二建考试必备-建筑结构与设备(4)建筑结构与结构选型
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建筑结构选型一.砌体结构 *砌体结构是指用砖,石或砌块为块材,用砂浆砌筑的结构。
砌体按照所采用块材的不同,可分为砖砌体,石砌体和砌块砌体三大类。
优点:(1)砌体结构材料来源广泛,易于就地取材。
(2)很好的耐火性,较好的耐久性,使用年限长。
(3)砌体特别是砖砌体保温隔热性能好,节能效果明显。
(4)采用砌体结构胶钢混结构可以节约水泥和钢材,并且砌体砌筑时不需要模板和特殊的技术设备,可以节省木材可以连续施工。
(5)当采用砌块或大型板材做墙体时,可以减轻结构自重,加快施工进度,进行工业化生产和施工。
承重体系:(1)纵墙传力方案:板—梁—纵墙—基础—地基 (2)横墙传力方案:楼(屋)面板—横墙—基础—地基 (3)纵横墙承重方案:楼(屋)面板—(横墙)或(梁—纵墙)—基础—地基 ( 4)内框架承重方案:楼(屋)面板—梁—(外纵墙—外纵墙基础)或(柱—柱基础)—地基 竖向荷载专递路径:屋面板——屋面大梁——纵墙——基础——地基 水平荷载传递路径:纵墙——基础——地基 `Primary School TanouaIbi 塔诺安伊比小学这所可持续学校位于多根草原上名为塔诺安伊比的村子,其创作来源于传统建筑,并由当地人通过现代砖砌技术打造而成。
但它却不是用烧制的黏土修建而成。
地板,墙以及独具特色的桶形穹隆屋顶是由液压压缩的土块组成。
这些土块都是用建筑工地上的泥土现场制作,因此,该建筑与周围环境完全融为一体。
选择理由:屋顶的雨漏是由当地生产的陶瓷管道组成,雨季时候,这些雨漏就会关闭,而屋顶排水槽里的那些长长的陶瓷管道保证了雨水的迅速排放。
该学校是由液压压缩土块建造而成,属于横墙承重方案,这些砖块并非烧制的,而是用建筑工地上的泥土制作,这样可以大大降低制作成本以及对建筑环境的影响。
这些砖块的可持续性强,比传统的黏土建筑更能接受暴晒与暴雨的考验,而且,他们所营造出来的室内环境也要凉快的多。
建筑设计启示:该建筑通过另一种砌块形成方式将建筑对环境的影响降到最低,同时大大降低了制作成本,对于当地材料的运用也使得建筑对当地环境有相当好的融合度。
2024年二级注册建筑师之建筑结构与设备真题精选附答案单选题(共45题)1、当基础采用以硅酸盐为基料的水泥(如矿渣水泥、波特兰水泥)时,基础内的钢筋可作为接地装置,但这要求周围土层含水量不低于( )。
A.1%B.2%C.3%D.4%【答案】 D2、关于变形缝的做法,以下叙述不正确的是()。
A.伸缩缝应沿房屋全高设置,地下室、基础可不设缝B.防震缝应沿房屋全高设置,地下室、基础可不设缝C.沉降缝应沿房屋全高设置,地下室、基础可不设缝D.在高层建筑结构设计中,宜调整平面形状和尺寸,采取相应的构造和施工措施,尽量避免设置变形缝【答案】 C3、城市居民生活用水量标准按我国行政地区和城市规模分类正确的是( )。
A.城市居民生活用水量标准按我国行政地区分为3个区,按城市规模分为3种类型B.城市居民生活用水量标准按我国行政地区分为4个区,按城市规模分为4种类型C.城市居民生活用水量标准按我国行政地区分为5个区,按城市规模分为5种类型D.城市居民生活用水量标准按我国行政地区分为6个区,按城市规模分为6种类型【答案】 A4、中水系统连续运行时,中水贮水箱的调节容积可按日处理水量的( )确定。
A.10%~15%B.20%~25%C.25%~30%D.25%~35%【答案】 D5、挡风板下缘至屋面的距离,宜采用( )m。
