《建筑结构与识图》建筑结构的基本设计原则（课件）- 湖南省建筑类 考点讲练测

建筑结构的基本设计原则 《建筑结构与识图》 考点讲练测 湖南省《建筑类考点讲练测》 编写说明： 《建筑类专业考点讲练测》专辑，是依据河南省对口升学考纲编写，围绕考纲四门课程的26个章节内容和复习要求，精心编撰了56套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读、思维导图、知识梳理、师生互动、概念强化题、高考真题、课堂练习、课堂小结以及课后测验九个环节。 本讲属于河南省《建筑类专业考点讲练测》的第53套，包含讲义、课件以及测验三个教学文件，且与之配套使用的还有河南省《建筑类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 编写说明：《建筑类考点讲练测》专辑，是依据湖南省职教高考建筑类专业综合知识考试基本要求及考试大纲编写，按照考试大纲的五门课程的40个章节内容和复习要求，精心编撰了62套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读、思维导图、知识梳理、师生互动、概念强化、高考真题、课堂练习、课堂小结以及课后测验九个环节。 本讲属于湖南省《建筑类考点讲练测》的第1套，包含讲义、课件和测验三个教学文件，且与之配套使用的还有湖南省《建筑类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 0 考纲要求 1.了解建筑结构的概念及分类。 2.熟悉建筑结构的功能及其作用。 3.熟悉建筑结构的两类极限状态及其设计表达式。 思维导图 知识梳理 一、建筑结构的概念和分类 1.建筑结构 (1)定义：建筑结构是指建筑物中用来承受荷载和其他间接作用的体系，又称为建筑物的骨架。 (2)分类：根据所用材料的不同，建筑结构分为混凝土结构、砌体结构、钢结构和木结构。 2.各结构的优缺点 (1)混凝土结构 优点：强度高、耐久性好、耐火性好、可模性好、整体性好、易于就地取材。 缺点：自重大、抗裂性较差，且损坏后难以修复。 知识梳理 (2)砌体结构 优点：能就地取材、造价低廉、有很好的耐火性和较好的耐久性、保温隔热性能好、施工方便。 缺点：自重大、强度较低、抗震性能差、砌筑工作量大。 (3)钢结构 优点：承载力高、重量轻、材质均匀、抗震性好、施工速度快。缺点：易锈蚀、耐久性和耐火性较差、造价高。 知识梳理 3.地基与基础 (1)基础是建筑物的下部承重结构。其造价要占总造价的1/5甚至1/3。 (2)地基是地层中产生应力和变形的那部分土层，包括持力层与下卧层。 (3)建筑物的荷载通过基础传到地基。 知识梳理 二、建筑结构荷载及其效应 1.荷载 (1)定义：直接作用在结构上的外力称为荷载。 (2)分类： ①永久荷载：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。例如结构自重、土压力、预应力等。 知识梳理 4.曲线板 曲线板是用来画非圆曲线的工具。 5.圆规和分规 圆规用来画圆和圆弧。分规用来截取线段、等分线段和量取线段的长度，使用时应调平分规两针尖。 ②可变荷载：在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略不计的荷载。例如风荷载、安装荷载、吊车荷载等。 ③偶然荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间较短的荷载。例如撞击力、爆炸力等。 知识梳理 2.荷载代表值 (1)荷载标准值：它是荷载的基本代表值，指结构在使用期间可能出现的最大荷载值。用Gk和Qk表示。 (2)可变荷载组合值：Qe=ψeQk (3)可变荷载频遇值：它相当于结构上时而或多次出现的较大荷载，但总是小于荷载的标准值。Qf=ψfQk。 知识梳理 (4)可变荷载准永久值：指经常作用于结构上的可变荷载。Qq=ψqQk。