第二节 建筑结构技术要求（2A311020）

考情分析本节考查的重点内容是房屋结构平衡技术要求，房屋结构的安全性、适用性及耐久性要求，钢筋混凝土梁、板、柱的特点及配筋要求，砌体结构的特点及技术要求。题型为单选或多选题，分值1～4分不等。

学习建议考生应重点掌握平面力系的平衡条件及其应用，特别是杆的受力形式、结构可靠性的具体内容、结构设计使用年限的标准、钢筋混凝土梁受力特点等高频考点。

一、房屋结构平衡技术要求（2A311021）★★★

本小节主要介绍荷载的分类、平面力系的平衡条件及其应用等内容。

（一）荷载的分类

引起结构失衡或破坏的外部作用主要为直接施加在结构上的各种力，习惯上称为荷载，例如结构自重（恒载）、积灰荷载、活荷载、风荷载、雪荷载等。荷载有不同的分类方法，具体内容如表1-12所示。

知识拓展

建筑结构设计时不同荷载采用的代表值不同：对永久荷载应采用标准值作为代表值；对可变荷载应根据设计要求采用标准值、频遇值、组合值或准永久值作为代表值，对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。应采用50年设计基准期确定可变荷载代表值。

【例题1·单选题】（2012年真题）下列各项不属于偶然作用的是（）。

A.罕遇地震

B.爆炸力、撞击力

C.施工检修荷载

D.龙卷风

【解析】偶然作用是指在设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用，例如爆炸力、撞击力等。罕遇地震（设计基准期的超越概率为2%～3%）、爆炸力、撞击力、龙卷风符合这一含义，属于偶然作用。施工检修荷载在设计基准期出现的概率较大，属于可变作用。

【答案】C

（二）平面力系的平衡条件及其应用

平面力系的平衡条件及应用主要应熟悉杆件受力按其变形特点的5种分类，根据示意图判断杆件的受力情况，掌握剪力与弯矩的情况，判断构架弯矩的正负。

1.平面力系的平衡条件

物体多个力的共同作用下保持平衡时（建筑工程中的杆件或结构一般处于静止状态），这些力（称为力系）之间必须满足一定的条件，这个条件称为力系的平衡条件。

（1）二力的平衡条件：两个力的大小相等，方向相反，作用线重合。

（2）平面汇交力系的平衡条件：一个物体上的作用力系，其作用线都在同一平面内，且汇交于一点，则称这种力系为平面汇交力系。平面汇交力系的平衡条件是：∑X=0和∑Y=0，如图1-2所示。

（3）一般平面力系的平衡条件还需要加上力矩的平衡，即作用在物体上的力对某点取矩时，顺时针力矩之和等于反时针力矩之和，所以可以得出平面力系的平衡条件是∑X=0，∑Y=0和∑M=0。

2.利用平衡条件求未知力

一个物体，重量为W，通过绳索AC和BC吊着，计算AC、BC拉力的步骤为：首先取隔离体，作出隔离体受力图。然后列平衡方程，∑X=0和∑Y=0，求未知力T1、T2，如图1-3所示。

3.结构的计算简化

由于在工程设计中需要一个图形对结构进行力学分析，但实际上不可能做到图形与实际结构完全一样，因此必须对实际结构进行抽象和简化，得到一个计算时所用的计算简图。简化遵循的原则如下：

（1）正确反映结构的实际受力情况，使计算结果与实际情况比较吻合；

（2）略去次要因数，便于分析和计算。

具体结构的计算简化内容如表1-13所示。

4.杆件的受力与稳定

（1）杆件的受力形式

结构杆件的基本受力形式按其变形特点可归纳为以下五种：拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转五种，如图1-4所示。

名师点拨

通常情况下，实际结构中的构件往往是几种受力形式的组合，如柱子受到压力与弯矩、梁承受弯矩与剪力等。

（2）材料强度的基本概念

在规定的荷载作用下，结构杆件的所用材料发生破坏时的应力称为强度。不被破坏的要求称为强度要求。

根据外力作用方式不同，材料有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等特性。对有屈服点的钢材还有屈服强度和极限强度的区别。

