建筑力学课件：第一讲 建筑结构的基本知识

1、1 建筑力学与结构概述 第一讲 建筑结构的基本知识2 结构抗震知识 3 本讲小结1 中国建筑具有悠久的历史和鲜明的特色，在世界建筑历史上占有重要的地位。在这漫长的岁月中，中国建筑逐步发展形成独特的建筑体系，在城市规划、园林、民居、建筑技术与艺术等方面均取得了辉煌的成就。古往今来，中国出现了许多著名的建筑物，秦汉的万里长城，南北朝的寺观、塔楼和石窟，明清时代的故宫等至今仍让人为之赞叹。 2龙门石窟西安大雁塔3水立方鸟巢41建筑力学与结构概述1 建筑力学与结构概述5建筑中由若干构件连接而成的能承受作用的平面或空间体系称为建筑结构。建筑结构由水平构件、竖向构件和基础组成。水平构件包括梁、板等，用以承

2、受竖向荷载；竖向构件包括柱、墙等，其作用是支承水平构件或承受水平荷载；基础的作用是将建筑物承受的荷载传至地基。1.1 建筑结构的概念及分类建筑结构骨架1 建筑力学与结构概述1.1 建筑结构的概念及分类 知识点1：什么是建筑结构？什么是作用？什么是荷载？作用与荷载之间有什么区别和联系？6这里所说的“作用”是指能使结构或构件产生效应（内力、变形、裂缝等）的各种原因的总称。作用可分为直接作用和间接作用。直接作用即习惯上所说的荷载，是指施加在结构上的集中力或分布力系，如结构自重、家具及人群荷载、风荷载等。间接作用是指引起结构外加变形或约束变形的原因，如地震、基础沉降、温度变化等。1 建筑力学与结构概述

3、7(1) 混凝土结构 混凝土结构是素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的总称。素混凝土结构是指由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构，在建筑工程中一般只用做基础垫层或室外地坪。钢筋混凝土结构是指配置钢筋的混凝土结构。在混凝土内配置受力钢筋，能明显提高结构或构件的承载能力和变形性能。 知识点2：按照所用材料不同，建筑结构可以分为哪几类？各有何特点？1 建筑力学与结构概述8在结构承受荷载之前，预先对混凝土受拉区人为地施加压应力，以抵消或减少外荷载产生的拉应力，从而达到使构件在正常的使用荷载下不开裂，或者延迟开裂、减小裂缝宽度的目的，这种结构称为预应力混凝土结构。钢筋混凝土结构建筑1 建

4、筑力学与结构概述9钢筋混凝土结构的优点： 就地取材 耐久性好 整体性好 可模性好 耐火性好 刚度大，承载力高1 建筑力学与结构概述想一下钢筋混凝土的缺点呢？10（2） 砌体结构 由块体（砖、石材、砌块）和砂浆砌筑而成的墙、柱。作为建筑物主要受力构件的结构称为砌体结构它是砖砌体结构、石砌体结构和砌块砌体结构的统称。 砌体结构建筑1 建筑力学与结构概述11砌体结构主要有以下优点： 取材方便，造价低廉。具有良好的耐火性及耐久性。 具有良好的保温、隔热、隔音性能，节能效果好。 施工简单，技术容易掌握和普及，也不需要特殊的设备。1 建筑力学与结构概述12（3） 钢结构钢结构系指以钢材为主制作的结构。 钢

5、结构1 建筑力学与结构概述13钢结构具有以下主要优点： 材料强度高，自重轻，塑性和韧性好，材质均匀； 便于工厂生产和机械化施工，便于拆卸，施工工期短； 具有优越的抗震性能； 无污染、可再生、节能、安全，符合建筑可持续发展的原则，可以说钢结构的发展是21世纪建筑文明的体现。钢结构的缺点：易腐蚀，需经常用油漆维护，故维护费用较高；耐火性差，当温度达到250时，钢结构的材质将会发生较大变化，当温度达到500时，结构会瞬间崩溃，完全丧失承载能力。1 建筑力学与结构概述14（4） 木结构木结构是指全部或大部分用木材制作的结构。优缺点：易于就地取材，制作简单，但易燃、易腐蚀、变形大，并且木材使用受到国家严

