荷载与结构设计方法阶段性考试论文
荷载与结构设计方法原创论文2

《荷载与结构设计方法》前六章总结XXX(哈尔滨工业大学(威海))摘要:结构在各种环境因素作用下产生效应(应力、位移、应变、裂缝等),工程结构设计的目的就是要保证结构具有足够的抵抗自然界各种作用力的承载能力,并将结构变形控制在满足正常使用的范围内。
结构上的作用是指能使结构产生效应的各种原因的总称:一种是直接作用于结构上的集中力和分布力(例如结构自重、风压力、水压力、土压力等);另一种是间接作用于结构上的外加变形和约束反力(例如基础沉降、材料收缩和徐变、温度变化引起的内力变化等)。
荷载代表值是考虑荷载变异特征所赋予的规定量值,工程建设相关的国家标准给出了荷载四种代表值:标准值,组合值,频遇值和准永久值。
"Load and structural design methods," concluded the first six chaptersStructure under the action of various effects of environmental factors (stress, displacement, strain, cracks, etc.), engineering structures designed to ensure that the structure is to have sufficient force to resist the carrying capacity of various natural and structural deformation control in meeting normal range. The role of the structure is the structure of effects to make the general term for a variety of reasons: one is directly on the structure of the concentration and distribution of power (such as structural weight, wind pressure, water pressure, earth pressure, etc.); another species is the indirect effect on the structural deformation and external constraint forces (such as foundation settlement, shrinkage and creep, the internal forces caused by changes in temperature, etc.). Load value is considered representative of load variability of the provisions given value, construction-related national standard load of four representative values are given: the standard value, combined value, frequent value and the quasi-permanent value.引言作用的正确分析与计算关系到结构设计时的经济性,使用时的安全性,维护时的有效性。
荷载与结构设计论文

荷载与结构设计论文影响结构可靠度的不确定性因素分析及研究1.引言结构可靠度是指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。
