建筑工程：建筑結構構造要求教材解讀

　　一級建造師常見問題  　

1A410000建筑工程技術

1A411000建筑結構與構造

命題考點六　建筑結構構造要求

　　【教材解讀】

　　一、混凝土結構的受力特點及其構造

　　1.混凝土結構的優(yōu)點與缺點

　　(1)混凝土結構的優(yōu)點：

　　1)強度較高，鋼筋和混凝土兩種材料的強度都能充分利用;

　　2)可模性好，適用面廣;

　　3)耐久性和耐火性較好，維護費用低;

　　4)現(xiàn)澆混凝土結構的整體性好，延性好，適用于抗震抗爆結構，同時防振性和防輻射性能較好，適用于防護結構;

　　5)易于就地取材。

　　(2)混凝土結構的缺點：自重大，抗裂性較差，施工復雜，工期較長。由于鋼筋混凝土結構有很多優(yōu)點，適用于各種結構形式，因而在房屋建筑中得到廣泛應用。

　　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。無明顯流幅的鋼筋含碳量多，強度高，塑性差，延伸率小，沒有屈服臺階，脆性破壞。

　　對于有明顯流幅的鋼筋，其性能的基本指標有屈服強度、延伸率、強屈比和冷彎性能四項。冷彎性能是反映鋼筋塑性性能的另一個指標。

　　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)抗壓強度：立方體強度fcu。作為混凝土的強度等級。單位是MPa，C20表示抗壓強度為20MPa。規(guī)范共分14個等級，C15～C80，級差為5MPa。

　　2)棱柱體抗壓強度fc，該強度是采用150mm×150mm×300mm的棱柱體作為標準試件試驗所得。

　　3)抗拉強度ft，是計算抗裂的重要指標?；炷恋目估瓘姸群艿?。

　　(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。鋼筋與混凝土能夠共同工作是依靠它們之間的黏結強度?；炷僚c鋼筋接觸面的剪應力稱黏結應力。影響?zhàn)そY強度的主要因素有混凝土的強度、保護層的厚度和鋼筋之間的凈距離等。

　　3.極限狀態(tài)設計方法的基本概念

　　我國現(xiàn)行規(guī)范采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法，其基本原則如下。

　　(1)結構功能：建筑結構必須滿足安全性、適用性和耐久性的要求。

　　(2)可靠度：結構在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能要求的能力，稱為結構的可靠性，可靠度是可靠性的定量指標。

　　(3)極限狀態(tài)設計的實用表達式：為了滿足可靠度的要求，在實際設計中采取如下措施。

　　1)一般情況下在計算桿件內(nèi)力時，對荷載標準值乘以一個大于1的系數(shù)，稱荷載分項系數(shù)。

　　2)在計算結構的抗力時，將材料的標準值除以一個大于1的系數(shù)，稱材料分項系數(shù)。

　　3)對安全等級不同的建筑結構，采用一個重要性系數(shù)進行調(diào)整。在采用上述措施后，可靠度指標便得到了滿足。這就是以分項系數(shù)表達的極限狀態(tài)設計方法。

　　4.梁、板的受力特點及構造要求

　　(1)單向板與雙向板的受力特點。

　　兩對邊支承的板是單向板，一個方向受彎;而雙向板為四邊支承，雙向受彎。當長邊與短邊之比小于或等于2時，應按雙向板計算;當長邊與短邊之比大于2但小于3 時，宜按雙向板計算;當按沿短邊方向受力的單向板計算時，應沿長邊方向布置足夠數(shù)量的構造筋;當長邊與短邊長度之比大于或等于3時，可按沿短邊方向受力的單向板計算。

