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混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考試重點(diǎn)總結(jié)20p
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  • 資料分類:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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1.1混凝土結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)
1、結(jié)構(gòu)的功能要求:安全性、適應(yīng)性、耐久性
2、結(jié)構(gòu)的可靠性:在規(guī)定的時間、條件下,完成預(yù)定功能的能力,稱為結(jié)構(gòu)的可靠性
  規(guī)定時間:指設(shè)計(jì)使用年限,《建筑結(jié)構(gòu)可靠設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定》規(guī)定,普通房屋和構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)使用年限為50年,紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)使用年限為100年,臨時性結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為5年,結(jié)構(gòu)構(gòu)件易于替換的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)使用年限為25年。
規(guī)定條件:設(shè)計(jì)時所確定的正常設(shè)計(jì)、正常施工和正常使用的條件,即不考慮人為過失的影響。
預(yù)定功能:以結(jié)構(gòu)是否達(dá)到極限狀態(tài)為標(biāo)志。
3、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限:是指設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件只需進(jìn)行正常維護(hù)不需進(jìn)行大修即可按其預(yù)定目的使用年限
4、結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)可分為兩類:承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形狀態(tài),即為承載能力極限狀態(tài)。正常使用極限狀態(tài)是指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限度的狀態(tài)。
達(dá)到承載能力極限狀態(tài)的情況:整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分發(fā)生傾覆、滑移等;結(jié)構(gòu)構(gòu)件或其連接因超過材料強(qiáng)度而被破壞;因過度塑性變形而不適于繼續(xù)承載;結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動體系;結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定性。
達(dá)到正常使用極限狀態(tài)的情況:結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)影響正常使用或外觀的變形;產(chǎn)生影響耐久性能的局部損壞和影響正常使用的振動。

1.2結(jié)構(gòu)的可靠度與可靠指標(biāo)
1、隨機(jī)現(xiàn)象:在個別試驗(yàn)中呈現(xiàn)不確定性,而在大量重復(fù)試驗(yàn)中,又具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律性的現(xiàn)象,稱為隨機(jī)現(xiàn)象。
2、隨機(jī)變量:表示隨機(jī)現(xiàn)象的各種變量稱為隨機(jī)變量
3、隨機(jī)事件:在隨機(jī)試驗(yàn)中,某種結(jié)果對一次試驗(yàn)可能出現(xiàn)也可能不出現(xiàn),而在大量重復(fù)試驗(yàn)中具有某種規(guī)律性的事件,稱為此隨機(jī)試驗(yàn)的隨機(jī)事件。
4、頻率和概率:頻率是個試驗(yàn)值,或使用時的統(tǒng)計(jì)值,具有隨機(jī)性,可能取多個數(shù)值,因此,只能近似地反映事件出現(xiàn)可能性的大小。概率是個理論值,是由事件的本質(zhì)所決定的,只能取唯一值,它能在一定程度上地反映事件出現(xiàn)可能性的大小。
5、頻率直方圖:在直角坐標(biāo)系中,橫軸表示分組強(qiáng)度X值,縱軸表示對應(yīng)的頻率密度,將頻率分布表中各組頻率的大小與組距相對應(yīng),由此畫成的統(tǒng)計(jì)圖叫做頻率直方圖。