A.0.3~0.4B.0.4-0.5C.0.5-0.6D.0.1-0.3【答案】 D6、建筑排水管道分三类,其中不包括( )。
A.生活排水管道B.工业废水管道C.建筑内雨水管道D.粪便水管道【答案】 D7、当两根或两根以上污水立管的通气管汇合连接时,汇合通气管的断面积应为最大一根通气管的断面积加其余通气管断面积之和的( )倍。
A.0.2B.0.25C.0.3D.0.35【答案】 B8、防直击雷装置的引下线均不应少于两根,且可利用柱子中的主钢筋。
其中二类建筑物防雷的引下线间距不得大于( )m。
A.18B.20C.25D.30【答案】 A9、当木材细胞腔内的自由水全部蒸发,吸附在细胞壁上的吸附水尚未开始蒸发,细胞壁呈饱和状态时,其含水率称为( )。
⼆、框架结构、剪⼒墙结构及框架-剪⼒墙结构 梁、柱组成的框架作为建筑竖向承重结构,并同时抵抗⽔平荷载时,被称为框架结构体系。
框架结构的优点是建筑平⾯布置灵活,可做成需要较⼤空间的会议室、餐厅、办公室及⼯作车间、实验室等,加隔墙后,可以做成⼩房间。
如果采⽤轻质隔墙和外墙, 则可减轻建筑物重量。
梁和柱布置灵活,可以做成预制构件,也可以现浇,⽴⾯富于变化。
通过合理设计的框架结构抗震性能好,组合适当的隔墙材料和构造做法,适于使⽤在地震区的多⾼层建筑中。
但总体⽽⾔,框架结构抗侧移刚度⼩,⽔平位移⼤,因此不适宜建造⾼度太⾼的建筑。
利⽤建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧⼒的结构,该类结构称为剪⼒墙结构体系。
通常楼盖内元梁、楼板直接⽀承在墙上,墙体同时也作为围护及房间分隔构件。
剪⼒墙的间距受到楼板构件跨度的限制,在平⾯布局中较难设置⼤空间的房间,因⽽只适⽤于具有⼩房间的住宅、旅馆等建筑。
剪⼒墙结构的承载⼒及刚度都很⼤,侧移变形⼩,经过合理设计,是⼀种抗震性能很好的结构体系。
框架-剪⼒墙体系是把框架和剪⼒墙结合在⼀起共同抵抗竖向和⽔平荷载的⼀种体系。
它利⽤剪⼒墙的⾼抗侧⼒刚度和承载⼒,弥补框架结构抗侧移刚度差、变形⼤的弱点,同时因为它只在部分位置上有剪⼒墙,⼜保持了框架结构具有较⼤的灵活空间、⽴⾯易于变化等优点。
框架-剪⼒墙结构的侧向位移较⼩,⽽且由于剪⼒墙与框架协同⼯作,改善了纯框架及纯剪⼒墙的变形性能,使得框架-剪⼒墙的层间变形减⼩⽽且上下均匀;此外框剪结构的抗震性能也较好,因此框-剪结构是⼀种⽐较好的结构体系,在多层及⾼层公共建筑中得到了⼴泛的应⽤。
根据框-剪结构中剪⼒墙布置⽅式的不同,可分为两种情况。
⼀种是剪⼒墙是单⽚式的散乱布置⽅式,这种⽅式结构的刚度⽐较⼩,建造⾼度⼀般在10层~ 20层;另⼀种是把剪⼒墙相连做成井筒式,井筒使得结构的刚度和承载⼒都⼤⼤提⾼,也增加了抗扭能⼒,可⽤于建造⾼度更⼤的建筑物,达30层~ 40层。
建筑结构与选型第一节概述一、建筑结构的定义建筑结构是形成一定空间及造型,并具有承受人为和自然界施加于建筑物的各种荷载作用,使建筑物得以安全使用的骨架,用来满足人类的生产、生活需求以及对建筑物的美观要求。
建筑结构是在建筑中,由若干构件(如梁、板、柱等)连接而构成的能承受各种外界作用(如荷载、温度变化、地基不均匀沉降等)的体系。
图 1. 建筑结构图示二、建筑结构的组成建筑结构一般都是由以下结构构件组成的。
1.水平构件用以承受竖向荷载的构件。
一般有:(1)板,包括平板、曲面板、斜板。
(2)梁,包括直梁、曲梁、斜梁。
(3)桁架、网架等。
