建筑结构学习

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3第一章总论1.1建筑结构的分类三.建筑结构的分类按所用材料的不同分为：1）混凝土结构（以混凝土为主要材料的结构）包括：

钢筋混凝土结构—配置受力的普通钢筋，钢筋网或钢骨架；

预应力混凝土结构—配置预应力钢筋的混凝土结构；

素混凝土结构—没有配置受力的钢筋的混凝土结构。42）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（10－50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84）筒体结构※用钢筋混凝土墙组成一个筒体作为房屋的承重结构※筒体可以由密柱深梁组成一个筒体，也可以用多个筒体组成筒中筒、束筒，还可以将框架和筒体联合起来组成框筒结构。※筒体结构在各个方向的抗侧刚度都很大，是目前高层建筑中较多采用的结构形式。框筒是上个世纪60年代由美国工程师法卢齐－坎恩第一次提出来的。

请看筒体结构组成

其它结构还有壳体结构、网架结构、悬索结构等等，它们大多用于大跨度结构中。第一章总论1.1建筑结构的分类91.2各种建筑结构特点及应用情况一.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第一章章总总论论1.2各各种建建筑结结构特特点及及应用用情况况4.关于钢钢筋混混凝土土梁与与素混混凝土土梁的的比较较试验验：（1））试试验验情情况况介介绍绍：：同同条条件件下下的的对对比比试试验验；；请看看素素混混凝凝梁梁实实验验（40秒秒)请看看钢钢筋筋混混凝凝土土梁梁实实验验(2分分））3.配筋筋的的基基本本原原则则：使钢钢筋筋在在结结构构中中处处于于受受拉拉；；使使混混凝凝土土在在结结构构中中处处于于受受压压。。素混混凝凝土土梁梁—承承载载力力低低，，一一开开裂裂即即告告破破坏坏，，破破坏坏前前无无预预兆兆（（为为脆脆性性））；；钢筋筋混混凝凝土土梁梁—承承载载力力高高，，混混凝凝土土开开裂裂后后，，其其承承担担的的拉拉应应力力转转移移到到钢钢筋筋。请看看图图片片（2））试试验验结结果果小小结结：：11第一一章章总总论论1.2各各种种建建筑筑结结构构特特点点及及应应用用情情况况⑴钢筋筋和和混混凝凝土土之之间间存存在在有有良良好好的的粘粘结结力力，在在荷荷载作作用用下下，，可可以以保保证证两两种种材材料料协协调调变变形形，，共共同同受受力力；；⑵钢筋筋与与混混凝凝土土具具有有基基本本相相同同的的温温度度线线膨膨胀胀系系数数（钢材材为为1.2××10-5，混混凝凝土土为为(1.0~1.5)××10-5），，因此此当当温温度度变变化化时时，，两两种种材材料料不不会会产产生生过过大大的的变变形形差而而导导致致两两者者间间的的粘粘结结力力破破坏坏。5.钢筋筋与与混混凝凝土土共共同同工工作作的的条条件件：：钢筋筋（（材材））和和混混凝凝土土两两种种材材料料的的物物理理力力学学性性能能很很不不相相同同，，他他们们可可以以结结合合在在一一起起共共同同工工作作，，是是因因为为：：12第一一章章总总论论1.2各各种种建建筑筑结结构构特特点点及及应应用用情情况况6.配筋筋的的基基本本要求求：：（1））钢钢筋筋的的布布置置（（即即在在结结构构中中的的位位置置））和和数数量量由由计计算确确定定；；（2））在在钢钢筋筋的的端端部部应应有有锚锚固固长长度度或或弯弯钩钩（（常常称称为为构构造要要求求））。137混混凝凝土土结结构构的的优优缺缺点点：：优点点⑴材材料料利利用用合合理理：钢筋筋和和混混凝凝土土的的材材料料强强度度可可以以得得到到充充分分发发挥挥，，结结构构承承载载力力与与刚刚度度比比例例合合适适，，基基本本无无局局部部稳稳定定问问题题，，单单位位应应力力价价格格低低，，对对于于一一般般工工程程结结构构，，经经济济指指标标优优于于钢钢结结构构。。⑵可模性性好：混凝土可根根据需要浇浇筑成各种种性质和尺尺寸，适用用于各种形形状复杂的的结构，如如空间薄壳壳、箱形结结构等。