6、結(jié)構(gòu)可靠度:結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi),在規(guī)定的條件下,完成預(yù)定功能的概率,稱為結(jié)構(gòu)的可靠度;蛘哒f,結(jié)構(gòu)的可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量
7、可靠指標(biāo)B的實(shí)用性和近似性:(1)實(shí)用性:用可靠指標(biāo)來描述結(jié)構(gòu)的可靠度,其運(yùn)算只涉及隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)特征值,計(jì)算方便,并且?guī)缀伪硎竞苤庇^、明確,因而在實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用,具有實(shí)用性。(2)近似性:B是在假設(shè)隨機(jī)變量R、S都服從正態(tài)分布,且極限方程R-S=0是線性的前提下得到的。而在實(shí)際工程中,風(fēng)荷載、雪荷載均不服從正態(tài)分布,有時極限方程是非線性的,所以采用B描述結(jié)構(gòu)可靠度具有一定的近似性。
8、荷載效應(yīng):荷載作用在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力和變形稱為荷載效應(yīng)。
9、荷載的代表值:建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時,對不同的荷載應(yīng)采用不同的代表值?勺兒奢d代表值有:標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、準(zhǔn)永久值和頻遇值。永久荷載代表值只有標(biāo)準(zhǔn)值一種
10、荷載的標(biāo)準(zhǔn)值:在結(jié)構(gòu)使用期間可能出現(xiàn)的最大荷載值
11、荷載分項(xiàng)系數(shù):荷載設(shè)計(jì)值與荷載標(biāo)準(zhǔn)值的比值,一般大于1
12、荷載的設(shè)計(jì)值:荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以分項(xiàng)系數(shù)
13、材料分項(xiàng)系數(shù):材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值之比值,其值大于1
   材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值:材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值是材料強(qiáng)度的檢驗(yàn)指標(biāo),由國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)給出
   材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值:材料強(qiáng)度標(biāo)注值除以材料分項(xiàng)系數(shù)
14、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù):對不同安全等級的結(jié)構(gòu),為使其具有規(guī)定的可靠度而采用的系數(shù),稱為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068-2001)規(guī)定:對安全等級分別為一、二、三級或設(shè)計(jì)使用年限分別為100年及以上、50年、5年及以下時,重要性系數(shù)分別不應(yīng)小于1.1、1.0、0.9
2.1單層廠房的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置
單層廠房的結(jié)構(gòu)形式:主要有排架結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu)。排架結(jié)構(gòu)是由屋架、柱和基礎(chǔ)組成,其中屋架與柱鉸接,柱與基礎(chǔ)剛接。剛架結(jié)構(gòu)是由屋架、柱和基礎(chǔ)組成,其中屋架與柱剛接,柱與基礎(chǔ)鉸接
單層廠房的結(jié)構(gòu)組成:單層廠房結(jié)構(gòu)分為承重結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐體系三大部分。承重結(jié)構(gòu)包括:屋蓋結(jié)構(gòu)、橫向平面排架、縱向平面排架、吊車梁、基礎(chǔ);圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括:縱墻和橫墻及由連續(xù)梁、抗風(fēng)柱和基礎(chǔ)梁組成的墻架。支撐體系包括:屋蓋支撐和柱間支撐
柱網(wǎng)布置、常用柱距:柱網(wǎng)由廠房的跨度和柱距構(gòu)成,柱網(wǎng)布置是指確定縱向和橫向定位軸線之間的尺寸。廠房跨度在18m及以下時,應(yīng)采用擴(kuò)大模數(shù)30M數(shù)列;在18m以上時,應(yīng)采用擴(kuò)大模數(shù)60M數(shù)列。廠房的柱距應(yīng)采用擴(kuò)大模數(shù)60M數(shù)列。目前從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、材料用量和施工條件等方面衡量,尤其是高度較低的廠房,采用6m柱距比12m柱距優(yōu)越