2.竖向构件用以支承水平构件或承担水平荷载的构件。
一般有:(1)柱;(2)墙体;(3)框架。
3.墓础用以将建筑物所承受的所有荷载传至地基上。
三、建筑结构的类型1.按组成建筑结构的主要建筑材料划分(1)钢筋混凝土结构;(2)砌体结构:砖砌体,石砌体,小型砌块,大型砌块、多孔砖砌体等;(3)钢结构;(4)木结构;(5)塑料结构;(6)薄膜充气结构。
2.按组成建筑结构的主体结构型式划分(1)墙体结构,以墙体作为支承水平构件及承担水平力的结构;(2)框架结构;(3)框架—剪力墙(抗震墙);(4)筒体结构;(5)桁架结构;(6)拱型结构;(7)网架结构;(8)空间薄壁结构(包括薄壳、折板、幕式结构);(9)钢索结构(悬索结构);(10)薄膜结构。
3.按组成建筑结构的体型划分(1)单层结构(多用于单层厂房、食堂、影剧场、仓库等);(2)多层结构(2-6 层);(3)高层结构(一般为7 层以上);(4)大跨度结构(跨度在40—50m 以上)。
此外尚可按建筑结构的受力特点划分为:平面结构体系与空间结构体系两大类。
第二节多层建筑结构体系一、多层砌体结构(一)概述(1)混合结构房屋是指同一房屋结构体系中,采用两种或两种以上不同材料组成的承重结构体系。
(2)砖砌体结构是指由钢筋混凝土楼(屋)盖和砖墙承重的结构体系(亦称砖混结构)。
第三节单层厂房的结构体系考点一单层工业厂房的结构形式和柱网布置★★★1.单层工业厂房的结构形式(见表2-3-1)表2-3-1单层工业厂房的结构形式2.单层工业厂房的柱网布置(1)单层厂房柱子的开间尺寸一般均为6.0m,有特殊需要时也可为9m、12m。
(2)厂房跨度(即柱子的进深间距)一般为9m,12m,15m,18m,21m,24m,27m,30m等,柱网的尺寸都是3.0m的模数。
(3)山墙应布置抗风柱,其间距一般为6.0m,亦可根据山墙门洞位置,调整确定抗风柱的位置。
考点二单层工业厂房围护墙★★★单层工业厂房的围护墙,宜采用外贴式的轻质墙体(或砖砌体),即外墙体紧贴柱外皮设置,轻质墙体与柱宜采用柔性连接。
1.单层钢筋混凝土柱厂房(1)砌体隔墙与柱宜脱开或柔性连接,并应采取措施使墙体稳定,隔墙顶部应设现浇钢筋混凝土压顶梁。
(2)砌体围护墙宜采用外贴式并与柱可靠拉结;不等高厂房的高跨封墙和纵横向厂房交接处的悬墙采用砌体时,不应直接砌在低跨屋盖上。
(3)砌体围护墙在规定部位应设置现浇钢筋混凝土圈梁。
(4)圈梁宜闭合,其截面宽度宜等于墙厚,截面高度不应小于180mm;6~8度时圈梁的纵筋不应少于4Φ12,9度时不应少于4Φ14。
2.单层钢结构厂房有抗震设防要求的单层钢结构厂房的砌体围护墙不应采用嵌式,8度时尚应采取措施,使墙体不妨碍厂房柱列沿纵向的水平位移。
考点三单层工业厂房的屋盖结构★★★★1.组成一般由屋面梁(或屋架)、屋面板、檩条、托架、天窗架、屋盖支撑系统等组成。
2.屋盖支撑系统(见表2-3-2)表2-3-2屋盖支撑系统3.屋盖结构支撑的布置考虑因素厂房的跨度和高度,柱网布置,屋盖结构形式,有无天窗,吊车类型、起重量和工作制,有无振动设备,有无特殊的局部水平荷载等因素。
4.屋架横向支撑的设置(1)屋架横向支撑包括上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑;下弦横向水平支撑一般应与上弦横向支撑设置在同一屋架间内。
第六章建筑结构与结构选型第一节概述一、建筑结构的基本概念(一)基本术语(二)建筑结构的组成二、建筑结构基本构件与结构设计基本构件是组成结构体系的单元。