⑶耐久性性和耐火性性较好，维维护费用低低：钢筋有混凝凝土的保护护层，不易易产生锈蚀蚀，而混凝凝土的强度度随时间而而增长；混混凝土是不不良热导体体，30mm厚混凝凝土保护层层可耐火2小小时，使钢筋不不致因升温温过快而丧丧失强度。第一章总总论1.2各各种建筑结结构特点及及应用情况况14⑷现浇混混凝土结构构的整体性性好：通过合适的的配筋，可可获得较好好的延性，，适用于抗抗震、抗爆爆结构；同同时防振性性和防辐射射性能较好好，适用于于防护结构构。⑸刚度大大、阻尼大大：有利于结构构的变形控控制。⑹易于就就地取材：：混凝土所用用的大量砂砂、石，易易于就地取取材，近年年来，已有有利用工业业废料来制制造人工骨骨料，或作作为水泥的的外加成分分，改善混混凝土的性性能。第一章总总论1.2各各种建筑结结构特点及及应用情况况15缺点：⑴自重大大：不适用于大大跨、高层层结构。第一章总总论1.2各各种建筑结结构特点及及应用情况况⑵抗裂性性差：普通RC结结构，在正正常使用阶阶段往往带带裂缝工作作，环境较较差(露天天、沿海、、化学侵蚀蚀)时会影影响耐久性性；也限制制了普通RC用于大大跨结构，，高强钢筋筋无法应用用。⑶承载力有限限：在重载结构构和高层建建筑底部结结构，构件件尺寸太大大，减小使使用空间。。⑷施工复复杂，工序序多（支模、绑绑钢筋、浇浇筑、养护护），工期长，施施工受季节节、天气的的影响较大大。⑸混凝土结构构一旦破坏坏，其修复复、加固、、补强比较较困难。168混凝土结构构的发展与与应用概况况混凝土结构构的开始应应用于土木木工程距今今仅150多年。1824年年英国人阿阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅硅酸盐水泥泥。1849年年法国人朗朗波(L.Lambot)制制造了第一一只钢筋混混凝土小船船。1872年年在纽约建建造第一所所钢筋混凝凝土房屋。。与砖石结构构、钢木结结构相比，，混凝土结结构的历史史并不长，，但发展非非常迅速，，是目前土土木工程结结构中应用用最为广泛泛结构，而而且高性能混凝凝土和新型混凝土土结构形式还在不不断发展。第一章总总论1.2各各种建筑结结构特点及及应用情况况17第一阶段：：从钢筋混凝凝土的发明明至上世纪纪初钢筋和混凝凝土的强度度都比较低低。主要用于建建造中小型型楼板、梁梁、柱、拱拱和基础等等构件。第一章总总论1.2各各种建筑结结构特点及及应用情况况混凝土结构构的发展在结构方面面：目前，钢钢筋混凝土土结构向大大跨度、高高层发展在材料方面面：向高强、、轻质、耐耐久、抗震震的方向发发展。18第一章总总论1.2各各种建筑结结构特点及及应用情况况第二阶段：：从上世纪20年代到到第二次世世界大战前前后混凝土和钢钢筋强度的的不断提高高。1928年年法国杰出出的土木工工程师E.Freyssnet发明了了预应力混混凝土，使使得混凝土土结构可以以用来建造造大跨度19第一章总总论1.2各各种建筑结结构特点及及应用情况况第三阶段：：二战以后到到现在随着建设速速度加快，，对材料性性能和施工工技术提出出更高要求求，出现装装配式钢筋筋混凝土结结构、泵送送商品混凝凝土等工业业化生产技技术。高强混凝土土和高强钢钢筋的发展展、计算机机的采用和和先进施工工机械设备备的发明，，建造了一一大批超高高层建筑、、大跨度桥桥梁、特长长跨海隧道道、高耸结结构等大型型工程，成成为现代土土木工程的的标志。20二.砌体结构构第一章总总论论1.2各各种建建筑结构构特点及及应用情情况1.砌体结构构的组成成：砌块＋砂砂浆2.材料的基基本力学学特性：：砌体抗压压强度较较高，但但抗拉强强度很低低；3.砌体体结构的的优缺点点：优点：较易就地地取材、、具有很很好的耐耐火性，，以及较较好的化化学及大大气稳定定性、成成本低较较经济。。缺点：自重大，，强度低低、砌筑筑工作繁繁重、砂砂浆和砌砌块的粘粘结力较较弱弱、占用用农田，，影响环环境。21第一章总总论论1.2各各种建建筑结构构特点及及应用情情况（1）发发展：历史悠久久：考古古资料表表明，我我国在新新石器时时代末期期（约6000－4500年年前），，已有地地面木架架建筑和和木骨泥泥墙建筑筑。