名师点拨

在相同条件下，材料的强度越高，则结构的承载力也越高。

（3）杆件稳定的基本概念

在工程结构中，若受压杆件比较细长，受力达到一定的数值（此时一般未达到强度破坏）时，杆件突然弯曲，导致整个结构被破坏，这种现象称为失稳。因此，受压杆件要有稳定的要求。

图1-5一根细长的压杆，该压杆的承受轴向压力P，当压力P增加到Plj时，压杆突然弯曲，产生失稳现象，因此，Plj称为临界力。临界力越大，压杆的稳定性就越好。

【例题2·单选题】（2014年真题）某杆件受力形式示意如下图，该杆件的基本受力形式是（）。

A.压缩

B.弯曲

C.剪切

D.扭转

【解析】本题考查的是建筑结构技术要求。结构杆件的基本受力形式按其变形特点可归纳为以下五种：拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转，本题中杆件的受力为剪切力。

【答案】C

二、房屋结构的安全性、适用性及耐久性要求（2A311022）★★★

本小节主要介绍结构的功能要求与极限状态、结构的安全性要求、结构的适用性要求、结构的耐久性要求、既有建筑的可靠度评定等内容。

（一）结构的功能要求与极限状态

结构设计的主要目的是为了保证所建造的结构安全适用，能在规定的期限内满足各种预期的功能要求，且经济合理。具体说来，结构应具有如表1-14所示的几项功能。

（二）结构的安全性要求

结构性的安全性主要包括建筑结构安全等级和结构的适用性要求两方面内容。

1.建筑结构安全等级

设计建筑结构时，应当根据结构被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。建筑结构安全等级的划分应符合表1-15的要求。建筑物中各类结构构件的安全等级，应当与整个结构的安全等级相同，可调整其中部分结构构件的安全等级，但不得低于三级。

知识拓展

2.建筑装饰装修荷载变动对建筑结构安全性的影响

在装饰装修施工过程中，将对建筑结构增加一定数量的施工荷载，如电动设备的振动、对墙体或楼面的撞击等，带有明显的动力荷载的特性；又或者在房间放置大量的水泥、砂石等建筑材料，可能使建筑物局部面积上的荷载值远远超过设计允许的范围。

（三）结构的适用性要求

结构的适用性要求包括杆件刚度与梁的位移计算及混凝土结构的裂缝控制两方面内容，重点掌握梁变形的影响因素，以及影响最大的因素。

1.杆件刚度与梁的位移计算

在规定的荷载作用下，结构杆件虽有足够的强度，但其变形也不能过大。若变形超过了允许的范围，也会影响正常使用。限制过大变形的要求即为刚度要求，也称为正常使用下的极限状态要求。

梁的变形主要是由弯矩引起的弯曲变形。剪力所引起的变形很小，一般情况下，可以忽略不计。

通常我们都是计算梁的最大变形，如图1-6所示的简支梁，其跨中最大位移为：

从公式中可以看出，影响梁变形的因素除了荷载外，还有：

（1）材料性能，与材料的弹性模量E成反比；

（2）构件的截面，与截面的惯性矩I成反比，如矩形截面梁，其截面惯性矩；

（3）构件的跨度，与跨度I的n次方成正比，此因素影响最大。

2.混凝土结构的裂缝控制

裂缝控制主要针对混凝土梁（受弯构件）及受拉构件，裂缝控制一般分为3个等级：

（1）构件不出现拉应力；

（2）构件虽有拉应力，但不超过混凝土的抗拉强度；

（3）允许出现裂缝，但裂缝宽度不能超过允许值。

名师点拨

一般情况下，对（1）、（2）等级的混凝土构件，只有预应力构件才能达到。

【例题1·单选题】一受均布荷载作用的简支梁，已知矩形截面梁的高度h是宽度b的二倍，其他条件都不变，现将其旋转90°（宽变成高，高变成宽）时，最大变形是原来的（）倍。

A.4

B.2

C.1/4

D.1/2

【解析】根 据，，可 知，a是 常 数，又 因 为h=2b，，，故f2/f1=4。

【答案】A

（四）结构的耐久性要求

结构的耐久性指结构在规定的工作环境中、预期的使用年限内和正常维护条件下不需进行大修就可以完成预定功能的能力。房屋结构中，混凝土结构耐久性是一个复杂得多因素综合问题，我国规范增加了混凝土结构耐久性设计的基本原则和有关规定。

