二级结构工程师培训课件

二级结构工程师培训课件课程导入与培训目标二级结构工程师职责培训内容与学习方法二级结构工程师是建筑工程领域的关键技术人才负责中小型建筑结构设本课程涵盖结构基础理论、构件设计原理、工程案例分析、规范解读及,计、计算分析、施工图绘制及现场技术指导掌握结构力学、材料性考试策略等内容建议学员结合理论学习与实际演练注重规范条文理解,,能、规范要求是从业的核心能力积累工程经验承担一般工业与民用建筑结构设计系统学习结构设计理论体系••进行结构计算与安全性评估深入解读最新设计规范要点••参与施工技术指导与质量控制分析典型工程案例与计算实例••协助解决结构技术问题•第一章结构工程基础知识概述:结构工程基本概念结构分类体系结构工程是研究建筑物承重体系的设计、按材料分为混凝土结构、钢结构、砌体结计算与施工的工程学科,包括荷载分析、内构等;按体系分为框架、剪力墙、框剪、排力计算、截面设计等核心内容架等多种形式考试大纲重点二级结构工程师考试侧重基础理论、规范应用、构件设计及工程判断能力,需系统掌握计算方法与构造要求结构材料基础混凝土材料性能钢筋材料特性混凝土是最常用的结构材料具有抗压强度高、耐久性好、可塑性钢筋承担混凝土结构中的拉应力是保证结构安全的关键常用热轧带肋钢筋,,强等优点其强度等级由立方体抗压强度确定常用等、等具有良好的强度和延性,C20~C60HRB400HRB500,级屈服强度设计计算的主要依据•:抗压强度表示立方体抗压强度标准值•:C3030MPa抗拉强度评估材料质量指标•:弹性模量影响结构变形计算•:延伸率反映材料塑性变形能力•:徐变收缩长期变形特性需考虑•:粘结性能保证与混凝土协同工作•:耐久性受环境条件影响显著•:钢筋混凝土截面工作机理结构设计规范解读版202401荷载规范GB50009规定了建筑结构的各类荷载取值、组合方法及作用效应计算原则,是结构设计的基础依据02混凝土规范GB50010涵盖混凝土结构的材料、设计原则、承载力计算、构造要求等全部内容,是最核心的设计规范03抗震规范GB50011针对地震作用下的结构设计提出专门要求,包括抗震等级、地震作用计算、抗震构造措施等04地基规范GB50007规定了地基基础的勘察、承载力计算、变形控制及各类基础设计方法,确保上部结构安全极限状态设计方法是现行规范的核心思想,包括承载能力极限状态和正常使用极限状态两类前者确保结构不发生破坏,后者保证结构满足正常使用要求设计时采用分项系数法,对荷载和材料强度分别乘以相应系数,以保证足够的安全储备受力分析基础结构受力类型作用与代表值结构构件在荷载作用下产生各种内力包括轴力、剪力、弯矩、扭矩等作用是指施加在结构上的各种荷载和变形包括永久作用恒载、可变作,,内力计算是结构设计的首要步骤需根据结构体系、荷载分布和边界条件用活载和偶然作用各类作用需确定其代表值用于设计计算,进行准确分析标准值作用的基本代表值•:轴力构件轴向拉压作用产生•:组合值多种可变作用同时出现时的折减值•:剪力垂直于构件轴线的横向力•:频遇值在设计基准期内超越频率较大的值•:弯矩使构件产生弯曲变形的内力•:准永久值在设计基准期内其超越的总时间约为设计基准期一半的值•:扭矩使构件产生扭转的内力偶•:受弯构件设计原理基本假定承载力计算截面设计平截面假定、材料本构关系、应变协调条件是根据截面应力分布确定受压区高度建立内力选择合理截面尺寸确定钢筋数量和布置满足,,,受弯计算的理论基础平衡方程计算配筋承载力和构造要求单筋矩形截面双筋矩形截面仅在受拉区配置纵向钢筋的矩形截面梁是最基本的受弯构件形式适用在受拉区和受压区均配置纵向钢筋的矩形截面梁适用于弯矩较大、截面,,于弯矩不大、截面尺寸受限制较小的情况设计时需保证相对受压区高尺寸受限或需要提高延性的情况受压钢筋可提高截面承载力改善受压,度不超过界限值确保构件具有适当延性区混凝土的应力状态,受压区混凝土承受压力受压钢筋协助混凝土承压••受拉区钢筋承受拉力提高截面承载能力••截面高度影响承载力和经济性•受弯构件设计案例分析某办公楼次梁设计计算实例已知条件:简支梁,计算跨度