换句话说,结构可靠度方法要解决的根本问题是:在给定一个或多个材料特性或几何尺寸,而这些特性具有随机的或不完全知道的性质,以及在某些方面,结构上作用的荷载具有随机的或不完全知道的特性的情况下,结构按预定方式工作的概率是多少?工程结构要求具有一定的可靠性,是因为工程结构在设计、施工、使用过程中具有种种影响其安全、适用、耐久的不确定性. 这些不确定性大致有以下几个方面.1.事物的随机性. 所谓事物的随机性,是由于事件发生的条件不充分,使得在条件与结果之间不能出现必然的因果关系,从而事件的出现与否表现出不确定性,这种不确定性称为随机性. 研究事物随机性问题的数学方法主要有概率论、随机过程和数理统计.2.事物的模糊性. 事物本身的概念是模糊的,即一个对象是否符合这个概念是难以确定的,也就是说一个集合到底包含哪些事物是模糊的,非明确的,主要表现在客观事物差异的中间过渡中的“不分明性”,即“模糊性”. 研究和处理模糊性的数学方法主要是1965年美国自动控制专家查德(L.A.Zadeh)教授创始的“模糊数学”.3.事物知识的不完善性. 事物是由若干相互联系、相互作用的要素所构成的具有特定功能的有机整体. 人们常用颜色来简单地描述掌握事物知识的完善程度,并把事物(或称系统)分为三类:白色系统、黑色系统、灰色系统. 对知识的不完善性处理还没有成熟的数学方法,在工程实践中只能由有经验的专家对这种不确定性进行评估,引入经验参数. 例如, “待建”桥梁未来承受的车辆荷载可引入经验的发展系数,作为一种权宜的处理方法.2. 结构可靠性基本理论与方法2.1 一次二阶矩法:按照现行结构可靠度设计统一标准的定义,结构可靠度为结构在规定的时间内和规定的条件下完成预定功能的概率。
结构可靠性理论的研究,起源于对结构设计、施工和使用过程中存在的不确定性的认识,以及结构设计风险决策理论中计算结构失效概率的需要。
荷载与结构设计方法学习总结论文

荷载与结构设计方法学习总结论文荷载与结构设计方法学习总结论文对于土木工程专业学生而言,工程结构是我们学习围绕的中心,而工程结构设计又是其中的一个重要环节。
工程结构有两项基本功能:一个是提供良好的为人类生活和生产服务,满足人类使用要求、审美要求的结构空间和实体;另一个是承受和抵御结构服役过程中可能出现的各种环境作用。
很多工程结构的设计都基于对荷载的设计,每一个工程结构都要承受各种各样的荷载作用,如房屋结构要承受自重﹑人群和家具以及设备重量﹑风荷载﹑地震作用等;桥梁结构除了要承受本身自重﹑各种附加恒载﹑人群荷载外,还要承受车辆荷载﹑车辆制动力和冲击力﹑风荷载﹑地震作用﹑撞击力和曲线桥梁车辆离心力等。
这些力或荷载通过直接作用将使结构产生内力和变形,除此之外还有温度变化﹑材料的收缩和膨胀等的间接作用引起的结构的振动﹑约束变形或外加变形。
荷载和间接作用统称为作用。
总而言之,荷载效应和间接作用效应在工程应用中无处不在。
作用的分类方法有很多,不同的分类方法反映了作用的某些基本性质或作用效应重要性的不同。
以下对其进行分类:1)按随时间的变异分类:1.永久作用 2.可变作用 3.偶然作用2)按随空间位置的变异分类:1.固定作用 2.自由作用3)按结构的反应特点分类:1.静态作用 2.动态作用我国工程结构的设计方法经历了容许应力法、破损阶段法、极限状态设计法、和概率极限状态设计法四个阶段。
其中容许应力法是建立在弹性理论的基础上;破损阶段法是考虑结构在材料破坏阶段的工作状态进行的结构设计的方法;极限状态法进一步将结构的极限状态分为承载力极限状态和正常使用极限状态;概率极限状态设计法是以概率理论为基础,根据统计分析确定可靠概率来度量结构可靠性的方法。
