2013年一級(jí)建造師建筑工程：建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求

　　建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求

　　【教材解讀】

　　一、混凝土結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及其構(gòu)造

　　1.混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

　　(1)混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

　　1)強(qiáng)度較高，鋼筋和混凝土兩種材料的強(qiáng)度都能充分利用;

　　2)可模性好，適用面廣;

　　3)耐久性和耐火性較好，維護(hù)費(fèi)用低;

　　4)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的整體性好，延性好，適用于抗震抗爆結(jié)構(gòu)，同時(shí)防振性和防輻射性能較好，適用于防護(hù)結(jié)構(gòu);

　　5)易于就地取材。

　　(2)混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：自重大，抗裂性較差，施工復(fù)雜，工期較長(zhǎng)。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)，適用于各種結(jié)構(gòu)形式，因而在房屋建筑中得到廣泛應(yīng)用。

　　2.鋼筋和混凝土的材料性能

　　(1)鋼筋。

　　1)熱軋鋼筋的種類：熱軋鋼筋由普通低碳鋼(含碳量不大于0.25%)和普通低合金鋼(合金元素不大于5%)制成。

　　2)鋼筋的力學(xué)性能：建筑鋼筋分兩類，一類為有明顯流幅的鋼筋，另一類為沒(méi)有明顯流幅的鋼筋。明顯流幅的鋼筋含碳量少，塑性好，延伸率大。無(wú)明顯流幅的鋼筋含碳量多，強(qiáng)度高，塑性差，延伸率小，沒(méi)有屈服臺(tái)階，脆性破壞。

　　對(duì)于有明顯流幅的鋼筋，其性能的基本指標(biāo)有屈服強(qiáng)度、延伸率、強(qiáng)屈比和冷彎性能四項(xiàng)。冷彎性能是反映鋼筋塑性性能的另一個(gè)指標(biāo)。

　　3)鋼筋的成分：鐵是主要元素，還有少量的碳、錳、硅、釩、鈦等;另外，還有少量有害元素，如硫、磷。

　　(2)混凝土。

　　1)抗壓強(qiáng)度：立方體強(qiáng)度f(wàn)cu。作為混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。單位是MPa，C20表示抗壓強(qiáng)度為20MPa。規(guī)范共分14個(gè)等級(jí)，C15～C80，級(jí)差為5MPa。

　　2)棱柱體抗壓強(qiáng)度f(wàn)c，該強(qiáng)度是采用150mm×150mm×300mm的棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件試驗(yàn)所得。

　　3)抗拉強(qiáng)度f(wàn)t，是計(jì)算抗裂的重要指標(biāo)?；炷恋目估瓘?qiáng)度很低。

　　(3)鋼筋與混凝土的共同工作。

　　鋼筋與混凝土的相互作用叫黏結(jié)。鋼筋與混凝土能夠共同工作是依靠它們之間的黏結(jié)強(qiáng)度。混凝土與鋼筋接觸面的剪應(yīng)力稱黏結(jié)應(yīng)力。影響?zhàn)そY(jié)強(qiáng)度的主要因素有混凝土的強(qiáng)度、保護(hù)層的厚度和鋼筋之間的凈距離等。

　　3.極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的基本概念

　　我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，其基本原則如下。

　　(1)結(jié)構(gòu)功能：建筑結(jié)構(gòu)必須滿足安全性、適用性和耐久性的要求。

　　(2)可靠度：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能要求的能力，稱為結(jié)構(gòu)的可靠性，可靠度是可靠性的定量指標(biāo)。

　　(3)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的實(shí)用表達(dá)式：為了滿足可靠度的要求，在實(shí)際設(shè)計(jì)中采取如下措施。

　　1)一般情況下在計(jì)算桿件內(nèi)力時(shí)，對(duì)荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以一個(gè)大于1的系數(shù)，稱荷載分項(xiàng)系數(shù)。

　　2)在計(jì)算結(jié)構(gòu)的抗力時(shí)，將材料的標(biāo)準(zhǔn)值除以一個(gè)大于1的系數(shù)，稱材料分項(xiàng)系數(shù)。

　　3)對(duì)安全等級(jí)不同的建筑結(jié)構(gòu)，采用一個(gè)重要性系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。在采用上述措施后，可靠度指標(biāo)便得到了滿足。這就是以分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。

