内容简介
《一、二级注册结构工程师必备规范汇编(修订缩印本 套装上下册)》收录了2016年度全国一、二级注册结构工程师专业考试所使用的30种规范、规程和条文说明,另外4种规范由于种种原因未能收录,请参见相关规范。这样,考生一册在手,不仅消除了搜集上述规范和规程所带来的困扰,而且也解决了携带诸多规范带来的不便,节省了考生的宝贵时间。
内页插图
目录
上册:
1.建筑结构可靠度设计统一标准(GB 50068-2001)
2.建筑结构荷载规范(GB 50009-2012)
3.建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)
4.建筑工程抗震设防分类标准(GB 50223-2008)
5.建筑地基基础设计规范(GB 50007-2011)
6.建筑边坡工程技术规范(GB 50330-2013)
7.建筑地基处理技术规范(JGJ 79-2012)
8.建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB 50202-2002)
9.混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)
10.混凝土结构工程施工质量验收规范(GB 50204-2002) (2010年版)
11.型钢混凝土组合结构技术规程(JGJ 138-2001)
12.钢结构设计规范(GB 50017-2003)
13.冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB 50018-2002)
14.钢结构工程施工质量验收规范(GB 50205-2001)
下册:
15.钢结构焊接规范(GB 50661-2011)
16.高层民用建筑钢结构技术规程(JGJ 99-98)
17.空间网格结构技术规程(JGJ 7-2010)
18.砌体结构设计规范(GB 50003-2011)
19.砌体结构工程施工质量验收规范(GB 50203-2011)
20.木结构设计规范(GB 50005-2003) (2005年版)
21.木结构工程施工质量验收规范(GB 50206-2012)
22.烟囱设计规范(GB 50051-2013)
23.高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010)
24.高层民用建筑设计防火规范(GB 50045-95) (2005年版)
25.建筑桩基技术规范(JGJ 94-2008)
26.混凝土异形柱结构技术规程(JGJ 149-2006)
27.钢结构高强度螺栓连接技术规程(JGJ 82-2011)
28.城市桥梁设计规范(CJJ 11-2011)
29.城市桥梁抗震设计规范(CJJ 166-2011)
30.既有建筑地基基础加固技术规范(JGJ 123-2012)
附录一 2016年度全国一级注册结构工程师专业考试所使用的规范、标准
附录二 2016年度全国二级注册结构工程师专业考试所使用的规范、标准
前言/序言
建筑工程设计与施工的基石:结构安全与规范详解 在中国飞速发展的城市化进程中,高层建筑、复杂桥梁、地下空间等大型工程项目层出不穷,对工程建设的安全性、可靠性和耐久性提出了前所未有的挑战。而这一切的核心,便是结构工程。结构工程师作为建筑工程设计与施工的灵魂人物,其专业知识、技术能力以及对行业规范的熟稔程度,直接关系到工程项目的成败,更事关人民生命财产安全。 本文旨在探讨与结构工程设计和施工密切相关的各类知识体系,涵盖结构设计理论、材料力学、工程结构抗震、建筑结构荷载、以及贯穿工程始终的各项国家和行业规范。本文不涉及具体书籍的介绍,而是从宏观角度梳理结构工程师在实践中必须掌握的知识领域,为相关从业者和学习者提供一个清晰的学习和发展框架。 一、结构设计理论:构筑工程的骨骼 结构设计理论是结构工程师进行工程设计的基石。它包含了一系列 fundamental 原理和方法,用于分析和计算结构的受力情况,并在此基础上进行构件的尺寸设计和材料选择。 材料力学(Mechanics of Materials): 这是结构设计理论的入门和核心。它研究固体材料在各种外力作用下的应力(stress)、应变(strain)和变形(deformation)规律。理解材料的弹性(elasticity)、塑性(plasticity)、强度(strength)、刚度(stiffness)和韧性(toughness)等力学性能,是进行结构计算和安全评估的前提。