作用的正确分析与计算关系到结构设计时的经济性,使用时的安全性,维护时的有效性。
作用作为结构破坏的唯一因素,所以正确分析与计算很重要。
由于作用在结构上的作用很复杂,所以对作用进行适当的简化非常必要。
建筑结构设计论文荷载取值论文

建筑结构设计论文荷载取值论文【摘要】荷载值的准确确定不仅是建筑结构设计中的重要组成,这也是建筑体的安全性与稳定性的一个决定因素。
想要让荷载值的确定工作更为科学与高效,这不仅需要增强对于这部分工作的理论研究,设计人员提升自己的专业化素养也很重要。
只有从多方面做出改善才能够让建筑结构荷载值的确定更为准确。
一、建筑结构设计中荷载值相关问题探讨1.结构设计中的荷载取值随着我国建筑业的不断发展,建筑体的形态越来越多样,建筑体的构造也越来越复杂。
这些都使得建筑体的荷载量越来越大。
建筑体荷载值的确定在整个结构设计中非常重要,这将会是保障建筑体的抗震性与稳定性的基石。
通常建筑荷载值的确定会有一般流程,首先会根据项目的实际情况建立相关的荷载概率模型,在此基础上再来进一步展开参数的研究与分析工作,这样才能够更为准确的确定荷载值。
2.建筑结构荷载的分类施加在结构上的集中力或者分布力称为荷载。
荷载根据时间的长久分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
永久荷载是施加在工程结构上不变的(或其变化与平均值相比可以忽略不计的)荷载。
如结构自重、外加永久性的承重、非承重结构构件和建筑装饰构件的重量、土压力等。
恒载在结构的设计中必须考虑其长期效应,因为在建筑体的整个使用期内它是持续施加于结构之上的。
可变荷载是施加在结构上的由人群、物料和交通工具引起的使用或占用荷载和自然产生的自然荷载。
可变荷载的随机性表现在空间的变异方面,变化和平均值难以忽略,包括建筑上的活动人群、自然界的风、雨、雪荷载等。
偶然荷载有可能出现的荷载,而且一旦出现,量值较大,包括地震、汽车撞击作用等持续很短的荷载等。
3.荷载值确定的重要性在建筑结构设计中荷载值的确定非常重要,这不仅是结构设计中的一项基础工作,也能够直接决定建筑体的安全性与稳定性。
荷载值的准确确定将能够明确整个建筑体的结构内力,在此基础上才能够进一步展开相关的结构计算。
如果无法明确建筑体的荷载值,或者是对于荷载值的确定有偏差,这很容易造成建筑体的结构形变,会使得建筑体的寿命降低,甚至产生安全事故。
土木工程荷载与结构设计探讨

土木工程荷载与结构设计探讨摘要:在当今社会,土木工程对人类的生存和发展起着重要的作用。
对于这个社会来说,它可以说是社会文明的一个重要组成部分,对于我们来说,土木工程并不只是一个词,它是我们生活中不可或缺的一部分。
当今土木工程的结构设计和施工日趋复杂,结构所受的荷载和强度也在不断地发生着变化。
为了更好地推动我国土建工程的发展,有必要在现有条件下,对各种荷载共同作用下的结构影响进行合理的分析。
本论文主要是对土木建筑结构的设计和受力情况的分析。
关键词:土木工程;荷载;结构设计引言人类在发展中离不开各种各样的结构物,例如房屋、道路等。
这些结构物的建设过程我们统称为土木工程。
我们把这些建筑的施工过程统称为“土木工程”。
可以说,在人类的发展过程中,土木工程是最直观的改变自然环境的方法。
我们现在所处的社会是被土建工程所包围,所以对土建工程的品质也要有更高的要求。
要提高土建工程的总体质量,就必须对其进行结构与荷载的有机分析。
1土建结构的设计和受力概况人类在发展中离不开各种各样的结构物,例如房屋、道路等。
这些结构物的建设过程我们统称为土木工程。
土木工程结构设计指的就是在工程建设中,使用什么样的骨架形式来抵抗各种灾害和传递作用力,以及在建造中,选择何种标准来定位的建筑大小、如何进行相关材料的制作的方法。
