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'建筑结构与受力分析1 力学的分支学：理论力学、材料力学、结构力学、板壳力学、弹性力学、弹塑性力学、塑性力学、断裂力学、流体力学、复合材料力学、实验力学、计算力学、量子力学等。作为高等职业教育的一门课程，“建筑力学”的内容只是力学中最基本的应用广泛的部分。它将静力学、材料力学、结构力学三门课程的主要内容贯通融合成为一体。 建筑中由若干构件连接而成的能承受作用的平面或空间体系称为建筑结构，在不致混淆时可简称结构。注：“作用”——能使结构或构件产生效应（内力、变形、裂缝等）的各种原因的总称。作用可分为直接作用和间接作用。直接作用——即习惯上所说的荷载，指施加在结构上的集中力或分布力系，如结构自重、家具及人群荷载、风荷载等。间接作用——引起结构外加变形或约束变形的原因，如地震、基础沉降、温度变化等。 一、建筑力学的任务研究构件的承载能力—强度、刚度和稳定性问题结构必须具备可靠、适用、耐久的功能。强度：在使用期内，务必使结构和构件安全可靠，不发生破坏，具有足够的承载能力。结构和构件抵抗破坏的能力称为强度。刚度：在使用期内，务必使结构和构件不发生影响正常使用的变形。结构或构件抵抗变形的能力称为刚度。稳定性：在使用期内，务必使结构和构件平衡形态保持稳定。稳定性是结构或构件保持原有平衡形态的能力。 建筑力学研究平面杆件结构。2.结构按空间观点分为：平面结构、空间结构。实体板（壳）杆件1.结构按几何观点分为：杆件结构、薄壁结构、实体结构。二、建筑力学的研究对象 建筑力学的研究对象是结构。 构件平面杆系结构杆件的截面尺寸远小长度特点板壳块体杆结构分类薄壁杆 1.建筑结构的概念建筑结构是建筑物的基本组成部分，建筑结构是指建筑物中用来承受各种作用的受力体系。通常，它又被称为建筑物的骨架。组成结构的各个部件称为构件。在房屋建筑中，组成结构的构件有板、梁、屋架、柱、墙、基础等。 2.建筑结构的类型钢筋混凝土结构钢结构(1)按建筑材料划分砌体（包括砖砌块、石等）结构木结构塑料结构充气结构墙体结构框架结构深梁结构筒体结构(2)按结构型式划分拱结构网架结构空间薄壁(包括折板)结构钢索结构舱体结构 单层结构(多用于单层工业厂房、食堂等)(3)按体型划分多层结构(一般2～7层)高层结构(一般8层以上)大跨结构(跨度大约在40～50m以上) 图1-1建筑结构的各种形式（a）墙体结构；(b)框架结构；(c)深梁结构；(d)筒体结构；(e)拱结构；(f)网架结构；(g)空间薄壁结构；(h)钢索结构；(i)折板结构 杆件结构 巴黎的埃菲尔铁塔杆件结构 杆件、板壳、实体复合结构__伦敦桥 杆件结构___海洋石油钻井平台 杆件结构___北京、中国体育场 板壳结构_____悉尼歌剧院(澳大利亚) 3.结构所要解决的问题(1)使骨架形成的空间能良好地服务于人类生活、生产的要求和人类对美观的需要。前者是物质的，后者是精神的。这是结构之所以存在的根本目的。(2)结构要抵御自然界各种作用力(地心吸力、风力、地震力等)，因而需要有抵抗力的功能。这是结构之所以存在的根本原因。 (3)怎样充分发挥所采用材料的作用。这是结构的另一重要功能。材料是结构之所以存在的根本条件(4)结构所要解决的问题还有其它表现，如连接构造问题、经济问题等。 建筑结构的特点1.混凝土结构优点：1）强度高；2）耐久性好；3）耐火性好；4）可模性好；5）整体性好；6）易于就地取材。缺点：结构自重大、抗裂性较差、一旦损坏修复比较困难、施工受季节环境影响较大等。 2.砌体结构优点：1)可就地取材。2)具有很好的耐火性，较好的化学稳定性和大气稳定。3)一般较钢筋混凝土结构可以节约水泥和钢材，可以节约木材，可连续施工。4)采用砌块或大型板材作墙体时，可以减轻结构自重，加快施工进度，进行工业化生产和施工 2.砌体结构缺点：1)自重大。2)砌筑工作相当繁重。3)砂浆和砖石间的粘结力较弱。4)粘土砖用量很大，往往占用农田，影响农业生产。5)砌块结构造价略高于砖石结构。 3.钢结构优点:1)钢结构自重轻而承载力高。2)钢材最接近于匀质等向体。3)钢材的塑性和韧性好。4）钢材具有可焊性。5)钢结构具有不渗漏的特性。6)钢结构制造工厂化、施工装配化。缺点:1)钢材耐腐蚀性差，应采取防护措施。2)钢结构耐热性能好，但防火性能差。 