6.0m,承受均布恒载12kN/m含自重,均布活载8kN/m,混凝土C30,钢筋HRB400荷载计算截面设计设计荷载q=

1.2×12+

1.4×8=

25.6kN/m初选截面b×h=250×500mm,计算所需钢筋面积As=965mm²1234内力计算配筋选择最大弯矩M=ql²/8=

25.6×6²/8=

115.2kN·m选用3根直径20mm钢筋,实际面积942mm²,满足要求设计要点总结•截面高跨比宜控制在1/12~1/18之间,本例500/6000=1/12,合理•配筋率应在最小配筋率

0.2%~

0.25%与最大配筋率

2.5%之间•钢筋直径不宜过小≥12mm也不宜过大≤32mm•受拉钢筋净间距不应小于25mm且不小于钢筋直径受剪构件设计与配筋斜截面受剪破坏形态剪力配筋原则梁的斜截面可能发生三种破坏形态:斜拉破坏、剪压破坏和斜压破坏不同破坏形态对应不同的配筋要求和计算方法•优先采用竖向箍筋,简化施工斜拉破坏:腹筋配置过少,斜裂缝一旦出现即发生脆性破坏,应避免此类破坏•箍筋间距不宜过大,防止裂缝过宽剪压破坏:配筋适当,裂缝出现后构件仍能继续承载,是理想的破坏形态•剪力较大时可采用弯起钢筋配合斜压破坏:腹筋过多,混凝土斜压杆被压碎,应通过限制腹筋配置避免•箍筋直径不小于6mm,间距不大于截面高度的一半且不大于300mm•梁端加密区箍筋间距应减小斜截面受剪破坏机理受压构件设计轴心受压构件1荷载作用线与构件轴线重合,截面各点应力均匀分布主要用于屋架支柱、桁架腹杆等设计时需考虑稳定性,细长柱应计入长细比影响配筋率不宜过低,以提供必要的延性偏心受压构件2荷载作用线偏离构件轴线,截面产生弯曲和压缩的复合受力根据偏心距大小分为大偏心受压和小偏心受压大偏心受压破坏时受拉钢筋先屈服,小偏心受压破坏时受压区混凝土先压碎长柱二阶效应3细长柱在轴向压力作用下会产生侧向挠曲,挠曲引起附加弯矩,进一步增大变形,形成二阶效应设计时需要对弯矩进行放大,或采用有效长度系数法考虑稳定性影响短柱判别条件配筋构造要求长细比λ=l₀/i≤28时为短柱,其中l₀为计算长度,i为截面回转半径短柱可不考虑二阶效应影响受拉与受扭构件设计轴心受拉构件荷载作用线与构件轴线重合,全截面受拉常见于屋架下弦、悬索结构等设计简单,仅需保证钢筋抗拉承载力满足要求,混凝土只起保护和握裹作用配筋率不宜过小,防止钢筋屈服后变形过大偏心受拉构件荷载偏离构件轴线,截面一侧受拉、另一侧可能受拉或受压根据受力特点分为大偏心受拉和小偏心受拉设计需考虑弯矩和轴力的共同作用,合理配置两侧钢筋纯扭构件构件仅受扭矩作用,产生螺旋形裂缝抗扭由纵筋和箍筋共同形成的空间桁架体系承担纯扭破坏具有脆性,设计时应保证足够的配筋量和合理的配筋形式复合受扭构件结构构造与配筋规范钢筋锚固要求钢筋搭接与连接钢筋锚固是保证钢筋与混凝土共同工作的关键锚固长度需根据钢筋类钢筋搭接是现场施工最常用的连接方式搭接长度应大于倍锚固长度