在这些因素中,可靠、安全、实用、耐久是土木结构设计的显著特点。
在对工程进行设计的时候,不但要使所设计的结构形式变得更有科学性,而且还要对荷载效应和结构的强度、抗力展开计算,使其结构变得更细致、更完善。
有关文献中,荷载是指在受力后,引起外部变形,并引起结构改变的力。
土木工程的各个环节都与结构密不可分,而在建设过程中,结构所受到的一切直接的作用力都可称为荷载。
2土建构筑物的有关设计方法为了保证土建工程的质量,需要对其进行合理的结构设计。
在设计过程中,采用了多种方式,既保证了结构的可行性,又提高了工作效率。
2.1结构的可靠性设计随着社会的发展,各种各样的理论得到了发展和完善。
工程测量专业毕业设计论文:桥梁结构荷载测量与分析方法研究

工程测量专业毕业设计论文:桥梁结构荷载测量与分析方法研究标题:桥梁结构荷载测量与分析方法研究一、引言桥梁是现代交通基础设施的关键部分,对经济、社会和环境发展具有重大影响。
桥梁结构的稳定性、安全性和耐久性是至关重要的。
然而,由于各种因素的影响,如超载、疲劳、老化等,桥梁可能会产生各种损伤,如裂缝、变形等,对桥梁的安全性和使用寿命产生威胁。
因此,对桥梁结构荷载的测量和分析是至关重要的。
本毕业设计论文旨在研究并开发一种有效的桥梁结构荷载测量与分析方法,以提高桥梁的安全性和耐久性。
研究背景和意义如下:背景:随着交通量的增长和荷载环境的变化,桥梁结构面临越来越大的压力。
为了确保桥梁的安全和稳定,需要开发一种精确、可靠的荷载测量和分析方法。
意义:通过对桥梁结构荷载的测量和分析,可以更好地了解桥梁的实际承载能力,及时发现并处理潜在的安全隐患,提高桥梁的使用寿命和安全性。
此外,该研究还可为桥梁设计、施工和养护提供重要的技术支持和参考。
二、研究目的本研究的主要目的是开发一种有效的桥梁结构荷载测量与分析方法,实现以下目标:1. 精确测量桥梁在各种荷载条件下的应力、应变和位移;2. 分析桥梁的承载能力、稳定性和安全性;3. 识别桥梁的潜在损伤和故障,及时采取有效的维修措施;4. 为桥梁设计、施工和养护提供重要的技术支持和参考。
三、研究方法本研究将采用以下方法:1. 文献回顾:系统回顾现有的桥梁结构荷载测量和分析方法的研究成果,了解其优点和不足;2. 理论分析:建立桥梁结构的力学模型,分析其在不同荷载条件下的应力、应变和位移;3. 实验研究:选择具有代表性的桥梁进行实地测量,收集数据,并与理论分析结果进行比较;4. 数值模拟:利用有限元等方法对桥梁在不同荷载条件下的响应进行模拟,与实验结果进行对比分析。
四、实验步骤实验研究将按照以下步骤进行:1. 选择具有代表性的桥梁,进行现场勘察和资料收集;2. 在桥梁的关键部位设置测量传感器,进行静态和动态测量;3. 在不同类型和不同大小的车辆通过时记录桥梁的响应,包括应力、应变和位移;4. 将实验数据与理论分析和数值模拟结果进行比较,评估所开发方法的准确性和可靠性。
荷载与结构设计方法论文

影响结构构件抗力的因素及结构可靠度分析李斌200918020411 桥四摘要影响抗力的主要因素有材料性能(强度、变形模量等)、几何参数(构件尺寸)等和计算模式的精确性(抗力计算所采用的基本假设和计算公式不够精确等)。
这些因素都是随机变量,因此由这些因素综合而成的结构抗力也是一个随机变量。
关关键词结构构件抗力、结构可靠度、失效概率、承载能力极限状态。
影响结构构件抗力的因素结构抗力R是指整个结构或结构构件承受作用效应(即内力和变形)的能力,如构件的承载能力、刚度等。
混凝土结构构件的截面尺寸、混凝土强度等级以及钢筋的种类、配筋的数量及方式等确定后,构件截面便具有一定的抗力。
抗力可按一定的计算模式确定。
