉力，使折角处混凝土破坏。

六、预应力混凝土1、为了充分发挥高强度钢筋的作用，可以在构件承受荷载以前，预先对受拉区的混凝土施加压力，使其产生预压应力。

当构件承受使用荷载而产生拉应力时，首先要抵消混凝土的预压应力，然后随着荷载的不断增加，受拉区砼才开始受拉进而出现裂缝，这种在受荷载以前预先对受拉区混凝土施加预压应力的构件，称为预应力混凝土构件。

2、根据张拉钢筋与浇筑砼的先后关系，预加应力的方法分为先张法与后张法。

（1）先张法是先张拉钢筋后浇筑混凝土。

（2）后张法是先浇混凝土后张拉钢筋。

3、预应力损失预应力混凝土构件在制作、运输、安装、使用的各个过程中，由于张拉工艺和材料特性等原因，使钢筋中的张拉应力逐渐降低的现象。

七、楼盖、楼梯、雨蓬1、楼盖钢筋砼楼盖，按其施工工艺的不同，又分为现浇整体式、装配式、装配整体式三种形式2、现浇整体式楼盖按梁板的结构布置情况，分为肋梁楼盖、井字楼盖、无梁楼盖等。

3、楼梯按照施工方式不同，可分为整体式和装配式，按照梯段结构形式的不同可分为板式楼梯、梁式楼梯、螺旋式楼梯等。

一般当楼梯使用荷载不大，且梯段的水平投影长度小于3m时，宜选用板式楼梯；当使用荷载较大，且梯段的水平投影长度不小于3m时，则宜采用梁式楼梯。

4、雨蓬可能发生三种破坏：（1）在根部发生受弯断裂破坏（2）雨蓬梁受弯、剪、扭发生破坏（3）雨蓬发生整体倾覆破坏。

八、单层厂房简介我国采用较多钢筋砼排架结构，结构构件组成如下：（1）柱是厂房结构的主要承重构件，承受屋架、吊车梁、支撑、连系梁和外墙传来的荷载并传递给基础。

柱的类型很多，按材料分：砖柱、钢筋砼柱、钢柱等；按截面形式分：单肢柱和双肢柱两大类；按截面的构造形式分：矩形柱、工字形柱、双肢柱。

目前，许多地方大量使用钢柱。

（2）基础承受住和基础梁传来的全部荷载，并将荷载传给地基。