　　4.梁、板的受力特點(diǎn)及構(gòu)造要求

　　(1)單向板與雙向板的受力特點(diǎn)。

　　兩對(duì)邊支承的板是單向板，一個(gè)方向受彎;而雙向板為四邊支承，雙向受彎。當(dāng)長(zhǎng)邊與短邊之比小于或等于2時(shí)，應(yīng)按雙向板計(jì)算;當(dāng)長(zhǎng)邊與短邊之比大于2但小于3時(shí)，宜按雙向板計(jì)算;當(dāng)按沿短邊方向受力的單向板計(jì)算時(shí)，應(yīng)沿長(zhǎng)邊方向布置足夠數(shù)量的構(gòu)造筋;當(dāng)長(zhǎng)邊與短邊長(zhǎng)度之比大于或等于3時(shí)，可按沿短邊方向受力的單向板計(jì)算。

　　(2)連續(xù)梁、板的受力特點(diǎn)。

　　現(xiàn)澆肋形樓蓋中的板、次梁和主梁，一般均為多跨連續(xù)梁(板)。連續(xù)梁(板)的內(nèi)力計(jì)算是主要內(nèi)容，配筋計(jì)算與簡(jiǎn)支梁相同。內(nèi)力計(jì)算有兩種方法。主梁按彈性理論計(jì)算，次梁和板可考慮塑性變形內(nèi)力重分布的方法計(jì)算。彈性理論的計(jì)算是把材料看成彈性的，用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法，考慮荷載的不利組合，計(jì)算內(nèi)力，畫出包絡(luò)圖，進(jìn)行配筋計(jì)算。均布荷載下，等跨連續(xù)板和連續(xù)次梁的內(nèi)力計(jì)算，可考慮塑性變形的內(nèi)力重分布。允許支座出現(xiàn)塑性鉸，將支座截面的負(fù)彎矩調(diào)低，即減少負(fù)彎矩，調(diào)整的幅度，必須遵守一定的原則。連續(xù)梁、板的受力特點(diǎn)是，跨中有正彎矩，支座有負(fù)彎矩。因此，跨中按最大正彎矩計(jì)算正筋，支座按最大負(fù)彎矩計(jì)算負(fù)筋。鋼筋的截?cái)辔恢冒匆?guī)范要求截?cái)唷?/p>

　　(3)梁、板的構(gòu)造要求。梁最常用的截面形式有矩形和T形。梁的截面高度一般按跨度來(lái)確定，寬度一般是高度的1/3。梁的支承長(zhǎng)度不能小于規(guī)范規(guī)定的長(zhǎng)度。縱向受力鋼筋宜優(yōu)先選用HRB335、HRB400鋼筋，常用直徑為10～25mm，鋼筋之間的間距不應(yīng)小于25mm，也不應(yīng)小于直徑。保護(hù)層的厚度與梁所處環(huán)境有關(guān)，一般為25～40mm。板的厚度與計(jì)算跨度有關(guān)，屋面板一般不小于60mm，樓板一般不小于80mm，板的支承長(zhǎng)度不能小于規(guī)范規(guī)定的長(zhǎng)度，板的保護(hù)層厚度一般為15～30mm。受力鋼筋直徑常用6mm、8mm、10mm、12mm。間距不宜大于250mm。

　　梁、板混凝土的強(qiáng)度等級(jí)～般采用C20以上。

　　二、掌握砌體結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及其構(gòu)造

　　1.砌體材料及砌體的力學(xué)性能

　　(1)砌塊。

　　磚、砌塊根據(jù)其原料、生產(chǎn)工藝和孔洞率來(lái)分類。由黏土、石巖、煤矸石或粉煤灰為主要原料，經(jīng)焙燒而成的實(shí)心或孔洞率不大于規(guī)定值且外形尺寸符合規(guī)定的磚，稱為燒結(jié)普通磚;孔洞率大于25%，孔的尺寸小而數(shù)量多，主要用于承重部位的磚稱為燒結(jié)多孔磚，簡(jiǎn)稱多孔磚。燒結(jié)普通磚又分為燒結(jié)黏土磚、燒結(jié)頁(yè)巖磚、燒結(jié)煤矸石磚和燒結(jié)粉煤灰磚。以石灰和砂為主要原料，或以粉煤灰、石灰并摻石膏和骨料為主要原料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)而成的實(shí)心磚，稱為蒸壓灰砂磚或蒸壓粉煤灰磚，簡(jiǎn)稱灰砂磚或粉煤灰磚。