注意： ①永久荷载采用标准值作为代表值。 ②可变荷载根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。 师生互动 3.荷载的分布形式 (1)均布面荷载：在均匀分布的荷载作用面上，单位面积上的荷载。单位为kN/m²。 (2)均布线荷载：沿跨度方向单位长度的均布荷载。单位为kN/m。 (3)非均布线荷载：单位长度上的线荷载不是均匀分布的。 (4)集中荷载：集中作用于一点的荷载。单位为kN。 知识梳理 4.荷载设计值 (1)荷载设计值为荷载分项系数与荷载代表值的乘积。 (2)永久荷载设计值为永久荷载分项系数与永久荷载标准值的乘积。G=γGGk。 γG为永久荷载分项系数，按下列规定取值： ①当荷载效应对承载力不利时，取1.3。 ②当荷载效应对承载力有利时，≤1.0。 知识梳理 (3)可变荷载设计值：当采用荷载标准值时，可变荷载设计值为可变荷载分项系数与可变荷载标准值的乘积；当采用荷载组合值时，可变荷载设计值为可变荷载分项系数与可变荷载组合值的乘积。 γq为可变荷载分项系数，按下列规定取值： ①当荷载效应对承载力不利时，取1.5。 ②当荷载效应对承载力有利时，取0。 知识梳理 4.曲线板 曲线板是用来画非圆曲线的工具。 5.圆规和分规 圆规用来画圆和圆弧。分规用来截取线段、等分线段和量取线段的长度，使用时应调平分规两针尖。 5.荷载效应 (1)定义：由于施加在结构上的荷载产生的结构内力与变形称为荷载效应。 (2)公式：S=CQ。式中，S指荷载效应，包括拉力、压力、剪力、扭矩、弯矩等内力；C指荷载效应系数；Q指永久荷载或可变荷载。 知识梳理 三、建筑结构的可靠性 1.结构的功能要求 (1)安全性。 (2)适用性。 (3)耐久性。 结构的安全性、适用性、耐久性总称为结构的可靠性。 知识梳理 2.结构的可靠性 (1)结构的可靠性：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。 (2)结构的可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。 结构的可靠度是可靠性的定量指标。 知识梳理 4.曲线板 曲线板是用来画非圆曲线的工具。 5.圆规和分规 圆规用来画圆和圆弧。分规用来截取线段、等分线段和量取线段的长度，使用时应调平分规两针尖。 四、建筑结构的极限状态 1.极限状态的概念 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态为该功能的极限状态。 知识梳理 2.极限状态的分类 根据结构的功能要求，将极限状态分为两类： (1)承载能力极限状态 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的安全性要求，此特定状态为该功能的承载能力极限状态。例如，阳台、雨篷的倾覆，疲劳破坏，三铰共线，长细杆的压屈失稳破坏等均认为超过了承载能力极限状态。 知识梳理 (2)正常使用极限状态 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的适用性要求，此特定状态为该功能的正常使用极限状态。例如，粉刷层脱落、填充墙开裂、水池渗漏、沉降量过大均认为超过了正常使用极限状态。 注意：结构设计时承载能力极限状态的可靠度水平应高于正常使用极限状态的可靠度水平。 师生互动 (3)耐久性极限状态 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的耐久性要求，此特定状态为该功能的耐久性极限状态。例如：材料性能劣化、裂缝、变形、缺口、外观、材料削弱等。 知识梳理 3.结构极限状态方程 表达式：Z=R-S。式中，R为结构抗力；S为结构的荷载效应；Z为工作状态。 当Z>0时，即R>S，结构处于可靠状态； 当Z=0时，即R=S，结构处于极限状态；当Z<0时，即R<S，结构处于失效状态。 