1A41200结构设计与构造

一级建造师1A41200结构设计与构造思维导图精讲版本

结构设计与构造

• 结构可靠性要求（选择）
  • 结构工程的安全性
    • 结构功能要求（适、耐、安概括为结构的可靠性）
      • 安全性
        • 在正常施工和正常使用的条件下，结构应能承受可能出现的各种荷载作用和变形而不发生破坏
        • 在偶然事件发生后，结构仍能保持必要的整体稳定性
      • 适用性：具有良好的工作性能，例如吊车梁变形过大；水池有裂缝不能蓄水
      • 耐久性：在正常的维护条件下，结构应能在预计的使用年限内满足各项功能要求。例如混凝土老化、钢筋锈蚀
    • 两种极限状态
      • 承载能力极限状态：对应安全性、强度要求。超出承载能力而破坏、失去平衡（如倾覆、滑移等）、疲劳破坏等。
      • 正常使用极限状态：对应适用性、耐久性、刚度要求。过度变形，过早产生裂缝或裂缝发展过宽、过大的振幅等，超过这种极限状态会使结构不能正常工作，影响结构的耐久性
    • 杆件的受力形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转
  • 结构工程的适用性
    • 杆件刚度与梁的位移计算：悬臂梁端部最大位移为f=ql4/8EI
    • 影响位移的因素：荷载q、弹性模量E成反比、与截面惯性矩I成反比、与跨度L的4次方成正比（此因素影响最大）
    • 混凝土结构的裂缝控制：主要针对混凝土梁及受拉构件，分为三个等级
      • 构件不出现拉应力
      • 构件虽有拉应力，但不超过混凝土的抗拉强度
      • 允许出现裂缝，但裂缝宽度不超过允许值。（注：1和2的等级仅预应力构件才能达到）
  • 结构工程的耐久性
    • 结构设计的使用年限：临时性建筑结构5年、易于替换的结构构件25年、普通房屋和构筑物50年、标志性建筑和特别重要的建筑结构100年。（注：房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下不需要大修就能完成预定功能所应达到的使用年限）
    • 混凝土结构耐久性的环境类别
      • I. 一般环境、正常大气作用引起的钢筋锈蚀
      • II. 冻融环境、反复冻融导致混凝土损伤
      • III. 海洋氯化物环境、氯盐引起的钢筋锈蚀
      • IV. 除冰盐等其他氯化物环境、氯盐引起的钢筋锈蚀
      • V. 化学腐蚀环境、硫酸盐等化学物质对混凝土的腐蚀
    • 混凝土结构耐久性要求
      • 混凝土最低强度等级
        • 1. 1-A环境下，设计使用年限为50年时，混凝土的最低强度等级为C25
        • 2. 预应力混凝土构件的最低强度等级不应低于C40
        • 3. 大截面混凝土墩柱在加大钢筋混凝土保护层厚度的前提下设计使用年限为50年，最低强度不应低于C20
      • 一般环境中混凝土材料与钢筋最小保护层
        • 直接接触土体浇筑的构件其混凝土保护层的厚度不应小于70mm
        • 预制构件的保护层厚度可比现行标准规定减少5mm
        • 当采用的混凝土强度等级比现行标准表中规定低一个等级时，混凝土保护层的厚度增加5mm，低两个等级应增加10mm
• 结构设计（选择）
  • 常用建筑结构体系和应用
    • 桁架结构体系：一般为平面结构、节点一般假定为铰节点，当荷载作用在节点上时，杆件只有轴向力，其材料强度可以充分发挥。桁架结构的优点是可利用截面较小的杆件组成截面较大的构件。
    • 网架结构体系：平板网架和曲面网架。平板网架较多。为空间受力体系，杆件主要承受轴向力，受力合理、节约材料、整体性能好，刚度大，抗震性能好，杆件类型较少，适于工业化生产
    • 拱式结构：有推力的平面结构，主要内力是轴向压力
