建筑工程结构课件

1、第一篇 建筑结构基本计算原理(1-2章） 第一章 绪论1.1 建筑结构的分类1.2 各种建筑结构特点及应用情况1.3 建筑结构基本理论及设计方法的发展1.4 建筑结构课程的要求、注意的问题1第一章 （共一讲） 本章的主要内容：建筑结构的分类；各类结构的优缺点及其应用和发展简况；本课程的学习方法和需要注意的问题。第一讲能力训练121.1 建筑结构的分类一.建筑结构定义 简单的说就是房屋的承重骨架。第一章 总论1.1 建筑结构的分类二、建筑结构的组成柱下基础楼板柱梁梁墙楼梯墙下基础地下室底板32）钢结构:以钢材(钢板、型钢）为主制作的结构3）砌体结构:由块材通过砂浆砌筑而成的结构4) 木结构 :指

2、全部或大部分用木材制作的结构5）混合结构:由两种及两种以上材料作为主要承重结构 的房屋此外还有钢混凝土组合结构、钢管混凝土等。 第一章 总论1.1 建筑结构的分类 按其承重结构的类型分为： 1）框架结构2）剪力墙结构3）框架剪力墙结构4）筒体结构。本 章 目 录51）框架结构采用梁、柱组成的结构体系作为建筑承重结构。框架结构的主要构件是梁和柱，而墙体只是作为 围护构件。可以做成预制或现浇框架，平面布置比较灵活， 可以获得较大的使用空间，比混合结构强度高整体性强，但随层数增多抗侧 刚度不足。 请看框架结构组成第一章 总论1.1 建筑结构的分类62）剪力墙结构 利用建筑物的纵向及横向的钢筋混凝土墙

3、体作为 主要承重构件，再配以梁板组成的承重结构体系。其墙体同时也起围护及分割房间的作用。整体性好，刚度大，抗震性能好，适于建造高层 建筑（1050层范围内都适用）。不过剪力墙间距太小，平面布置不灵活，自重 大，不适应建造公共建筑，一般适用于建造住宅。 请看剪力墙结构组成第一章 总论1.1 建筑结构的分类73）框架剪力墙结构 框架结构的基础上，沿框架纵、横方向的某些位 置，在柱与柱之间设置数道钢筋混凝土墙体作为 剪力墙。因此它是框架和剪力墙的有机结合，综合了二者 的优点：一个布置灵活，一个抗侧力高。 请看框架剪力墙结构组成第一章 总论1.1 建筑结构的分类81.2 各种建筑结构特点及应用情况一.

4、钢筋混凝土结构 第一章 总论1.2 各种建筑结构特点及应用情况 1.钢筋混凝土的组成： 钢筋+混凝土 (混凝土:现代主要的人造工程结构材料) 2.两种材料的基本力学特性： 钢筋 抗拉与抗压强度较高，破坏时表现出较好的延性； 混凝土抗压强度高，抗拉强度远低于其抗压强度 （之比约为10%，破坏时具有明显的脆性性质）10第一章 总论1.2 各种建筑结构特点及应用情况 钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力，在荷载作用下，可以保证两种材料协调变形，共同受力； 钢筋与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数（钢材为1.210-5，混凝土为(1.01.5)10-5），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而

5、导致两者间的粘结力破坏。5.钢筋与混凝土共同工作的条件： 钢筋（材）和混凝土两种材料的物理力学性能很不相同，他们可以结合在一起共同工作，是因为：127 混凝土结构的优缺点：优点 材料利用合理： 钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，基本无局部稳定问题，单位应力价格低，对于一般工程结构，经济指标优于钢结构。 可模性好： 混凝土可根据需要浇筑成各种性质和尺寸，适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱形结构等。 耐久性和耐火性较好，维护费用低： 钢筋有混凝土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强度随时间而增长；混凝土是不良热导体，30mm厚混凝土保护层可耐火2小时，使钢筋不

6、致因升温过快而丧失强度。第一章 总论1.2 各种建筑结构特点及应用情况 14 现浇混凝土结构的整体性好： 通过合适的配筋，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。 刚度大、阻尼大： 有利于结构的变形控制。 易于就地取材： 混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年来，已有利用工业废料来制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。第一章 总论1.2 各种建筑结构特点及应用情况15缺点： 自重大：不适用于大跨、高层结构。第一章 总论1.2 各种建筑结构特点及应用情况 抗裂性差：普通RC结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，环境较差(露天、沿海、化

