建筑结构基本计算原理之绪论

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.砌体幅结构第一章系总庸论1.电2各种建随筑结构园特点及庆应用情孝况1.砌体解结构归的组症成：砌块＋沙砂浆2.材料的点基本力宜学特性强：砌体抗败压强度趴较高，赤但抗拉吃强度很法低；3.砌体结节构的优驶缺点：优点：较易就送地取材赏、具有帅很好的餐耐火性施，以及躲较好的扩化学及蒸大气稳携定性、熟成本低猴较经济配。缺点默：自重红大，污强度姥低、香砌筑丧工作率繁重湖、砂攻浆和医砌块敏的粘督结力较较侧弱手、占拣用农侮田，主影响促环境。21第一缘瑞章慢总充论1.库2各种建蚂筑结构起特点及仰应用情列况（1）发展廊：历史寄悠久悔：考澡古资宣料表散明，迈我国索在新方石器拖时代虎末期亭（约60号00－450漠0年前）冈，已有闪地面木状架建筑袭和木骨五泥墙建陶筑。分为三杜个阶段爆：第一阶者段：在清朝喇末年，19世纪中卖叶以前主要虑以城瓣墙、骆佛塔材和少兰数砖犯砌重雪型穹跟拱佛屠殿以令及石扑桥等朴。代表摸有万里长寨城、南京筋灵谷寺度无梁殿肯后面走崇廊的砖既砌穹窿速、河北赵充县的赵州桥。4.砌体驾结构忌在我瞧国的熊的发衰展与龟应用倾情况：22第一章般总誓论1.2各种建森筑结构尊特点及臣应用情秀况第三阶肠段：解放后繁到现在在原有马基础上百有了长季足的进饲步。无躁论在桥贫梁、房她屋，且首在新结乘构、冬新技游术方随面也园有了已很大咬的发摇展，隙并建辽立了愉具有王我国特色的件结构设肢计计算汽理论。第二碎阶段撕：19世纪中痰叶到解母放前砌体材芹料主要倦还是粘品土砖，坚由于在秃封建及狡后来的笑半殖民岭地半封贼建制药度下棍，砖懒石结匙构的俘实践田和理淘论发涂展缓次慢。（2）发蹦展趋插势：高强颜、空肃心、蜓薄壁绞大板矩和配纠筋砌灯体等。23三.钢结构第一章腾总寄论1.2各种科建筑粮结构昨特点泳及应遇用情后况1.钢结渡构的小特点：优点：（1）强度戴高、强银重比大醒；塑性档、韧性所好；（2）材质拖均匀，息符合力戴学假定粮，安全沃可靠度塌高；（3）工厂阶化生产愈，工业淘化程度叉高，施槐工速度糖快；缺点档：钢结构拉耐热不东耐火；马易锈蚀阻，耐腐纳性差。24第一晚章涛总蝴论1.乏2各种建亏筑结构塘特点及河应用情梢况2.钢结构解的应用：（1）重昼型结啄构及腔大跨避度建跨筑结残构；（2）多层驳、高层陕及超高脖层建筑持结构；（3）轻舌钢结负构；（4）塔桅俗等高耸开结构；（5）钢－屡混凝土层组合结非构。我国是巨最早应驱用钢结纯构的国拒家，但旁是历史室的原因娘致使现绘代建筑蜓钢结构具的应用的及发展生与发达品国家相岸比，已骨有相当禁大的差吐距。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铅章弹目消录第一秤章嗽总当论工厂制造：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各种建辩筑结构痰特点及匆应用情月况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建筑结鸣构基本惕理论及除设计方法的掀发展一.结构蛛设计域方法室的发疫展过崇程1.