建筑结构课件

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第一章总论1.2各种建筑结构特点及应用情况4.关于钢筋混凝土梁与素混凝土梁的比较试验：

（1）试验情况介绍：同条件下的对比试验；

请看素混凝梁实验（40秒)

请看钢筋混凝土梁实验(2分）3.配筋的基本原则：使钢筋在结构中处于受拉；使混凝土在结构中处于受压。

素混凝土梁

—

承载力低，一开裂即告破坏，破坏前无预兆（为脆性）；

钢筋混凝土梁—承载力高，混凝土开裂后，其承担的拉应力转移到钢筋。请看图片（2）试验结果小结：11第一章总论1.2各种建筑结构特点及应用情况⑴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；⑵钢筋与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数（钢材为1.2×10-5，混凝土为(1.0~1.5)×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：12第一章总论1.2各种建筑结构特点及应用情况6.配筋的基本要求：（1）钢筋的布置（即在结构中的位置）和数量由计算确定；（2）在钢筋的端部应有锚固长度或弯钩（常称为构造要求）。137混凝土结构的优缺点：优点⑴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。⑵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。⑶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14⑷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。⑸刚度大、阻尼大：

有利于结构的变形控制。⑹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：⑴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⑵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。⑶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。⑷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。⑸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，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二阶段：从上世纪20年代到第二次世界大战前后混凝土和钢筋强度的不断提高。1928年法国杰出的土木工程师E.Freyssnet发明了预应力混凝土，使得混凝土结构可以用来建造大跨度19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。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.砌体结鸭构第一章次总絮论1.2各种建赠筑结构经特点及震应用情凭况1.砌体结羡构的组辟成：砌块＋砂达浆2.材料的柜基本力狂学特性女：砌体抗压膨强度较高酷，但抗拉请强度很低彻；3.砌体结构柴的优缺点：优点：较易就卫地取材瓶、具有让很好的绒耐火性抵，以及筐较好的次化学及理大气稳鞠定性、痰成本低属较经济压。缺点：自重大伪，强度情低、砌灰筑工作创繁重、看砂浆和判砌块的全粘结力湾较惜弱、占稀用农田布，影响没环境。21第一章撕总忧论1.2各种建筑扔结构特点犯及应用情请况（1）发展季：历史悠久用：考古资勿料表明，弯我国在新蓄石器时代窃末期（约6000－450滚0年前），唤已有地面纳木架建筑顺和木骨泥巾墙建筑。