建筑结构安全专篇课件

建筑结构安全专篇课件第一章建筑结构安全概述结构安全的核心意义生命财产保障可靠性基础确保建筑物在各种荷载作用下不发生结构安全是建筑可靠性的核心组成部倒塌或破坏最大限度地保护使用者的分与适用性、耐久性共同构成完整的,,生命安全和财产安全这是结构设计可靠性体系三者相互关联缺一不可,的首要目标和底线要求全寿命周期结构安全的三大基本要求安全性适用性耐久性核心目标防止结构破坏和倒塌核心目标保证正常使用功能核心目标维持长期性能:::承受各类荷载而不破坏控制结构变形在允许范围防止钢筋锈蚀劣化•••抵抗偶然作用不倒塌限制裂缝宽度和分布避免混凝土碳化冻融•••保持结构整体稳定性防止振动影响使用舒适度控制材料老化速度•••确保关键构件承载能力满足设备安装运行要求保证设计使用年限性能•••三大要求相辅相成共同构成结构可靠性的完整体系安全性是底线适用性保障功能耐久性确保长效,,,结构安全的两种极限状态12承载能力极限状态正常使用极限状态定义结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形状态定义结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值::主要表现形式主要控制指标::整体结构或构件丧失稳定如压杆失稳影响正常使用的变形超出限值••结构转变为机动体系如形成破坏机构影响正常使用或外观的局部损坏••结构或构件因材料强度破坏而失效影响耐久性能的裂缝宽度超标••结构疲劳破坏或脆性断裂影响使用功能的振动超限••地基承载力丧失导致失稳影响正常使用的其他特定状态••设计要点结构设计必须同时满足两种极限状态的要求承载能力极限状态采用分项系数法验算正常使用极限状态采用标准组合或准永久组:,合验算结构安全生命保障,高层建筑钢筋混凝土框架结构是现代城市建设的主要结构形式之一其结构安全无小事每一根钢筋、每一方混凝土都承载着人民对美好生,安全性能直接关系到数百乃至数千人的生命财产安全通过科学的结构活的向往和对安全的期盼设计、严格的施工管理和完善的质量控制确保每一栋建筑都成为坚实可,安全管理要点靠的安全堡垒:框架结构安全特点严格执行结构设计规范

1.:加强施工过程质量控制

2.延性好抗震性能优越•,建立完善的监测预警体系

3.空间布置灵活适应性强•,定期进行结构安全检测评估

4.传力路径明确便于计算分析•,施工技术成熟质量可控•,第二章结构设计与规范基础结构设计规范是保障建筑结构安全的技术法规是设计人员必须遵循的强制性标准本,章将系统介绍我国现行主要结构设计规范阐述规范制定的科学依据和基本原则帮助学,,员准确理解和正确应用规范条文重要国家标准介绍《建筑结构可靠性设计统一标准》标准编号:GB50068-20181适用范围统一各种材料结构混凝土、钢、砌体、木等的可靠性设计基本原则:核心内容规定结构可靠度指标、设计工作年限、安全等级划分、极限状态设计方法等基本规定是结构设计的总纲性文件:,《建筑结构荷载规范》标准编号:GB50009-20122适用范围建筑结构设计时采用的各类荷载及其组合:核心内容规定永久荷载、楼面活荷载、屋面活荷载、雪荷载、风荷载、地震作用等的取值标准和荷载组合方法是结构设计的荷载依据:,《混凝土结构设计规范》标准编号年版:GB50010-201020153适用范围混凝土结构及预应力混凝土结构的设计:核心内容规定材料性能、基本设计规定、承载力计算、构造要求、耐久性设计等是混凝土结构设计的主要依据:,《建筑物抗震构造详图》标准编号:20G329-14适用范围抗震设防地区各类混凝土结构的构造设计:核心内容提供框架、剪力墙、框架剪力墙等结构体系的抗震构造详图包括梁、柱、节点、楼板等构件的配筋构造标准:-,标准亮点GB50068-2018统一设计原则全过程适用12主要技术进步首次实现对混凝土、钢、砌体、木、铝合金等各种材料结构可靠性设计原则适用于结构施工及使用阶段的设计涵盖结构从建造到服役的全生命周期确,,完善了可靠度指标体系的统一规定建立了完整的结构可靠性设计理论体系保各阶段安全性能的连续性和一致性•,细化了设计使用年限分类•增加了既有结构评定内容强制性条文•3更新了材料性能参数•标准中的强制性条文必须严格执行不得违反这些条文涉及结构安全的关键控制点是保障结构可靠性的底线要求,,强化了耐久性设计要求•结构设计的基本原则安全可靠经济合理技术先进结构应具有足够的承载能力、刚度和稳定性在满足安全性和适用性前提下合理选择结积极采用新技术、新材料、新工艺提高结,,,在设计使用年限内不发生破坏或失稳通过构方案、材料和构造措施做到技术经济指构性能和施工效率注重创新与实用相结合,,合理的安全系数和可靠度指标保证结构安全标优化避免不必要的浪费推动建筑结构技术进步,设计全面性要求使用功能满足多重作用考虑满足建筑使用功能要求考虑地震作用下的抗震设计••控制变形和裂缝在允许范围验算风荷载对高层结构的影响••保证结构舒适性和美观性评估偶然作用的防护措施••便于设备安装和管线布置结合地区特点确定设计参数••结构设计中的荷载分类可变作用特点在设计基准期内量值随时间变化:楼面活荷载•风荷载•永久作用雪荷载•特点在设计基准期内量值不随时间变化:温度作用•结构自重•吊车荷载•土压力、水压力•偶然作用预应力•特点在设计基准期内不一定出现一旦出现其量固定设备重量:,•值很大且持续时间很短混凝土收缩徐变•地震作用•爆炸作用•撞击作用•火灾作用•荷载组合原则永久荷载主导可变荷载伴随可变荷载×组合系数偶然作用通常单独考虑不与其他可变荷载组合:++,多重荷载结构安全防线,建筑结构在使用过程中承受着来自多个方向、多种类型的荷载作用这些荷载相互叠加形成复杂的受力状态结构设