影响抗力的主要因素有材料性能(强度、变形模量等)、几何参数(构件尺寸)等和计算模式的精确性(抗力计算所采用的基本假设和计算公式不够精确等)。
这些因素都是随机变量,因此由这些因素综合而成的结构抗力也是一个随机变量。
由上述可见,结构上的作用(特别是可变作用)与时间有关,结构抗力也与时间有关,结构抗力随时间变化。
为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数成为设计基准期。
我国GB 50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》规定的设计基准期为50年。
(1)材料性能f (material property)—结构构件的各种物理力学性能-- 强度、弹性模量、泊松比等(2)几何参数a (geometrical parameter)—宽度、有效高度、面积、面积矩、抵抗矩、惯性矩等;(3)计算模式p (calculating model)R=f (f.a.p.)—“混凝土结构设计原理”中介绍结构构件材料性能的不定性~ 随机变量Ωf 表示(1)材料本身品质的不定性(2)材料在试验上和统计上的不定性(3)标准试件的材料性能与实际结构材料性能的差异()()()ks s c k c f f f f f f f 试件材料性能试件材料性能标准值结构构件中的材料性能001ωω==Ω ω0 —反映结构构件材料性能与试件材料性能差别的系数 令sc f f =Ω0~反映结构构件材料性能与试件材料性能差异的随机变量 ks f f =Ω1~反映试件材料性能不定性的随机变量 1001ΩΩ=Ωωf 结构构件几何参数 a 的不定性(1)制作尺寸偏差(2)安装误差()()准值试件材料的几何参数标结构构件的几何参数k a a a =Ω a Ω~反映所设计的构件和制作安装后的实际构件之间几何上的差异结构构件计算模式p 的不定性~随机变量Ωp 表示~ 抗力计算所采用的基本假定和计算公式的不精确性等引起()()按规范公式计算的抗力结构构件的实际抗力c p R R 0=ΩR~结构构件的实际抗力值(精确计算值或试验值)cR~按规范公式计算的抗力值(根据材料性能和几何尺寸的实测值按规范公式计算的抗力值)结构可靠度的分析在规定的时间和条件下,工程结构完成预定功能的概率,是工程结构可靠性的概率度量。
土木工程荷载与结构设计分析论文

关于土木工程荷载与结构设计的分析【摘要】针对关于土木工程荷载与结构设计的分析问题,介绍了土木工程结构的荷载问题,包括土木工程设计以及与荷载的关系和土木工程荷载的分类,探讨了土木工程结构的设计方法,包括土木工程结构设计方法的发展情况和土木工程结构设计方法,指出了荷载和结构、抗力的分析情况,主要有影响结构可靠性的因素以及它的随机性和土木工程结构的可靠度。
【关键词】土木工程;荷载与结构设计;设计方法0.引言自20世纪90年代以来,我国土木工程建设进入了一个快速发展的时期,大量土木工程结构在长期使用过程中受到自然环境的侵蚀,其所用的建筑材料性能会随着时间推移而不同程度下降,导致土木工程结构的承载力不断下降,使结构设计的安全性受到威胁。
1.土木工程结构的荷载1.1土木工程设计以及与荷载的关系在土木工程建筑中涉及到质量问题,经常会提及到是建筑物结构受到的荷载或作用力。
对于实际的工程设计来说,荷载和作用力一般来说是不影响作用效应的计算和结构的本身,结构的荷载问题主要就是一个概念的问题,在我们国家,一般的情况下,结构的荷载指的是直接的作用力,而作用力有的时候并不是直接作用的,常常指的就是间接作用力,但是在国际上,还是有不少的国家对作用和荷载没有明确严格的区分,而是将两种作用力归为一种。
现在的土木工程的建造有几个主要的环节,是策划、设计、施工。
