20 地下工程结构的设计理论与方法
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建筑工程结构设计过程及注意事项摘要:随着社会经济不断发展,人民生活水平的不断提高,城镇规模不断扩大,建筑物越来越多,型式及结构越来越多样、复杂化,对结构设计提出了更高的要求。
建筑工程结构设计是设计阶段重要组成部分,也是后续施工的重要依据,直接影响到建筑安全及造价。
本文分析了结构设计的过程及注意事项,供结构设计人员参考。
关键词:结构设计;结构分析;基础设计;1.结构设计原则结构设计应遵守国家现行有关标准、规范,规程、规定及工程所在地的地方标准,并结合工程实际情况,与建筑专业、设备专业紧密合作,精心设计,做到安全适用、耐久舒适、经济合理、技术先进、确保质量。
1.1概念设计概念设计指工程设计人员运用所掌握的理论知识和工程经验,在方案阶段及初步设计阶段,从宏观上、总体上和原则上去决策和确定结构设计中最基本、最本质也是最关键的问题。
主要包括结构方案的选定和布置、荷载和作用传递路径的设置、关键部位和薄弱环节的判定和加强、结构整体稳定性保证和耗能作用的发挥以及承载力和结构刚度在平面内和沿高度的均匀分配等等。
目的是要做到结构简单均匀规则,刚柔适度,整体稳定性强,轻质高强且多道设防【1】。
1.2抗震设计抗震设防目标是:小震不坏,中震可修,大震不倒。
抗震设计主要包括以下内容:(1)选择适宜的建筑抗震场地,对不力地段应提出避开要求,当无法避开时应采取有效的措施。
对危险的地段,严禁建造甲乙类建筑,不应建造丙类建筑。
(2)建筑形体及其构件布置宜规则,侧向刚度沿竖向均匀变化,避免侧向刚度和承载力突变。
建筑形体及其构件布置不规则时,应按规范要求进行地震作用计算和内力调整,并对薄弱环节采取有效的抗震构造措施【2】。
(3)结构体系应而根据建筑的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素,经技术、经济和使用条件综合比较确定。
(4)强柱弱梁是指使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求,用以提高结构的变形能力,防止在强烈地震作用下倒塌。
第1章 绪 论教学提示:本章主要讲述了混凝土结构的一般概念,重点阐述了性质不同的两种材料(钢筋和混凝土)能够结合在一起共同工作的可能性和有效性以及混凝土结构的特点;简要地介绍了钢筋混凝土结构在工程中的应用、发展前景及《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002),并对混凝土结构课程的特点及学习方法提出了建议。
教学要求:要求学生在了解混凝土结构一般概念的基础上,深刻理解和掌握钢筋和混凝土共同工作的条件,充分认识钢筋与混凝土的优缺点,了解钢筋混凝土结构在土木工程中的应用及发展前景,做好学习本课程的准备。
1.1 混凝土结构的一般概念混凝土,一般是指由胶凝材料(水泥),粗、细骨料(石子、砂粒),水及其他材料,按适当比例配制,拌和并硬化而成的具有所需形体、强度和耐久性的人造石材。
也被形象地称为“砼”。
混凝土结构是以混凝土为主要材料制成的结构,包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。
素混凝土结构是由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构,常用于路面(如图1.1所示)和一些非承重结构。
钢筋混凝土结构是由配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构(如图1.2所示)。
预应力混凝土结构是充分利用高强度材料来改善钢筋混凝土结构的抗裂性能的结构。
是由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预应力的混凝土结构(如图1.3所示)。
图1.1 素混凝土路面图1.2 钢筋混凝土梁图1.3 预应力混凝土板钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构常用作土木工程中的主要承重结构。
在多数情况下混凝土结构是指钢筋混凝土结构。
钢筋和混凝土都是土木工程中重要的建筑材料,钢筋的抗拉和抗压强度都很高,但混混凝土结构设计原理·2· ·2·凝土的抗压强度较高而抗拉强度却很低。
为了充分发挥这两种材料性能的优势,把钢筋和混凝土按照合理的组合方式有机地结合在一起共同工作,使钢筋主要承受拉力,混凝土主要承受压力,以满足工程结构的使用要求。