按受力特征来划分主要有以下三类:轴心受力构件、偏心受力构件和受弯构件。
(一)轴心受力构件(二)偏心受力构件的分类偏心受力构件分为两种:偏心受拉和偏心受压构件。
(三)受弯构件(3)梁截面内的应力分布1)弯曲应力弯曲应力沿截面高度为三角形分布,中和轴处应力为零;顺时针弯曲时中和轴以上为压应力,中和轴以下为拉应力;逆时针弯曲时,中和轴以上为拉应力,以下为压应力。
3)剪应力剪应力沿截面分布具有如下特征:1)剪应力在梁高方向的分布是中和轴处最大,以近抛物线的形状分布,在截面边沿处剪应力为零。
2)沿梁长度方向,支座处剪力最大,剪应力也最大;3)截面的抗剪主要靠腹板(即梁的截面中部)。
第二节多层建筑结构体系一、多层砌体结构(三)砖砌体房屋的墙体布置方案1.横墙承重方案优点:横墙较密,房屋横向刚度较大,整体刚度好。
外纵墙不是承重墙,因此立面处理比较方便,可以开设较大的门窗洞口。
抗震性能较好。
缺点:横墙间距较密,房间布置的灵活性差,故多用于宿舍、住宅等居住建筑。
2.纵墙承重方案优点:房间的空间可以较大,平面布置比较灵活。
缺点:房屋的刚度较差,纵墙受力集中,纵墙较厚或要加壁柱。
3.纵横墙承重方案根据房间的开间和进深要求,有时需采取纵横墙同时承重的方案。
横墙的间距比纵墙承重方案小。
但一般可比横墙承重方案大,房屋的刚度介于前两者之间。
4.内框架承重方案5.底部框架抗震墙结构方案在砌体结构的底部1~2层砌体墙不落地,而采用框架一抗震墙支承上部砌体承重墙。
适用于:住宅带底商的建筑。
(四)砌体房屋的构造要求1.要满足墙体的高厚比2.要注意控制横墙的间距3.纵墙尽可能贯通。
(五)多层砖砌体房屋的楼盖二、框架结构体系三、钢筋混凝土结构关于伸缩缝、沉降缝、防震缝的要求第三节单层厂房的结构体系略第四节木屋盖的结构形式与布置略例:1.影响房屋静力计算方案的主要因素为()。
2024年二级注册建筑师之建筑结构与设备高分题库附精品答案单选题(共40题)1、赵州桥的结构类型是()。
A.梁式结构B.拱式结构C.框架结构D.斜拉结构【答案】 B2、下列关于夹心墙的连接件或连接钢筋网片作用的表述,( )不正确。
A.协调内外叶墙的变形并为内叶墙提供支持作用B.提供内叶墙的承载力并增加叶墙的稳定性C.防止外叶墙在大变形下的失稳D.确保夹心墙的耐久性【答案】 D3、有抗震设防要求的框架柱的截面宽度不宜小于( )mm。
A.250B.200C.180D.300【答案】 D4、一般地区、稍潮湿的基土、安全等级为一级,地面以下或防潮层以下的砌体所用的烧结普通砖最低强度等级应取( )。
A.MU5B.MU7.5C.MU10D.MU15【答案】 D5、跨度大于30m的混凝土梁,选用下列( )类型较为经济合理。
A.高宽比为4的矩形截面钢筋混凝土梁B.钢骨混凝土梁C.矩形截面预应力混凝土梁D.箱形截面预应力混凝土梁【答案】 D6、高位消防水池设置在建筑物内时,应采用耐火极限不低于2.00h的隔墙和1.50h的楼板与其他部位隔开,并应设( )且与建筑构件应连接牢固。
A.甲级防火门B.乙级防火门C.丙级防火门D.普通防火门【答案】 A7、下列建筑钢材分类与其他三项不一致的是()。
A.普通碳素钢B.普通低合金钢C.优质碳素钢D.沸腾钢【答案】 D8、混凝土强度等级按下列哪一种强度标准值确定?( )A.立方体抗压强度B.立方体抗拉强度C.圆柱体抗拉强度D.圆柱体抗压强度【答案】 A9、下面( )不属于电信系统中的信源。
