1、1、建筑結構設計的一般原則、建筑結構設計的一般原則 水平結構體系水平結構體系：各層的樓蓋和頂層的屋蓋。一方面，承受樓、屋面的豎向荷載，并把豎向荷載傳遞給豎向結構體系；另一方面把作用在各層處得水平力傳遞和分配給豎向結構體系(樓板、梁等）。豎向結構體系豎向結構體系：承受由樓、屋蓋傳來的豎向力和水平力并將其傳給下部結構（墻、柱等），也叫抗側力結構體系。地下室和基礎的作用地下室和基礎的作用：將上部荷載傳遞給地基。建筑物的結構類型建筑物的結構類型按結構材料分類：砌體結構、混凝土結構、鋼結構、組合結構和混合結構。（區(qū)分組合結構和混合結構）按豎向結構體系：排架結構、框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構、筒體

2、結構。（排架、框架、剪力墻最常用的抗側力構件）建筑設計的階段和內容建筑設計的階段和內容初步設計階段 技術設計階段 施工圖設計階段建筑結構設計的一般原則建筑結構設計的一般原則安全、適用、耐久和經濟合理結構上的作用與荷載結構上的作用與荷載作用作用：使結構產生內力或變形的原因。直接作用：直接作用：又被稱為荷載。荷載。間接作用：間接作用：如地基變形、混凝土的收縮、焊接變形、溫度變化或地震作用等引起的作用。作用效應或荷載效應：作用效應或荷載效應：結構上的作用使結構產生的內力、變形、裂縫等。荷載的分類荷載的分類永久荷載：永久荷載：在結構使用期間，其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計，或其變化

3、是單調的并能趨于限制的荷載，又稱恒荷載。可變荷載可變荷載：在結構設計基準期內，其值隨時間而變化，其變化與平均值相比，不可忽略的荷載。偶然荷載：偶然荷載：在結構使用期間不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時間很短的荷載。設計基準期：設計基準期：為確定可變作用及與時間有關的材料性能等取值而選用的時間參數(shù)。（建筑結構荷載規(guī)范（GB500092012）3.1.3確定可變荷載代表值應采用50年設計基準期）設計使用年限設計使用年限：設計規(guī)定的結構或構件不需要進行大修即可按其預定目的使用的時期。荷載代表值荷載代表值設計中用以驗算極限狀態(tài)所采用的荷載限量值，例如標準標準值、組合值、頻遇值和準永久值。值、組合值

4、、頻遇值和準永久值。極限狀態(tài)可分為下列兩類 1、承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)：這種極限狀態(tài)對應于結構或構件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。1）整個結構或結構的一部分做為剛體失去平衡（傾覆）2）結構構件或連接因超過材料強度而破壞，（如疲勞破壞），或因過度變形而不適于繼續(xù)承載。3）結構轉變?yōu)闄C動體系。4）結構或結構構件喪失穩(wěn)定（如壓屈）5）地基喪失承載能力而破壞（如失穩(wěn)等） 2、正常使用極限狀態(tài)：、正常使用極限狀態(tài)：這種極限狀態(tài)對應于結構或結構構件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。1）影響正常使用或外觀的變形。2）影響正常使用或耐久性能的局部損壞（如裂縫）3）影響正常使用的振動。4

5、）影響正常使用的其他特定狀態(tài)。荷載標準值：荷載標準值：荷載的基本代表值，為設計基準期內最大荷載統(tǒng)計分布的特征值。組合值：組合值：對可變荷載，使組合后的荷載應在設計基準期內超越概率，能與該荷載單獨出現(xiàn)時的相應概率趨于一致的荷載值；或使用組合后的結構具有統(tǒng)一規(guī)定的可靠指標的荷載值。準永久值：準永久值：對可變荷載，在設計基準期內，其超越的總時間約為設計基準期一半的荷載值。頻遇值：頻遇值：對于可變荷載，在設計基準期內，其超越的總時間為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值。豎向荷載豎向荷載1.1.樓、屋面的荷載樓、屋面的荷載豎向恒荷載：豎向恒荷載：包括結構自重和附加在結構上的恒荷載。（1 1）民用