分为三个个阶段：：第一阶段段：在清朝末末年，19世纪纪中叶以以前主要以城城墙、佛佛塔和少少数砖砌砌重型穹穹拱佛殿殿以及石石桥等。。代表有万里长城城、南京灵灵谷寺无无梁殿后后面走廊廊的砖砌砌穹窿、、河北赵县县的赵州桥。4.砌体结构在在我国的的的发展与应应用情况：22第一章总总论1.2各各种建筑结结构特点及及应用情况况第三阶段：：解放后到现现在在原有基础础上有了长长足的进步步。无论在在桥梁、房房屋，且在在新结构、新新技术方面面也有了很很大的发展展，并建立立了具有我我国特色的结构构设计计算算理论。第二阶段：：19世纪中中叶到解放放前砌体材料主主要还是粘粘土砖，由由于在封建建及后来的的半殖民地地半封建制度度下，砖石石结构的实实践和理论论发展缓慢慢。（2）发展展趋势：高强、空心心、薄壁大大板和配筋筋砌体等。23三.钢结构第一章总总论1.2各各种建筑结结构特点及及应用情况况1.钢结构的特特点：优点：（1）强度度高、强重重比大；塑塑性、韧性性好；（2）材质质均匀，符符合力学假假定，安全全可靠度高高；（3）工厂厂化生产，，工业化程程度高，施施工速度快快；缺点：钢结构耐热热不耐火；；易锈蚀，，耐腐性差差。24第一章总总论1.2各各种建筑结结构特点及及应用情况况2.钢结构的应应用：（1）重型型结构及大大跨度建筑筑结构；（2）多层层、高层及及超高层建建筑结构；；（3）轻钢钢结构；（4）塔桅桅等高耸结结构；（5）钢－－混凝土组组合结构。。我国是最早早应用钢结结构的国家家，但是历历史的原因因致使现代代建筑钢结结构的应用用及发展与与发达国家家相比，已已有相当大大的差距。254钢结构的初始缺陷几何缺陷：初弯曲初倾斜杆件长度误差材料缺陷：钢材并非理想的匀质体和各向同性体本章目目录第一章总总论工厂制造：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各各种建筑结结构特点及及应用情况况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建筑结构基基本理论及及设计方法的发展展一.结构设计方方法的发展展过程1.弹性理论为为基础的容容许应力设设计方法2.破坏阶段设设计方法3.极限状态设设计方法4.概率设计法法：以近似概率率为基础的的极限状态设计法法。未来：全概率设计计法、生命命全过程设设计法第一章总总论1.3建建筑结构基基本理论及及设计方法法的发展27二.我国现行结结构设计规规范（部分分）《建筑结构构可靠度设设计统一标标准》GB50068-2001《建筑结构构荷载规范范》GB5009-2001《混凝土结结构设计规规范》GB50010-2002《砌体结构构设计规范范》GB50003-2001《钢结构设设计规范》》GB50017-2003。设计人员必必须遵照各各种结构类类型设计规范或或规程进行设计。。各种设计规规范或规程程是具有约约束性和立立法性的文文件，其目目的是使工程结结构的设计计在符合国国家经济政政策的条件件下，保证证设计质量和工程程项目的安安全可靠。。注意在学习习中，有关关基本理论论的应用最最终都要落落实到规范范的具体规定。。第一章总总论1.3建建筑结构基基本理论及及设计方法法的发展本章目目录281.4建筑结构课课程的要求求、注意的的问题一.要求1.掌握结结构材料的的力学性能能；2.掌握结结构设计的的基本原则则；3.熟悉结结构设计规规范和其它它相应规范范；4.熟练基基本的设计计计算、查查阅有关表表格和构造造要求；5.学会识识读结构施施工图，正正确理解设设计意图。第一章总总论1.4建建筑结构课课程的要求求、特点及及学习方法法291.4建建筑结构课课程的要求求、特点及及学习方法法第一章总总论1.应通过过实习、参参观等各种种渠道，了了解建筑物物各构件的的受力特点点、结构布布置、结构构构造，从从而来积累累感性认识识。二.学学习习中中应应注注意意的的问问题题2.