A.语言B.人C.机器D.计算机【答案】 A10、建筑结构的设计状况包括( )。
A.持久状况、短暂状况、偶然状况B.承载能力状况、正常使用状况、偶然状况C.持久状况、短暂状况、破坏状况D.耐久性状况、承载能力状况、破坏状况11、有关消防水箱的贮水供应方式,以下哪条错误?( )A.消防水箱的贮水可由生产给水管供应B.消防水箱的贮水可由生活给水管供应C.发生火灾后采用消防水泵供给的消防用水不应进入消防水箱D.发生火灾后消防水泵的供水,可进入消防水箱【答案】 D12、关于钢筋混凝土框架结构梁的截面尺寸,下列哪一项的要求是不恰当的?( )A.截面宽度不宜小于200mmB.截面高度不宜小于500mmC.截面高宽比不宜大于4D.净跨与截面高度之比不宜小于4【答案】 B13、为减少建筑物沉降和不均匀沉降,可采用的措施有( )。
2023年二级注册建筑师之建筑结构与设备试卷附答案详解单选题(共20题)1. 下列钢筋混凝土框架结构的抗震设计做法中,正确的是()。
A.宜采用单跨框架B.电梯间采用砌体墙承重C.框架结构填充墙宜选用轻质墙体D.局部突出的水箱间采用砌体墙承重【答案】 C2. 目前钢结构除少数直接承受动力荷载结构的连接外,其构造简单,节约钢材,加工方便,易于采用自动化操作的连接方法为( )。
A.焊接连接B.铆钉连接C.螺栓连接D.高强螺栓连接【答案】 A3. 以下叙述哪条正确?( )A.卫生间、厨房用水量较大,应靠近贮水池设置B.贮水池进出水管的布置没有任何规定和要求C.贮水池的进水管和溢流管的口径应当一致D.贮水池为了便于清洗和检修,宜分成容积基本相等两格【答案】 D4. 空调冷却系统中冷却水进入制冷机的( ),与制冷剂进行热交换。
A.压缩机B.蒸发器C.冷凝器D.发生器【答案】 C5. 在抗震区,当采用框架一抗震墙结构,且采用预制楼、屋面板时,应采取措施保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接,当采用配筋现浇面层加强时,厚度不宜小于( )mm。
A.40B.50C.100D.80【答案】 B6. 室内排水铸铁承插管最常用的连接方法为( )接口。
A.石棉水泥B.密封橡胶圈C.普通水泥D.膨胀水泥【答案】 B7. 下面哪一种方法不能作为照明的正常节电措施?( )A.采用高效光源B.降低照度标准C.气体放电灯安装电容器D.采用光电控制室外照明【答案】 B8. 民用建筑室内照明光源的色表可根据色温分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三组,下列说法不正确的是( )。
A.客房采用相关色温<3300K的暖色B.教室采用相关色温<3300K的暖色C.办公室采用相关色温在3300-5300K的中间色D.高照度水平的房间采用相关色温>5300K的冷色【答案】 B9. 下列地基处理方案中,属于复合地基做法的是()A.换填垫层B.机械压实C.灰土桩D.真空预压【答案】 C10. 混凝土立方体抗压强度标准值是由混凝土立方体试块测得的,下列关于龄期和保证率的叙述,哪一项是正确的?( )A.龄期为21d,保证率为90%B.龄期为21d,保证率为95%C.龄期为28d,保证率为95%D.龄期为28d,保证率为97.73%【答案】 C11. 某电视台内有40㎡的演播室,在消防上的要求是( )。
二建,常用结构体系
在二级建筑师考试中,常用的结构体系包括以下几种:
1. 框架结构体系:框架结构体系是最常见的一种结构形式,其中包括钢结构、混凝土框架结构等。