6、格限制，因此已很少采用。木结构房屋1 建筑力学与结构概述15(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称为混合结构。 混合结构(a) 砖混结构； (b) 木结构与混凝土的混合结构1 建筑力学与结构概述16多层混合结构一般是砖混结构，即以砖砌体为竖向承重构件，钢筋混凝土结构为水平承重构件的结构体系。高层混合结构一般是钢-混凝土混合结构，即由钢框架或型钢混凝土框架与钢筋混凝土筒体所组成的共同承受竖向和水平作用的结构。 1.1 建筑力学与结构概述17石砌体胡夫金字塔埃菲尔铁塔佛宫寺木塔1 建筑力学与结构概述181.2 建筑结构的功能和极限状态 知识点3：建筑结构应满足哪些功能要求？其

7、中最重要的一项是什么？如何定义建筑结构的极限状态？（1） 结构的安全等级1 建筑力学与结构概述安全等级 破坏后果 建筑物类型 一级 很严重 重要的房屋（医院、影剧院、体育馆和高层建筑等）二级 严重 一般的房屋三级 不严重 次要的房屋 建筑结构的安全等级19（2） 结构的设计使用年限所谓设计使用年限，是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。1 建筑力学与结构概述类 别 设 计 使 用 年 限 （年） 备注 45临时性结构 325易于替换的结构构件 250普通房屋和构筑物 1100 纪念性建筑和特别重要的建筑结构 结构的设计使用年限分类20（3） 结构的功能要求 建筑结

8、构在规定的设计使用年限内应满足安全性、适用性和耐久性三项功能要求。它们总称为结构的可靠性。1 建筑力学与结构概述 结构的设计使用年限虽然与结构使用寿命有联系，但不等同。当结构的使用年限超过设计使用年限后，并不意味着结构就要报废，但其可靠度将逐渐降低。21（4） 结构功能的极限状态结构能满足功能要求，则称结构“可靠”或“有效”，否则称结构“不可靠”或“失效”。区分结构工作状态“可靠”与“失效”的界限是“极限状态”。因此，结构的极限状态可定义为：整个结构或结构的一部分，超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能（安全性、适用性、耐久性）要求，该特定状态称为该功能的极限状态。结构极限状态分为以下两

9、类： 承载能力极限状态 正常使用极限状态1 建筑力学与结构概述222结构抗震知识2 结构抗震知识232 结构抗震知识 （1） 唐山大地震（2） 汶川地震（3） 日本地震 知识点4：地震的相关概念、分类及地震的破坏作用。24（1） 地震的成因及分类地震俗称地动，是一种具有突发性的自然现象，其作用结果是引起地面的颠簸和摇晃。地震发生的地方称为震源；震源正上方的地面称为震中；震中附近地面运动最激烈，也是破坏最严重的地区，称为震中区或极震区；地面上某处到震中的距离称为震中距；地震时地面上破坏程度相近的点连成的线称为等震线；震源至地面的距离称为震源深度。（如下页图所示）地震引起的振动以波的形式从震源向四

10、周传播，这种波就称为地震波。2.1 地震的基本概念2 结构抗震知识25 地震示意图2 结构抗震知识26（2） 震级和烈度地震的震级是衡量一次地震大小的等级，用符号M表示。地震的震级M，一般称为里氏震级。当震级提高一级，地面振动振幅增加约10倍，而能量增加近32倍。一般来说，M2的地震，人们感觉不到，称为微震；M=24的地震称为有感地震；M5的地震，会引起建筑物不同程度的破坏，统称为破坏性地震；M7的地震称为强烈地震或大地震；M8的地震称为特大地震。地震烈度是指某一地区的地面及建筑遭受到一次地震影响的强弱程度。2 结构抗震知识27 地震的震级与地震烈度是两个不同的概念，对于一次地震，只能有一个震