6、建筑樓面均布活荷載）民用建筑樓面均布活荷載從屬面積：從屬面積：在就算梁柱構件時采用，它是指所計算構件負荷的樓面面積，它應由樓板的剪力零線劃分，在實際應用中可用適當簡化。例；某住宅用戶進行二次裝修，地面采用20mm水泥砂漿，然后在上面鋪10mm厚大理石；而在下家頂棚為V形鋼龍骨吊頂，二層9mm紙面石膏板，無保溫層，則增加樓面自重與樓面活荷載標準值的比值。例：住宅建筑中，挑出陽臺的活荷載取值比室內樓面的活荷載取值（ A ） A、大 B、小 C、相同 D、如陽臺臨街側大，否則相同。例：某多層鋼筋混凝土結構，其樓面上設置可靈活布置的輕鋼龍骨隔墻，按墻面積計算，該隔墻的自重為0.49kN/，隔墻高度為3

7、.6m，該隔墻的樓面活荷載附加標準值為多少？例：下列民用建筑中有關資料、閱覽等房間的樓面活荷載標準值，何項最大？D A、閱覽室 B、一般資料檔案室 C、書庫、檔案室 D、密集柜書庫例：一地下二層停放客車的車庫，采用9mx9m柱網的有柱帽無梁樓蓋，確定該樓蓋的樓面均布活荷載標準值為多少？例：一棟16層高的住宅樓，一梯兩戶，且設置了電梯。該樓內的樓梯活荷載標準值為多少？樓面活荷載的折減樓面活荷載的折減例：對于6層住宅建筑結構的墻、柱和基礎設計時，其樓面活荷載按何項取值？例：設計樓面梁、墻、柱及基礎時，對樓面活荷載標準值的折減，下列何項不正確？A、設計辦公室的樓面梁時，只有當樓面梁的服務面積超過25

8、才考慮降低樓面活荷載標準值10%。B、設計辦公樓的墻、柱及基礎時，按計算截面以上的層數(shù)多少確定折減系數(shù)值。C、設計商場大樓的墻、柱及基礎時，當該墻、柱及基礎各自的服務面積超過50時，可降低樓面活荷載標準值10%。D、設計商場大樓的電梯廳樓面大梁，由于人群密集，所以不論該樓面大梁的服務面積多少，可一律不降低樓面活荷載標準值。例：一餐廳的樓面簡支梁，其計算跨度L=18m,梁間距S=4m，該簡支梁上由均布活荷載標準值產生的均布線荷載為多少？例：某存放一般資料的檔案館，總共3層，為現(xiàn)澆鋼筋混凝土無梁樓蓋板柱體系，柱網尺寸為7.8mx7.8m，求中間柱在基礎頂部截面處由樓面活荷載標準值產生的軸向力標準值

9、？工業(yè)建筑活荷載工業(yè)建筑活荷載 屋面活荷載屋面活荷載例：以下論述哪項符合荷載規(guī)范？CA、不上人屋面均布活荷載標準值為0.7kN/B、上人屋面均布活荷載標準值為1.5kN/C、斜屋面活荷載標準值是沿水平投影的數(shù)值D、屋頂花園活荷載標準值包括花圃土石等材料自重。2.2.雪荷載雪荷載例：基本雪壓是以當?shù)匾话憧諘缙教沟孛嫔辖y(tǒng)計所得多少年一遇最大積雪自重確定？C 例：設計屋面板的承重構件，下列何項規(guī)定不正確？A、屋面板和檀條按積雪不均勻分布的最不利情況采用。B、屋面均布活荷載，不應與雪荷載同時組合。C、屋架和拱殼可分別按積雪全跨均勻分布情況和半跨的均勻分布情況采用。D、框架和柱可按積雪全跨的均勻分布情況