1.2~

1.4,计必须全面考虑各类荷载及其最不利组永久荷载分项系数合确保结构在任何工况下都能保持足够,的安全储备当其效应对结构不利时取有利时取

1.2~

1.4,

1.0荷载设计关键点:准确确定各类荷载标准值

1.

1.4合理选择荷载分项系数

2.可变荷载分项系数正确进行荷载效应组合

3.考虑荷载的动力效应一般取特殊情况可按规范调整

4.

1.4,

0.7~

0.9组合值系数用于伴随可变荷载根据荷载类型确定,第三章主要结构体系及其安全特点建筑结构体系是指由梁、柱、墙、板等构件按一定规则组成的承重骨架系统不同的结构体系具有不同的受力特点、适用范围和安全性能合理选择结构体系是保证建筑安全经济的前提本章将详细介绍各类常见结构体系的特点及其安全性能常见建筑结构体系砖混结构框架结构剪力墙结构框架剪力墙结构-适用范围层以下多层建筑适用范围中高层建筑层适用范围高层住宅层适用范围高层综合建筑层:6:≤30:≤40:≤50结构特点砖墙承重抗压强度好造结构特点空间布置灵活延性好但结构特点侧向刚度大抗震性能优结构特点兼顾框架的灵活性和剪:,,:,,:,:价低施工简便但抗震性能较差开侧向刚度较小梁柱节点是抗震关越但平面布置受限适合小开间、力墙的刚度既满足大空间需求又保,,,,,,间受限适合中小城镇住宅和厂房键部位需加强构造措施多分隔的住宅建筑证抗侧刚度应用最为广泛,,筒体结构适用范围超高层建筑层:50结构特点抗侧力能力极强是超高:,层建筑的首选体系包括框筒、筒中筒、束筒等多种形式结构体系安全性能对比对比项目砖混结构框架结构剪力墙结构筒体结构抗震性能较差良好优秀优秀侧向刚度较大较小大很大延性差好较好好适用高度层层层层≤6≤30≤4050空间灵活性差优秀较差一般造价水平低中等中等偏高高剪力墙体系框架结构筒体结构抗震性能最优特别适合高烈度地震区整体适用于非地震区或低烈度区的中低层建筑需超高层建筑的最佳选择抗风、抗震能力强外,,刚度大变形小在强震作用下能有效控制层间加强节点构造控制轴压比提高延性筒承担主要水平力内筒承担竖向荷载,,,,,位移第四章材料性能与构造要求建筑材料是结构安全的物质基础材料性能直接决定结构的承载能力和耐久性构造措,施则是保证材料性能充分发挥、确保结构整体性的重要手段本章将系统讲解混凝土、钢筋等主要结构材料的性能指标以及关键构造要求和设计细节,混凝土与钢筋性能混凝土性能钢筋性能保护层厚度强度等级钢筋分类规范要求GB50010普通混凝土强度等级按立方体抗热轧钢筋、、冷轧钢筋、保护层厚度指最外层钢筋外边缘至混凝土表:C15~C80,HRB400HRB500压强度标准值确定结构混凝土一般不低于预应力钢丝、钢绞线等普通钢筋以面的距离预应力混凝土不低于、为主C20,C40HRB400HRB500E最小厚度耐久性要求性能指标板、墙•:15~25mm抗渗等级屈服强度•:P4~P12•:≥400MPaHRB400梁、柱•:25~40mm抗冻等级抗拉强度•:F50~F300•:≥540MPa基础垫层上•:40mm最大水胶比控制伸长率••:≥16%HRB400E土体接触•:≥70mm最小水泥用量要求强屈比••:≥