11、级，但可以有多个烈度。一般来说离震中愈远地震烈度愈小，震中区的地震烈度（震中烈度）最大。我国地震烈度分为112度。 搜一搜：唐山地震、汶川地震各是几级地震，地震时震中区地震烈度又各是多少度？1.2 结构抗震知识28（1） 地表的破坏在强烈地震作用下，地表的破坏现象为：地裂缝、喷砂冒水、地面下沉及河岸、陡坡滑坡。2.2 地震的破坏作用地表的破坏2 结构抗震知识29（2） 建筑物破坏 结构丧失整体稳定性。房屋建筑或构筑物是由许多构件组成的，在强烈地震作用下，构件连接不牢、支撑长度不够和支撑失稳等都会使结构丧失整体性而破坏。 强度破坏。对于未考虑抗震设防或设防不足的结构，在具有多向性的地震力的作用下

12、，会使构件因强度不足而破坏。如地震时砖墙产生交叉斜裂缝，钢筋混凝土柱被剪断、压酥等。（如下页图） 地基失效。在强烈地震作用下，地基承载力可能下降甚至丧失，也可能由于地基饱和砂层液化而造成建筑物沉陷、倾斜或倒塌。2 结构抗震知识30 建筑物破坏（强度破坏）2 结构抗震知识31 地基失效2 结构抗震知识32（3） 次生灾害 次生灾害是指地震时给排水管网、煤气管道、供电线路的破坏，以及易燃、易爆、有毒物质和核物质容器的破裂，造成的水灾、火灾、污染、瘟疫等严重灾害。 次生灾害2 结构抗震知识33（1） 抗震设防依据 基本烈度 一个地区的基本烈度是指该地区今后50年时间内，在一般场地条件下，可能遭遇到超

13、越概率为10%的地震烈度。 设防烈度 一般情况下，可采用中国地震动参数区划图的地震基本烈度。我国规定69度必须进行抗震设防。2.3 建筑抗震设防分类和设防标准2 结构抗震知识34（2） 抗震设防目标建筑抗震设计规范(GB 500112010)规定以“三个水准”来表达抗震设防目标，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。 第一水准：当遭受到多遇的低于本地区设防烈度的地震（小震）影响时，建筑一般应不受损坏或不需修理仍能继续使用。 第二水准：当遭受本地区设防烈度的地震（中震）影响时，建筑可能有一定的损坏，经一般修理和不需修理仍能继续使用。 第三水准：当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震（大震）影响时，建筑

14、不致倒塌或不发生危及生命的严重破坏。1.2 结构抗震知识35(3) 建筑抗震设防分类建筑工程抗震设防分类标准将建筑按其使用功能的重要程度不同，分为以下四类： 甲类建筑使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑（如核电站，核设施，水库，大坝，堤防，贮油、贮气、贮存易燃易爆及剧毒、强腐蚀物质的设施等）； 乙类建筑地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提供设防标准的建筑（如消防、急救、供水、供电、通讯等）； 丙类建筑甲、乙、丁类以外的一般建筑（如一般的公共建筑、住

15、宅、旅馆、厂房等）； 丁类建筑抗震次要建筑（如储存物品价值低的一般仓库，人员活动少的辅助建筑等）。1.2 结构抗震知识36（4） 抗震设防标准 甲类建筑地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，当抗震设防烈度为68度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当抗震设防烈度为9度时，应符合比9度更高的要求。 乙类建筑地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，当设防烈度为68度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当抗震设防烈度为9度时，应符合比9度更高的要求。 丙类建筑地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度要求。 丁类建筑地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震

16、措施应允许比本地区抗震设防烈度适当降低，但设防烈度为6度时，不应降低。1.2 结构抗震知识37 所谓建筑抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。建筑抗震概念设计的基本内容和要求如下： 选择对抗震有利的场地和地基； 选择对抗震有利的建筑平面和立面； 选择技术上、经济上合理的抗震结构体系。2.4 建筑抗震概念设计2 结构抗震知识381. 建筑中由若干构件连接而成的能承受作用的平面或空间体系称为建筑结构。作用可分为直接作用和间接作用，直接作用即习惯上所说的荷载，间接作用不能称为荷载。2. 按照承重结构所用的材料不同，建筑结构可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构和混合结构五种类型。3. 设计使用年限就是房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的持久年限。4. 建筑结构在规定的设计使用年限内应满足安全性、适用性和耐久性