    • 悬索结构：单曲拉索为平面结构，双曲拉索为空间结构，主要承重构件为受拉构件，钢索是用高强度钢绞线或钢丝绳制成
    • 薄壁空间结构：也称壳体结构，空间受力，主要承受曲面内的轴向压力，弯矩很小
  • 结构设计作用（荷载）
    • 荷载对结构的影响
      • 地震：地面运动加速度引起的建筑质量的惯性力，作用大小与建筑质量成正比，所以抗震最好采用轻质高强的材料
      • 风荷载：主要水平力。高层建筑中常为圆形建筑，不仅风压小而且各向的刚度都比较接近，有利于抵抗水平力的作用
      • 装修对结构的影响及对策
        • 装修时不能自行改变原来的建筑使用功能，若改变需经原设计单位的许可
        • 在进行楼面和屋面装修时，新的装修构造作法产生的荷载值不能超过原有建筑装修构造作法的荷载值
        • 在装修施工中不允许在原承重结构构件上开洞凿孔，降低结构构件的承载能力，如实在需要，需经原设计单位的书面有效文件许可
        • 不得自行拆除任何承重构件，或改变结构的承重体系；更不能自行设置夹层或增加楼层，如必须增加面积，使用方应委托原设计单位或有相应资质的设计单位进行设计，改建结构的施工也必须有相应的施工资质
        • 不允许在建筑内楼面上堆放大量的建筑材料
        • 建筑结构变形缝的装修构造，必须满足建筑结构单元的自由变形，以防结构的破坏
• 结构构造（选择）
  • 结构构造设计要求
    • 混凝土结构的受力特点及其构造
      • 对于有明显流幅的钢筋，性能基本指标有屈服强度、延伸率、强屈比、冷弯性能，冷弯性能是反应钢筋塑性性能的另一个指标
      • 钢筋混凝土梁的受力原理：正截面受弯，斜截面受剪
        • 正截面受弯：必须设计成适筋梁，不允许超筋或少筋（脆性破坏）
        • 影响斜截面受力性能的主要因素
          • 剪跨比、高跨比
          • 混凝土的强度等级
          • 腹筋（箍筋和弯起钢筋）的数量
        • 防止梁斜截面破坏可采取的措施
          • 限制梁截面的最小尺寸，其中包含混凝土强度等级因素
          • 适当配置箍筋
          • 适当配置弯起钢筋（满足规范构造要求）
      • 连续梁板的受力特点：跨中正弯矩、支座负弯矩，跨中按最大正弯矩计算正筋、支座按最大负弯矩计算负筋。
    • 砌体结构的受力特点及构造
      • 墙体通过高厚比验算满足稳定性要求
      • 影响允许高厚比的因素：
        • 强：砂浆强度
        • 型：构件类型
        • 种：砌体种类
        • 束：支撑约束条件
        • 截：截面形式
        • 体：墙体开动
        • 重：承重和非承重
      • 墙体主要的构造措施
        • 伸缩缝：基础可不分开
        • 沉降缝：基础必须分开
        • 圈梁：增加房屋整体性，同一水平面形成封闭状
  • 结构抗震设计构造要求
    • 抗震设防
      • 成因：火山地震、塌陷地震、房屋结构抗震主要是研究构造地震
      • 现行抗震设计规范适用于抗震设防烈度为6、7、8、9度地区
      • 基本思想原则：小震不坏、中震可修、大震不倒
      • 抗震设防分为甲乙丙丁四类，大量建筑物属于丙类
    • 抗震构造措施
      • 多层砌体房屋的抗震构造措施：破坏主要部位是墙身，楼盖本身破坏较轻
        • 设置钢筋混凝土构造柱
        • 设置混凝土圈梁并于构造柱连接
        • 加强墙体的连接
        • 加强楼梯间的整体性
      • 框架结构的抗震构造措施
        • 震害严重部位多发在梁柱节点和填充墙
        • 柱的危害大于梁、柱顶大于柱底、角柱大于内柱、短柱大于长柱