弹性汉理论私为基组础的神容许忘应力作设计键方法2.破坏阶旁段设计倍方法3.极限状圣态设计宏方法4.概率设鄙计法：以近羽似概该率为密基础赶的极猛限状态设内计法。未来棒：全概武率设币计法飘、生渡命全怀过程厉设计夕法第一章笑总搁论1.3建筑联结构优基本露理论螺及设坊计方榜法的谋发展27二.我国现脉行结构设设计规绪范（部钓分）《建筑神结构中可靠诞度设蛇计统勉一标震准》GB省500培68-违200漆1《建筑阀结构野荷载踏规范》GB安500送9-2陶001《混凝皇土结肿构设敲计规自范》GB慌500唇10-恳200脖2《砌体幅结构套设计狮规范》G赶B5银00直03圆-2北00耻1《钢结稼构设轿计规里范》GB5陷001樱7-2书003。设计人毫员必须纺遵照各备种结构病类型设计规像范或规布程进行津设计翠。各种帜设计绘规范承或规抢程是咱具有钻约束牺性和挎立法线性的雁文件慕，其梳目的是使工寄程结构唱的设计煮在符合改国家经陶济政策板的条件阴下，保矩证设计质量宽和工兼程项僚目的臂安全吉可靠槐。注意愉在学僻习中绕，有茧关基北本理逐论的林应用绝最终访都要膜落实老到规害范的具体规膏定。第一歌章容总歼论1.虎3建筑慨结构斩基本寻理论万及设滥计方墨法的傲发展本未章亚目鼠录281.4建筑结浸构课程视的要求戚、注意艳的问题一.要求1.掌握结孔构材料肠的力学批性能；2.掌握结录构设计汉的基本聪原则；3.熟悉舰结构版设计头规范孟和其拼它相票应规霞范；4.熟练基六本的设着计计算延、查阅叹有关表陷格和构温造要求哗；5.学会氧识读付结构沟施工类图，锐正确束理解塘设计种意图。第一章垮总撇论1.蛮4建筑赔结构掉课程加的要乖求、币特点谈及学袋习方忍法291.近4建筑皱结构扩课程厦的要舟求、驴特点四及学访习方蓝法第一章眼总誉论1.应通过冰实习、队参观等躬各种渠瓦道，了垂解建筑震物各构火件的受疲力特点店、结构扇布置、仆结构构看造，从茂而来积导累感性束认识。二.学习株中应醒注意揪的问词题2.完成一膏定量的部习题有忙助于理钞解和掌悟握本课障程的内凭容和基轮本概念送；按要胞求完成骑单项能除力训练裂和综合裳能力训疗练，在价掌握知乡丰识的前栽提下培握养职业书能力。30第一章零绪拖论1.垃4建筑敢结构舱课程想的要抓求、迟特点精及学舞习方竞法3.建筑结陪构材料渣的力学此性能、伶结构构详件的内围力计算栋与建筑慈材料、型建筑力六学课程河密切相返关，建稿筑结构赏课程是买建筑施再工、建墓筑施工丝式项目管修理、地馅基与基惭础等课掩程的基五础课程衡。因此佣学好本浇课程，颜有助于柏理解和阀学好其召他课程素。4.建筑结晶构构件号的计算贡方法，运大部分含是建立汉在实验告的基础踪蝶上，特棉别是混纽奉凝土和洋砌体构挠件，由腹于所用睛材料的声物理力带学性能屯的复杂舰性，对附实验的帽依赖性域很强。绘学习中查要特别卧注意计砖算公式沾的适用瘦范围和日限制条仓件。31第一无章间绪茫论1.4建筑盆结构别课程狮的要锤求、子特点逐及学所习方带法5.本课阳程中呀涉及共众多洗的构敢造措喜施与援结构载计算诉，它隔们在俗课程座中有房诚着同此等重萄要的城地位圣。各隐种构混造措婶施是烛长期缺科学丧实验移和工饱程实恐践经容验的蚀总结喊，是未对结脖构计宰算中户未考夸虑到帖的因猎素所昆采取洗的技翼术措拴施。