经典内容包括应力分析(如轴向、弯曲、剪切、扭转应力)、应变分析、应力-应变关系(胡克定律)、材料的许用应力(allowable stress)和强度理论等。 结构力学(Structural Mechanics): 在材料力学的基础上,结构力学进一步研究复杂结构的整体受力行为。它涉及到结构的静力分析(static analysis)和动力分析(dynamic analysis)。静力分析主要研究结构在静荷载作用下的平衡状态,常用方法包括力法(force method)、位移法(displacement method)和有限元分析(finite element analysis, FEA)。动力分析则关注结构在动荷载(如地震、风荷载、机械振动)作用下的响应,包括结构的振动特性(如自振频率、振型)和抗震设计。 弹性力学(Elasticity)与塑性力学(Plasticity): 弹性力学是结构力学的重要分支,研究材料在弹性范围内工作的结构。而塑性力学则研究材料在超过屈服强度后进入塑性变形阶段的力学行为,这对于分析结构的承载能力极限和进行失效分析至关重要,尤其是在抗震设计和结构安全评估中。 极限状态设计法(Limit State Design): 现代结构设计普遍采用极限状态设计法,即将结构的设计目标设定为防止其在各种可能的荷载作用下,在正常使用和偶然事件发生时,达到不能满足设计要求的状态。极限状态主要分为两类:承载能力极限状态(ultimate limit state, ULS),指结构在最不利荷载作用下可能发生破坏的状态,如倾覆、坍塌、失稳;正常使用极限状态(serviceability limit state, SLS),指结构在使用过程中可能出现变形过大、裂缝过宽、振动过大等影响正常使用的状态。 二、结构荷载的确定:量化外部影响 结构设计首先需要准确地确定作用在结构上的各种荷载(loads)。荷载的种类繁多,其大小和分布会直接影响结构的内力(internal forces)和变形。 恒荷载(Dead Loads): 包括结构自重、装修材料自重、固定设备自重等。恒荷载通常是持久且相对稳定的。 活荷载(Live Loads): 指随时间变化的荷载,如人员、家具、设备、车辆、堆放物等的荷载。活荷载的大小和分布具有不确定性,通常根据建筑的使用功能和国家规范进行取值。 风荷载(Wind Loads): 作用在建筑物表面的风压力,其大小与风速、建筑物形状、高度、周围环境等因素有关。风荷载是高层建筑和轻质结构设计中必须考虑的重要荷载。 雪荷载(Snow Loads): 在寒冷地区,屋面上的积雪荷载是重要的考虑因素。雪荷载的大小与当地的降雪量、屋面坡度等有关。 地震作用(Seismic Actions): 地震作用是结构设计中最复杂、最重要的荷载之一。其特点是具有随机性、周期性和显著的动力效应。抗震设计旨在保证结构在规定烈度的地震作用下不至于发生倒塌,保障人员安全。 其他荷载: 包括温度作用(thermal effects)、土压力(earth pressure)、水压力(hydrostatic pressure)、冲击荷载(impact loads)等,根据工程的具体情况进行考虑。 三、工程结构类型与材料:构筑物的构成要素 结构工程师需要根据工程的特点、荷载要求、经济性、耐久性等因素,选择合适的结构体系和结构材料。 结构体系(Structural Systems): 框架结构(Frame Structure): 由梁、柱、节点组成的承重体系,适用于多层和高层建筑。 剪力墙结构(Shear Wall Structure): 由钢筋混凝土墙体构成的承重体系,具有良好的抗侧移能力,适用于高层建筑和公寓楼。 筒体结构(Tube Structure): 将剪力墙布置在建筑周边形成的筒体,抗侧移能力更强,适用于超高层建筑。 钢结构(Steel Structure): 采用钢材构件组成的结构,具有强度高、自重轻、施工快的优点,广泛应用于大跨度建筑、桥梁、厂房等。 砌体结构(Masonry Structure): 由砖、砌块等材料砌筑的结构,适用于低层和多层建筑。 木结构(Timber Structure): 以木材为主要材料的结构,具有环保、美观的特点,在一些特定建筑中得到应用。 组合结构(Composite Structure): 结合不同材料的优点,如钢-混凝土组合结构。 结构材料(Structural Materials): 钢筋混凝土(Reinforced Concrete, RC): 最常用的结构材料,结合了混凝土的抗压性和钢筋的抗拉性,具有良好的整体性、耐久性和经济性。 钢材(Steel): 具有高强度、高韧性、良好的延展性,适用于大跨度、重型结构。 