10、采用。例：某單跨門式框架，間距為6m。該剛架的斜梁與水平線的夾角25，斜梁上鋪設檀條。檀條間距為1.5m，計算跨度為6m。該地區(qū)的基本血壓S0=0.5kN/。檀條上由屋面積雪荷載產生沿檀條跨度的線荷載標準值為多少？8.1.2 基本風壓應采用按本規(guī)范規(guī)定的方法確定的50 年重現(xiàn)期的風壓，但不得小于0.3kN/m2 。對于高層建筑、高聳結構以及對風荷載比較敏感的其他結構，基本鳳壓的取值應適當提高，并應符合有關結構設計規(guī)范的規(guī)定。8. 1. 3 全國各城市的基本風壓值應按本規(guī)范附錄E 中表E.5 重8.1.4 風荷載的組合值系數(shù)、頻遇值系數(shù)和準永久值系數(shù)可分別取O. 6 、O. 4 和0.0 。確定

11、基本風壓的方法包括對觀測場地、風速儀的類型和高度以及統(tǒng)計方法的規(guī)定，重現(xiàn)期為50 年的風壓即為傳統(tǒng)意義上的50 年一遇的最大風壓。基本風壓Wo 是根據(jù)當?shù)貧庀笈_站歷年來的最大風速記錄，按基本風速的標準要求，將不同風速儀高度和時次時距的年最大風速，統(tǒng)一換算為離地10m 高，自記10min 平均年最大風速數(shù)據(jù)，經統(tǒng)計分析確定重現(xiàn)期為50 年的最大風速，作為當?shù)氐幕撅L速v0，再按以下貝努利公式計算得到 風壓高度變化系數(shù)風壓高度變化系數(shù) 見新荷載規(guī)范見新荷載規(guī)范例：風壓高度變化系數(shù)與哪些因素有關？例：在其他條件相同的情況下，下列地區(qū)中哪一個設計風荷載最大？ a.田野 b.湖岸 c.叢林 d.有密集建

12、筑群的大城市市區(qū)例：風荷載標準值與風壓高度變化系數(shù)、基本風壓存在一定關系，以下幾種說法哪個是正確的（ ） A.建筑物受到風荷載的大小與高度無關 B.建筑物越高，受到的風荷載越小 C.建筑物所受風壓與建筑體型無關 D.建筑物越高，受到的風荷載越大，但超過550m后趨于穩(wěn)定。風荷載體型系數(shù)風荷載體型系數(shù) 見教材見教材 表表105105風陣系數(shù)風陣系數(shù)見新的荷載規(guī)范結構的功能要求和極限狀態(tài)結構的功能要求1.1.結構的安全等級結構的安全等級3.3.建筑結構的功能建筑結構的功能（1）安全性 （2）適用性 （3）耐久性結構功能極限狀態(tài)結構功能極限狀態(tài)1 1、承載力極限狀態(tài)、承載力極限狀態(tài)2 2、正常使用極

13、限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)結構的可靠度結構的可靠度：結構在規(guī)定時間內，在規(guī)定條件下，完成預定功能的概率。結構的可靠性：結構的可靠性：結構在規(guī)定的時間內，在規(guī)定條件下，完成預定功能的能力。失效概率：結構不能完成預定功能的概率可靠指標：可靠指標：例：下列說法，哪些不正確？A.結構的可靠度與結構的使用年限有關B.建筑物中各類構件的安全等級宜與整個結構的安全等級相同，但可對部分構件的安全等級進行調整，但不得低于三級C.我國建筑結構設計規(guī)范采用的一般結構的設計基準期為50年D.結構安全等級為三級的建筑，當柱承受恒載為主時，其安全等級應提高一級。例：設計使用年限是設計規(guī)定的結構或結構構件（）A.使用壽命 B