结构的应用1.混凝土结构的工程应用(1)房屋建筑工程(2)桥梁工程(3)特种结构与高耸结构(4)水利及其他工程 2.砌体结构(1)一般民用建筑中的基础、内外墙、柱、过梁、屋盖和地沟等构件。(2)在工业厂房中，用来砌筑围护墙、烟囱、料斗、地沟、管道支架、对渗水性要求不高的水池等特殊结构。(3)农村建筑如猪圈、粮仓等。(4)在交通运输方面，砌体结构除可用于桥梁，隧道外，各式地下渠道，涵洞，挡土墙也常用砌筑。(5)在水利建设方面，可以用石料砌筑坝、堰和渡槽等。 3.钢结构(1)重型工业厂房(2)大跨度结构(3)高耸结构和高层建筑(4)受动力荷载作用的结构(5)可拆卸和移动的结构(6)容器和管道(7)轻型钢结构(8)其他建筑物 1.1荷载分类及荷载代表值建筑结构计算基本原则1.永久荷载永久荷载亦称恒荷载，是指在结构使用期间，其值不随时间变化，或者其变化与平均值相比可忽略不计的荷载，如结构自重、土压力、预应力等。2.可变荷载可变荷载也称为活荷载，是指在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载，如楼面活荷载、屋面活荷载、风荷载、雪荷载、吊车荷载等。3.偶然荷载在结构使用期间不一定出现，而一旦出现，其量值很大且持续时间很短的荷载称为偶然荷载，如爆炸力、撞击力等。 1.1荷载分类及荷载代表值建筑结构计算基本原则常用材料单位体积的自重（单位kN/m3）混凝土22~24，钢筋混凝土24~25，水泥砂浆20，石灰砂浆、混合砂浆17，普通砖18，普通砖（机器制）19，浆砌普通砖砌体18，浆砌机砖砌体19。荷载标准值（1）永久荷载标准值按构件尺寸和构件单位体积自重的标准值来确定。 1.1荷载分类及荷载代表值建筑结构计算基本原则（1）可变荷载标准值（民用楼面均布活荷载标准值按下表采用）民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频偶值和永久值系数项次类　　别标准值(kN/m2)组合值系Ψc频偶值系Ψf准永久值系数Ψq1（1）住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园（2）教室、实验室、阅览室、会议室、医院门诊室2.00.70.50.60.40.52食堂、办公楼中的一般资料档案室2.50.70.60.53（1）礼堂、剧场、影院、有固定座位的看台（2）公共洗衣房3.03.00.70.70.50.60.30.54（1）商店、展览厅、车站、港口、机场大厅及其旅客等候室（2）无固定座位的看台3.53.50.70.70.60.50.50.3 1.1荷载分类及荷载代表值建筑结构计算基本原则5（1）健身房、演出舞台（2）舞厅4.04.00.70.70.60.60.50.36（1）书库、档案室、储藏室（2）密集柜书库5.012.00.90.90.87通风机房、电梯机房7.00.90.90.88汽车通道及停车库（1）单向板楼盖（板跨不小于2m）客车消防车（2）双向板楼盖和无梁楼盖（柱网尺寸不小于6m×6m）客车消防车4.035.02.520.00.70.70.70.70.70.70.70.70.60.60.60.6（1）可变荷载标准值（民用楼面均布活荷载标准值按下表采用） 1.1荷载分类及荷载代表值建筑结构计算基本原则9厨房（1）一般的（2）餐厅2.04.00.70.70.60.70.50.710浴室、厕所、盥洗室：（1）第1项中的民用建筑（2）其他民用建筑2.02.50.70.70.50.60.40.511走廊、门厅、楼梯：（1）宿舍、旅馆、医院病房、托儿所、幼儿园、住宅（2）办公楼、教室、餐厅、医院门诊部（3）消防疏散楼梯、其他民用建筑2.02.53.50.70.70.70.50.60.50.40.50.312阳台：（1）一般情况（2）当人群有可能密集时2.53.50.70.60.5注：①本表所列各项活荷载适用于一般使用条件，当使用荷载大时，应按实际情况采用。②本表各项荷载不包括隔墙自重和二次装修荷载。