1.25关键提示钢筋保护层厚度不足会导致钢筋锈蚀严重影响结构耐久性和安全性施工中必须严格控制可使用塑料垫块或混凝土垫块保证保护:,,层厚度结构构造关键点梁板配筋原则砌体结构构造防止超筋梁01伸缩缝设置受压区相对高度保证受拉钢筋先屈服实现延性破坏超筋梁破坏突然无明显预兆极其危险ξ≤ξb,,,,控制温度应力防止墙体开裂缝宽间距根据材料和气候条件确定一般,20~30mm,,40~60m防止少筋梁纵向受拉钢筋配筋率防止混凝土开裂后钢筋立即屈服导致脆性破坏最小配筋率与混凝土强度和钢筋ρ≥ρmin,02强度有关沉降缝设置分隔建筑高差、荷载、地基差异较大的部位防止不均匀沉降引起开裂沉降缝应从基础到屋顶全部断开抗剪措施,箍筋承担主要剪力弯起钢筋辅助抗剪箍筋间距不宜过大一般不超过梁高的且不大于剪跨比,,1/2300mm03小的梁应加密箍筋圈梁设计增强房屋整体刚度防止不均匀沉降和减轻震害圈梁应闭合在门窗洞口上方连续布置与构造柱可靠连接,,,04构造柱配置约束墙体提高抗震能力构造柱应设置在房屋四角、内外墙交接处、楼梯间等关键部位与圈梁形成空间约束体系,,合理配筋保障承载,钢筋混凝土梁的配筋设计是结构设计的核心内容之一合理的配筋不仅要满足承载力要求,还要保证结构具有良好的延性和抗震性能纵向受力钢筋、箍筋、构造钢筋的配置都有严格的规范要求,必须精心设计,仔细施工配筋设计要点:•纵筋:控制配筋率在合理范围,避免超筋或少筋•箍筋:保证抗剪承载力,加密区加强约束45%•锚固:保证钢筋与混凝土共同工作•搭接:传递钢筋内力,位置错开布置•构造:腰筋、吊筋等保证整体性纵筋配筋率上限一般梁最大配筋率约

2.5%,防止超筋破坏

0.2%最小配筋率保证开裂后不立即破坏的基本配筋量300mm箍筋最大间距一般区段箍筋间距限值,加密区更小细节决定成败,配筋构造的每一个要求都关系到结构安全第五章抗震设计与构造措施地震是对建筑结构安全威胁最大的自然灾害之一我国是地震多发国家抗震设计是结,构安全的重要组成部分通过合理的抗震设防、科学的结构布置和精细的构造措施可,以有效提高建筑的抗震性能最大限度地减轻地震灾害,地震烈度与结构抗震等级抗震设防烈度我国抗震设防烈度划分为度、度度半、度度半、度五个等级设防烈度是设计地震作用的依据一般采用年超越概率的地震烈度677889,5010%度区度区度区度区6789基本设防重点设防严格设防特别设防结构抗震等级根据建筑抗震设防类别、烈度、结构类型和房屋高度确定分为