框架结构体系具有较高的强度和刚度,适用于大跨度的建筑物。
2. 悬挑结构体系:悬挑结构体系是一种将结构主体悬挑在基础之外的结构形式。
这种结构体系常见于桥梁、空中走廊等建筑物中。
3. 空间网壳结构体系:空间网壳结构体系是一种以网格为基本单元构成的复杂结构形式,常见的有球面网壳、圆柱网壳等。
这种结构体系具有良好的空间性能和结构美感。
4. 张拉结构体系:张拉结构体系是通过预应力装置将构件进行拉伸,形成稳定的结构形式。
这种结构体系常见于大跨度的建筑物,如体育馆、剧院等。
5. 筒体结构体系:筒体结构体系是一种呈现筒状或圆柱形状的结构形式,如圆筒形的建筑物、水塔等。
这种结构
体系具有良好的承载能力和空间利用效率。
以上是二级建筑师考试中常用的结构体系,掌握这些结构体系对于设计和施工都非常重要。
在实际工程中,根据具体的项目需求和条件,可以选择合适的结构体系来满足功能和美观的要求。
建筑结构选型建筑结构与结构选型1、构件按受力特征来划分主要有以下三类:轴心受力构件、偏心受力构件、受弯构件。
(轴心受力构件、偏心受力构件和受弯构件)2、稳定系数:按稳定考虑的承载力与强度承载力的比值。
(按稳定考虑的承载力与强度承载力的比值)3、相同材料的拉杆与压杆受同样的荷载作用时,拉杆所需的截面尺寸要比压杆小。
(小)4、一般提高压杆承载力的措施为:(1)选用有较大i值的截面,即面积分布尽量远离中和轴。
(2)改变柱端固接条件或增设中间支承以改变杆件计算长度。
5、剪应力:①剪应力在梁高方向的分布是中和轴处最大,以近抛物线的形状分布,在截面边沿处剪应力为0 。
(中和轴、零)②沿梁长方度向,支座处剪力最大,剪应力也最大。
(支座)③截面的抗剪主要靠腹板(即梁的截面中部)(腹板)6、受弯构件的变形①梁的挠度跨中最大。
②挠度的大小与正弯矩成正比。
③跨度相同、荷载相同时,简支梁的挠度比连续梁、二端固定或一端固定简支的梁要大。
④挠度的大小与梁的EI成反比。
7、轴心受拉构件是受力最好的构件:①最能充分发挥材料性能。
②在承受相同的荷载下,与受压和受弯构件相比所需的断面最小。
③只有具有最多数量的轴拉构件和较少轴压和受弯构件组成的结构体系才是最省材料和经济合理的体系。
多层与高层建筑结构体系8、7 层以下为多层建筑,8 层以上为高层建筑。
(7、8)9、砖砌体房屋防止墙体开裂的主要措施:对于钢筋混凝土屋盖的温度变化和砌体干缩变形引起墙体的裂缝(如顶层墙体的八字缝、水平缝等),可根据具体情况采取以下措施:①屋盖上宜设置保温层或隔热层;②采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖和瓦材屋盖;③对于非烧结硅酸盐砖和砌块房屋,应严格控制块体出厂到砌筑的时间,并应避免现场堆放时块体遭受雨淋。
10、墙体沉降缝的设置:当房屋长度围地基持力层土变化较大;房屋的层数相差超过 2 层时,宜设置沉降缝。
(2)11、梁、板的经济跨度:单向板:2 ~3米双向板:3 ~6米次梁:3 ~5 米主梁:5 ~8米(2-3、3-6,3-5、5-8)12、普通剪力墙结构的平面布置:(1)剪力墙结构中全部竖向荷载和水平力都由钢筋混凝土墙承受,所以剪力墙应沿平面主要轴线方向布置。
第二章建筑结构与结构选型
第一节建筑结构基本概念
一、建筑结构的定义
建筑物用来形成一定空间及造型,并具有抵御人为和自然界施加于建筑物的各种作用力,使建筑物得以安全使用的骨架,即称为结构。
二、建筑结构的组成
建筑结构一般都是由以下结构构件组成的;
1.水平构件
用以承受竖向荷载的构件。