（1）可变荷载标准值（民用楼面均布活荷载标准值按下表采用） 1.2建筑结构概率极限状态设计法建筑结构的安全等级安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的房屋二级严重一般的房屋三级不严重次要的房屋建筑结构计算基本原则《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001（以下简称《统一标准》）规定，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。设计使用年限，是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。结构的设计使用年限分类设　计使用年限示例5临时性结构25易于替换的结构构件50普通房屋和构筑物100纪念性建筑和特别重要的建筑结构 1.2建筑结构概率极限状态设计法建筑结构计算基本原则结构的功能要求能承受正常施工和使用时的各种作用，以及偶然事件发生时，仍能保持整体稳定性。在正常使用时，能保证具有良好的工作性能，不出现过大的变形和裂缝。在正常使用及维护下，具有足够的耐久性能，不发生锈蚀和风化现象。＊安全性＊适用性＊耐久性例如，不会出现影响正常使用的过大变形或振动；不会产生使使用者感到不安的裂缝宽度等。例如，结构材料不致出现影响功能的损坏，钢筋混凝土构件的钢筋不致因保护层过薄或裂缝过宽而锈蚀等。即结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。 1.2建筑结构概率极限状态设计法建筑结构计算基本原则结构的安全性、适用性和耐久性是结构可靠的标志，总称为结构的可靠性。结构的可靠度是结构可靠性的概率度量，即对结构可靠性的定量描述。结构可靠性的定义是，结构在规定时间内，规定条件下，完成预定功能的能力。当结构的使用年限超过设计使用年限后，并不意味着结构就要报废，但其可靠度将逐渐降低。 1.2建筑结构概率极限状态设计法建筑结构计算基本原则结构功能的极限状态（1）承载能力极限状态（2）正常使用极限状态针对安全性如：整个结构或结构的一部分作为刚体失去稳定；结构构件或连接因材料强度不够而破坏；结构转变为机动体系；结构或结构构件丧失稳定等。针对适用性和耐久性如：出现影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性的局部损坏；影响正常使用的振动。 1.2建筑结构概率极限状态设计法建筑结构计算基本原则结构的功能函数（1）作用效应S作用（荷载）对结构产生的各种效应，如弯矩、剪力、轴力、变形、裂缝等MVNfw结构构件抵抗各种作用效应的能力。如抗弯、抗剪、抗压、抗拉、抗扭承载力以及抗变形、抗裂缝的能力。（2）结构抗力R 1.2建筑结构概率极限状态设计法建筑结构计算基本原则有一农夫，能肩挑300斤当给他300斤的担子时，效应刚好等于抗力；当给他100斤的担子时，效应小于抗力；当给他400斤的担子时，效应大于抗力。挑担子与结构功能函数 1.2建筑结构概率极限状态设计法建筑结构计算基本原则结构的功能函数当Ｚ＞0即R＞S时，结构处于可靠状态；当Ｚ＜0即R＜S时，结构处于失效状态；当Ｚ=0即R=S时，结构处于极限状态。关系式ｇ(S，R)＝R－S＝0称为极限状态方程。—结构构件重要性系数一级=1.1、二级=1.0、三级=0.9按承载能力极限状态设计的实用表达式 1.2建筑结构概率极限状态设计法建筑结构计算基本原则按永久荷载标准值计算的荷载效应值按可变荷载标准值计算的荷载效应值可变荷载效应中的最大值永久荷载分项系数第i个可变荷载的分项系数第1个可变荷载的分项系数可变荷载的组合值系数1）由可变荷载效应控制的组合 1.2建筑结构概率极限状态设计法建筑结构计算基本原则2）由永久荷载效应控制的组合恒荷载效应设计值活荷载效应设计值荷载分项系数的取值荷载特性分项系数永久荷载永久荷载效应对结构不利由可变荷载效应控制的组合1.2由永久荷载效应控制的组合1.35永久荷载效应对结构有利1.0倾覆、滑移或飘浮验算0.9可变荷载一般情况1.4对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载取1.3 建筑结构计算基本原则混凝土强度设计值=　混凝土强度标准值÷砼材料分项系数γc钢筋强度设计值=　钢筋强度标准值÷钢筋材料分项系数γs永久荷载设计值=永久荷载标准值×永久荷载分项系数γg可变荷载设计值=可变荷载标准值×可变荷载分项系数γq设计值与标准值的关系 水泵机械密封常见渗漏现象及对策一、常见的渗漏现象机械密封渗漏的比例占全部维修泵的50%以上，机械密封的运行好坏直接影响到水泵的正常运行，现总结分析如下。 