一、

二、

三、四级一级最高抗震等级决定了构件的抗震构造措施和承载力调整系数,,确定依据特殊设防类建筑、重点设防类建筑、标准设防类建筑、适度设防类建筑对应不同要求高层建筑、复杂结构抗震等级一般较高:设计使用年限建筑结构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预定目的使用的时期临时性结构年•:5易于替换的结构构件年•:25普通房屋和构筑物年•:50纪念性建筑和特别重要的建筑年•:100三水准设防目标小震不坏正常使用中震可修控制损伤大震不倒保障生命这是我国抗震设计的基本理念:,,抗震构造详图应用主要结构体系抗震构造关键构件抗震措施框架结构连梁超限处理梁柱节点核心区箍筋加密,柱纵筋锚固长度满足要求,强柱弱当连梁跨高比过小或剪力过大时,采用交叉斜筋或小跨高梁、强剪弱弯设计原则比连梁的特殊构造措施,提高延性和耗能能力框架柱轴压比限值•梁端加密区长度楼梯抗震构造•节点核心区箍筋配置•楼梯构件应与主体结构可靠连接采用滑动支座或与,主体脱开避免形成短柱或刚度突变楼梯间墙体加强,,剪力墙结构边缘构件加强连梁跨高比控制水平和竖向分布钢筋配置墙,,,框支梁设计肢长度限制框支梁承担上部剪力墙传来的巨大荷载应按一级约束边缘构件配筋,•抗震等级设计纵筋和箍筋配置要求严格满足承载,,构造边缘构件要求•力和延性要求分布钢筋间距•无梁楼盖构造装配式结构板柱节点是薄弱部位需配置柱帽或暗梁冲切,,节点连接可靠,等同现浇,套筒灌浆饱满,竖向接缝处理,叠合板计算是关键地震区使用受到限制,需采取特拼缝构造殊加强措施钢筋套筒灌浆连接•预制构件连接构造•叠合板拼缝处理•抗震设计关键技术延性设计原则节点加固技术整体性与耗能通过合理的构造措施使结构和构件在地震作梁柱节点、墙柱连接等关键部位是地震作用保证结构整体协同工作通过多道抗震防线和,,用下能够产生较大的非弹性变形而不丧失承下的薄弱环节必须通过加密箍筋、增大截面耗能构件吸收地震能量避免局部破坏导致整,,载力等措施加强体倒塌控制材料强度比核心区箍筋加密多道抗震防线•••限制轴压比锚固长度满足冗余度设计•••配置约束箍筋节点域混凝土强化耗能减震装置•••避免脆性破坏钢筋搭接错开楼板可靠连接•••抗震设计核心理念大震不倒的关键在于结构具有良好的延性和耗能能力通过强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的设计原则形成合理的破坏:,机制确保地震时结构不发生倒塌保障人员安全疏散,,抗震设计筑牢安全防线,抗震构造节点是地震作用下的关键传力部位,其破坏往往导致结构整体失效科学的节点设计和精细的构造措施是保障结构抗震性能的核心梁柱节点核心区、墙柱边缘构件、板柱节点等关键部位必须按规范要求严格配筋,加强约束,确保在大震作用下能够保持承载力和变形能力节点构造要点:

1.核心区箍筋体积配箍率满足规范要求

2.纵筋锚固长度充足,防止锚固失效

3.节点域混凝土强度等级不低于柱

4.梁柱中线偏心距控制在合理范围100%

5.施工质量严格把控,确保构造实现节点核心区箍筋必须全面加密,确保节点不先于构件破坏倍

1.5梁端加密区长度不小于

1.5倍梁高且不小于500mm85%柱轴压比限值一级抗震框架柱不宜大于

0.65~

0.75第六章施工管理与安全控制再好的设计也需要高质量的施工来实现施工阶段是结构安全控制的关键环节涉及材,料质量、施工工艺、过程监控等多个方面本章将介绍施工阶段的安全管理要点、质量控制措施和常见质量问题的预防确保结构安全从图纸走向现实,质量控制与验收标准材料进场检验1所有结构材料必须有出厂合格证、质量证明文件钢筋、水泥、混凝土等主要材料必须进行复试合格后方可使用,钢筋力学性能、化学成分•:水泥强度、凝结时间、安定性•:混凝土抗压强度、抗渗性能•:砌块强度等级、尺寸偏差•:隐蔽工程验收2钢筋工程、预埋件、预应力等隐蔽工程必须在隐蔽前进行验收合格后方可进入下道工序,钢筋品种、规格、数量•钢筋位置、间距、保护层•钢筋连接方式及质量•预埋件位置和锚固•施工质量检查3模板工程、混凝土工程、砌体工程等分部分项工程应进行质量检查留存检验记录和质量证明文件,模板尺寸、刚度、稳定性•混凝土浇筑、振捣、养护•砌筑砂浆饱满度•构件尺寸偏差•结构实体检验4对混凝土强度、钢筋保护层厚度、结构位置与尺寸偏差等进行实体检验确保符合设计和规范要求,混凝土强度回弹或钻芯•钢筋保护层厚度检测•结构构件截面尺寸•主要轴线位置偏差•典型结构安全事故案例分析案例一某高层建筑基坑坍塌案例二梁板裂缝与变形隐患案例三违规改造导致结构失稳:::事故概况年某城市一在建高层建筑基坑事故概况某住宅楼交付后业主发现多处楼板出事故概况某商场业主为扩大营业面积擅自拆除:2019::,发生局部坍塌导致相邻建筑物开裂所幸无人员现贯通裂缝跨度较大的梁出现明显挠曲变形经一层多根框架柱导致上部结构失去支撑建筑出,,,,,伤亡基坑开挖深度米采用排桩加锚杆支护检测混凝土强度不足钢筋保护层厚度偏差较大现危险性倾斜被紧急疏散并加固处理12,,,,事故原因分析事故原因分析::事故原因分析地质勘察不充分未发现局部软弱土层业主安全意识淡薄擅自改变结构

