AutoCAD 2014中文版土木工程设计从入门到精通.doc

第 土木工程设计基本知识 土木工程设计要点 土木工程设计施工图简介 制图基本规定 施工图编制 任务驱动项目案例 1.1 土木工程设计基本知识 本节简要讲述土木工程设计的相关基础知识，为后面学习具体的土木工程设计进行理论准备。 1.1.1 建筑结构的功能要求 根据我国《建筑结构可靠度设计统一标准》，建筑结构应该满足的功能要求可以概括为： 安全性建筑结构应能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载和变形，在偶然事件（如地震、爆炸等）发生时和发生后保持必的整体稳定性，不致发生倒塌。 适用性结构在正常使用过程中应具有良好的工作性。例如，不产生影响使用的过大变形或振幅，不发生足以让使用者不安的过宽的裂缝等。 耐久性结构在正常维护条件下应具有足够的耐久性，完好使用到设计规定的年限，即设计使用年限。例如，混凝土不发生严重风化、腐蚀、脱落钢筋不发生锈蚀等。 良好的土木工程设计应能满足上述要求，这样设计的结构是安全可靠的。 1.2 结构功能的极限状态 整个结构或者结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定状态称为该功能的极限状态，例如，构件即将开裂、倾覆、滑移、压屈、失稳等。也就是，能完成预定的各项功能时，结构处于有效状态；反之，则处于失效状态有效状态和失效状态的分界，为极限状态，是结构开始失效的标。 极限状态可以分为两类1．承载能力极限状态 结构或构件达到最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态，为承载能力极限状态。当结构或构件由于材料强度不够而破坏，或因疲劳而破坏，或产生过大的塑性变形而不能继续承载，结构或构件丧失稳定；结构转变为机动体系时，结构或构件就超过了承载能力极限状态。超过承载能力极限状态后，结构或构件就不能满足安全性的要求。 2正常使用极限状态 结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态。例如，当结构或构件出现影响正常使用的过大变形裂缝过宽、局部损坏和振动时，可认为结构和构件超过了正常使用极限状态。超过了正常使用极限状态，结构和构件就不能保证适用性和耐久性的功能要求。 结构和构件承载能力极限状态进行计算后，还应该正常使用极限状态进行验算。通常在设计时要保证构造措施满足要求，这些构造措施在后面章节的绘图过程中会详细介绍。 1.3 土木工程设计方法的演变 随着结构效应及计算方法的进步，土木工程设计方法也从最初的简单考虑安全系数法发展到考虑各种因素的概率设计方法。 1容许应力设计方法 对于在弹性阶段工作的构件，容许应力方法有一定的设计可靠性，例如钢结构。尽管材料在受荷后期表现出明显的非线性，但是在当时由于设计人员对于线弹性力学更为熟悉，所以在设计具有明显非线性的钢筋混凝土结构时，仍然采用材料力学的方法 剪应力： 2．破损阶段设计方法 破损阶段设计方法相对于容许应力设计方法的最大贡献就是：通过大量的钢筋混凝土构件试验，建立了钢筋混凝土构件抗力的计算表达式。 3极限状态设计方法 相对于前两种设计方法，极限状态设计方法的创新点在于： 1）首次提出两类极限状态：抗力设计值≥荷载效应设计值；裂缝最大值≤裂缝允许值挠度最大值≤挠度允许值。 2）提出了不同功能工程的荷载观测值的概念，在观测值的基础上提出了荷载取用值的概念：荷载取用值大于1的系数×荷载观测值。 3）提出了材料强度的实测值和取用值的概念强度取用值＝小于1的系数×强度实测值。 4）提出了裂缝及挠度的计算方法和控制标准。 尽管极限状态设计方法有创新点，但是也存在某些缺点： 1）荷载的离散度未给出2）材料强度的离散度未给出3）荷载及强度系数仍为认为经验值。 4半概率半经验设计法 半概率半经验设计方法其本质是极限状态设计法，但是与极限状态设计方法相比，又有一定的改进： 1）对荷载在观测值的基础上通过统计给出标准值2）对材料强度在观测的基础上通过统计分析给出材料强度标准值。 但是对于荷载及材料系数仍然是人为经验所定。 5近似概率设计法 近似概率设计法将随机变量R和S的分布只用统计平均值μ和标准值σ来表征，且在运算过程中对极限状态方程进行线性化处理。 但是此设计方法也存在一些缺陷： 1）根据截面抗力设计出的结构，存在着截面失效不等于构件失效，更不等于结构失效，因此不能很准确表征结构的抗力效应。 2）未考虑不可预见的因素的影响。 6全概率设计方法 全概率设计方法就是全面考虑各种影响因素，并基于概率论的结构优化设计方法。1.1.4 结构分析方法 结构分析应以结构的实际工作状况和条件为依据，并且在所有的情况下均应对结构的整体进行分析，结构中的重要部分、形状突变部位以及内力和变形有异常变化的部分（例如较大孔洞周围、节点极其附近、支座和集中荷载附近等），必要应另作更详细的局部分析，结构分析的结果都应有相应的构造