1.结构设计使用年限

我国《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068—2001）规定了建筑结构的设计使用年限，见表1-16。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就可以按预定目的使用的年限。而评估使用年限是指在规定条件下，可靠性评定所预估的既有结构的使用年限。

2.混凝土结构的环境类别

不同环境中的混凝土的劣化与损伤速度不一样，因此应针对不同的环境提出不同的要求。根据《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2008）的规定，结构所处环境按其对钢筋和混凝土材料的腐蚀机理，可分为以下五类，如表1-17所示。

名师点拨

一般环境是指无冻融、氯化物和其他化学腐蚀物质的作用。

3.混凝土结构环境作用等级

根据《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2008）的规定，环境对配筋混凝土结构的作用程度如表1-18所示。

当结构构件同时受到多种环境类别的共同作用时，应分别满足每种环境类别单独作用下的耐久性要求。

4.混凝土结构耐久性的要求

（1）混凝土最低强度等级

结构构件的混凝土强度等级应同时满足耐久性和承载能力的要求，因此《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2008）中对配筋混凝土结构满足耐久性要求的混凝土最低强度等级作出规定，如表1-19所示。

名师点拨

预应力混凝土构件的混凝土最低强度等级不应低于C40。Ca表示引气混凝土的强度等级。

（2）保护层厚度

一般环境下，设计使用年限为50年的钢筋混凝土结构，其受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于钢筋的公称直径，且应符合表1-20的规定。

名师点拨

（1）基础中纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于70mm；当无垫层时，不应小于70mm。

（2）Ⅰ—A环境中的板、墙，当混凝土骨料最大公称粒径不大于15mm时，保护层最小厚度可以降低至15mm。

（3）年平均气温大于20℃且年平均湿度大于75%的环境，除了Ⅰ—A环境中的板、墙构件之外，混凝土保护层最小厚度可以增大5mm。

（4）预制构件的保护层厚度可比表中规定减少5mm。

（3）水灰比、水泥用量的要求

对于一类、二类和三类环境中，设计使用年限为50年的结构混凝土，其最大水灰比、最低混凝土强度等级、最小水泥用量、最大碱含量以及最大氯离子含量，按照耐久性的要求应符合有关规定。