振工程填事故划常常捉是由裂于不便重视饶构造甚措施陈或构阅造措滋施不写当而劈燕发生饿的。葱因此哥在学殿习中泥要充师分重产视构讯造措伸施和插构造杏处理考，并湾注意恶弄清闲其中葬的道箱理。32第一红章询绪功论6.建筑顷结构标设计堵规范化、规伯程是逆多年候来建听筑科案学研帖究成价果和芬工程洪实践跟经验扇的总壮结，粱是国滥家颁势布的视技术包规定宁和标塘准，缩慧已具愁有某怪些法仪律性电质，挡设计概、施章工、勒工程逝管理淋人员拐应严梁格遵旋守和厅执行巩。在各学习慢本课夫程时躲，自耐觉查旺阅、水熟悉惕有关盼规范饼，以隔便于有工作现中应晶用。1.集4建筑结侵构课程咱的要求搭、特点绍及学习巾方法33第一艰章士绪支论1.粱4建筑巨结构索课程抹的要英求、纹特点虑及学织习方奥法三.本课持程的顶教学嘴环节1.课堂教腔学及讨畅论；2.教学侍试验岛；（再实验跑录像孤）3.单项能佣力训练仔；（在储课堂或父课后）4.综合能福力训练垫（专题彩训练、涌课程设渐计）；5.工程蛮经验考积累刚（自拿行安笔排）。本街章锈目焰录作业思考题34◆容许应拢力设计变法◎钢筋牢混凝袍土结茅构的徐受力投性能熟不是威弹性草的；◎结构嗽中一榆点达怠到容怎许应象力，劲结构厚即认萄为失争效；◎没有考伤虑结构任功能的慰多样性男要求；◎安全系想数是凭概经验确鸟定的，竹缺乏科芬学依据。35◆破损郑阶段乌设计能法整个截骡面达到晚极限承丑载力才素认为失涉效，考匪虑了材竟料塑性片和强度皮的充分唇发挥，察极限荷扣载可以焦直接由仆试验验渠证，构艳件的总溉安全度宽较为明彻确。◎但安全系电数K仍然凭经验铜确定，◎没有跪考虑咱结构街功能游的多悼样性曾要求活的问忠题。36◆极限愤状态路设计界法除要胀求对蝴承载庆力极证限状虏态进打行设编计外歪，还价包括暮的挠幸度和带裂缝明宽度票（适葬用性栋）的衰极限皇状态允的设漂计。对于承茧载力极迅限状态童，针对悲荷载、宁材料的谊不同变俗异性，酱不再采李用单一种的安全燃系数，务而采用泛的多系子数表达邪，◎材料强齐度fck和fsk是根些据统孝计后伴按一裁定保伤证率市取其灭下限格分位唉值，接反映爬的材碗料强扯度的葱变异豆性。◎荷载值qik也尽可味能根据技各种荷位载的统婆计资料屈，按一洲定保证构率取其被上限分么位值。◎荷载刊系数kqi，材料强制度系数kc和ks仍按起经验马确定接，但露对于久不同山荷载总的变射异大潜小，玩可取篇不同愤的荷涂载系贼数。37◆以概率奥理论为吊基础的芦极限状绍态设计建法由于实颗际结构尺中的不袭确定性飘，因此爆无论如员何设计杆结构，册都会有完失效的而可能性茄存在，使只是可惯能性大拖小不同宗而已。为了州科学军定量唇的表条示结难构可蓝靠性题的大为小，岂采用劫概率乞方法勾是比降较合段理的誉。失效概挪率越小妨，表示暮结构可略靠性越牲大。因驼此，可抄以用失哪效概率怪来定量滑表示结绩构可靠布性的大翅小。结构莫可靠丘性的妹概率缩慧度量朋称为结构茎可靠甚度。当失效葵概率Pf小于某偏个值时但，人们怒因结构炒失效的腐可能性河很小而他不再担淹心，即滑可认为倦结构设昏计是可报靠的。遥该失效奏概率限走值称为容许裳失效线概率[Pf]。失效遮概率Pf=P(S>R)383940

4142PPPP素混立凝土遣梁承载力