1.2,型、混凝土强度、锚固条件等因素确定并满足规范最小值要求受拉钢筋基本锚固长度计算受拉钢筋搭接长度不小于•lab•300mm受压钢筋锚固长度可适当减小同一连接区段内搭接率不宜过大••锚固区箍筋加密提高锚固效果直径较大钢筋宜采用机械连接••弯锚、机械锚固等特殊形式焊接连接需要质量检测••框架梁柱节点区锚固尤为重要搭接位置应避开最大应力区••保护层厚度钢筋间距要求构造钢筋配置混凝土保护层保护钢筋不锈蚀传递粘结应钢筋净间距应满足混凝土浇筑和振捣要求,,力一般环境梁柱为板为一般不小于且不小于钢筋直径间25~30mm,25mm基础不小于保护层过距过小会造成混凝土浇筑困难影响结构质15~20mm,40mm,薄易开裂锈蚀过厚影响承载力量,钢筋锚固与搭接构造详图正常使用性能分析裂缝宽度控制挠度验算方法耐久性设计要求混凝土开裂是正常现象但裂缝宽度必须控制在挠度过大会影响使用功能和美观需要验算梁耐久性设计保证结构在设计使用年限内保持安全,,允许范围内一般环境下最大裂缝宽度限值为板构件的挠度限值一般为跨度的性和适用性主要措施包括合理选择混凝土强:严格要求时为裂缝宽度计算挠度计算采用截面刚度折减法度等级和水灰比、保证足够保护层厚度、控制裂