一般有:
(1)板。
包括平板、曲面板、斜板;
(2)梁。
直梁、曲梁、斜梁;
(3)桁架、网架等。
2.竖向构件
用以支承水平构件或承担水平荷载的构件。
一般有:
(1)柱;
(2)墙体;
(3)框架。
3.基础
是上部建筑物与地基相联系的部分,用以将建筑物所承受的所有荷载传至地基上。
三、建筑结构的分类
1.按组成建筑结构的主要建筑材料划分
(1)钢筋混凝土结构;
(2)砌体结构:砖砌体,石砌体,小型砌块,大型砌块,多孔砖砌体等;
(3)钢结构;
(4)木结构;
(5)塑料结构;
(6)薄膜充气结构。
2.按组成建筑结构的主体结构形式划分
(1)墙体结构:以墙体作为支承水平构件及承担水平力的结构;
(2)框架结构;
(3)框架-剪力墙(抗震墙);(4)筒体结构;
(5)桁架结构;(6)拱形结构;
(7)网架结构;(8)空间薄壁结构(包括:薄壳、折板、幕式结构);
(9)钢索结构(悬索结构);(10)薄膜结构。
3.按组成建筑结构的体形划分
(1)单层结构(多用于单层厂房、食堂、影剧场、仓库等);
(2)多层结构(2—6层);
(3)高层结构(一般为7层以上);
(4)大跨度结构(跨度在40—50m以上)。
4.按结构的受力特点划分
(1)平面结构体系
(2)空间结构体系。
第二节建筑结构基本构件设计
基本构件是组成结构体系的单元。
按受力特征来划分主要有以下三类:轴心受力构件、偏心受力构件和受弯构件。
(一)轴心受力构件
当构件所受外力的作用点与构件截面的形心重合时,则构件横截面产生的应力为均匀分布,这种构件称为轴心受力构件。
可分为:
1.轴心受拉构件
如图2-1所示构件,外力F使构件横断面仅产生均匀拉应力时即为轴心受拉构件。
常用于桁架的下弦杆及受拉斜腹杆。
图2-1
如图构件内的应力
(2-1)
此构件的承载能力为σ1≤[σ]
[σ]—材料的允许应力。
这种构件最能充分发挥材料的强度。
2.轴心受压构件
图2-2
外力以压力的方式作用在构件的轴心处,使构件产生均匀压应力时,即为轴心受压构件。
其截面应力为:
(2-2)
轴心受压构件截面应力σ1尚未达到材料的强度设计值[σ]前就会因弯折而失去承载能力这种现象称为丧失稳定性。
因此其际承载力是由稳定性控制,稳定系数φ<1,故其承载力的表达式为:
(2-3)
式(2-3)中的φ即为按稳定考虑构件临界应力时的承载力与强度承载力的比值,称为稳定系数。
由此可见相同材料的拉杆与压杆受同样的荷载F作用时,拉杆所需的截面尺寸要比压杆小。
拉杆所需截面为:
压杆所需截面为:
[σ]—材料的强度设计值(即允许应力)。
φ<1, 故A2>A1
φ值与杆件的长细比λ有关;λ=l0/i
l 0—杆件计算长度,
i ——截面的回转半径;A I i
λ越大,φ越小。
则实际承载力越小。
一般提高压杆承载力的措施为:
(1)选用有较大i 值的截面,即面积分布尽量远离中和轴;
(2)改变柱端固接条件或增设中间支承以改变杆件计算长度l0。
二、偏心受力构件
偏心受力构件分为两种:偏心受拉和偏心受压构件。
1.偏心受拉构件
偏心受拉构件又称拉弯构件,如图2-3示,拉力F 作用点与构件的轴心偏离,使构件产生既受拉又受弯。
偏心受拉构件截面应力是由两种应力叠加的,其边沿应力公式为: (2)构件的受力状态
图2-3 偏心受拉构件
(2-4)
构件的承载能力应满足σmax ≤[σ]
σmax —边沿最大拉应力;
σmin —边沿最小拉应力;
W ——截面抵抗矩。
由(2-4)可见在受同样的外拉力时,偏心受拉构件应力要比轴心受拉构件,增大许 多,因此在结构设计应尽量避免出现这种构件。
