建筑结构设计教程高层超高层建筑设计

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、注意的问题建筑结构设计教程最新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.砌体结躺构第一章唤总级论1.2览各种建筑甚结构特点填及应用情炮况1.砌体结治构的组那成：砌块＋砂眯浆2.材料的姐基本力丑学特性龄：砌体抗戒压强度莲较高，相但抗拉忍强度很洒低；3.砌体盆结构的优颂缺点：优点：较易就地弯取材、具云有很好的岭耐火性，变以及较好英的化学及千大气稳定月性、成本星低较经济距。缺点：自重大博，强度旅低、砌贩筑工作肾繁重、塔砂浆和喝砌块的从粘结力概较宫弱、占树用农田仔，影响瓦环境。21第一章拉总场论1.2议各种层建筑结士构特点毁及应用廊情况（1）另发展：历史悠久夺：考古资底料表明，落我国在新宾石器时代该末期（约武6000扣－450龄0年前）至，已有地途面木架建皮筑和木骨廊泥墙建筑践。分为三个匀阶段：第一阶段饥：在清朝末锋年，19付世纪中叶遍以前主要以洋城墙、虹佛塔和扑少数砖欺砌重型忧穹拱佛间殿以及诱石桥等妻。代表有万里长城、南京树灵谷寺蔽无梁殿熊后面走婶廊的砖箭砌穹窿谣、河北赵昨县的赵州桥。4.砌体结裳构在我坚国的的与发展与扶应用情量况：22第一章器总晨论1.2出各种建筑裂结构特点溉及应用情遥况第三阶欠段：解放后欧到现在在原有压基础上面有了长急足的进挤步。无摘论在桥澡梁、房户屋，且跟在新结构泻、新技概术方面屡也有了遇很大的驶发展，方并建立瓦了具有滚我国特色的结俗构设计计虚算理论。第二阶段熊：19世挖纪中叶杠到解放影前砌体材述料主要笼还是粘君土砖，够由于在核封建及甲后来的溪半殖民逗地半封建挑制度下王，砖石偏结构的反实践和欧理论发餐展缓慢远。（2）第发展趋畜势：高强、哥空心、看薄壁大忠板和配哭筋砌体青等。23三.钢结构第一章槐总椅论1.2炒各种建筑坡结构特点师及应用情祥况1.钢结构急的特点：优点：（1）扫强度高贞、强重肯比大；蓝塑性、罪韧性好灵；（2）闲材质均夸匀，符完合力学由假定，爪安全可隐靠度高然；（3）种工厂化竞生产，详工业化还程度高并，施工治速度快拖；缺点：钢结构耐港热不耐火希；易锈蚀关，耐腐性裳差。24第一章粉总治论1.2牧各种岔建筑结摊构特点稳及应用碌情况2.钢结构糟的应用：（1）问重型结晋构及大牲跨度建党筑结构愤；（2）多涂层、高层示及超高层疫建筑结构密；（3）叠轻钢结洪构；（4）广塔桅等腊高耸结摸构；（5）倡钢－混歇凝土组膊合结构喂。我国是充最早应徐用钢结送构的国挂家，但鸽是历史之的原因纳致使现春代建筑缘瑞钢结构秃的应用龟及发展节与发达霸国家相膛比，已谷有相当北大的差梯距。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许目录第一章父总奥论工厂制造：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失各种建筑抓结构特点失及应用情骄况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建筑结构橡基本理论腐及设计方法的趋发展一.结构设计肾方法的发死展过程1.弹性理论贺为基础的吸容许应力剂设计方法2.破坏阶崇段设计饿方法3.极限状辫态设计确方法4.概率设计腥法：以近似焦概率为源基础的缠极限状态设计威法。未来：全概率练设计法顽、生命犯全过程宁设计法第一章饶总论1.3组建筑稿结构基携本理论锯及设计你方法的脆发展27二.我国现阶行结构轰设计规袖范（部光分）《建筑结板构可靠度台设计统一梨标准》G雁B500钥68-2进001《建筑结蜻构荷载规预范》GB述5009逆-200委1《混凝土臣结构设计锁规范》G舞B500渣10-2陶002《砌体迫结构设疯计规范哥》GB感500毯03-零200轨1《钢结干构设计延规范》GB50信017-驼2003。设计人会员必须趣遵照各榆种结构困类型设计规锁范或规碗程进行设壮计。各种设计紫规范或规遍程是具有孙约束性和昨立法性的家文件，其延目的是使工程锦结构的设绣计在符合勤国家经济巨政策的条悠件下，保脏证设计质量和工情程项目的搞安全可靠季。注意在沉学习中恶，有关爹基本理遭论的应指用最终惩都要落劲实到规绣范的具体规定纯。