知识梳理 五、概率极限状态设计法的实用设计表达式 1.概率极限状态设计法 (1)定义：综合考虑结构具有的风险和经济效果，只要失效概率小到人们可以接受的程度，就认为结构设计是可靠的。此设计方法就称为概率极限状态设计法。 知识梳理 (2)计算内容： ①所有结构构件均应进行承载力计算，必要时进行结构的倾覆和滑移验算；地震区的结构尚应进行结构构件的抗震承载力验算。 ②对使用上需要控制变形值的结构构件，应进行变形验算。 ③对混凝土结构构件的裂缝控制情况，应进行裂缝控制验算。 ④对直接承受吊车的构件，应进行疲劳验算。 知识梳理 4.曲线板 曲线板是用来画非圆曲线的工具。 5.圆规和分规 圆规用来画圆和圆弧。分规用来截取线段、等分线段和量取线段的长度，使用时应调平分规两针尖。 2.概率极限状态实用设计表达式 (1)承载能力极限状态设计表达式：γ0Sd≤Rd ①结构重要性系数γ0的确定 建筑结构的安全等级划分：重要的房屋为一级，大量一般房屋为二级，次要建筑为三级。 对于安全等级为一级、二级和三级的结构构件，其结构重要性系数分别不应小于1.1、1.0和0.9。 知识梳理 ②内力组合设计值Sd的确定 基本组合： 偶然组合：指一个偶然荷载与其他可变荷载相结合。 知识梳理 4.曲线板 曲线板是用来画非圆曲线的工具。 5.圆规和分规 圆规用来画圆和圆弧。分规用来截取线段、等分线段和量取线段的长度，使用时应调平分规两针尖。 ③构件承载力设计值Rd的确定 其大小取决于构件截面的几何尺寸、材料的用量、种类以及强度等诸多因素。 知识梳理 (2)正常使用极限状态设计表达式：Sd≤C 式中Sd——变形、裂缝、基底应力等荷载效应的组合值。 C——设计对变形、裂缝、基底应力等规定的相应限值。 在讨论裂缝和变形的荷载效应组合时，应该区分荷载持续作用时间的长短。当考虑荷载的短期效应时，可根据不同的设计要求，分别采用荷载的标准组合或频遇组合；当考虑荷载的长期效应时，可采用荷载的准永久组合。 师生互动 1.建筑结构。 【答案】建筑结构是指建筑物中用来承受荷载和其他间接作用的体系，又称为建筑物的骨架。 2.简述混凝土结构的优缺点。 【答案】优点：强度高、耐久性好、耐火性好、可模性好、整体性好、易于就地取材。 缺点：自重大、抗裂性较差，且损坏后难以修复。 师生互动 3.简述砌体结构的优缺点。 【答案】优点：能就地取材、造价低廉、有很好的耐火性和较好的耐久性、保温隔热性能好、施工方便。 缺点：自重大、强度较低、抗震性能差、砌筑工作量大。 4.永久荷载。 【答案】永久荷载：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。例如结构自重、土压力、预应力等。 概念强化 1.砌体结构的优点不包括（ ） A.抗压性能好 B.耐久性好 C.施工劳动强度低 D.一般不需要维修 【答案】C 2.建筑结构设计的首要任务是（ ） A.适用性 B.安全性 C.耐久性 D.经济性 【答案】B 概念强化 3.以下属于结构可靠性要求的是（ ） A.安全性、适用性、耐久性 B.安全性、经济性、耐久性 C.适用性、经济性、耐久性 D.安全性、适用性、经济性 【答案】A 4.在正常使用极限状态设计中，荷载效应应采用（ ） A.基本组合 B.标准组合、频遇组合和准永久组合 C.偶然组合 D.地震组合 【答案】B 概念强化 5.建筑结构按承载能力极限状态设计时，计算的内容是（ ） A.构件的变形 B.构件的裂缝宽度 C.结构的倾覆、滑移 D.结构的疲劳 【答案】C 6.结构设计中永久荷载的分项系数，当效应对结构不利时，对由可变荷载效应控制的组合，取（ ） A.1.2 B.1.35 C.1.0 D.1.4 【答案】A 高考模拟 一、选择题 1.(2021年真题)下列属于偶然荷载的是( ) A.土压力 B.爆炸力 C.风荷载 D.吊车荷载 【答案】B 2.(2021年真题)在承载能力极限状态设计时，若结构构件的安全等级为一级，则其结构重要性系数不应小于( ) A.1.2 B.1.1 C.1.0 D.0.9 【答案】B 高考模拟 3.