建筑结构基本计算原理之绪论

建筑结构基本计算原理之绪论第一章绪论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11.1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。2）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1）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2）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3）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4）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1.2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）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：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：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）。7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⑷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。8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。

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第一剩章损总告论1.举2凝各种编建筑末结构撒特点袜及应睛用情透况第三蹄阶段仿：二战矛以后恐到现漆在随着弊建设誉速度捧加快覆，对浙材料都性能薄和施待工技亭术提捉出更察高要众求，跃出现橡装配员式钢控筋混考凝土颗结构努、泵投送商狠品混画凝土扒等工翻业化打生产花技术沟。高强芽混凝布土和楚高强渣钢筋盒的发皂展、掀计算捞机的留采用犬和先夸进施东工机持械设榴备的理发明节，建纹造了稻一大手批超辞高层蠢建筑顷、大嗓跨度叉桥梁归、特漠长跨礼海隧悉道、驻高耸绘结构削等大矮型工衡程，劲成为阳现代武土木双工程酷的标宣志。二.砌体伪结构第一防章留总漂论1.套2炊各种足建筑殖结构劳特点匙及应壳用情供况1.砌体辽结构峡的组以成：砌块你＋砂虫浆2.材料电的基掀本力搭学特咐性：砌体转抗压魄强度秧较高将，但修抗拉术强度棋很低碌；3.忙砌体陵结构里的优扶缺点：优点：较易举就地悦取材垒、具莲有很爸好的己耐火段性，吐以及执较好暮的化能学及粥大气屯稳定存性、芒成本狮低较团经济封。缺点子：自重付大，抗强度踩低、该砌筑扑工作充繁重冰、砂徐浆和掀砌块口的粘免结力搁较温弱那、占仍用农茅田，逮影响同环境。第一榴章乐总箩论1.辩2赶各种轨建筑叔结构晴特点思及应重用情盈况（1伪）发追展：历史尺悠久淡：考旁古资始料表同明，适我国推在新堂石器览时代闪末期内（约贱60围00值－4住50灶0年渐前）狸，已赞有地能面木鄙架建沟筑和兼木骨己泥墙源建筑拖。分为盏三个拔阶段烂：第一旨阶段听：在清出朝末挤年，削19臣世纪洲中叶研以前主要抢以城秒墙、驰佛塔揪和少虑数砖缓砌重续型穹斗拱佛罩殿以挥及石曾桥等耍。代表久有万里街长城、南寻京灵直谷寺岸无梁恩殿后劝面走赵廊的额砖砌你穹窿紫、河北谈赵县拉的赵州震桥。4.砌体迟结构歉在我绢国的影的发辫展与胖应用谅情况：第一揉章蔑总共论1.厉2巾各种既建筑确结构哑特点述及应霞用情描况第三洁阶段超：解放剂后到悦现在在原卖有基泼础上岗有了厕长足晚的进广步。拜无论比在桥怖梁、奔房屋瓜，且届在新结趣构、姑新技坟术方毯面也礼有了有很大高的发胸展，抗并建缴立了规具有唱我国特色溜的结耀构设劣计计死算理锋论。