14、.耐久壽命C.可按預定目的使用的時期D.不需要大修即可按預定目的使用的時期荷載效應組合荷載效應組合例：結構重要性系數(shù)應按結構構件的安全等級、和（ ）確定。A.設計使用年限并考慮工程經驗B.設計使用年限C.結構物的破壞狀態(tài)D.施工、使用、維護的要求3.2.5 可變荷載考慮設計使用年限的調整系數(shù)幾應按下列規(guī)定采用:1 樓面和屋面活荷載考慮設計使用年限的調整系數(shù)幾應按表3. 2. 5 采用。例：對于永久荷載效應對結構或結構構件的承載能力不利的情況，若永久荷載效應在極限狀態(tài)設計表達式中起控制作用，荷載分項系數(shù)為下列何種？A. rG =1.2,rQ=1.4 B. rG =1.35,rQ=1.4 C. r

15、G =1.35,rQ=1.3 D. rG =1.2,rQ=1.3例：對于承載力極限狀態(tài)設計，應考慮結構作用效應的最不利結合，及下列何項組合？A.基本組合和標準組合 C.標準組合和偶然組合B. 基本組合和偶然組合 D.持久狀態(tài)和偶然狀態(tài)例：當永久荷載效應對結構有利時，其荷載分項系數(shù)取下列哪一數(shù)值（ ）A.0 B.0.5 C.1.0 D.1.2例：荷載效應的基本組合是指下列哪種組合？A.永久荷載效應與可變荷載效應、偶然荷載效應的組合B.永久荷載效應與可變荷載效應組合C.永久荷載效應與偶然荷載效應組合D.僅考慮永久荷載效應例：一檔案館，設計使用年限為50年，樓面懸挑梁的懸挑計算跨度l0=5m，該梁上

16、永久荷載標準值產生的線荷載gk=30kN/m,由樓面活荷載標準值產生的線荷載qk=2.0kN/m,該梁的兩端的彎矩設計值為多少？例：一辦公樓，設計使用年限為50年，樓面上有活動的雙面抹灰板條隔墻一條，重0.9kN/，高3.9米，樓面為厚150mm的鋼筋混凝土無梁樓蓋及20mm厚的抹灰層。計算該樓面承載能力時的樓面荷載設計值為多少？例：一單層平面框架，設計使用年限為50年,由屋頂永久荷載標準值產生的D點柱頂彎矩標準值MDgk=50kN.m,由屋頂活荷載標準值產生的彎矩標準值MDqk=30kN.m.D點的彎矩設計值應為多少？例：同上，除MDgk=50kN.m和MDqk=30kN.m外，現(xiàn)尚需及算由

17、風荷載產生的彎矩標準值MDwk=25kN.m,則D點組合后的彎矩設計值為多少?例：若對一位于非地震區(qū)的大樓橫梁進行內力分析，設計使用年限為50年，已求得在永久荷載標準、樓面活荷載標準值、風荷載標準值的風別作用下，其彎矩標準值分別為MGK=10kN.m. MQ1K=12kN.m， M,Q2K=4kN.m確定該橫梁在按承載力極限狀態(tài)基本組合時，兩端彎矩設計為多少？正常使用極限狀態(tài)設計表達式正常使用極限狀態(tài)設計表達式3.2.7 對于正常使用極限狀態(tài)，應根據(jù)不同的設計要求，采荷載的標準組合、頻遇組合或準永久組合，并應按下列設計表達式進行設計例：今有一在非地震區(qū)的辦公樓屋頂柱，進計算，已知在永久荷載標準

18、值、屋面（上人）活荷載標準值、風荷載標準值及雪荷載標準值分別作用下其柱的軸向力為NGk=40kN、 NQ1K=12kN, NQ2K=4kNNQ3K=1kN問題一：確定該柱在按承載能力極限狀態(tài)基本組合時的軸向壓力設計值。問題二：對辦公樓頂層柱做正常使用極限狀態(tài)準永久組合時，其軸壓力設計值為多少？例10-1 見教材P22按極限狀態(tài)設計時材料強度和荷載的取值按極限狀態(tài)設計時材料強度和荷載的取值 1、鋼筋抗拉強度標準值2、混凝土立方體抗壓強度標準值11.1 概述一、正確合理設計樓蓋的重要性 樓蓋是由梁、樓板組成，它是房屋建筑的重要組成部分，樓蓋布置是否受力合理、是否經濟，對工程有很大影響。二、單向板與