其中最主要的环节之一就有设计,设计的范畴包括有结构的设计以及功能的设计。
决定采用怎么样的形势的骨架可以将建筑物支撑起来,利用什么样的方式来抵御和传递作用力,在结构中选用那种材料来进行制造,在结构设计时每个部分的尺寸优势怎么样的来体现,这些都是结构设计时必需明确的。
对于建筑物功能的设计,主要是实现工程建造的用途以及建造的目的是什么。
工程的结构设计是要在工程的结构的适用性与外形美观、可靠性与经济之间,选择出一种合理的一种平衡。
这样就可以使设计的结构可以建筑的各项功能得到用户的满意。
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荷载与结构设计方法阶段性考核论文东北林业大学第二教学楼——丹青楼结构工程角度综合评价学生姓名:围城专业班级:指导教师:学院:2014年6 月东北林业大学第二教学楼——丹青楼综合评价摘要本文主要从荷载和结构的角度评价东北林业大学第二教学楼(以下简称二教)。
二教是典型的钢筋混凝土框架剪力墙结构,本文从其框架体系对结构功能予以评价。
从钢筋混凝土框剪结构设计的角度对二教进行简单估算。
从荷载角度对二教的风荷载、雪荷载等进行设计的合理性评价。
另外,本文还会对二教的一些数据进行简单地估算,拿出具体数据来说明问题。
但本文主要是从理论的角度对二教所承受的荷载以及结构所能提供的抗力对结构本身进行分析,以评价结构的优良,最后给出对结构的总体评价,分析其是否为一个优良的结构体系。
关键词荷载、结构、构造、装饰前言东北林业大学第二教学楼是东北林业大学的主要教学建筑,使用率极高,建筑面积51000平方米,拥有大中小教室250余间。
每天都有成百上千的学子在里面上课、学习,是非常重要的建筑。
所以它的结构安全性以及适用性具有重要意义。
不能仅仅保证它的极限状态,还应保证正常使用状态下的舒适性,使同学拥有一个良好的学习环境。
所以在老师布置这次论文作业的时候,我就毫不犹豫的选择了二教作为研究对象。
我很熟悉这里,但是作为一名建筑工程专业本科生,我却从没有以专业的角度分析过它。
借此机会,我会以这篇论文,从我的专业出发,利用我的专业知识,对二教进行一次全面的结构分析,以得出它的结构合理性。
我想通过这篇论文,不仅我的专业知识会得到提升,我的语言表达以及分析能力也会提高很多。
对于教育体制改革,学校通过阶段考试的方式督促我们学习。
而郭楠老师通过论文作业的形式来进行阶段考试,这是一种非常成功的创新。
写论文是我们必须具备的一种能力,以前我们很缺乏这方面的训练,这次老师给了我们这样一个机会,我一定会全力以赴,完成这个任务。
但因为以前没有过论文写作训练,可能在完成论文时会有一些瑕疵,望老师给予批评指正。
目录摘要Abstract1二教的基本荷载 (1)1.1直接作用 (1)1.1.1结构自重 (1)1.1.2土压力 (1)1.1.3雪荷载 (2)1.1.4风荷载 (2)1.2间接作用 (3)1.2.1 混凝土收缩徐变 (3)1.2.2 温度作用 (3)1.2.3地震作用 (4)2二教的结构 (5)2.1二教的楼盖 (5)2.2二教的柱 (6)2.2.1二教框架结构中的柱 (6)2.2.2 二教外部装饰承重柱 (7)2.3二教的玻璃幕墙安装 (7)结语 (8)参考文献 (9)1 二教的基本荷载土木工程结构是指土木工程材料建造的房屋、隧道、桥梁、港口及大坝等基础工程设施。
《工程结构设计基本术语和通用符号》(GBJ 132-90)定义,施加在结构上的一组集中力或分布力,或引起结构外加变形或约束变形的原因,统称为结构上的作用。
按照作用本身性质的不同,工程结构上的作用可分为两类:第一类为直接作用,即直接施加在结构上的集中力和分布力。