（五）既有建筑的可靠度评定

既有结构需要进行可靠性评定的情况如下。

（1）结构的使用时间超过规定的年限。

（2）结构的用途或使用要求发生改变。

（3）结构的使用环境出现恶化。

（4）结构存在较严重的质量缺陷。

（5）出现影响结构适用性、安全性或耐久性的材料性能劣化、构件损伤或其他不利状态。

（6）对既有结构的可靠性有怀疑或有异议。

既有结构的可靠性评定可分为安全性评定、适用性评定和耐久性评定，必要时应进行抗灾害能力评定。具体内容如表1-21所示。评定应按下列步骤进行。

（1）明确评定的对象、内容和目的。

（2）通过检测或调查获得与结构上的作用和结构实际的性能和状况的相关数据和信息。

（3）对实际结构的可靠性进行分析。

（4）提出评定报告。

【例题2·单选题】（2013年真题）一般情况下，钢筋混凝土梁是典型的受（）构件。

A.拉

B.压

C.弯

D.扭

【解析】梁和板为典型的受弯构件。

【答案】C

三、钢筋混凝土梁、板、柱的特点及配筋要求（2A311023）★★★

钢筋混凝土结构是混凝土结构中应用最多、最广泛的建筑结构形式之一，它具有下列优点。

（1）就地取材：钢筋混凝土的主要材料是砂、石，水泥和钢筋所占比例较小。一般来说，砂和石都可由建筑所在地提供，水泥和钢材的产地在我国分布也较广。

（2）耐久性好：钢筋混凝土结构中，钢筋被混凝土紧紧包裹而不致锈蚀，即使在侵蚀性介质条件下，也能用特殊工艺制成耐腐蚀的混凝土，从而可以保证结构的耐久性。

（3）整体性好：钢筋混凝土结构尤其是现浇有很好的整体性，这对于地震区的建筑物有重要意义，另外对抵抗暴风及爆炸和冲击荷载也有较强的能力。

（4）可模性好：新拌和的混凝土具有一定的可塑性，可根据工程需要制成各种形状的构件，为合理选择结构形式及构件断面提供了方便。

（5）耐火性好：混凝土是不良传热体，火灾发生时钢筋不致很快达到软化温度而导致结构瞬间破坏。

钢筋混凝土结构的缺点在于自重较大，抗裂性能差，现浇结构模板用量大、工期长等。

知识拓展

随着科学技术的不断发展，上述缺点可以逐渐克服，具体方法如表1-22所示。

（一）钢筋混凝土梁的受力特点及配筋要求

1.受力特点

在房屋建筑中，受弯构件指截面上通常有弯矩和剪力作用的构件。板和梁为典型的受弯构件。在破坏荷载作用下，构件可能在弯矩较大处沿着与梁轴线垂直的截面（正截面）或者在支座附近沿着与梁轴线倾斜的截面（斜截面）发生破坏，具体如表1-23所示。

2.配筋要求

梁中配制的钢筋一般有以下几种：纵向受力钢筋、箍筋、弯起钢筋、架立钢筋、纵向构造钢筋。这里主要介绍纵向受力钢筋和箍筋，具体内容如表1-24所示。

【例题1·单选题】（2016年真题）下列钢筋混凝土梁正截面破坏的影响因素中，影响最小的是（）。

A.配筋率

B.箍筋

C.截面形式

D.混凝土强度

【解析】本题考查了钢筋混凝土梁的特点及配筋要求。梁正截面破坏与配筋率、混凝土强度等级、截面形式等有关，影响最大的是配筋率。箍筋是影响梁斜截面的破坏因素，它的影响是最小的。

【答案】B

【例题2·单选题】（2015年真题）钢筋混凝土的优点不包括（）。

A.抗压性好

B.耐久性好

C.韧性好

D.可塑性好

【解析】本题考查的是钢筋混凝土梁、板、柱的特点及配筋要求。钢筋混凝土的优点：就地取材、耐久性好、整体性好、可模性（可塑性）好、耐火性好。钢筋混凝土的缺点是抗裂性差、脆性大。

【答案】C

（二）钢筋混凝土板的受力特点及配筋要求

1.钢筋混凝土板的受力特点

钢筋混凝土板是房屋建筑中典型的受弯构件，按其受弯情况，可以分为单向板与双向板；按支承情况划分，可以分为简支板与多跨连续板。其受力特点如表1-25所示。

2.配筋构造要求

（1）现浇钢筋混凝土板的最小厚度：民用建筑楼板和单向受力屋面板60mm，单向受力工业建筑楼板70mm，双向板80mm，无梁楼板150mm，现浇空心楼盖200mm。

（2）当板厚不大于150mm时，板中受力钢筋的间距不宜大于200mm；当板厚大于150mm时，板中受力钢筋的间距不宜大于板厚的1.5倍，且不宜大于250mm。

（3）采用分离式配筋的多跨板，板底钢筋宜全部伸入支座；简支板或连续板下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度不应小于钢筋直径的5倍，且应伸过支座中心线。

（4）按照简支边或非受力边设计的现浇混凝土板，当与混凝土梁、墙整体浇筑或嵌固在砌体墙内时，应当设置垂直于板边的板面构造钢筋，并符合相关要求。

（5）当按单向板设计时，应在垂直于受力的方向布置分布钢筋，分布钢筋的直径不宜小于6mm，间距不宜大于250mm；当集中荷载较大时，应增加分布钢筋的配筋面积且间距不宜大于200mm。

（6）在温度、收缩应力较大的现浇板区域，应当在板的表面双向配置防裂构造钢筋，且其间距不宜大于200mm。

（三）板的钢筋混凝土保护层

在室内干燥环境，设计使用年限为50年的条件下，当混凝土强度等级小于或等于C25时，钢筋的保护层厚度为20mm；当混凝土强度等级大于C25时，钢筋的保护层厚度为15mm，且不小于受力钢筋直径d。