1.周期性渗漏泵转子轴向窜动量大，辅助密封与轴的过盈量大，动环不能在轴上灵活移动。在泵翻转，动、静环磨损后，得不到补偿位移。对策：在装配机械密封时，轴的轴向窜动量应小于0.1mm，辅助密封与轴的过盈量应适中，在保证径向密封的同时，动环装配后保证能在轴上灵活移动(把动环压向弹簧能自由弹回来)。(2)密封面润滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。对策：油室腔内润滑油面高度应加到高于动、静环密封面。(3)转子周期性振动。原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡，汽蚀或轴承损坏(磨损)，这种情况会缩短密封寿命和产生渗漏。对策：可根据维修标准来纠正上述问题。 2.小型潜污泵机封渗漏引起的磨轴现象(1)715kW以下小泵机封失效常常产生磨轴，磨轴位置主要有以下几个：动环辅助密封圈处、静环位置、少数弹簧有磨轴现象。(2)磨轴的主要原因：①BIA型双端面机械密封，反压状态是不良的工作状态，介质中的颗粒、杂质很容易进入密封面，使密封失效。②磨轴的主要件为橡胶波纹管，且是由于上端密封面处于不良润滑状态，动静环之间的摩擦力矩大于橡胶波纹管与轴之间的传递转矩，发生相对转动。③动、静环辅助密封由于受到污水中的弱酸、弱碱的腐蚀，橡胶件已无弹性。有的已腐烂，失去了应有的功能，产生了磨轴的现象。3)为解决以上问题，现采取如下措施：①保证下端盖、油室的清洁度，对不清洁的润滑油禁止装配。②机封油室腔内油面线应高于动静环密封面。③根据不同的使用介质选用不同结构的机封。对高扬程泵应重新设计机封结构，对腐蚀性介质橡胶应选用耐弱酸、弱碱的氟橡胶。机封静环应加防转销。 二、由于压力产生的渗漏高压和压力波造成的机械密封渗漏由于弹簧比压力及总比压设计过大和密封腔内压力超过3MPa时，会使密封端面比压过大，液膜难以形成，密封端面磨损严重，发热量增多，造成密封面热变形。对策：在装配机封时，弹簧压缩量一定要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，高压条件下的机械密封应采取措施。为使端面受力合理，尽量减小变形，可采用硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料，并加强冷却的润滑措施，选用可*的传动方式，如键、销等。(2)真空状态运行造成的机械密封渗漏泵在起动、停机过程中，由于泵进口堵塞，抽送介质中含有气体等原因，有可能使密封腔出现负压，密封腔内若是负压，会引起密封端面干摩擦，内装式机械密封会产生漏气(水)现象，真空密封与正压密封的不同点在于密封对象的方向性差异，而且机械密封也有其某一方向的适应性。对策：采用双端面机械密封，这样有助于改善润滑条件，提高密封性能。 三、由于介质引起的渗漏(1)大多数潜污泵机械密封拆解后，静环和动环的辅助密封件无弹性，有的已经腐烂，造成了机封的大量渗漏甚至有磨轴的现象。由于高温、污水中的弱酸、弱碱对静环和动环辅助橡胶密封件的腐蚀作用，造成了机械渗漏过大，动、静环橡胶密封圈材料为丁腈—40，不耐高温，不耐酸碱，当污水为酸性碱性时易腐蚀。对策：对腐蚀性介质，橡胶件应选用耐高温、耐弱酸、弱碱的氟橡胶。(2)固体颗粒杂质引起的机械密封渗漏如果固体颗粒进入密封端面，将会划伤或加快密封端面的磨损，水垢和油污在轴(套)表面的堆积速度超过摩擦副的磨损速度，致使动环不能补偿磨耗位移，硬对硬摩擦副的运转寿命要比硬对石墨摩擦副的长，因为固体颗粒会嵌入石墨密封环的密封面内。对策：在固体颗粒容易进入的位置应选用碳化钨对碳化钨摩擦副的机械密封。 四、因其他问题引起的机械密封渗漏机械密封中还存在设计、选择、安装等不够合理的地方。(1)弹簧压缩量一定要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，误差±2mm，压缩量过大增加端面比压，摩擦热量过多，造成密封面热变形和加速端面磨损，压缩量过小动静环端面比压不足，则不能密封。(2)安装动环密封圈的轴(或轴套)端面及安装静环密封圈的密封压盖(或壳体)的端面应倒角并修光，以免装配时碰伤动静环密封圈。 谢谢！'