變形縫:變形縫包括伸縮縫、沉降縫、防震縫
伸縮縫:建筑構(gòu)件因溫度因素的變化會產(chǎn)生脹縮變形,為減少過大的溫度應(yīng)力而設(shè)置的縫,基礎(chǔ)可不斷開
沉降縫:上部結(jié)構(gòu)各部分之間,因?qū)訑?shù)差異較大,或使用荷重相差較大,可能使地基發(fā)生不均勻沉降時,需要設(shè)縫將結(jié)構(gòu)分為幾部分,使其每一部分的沉降比較均勻,從屋頂?shù)交A(chǔ)全部分開。
防震縫:設(shè)置目的是將大型建筑物分隔為較小的部分,形成相對獨(dú)立的防震單元,避免因地震造成建筑物整體震動不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生破壞
三者區(qū)別:伸縮縫和防震縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)可以不分開,而沉降縫結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基礎(chǔ)必須分開。在地震區(qū)域,伸縮縫和沉降縫必須兼作防震縫,也應(yīng)滿足防震縫的要求
圍護(hù)墻和山墻構(gòu)造:圍護(hù)結(jié)構(gòu)的墻體沿廠房四周布置,墻體中還設(shè)有抗風(fēng)柱、圈梁、連系梁、過梁和基礎(chǔ)梁
單層廠房的山墻受風(fēng)荷載面積比較大,一般設(shè)置抗風(fēng)柱將山墻分成區(qū)格,使墻受到的風(fēng)荷載,一部分直接傳到縱向柱列,另一部分經(jīng)抗風(fēng)柱下端直接傳至基礎(chǔ)及柱上端通過屋蓋系統(tǒng)傳至縱向柱列。
圈梁加強(qiáng)廠房的整體剛度,防止可能產(chǎn)生的過大不均勻沉降或較大振動荷載等對廠房的不利影響
連系梁承受其上部墻體重量并將它傳給柱,同時又作為縱向柱列的連接構(gòu)件。
過梁承受門窗洞口上的荷載并將它傳給門兩側(cè)的墻體
基礎(chǔ)梁承受墻體重量并將它傳給基礎(chǔ)

支撐的種類:支撐分為屋蓋支撐和柱間支撐兩類,屋蓋支撐通常包括上、下弦水平支撐、垂直支撐和縱向水平系桿。柱間支撐一般包括上部柱間支撐、中部柱間支撐和下部柱間支撐。
支撐的作用:保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定與正常工作;增強(qiáng)廠房的整體穩(wěn)定性和空間剛度;把縱向風(fēng)荷載、吊車縱向水平荷載及水平地震作用等傳遞到主要的承重構(gòu)件。此外,在施工安裝階段,應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)置某些臨時支撐,以保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定
布置原則:(1)屋蓋上、下弦水平支撐是指布置在屋架上、下弦平面內(nèi)以及天窗架上弦平面內(nèi)的水平支撐。支撐節(jié)間的劃分應(yīng)與屋架節(jié)間相適應(yīng)。水平支撐一般采用十字交叉的形式。(2)垂直支撐是指布置在屋架間或天窗架間的支撐。(3)柱間支撐通常采用十字交叉形支撐,交叉桿件的傾角為35°~50°之間。(4)凡屬下列情況之一時,應(yīng)設(shè)置柱間支撐:設(shè)有懸臂式吊車或3t及以上的懸掛式吊車;設(shè)有重級工作制吊車或中、輕級工作制吊車起重量在10t及以上;廠房跨度在18m及以上或柱高在8m以上;縱向柱列的總數(shù)在7根以下;露天吊車棧橋的柱列。(5)柱間支撐應(yīng)布置在伸縮縫區(qū)段的中央或臨近中央,這樣有利于在溫度變化或混凝土收縮時,廠房可較自由變形而不致產(chǎn)生較大的溫度或收縮應(yīng)力,并在柱頂設(shè)置通長的剛性連系桿來傳遞荷載
排架計(jì)算的內(nèi)容:確定計(jì)算簡圖、荷載計(jì)算、柱控制截面的內(nèi)力分析和內(nèi)力組合。必要時還應(yīng)驗(yàn)算排架的水平位移值。
目的:為柱和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)提供內(nèi)力數(shù)據(jù)
8、排架考慮整體空間工作的概念:排架與排架、排架與山墻之間相互關(guān)聯(lián)的整體作用稱為廠房的整體空間作用。各個排架和山墻都不能單獨(dú)變形,而是互相制約成一整體。產(chǎn)生單層廠房整體空間作用的兩個條件:(1)各橫向排架之間必須有縱向構(gòu)件將它們聯(lián)系起來(2)各橫向排架彼此的情況不同,或結(jié)構(gòu)不同或承受的荷載不同。
在設(shè)計(jì)中,當(dāng)需要考慮整體空間工作時,只對吊車荷載才考慮廠房的整體空間作用
9、排架計(jì)算中的兩個問題:(1)縱向柱距不等的排架內(nèi)力分析(2)排架的水平位移驗(yàn)算
10、單層廠房柱的形式:單層廠房柱的類型很多,目前常用的單層廠房柱的形式有實(shí)腹矩形柱、工字形、平腹桿雙肢柱、斜腹桿雙肢柱等。
11、牛腿:在單層廠房鋼筋混凝土柱中,牛腿是設(shè)置在柱側(cè)面伸出的短懸臂,其作用是支承屋架、托架和吊車梁等構(gòu)件