直接作用以外加力的形式直接施加在结构上,并且与结构特性无关。
第二类为间接作用,即引起引起结构外加变形或约束变形的原因。
间接作用不以外加力的形式直接施加在结构上,并且与结构本身特性有关。
1.1 直接作用1.1.1 结构自重由于是对二教结构进行评价,所以我们采用估算公式进行估算:W = nqi Ai mi1式中:Ai—相同荷载qi的楼层面积;m i—相同荷载qi的楼层层数;qi—由统计资料提供的某类房屋的楼面折算荷载值qi框架—剪力墙结构约为12~14kN/m2, 此处取14kN/m2mi取10层Ai约为5100m2W=714000kN可以看出,二教的自重较大,宜采用阀片基础。
对于二教,已经设置了地下室,地下室的作用有:1.减小地基附加压应力;2.锚固好基础,提高房屋稳定性。
由此可见二教的地下室设计从荷载角度考虑是很有必要的,对于二教这样一个自重较大的公共建筑,很大程度上减小了结构自重对结构本身的不利性。
1.1.2 土压力土的侧向压力一般简称为土压力,它是指构筑物与土体的接触面处存在的侧向压力。
土的侧压力一般由土的自重或外荷载引起,是作用在挡土结构上的主要荷载。
二教的地下室并不是完全埋在地下,而是在周围设置了一圈围护挡土墙。
这个设计可以给地下室提供良好的光线和通风条件。
但此围护结构也带来了一个问题,那就是土的侧向压力问题。
这是一个简单的单层土静止土压力问题,在此不进行计算。
图1-1 二教挡土墙1.1.3 雪荷载东北林业大学位于哈尔滨,哈尔滨是一座年降雪量较大的城市,所以在进行结构设计时必须考虑雪荷载。
在进行雪荷载计算时,先要确定基本雪压(指空旷平坦地面上,积雪厚度均匀的情况下,经统计得出的50年一遇的雪压)。
基本雪压由公式:S=hρgS——雪压;h——积雪深度,指从积雪表面到地面的垂直深度,m;ρ——雪密度(东北地区取0.15),t/m3;g——重力加速度,取9.8m/s2。
计算可得。
在进行雪荷载标准值计算时,还要考虑风的飘积作用、屋面坡度、屋面温度、以及屋面积雪分布系数等对计算的影响。
1.1.4 风荷载在非地震区,风荷载是房屋主要的水平力。
二教相对比较稳定,不属于高柔性结构,所以不用考虑横风向结构风效应以及扭转风振,只需考虑顺风向风振即可满足结构的稳定。
在方案阶段的总体分析中,一般只需考虑作用在房屋上风荷载的合力Hω,它是作用在房屋迎风面及背风面Aω上风荷载标准值ωk的合力:Hω=ωk×Aω当计算主要承重结构时:ωk=βZ×μS×μZ×W0当计算围护结构时ωk=βgZ×μSl×μZ×W0W0_ —基本风压,它是气象部门以当地空旷平坦地面上,离地10m高处所得的10分钟平均最大风速V O为标准,根据不同年限按具体公式确定的风压值。
哈尔滨W0(10年、50年、100年)=(0.35、0.55、0.65)kN/m2μS—风荷载体型系数。
房屋体型不同将直接影响风的方向和流速,改变风压大小。
一般迎风面的风荷载为压力,背风面的风荷为吸力(μS 为负值),房屋受到的总的风荷载应为迎风面风荷载和背风面风荷载的叠加βZ— Z高度处的风振系数,它考虑了高耸结构风压脉动的影响。
μZ—风压沿高度的变化系数,与周围环境有关。
βgZ—阵风系数。
μSl—局部体形系数。
图1-2 风荷载示意图1.2 间接作用1.2.1 混凝土收缩徐变对二教这种混凝土结构而言,还有两种特殊的变形的作用,即收缩和徐变。
收缩:混凝土在空气中结硬时,其体积会缩小,这种现象叫做混凝土的收缩。
徐变:混凝土在荷载长期作用下保持应力不变其塑性变形随着荷载作用时间延长而不断增加的现象。
1.2.2 温度作用温度作用是指结构或构件内部的温度变化。
当结构物所处环境温度发生变化时,结构或构件会发生温度变形,即热胀冷缩;当结构或构件的热胀冷缩受到边界条件约束或相邻部分的制约,不能自由胀缩时,则会发生温度应力。