(2020年真题)在结构设计基准期内，荷载大小不随时间变化，或其变化幅度与平均值相比可以忽略不计的荷载，称为( ) A.准永久荷载 B.永久荷载 C.可变荷载 D.偶然荷载 【答案】B 4.(2020年真题)结构在正常使用条件下具有良好的工作性能，其变形、裂缝或振动等均不超过规定限值，这是指结构应具有良好的( ) A.安全性 B.耐久性 C.经济性 D.适用性 【答案】D 高考模拟 5.(2019年真题)下列选项中，超过了承载能力极限状态的是( ) A.裂缝过宽导致钢筋锈蚀 B.构件因过度的塑性变形而不适于继续承载 C.油罐开裂引起渗漏 D.填充墙开裂 【答案】B 6.(2017年真题)由屋盖、梁、板、柱、墙体、基础等构件按照一定组成规则，通过正确的连接方式所组成的能承受并传递各种作用的空间受力体系，称为( ) A.建筑结构 B.民用建筑 C.工业与民用建筑 D.建筑或构筑物 【答案】A 二、综合题 7.某钢筋混凝土大梁宽度为200mm，高度为500mm，已知钢筋混凝土自重25kN/m³，试计算沿跨度l方向自重引起的线荷载标准值。 高考模拟 【答案】线荷载标准值为25kN/m³×0.2m×0.5m=2.5kN/m。 8.简述概率极限状态设计法的定义。 【答案】综合考虑结构具有的风险和经济效果，只要失效概率小到人们可以接受的程度，就认为结构设计是可靠的。此设计方法就称为概率极限状态设计法。 9.简述荷载的分布形式。 高考模拟 【答案】(1)均布面荷载：在均匀分布的荷载作用面上，单位面积上的荷载。单位为kN/m²。 (2)均布线荷载：沿跨度方向单位长度的均布荷载。单位为kN/m。 (3)非均布线荷载：单位长度上的线荷载不是均匀分布的。 (4)集中荷载：集中作用于一点的荷载。单位为kN。 课堂练习 1.建筑结构所采用的设计基准期为( ) A.5年 B.25年 C.50年 D.100年 【答案】C 2.结构设计中可变荷载的分项系数，一般情况下取（ ） A.1.2 B.1.3 C.1.4 D.1.5 【答案】C 课堂练习 3.一类环境中，设计使用年限为50年的钢筋混凝土梁，其混凝土最低强度等级为（ ） A.C20 B.C25 C.C30 D.C35 【答案】B 4.结构的设计使用年限是指（ ） A.结构的使用寿命 B.结构在规定的条件下，完成预定功能的使用年限 C.结构的建造年限 D.结构的维修年限 【答案】B 课堂练习 5.以下关于建筑结构设计的说法，错误的是（ ） A.建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载组合，并应取各自的最不利的组合进行设计 B.建筑结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果（危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等）的严重性，采用不同的安全等级 C.建筑结构的安全等级分为四级，安全等级为一级的结构重要性系数为1.1 D.建筑结构的设计基准期为70年 【答案】D 课堂练习 6.建筑结构设计中，荷载标准值是指（ ） A.在结构使用期间可能出现的最大荷载值 B.在结构使用期间经常出现的荷载值 C.在结构使用期间出现的平均荷载值 D.按设计基准期内最大荷载概率分布的某一分位值确定的荷载值 【答案】D 课堂练习 7.震作用属于（ ） A.永久荷载 B.可变荷载 C.偶然荷载 D.静力荷载 【答案】C 8.风荷载属于（ ） A.永久荷载 B.可变荷载 C.偶然荷载 D.静力荷载 【答案】B 课堂练习 9.以下哪种作用属于间接作用（ ） A.结构自重 B.楼面活荷载 C.地震作用 D.风荷载 【答案】C 课堂小结 一、建筑结构的概念和分类 二、建筑结构荷载及其效应 三、建筑结构的可靠性 四、建筑结构的极限状态 五、概率极限状态设计法的实用设计表达式 感谢观看！ 0 $$