2017年結(jié)構(gòu)師備考知識框剪結(jié)構(gòu)

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　　框剪結(jié)構(gòu)

　　框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，俗稱為框剪結(jié)構(gòu)，它是框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)兩種體系的結(jié)合，吸取了各自的長處，既能為建筑平面布置提供較大的使用空間，又具有良好的抗側(cè)力性能。框剪結(jié)構(gòu)中的剪力墻可以單獨設(shè)置，也可以利用電梯井、樓梯間、管道井等墻體。因此，這種結(jié)構(gòu)已被廣泛地應(yīng)用于各類房屋建筑。上世紀90年代未至今的高層和小高層都幾乎都這是結(jié)構(gòu)。

　　骨架支承膜結(jié)構(gòu)

　　利用桁架結(jié)構(gòu)或空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)等來支承膜成品的膜結(jié)構(gòu)形式。

　　紊流運動的特征

　　紊流中，流體質(zhì)點在運動中不斷互相混雜，使各點的流速、壓強等運動要素都隨時間作無規(guī)則的變化，這種變化稱為脈動現(xiàn)象。圖6-4—3表示紊流中某點x方向速度ux，而且前面提到的概念如流線、斷面平均流速等等都可以看作是時間平均化后的概念，仍可照常應(yīng)用。但對于紊流的切應(yīng)力、紊流擴散等問題的研究卻必須考慮紊流的脈動。紊流中的切應(yīng)力除了由于粘性所產(chǎn)生的切應(yīng)力外，由于質(zhì)點互相摻混、動量的變換，還存在著紊流的附加切應(yīng)力，又稱為雷諾應(yīng)力。

　　智能玻璃幕墻

　　傳統(tǒng)玻璃幕墻技術(shù)的大量使用會帶來嚴重光污染、大量能源消耗、視線干擾、室內(nèi)衛(wèi)生質(zhì)量下降等問題。為解決這些問題，一種新型的玻璃幕墻用——智能玻璃幕墻技術(shù)先后在德國、英國等西歐國家得到發(fā)展。

　　智能玻璃幕墻廣義上包括玻璃幕墻、通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、樓宇自動控制系統(tǒng)。其技術(shù)核心是一種有別于傳統(tǒng)幕墻的特殊幕墻一一熱通道幕墻。它主要由一個單層玻璃幕糟和一個雙層玻璃幕墻組成。在兩個幕墻中間有一個緩沖區(qū)，在緩沖區(qū)的上下兩端有進風(fēng)和排風(fēng)設(shè)施。熱通道幕墻工作原理在于冬天內(nèi)外兩層幕墻中間的熱通道由于陽光的照射溫度升高，像一個溫室。這樣等于提高了內(nèi)側(cè)幕墻的外表面溫度，減少了建筑物采曖的運行費用。夏天內(nèi)外兩層幕墻中闊的熱通道內(nèi)溫度很高，這時打開熱通道上下兩端的進排風(fēng)口，在熱通道內(nèi)由于熱煙囪效應(yīng)產(chǎn)生氣流，在通道內(nèi)運動的氣流帶走通道內(nèi)的熱量，這樣可以降低內(nèi)側(cè)幕墻的外表面溫度，減少空調(diào)負荷，節(jié)省能源。通過將外側(cè)幕墻設(shè)計成封閉式，內(nèi)側(cè)幕墻設(shè)計成開啟式，使通道內(nèi)上下兩端進排風(fēng)口的調(diào)節(jié)在通道內(nèi)形成負壓，利用室內(nèi)兩側(cè)幕墻的壓差和開啟扇可以在建筑物內(nèi)形成氣流，進行通風(fēng)。

　　智能玻璃幕墻從設(shè)計構(gòu)思、內(nèi)容組成和工作過程各方面看，都是一個各專業(yè)協(xié)調(diào)合作的多功能系統(tǒng)，它與傳統(tǒng)玻璃幕墻有很大差別，不僅有玻璃支撐結(jié)構(gòu)，還包括建筑內(nèi)部分環(huán)境控制和建筑服務(wù)系統(tǒng)，通過智能玻璃幕墻可以控制室外光線，提供通風(fēng)。由于智能玻璃幕堵為3層玻璃，外側(cè)為全封閉式，可大大減少外界噪聲對建筑內(nèi)部的干擾。