　　(2)砂漿。

　　砂漿可使砌體中的塊體和砂漿之間產(chǎn)生一定的黏結(jié)強(qiáng)度，保證兩者能較好地共同工作，使砌體受力均勻，從而具有相應(yīng)的抗壓、抗彎、抗剪和抗拉強(qiáng)度。砂漿按組成材料的不同，可分為：水泥砂漿，水泥混合砂漿，石灰、石膏、黏土砂漿。

　　(3)砌體。

　　按照標(biāo)準(zhǔn)的方法砌筑的磚砌體試件，軸壓試驗(yàn)分三個(gè)階段。第1階段，從加載開(kāi)始直到在個(gè)別磚塊上出現(xiàn)初始裂縫，該階段屬?gòu)椥噪A段，出現(xiàn)裂縫時(shí)的荷載約為 0.5～0.7倍極限荷載。第Ⅱ階段，繼續(xù)加載后個(gè)別磚塊的裂縫陸續(xù)發(fā)展成少數(shù)平行于加載方向的小段裂縫，試件變形增加較快，此時(shí)的荷載不到極限荷載的 0.8倍。第Ⅲ階段，繼續(xù)加載時(shí)小段裂縫會(huì)較快沿豎向發(fā)展成上下貫通整個(gè)試件的縱向裂縫。試件被分割成若干個(gè)小的磚柱，直到小磚柱因橫向變形過(guò)大發(fā)生失穩(wěn)，體積膨脹，導(dǎo)致整個(gè)試件破壞。由于砂漿鋪砌不均，磚塊不僅受壓，而且還受彎、剪、局部壓力的聯(lián)合作用;由于磚和砂漿受壓后橫向變形不同，還使磚處于受拉狀態(tài);此外，由于有豎縫存在，使磚塊在該處又有一個(gè)較高的應(yīng)力區(qū)。因此，砌體中磚所受的應(yīng)力，十分復(fù)雜，特別是拉、彎作用產(chǎn)生的內(nèi)力，使磚較早出現(xiàn)豎向裂縫。這正是砌體抗壓強(qiáng)度比磚抗壓強(qiáng)度小得多的原因。規(guī)范根據(jù)試驗(yàn)資料給出了不同砌體的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。影響磚砌體抗壓強(qiáng)度的主要因素包括：磚的強(qiáng)度等級(jí);砂漿的強(qiáng)度等級(jí)及其厚度;砌筑質(zhì)量，包括飽滿度、砌筑時(shí)磚的含水率、操作人員的技術(shù)水平等。

　　3.砌體房屋結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)造要求

　　砌體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造是確保房屋結(jié)構(gòu)整體性和結(jié)構(gòu)安全的可靠措施。墻體的構(gòu)造措施主要包括三個(gè)方面，即伸縮縫、沉降縫和圈梁。

　　三、掌握鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力特點(diǎn)及其連接類型

　　1.鋼結(jié)構(gòu)的連接

　　(1)焊縫連接：焊縫連接是目前鋼結(jié)構(gòu)的主要連接方法。其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，節(jié)約鋼材，加工方便，易于采用自動(dòng)化操作，不宜采用于直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，其他情況均可采用焊縫連接。

　　(2)鉚釘連接：鉚接由于構(gòu)造復(fù)雜，用鋼量大，現(xiàn)已很少采用。因?yàn)殂T釘連接的塑性和韌性較好，傳力可靠，易于檢查，在一些重型和直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中，有時(shí)仍然采用。

　　(3)螺栓連接：螺栓連接又分為普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓兩種。普通螺栓施工簡(jiǎn)單，拆、裝方便。普通螺栓一般由Q235制成。高強(qiáng)度螺栓用合金鋼制成，高強(qiáng)度螺栓制作工藝精準(zhǔn)，操作工序多，要求高。目前，在我國(guó)橋梁及大跨度結(jié)構(gòu)房屋及工業(yè)廠房中已廣泛采用。