砌体材料(Masonry Materials): 如烧结砖、混凝土空心砌块等,用于砌体结构。 木材(Timber): 天然材料,具有良好的生态性能。 其他材料: 如预应力混凝土(prestressed concrete, PC)、纤维增强聚合物(fiber reinforced polymer, FRP)等。 四、抗震设计:应对地震挑战 中国地处环太平洋地震带,地震活动频繁,因此抗震设计是中国结构工程设计中至关重要的一环。 地震作用的模拟与分析: 包括地震波的选取、反应谱(response spectrum)的应用、时程分析(time history analysis)等方法,用于模拟地震作用下结构的动力响应。 抗震设防烈度(Seismic Design Intensity): 根据地区地震危险性确定建筑物的抗震设防烈度,以此作为抗震设计的依据。 抗震构造措施(Seismic Design Measures): 包括但不限于: 提高结构的整体性: 确保结构各部分能够协同工作,避免局部破坏。 增强结构的延性(Ductility): 使结构在地震作用下能够发生较大的塑性变形而不至于突然倒塌,即所谓的“柔性抵抗”。 设置耗能构件(Energy Dissipation Devices): 如阻尼器(dampers),用于吸收地震能量。 合理布置抗侧力构件: 如剪力墙、框架柱、支撑等。 对连接节点进行加强: 确保连接的牢固可靠。 液态阻尼器(Viscous Dampers)、摩擦阻尼器(Friction Dampers)、金属屈服阻尼器(Metallic Yielding Dampers)等: 这些装置通过将地震能量转化为热能或其他形式的能量来减小结构的振动响应。 隔震技术(Seismic Isolation): 在结构底部设置隔震层,将上部结构与地面运动隔离,从而大幅度减小地震力向上传递。 五、国家与行业规范:指导工程实践的法典 规范是结构工程师在工程实践中最直接、最权威的指导性文件。它们将科学研究的成果、工程实践的经验、以及社会对工程安全性的要求,以条文的形式固定下来,是保障工程质量和安全的重要法律依据。 国家标准(National Standards, GB): 具有普遍适用性和法律效力,例如《建筑结构荷载规范》、《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《钢结构设计规范》等。这些国家标准涵盖了结构设计、计算、材料选用、施工验收等各个环节。 行业标准(Industry Standards, JGJ/T, JG): 通常针对特定类型的工程或特定技术领域,由行业主管部门制定,例如《民用建筑设计统一标准》、《高层民用建筑设计防火规范》等。 地方标准(Local Standards): 在国家和行业标准的基础上,根据地方的实际情况制定的标准。 规范的理解与应用: 结构工程师必须深入理解每一条规范的含义、适用范围、计算方法和构造要求。在实际工程中,需要严格按照规范进行设计计算、图纸绘制、施工指导和质量检验。对于规范中未明确规定的情况,则需要依靠工程师的专业判断,并参考相关的研究成果和工程经验。 规范的更新与迭代: 科学技术在不断发展,工程经验在不断积累,因此国家和行业规范也会定期进行修订和更新。结构工程师需要及时关注最新的规范版本,确保设计和施工符合当前最新的技术要求和安全标准。 六、计算机辅助设计(CAD)与工程仿真(FEA):提升设计效率与精度 随着计算机技术的发展,CAD软件和有限元分析软件已成为结构工程师不可或缺的工具。 CAD软件: 如AutoCAD、Revit等,用于绘制结构施工图纸,提高绘图效率和准确性。 有限元分析(FEA)软件: 如ANSYS、ABAQUS、SAP2000、ETABS等,能够对复杂结构的受力性能进行精细化模拟和分析,对于高层建筑、大跨度桥梁、特殊结构等复杂工程尤为重要,能够帮助工程师更准确地预测结构的变形、应力分布和动力响应。 BIM技术(Building Information Modeling): 将建筑的物理和功能特性信息集成到一个三维模型中,贯穿于建筑的整个生命周期,为结构设计、碰撞检测、施工模拟、运维管理提供了强有力的支持。 结语 结构工程是一门融合了科学、技术与艺术的学科。一个安全、可靠、经济、美观的建筑,离不开结构工程师扎实的专业知识、严谨的工作态度以及对行业规范的深刻理解和严格遵守。从基础的材料力学到复杂的动力分析,从精密的计算到规范的应用,每一个环节都凝聚着智慧与责任。不断学习、持续实践、勇于创新,是每一位结构工程师在职业生涯中不断前行的动力。