第一章纯总佛论1.3际建筑结构污基本理论者及设计方牛法的发展本章您目咸录281.4建筑结构侨课程的要侍求、注意窄的问题一.要求1.掌握球结构材料集的力学性负能；2.掌颗握结构瞧设计的设基本原璃则；3.熟出悉结构模设计规汪范和其造它相应瞎规范；4.熟练启基本的设故计计算、工查阅有关际表格和构超造要求；5.学上会识读雪结构施真工图，霉正确理仁解设计宅意图。第一章村总论1.4宏建筑革结构课鹊程的要竖求、特挥点及学局习方法291.4点建筑已结构课损程的要存求、特逃点及学剪习方法第一章乔总论1.应通趴过实习、击参观等各织种渠道，深了解建筑急物各构件膊的受力特银点、结构确布置、结然构构造，畜从而来积录累感性认翼识。二.学赴习中应注衡意的问题2.完拖成一定暗量的习汗题有助裂于理解乐和掌握声本课程嚼的内容棕和基本无概念；崖按要求血完成单挎项能力括训练和保综合能丈力训练逐，在掌愈握知识故的前提湿下培养撑职业能由力。30第一章僚绪汁论1.4称建筑够结构课辈程的要隐求、特旧点及学沙习方法3.建筑淘结构材料奥的力学性粮能、结构崇构件的内墙力计算与植建筑材料届、建筑力胞学课程密允切相关，若建筑结构验课程是建蓄筑施工、目建筑施工闭项目管理泄、地基与责基础等课皆程的基础头课程。因他此学好本仪课程，有如助于理解扶和学好其冈他课程。4.建筑湖结构构件屯的计算方奋法，大部笔分是建立涂在实验的够基础上，梯特别是混追凝土和砌照体构件，放由于所用透材料的物亮理力学性胳能的复杂躺性，对实映验的依赖笨性很强。肝学习中要俗特别注意礼计算公式隆的适用范狂围和限制聪条件。31第一章季绪论1.4君建筑结构罚课程的要勉求、特点爪及学习方镰法5.本铺课程中净涉及众锹多的构蚀造措施桥与结构麻计算，书它们在互课程中恳有着同土等重要候的地位厘。各种仗构造措所施是长悄期科学博实验和跃工程实续践经验箱的总结遥，是对匪结构计盆算中未廊考虑到宵的因素妄所采取招的技术鸭措施。带工程事斯故常常选是由于根不重视梅构造措农施或构惨造措施托不当而暴发生的裁。因此同在学习钞中要充倾分重视椒构造措源施和构揉造处理燃，并注稻意弄清汽其中的位道理。32第一章吗绪苏论6.建岸筑结构驶设计规肥范、规苗程是多们年来建潮筑科学焦研究成歉果和工御程实践务经验的核总结，荒是国家挺颁布的闪技术规爱定和标负准，已患具有某雀些法律呆性质，肤设计、增施工、喉工程管圣理人员草应严格津遵守和陡执行。必在学习鉴本课程厉时，自盆觉查阅益、熟悉扮有关规戴范，以悄便于工肉作中应狗用。1.4捧建筑柱结构课交程的要狗求、特影点及学归习方法33第一章体绪论1.4俘建筑娇结构课角程的要仓求、特补点及学以习方法三.本课程搂的教学赵环节1.课婆堂教学京及讨论饮；2.教际学试验尸；（实概验录像嫁）3.单项班能力训练肉；（在课忧堂或课后软）4.综合商能力训练居（专题训陪练、课程烂设计）；5.工价程经验广积累（没自行安屠排）。本章界目录作业思考题34◆容许应问力设计许法◎钢筋混捐凝土结摸构的受饭力性能钻不是弹矛性的；◎结构中一扭点达到容班许应力，扛结构即认予为失效；◎没有考述虑结构告功能的颤多样性享要求；◎安全系数置是凭经验勾确定的，币缺乏科学嚼依据。35◆破损阶正段设计救法整个截面窑达到极限炭承载力才劈燕认为失效录，考虑了枕材料塑性录和强度的汤充分发挥芽，极限荷订载可以直蛇接由试验将验证，构会件的总安猎全度较为睡明确。◎但安全系察数K仍然凭经验确谊定，◎没有考虑氏结构功能仅的多样性葛要求的问缴题。36◆极限状引态设计最法除要求对绸承载力极纺限状态进伙行设计外秋，还包括损的挠度和匙裂缝宽度南（适用性扫）的极限衡状态的设宏计。对于承载浪力极限状穷态，针对毯荷载、材既料的不同餐变异性，赏不再采用删单一的安洗全系数，什而采用的忆多系数表世达，◎材料强爬度fck和fsk是根据统味计后按一届定保证率辜取其下限贞分位值，转反映的材纷料强度的犬变异性。◎荷载值qik也尽可能雹根据各种妖荷载的统轰计资料，赢按一定保址证率取其努上限分位钻值。◎荷载系数kqi，材料强度表系数kc和ks仍按经临验确定击，但对辣于不同派荷载的量变异大欢小，可族取不同叔的荷载术系数。37◆以概率理搞论为基础跨的极限状迷态设计法由于实际划结构中的马不确定性柜，因此无谎论如何设旨计结构，恰都会有失优效的可能芝性存在，窝只是可能遗性大小不鸦同而已。为了科学弱定量的表业示结构可须靠性的大且小，采用否概率方法埋是比较合败理的。失效概率欲越小，表振示结构可锈靠性越大崇。因此，哀可以用失棒效概率来宋定量表示腿结构可靠戚性的大小堵。结构可靠家性的概率辞度量称为结构可匆靠度。当失效概社率Pf小于某策个值时富，人们购因结构树失效的怕可能性蜡很小而藏不再担剥心，即养可认为科结构设缸计是可仁靠的。竹该失效狭概率限新值称为容许失效等概率[Pf]。失效概净率Pf=P(S>R)383940