完完成成一一定定量量的的习习题题有有助助于于理理解解和和掌掌握握本本课课程程的的内内容容和和基基本本概概念念；；按按要要求求完完成成单单项项能能力力训训练练和和综综合合能能力力训训练练，，在在掌掌握握知知识识的的前前提提下下培培养养职职业业能能力力。。30第一一章章绪绪论论1.4建建筑筑结结构构课课程程的的要要求求、、特特点点及及学学习习方方法法3.建建筑筑结结构构材材料料的的力力学学性性能能、、结结构构构构件件的的内内力力计计算算与与建建筑筑材材料料、、建建筑筑力力学学课课程程密密切切相相关关，，建建筑筑结结构构课课程程是是建建筑筑施施工工、、建建筑筑施施工工项项目目管管理理、、地地基基与与基基础础等等课课程程的的基基础础课课程程。。因因此此学学好好本本课课程程，，有有助助于于理理解解和和学学好好其其他他课课程程。。4.建建筑筑结结构构构构件件的的计计算算方方法法，，大大部部分分是是建建立立在在实实验验的的基基础础上上，，特特别别是是混混凝凝土土和和砌砌体体构构件件，，由由于于所所用用材材料料的的物物理理力力学学性性能能的的复复杂杂性性，，对对实实验验的的依依赖赖性性很很强强。。学学习习中中要要特特别别注注意意计计算算公公式式的的适适用用范范围围和和限限制制条条件件。。31第一一章章绪绪论论1.4建建筑筑结结构构课课程程的的要要求求、、特特点点及及学学习习方方法法5.本本课课程程中中涉涉及及众众多多的的构构造造措措施施与与结结构构计计算算，，它它们们在在课课程程中中有有着着同同等等重重要要的的地地位位。。各各种种构构造造措措施施是是长长期期科科学学实实验验和和工工程程实实践践经经验验的的总总结结，，是是对对结结构构计计算算中中未未考考虑虑到到的的因因素素所所采采取取的的技技术术措措施施。。工工程程事事故故常常常常是是由由于于不不重重视视构构造造措措施施或或构构造造措措施施不不当当而而发发生生的的。。因因此此在在学学习习中中要要充充分分重重视视构构造造措措施施和和构构造造处处理理，，并并注注意意弄弄清清其其中中的的道道理理。。32第一一章章绪绪论论6.建建筑筑结结构构设设计计规规范范、、规规程程是是多多年年来来建建筑筑科科学学研研究究成成果果和和工工程程实实践践经经验验的的总总结结，，是是国国家家颁颁布布的的技技术术规规定定和和标标准准，，已已具具有有某某些些法法律律性性质质，，设设计计、、施施工工、、工工程程管管理理人人员员应应严严格格遵遵守守和和执执行行。。在在学学习习本本课课程程时时，，自自觉觉查查阅阅、、熟熟悉悉有有关关规规范范，，以以便便于于工工作作中中应应用用。。1.4建建筑筑结结构构课课程程的的要要求求、、特特点点及及学学习习方方法法33第一一章章绪绪论论1.4建建筑筑结结构构课课程程的的要要求求、、特特点点及及学学习习方方法法三.本课课程程的的教教学学环环节节1.课课堂堂教教学学及及讨讨论论；；2.教教学学试试验验；；（（实实验验录录像像））3.单单项项能能力力训训练练；；（（在在课课堂堂或或课课后后））4.综综合合能能力力训训练练（（专专题题训训练练、、课课程程设设计计））；；5.工工程程经经验验积积累累（（自自行行安安排排））。本章章目目录录作业思考题34◆容许应力设设计法◎钢筋混凝土土结构的受受力性能不不是弹性的的；◎结构中一点点达到容许许应力，结结构即认为为失效；◎没有考虑结结构功能的的多样性要要求；◎安全系数是是凭经验确确定的，缺缺乏科学依依据。35◆破损阶段设设计法整个截面达达到极限承承载力才认认为失效，，考虑了材材料塑性和和强度的充充分发挥，，极限荷载载可以直接接由试验验验证，构件件的总安全全度较为明明确。◎但安全系数K仍然凭经验确定定，◎没有考虑结结构功能的的多样性要要求的问题题。36◆极限状态设设计法除要求对承承载力极限限状态进行行设计外，，还包括的的挠度和裂裂缝宽度（（适用性））的极限状状态的设计计。对于承载力力极限状态态，针对荷荷载、材料料的不同变变异性，不不再采用单单一的安全全系数，而而采用的多多系数表达达，◎材料强度fck和fsk是根据统计计后按一定定保证率取取其下限分分位值，反反映的材料料强度的变变异性。