　　2.鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、焊接、運(yùn)輸、安裝、防火與防銹

　　(1)制作：鋼結(jié)構(gòu)制作包括放樣、號(hào)料、切割、校正等諸多環(huán)節(jié)。高強(qiáng)度螺栓處理后的摩擦面、抗滑移系數(shù)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。制作質(zhì)量檢驗(yàn)合格后進(jìn)行除銹和涂裝。一般安裝焊縫處留出30～50mm暫不涂裝。

　　(2)焊接：焊工必須經(jīng)考試合格并取得合格證書(shū)且必須在其考試合格項(xiàng)目及其認(rèn)可范圍內(nèi)施焊。焊縫施焊后須在工藝規(guī)定的焊縫及部位打上焊工鋼印。焊接材料與母材應(yīng)匹配，全焊透的一、二級(jí)焊縫應(yīng)采用超聲波探傷進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢驗(yàn)，超聲波探傷不能對(duì)缺陷作出判斷時(shí)，采用射線探傷。施工單位首次采用的鋼材、焊接材料、焊接方法等，應(yīng)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。

　　(3)運(yùn)輸：運(yùn)輸鋼構(gòu)件時(shí)，要根據(jù)鋼構(gòu)件的長(zhǎng)度和重量選用車輛。鋼構(gòu)件在車輛上的支點(diǎn)、兩端伸出的長(zhǎng)度及綁扎方法均應(yīng)保證構(gòu)件不產(chǎn)生變形，不損傷涂層。

　　(4)安裝：鋼結(jié)構(gòu)安裝要按施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行，安裝程序須保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和不導(dǎo)致永久性變形。安裝柱時(shí)，每節(jié)柱的定位軸線須從地面控制軸線直接引上。鋼結(jié)構(gòu)的柱、梁、屋架等主要構(gòu)件安裝就位后，須立即進(jìn)行校正、固定。由工廠處理的構(gòu)件摩擦面，安裝前須復(fù)驗(yàn)抗滑移系數(shù)，合格后方可安裝。

　　(5)防火與防銹。

　　1)鋼結(jié)構(gòu)防火性能較差。當(dāng)溫度達(dá)到550℃時(shí)，鋼材的屈服強(qiáng)度大約降至正常溫度時(shí)屈服強(qiáng)度的0.7，結(jié)構(gòu)即達(dá)到它的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值而可能發(fā)生破壞。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)有關(guān)防火規(guī)范的規(guī)定，使建筑結(jié)構(gòu)能滿足相應(yīng)防火標(biāo)準(zhǔn)的要求。在防火標(biāo)準(zhǔn)要求的時(shí)間內(nèi)使鋼結(jié)構(gòu)的溫度不超過(guò)臨界溫度，以保證結(jié)構(gòu)正常承載能力。

　　2)外露的鋼結(jié)構(gòu)可能會(huì)受到大氣，特別是被污染的大氣嚴(yán)重腐蝕，最常見(jiàn)的是生銹。這就必須對(duì)構(gòu)件的表面進(jìn)行防腐蝕處理，以保證鋼結(jié)構(gòu)的正常使用。防腐處理方法根據(jù)構(gòu)件表面條件及使用壽命的要求決定。在進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)構(gòu)造做法妥善處理，避免諸如將槽鋼槽口朝上放置，造成積水等情況;大型構(gòu)件應(yīng)有人能進(jìn)入的觀察口，以便檢查、維護(hù)構(gòu)件內(nèi)部情況等。

　　【命題考點(diǎn)】

　　混凝土結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及其構(gòu)造;熱軋鋼筋的種類;鋼筋的力學(xué)性能;混凝土;極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的基本原則;梁、板的受力特點(diǎn)及構(gòu)造要求;砌體材料及力學(xué)性能;砂漿;鋼結(jié)構(gòu);防火與防銹。

　　【分析預(yù)測(cè)】

　　(1)根據(jù)所提供的材料，分析判斷鋼筋混凝土梁的原理及構(gòu)造要求。

　　(2)根據(jù)所提供的材料，分析判斷梁、板的受力特點(diǎn)及構(gòu)造要求。

　　(3)根據(jù)所提供的材料，分析判斷影響斜截面受力性能的主要因素。

　　(4)根據(jù)所提供的材料，分析判斷砌體房屋結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)造要求。