　　(2)連續(xù)梁、板的受力特點。

　　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)力計算是主要內(nèi)容，配筋計算與簡支梁相同。內(nèi)力計算有兩種方法。主梁按彈性理論計算，次梁和板可考慮塑性變形內(nèi)力重分布的方法計算。彈性理論的計算是把材料看成彈性的，用結構力學的方法，考慮荷載的不利組合，計算內(nèi)力，畫出包絡圖，進行配筋計算。均布荷載下，等跨連續(xù)板和連續(xù)次梁的內(nèi)力計算，可考慮塑性變形的內(nèi)力重分布。允許支座出現(xiàn)塑性鉸，將支座截面的負彎矩調(diào)低，即減少負彎矩，調(diào)整的幅度，必須遵守一定的原則。連續(xù)梁、板的受力特點是，跨中有正彎矩，支座有負彎矩。因此，跨中按最大正彎矩計算正筋，支座按最大負彎矩計算負筋。鋼筋的截斷位置按規(guī)范要求截斷。

　　(3)梁、板的構造要求。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確定，寬度一般是高度的1/3。梁的支承長度不能小于規(guī)范規(guī)定的長度?？v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小于25mm，也不應小于直徑。保護層的厚度與梁所處環(huán)境有關，一般為 25～40mm。板的厚度與計算跨度有關，屋面板一般不小于60mm，樓板一般不小于80mm，板的支承長度不能小于規(guī)范規(guī)定的長度，板的保護層厚度一般為15～30mm。受力鋼筋直徑常用6mm、8mm、10mm、12mm。間距不宜大于250mm。

　　梁、板混凝土的強度等級～般采用C20以上。

　　二、掌握砌體結構的受力特點及其構造

　　1.砌體材料及砌體的力學性能

　　(1)砌塊。

　　磚、砌塊根據(jù)其原料、生產(chǎn)工藝和孔洞率來分類。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多孔磚，簡稱多孔磚。燒結普通磚又分為燒結黏土磚、燒結頁巖磚、燒結煤矸石磚和燒結粉煤灰磚。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)護而成的實心磚，稱為蒸壓灰砂磚或蒸壓粉煤灰磚，簡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)生一定的黏結強度，保證兩者能較好地共同工作，使砌體受力均勻，從而具有相應的抗壓、抗彎、抗剪和抗拉強度。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。

　　按照標準的方法砌筑的磚砌體試件，軸壓試驗分三個階段。第1階段，從加載開始直到在個別磚塊上出現(xiàn)初始裂縫，該階段屬彈性階段，出現(xiàn)裂縫時的荷載約為 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，此時的荷載不到極限荷載的 0.8倍。第Ⅲ階段，繼續(xù)加載時小段裂縫會較快沿豎向發(fā)展成上下貫通整個試件的縱向裂縫。試件被分割成若干個小的磚柱，直到小磚柱因橫向變形過大發(fā)生失穩(wěn)，體積膨脹，導致整個試件破壞。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較高的應力區(qū)。因此，砌體中磚所受的應力，十分復雜，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。這正是砌體抗壓強度比磚抗壓強度小得多的原因。規(guī)范根據(jù)試驗資料給出了不同砌體的強度設計值。影響磚砌體抗壓強度的主要因素包括：磚的強度等級;砂漿的強度等級及其厚度;砌筑質(zhì)量，包括飽滿度、砌筑時磚的含水率、操作人員的技術水平等。

　　3.砌體房屋結構的主要構造要求

　　砌體結構的構造是確保房屋結構整體性和結構安全的可靠措施。墻體的構造措施主要包括三個方面，即伸縮縫、沉降縫和圈梁。

　　三、掌握鋼結構構件的受力特點及其連接類型

　　1.鋼結構的連接

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

　　(2)鉚釘連接：鉚接由于構造復雜，用鋼量大，現(xiàn)已很少采用。因為鉚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力荷載的結構中，有時仍然采用。