7、学侵蚀)时会影响耐久性；也限制了普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。 承载力有限：在重载结构和高层建筑底部结构，构件尺寸太大，减小使用空间。 施工复杂，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长，施工受季节、天气的影响较大。 混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。168 混凝土结构的发展与应用概况混凝土结构的开始应用于土木工程距今仅150多年。1824年英国人阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水泥。1849年法国人朗波(L.Lambot)制造了第一只钢筋混凝土小船。 1872年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋。 与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并不长，但发展非常迅速，

8、是目前土木工程结构中应用最为广泛结构，而且高性能混凝土和新型混凝土结构形式还在不断发展。第一章 总论1.2 各种建筑结构特点及应用情况17第一阶段：从钢筋混凝土的发明至上世纪初钢筋和混凝土的强度都比较低。主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。第一章 总论1.2 各种建筑结构特点及应用情况混凝土结构的发展在结构方面：目前，钢筋混凝土结构向大跨度、高层发展 在材料方面：向高强、轻质、耐久、抗震的方向发展。 18第一章 总论1.2 各种建筑结构特点及应用情况第三阶段：二战以后到现在随着建设速度加快，对材料性能和施工技术提出更高要求，出现装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生产技术。

9、高强混凝土和高强钢筋的发展、计算机的采用和先进施工机械设备的发明，建造了一大批超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程，成为现代土木工程的标志。20二.砌体结构 第一章 总论1.2 各种建筑结构特点及应用情况 1.砌体结构的组成：砌块砂浆 2.材料的基本力学特性： 砌体抗压强度较高，但抗拉强度很低；3.砌体结构的优缺点：优点： 较易就地取材、具有很好的耐火性，以及较好的化学及大气稳定性、成本低较经济。缺点： 自重大，强度低、砌筑工作繁重、砂浆和砌块的粘结力较 弱、占用农田，影响环境。21第一章 总论1.2 各种建筑结构特点及应用情况 第三阶段：解放后到现在 在原有基础上有了长足

10、的进步。无论在桥梁、房屋，且在新结构、新技术方面也有了很大的发展，并建立了具有我国特色的结构设计计算理论。第二阶段：19世纪中叶到解放前 砌体材料主要还是粘土砖，由于在封建及后来的半殖民地半封建制度下，砖石结构的实践和理论发展缓慢。（2）发展趋势：高强、空心、薄壁大板和配筋砌体等。23三.钢结构 第一章 总论1.2 各种建筑结构特点及应用情况 1.钢结构的特点 ：优点：（1）强度高、强重比大；塑性、韧性好；（2）材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高；（3）工厂化生产，工业化程度高，施工速度快；缺点： 钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。 244 钢结构的初始缺陷几何缺陷：初弯曲 初倾斜 杆件长

11、度误差材料缺陷：钢材并非理想的匀质体和各向同性体本 章 目 录第一章 总论工厂制造：验收、放样、加工、装配、矫正、除锈和涂漆工地安装：扩大拼装、吊装就位、临时固定、最后固定3 钢结构的建造过程1.2 各种建筑结构特点及应用情况 5 钢结构的发展发展低合金高强度钢材和型钢品种结构和构件设计计算方法的深入研究结构形式的革新结构优化设计261.3 建筑结构基本理论及设计 方法的发展一.结构设计方法的发展过程 1. 弹性理论为基础的容许应力设计方法2. 破坏阶段设计方法3. 极限状态设计方法4. 概率设计法：以近似概率为基础的极限 状态设计法。未来：全概率设计法、生命全过程设计法第一章 总论1.3 建

12、筑结构基本理论及设计方法的发展27二.我国现行结构设计规范（部分） 建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001建筑结构荷载规范GB5009-2001混凝土结构设计规范GB50010-2002砌体结构设计规范GB50003-2001钢结构设计规范GB50017-2003。设计人员必须遵照各种结构类型设计规范或规程进行设计。各种设计规范或规程是具有约束性和立法性的文件，其目的 是使工程结构的设计在符合国家经济政策的条件下，保证设计 质量和工程项目的安全可靠。注意在学习中，有关基本理论的应用最终都要落实到规范的 具体规定。第一章 总论1.3 建筑结构基本理论及设计方法的发展本 章 目 录28

