建筑结构基本计算原理之绪论三

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.砌体结构第一章招总料论1.2地各种建筑栏结构特点竞及应用情扒况1.砌体结构历的组成：砌块＋砂熟浆2.材料的基恐本力学特题性：砌体抗压错强度较高袋，但抗拉肌强度很低技；3.砌况体结构炒的优缺某点：优点：较易就地桃取材、具冶有很好的衬耐火性，坡以及较好登的化学及泰大气稳定葵性、成本疏低较经济瞧。缺点：自重大敌，强度付低、砌屡筑工作展繁重、健砂浆和嫩砌块的能粘结力驱较且弱、占吧用农田密，影响渡环境。21第一章德总遮论1.2邀各种掏建筑结燥构特点咏及应用降情况（1）发漏展：历史悠久锯：考古资牙料表明，奶我国在新最石器时代诸末期（约攻6000苏－450蚀0年前）叮，已有地坝面木架建麦筑和木骨梁泥墙建筑驱。分为三促个阶段劫：第一阶斤段：在清朝末火年，19捏世纪中叶逮以前主要以城检墙、佛塔输和少数砖期砌重型穹倡拱佛殿以咸及石桥等视。代表有万里长城、南京灵守谷寺无梁敞殿后面走扔廊的砖砌标穹窿、河北赵县仍的赵州桥。4.砌体结构梢在我国的岩的发展与已应用情况：22第一章鸣总论1.2菠各种建筑短结构特点坡及应用情卡况第三阶段麦：解放后到虾现在在原有基追础上有了漂长足的进骑步。无论躲在桥梁、透房屋，且匪在新结构璃、新技赢术方面虑也有了爱很大的谢发展，舒并建立界了具有季我国特色的结宵构设计计时算理论。第二阶博段：19世纪绪中叶到解若放前砌体材料佣主要还是并粘土砖，获由于在封乞建及后来锡的半殖民漏地半封建峰制度下苗，砖石膜结构的峰实践和河理论发异展缓慢加。（2）恒发展趋级势：高强、空递心、薄壁炕大板和配趴筋砌体等。23三.钢结构第一章排总论1.2某各种但建筑结土构特点皮及应用垒情况1.钢结构骡的特点：优点：（1）强度坡高、强阶重比大宵；塑性眼、韧性营好；（2）材质凝均匀，承符合力荒学假定全，安全降可靠度座高；（3）工厂化软生产，工渡业化程度遣高，施工骗速度快；缺点：钢结构耐质热不耐火鸭；易锈蚀轧，耐腐性素差。24第一章卷总论1.2及各种怕建筑结腐构特点宇及应用胀情况2.钢结构旅的应用：（1）重狗型结构及蒜大跨度建史筑结构；（2）多房诚层、高层任及超高层遥建筑结构语；（3）桃轻钢结榨构；（4）塔香桅等高耸鱼结构；（5）叙钢－混堡凝土组笔合结构木。我国是最典早应用钢每结构的国弱家，但是标历史的原梯因致使现重代建筑钢排结构的应限用及发展狗与发达国中家相比，画已有相当抬大的差距。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决目录第一章口总论工厂制造：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观各种建筑乐结构特点泛及应用情围况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建筑结构脚基本理论扇及设计方法的发沾展一.结构设史计方法注的发展诸过程1.弹性理论赔为基础的换容许应力符设计方法2.破坏阶占段设计补方法3.极限状条态设计步方法4.概率设锦计法：以近似概意率为基础功的极限状态设计说法。未来：全概率设编计法、生戏命全过程伙设计法第一章默总论1.3钟建筑结构枯基本理论离及设计方劈燕法的发展27二.我国现鹅行结构驻设计规坝范（部供分）《建筑丛结构可颤靠度设省计统一墨标准》样GB5膜006回8-2亩001《建筑逗结构荷昏载规范蒜》GB凳500邀9-2模001《混凝土陕结构设计俊规范》G急B500棋10-2爸002《砌体复结构设惜计规范僵》GB肤500拴03-商200挠1《钢结构酱设计规范愿》GB5赛001挽7-2押003。设计人员伞必须遵照恳各种结构碎类型设计规鹊范或规且程进行设计系。各种设狐计规范闪或规程帖是具有上约束性肠和立法跃性的文晨件，其亭目的是使工程女结构的设变计在符合六国家经济超政策的条停件下，保呜证设计质量和絮工程项盘目的安立全可靠岔。注意在学剥习中，有炕关基本理拜论的应用势最终都要倘落实到规栽范的具体规定婆。第一章姨总论1.3薪建筑下结构基惧本理论辨及设计组方法的挤发展本章丑目约录281.4建筑结构摸课程的要滚求、注意甜的问题一.要求1.掌毒握结构灭材料的伐力学性才能；2.掌眯握结构影设计的裁基本原假则；3.熟悉摘结构设计貌规范和其霜它相应规芝范；4.熟潜练基本不的设计雪计算、终查阅有民关表格韵和构造疼要求；5.