4142PPPP素混凝土稠梁承载力小米，破坏突互然钢筋混丹凝土梁承载力大稼，变形性炮能好，破厘坏有预告配筋的智作用：（1）提狗高结构的述承载力；（2）链调整结律构的破神坏形态朗。43北京饭聪店新楼44

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47广州白省云宾馆36004000800080006600030003600030006600080008000400036007000078507850230033层，顿112.脚45米，缘瑞剪力墙结听构，19先76年建更成，国内胸首栋百米统高层。4849钢管混耍凝土结殿构工谢程实例美国西桐雅图双联广场未大厦58层四根大钢木管混凝土贷柱混凝土抗尊压强度1捡33Mp螺a直径3酬.05笋m管壁厚3恨0mm承受6恼0%竖间向荷载50钢－混品凝土组硬合结构51筒中筒结矛构体系深圳发惊展中心52多筒结摩构体系成亲束命筒53巨形框脉架结构5455565758砌体结盯构59钢结构60木结构61混合结拉构62万里长想城63赵州桥64第一倾讲思拥考题1、什肢么是建鹿筑结构济？按照郑所用材无料的不骡同，建银筑结构鹿可以分搂为哪几碍类？各透有何特落点？2、混很凝土结迫构房屋佩中各个益构件的辜受力特赛点是什显么？3、简述揉建筑结构付的结构及冈材料发展咏方向。659、静夜四惊无邻，荒缎居旧业贫立。。4月-套234月-2成3Frid萝ay,绵Apri芽l28椒,20伤2310、雨中店黄叶树钩，灯下糕白头人祥。。13:1亦0:2613:1污0:2613:1堆04/2蹈8/2淋023俯1:播10:曾26伸PM11、以我独锹沈久，愧船君相见频慕。。4月-持2313:1侨0:2613:1桌0Apr-承2328-壳Apr偏-2312、故人江佩海别，几府度隔山川遗。。13:1故0:2613:谋10:僵2613:1骑0Frid驻ay,迷Apri灶l28强,20招2313、乍见哨翻疑梦触，相悲稠各问年筹。。4月-2灿34月-2绪313:1寨0:2613:限10:旁26Apr苦il携28,剥20兰2314、他乡潜生白发裂，旧国婆见青山崇。。28拣四月钱202苹31:10秩:27睬下午13:1步0:274月-既2315、比不了丸得就不比峰，得不到驴的就不要古。。。四月昂231:1黎0下威午4月-2害313:地10Apri犹l28江,20午2316、行动出蜓成果，工林作出财富眠。。2023负/4/2挥813抬:10:碍2713:1梢0:2728A重pril闹202三317、做前醒，能够魄环视四围周；做利时，你奔只能或称者最好烫沿着以秘脚为起校点的射门线向前庸。。1:10勾:27击下午1:10刺下午13:1桃0:274月-通239、没有失架败，只有剃暂时停止薯成功！。4月-2浩34月-2撕3Fri孕day疤,A取pri写l2戴8,赞202计310、很多忘事情努扭力了未特必有结愧果，但投是不努晴力却什痒么改变洗也没有顽。。13:猪10:依2713:1梨0:2713:鹊104/28侍/202极31:犯10:2齿7PM11、成功欢就是日滥复一日乳那一点泥点小小瞧努力的誓积累。该。4月-2老313:违10:纺2713:1涂0Apr-打2328-A巴pr-2臣312、世间成半事，不求铸其绝对圆它满，留一繁份不足，香可得无限箩完美。。13:碍10:滚2713:1吴0:2713:1主0Fri表day诊,A膨pri湖l2仓8,址202赞313、不知枪香积寺舟，数里踢入云峰拿。。4月-2那34月-辅2313:铸10:宴2713:郑10:驰27Apri芳l28丛,20复2314、意志群坚强的未人能把膀世界放捐在手中狐像泥块迟一样任驻意揉捏件。28案四月添202劝31:1笛0:2俯7下认午13:司10:提274月-2海315、楚塞掉三湘接味