对于温度作用,二教主要采用伸缩缝来解决。
二教在长度方向设置了两道伸缩缝,将二教整体分成了三个部分。
但对于二教这种纵向比较长的结构,设置两条伸缩缝是相对比较浪费的,设置一条甚至不设置就足以缓解温度变化对结构的影响。
图1-3 二教伸缩缝2 二教的结构2.1 二教的楼盖二教为单向板肋梁楼盖。
因为二教的跨度相对较大,所以二教的楼盖都是采用预应力设计。
预应力:以特定的方式在结构构件上预先施加的,能产生与构件所承受的外荷载效应相反的应力状态的力称为预加力,预加力在结构构件上引起的应力称为预应力。
二教为整体现浇的施工方法施工,所以在采用预应力时都是使用后张法施工。
后张法:后张法是先浇筑混凝土,待混凝土结硬并达到一定的强度后,再在构件上张拉预应力筋的方法。
由这张照片可以看出,楼板直接搭在主梁上,主梁搭在柱子上。
即荷载的传递方向是由板到主梁再到柱子。
没有设置次梁。
这样的设计很大一部分原因是因为楼板设计时采用了预应力,很大程度上增大了跨度,不用设置次梁就可以满足。
图2-1 二教教室内楼盖前面提到二教因采用了预应力楼盖而很少使用次梁,但在如图2-1所示的大跨度空间内不使用次梁很难满足结构受力要求,所以会配置如图所示的次梁。
此时的荷载传递方式变为由板传给次梁,次梁传给主梁,主梁再传给柱或者剪力墙。
图2-2 二教的次梁一部分。
二教的楼梯都是板式楼梯,荷载的传递路线是梯段板到平台梁,再由平台梁传给柱。
因为楼梯处相当于一个洞口,刚度较小,容易发生破坏,所以在楼梯洞口处的柱要有足够强度,截面相对较大。
由图也可以看出这一点。
图2-3 二教的楼梯2.2 二教的柱2.2.1 二教框架结构中的柱载。
柱对于结构本身具有重要意义,一旦发生破坏,后果非常严重。
图2-4为二教大厅承重柱。
虽然外面有装饰材料包裹,但依然不难看出柱体本身截面尺寸较大。
图2-4 二教大厅承重柱大柱体的截面尺寸以提高强度。
从此图片还可以看出,为了增大水平方向刚度,柱体中间还设置了肋。
通过查阅有关网站得知,竖向加劲肋是为了抗剪屈曲强度。
楼梯洞口抗剪强度较低,这一设计是非常合理的。
从图中还可以看出框架结构主体柱截面尺寸也较大,作为框架结构竖向主要承重构件,必须保证足够的强度。
图2-5 二教楼梯处柱2.2.2 二教外部装饰承重柱图2-6 二教外部承重柱1 图2-7 二教外部承重柱2从图中可以看出,二教的这些柱并不是框架结构的一部分,只是用于支撑装饰材料,所以相对来说截面尺寸很小。
2.3 二教的玻璃幕墙安装图2-8 二教的玻璃幕墙安装细节图2-9 二教的玻璃幕墙安装概图二教的二层和三层采用了玻璃幕墙作为外墙材料,安装方法为用四角螺栓构件固定四块玻璃,螺栓构件固定在混凝土圆柱上,将玻璃幕墙自重以及风荷载逐级传递下去。
结语东北林业大学第二教学楼——丹青楼从结构角度分析是一座比较合理的建筑,整个结构体系从基础到楼盖的设计都符合规范要求。
教学楼对光线的要求比较高,二教采用框架体系对采光很有利,开门开窗都比较方便,增大了使用中的舒适度。
哈尔滨地区土质较好,适合做地下室,而二教也正是利用了这一点采用地下室来提高基础强度。
二教的竖向受力构件柱以及剪力墙的设计也非常合理,能够满足受力要求。
二教采用预应力楼板是非常成功的一种方案,增大了跨度,在满足使用要求的基础上减少了材料的使用同时也减轻了结构本身的自重。
总而言之,二教对荷载传递以及结构设计的合理性考虑都很全面,没有出现设计上的大失误,有部分小瑕疵也不影响二教的使用以及安全,所以说二教是一个成功的结构作品。
通过这次论文写作,我从宏观角度分析结构体系的能力得到了很大提升,也熟悉了论文写作的基本流程,收集资料以及整理资料的方法变得更加熟练。