第二添阶段司：19棍世纪唤中叶驼到解持放前砌体元材料国主要亏还是槐粘土纪砖，耀由于件在封辱建及扭后来中的半底殖民顷地半封邀建制轨度下巾，砖劈燕石结脸构的获实践钱和理岛论发隙展缓芝慢。（2趁）发础展趋猜势：高强瓣、空忙心、中薄壁锤大板治和配栏筋砌秒体等。三.钢结揉构第一溪章伟总乡丰论1.蓬2邻各种速建筑偷结构犬特点妻及应申用情盲况1.钢结嗽构的矿特点：优点针：（1）强摧度高眠、强懒重比项大；渠塑性援、韧世性好挖；（2）材鸟质均梅匀，斤符合而力学脂假定捆，安神全可诉靠度雨高；（3）工英厂化听生产威，工框业化撞程度剂高，顺施工捉速度喜快；缺点疑：钢结到构耐败热不槽耐火融；易信锈蚀显，耐遗腐性枕差。第一而章妈总辨论1.最2迹各种温建筑深结构商特点接及应积用情碍况2.钢结祖构的芹应用：（1锄）重辛型结困构及弟大跨凯度建酸筑结土构；（2抹）多拨层、造高层税及超译高层拒建筑借结构剖；（3棋）轻航钢结致构；（4妥）塔唤桅等包高耸竟结构经；（5饼）钢核－混井凝土禁组合节结构误。我国希是最拜早应毒用钢畏结构搞的国榜家，缠但是利历史报的原哑因致养使现躲代建免筑钢军结构治的应男用及粘发展巨与发许达国苦家相浩比，蒜已有查相当搞大的尽差距。4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察章表目容录第一结章柴总额论工厂制造：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.驼2派各种罪建筑岛结构即特点渐及应射用情斗况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1.兰3建筑青结构抚基本傅理论客及设丛计方法闻的发车展一.结构蝴设计抄方法焰的发脖展过予程1.弹性县理论内为基界础的腥容许由应力拔设计客方法2.破坏芹阶段胁设计至方法3.极限呼状态慢设计键方法4.概率舍设计毙法：以近悦似概介率为足基础今的极削限状态待设计盈法。未来锡：全概骂率设迅计法观、生握命全盛过程笋设计院法第一连章责总蹈论1.联3泉建筑社结构欺基本摇理论愁及设民计方炒法的顺发展二.我国奥现行谨结构屯设计毁规范鸣（部变分）《建册筑结忆构可艘靠度抵设计牧统一辆标准属》G流B5驼00眯68去-2两00阵1《建或筑结辫构荷锦载规绪范》技GB畜50羽09至-2智00交1《混粉凝土勒结构含设计撒规范暖》G医B5领00弓10石-2枕00耽2《砌雁体结寻构设泊计规自范》缸GB宵50蓬00廉3-絮20刚01《钢渐结构丑设计订规范熄》GB巴50俱01赤7-况20谜03。设计模人员贿必须哄遵照批各种誉结构抢类型设计删规范睁或规呈程进行怀设计举。各种禁设计番规范袍或规蔬程是松具有予约束怖性和害立法旷性的土文件室，其刻目的是使层工程掏结构屑的设撤计在嚼符合顶国家备经济危政策巩的条介件下恒，保揉证设怒计质量按和工惜程项仅目的前安全束可靠予。注意齐在学鼻习中袋，有懒关基帅本理岸论的席应用嫂最终掉都要罚落实哨到规毛范的具体头规定邻。第一识章谊总惜论1.长3赔建筑板结构具基本奇理论找及设习计方据法的乖发展本活章汽目令录1.斧4建筑宗结构桂课程疼的要尺求、停注意却的问题一.要求1.礼掌握敬结构悲材料获的力训学性晨能；2.常掌握除结构维设计浇的基绵本原叮则；3.厅熟悉缘瑞结构虏设计猜规范和和其萄它相县应规笨范；4.勾熟练乔基本奖的设亿计计妙算、知查阅昌有关枝表格宁和构绢造要盛求；5.承学会凝识读材结构担施工津图，领正确晚理解族设计待意图。第一盐章业总编论1.公4场建筑机结构类课程粉的要屈求、唉特点编及学课习方凯法1.驳4商建筑琴结构驳课程弟的要厅求、重特点栋及学捎习方脏法第一扬章弓总摇论1.冰应通蛇过实益习、欢参观糊等各应种渠陈道，症了解取建筑热物各蔑构件欣的受岭力特夹点、奶结构仔布置凯、结皆构构眠造，按从而笔来积朱累感娇性认涌识。二.赢学征习中面应注浙意的巷问题2.舰完成偶一定口量的遍习题时有助券于理您解和非掌握因本课经程的园内容彻和基渗本概姓念；枝按要怠求完由成单较项能稳力训使练和概综合累能力昼训练盖，在思掌握浩知识室的前狮提下村培养要职业荐能力着。第一难章竞绪辆论1.变4哪建筑役结构笛课程创的要桨求、兔特点庭及学今习方避法3.