【例题3·单选题】（2013年真题）悬挑空调板的受力钢筋应布置在板的（）。

A.上部

B.中部

C.底部

D.端部

【解析】根据悬挑板的受力特点，其承受荷载时，截面中性面以上受拉，中性面以下受压，应将受力钢筋布置在构件受拉一侧。

【答案】A

（四）钢筋混凝土柱的受力特点及配筋要求

钢筋混凝土柱是建筑工程中较为常见的受压构件。实际工程中的细长受压柱，破坏前将发生纵向弯曲，因此，其承载力比相同条件的短柱低。具体配筋要求如表1-26所示。

四、砌体结构的特点及技术要求（2A311024）★★★

砌体结构是以砂浆和块材砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构，是砖砌体、砌块砌体和石砌体结构的统称。在建筑工程中，砌体结构主要应用于以承受竖向荷载为主的内外墙体、基础、柱子、地沟等构件，还可应用于建造烟囱、小型水池、料仓等特种结构。

（一）砌体结构的特点

砌体结构主要包括如下特点。

（1）容易就地取材，比使用水泥、钢筋和木材造价低。

（2）具有较好的耐久性、良好的耐火性。

（3）保温隔热性能好，节能效果好。

（4）施工方便，工艺简单。

（5）具有承重与围护双重功能。

（6）自重大，抗拉、抗剪、抗弯能力低。

（7）抗震性能差。

（8）砌筑工程量繁重，生产效率低。

【例题·多选题】（2015年真题）关于砌体结构特点的说法，正确的是（）。

A.耐火性能好

B.抗弯性能差

C.耐久性较差

D.施工方便

E.抗震性能好

【解析】砌体结构具有的特点：①具有较好的耐久性、良好的耐火性，选项A正确；②施工方便，工艺简单，选项D正确；③自重大，抗拉、抗剪、抗弯能力低，选项B正确。

【答案】ABD

（二）砌体结构的主要技术要求

砌体结构的构造是确保房屋结构整体性和安全性的可靠措施。墙体的构造要求包括以下方面。

（1）预制钢筋混凝土板在混凝土圈梁上的支承长度不应小于80mm，板端伸出的钢筋，应与圈梁可靠连接，且同时浇筑；预制钢筋混凝土板在墙上的支承长度不应小于100mm。

（2）墙体转角处和从横墙交接处应沿竖向每隔400～500mm设拉结钢筋，其数量为120mm、240mm墙厚设置2φ6拉筋，厚度大于240mm的墙体平均每120mm墙厚设1根直径6mm的钢筋；或采用焊接钢筋网片，埋入长度从墙的转角或交接处开始计算，对实心砖墙每边不少于500mm，对多孔砖墙和砌块墙不小于700mm。

（3）填充墙、隔墙应分别采取措施与周边主体结构构件进行可靠连接，连接构造和嵌缝材料应能满足变形、传力、耐久和防护要求。

（4）在砌体中埋设管道时，不应在截面长边小于500mm的承重墙体和独立柱内埋设管线。

（5）砌块砌体应分皮错缝搭砌，上下皮之间的搭砌长度不得小于90mm。当搭砌长度不满足上述要求时，应在水平灰缝内设置不小于2根且不小于4mm的焊接钢筋网片（横向钢筋的间距不应大于200mm，网片每端应伸出该垂直缝不小于300mm）。

（6）混凝土砌块房屋，宜用不低于Cb20混凝土将纵横墙交接处，距墙中心线每边不小于300mm范围内的孔洞，沿全墙高灌实。

（7）框架填充墙墙体厚度不应小于90mm，砌筑砂浆的强度等级不宜低于M5（Mb5、Ms5）。

（8）可根据设计要求采用脱开或不脱开方法连接框架与填充墙。有抗震设防要求时宜采用填充墙与框架脱开的方法。当采用脱开方法时，墙体高度超过4m时宜在墙高中部设置与柱连通的水平系梁，系梁的截面高度不小于60mm，填充墙的高度不宜大于6m；当采用不脱开方法时，填充墙的长度超过5m或墙长大于2倍层高时，墙顶与梁宜有拉接措施，墙体中部应加设构造柱，墙的高度超过4m时宜在墙高中部设置与柱连接的水平系梁，当墙的高度超过6m时，宜沿墙每2m设置与柱连接的水平系梁，系梁的截面高度不小于60mm。