学会从识读结构别施工图，请正确理解洋设计意图。第一章泥总论1.4呼建筑灿结构课旬程的要杰求、特赞点及学胁习方法291.4密建筑结构素课程的要义求、特点贴及学习方孝法第一章远总牧论1.应泽通过实毁习、参饿观等各显种渠道驱，了解照建筑物堆各构件千的受力认特点、宗结构布庄置、结工构构造促，从而愉来积累稻感性认抢识。二.壁学习中肉应注意樱的问题2.完似成一定很量的习院题有助育于理解即和掌握弹本课程责的内容阀和基本员概念；支按要求风完成单即项能力慎训练和两综合能在力训练析，在掌店握知识气的前提际下培养由职业能班力。30第一章禽绪言论1.4费建筑结构围课程的要卫求、特点跨及学习方残法3.建筑奴结构材料后的力学性屠能、结构策构件的内床力计算与版建筑材料剧、建筑力祝学课程密洞切相关，恩建筑结构美课程是建闷筑施工、件建筑施工信项目管理录、地基与傅基础等课送程的基础贿课程。因记此学好本挑课程，有院助于理解论和学好其择他课程。4.建愿筑结构滋构件的许计算方壳法，大创部分是魄建立在与实验的吹基础上乎，特别尤是混凝越土和砌喉体构件设，由于增所用材璃料的物扎理力学印性能的碰复杂性峰，对实递验的依教赖性很惠强。学榆习中要焰特别注农意计算言公式的监适用范础围和限忧制条件纱。31第一章蒸绪扔论1.4固建筑结构饱课程的要俩求、特点爽及学习方呆法5.本课惕程中涉及剂众多的构鄙造措施与跳结构计算悟，它们在窃课程中有怎着同等重珍要的地位估。各种构脂造措施是蹈长期科学涂实验和工狱程实践经趁验的总结淡，是对结肯构计算中砌未考虑到舒的因素所恰采取的技交术措施。跃工程事故般常常是由惠于不重视钟构造措施泥或构造措增施不当而乖发生的。缩慧因此在学悬习中要充摸分重视构扫造措施和俘构造处理渔，并注意地弄清其中填的道理。32第一章测绪论6.建戒筑结构广设计规丸范、规记程是多滤年来建甩筑科学爱研究成径果和工披程实践剧经验的版总结，揭是国家万颁布的暴技术规映定和标暮准，已挂具有某沈些法律办性质，搂设计、主施工、搂工程管络理人员督应严格列遵守和货执行。冠在学习常本课程汗时，自垒觉查阅趁、熟悉煌有关规摆范，以郑便于工孝作中应醋用。1.4达建筑结构科课程的要侄求、特点野及学习方踪蝶法33第一章界绪论1.4练建筑御结构课书程的要撕求、特耕点及学宝习方法三.本课程积的教学今环节1.课堂妥教学及讨衬论；2.教学莲试验；（钥实验录像增）3.单项症能力训练有；（在课芹堂或课后仆）4.综纪合能力抖训练（占专题训膜练、课盲程设计披）；5.工只程经验律积累（蹦自行安死排）。本章陷目考录作业思考题34◆容许应力傲设计法◎钢筋混凝足土结构的拨受力性能劣不是弹性著的；◎结构中药一点达京到容许宝应力，系结构即错认为失预效；◎没有考虑雾结构功能览的多样性满要求；◎安全系数胡是凭经验倍确定的，盛缺乏科学跨依据。35◆破损阶烈段设计站法整个截面异达到极限孙承载力才邻认为失效猫，考虑了兴材料塑性坊和强度的谷充分发挥犬，极限荷垫载可以直图接由试验效验证，构愤件的总安降全度较为匆明确。◎但安全系丙数K仍然凭经验贸确定，◎没有考虑续结构功能愚的多样性饱要求的问驼题。36◆极限状态榴设计法除要求胶对承载掀力极限腐状态进敢行设计尝外，还舱包括的标挠度和兄裂缝宽涉度（适弓用性）勾的极限辅状态的剂设计。对于承武载力极翅限状态邻，针对球荷载、础材料的览不同变独异性，区不再采萄用单一概的安全填系数，纯而采用成的多系构数表达小，◎材料强度fck和fsk是根据统菊计后按一抓定保证率健取其下限爸分位值，塑反映的材讯料强度的飘变异性。◎荷载值qik也尽可能笔根据各种籍荷载的统乐计资料，衣按一定保捧证率取其道上限分位瓜值。◎荷载系数kqi，材料强痒度系数kc和ks仍按经验营确定，但粥对于不同久荷载的变约异大小，蚂可取不同武的荷载系寸数。37◆以概率伴理论为圾基础的签极限状茧态设计烫法由于实则际结构讨中的不往确定性宣，因此淋无论如照何设计闲结构，茄都会有帽失效的锻可能性染存在，计只是可耽能性大旷小不同咬而已。为了科学逝定量的表佩示结构可语靠性的大纳小，采用未概率方法奶是比较合胳理的。失效概神率越小络，表示厚结构可凶靠性越宰大。因训此，可颤以用失候效概率备来定量逮表示结答构可靠晋性的大肤小。结构可靠饮性的概率句度量称为结构可靠跨度。当失效迅概率Pf小于某的个值时烧，人们开因结构袍失效的串可能性散很小而析不再担渠心，即血可认为跳结构设截计是可质靠的。在该失效咽概率限光值称为容许失效陈概率[Pf]。失效概率Pf=P(S>R)383940

4142PPPP素混凝橡土梁承载力