1.,:

1.,混凝土配合比不当养护不到位强度不足支护设计未考虑地下水影响降水措施不到位

1.,,未经设计单位同意无专业技术支持

2.,

2.,模板拆除过早混凝土未达到设计强度施工单位超挖未及时支护

2.,施工队伍无资质违规操作

3.,

3.,钢筋保护层垫块脱落或数量不足监测频率不足未能及时发现异常

3.监管部门发现不及时

4.,

4.施工荷载过大材料堆放集中

4.,教训总结基坑工程必须重视地质勘察科学设计教训总结承重构件是建筑安全的生命线任何改:,,:,严格施工加强监测地下水处理是基坑安全的关教训总结严格控制混凝土质量规范养护制度动都可能造成灾难性后果建筑改造必须履行审,:,键施工中不得超挖、抢挖模板拆除必须在混凝土达到规定强度后进行保批手续由有资质单位设计施工加强监管执法,,,护层厚度直接影响耐久性施工中必须严格控制,安全警示这些事故案例警示我们结构安全容不得半点马虎无论是设计、施工还是使用阶段都必须严格遵守规范强化质量意识落实安全责任才能有效避免悲剧:,,,,,发生结构安全未来趋势与技术创新智能监测与结构健康诊断物联网、传感器、大数据技术的应用使得建筑结构健康监测从定期人工检测转向实时智能监控,通过在关键构件布置应变、位移、加速度等传感器实时采集结构响应数据运用人工智能算法进行,,损伤识别和性能评估实现结构安全的预警预报这一技术已在桥梁、高层建筑、大跨度结构等重,要工程中得到应用大大提高了结构安全管理水平,新材料应用与绿色建筑安全高强度混凝土、高性能钢材、纤维增强复合材料、减震消能装置等新材料新技术不断涌现在提高,结构性能的同时推动建筑向绿色、低碳、可持续方向发展新材料的应用对结构设计理论、施工,工艺、质量控制提出新的要求需要完善相应的标准规范建立全过程质量保证体系确保新技术应,,,用的安全可靠技术在结构安全管理中的应用BIM建筑信息模型技术实现了设计、施工、运维全过程的信息化管理通过建立精细化的三维BIM结构模型可以进行碰撞检查、施工模拟、进度管理发现设计施工中的问题结合结构分析软件进,,;,行精确的力学计算和性能评估在运维阶段模型记录建筑全寿命周期信息为维护管理、安全;,BIM,评估提供数据支撑技术正在深刻改变建筑结构安全管理模式BIM科技进步为建筑结构安全提供了新的手段和方法但技术创新必须建立在科学理论和工程实践基础上必,,须经过严格验证和标准化才能真正服务于结构安全,筑牢建筑结构安全防线守护美好生活,结构安全是生命线严格遵守规范标准建筑结构安全关系到人民群众的生命财产安全是建筑工程工程建设标准规范是保障结构安全的技术法规是无数工程,,的生命线和底线每一位设计人员、施工人员、管理人员实践经验和教训的总结必须严格执行现行规范标准科学,都肩负着沉甸甸的安全责任必须时刻保持敬畏之心将结构设计规范施工加强监管确保每一个环节都符合要求,,,,,安全放在首位持续创新与进步建筑结构安全技术需要不断创新发展要积极应用新理论、新技术、新材料完善标准体系提升设计施工水平推动智能监测、,,,绿色建筑、装配式建造等技术进步为建筑结构安全提供更强有力的技术支撑,核心要点回顾安全是回家最近的路让我们携手共进以专业的技术、严,谨的态度、创新的精神筑牢建筑结构安全防线为人民群众,,掌握结构安全的基本概念和极限状态设计方法•创造更加安全、舒适、美好的建筑环境!熟悉主要结构设计规范的核心内容和应用要点•谢谢了解各类结构体系的特点和适用条件•重视材料性能和构造措施对结构安全的影响•!强化抗震设计理念落实抗震构造要求•,建筑结构安全我们共同守护,加强施工管理严格质量控制防范安全事故•,,关注技术创新推动结构安全管理现代化•,。