0.3mm,

0.2mm1/200~1/400,需考虑荷载、钢筋应力、保护层厚度等因素通考虑混凝土开裂、徐变等影响增大截面高度、缝宽度、考虑环境作用影响不同环境类别对应过提高配筋率、减小钢筋间距可有效控制裂缝提高混凝土强度可减小挠度不同的耐久性要求楼盖结构设计单向板肋梁楼盖连续梁板计算方法由板、次梁、主梁组成的经典楼盖体系板的长短边比大于2时按单向板设计,荷载主要沿短向传递设计顺序为:板→次梁→楼盖中的梁板通常为多跨连续构件,可采用弹性或塑性计算方法主梁→柱弹性计算法•采用结构力学方法计算精确内力•适用于跨度差异大、荷载不均的情况•可使用弯矩分配法、力法等塑性铰线法•基于极限平衡理论的简化方法•内力按规范给定系数计算•适用于等跨、等荷载的常规楼盖•考虑内力重分布,经济合理对于一般工程,采用塑性计算方法更为便捷高效,且能充分利用结构的塑性变形能力设计步骤单层厂房结构设计结构形式选择1单层厂房主要采用排架结构由屋架、柱和基础组成根据工艺,要求确定跨度、柱距和屋架形式常见跨度柱距12~30m,6~12m2荷载分析计算荷载包括屋面恒载活载、吊车荷载、风荷载、地震作用等吊车荷载是重要的可变荷载需确定最不利位置风荷载按厂房高度,排架内力分析3和体型系数计算排架在横向荷载作用下可简化为平面排架框架分析竖向荷载作用下柱可按轴心受压计算采用分层法或值法计算内力分布D4构件截面设计柱截面设计需考虑偏心受压吊车梁需验算疲劳牛腿是吊车梁,的支承构件受力复杂需专门设计屋架可采用钢桁架或预制混,构造与节点5凝土屋架柱基础采用杯口基础或插入式基础吊车梁与柱的连接采用牛腿支承屋架与柱顶铰接或刚接各节点需满足传力可靠、构造简单的原则多层框架结构设计框架结构体系特点内力分析方法框架结构由梁柱刚接形成,平面布置灵活,空间开敞适用于多层办公、住宅等建筑抗震性能较好,但层数受限,一框架内力分析需考虑竖向荷载和水平荷载作用常用方法包括分层法、反弯点法、D值法等简化方法,以及计算机有限元精确分析般不超过15层竖向荷载作用•梁柱节点刚性连接,整体性好•采用分层法:逐层分析,简化计算•传力路径明确:楼板→梁→柱→基础•假定反弯点位置,建立力矩分配•侧向刚度较弱,需验算层间位移•内力叠加得到最终结果•造价相对较高,材料用量大水平荷载作用•风荷载按高度分布,顶部最大•地震作用采用底部剪力法或振型分解法•D值法计算柱间剪力分配•水平位移需满足规范限值要求构件设计要点梁的设计柱的设计节点设计典型工程案例分享高层住宅结构设计工业厂房结构设计某层剪力墙住宅项目总高度采用现浇混凝土剪力墙结构体系设某大跨度生产车间跨度柱距设有吨吊车采用钢排架结构屋18,54m,,30m,9m,20,计要点包括合理布置剪力墙保证整体刚度和抗震性能优化墙体厚度和配盖为轻型钢屋架设计重点吊车梁按疲劳验算牛腿承载力和局部承压验:,;:,筋实现经济性控制短肢剪力墙数量加强楼梯间和电梯井周边构造满足节算柱脚锚栓和底板设计屋盖支撑系统布置通过合理的结构选型和节点,;;;,,能和隔声要求该项目通过精细化设计在保证安全的前提下节约了约设计满足了工艺要求并控制了造价施工周期缩短,8%,,30%的混凝土用量案例学习的价值通过分析典型工程案例可以深入理解理论知识在实际工程中的应用学习结构方案比选、构造细节处理、施工配合等实践经验提高解决复杂,,,工程问题的能力建议学员收集整理各类工程案例建立自己的案例库,结构施工图识读与钢筋翻样施工图组成与内容施工图符号体系结构施工图是施工的直接依据,包括设计总说明、基础平面及详图、各层结构平面图、构件详图等施工图采用标准化符号表示构件类型、钢筋规格和布置方式准确识读符号是看懂图纸的基础图纸主要内容常用符号说明•设计说明:工程概况、材料要求、施工注意事项•KL-框架梁,KZ-框架柱,LL-连梁,QL-圈梁•基础图:基础平面布置、详细尺寸和配筋•φ-钢筋直径,@-钢筋间距•结构平面图:梁板柱布置、编号和截面尺寸•2φ20表示2根直径20mm钢筋•构件详图:钢筋布置、节点构造、大样图•φ8@200表示直径8mm箍筋间距200mm•楼梯、墙身等其他详图•2/4表示上部2根下部4根钢筋•标高符号△表示结构标高钢筋翻样与下料钢筋翻样是根据施工图计算钢筋实际长度和数量,编制钢筋配料单的过程需要考虑钢筋弯曲、锚固、搭接等因素对长度的影响0102读懂图纸计算长度理解构件尺寸、钢筋布置和节点构造要求根据规范计算钢筋的实际长度,扣除保护层、考虑弯钩0304统计数量编制配料单按规格统计各种钢筋的总长度和根数列出每种规格钢筋的编号、直径、长度、数量和形状结构施工图与钢筋排布示意本图展示了典型的结构施工图样式包括平面布置图和配筋详图左侧为梁平面布置图,,标注了梁的编号、跨度和位置关系右侧为梁的配筋详图清晰显示了纵向钢筋和箍筋的,规格、数量和间距图中使用了标准的制图符号和标注方式如钢筋直径符号、间距符,φ号、上下部配筋的表示方法等施工单位根据此类图纸进行钢筋加工和绑扎质量监督@,部门依据图纸进行验收准确识读施工