12、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的形式:柱下獨(dú)立基礎(chǔ)根據(jù)其受力性能可分為:軸心受壓基礎(chǔ)和偏心受壓基礎(chǔ);按施工方法,可分為預(yù)制柱基礎(chǔ)和現(xiàn)澆柱基礎(chǔ)
13、吊車梁的受力特點(diǎn):(1)吊車荷載是兩組移動的集中荷載;(2)承受的吊車荷載是重復(fù)荷載;(3)考慮吊車荷載的動力特性;(4)考慮吊車荷載的偏心影響——扭矩
   吊車梁的形式:鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等截面或變截面吊車梁及組合式吊車梁。

3.1多層框架的結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置
1、框架結(jié)構(gòu)的組成方式:框架是由梁、柱和基礎(chǔ)所組成的桿系結(jié)構(gòu)。梁柱連接處稱為節(jié)點(diǎn),一般為剛性連接;有時為了便于施工或其他構(gòu)造要求,也可將部分節(jié)點(diǎn)做成鉸節(jié)點(diǎn),當(dāng)梁柱節(jié)點(diǎn)全部為鉸節(jié)點(diǎn)時,就成多層排架。柱子與基礎(chǔ)的連接一般是剛性的
2、柱網(wǎng)布置原則:(1)應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝的要求;(2)應(yīng)滿足建筑平面布置的要求;(3)要使結(jié)構(gòu)受力合理;(4)應(yīng)使施工更加方便。
常用模數(shù):內(nèi)廊式柱網(wǎng)常為對稱三跨,邊跨跨度常為:6、6.6、6.9m等,中跨為走廊時,跨度常為2.4、2.7、3.0m。等跨式柱網(wǎng)其進(jìn)深常為:6、7.5、9、12m等
對稱不等跨式柱網(wǎng),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等多種
3、承重結(jié)構(gòu)的分類:橫向框架承重方案,縱向框架承重方案,縱橫向框架混合承重方案
特點(diǎn):橫向框架承重方案可使房屋橫向剛度較大,有利于室內(nèi)采光,但由于承重框架是橫向布置的,不利于室內(nèi)管道通過。縱向框架承重方案橫向剛度較弱,一般不宜采用?v橫向框架承重方案具有較好的整體工作性能,框架柱均為雙向偏心受壓構(gòu)件,為空間受力體系
4、計(jì)算單元的確定:橫向框架的間距、荷載和側(cè)向剛度都相同,因而只需取有代表性的一榀中間框架作為計(jì)算單元。縱向框架上荷載不一樣,故有中列柱和邊列柱的區(qū)別,中列柱縱向框架計(jì)算單元寬度可各取兩側(cè)跨距的一半,邊列柱縱向框架計(jì)算單元寬度可取一側(cè)跨距的一半。采用現(xiàn)澆樓蓋時,樓面分布荷載一般可按角平分線傳至相應(yīng)兩側(cè)的梁上。
5、桿件軸線的確定:在結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖中,桿件用軸線表示。框架梁的跨度取柱子軸線間距離,柱以截面的形心線來確定?蚣苤拈L度為相應(yīng)的建筑層高,而底層柱的長度應(yīng)取基礎(chǔ)頂面到二層樓板頂面之間的距離
對于傾斜的或折線形橫梁,當(dāng)其坡度小于1/8時,可簡化為水平直桿。對于不等跨框架,若各跨度相差不大于于10%時,可簡化為等跨框架,簡化后的跨度取原框架各跨跨度的平均值。
6、荷載計(jì)算:(1)樓面活荷載:作用于建筑物上的樓面活荷載,在多層住宅、辦公樓、旅館等設(shè)計(jì)時可考慮樓面活荷載折減。(2)風(fēng)荷載:計(jì)算方法與單層廠房相同。
7、分層法的計(jì)算假定:(1)框架無側(cè)移(2)每一層梁上的荷載只對本層的梁和上、下柱產(chǎn)生內(nèi)力,忽略它對其他各層梁及其他柱內(nèi)力的影響。
適用條件:為框架梁與框架柱線剛度相比較大的情形
按計(jì)算簡圖進(jìn)行計(jì)算時,應(yīng)作如下修正:(1)除底層外,其他各層柱的線剛度均乘0.9的折減系數(shù)(2)除底層柱外,其他各層柱的彎矩傳遞系數(shù)由1/2改為1/3
分層法的計(jì)算步驟:(1)畫出分層框架的計(jì)算簡圖(2)計(jì)算框架梁、柱的線剛度,注意除底層以外的各層柱線剛度應(yīng)乘以折減系數(shù)0.9(3)用彎矩分配法計(jì)算各分層框架的梁柱端彎矩(4)經(jīng)過疊加,確定框架梁、柱端最終彎矩。對于不平衡彎矩較大的節(jié)點(diǎn),可以講不平衡彎矩再分配一次,但不傳遞
反彎點(diǎn):框架在節(jié)點(diǎn)水平荷載作用下,將產(chǎn)生水平位移和節(jié)點(diǎn)角位移,這種變形曲線都具有上、下兩段彎曲方向相反的特點(diǎn),所以必存在彎矩為零的點(diǎn),稱之為反彎點(diǎn)。
假定:橫梁的抗彎剛度無限大,則各柱上、下兩端都不發(fā)生角位移,且水平位移相同
反彎點(diǎn)法適用條件:當(dāng)框架結(jié)構(gòu)布置比較規(guī)則均勻,層高于跨度變化不大,層數(shù)不多時,才可使用。否則反彎點(diǎn)計(jì)算得出的框架內(nèi)力誤差太大,不能滿足要求
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