鄙建筑氏结构到材料鹊的力屋学性配能、袄结构桨构件蒜的内欣力计商算与沃建筑扬材料浸、建订筑力粪学课缝程密闷切相聚关，六建筑尊结构普课程钓是建迅筑施花工、扛建筑偏施工钱项目辉管理差、地凶基与愧基础程等课炸程的危基础辣课程庭。因附此学沿好本忧课程授，有谋助于怒理解韵和学匙好其百他课钢程。4.辆建筑抬结构继构件熟的计乱算方伏法，电大部塔分是扯建立诸在实举验的践基础伤上，舌特别掘是混印凝土朽和砌漫体构兴件，报由于昌所用碎材料增的物膏理力煎学性级能的健复杂伙性，订对实福验的授依赖帮性很着强。庆学习只中要腔特别给注意还计算晨公式过的适宋用范岩围和仁限制戚条件在。第一区章寺绪应论1.永4盆建筑燃结构植课程愤的要华求、迈特点蹈及学辩习方循法5.番本课助程中坦涉及睬众多焦的构语造措叹施与忽结构感计算酱，它怠们在催课程有中有即着同聋等重撕要的睬地位然。各匀种构缩慧造措旨施是湿长期碧科学柴实验合和工惭程实挖践经蠢验的油总结挣，是蔑对结器构计校算中烧未考休虑到莫的因鸟素所谣采取滔的技午术措舍施。杂工程蚂事故观常常嘴是由简于不背重视贩构造锈措施翁或构耍造措印施不列当而铁发生行的。繁因此范在学偏习中眼要充古分重冬视构失造措避施和录构造衡处理框，并陆注意咳弄清尘其中吉的道粥理。第一避章倚绪世论6.邪建筑碎结构脖设计缸规范休、规享程是麦多年韵来建律筑科不学研兔究成捧果和挂工程男实践设经验负的总凶结，舌是国照家颁羡布的理技术房诚规定桐和标封准，驴已具氧有某掠些法控律性耀质，逝设计谊、施似工、遵工程她管理钟人员沸应严穗格遵柔守和斑执行土。在联学习偏本课艳程时健，自雷觉查妨阅、稀熟悉载有关刑规范佩，以比便于腿工作痰中应姿用。1.床4肢建筑耻结构题课程皂的要萄求、瓣特点流及学钟习方礼法第一邀章拒绪背论1.林4赴建筑剥结构绞课程酒的要拿求、量特点屠及学总习方汪法三.本课滴程的锈教学纷环节1.勿课堂毛教学梨及讨阔论；2.幼教学奥试验图；（塑实验薪录像给）3.染单项扎能力纲训练围；（机在课纺堂或绒课后柔）4.灶综合叮能力晋训练蹲（专妖题训站练、催课程义设计挑）；5.脾工程磁经验顽积累谅（自蜡行安括排）。本摄章妥目锐录作业思考题◆容许美应力网设计报法◎钢筋问混凝荒土结喊构的庭受力汁性能另不是货弹性软的；◎结构德中一怠点达槐到容往许应戒力，布结构具即认悬为失饰效；◎没有拦考虑闷结构肝功能涝的多的样性必要求络；◎安全株系数夫是凭酸经验效确定语的，按缺乏薪科学洋依据。◆破损坡阶段衬设计间法整个拼截面植达到益极限箱承载批力才振认为越失效淘，考导虑了差材料犹塑性棋和强孔度的导充分疲发挥钞，极援限荷什载可昨以直坝接由占试验将验证叼，构部件的胞总安兆全度颈较为截明确鸡。◎但安全辅系数K仍然凭经衣验确征定，◎没有萄考虑赞结构摩功能糊的多累样性肝要求童的问劳题。◆极限总状态执设计畏法除要隙求对鹅承载白力极扶限状托态进厅行设缸计外雾，还艇包括睛的挠荷度和盘裂缝约宽度列（适腹用性药）的朱极限巷状态扎的设棒计。对于红承载毁力极速限状灯态，误针对惠荷载巧、材羞料的誉不同箭变异栋性，免不再握采用细单一笛的安布全系包数，撑而采赛用的拒多系竞数表猴达，◎材料饭强度fck和fsk是根拿据统垮计后蒙按一宿定保锈证率看取其坏下限她分位岛值，锻反映渠的材遍料强拉度的价变异粗性。◎荷载并值qik也尽瞧可能愉根据交各种食荷载娃的统课计资暴料，情按一悟定保蛛证率黄取其论上限蜓分位足值。◎荷载袜系数kqi，材料风强度尖系数kc和ks仍按友经验坏确定鹅，但研对于辈不同各荷载茎的变螺异大学小，明可取症不同杯的荷堆载系悠数。◆以概测率理巴论为搭基础材的极旧限状出态设牛计法由于伏实际艘结构骆中的侮不确顿定性秘，因奋此无曾论如锣何设户计结某构，嚷都会况有失绩效的奥可能垃性存黎在，爹只是遭可能遮性大领小不宣同而扫已。为了值科学窜定量时的表河示结宣构可吃靠性农的大港小，扩采用羽概率肤方法号是比猜较合年理的姨。失效呜概率留越小屠，表监示结息构可梦靠性统越大糠。因祝此，繁可以番用失秀效概摊率来纹定量捆表示兼结构遇可靠窃性的干大小踪蝶。结构煌可靠醉性的歌概率宵度量纠称为结构觉可靠移度。当失酸效概本率Pf小于滋某个维值时每，人棚们因金结构蜂失效泰的可粥能性倚很小之而不堡再担争心，渴即可敏认为斥结构版设计绕是可喇靠的阻。该炸失效壮概率询限值牺称为容许阅失效辅概率[Pf]。失效煌概率Pf=P(S>R)