图是现场技术人员和监理工程师的基本功也是二,级结构工程师必须掌握的技能技术在结构设计中的应用BIM分析计算三维建模模型可直接导入结构分析软件进行内力BIM,计算、稳定性分析、动力分析等提高计算效,建立包含几何信息、材料属性、构造关系的三率和准确性维模型直观展现结构体系便于方案比选和优,,化出图管理基于模型自动生成平面图、立面图、详BIM图和钢筋表减少人工绘图工作量保证图纸,,一致性施工模拟协同设计模拟施工过程优化施工方案进行施工进度管,,理预判施工风险指导现场施工减少返工和浪,,,多专业在同一平台协作及时发现并解决建,费筑、结构、机电等专业间的碰撞和矛盾提升,设计质量技术正在深刻改变传统的结构设计方式从二维图纸向三维信息模型转变从单专业设计向多专业协同转变从设计阶段向全生命周期应用转变掌握BIM,,,技术是结构工程师提升竞争力的重要途径常用软件包括、、等建议学员在学习传统设计方法的基础上积极学习和应用BIM BIMRevit PKPMYJK,,BIM技术结构安全与质量控制材料质量控制施工过程监控质量验收制度水泥、钢筋、混凝土等材料必须有出厂合格钢筋加工和绑扎应符合设计和规范要求特实行分部分项工程验收制度基础、主体结,,证和质量检测报告进场材料需按规范进行别注意保护层厚度、锚固搭接长度、节点加构等关键部位验收合格后方可进行下道工抽检复验不合格材料严禁使用混凝土配密区处理模板安装需保证位置准确、支撑序隐蔽工程验收尤为重要必须经监理和,,合比应通过试验确定施工中严格控制水灰牢固混凝土浇筑应连续进行振捣密实养建设单位签字确认做好施工记录和质量文,,,比和坍落度护及时件归档常见结构缺陷及预防裂缝缺陷变形缺陷强度缺陷塑性收缩裂缝加强养护挠度过大增大构件刚度混凝土强度不足回弹检测•:•:•:温度裂缝控制浇筑温度不均匀沉降加强地基处理钢筋规格错误核对材料•:•:•:荷载裂缝复核设计承载力模板变形提高支撑刚度保护层过薄重新处理•:•:•:钢筋锈蚀裂缝保证保护层厚度收缩变形控制混凝土配比节点构造不当加固处理•:•:•:结构工程师职业道德与法规遵守法律法规执行技术标准熟悉并严格执行《建筑法》《建设工程质量管理准确理解和应用国家、行业和地方各级技术标准条例》等法律法规,了解注册执业管理办法,在法律规范,及时掌握规范更新内容,确保设计符合现行规框架内开展设计工作范要求承担职业责任对设计文件质量负责,保证设计的安全性、适用性和经济性发现问题及时纠正,涉及结构安全的必须采取有效措施职业道德要求风险防范措施诚信原则:实事求是,不弄虚作假,不伪造技术数据设计审查:建立设计文件多级审核制度质量第一:把工程质量和结构安全放在首位计算复核:关键计算由其他人员独立复核精益求精:认真负责,追求卓越的设计质量现场服务:参与施工过程技术指导和变更处理团队协作:尊重他人劳动成果,良好沟通配合文档管理:妥善保存设计文件和往来记录持续学习:跟踪技术进步,不断提升专业能力保险保障:购买职业责任保险分散风险保守秘密:保护委托单位的商业和技术秘密法律咨询:遇到重大问题及时寻求法律帮助二级结构工程师考试策略12明确考试大纲系统复习理论基础考试包括高等数学、力学、结构等11科,专业考试侧重结构设计实务构建完整知识体系,理解基本概念和计算原理,不要死记硬背34熟悉规范条文大量刷题练习重点掌握常用规范,特别是强制性条文和计算公式通过历年真题和模拟题训练,提高解题速度和准确率重点难点分析高效复习方法基础考试难点制定计划:合理分配各科目复习时间,循序渐进•结构力学:位移计算、影响线理解为主:注重理解原理,而非机械记忆公式•材料力学:组合变形、超静定归纳总结:整理知识点、公式和解题方法•结构设计:多种结构类型计算真题演练:至少做3遍历年真题,总结规律•施工与管理:综合应用题模拟测试:按考试时间完成模拟卷,适应节奏专业考试难点查漏补缺:针对薄弱环节重点突破考前冲刺:回顾重点、熟悉规范、调整状态•荷载组合与内力计算•各类构件承载力验算•抗震设计专门规定•综合判断和方案比选时间管理建议:基础考试4小时,专业考试各4小时建议基础考试平均每题2-3分钟,专业考试上午单选题2分钟/题,下午大题20分钟/题遇到难题先跳过,确保会做的题不失分培训总结与知识回顾结构基础构件设计材料性能、受力分析、设计原理受弯、受剪、受压、受拉构件质量控制规范应用施工管理、常见问题、预防措施荷载、混凝土、抗震规范解读结构体系构造设计楼盖、框架、厂房结构设计配筋构造、节点详图、施工要求核心知识点梳理1掌握极限状态设计方法2熟悉各类构件计算理解承载能力极限状态和正常使用极限状态的概念,熟练运用分项系数法进行设计验算受弯、受剪、受压、受拉构件的承载力计算公式和适用条件,能够独立完成构件设计3理解构造措施作用4重视工程实践应用锚固、搭接、保护层等构造要求不仅是规范规定,更有其力学和耐久性原理,应深入理解将理论知识与工程案例结合,培养工程判断能力和解决实际问题的能力互动环节结构设计计算实操演练:现场计算题目题目:某简支梁跨度为