13、1.4 建筑结构课程的要求、特点及学习方法第一章 总论1.应通过实习、参观等各种渠道，了解建筑物各构件的受力特点、结构布置、结构构造，从而来积累感性认识。二. 学习中应注意的问题2.完成一定量的习题有助于理解和掌握本课程的内容和基本概念；按要求完成单项能力训练和综合能力训练，在掌握知识的前提下培养职业能力。30第一章 绪论1.4 建筑结构课程的要求、特点及学习方法3.建筑结构材料的力学性能、结构构件的内力计算与建筑材料、建筑力学课程密切相关，建筑结构课程是建筑施工、建筑施工项目管理、地基与基础等课程的基础课程。因此学好本课程，有助于理解和学好其他课程。4.建筑结构构件的计算方法，大部分是建立在

14、实验的基础上，特别是混凝土和砌体构件，由于所用材料的物理力学性能的复杂性，对实验的依赖性很强。学习中要特别注意计算公式的适用范围和限制条件。 31第一章 绪论1.4 建筑结构课程的要求、特点及学习方法5.本课程中涉及众多的构造措施与结构计算，它们在课程中有着同等重要的地位。各种构造措施是长期科学实验和工程实践经验的总结，是对结构计算中未考虑到的因素所采取的技术措施。工程事故常常是由于不重视构造措施或构造措施不当而发生的。因此在学习中要充分重视构造措施和构造处理，并注意弄清其中的道理。32第一章 绪论6.建筑结构设计规范、规程是多年来建筑科学研究成果和工程实践经验的总结，是国家颁布的技术规定和标

15、准，已具有某些法律性质，设计、施工、工程管理人员应严格遵守和执行。在学习本课程时，自觉查阅、熟悉有关规范，以便于工作中应用。1.4 建筑结构课程的要求、特点及学习方法33第一章 绪论1.4 建筑结构课程的要求、特点及学习方法三.本课程的教学环节1.课堂教学及讨论；2.教学试验；（实验录像）3.单项能力训练；（在课堂或课后）4.综合能力训练（专题训练、课程设计）；5.工程经验积累（自行安排）。本 章 目 录作业思考题34 容许应力设计法钢筋混凝土结构的受力性能不是弹性的；结构中一点达到容许应力，结构即认为失效；没有考虑结构功能的多样性要求；安全系数是凭经验确定的，缺乏科学依据。35 破损阶段设计

16、法 整个截面达到极限承载力才认为失效，考虑了材料塑性和强度的充分发挥，极限荷载可以直接由试验验证，构件的总安全度较为明确。 但安全系数K仍然凭经验确定， 没有考虑结构功能的多样性要求的问题。36极限状态设计法 除要求对承载力极限状态进行设计外，还包括的挠度和裂缝宽度（适用性）的极限状态的设计。 对于承载力极限状态，针对荷载、材料的不同变异性，不再采用单一的安全系数，而采用的多系数表达， 材料强度 fck 和 fsk 是根据统计后按一定保证率取其下限分位值，反映的材料强度的变异性。 荷载值 qik 也尽可能根据各种荷载的统计资料，按一定保证率取其上限分位值。 荷载系数 kqi ，材料强度系数 k

17、c 和 ks 仍按经验确定，但对于不同荷载的变异大小，可取不同的荷载系数。37以概率理论为基础的极限状态设计法 由于实际结构中的不确定性，因此无论如何设计结构，都会有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。 为了科学定量的表示结构可靠性的大小，采用概率方法是比较合理的。 失效概率越小，表示结构可靠性越大。因此，可以用失效概率来定量表示结构可靠性的大小。结构可靠性的概率度量称为结构可靠度。 当失效概率Pf小于某个值时，人们因结构失效的可能性很小而不再担心，即可认为结构设计是可靠的。该失效概率限值称为容许失效概率Pf。失效概率Pf = P (S R)383940 4142PPPP素混凝土梁承载力小，破坏突然钢筋混凝土梁承载力大，变形性能好，破坏有预告配筋的作用： （1）提高结构的承载力；（2）调整结构的破坏形态。 43北京饭店新楼44 45 46 47 广州白云宾馆36004000800080006600030003600030006600080008000400036007000078507850230033层，112.45米，剪力墙