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

　　2.鋼結構構件制作、焊接、運輸、安裝、防火與防銹

　　(1)制作：鋼結構制作包括放樣、號料、切割、校正等諸多環(huán)節(jié)。高強度螺栓處理后的摩擦面、抗滑移系數(shù)應符合設計要求。制作質(zhì)量檢驗合格后進行除銹和涂裝。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且必須在其考試合格項目及其認可范圍內(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。焊接材料與母材應匹配，全焊透的一、二級焊縫應采用超聲波探傷進行內(nèi)部缺陷檢驗，超聲波探傷不能對缺陷作出判斷時，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，應進行焊接工藝評定。

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

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

　　(5)防火與防銹。

　　1) 鋼結構防火性能較差。當溫度達到550℃時，鋼材的屈服強度大約降至正常溫度時屈服強度的0.7，結構即達到它的強度設計值而可能發(fā)生破壞。設計時應根據(jù)有關防火規(guī)范的規(guī)定，使建筑結構能滿足相應防火標準的要求。在防火標準要求的時間內(nèi)使鋼結構的溫度不超過臨界溫度，以保證結構正常承載能力。

　　2) 外露的鋼結構可能會受到大氣，特別是被污染的大氣嚴重腐蝕，最常見的是生銹。這就必須對構件的表面進行防腐蝕處理，以保證鋼結構的正常使用。防腐處理方法根據(jù)構件表面條件及使用壽命的要求決定。在進行構造設計時，應對構造做法妥善處理，避免諸如將槽鋼槽口朝上放置，造成積水等情況;大型構件應有人能進入的觀察口，以便檢查、維護構件內(nèi)部情況等。

　　【命題考點】

　　混凝土結構的受力特點及其構造;熱軋鋼筋的種類;鋼筋的力學性能;混凝土;極限狀態(tài)設計方法的基本原則;梁、板的受力特點及構造要求;砌體材料及力學性能;砂漿;鋼結構;防火與防銹。

　　【分析預測】

　　(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造要求。

　　(2)根據(jù)所提供的材料，分析判斷梁、板的受力特點及構造要求。

　　(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構的主要構造要求。

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　　【考點回顧】

　　【2009年度考試真題】

　　鋼結構防火性能較差，當溫度達到550℃時，鋼材的屈服強度大約降至正常溫度時屈服強度的(　)。

　　A.0.6

　　B.0.7

　　C.0.8

　　D.0.9

　　【答案】B本題考核的是鋼的防火性能。鋼結構的防火性能較差。當溫度達到550℃時，鋼材的屈服強度大約降至正常溫度時屈服強度的0.7，結構即達到它的強度設計值而可能發(fā)生破壞。

　　【2006年度考試真題】

　　在砌體房屋結構中，設置(　)屬于墻體的構造措施。

　　A.施工縫

　　B.伸縮縫

　　C.沉降縫

　　D.后澆帶

　　E.圈梁

　　【答案】BCE本題考核的是墻體的構造措施。墻體的構造措施主要包括三個方面，即伸縮縫、沉降縫和圈梁。

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　　【典型習題】

　　1.我國普通鋼筋混凝土中配置的鋼筋主要是(　)。

　　A.余熱處理鋼筋

　　B.熱軋鋼筋

　　C.碳素鋼筋

　　D.冷軋帶肋鋼筋

　　2.板的厚度與計算跨度有關，屋面板一般不小于(　)mm。

　　A.60

　　B.70

　　C.80

　　D.90

　　3.目前鋼結構的主要連接方法是(　)。

　　A.鉚釘連接

　　B.螺栓連接

　　C.焊縫連接

　　D.法蘭連接

　　4.一般安裝焊縫處留出(　)mm暫不涂裝。

　　A.10～30

　　B.20～40

　　C.30～50

　　D.30～70

　　5.建筑結構必須滿足(　)的要求。

　　A.安全性

　　B.可靠性

　　C.適用性

　　D.耐久性

　　E.科學性

　　6.梁最常用的截面形式有(　)。

　　A.矩形

　　B.四方形

　　C.T形

　　D.長方形

　　E.三角形

　　【答案】1.B2.A3.C4.C5.ACD6.AC

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