19、雙向板的定義單向板：只在一個方向彎曲或者主要一個方向彎曲的板。雙向板：在兩個方向彎曲，且不能忽略任一方向彎曲的板稱為雙向板。1、兩對邊支承的板應按單向板計算2、四邊支持的板應按下列規(guī)定計算 1）當長邊與短邊之比不大于2.0時，應按雙向板計。 2）當長邊與短邊之比大于2.0，但小于3.0時，宜按雙向板計算。 3）當長邊與短邊之比不小于3.0時，宜按沿短邊受力的單向板計算，并沿長邊方向布置構造鋼筋。二、樓蓋的結構類型1、按結構形式分類 ： 單向板肋梁樓蓋、雙向板肋梁樓蓋、井式樓蓋、密肋樓蓋、無梁樓蓋2、按預加應力情況分類： 鋼筋混凝土樓蓋、預應力混凝土樓蓋3、按施工方法分類設計步驟：結構平面布置，

20、擬定板厚和主次梁的截面尺寸確定梁、板的計算簡圖梁、板的內力分析截面配筋及構造措施繪制施工圖11.2.1 結構平面布置單向板常用跨度：1.7-2.5m，荷載較大時取較小值，一般不宜超過3m次梁：4-6m主梁：5-8m11.2.2 計算簡圖1.簡化假定和計算模型2.計算單元及從屬面積 4、荷載取值5、哪些情況不宜采用塑性內力重分布（1）使用階段不允許出現(xiàn)裂縫或對裂縫開展有較嚴格限制的結構（2）直接承受動力和重復荷載的結構（3）預應力結構和二次受力疊合結構（4）要求有較高安全儲備的結構2.用調幅法計算等跨連續(xù)梁、板11.3.1 四邊支承雙向板的受力特點和主要實驗結果1.四邊支承板彈性工作階段的受力特

21、點1、單塊雙向板2、多跨連續(xù)雙向板將連續(xù)雙向板簡化成單跨雙向板后，查表計算內力11.3.3 雙向板按塑性鉸線法的計算塑性絞線2.破壞機構的確定對稱結構具有對稱的塑性絞線分布。正彎矩部位出現(xiàn)正塑性絞線，負塑性絞線則出現(xiàn)在負彎矩區(qū)域塑性鉸線應滿足轉動要求，每一條塑性絞線都是相鄰剛性板塊的公共邊界，應能隨兩相鄰板塊一起轉動，因而塑性絞線必須通過相鄰板塊轉動軸的交點。塑性絞線的數(shù)量應使整塊板成為一個幾何可變體系。11.3.4 雙向板的截面設計與構造要求1、截面設計2、構造要求11.3.5 雙向板支承梁的設計雙向板支承梁的設計11.3.6 雙向板設計例題11.4 無梁樓蓋13.1.1 多層框架結構的組成

22、1、柱網布置（1）柱網布置應滿足生產工藝的要求（2）柱網布置應滿足建筑平面布置的要求（3）柱網布置要使結構受力合理（4）柱網布置應方便施工3、變形縫的設置變形縫：伸縮縫、沉降縫、防震縫一墻一柱基礎可以不分開13.2.1 框架結構的計算簡圖 1.計算單元2.節(jié)點3.跨度與層高4.框架梁的截面慣性矩5.荷載計算13.2.2 豎向荷載作用下的分層法分層法的計算假定13.2.3 水平荷載作用下的反彎點法13.2.4 水平荷載作用下的D值法13.2.5 框架結構側移計算及限制 13.3 多層框架內力組合13.3.1 控制截面13.3.2 荷載效應組合13.3.3 最不利組合13.3.4 豎向活荷載的最不利布置1、分跨計算組合2、最不利荷載位置法3、分層組合法4、滿布荷載法 13.3.5 梁端彎矩調幅13.4.1 柱的計算長度14.1.2 高層建筑的發(fā)展狀況14.1.3 高層建筑結構受力特點1