分为三个仁阶段：第一阶段非：在清朝末伸年，19世纪中叶个以前主要以城跃墙、佛塔丧和少数砖质砌重型穹楚拱佛殿以怪及石桥等让。代表有万里长城、南京灵狠谷寺无梁疾殿后面走框廊的砖砌笛穹窿、河北赵炕县的赵州桥。4.砌体结邀构在我烘国的的粘发展与滤应用情叼况：22第一章龄总论1.2各种建惯筑结构孕特点及此应用情酸况第三阶段冰：解放后到梯现在在原有基副础上有了涨长足的进弓步。无论薪在桥梁、别房屋，且壶在新结构、捡新技术方尊面也有了块很大的发须展，并建分立了具有出我国特色的治结构设牌计计算塞理论。第二阶辈段：19世纪中插叶到解弊放前砌体材花料主要雅还是粘撒土砖，绳由于在熟封建及强后来的勿半殖民茧地半封建制义度下，砖读石结构的慨实践和理墨论发展缓稍慢。（2）发展趋相势：高强、空掘心、薄壁默大板和配货筋砌体等。23三.钢结构第一章恩总锁论1.2各种建筑凡结构特点楼及应用情奖况1.钢结构的耐特点：优点：（1）强度悼高、强辫重比大导；塑性抄、韧性鸦好；（2）材质均泉匀，符合理力学假定旺，安全可可靠度高；（3）工厂间化生产杰，工业栗化程度盒高，施纱工速度腐快；缺点：钢结构耐火热不耐火更；易锈蚀能，耐腐性肚差。24第一章倚总论1.2各种建筑沃结构特点遮及应用情申况2.钢结构的讲应用：（1）重型结晌构及大跨资度建筑结岗构；（2）多层转、高层率及超高灾层建筑授结构；（3）轻钢胞结构；（4）塔桅等趁高耸结构月；（5）钢－混赠凝土组合哀结构。我国是最菠早应用钢照结构的国裳家，但是塑历史的原跪因致使现战代建筑钢竖结构的应厉用及发展梢与发达国沟家相比，非已有相当脉大的差距。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县目录第一章庸总昼论工厂制造：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各种建筑恩结构特点私及应用情吧况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建筑结构躲基本理论名及设计方法的发剂展一.结构设计皂方法的发天展过程1.弹性理论弦为基础的教容许应力授设计方法2.破坏阶段冶设计方法3.极限状态躬设计方法4.概率设计胸法：以近似概无率为基础关的极限状态设计址法。未来：全概率设喂计法、生虹命全过程蹈设计法第一章款总论1.3建筑结宫构基本艺理论及咳设计方泼法的发炕展27二.我国现军行结构捧设计规腾范（部没分）《建筑结辉构可靠知度设计头统一标射准》GB那500凡68-朽200乞1《建筑结构筛荷载规范》GB5役009-巴2001《混凝土结峡构设计规肠范》GB5异0010盛-200暮2《砌体结暗构设计母规范》GB在500仪03-注200芝1《钢结构餐设计规勒范》GB5隐001臂7-2裂003。设计人纠员必须悠遵照各富种结构劳类型设计规隙范或规漂程进行设虾计。各种设溪计规范照或规程什是具有岁约束性络和立法户性的文潮件，其鸦目的是使工魄程结构裤的设计朵在符合气国家经家济政策衔的条件兄下，保哄证设计质量和工起程项目的弊安全可靠散。注意在疫学习中斩，有关妹基本理累论的应溉用最终著都要落坐实到规幻玉范的具体规定花。第一章召总需论1.3建筑结构番基本理论批及设计方欧法的发展本章夫目冻录281.4建筑结圣构课程弃的要求识、注意久的问题一.要求1.掌握结构浪材料的力纵学性能；2.掌握结浇构设计语的基本讯原则；3.熟悉结挂构设计柄规范和徐其它相辟应规范恰；4.熟练基本副的设计计眉算、查阅揭有关表格旷和构造要扣求；5.学会识腔读结构齿施工图甲，正确程理解设聋计意图。第一章虾总论1.4建筑结蹦构课程肆的要求催、特点蝴及学习归方法291.4建筑结构声课程的要旧求、特点迎及学习方庙法第一章厦总论1.应通过实字习、参观配等各种渠郊道，了解就建筑物各秧构件的受汇力特点、誓结构布置硬、结构构安造，从而溜来积累感炭性认识。二.学习中应扫注意的问航题2.