4.8m,承受均布恒载标准值gk=8kN/m含自重,均布活载标准值qk=6kN/m混凝土强度等级C30,钢筋HRB400试设计该梁的正截面配筋fc=

14.3N/mm²,fy=360N/mm²第一步确定设计荷载:q=

1.2gk+

1.4qk=

1.2×8+

1.4×6=18kN/m第二步计算最大弯矩:M=ql²/8=18×

4.8²/8=

51.84kN·m第三步初选截面尺寸:取h=l/12=4800/12=400mm,b=200mm,as=35mm,h0=365mm第四步判断截面类型:αs=M/fcbh0²=

51.84×10⁶/

14.3×200×365²=

0.

1370.35,单筋截面第五步计算配筋面积:ξ=1-√1-2αs=

0.147,As=ξfcbh0/fy=

0.147×

14.3×200×365/360=425mm²第六步选择钢筋:选用2φ18As=509mm²,满足最小配筋率要求ρmin=

0.2%学员提问与答疑问:如何判断是否需要配置受压钢筋答:当相对受压区高度ξ超过界限值ξb时,需要配置受压钢筋或增大截面问:钢筋保护层厚度如何确定答:根据环境类别查规范,一般梁为25~30mm,板为15~20mm问:构造配筋与计算配筋的区别答:计算配筋由承载力计算确定,构造配筋满足最小配筋率、间距等构造要求未来发展趋势与技能提升新材料技术新技术应用BIM全生命周期应用:从设计到运维的信息化管理人工智能辅助设计:AI优化结构方案,提高效率性能化设计方法:基于性能目标的抗震设计健康监测技术:传感器实时监测结构状态减隔震技术:在高烈度区广泛应用高性能混凝土:C80~C100超高强混凝土在超高层建筑中的应用纤维增强复合材料:FRP材料用于结构加固和特殊环境高强钢材:HRB600及以上高强钢筋推广使用装配式构件:预制混凝土构件工厂化生产智能材料:自感知、自修复材料研发持续学习与职业成长路径助理工程师掌握基本理论,协助完成简单项目设计结构工程师独立完成中小型项目,通过注册考试主任工程师负责大型复杂项目,指导团队成员致谢与激励感谢各位学员的积极参与和认真学习!通过本次培训,相信大家对结构工程设计有了更深入的理解,掌握了系统的理论知识和实用的计算方法二级结构工程师的学习之路充满挑战,但也充满机遇结构工程师的使命是创造安全、经济、美观的建筑结构,守护人民生命财产安全这份责任重大而光荣,需要我们不断学习、精益求精继续前行的方向送给学员的寄语•系统复习,准备考试,争取一次通过结构工程是一个需要终身学习的专业希望大家保持好奇心和进取心,在实•多参与实际项目,积累工程经验践中不断成长,成为技术精湛、责任心强的优秀结构工程师•关注行业动态,学习新技术新方法祝愿各位学员在职业道路上不断进步,实现自己的专业理想,为建设安全美好•培养严谨细致的工作作风的建筑环境贡献力量!•保持对专业的热爱和追求培训结束,祝各位前程似锦!。