一、結(jié)構(gòu)的功能要求與極限狀態(tài)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的必要保證所建造的結(jié)構(gòu)安全適用.能夠在規(guī)定的期限內(nèi)滿足各種預(yù)期的功能要求,并且要經(jīng)濟(jì)合理。具體來(lái)說(shuō),結(jié)構(gòu)應(yīng)具有以下幾革、項(xiàng)功能:
( 1 )安全性。在正常施工和正常使用的條件下.結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受可能出現(xiàn)的各種荷載作用和變形而不發(fā)生破壞,在偶然事件發(fā)生后,結(jié)構(gòu)仍能保持必要的整體穩(wěn)定性,例如,廠房結(jié)構(gòu)平時(shí)受自重、吊車、風(fēng)和積雪荷載時(shí),均應(yīng)堅(jiān)固不壞,而在遇到強(qiáng)列地震、爆炸等偶然事件時(shí),容許有局部的損傷,但應(yīng)保持結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定而不發(fā)生倒塌。
(2) 適用性。在正常使用時(shí). 結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的工作性能。例如吊車梁變過(guò)大會(huì)使吊車無(wú)法正常運(yùn)行. 水池出現(xiàn)裂縫便不能蓄水等.都影響正常使用,需要對(duì)變形、裂隙等進(jìn)行必要的控制。
(3) 耐久性。 在正常維護(hù)的條件下. 結(jié)構(gòu)應(yīng)能在預(yù)計(jì)的使用年限內(nèi)滿足各項(xiàng)功能要求,也即就真有足夠的耐久性. 例如. 不致因混凝土的老化、腐蝕或鋼筋的銹蝕等而影響結(jié)構(gòu)的使用壽命。
結(jié)構(gòu)的使用壽命。
安全性、適用性和耐久性概括稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。
二、結(jié)構(gòu)的安全性要求
1、建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果(危及人的生命、造成經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生社會(huì)影響等)的嚴(yán)重性,采用不善同的安全等級(jí)。建筑結(jié)構(gòu)劃分應(yīng)符合下表的要求。建筑物中各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級(jí),宜與整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)相同,對(duì)其中部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級(jí)可進(jìn)行調(diào)整,但不低于三級(jí)。
建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)
安全等級(jí)
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破壞后果
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建筑物類型
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一級(jí)
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很嚴(yán)重
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重要的房屋
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二級(jí)
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嚴(yán)重
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一般房屋
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三級(jí)
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不嚴(yán)重
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次要的房屋
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注:1、對(duì)特殊的建筑物,其安全等級(jí)應(yīng)根具體情況另行確定:
2、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)安全等級(jí)及按抗震要求設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí),尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范的規(guī)定。
2、建筑裝飾裝修荷載變動(dòng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)安全性的影響
在裝飾裝修施工過(guò)程中,將對(duì)建筑結(jié)構(gòu)增加一定數(shù)量的施工荷載,如電動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)對(duì)樓面或墻體的撞擊等,帶有明顯的動(dòng)力荷載的特性,又如在房間放置大量的砂石、水泥等建筑材料,可能使得建筑物局部面積上的荷載值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)允許的范圍,裝飾裝修施工過(guò)程中常見(jiàn)的荷載變動(dòng)主要有:
(1)在樓面上加鋪任何材料屬于對(duì)樓面增加了面荷載
(2)在室內(nèi)增加隔墻,封閉陽(yáng)臺(tái)屬于增加線荷載;
(3)在室內(nèi)增加裝飾性的柱子,特別是大理石柱、懸掛較大的吊燈,房間局部增加假山盆景,這些裝修做法是對(duì)結(jié)構(gòu)增加了集中荷載。
三、結(jié)構(gòu)的適用性要求
(一)桿件剛度與梁的位移計(jì)算
結(jié)構(gòu)桿件在規(guī)定的荷載作用下,雖有足夠的強(qiáng)度. 但其變形也不能過(guò)大 如果變形超過(guò)允許的范圍. 也會(huì)影響正常的使用,限制過(guò)大變形的要求,即為剛度要求,或稱為正常使用下的極限狀態(tài)要求。
梁的變形主要是彎曲變形。剪力所引起的變形很小,一般可以忽略不計(jì)。
通常我們都是計(jì)算梁的最大變形。如圖2A311022所示
撓曲變形的簡(jiǎn)支梁,其跨中最大位移為
f 二5qL/384Ei -38,1 r二l
從公式中可以看出,影響梁變形的因素除荷載外,還有:
(1) 材料性能;與材料的彈性模量成反比。
(2) 構(gòu)件的截面;與截面的慣性矩I成反比,如矩形截面梁,其截面慣性矩I=BH3/12:
(3)構(gòu)件的跨度;與跨度L/的N次方成正比,此|因素影響最大。
(二)混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制
裂縫控制主要針對(duì)混凝土梁(受彎構(gòu)件)及受拉構(gòu)件。 裂縫控制分為三個(gè)等級(jí);
(1)構(gòu)件不出現(xiàn)拉應(yīng)力:
(2) 構(gòu)件雖有拉應(yīng)力, 但不超過(guò)過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度;
(3) 允許出現(xiàn)裂縫. 但裂縫寬度不超過(guò)允許值;.
對(duì)(1)、 (2) 等級(jí)的混凝土構(gòu)件. 一般只有頂應(yīng)力構(gòu)件才能達(dá)到。
四、結(jié)構(gòu)的耐久性
結(jié)構(gòu)的耐久性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的工作環(huán)境中,在預(yù)期的使用年限內(nèi).在正常維護(hù)條件下不需進(jìn)行大修就能完成預(yù)定功能的能力。房屋結(jié)構(gòu)中,混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是一個(gè)復(fù)雜的多因素綜合問(wèn)題. 我國(guó)規(guī)范增加了混凝土結(jié)構(gòu)而耐久性設(shè)計(jì)的基本原則和有關(guān)規(guī)定。
(一)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限
我國(guó)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB 50068-2001 給出了建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限,見(jiàn)表2。設(shè)計(jì)使用年限是設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)協(xié)構(gòu)件不需要大修即可按預(yù)定的使用的年限。而評(píng)估使用年限是指可靠性評(píng)定所預(yù)估的既有結(jié)構(gòu)在規(guī)定條件下的使用年限。
設(shè)計(jì)使用年限分類
類別
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設(shè)計(jì)使用年限
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示例
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1
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5
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臨時(shí)性結(jié)構(gòu)
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2
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25
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易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件
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3
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50
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普通房屋和構(gòu)筑物
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4
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100
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紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)
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