　　橋梁結(jié)構(gòu)抗震

　　在地震區(qū)建造橋梁，為使其對可能發(fā)生的地震有足夠安全，或減輕震害而便于修復(fù)，要研究橋梁結(jié)構(gòu)抗震。其內(nèi)容包括橋梁震害宏觀調(diào)查，橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計和抗震措施。

　　橋梁震害

　　地震經(jīng)常發(fā)生，據(jù)統(tǒng)計全世界每年可達數(shù)百萬次，但其中絕大多數(shù)是小地震，不為人們所感覺，只有極少量震級M(見地震烈度)在 5級以上的較強烈的地震會造成災(zāi)害，平均每年只有十多次。如中國1976年7月28日3時42分56秒在唐山豐南的強地震(M=7.8),該地區(qū)公路中等跨度簡支梁橋的震害大都是擺柱式支座傾倒、固定支座齒板剪脫滑出，有的是墩臺傾斜，樁柱式墩的基樁折斷，甚至墩倒梁落(見圖);而柔性樁墩的雙曲連續(xù)拱橋的震害多為主拱圈和拱上建筑的小拱圈嚴重開裂，個別有主拱圈拱起而嚴重破壞。該地區(qū)的鐵路橋梁因橋墩基礎(chǔ)較好，側(cè)向剛度較強，震害嚴重程度比公路橋稍輕，如墩臺沿施工接縫處開裂或被剪斷，鋼支座的錨固螺栓被拉出而移位，但落梁事故較少。在其他多地震國家如日本，橋梁震害也以中小跨度的橋梁為多。日本1964年7月新潟地震(M=7.5)時,昭和大橋因河床土層液化導(dǎo)致墩臺基礎(chǔ)大規(guī)模下沉而落梁。大跨度的懸索橋和斜張橋尚無因地震墜落的事例，但在日本一些輕便懸索橋有塔柱折斷，纜索破壞的震害。近年來在多地震國家如日本、美國都積極開展這類大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的抗震研究。中國也正在研究地震區(qū)天津市郊建造大跨預(yù)應(yīng)力混凝土斜張橋的抗震性能。

　　橋梁震害的直接起因是：①在強烈地震時，地形地貌產(chǎn)生劇烈的變化(如地裂、斷層等)，河流兩岸地層向河心滑移等導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的破壞;②地震時河床砂土液化，地基失效，橋梁墩臺基礎(chǔ)大量下沉或不均勻下沉引起的破壞;③在地震慣性力作用下，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)某一部分產(chǎn)生的內(nèi)力或變位超過結(jié)構(gòu)構(gòu)造和材料強度所能承受的限度，從而發(fā)生不同程度的破壞。

　　橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

　　在震害宏觀調(diào)查和理論研究的基礎(chǔ)上,探求橋梁結(jié)構(gòu)震害的規(guī)律,據(jù)以作出橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的規(guī)定。多地震國家，以及中國都制定、頒布了和工程有關(guān)的抗震設(shè)計規(guī)范，如《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(1977年試用)和《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(1978年試用)。

　?、俚卣饏^(qū)橋位和橋型選擇。橋位應(yīng)選擇在對抗震有利的地段，盡可能避免選擇在軟弱粘性土層、可液化土層和地層嚴重不均勻的地段，特別是發(fā)震斷層地段。如必須設(shè)置在可液化或松軟土層的河岸地段時，橋長應(yīng)適當增長，將橋臺置于穩(wěn)定的河岸上，而橋墩基礎(chǔ)要加強。橋型要選擇抗震性能好、整體性強的結(jié)構(gòu)體系，如連續(xù)梁，無鉸拱等。如中國趙州橋，系石拱橋，地處多地震區(qū)，建橋1300多年以來，經(jīng)歷多次強烈地震，猶屹立未毀。如在軟土地基上選用簡支梁或懸臂梁體系(帶有掛孔)時，應(yīng)在構(gòu)造上加強防止落梁的措施。墩臺結(jié)構(gòu)應(yīng)選用整體性好的結(jié)構(gòu)形式。基礎(chǔ)要埋入穩(wěn)定土層內(nèi)。

