建筑结构体系与设计作用

Structural Systems & Design Loads

1.3.1 结构可靠性要求

2025预测
3

基本要求

结构在设计使用年限内必须满足的要求

  • 承受预期作用
  • 保障使用要求
  • 足够耐久性

安全性

Structural Safety

保持整体稳固性，合理传力路径，抵抗爆炸、撞击等偶然事件

适用性

Serviceability

良好工作性能，如吊车梁变形控制、水池裂缝控制

耐久性

Durability

正常维护下满足使用年限，防止老化、腐蚀、锈蚀

设计使用年限分类

5

Years

临时性建筑结构

50

Years

普通房屋和构筑物

注: 不同于房屋产权70年

100

Years

特别重要的建筑结构

适用性关键要素

位移公式

f = ql⁴ / 8EI

悬臂梁竖向位移计算公式

材料

Material

与弹性模量E成反比

截面

Section

与惯性矩I成反比

跨度

Span

与跨度l的4次方成正比

★ 影响最大因素

裂缝控制等级

一级

不出现拉应力

预应力构件可达

二级

拉应力≤混凝土抗拉强度

预应力构件可达

三级

裂缝宽度≤允许值

耐久性关键要素

混凝土结构环境类别

I

一般环境

正常大气作用引起钢筋锈蚀

II

冻融环境

反复冻融导致混凝土损伤

III

海洋环境

氯盐引起钢筋锈蚀

IV

除冰盐环境

氯盐引起钢筋锈蚀

V

化学腐蚀

硫酸盐等化学物质腐蚀

混凝土最低强度要求

C30

预应力楼板

最低强度等级要求

C40

其他预应力构件

最低强度等级要求

水胶比: 水/胶凝材料比例影响强度

水胶比大 → 强度低 | 水胶比小 → 强度高

混凝土保护层厚度

70mm

接触土体构件

有垫层时按表确定

-5mm

预制构件

可比规定减少

20mm

楼板等面形构件

25mm

梁、柱条形构件

1.3.2 常用建筑结构体系

结构体系性能比较

抗震性能排序

1
简体结构
2
剪力墙结构
3
框架-剪力墙结构
4
框架结构
5
混合结构

侧向刚度排序

1
混合结构
2
框架结构
3
框剪+剪力墙
4
简体结构

混合结构

≤6层

楼盖屋盖: 钢筋混凝土/钢木 | 墙柱: 砌体

优点

  • 平面布置灵活
  • 可形成较大空间
  • 立面处理方便

缺点

侧向刚度小，层数多时产生过大侧移

框架结构

梁柱组成纵横框架，承受竖向及水平荷载

剪力墙结构

利用墙体抵抗水平力

优点

侧向刚度大，水平荷载下侧移小

缺点

  • 间距小，布置不灵活
  • 不适于大空间建筑
  • 结构自重较大

受力特点

墙体受剪又受弯，承受垂直及水平荷载

框架-剪力墙结构

≤170m

框架结构中设置剪力墙

优点

平面布置灵活，空间大，侧向刚度较大

受力特点

剪力墙承受水平荷载，框架承受竖向荷载

简体结构

≤300m

抵抗水平荷载最有效的结构体系

分类

  • 框架-核心筒结构
  • 筒中筒结构
  • 多筒结构

桁架结构

杆件组成的体系，只有轴向力

应用

单层厂房屋架、拱式结构、单层钢架

优点

小杆件组成大构件，节省材料

网架结构

平板网架 曲面网架

优点

  • 空间受力，杆件受轴向力
  • 受力合理，节省材料
  • 整体性好，刚度大，抗震好
  • 杆件类型少，宜工业化

拱式结构

特点

  • 有推力的结构
  • 主要内力是轴向压力
  • 可利用混凝土建大跨度结构

悬索结构

理想的大跨度结构形式

分类

单曲面 双曲面