完成一定屿量的习题粗有助于理直解和掌握施本课程的枯内容和基逼本概念；垂按要求完松成单项能晌力训练和迫综合能力秃训练，在蹄掌握知识用的前提下壤培养职业补能力。30第一章娱绪论1.4建筑结恋构课程莲的要求撤、特点翻及学习纲方法3.建筑结构嫁材料的力昌学性能、凤结构构件黎的内力计倒算与建筑赔材料、建厌筑力学课录程密切相桥关，建筑泽结构课程窜是建筑施纪工、建筑南施工项目泰管理、地深基与基础违等课程的挎基础课程浮。因此学倾好本课程授，有助于刘理解和学项好其他课瞎程。4.建筑结构距构件的计军算方法，银大部分是灶建立在实沾验的基础夜上，特别质是混凝土晴和砌体构品件，由于赏所用材料敞的物理力勾学性能的霜复杂性，卡对实验的殃依赖性很球强。学习绳中要特别秤注意计算谱公式的适蓝用范围和诱限制条件摔。31第一章佣绪信论1.4建筑结构拒课程的要钢求、特点遵及学习方喊法5.本课程代中涉及黎众多的隐构造措堡施与结财构计算伙，它们恒在课程板中有着奴同等重装要的地万位。各妄种构造恶措施是签长期科赔学实验厘和工程晚实践经夺验的总柳结，是存对结构瞎计算中映未考虑遭到的因惩素所采日取的技她术措施椅。工程锦事故常步常是由歼于不重层视构造胳措施或如构造措凭施不当净而发生巾的。因升此在学器习中要再充分重壤视构造热措施和埋构造处浩理，并彻注意弄疼清其中旦的道理柿。32第一章呢绪顺论6.建筑结构宪设计规范算、规程是谣多年来建恋筑科学研嫁究成果和仆工程实践榜经验的总榨结，是国摊家颁布的看技术规定章和标准，坐已具有某拌些法律性怨质，设计荐、施工、底工程管理需人员应严壤格遵守和繁执行。在恐学习本课奋程时，自岸觉查阅、塔熟悉有关钉规范，以谱便于工作聪中应用。1.4建筑结构萌课程的要炊求、特点引及学习方霉法33第一章熊绪论1.4建筑结构枣课程的要株求、特点纷及学习方咬法三.本课程蜂的教学归环节1.课堂教学击及讨论；2.教学试验墙；（实验灰录像）3.单项能力仅训练；（毯在课堂或处课后）4.综合能仰力训练喜（专题拣训练、冰课程设蓬计）；5.工程经验嫩积累（自阶行安排）。本章伸目录作业思考题34◆容许应弃力设计避法◎钢筋混凝粥土结构的角受力性能打不是弹性透的；◎结构中罢一点达返到容许酷应力，闻结构即舱认为失盲效；◎没有考虑拜结构功能把的多样性泡要求；◎安全系此数是凭俭经验确展定的，纺缺乏科端学依据。35◆破损阶段读设计法整个截面痒达到极限阔承载力才箱认为失效需，考虑了他材料塑性歪和强度的昼充分发挥乒，极限荷棍载可以直枣接由试验贞验证，构坡件的总安冒全度较为腊明确。◎但安全系忙数K仍然凭经验确价定，◎没有考虑虏结构功能戒的多样性符要求的问涛题。36◆极限状坦态设计致法除要求对怕承载力极渡限状态进切行设计外碍，还包括莫的挠度和拖裂缝宽度拦（适用性佛）的极限彼状态的设刃计。对于承载苏力极限状课态，针对貌荷载、材莲料的不同燃变异性，廊不再采用文单一的安忽全系数，懂而采用的旋多系数表言达，◎材料强度fck和fsk是根据三统计后硬按一定佣保证率获取其下符限分位赵值，反做映的材列料强度浩的变异接性。◎荷载值qik也尽可能却根据各种西荷载的统炉计资料，绩按一定保仪证率取其度上限分位详值。◎荷载系祖数kqi，材料强度裹系数kc和ks仍按经花验确定肉，但对逐于不同戚荷载的络变异大咱小，可家取不同方的荷载揉系数。37◆以概率镜理论为逆基础的竟极限状矩态设计纽奉法由于实际户结构中的姓不确定性存，因此无会论如何设捷计结构，语都会有失姥效的可能朱性存在，味只是可能呈性大小不乔同而已。为了科学自定量的表荒示结构可铜靠性的大域小，采用书概率方法衣是比较合美理的。失效概思率越小床，表示味结构可扇靠性越里大。因驼此，可致以用失鞭效概率蹦来定量给表示结控构可靠拉性的大恶小。结构可宽靠性的嗓概率度葡量称为结构可和靠度。当失效概扯率Pf小于某个汉值时，人踢们因结构筑失效的可资能性很小雨而不再担见心，即可互认为结构肥设计是可纱靠的。该仅失效概率拿限值称为容许失效驴概率[Pf]。失效概率Pf=P(S>R)383940

4142PPPP素混凝篮土梁承载力竞小