　?、谠O(shè)計烈度。地震時，各地區(qū)地面受到的影響和程度，稱地震烈度，以度表示。某一地區(qū)今后一定的時期內(nèi)，可能遭到的最大地震烈度稱基本烈度(一般為百年一遇的最大地震烈度)。各地區(qū)的基本烈度由國家制定并標明在全國地震烈度圖上。工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計所采用的地震烈度稱設(shè)計烈度，一般在橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中即按基本烈度取用，特別重要的結(jié)構(gòu)要經(jīng)過有關(guān)權(quán)限單位批準后可提高一度作為設(shè)計烈度。根據(jù)大量震害調(diào)查的事實表明,在基本烈度7度以下,橋梁震害極為輕微,因而，規(guī)范中規(guī)定橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防的一般起點為基本烈度7度，最高9度。7度以下,結(jié)構(gòu)不必進行抗震設(shè)計，高于 9度或有特殊抗震要求的新型結(jié)構(gòu)要專門研究它的抗震設(shè)計。

　?、墼O(shè)計方法。對一般橋梁工程，則按規(guī)范所規(guī)定的簡化方法進行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計。中國規(guī)范是采用反應(yīng)譜理論(見地震作用)，即根據(jù)設(shè)計烈度，以簡便的地震荷載系數(shù)計算地震慣性力，作為地震荷載，然后以一般結(jié)構(gòu)靜力設(shè)計計算步驟求得結(jié)構(gòu)最大內(nèi)力和變位，使其控制在規(guī)范容許值的范圍內(nèi)來確保結(jié)構(gòu)的抗震安全。

　　對大跨度或特別重要的橋梁結(jié)構(gòu)，應(yīng)對結(jié)構(gòu)進行地震動力分析(地震反應(yīng)分析)。分析的方法一般是直接根據(jù)建橋地區(qū)在強震時地面運動的加速度記錄，依照動力學(xué)的原理，應(yīng)用電子計算技術(shù)，對結(jié)構(gòu)作地震動力分析計算。對于已經(jīng)建成的橋梁結(jié)構(gòu)，如不滿足現(xiàn)行規(guī)范抗震設(shè)防的要求，也可通過結(jié)構(gòu)地震動力分析作進一步的抗震鑒定和決擇最優(yōu)加固方案。

　　在強烈地震區(qū)，為了經(jīng)濟，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計可以容許結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)不太嚴重影響使用和易于修復(fù)的塑性變形、裂縫或損壞;但為了安全目的，則要力求主要承重結(jié)構(gòu)即使遭受嚴重損壞也不致倒塌，以減少生命財產(chǎn)的損失。

　　橋梁結(jié)構(gòu)抗震措施

　　為防止或減輕震害，提高結(jié)構(gòu)抗震能力，對結(jié)構(gòu)構(gòu)造所作的改善和加強處理，通常稱為抗震措施。各國的工程結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范對此都有明確的規(guī)定。對于橋梁結(jié)構(gòu),這些措施可歸納為:①對結(jié)構(gòu)抗震的薄弱環(huán)節(jié)在構(gòu)造上予以加強;②對結(jié)構(gòu)各部加強整體聯(lián)結(jié);③對梁式橋，要在墩臺上設(shè)置防止落梁的縱、橫向擋塊，以及上部結(jié)構(gòu)之間的連接件;④加強橋梁支座的錨固;⑤加強墩臺及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體性，增強配筋,提高結(jié)構(gòu)的延性;⑥對橋位處的不良土質(zhì)應(yīng)采取必要的土層加固措施;⑦須特別重視施工質(zhì)量，如施工接縫處的強度保證等;⑧在重要的大橋上，必要時需采用減震消能裝置，如橡膠墊塊，特制的消能支座等。

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