◎荷载值qik也尽可能根根据各种荷荷载的统计计资料，按按一定保证证率取其上上限分位值值。◎荷载系数kqi，材料强度系系数kc和ks仍按经验确确定，但对对于不同荷荷载的变异异大小，可可取不同的的荷载系数数。37◆以概率理论论为基础的的极限状态态设计法由于实际结结构中的不不确定性，，因此无论论如何设计计结构，都都会有失效效的可能性性存在，只只是可能性性大小不同同而已。为了科学定定量的表示示结构可靠靠性的大小小，采用概概率方法是是比较合理理的。失效概率越越小，表示示结构可靠靠性越大。。因此，可可以用失效效概率来定定量表示结结构可靠性性的大小。。结构可靠性性的概率度度量称为结构可靠度度。当失效概率率Pf小于某个值值时，人们们因结构失失效的可能能性很小而而不再担心心，即可认认为结构设设计是可靠靠的。该失失效概率限限值称为容许失效概概率[Pf]。失效概率Pf=P(S>R)383940

4142PPPP素混凝土梁梁承载力小，，破坏突然然钢筋混凝土土梁承载力大，，变形性能能好，破坏坏有预告配筋的作用用：（1）提高高结构的承承载力；（2）调整整结构的破破坏形态。。43北京饭店新新楼44

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47广州白云宾宾馆36004000800080006600030003600030006600080008000400036007000078507850230033层，112.45米，剪剪力墙结构构，1976年建成成，国内首首栋百米高高层。4849钢管混凝土土结构工工程实例美国西雅图图双联广场大大厦58层四根大钢管管混凝土柱柱混凝土抗压压强度133Mpa直径3.05m管壁厚30mm承受60%竖向荷载载50钢－混凝土土组合结构构51筒中筒结构构体系深圳发展中中心52多筒结构体体系成束筒筒53巨形框架结结构5455565758砌体结构59钢结构60木结构61混合结构62万里长城63赵州桥64第一讲讲思考考题1、什么是是建筑结构构？按照所所用材料的的不同，建建筑结构可可以分为哪哪几类？各各有何特点点？2、混凝土土结构房屋屋中各个构构件的受力力特点是什什么？3、简述建建筑结构的的结构及材材料发展方方向。659、静夜四无无邻，荒居居旧业贫。。。12月-2212月-22Thursday,December8,202210、雨中黄叶树树，灯下白头头人。。14:16:4414:16:4414:1612/8/20222:16:44PM11、以以我我独独沈沈久久，，愧愧君君相相见见频频。。。。12月月-2214:16:4414:16Dec-2208-Dec-2212、故故人人江江海海别别，，几几度度隔隔山山川川。。。。14:16:4414:16:4414:16Thursday,December8,202213、乍见翻疑疑梦，相悲悲各问年。。。12月-2212月-2214:16:4414:16:44December8,202214、他乡生白白发，旧国国见青山。。。08十二二月20222:16:44下下午14:16:4412月-2215、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月222:16下下午12月-2214:16December8,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/814:16:4414:16:4408December202217、做做前前，，能能够够环环视视四四周周；；做做时时，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿着着以以脚脚为为起起点点的的射射线线向向前前。。。。2:16:44下下午午2:16下下午午14:16:4412月月-229、没有失败败，只有暂暂时停止成成功！。12月-2212月-22Thursday,December8,202210、很多事情情努力了未未必有结果果，但是不不努力却什什么改变也也没有。。。14:16:4414:16:4