2.偏心受压构件
如图2-4所示,构件承受的压力作用点与构件的轴心偏离,构件既受压又受弯,这样的构件称为
偏心受压构件(亦称压弯构件)。
常见于屋架的上弦杆、框架结构柱,砖墙及砖垛等。
图2-4 偏心受压构件
截面产生的边沿应力公式为:
(2-5)
σmax—边沿最大压应力;
σmin—边沿最小压应力。
由式(2-5)知,在受同样的压力F时,由于偏心,截面内受压一侧的压应力增加,而且当偏心引起的弯矩M距较大时,截面内除压应力外将产生一部分拉应力。
若压力作用点在构件截面的两个方向上均有偏心,则称为双向偏心构件。
三、受弯构件
水平构件在跨间承受荷载,构件发生弯曲且产生弯矩和剪力,从而使构件截面内产生弯曲应力和剪应力。
这种构件即称为受弯构件。
这是结构设计中最常见的单跨梁和多跨梁就属于受弯构件。
(1)简支梁在不同荷载作用下的弯矩图及剪力图见图2-5
图2-5 简支梁在不同荷载作用下的弯矩及剪力
(2)多跨连续梁在均布荷载作用下的弯矩和剪力见图2-6。
图2-6 多跨连续梁在均布荷载作用下的弯矩和剪力
(3)梁截面内的应力分布
1)弯曲应力(图10-8)
(2-6)
2)边沿最大应力:
(2-7)
式中y—距中和轴的距离;
+σmax—边沿最大拉应力;
—σmax—边沿最大压应力。
弯曲应力沿截面高度为三角形分布,中和轴处应力为零;顺时针弯曲时中和轴以上为压应力,中和轴以下为拉应力;逆时针弯曲时,中和轴以上为拉应力,以下为压应力。
见图2-7.
图2-7 弯曲压力分布
3)剪应力
剪应力在截面上的分布也是不均匀的,其分布规律如图2-8。
图2-8 剪应力分布
平均剪应力:
(2-8)
截面上的剪应力
(2-9)
I——截面惯性矩;
S——计算点以上截面对中和轴的面积矩;
b——截面宽度。
剪应力沿截面分布具有如下特征:剪应力在梁高方向的分布是中和轴处最大,以近抛物线的形状分布,在截面边沿处剪应力为零。
沿梁长度方向,支座处剪力最大,剪应力也最大;截面的抗剪主要靠腹板(即梁的截面中部)。
(4)受弯构件的变形
受弯构件在荷载作用下要产生弯曲,于是将产生弯曲变形,使梁产生挠度。
1)梁的挠度跨中最大。
2)挠度的大小与正弯矩成正比。
3)跨度相同、荷载相同时,简支梁的挠度比连续梁、二端固定或一端固定一端简支的梁要大。
4)挠度的大小与梁的EI成反比。
(5)受弯构件的设计要点
1)要满足弯曲应力不超过材料的强度设计值。
即最大弯矩处的最大弯曲应力必须小于强度设计值。
(2-10)
2)梁内最大剪力的断面平均剪应力不超过材料抗剪的设计值。
3)梁的最大挠度值不得超过规范规定的数值。
四、几种基本构件的比较
上述几种基本构件的合理应用,就能取得合理的结构设计。
1.轴心受拉构件是受力最好的构件
(1)最能充分发挥材料性能。
因在外力作用下,沿构件全长及截面的内力及应力都是均匀分布。
(2)在承受相同的荷载下,与受压和受弯构件相比所需的断面最小。
(3)只有具有最多数量的轴拉构件和较少轴压和受弯构件组成的结构体系才是最省材料和经济合理的体系。
2.轴压构件
承载力受稳定的影响,故应避免长杆受压,设计时要特别注意侧向稳定。
3.偏心受压构件
在相同截面下,因受偏心弯矩的影响,其承载力将随偏心距的加大而大为减小。
而且也要考虑侧向稳定的影响。
4.受弯构件
(1)构件内的内力不均匀分布,因此不能充分发挥材料的作用。
(2)还存在变形能否满足要求的问题,有时虽已满足强度要求,变形不能满足时,则应按变形要求增大构件断面尺寸。