建筑结构设计概述.doc

1 建筑结构设计概述 1.1 建筑结构 建筑结构是房屋建筑的骨架，该骨架由若干基本构件通过一定连接方式构成整体，能安全可靠地承受并传递各种荷载和间接作用。 在房屋建筑结构中，由板、梁形成的梁板结构，用杆件做成的桁架或网架等组成房屋的水平承重结构，一般作为房屋的楼盖和屋盖。由柱、墙或用墙围成的井筒组成房屋的竖向承重结构，房屋上的所有作用都由它承受并通过基础将所有作用传到地基中去，竖向承重结构是房屋的主体结构。以上两部分构成了房屋的上部结构。房屋的下部结构——地下室和基础可以做成水平方向结构，如伐板基础、联合基础、条形基础等；也可做成竖向结构，如柱下单独基础、深入坚实土层或岩层的桩基础；还可以做成兼有水平和竖向结构的箱形基础。 房屋的水平承重结构和竖向承重结构密切相关。竖向结构的间距越大，虽然其所用建筑材料越少，但因水平方向结构的跨度增大，相应地其所需的截面高度就会加大，所用材料必然增多。因此，一个好的结构设计应该考虑水平结构和竖向结构之间的协调，以获得良好的使用功能且最经济。图1.1为一建筑结构的受力示意图。合理的结构体系必须荷载传递明确、直接。一般地，荷载的传递途径如下：（1）楼面竖向荷载——板——梁——柱——柱下基础——地基，或楼面竖向荷载——板——墙——墙下基础；（2）水平风荷载——外墙（纵墙）——楼盖——横墙——横墙基础——地基，或水平风荷载——外墙（纵墙）——外纵墙基础——地基。 图1.1 建筑结构受力图 建筑物有不同的使用功能，故有多种结构类型。 结构上的荷载按作用时间的变异性可分为： （1）永久荷载，在结构设计基准期内其值不随时间而变化，或变化值与平均值相比可以忽略不计的作用。例如，结构自重、土压力、固定设备重、预应力混凝土中的预应力等。对于由材料自身重量产生的荷载，即结构自重标准值，可按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重计算确定，各类材料的自重见附录1。 （2）可变荷载，在设计基准期内其值随时间而变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载。例如，楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。可变荷载的标准值应按《建筑结构荷载规范》中的相关规定确定。 （3）偶然荷载，在设计基准期内不一定出现，而一旦出现其值很大且持续时间很短的作用。例如爆炸力、撞击力等。 结构上的荷载按结构的反应特点可分为： 静态荷载，使结构产生的加速度可以忽略不计的荷载。 动态荷载，使结构产生的加速度不可忽略不计的荷载。建筑结构设计的动力计算，在有充分依据时，可将重物或设备的自重乘以动力系数后，按静力计算设计。搬运和装卸重物以及车辆启动和刹车的动力系数，可以采用1.1~1.2；直升机在屋面上的荷载，也应乘以动力系数1.4，其动力荷载只传至楼板和梁。 1.2.2楼面和屋面活荷载 民用建筑楼面均布活荷载 民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值及相应的频遇值系数和准永久值系数，应按附录2或《建筑结构荷载规范》4.1.1条的规定采用。设计楼面梁、墙、柱及基础时，楼面活荷载标准值应按荷载规范要求乘以规定的折减系数。 楼面结构上的局部荷载可按荷载规范附录B的规定，换算为等效均布荷载。 工业建筑楼面活荷载 工业建筑楼面在生产使用或安装检修时，由设备、管道、运输工具及可能拆移的隔墙产生的局部荷载，均应按实际情况考虑，可采用等效均布活荷载代替。 工业建筑楼面上无设备区域的操作荷载，包括操作人员、一般工具、零星原料和成品的自重，可按均布活荷载考虑，采用2.0kN/m2。 屋面活荷载 房屋建筑的屋面水平投影面上的屋面均布活荷载，应按表1.1采用。屋面均布活荷载不应与雪荷载同时进行组合。 表1.1 屋面均布活荷载 项次 类 别 标准值（2.0kN/m2） 组合值系数 频遇值系数 准永久值系数 1 不上人的屋面 0.5 0.7 0.5 0 2 上人的屋面 2.0 0.7 0.5 0.4 3 屋顶花园 3.0 0.7 0.6 0.5 注：（1）不上人屋面，当施工或检修荷载较大时，应按实际情况采用；对不同结构应按有关设计规范的规定，将标准值作0.2 kN/m2的增减； （2）上人屋面，当兼作其它用途时，应按相应的楼面活荷载采用； （3）对于因屋面排水不畅、堵塞等引起的积水荷载，应采取构造措施加以防止；必要时，应按积水的可能深度确定屋面活荷载； （4）屋顶花园活荷载不包括花圃土石等材料自重。 （1.1） 式中 ——雪荷载标准值（kN/m2）； ——屋面积雪分布系数，应根据不同类别的屋顶形式，按附录3或《建筑结构荷载规范》的规定采用； ——基本雪压（kN/m2），可按附录7或《建筑结构荷载规范》附录D.4中附表D.4给出的50