《建筑结构选型概论》课件

建筑结构选型概论建筑结构选型是建筑设计的重要环节，直接影响建筑物的安全、经济性和使用寿命。建筑结构的作用承载荷载承受来自建筑物本身的重量，例如墙壁、楼板、屋顶等。同时还要承受来自外部的荷载，例如风力、地震、雪荷载等。保证安全确保建筑物在各种荷载作用下保持稳定，不会发生坍塌或倒塌事故。提供安全的空间，保障人们的生命财产安全。建筑结构类型概述建筑结构类型多种多样，每种结构类型都有其独特的优缺点。常见的建筑结构类型包括框架结构、剪力墙结构、筒中筒结构、网壳结构、预应力混凝土结构和装配式结构等。不同的结构类型适用于不同的建筑物，需要根据建筑物的功能、规模、地质条件、经济因素等综合考虑。承重结构系统概述1定义承重结构系统是建筑结构中承载荷载的主要部分2功能将建筑物自身的重量和使用荷载传递到地基3分类框架结构、剪力墙结构、筒中筒结构等4影响因素建筑功能、建筑规模、建筑材料承重结构系统的设计需要考虑安全性、耐久性、经济性等因素。不同类型的承重结构系统具有不同的特点和适用范围。框架结构柱和梁系统框架结构由柱子、梁和楼板组成，形成坚固的骨架。空间灵活性和适应性框架结构具有较高的空间适应性，适合各种建筑功能需求。施工方便框架结构施工工艺成熟，周期较短，适合大规模建筑施工。剪力墙结构剪力墙结构是高层建筑中常见的承重结构形式。剪力墙由混凝土墙体构成，具有较高的抗侧力能力，能够有效抵抗地震和风荷载。剪力墙通常布置在建筑物的核心部位，例如电梯井、楼梯间等，并与楼板和屋顶相连接，形成整体的抗震体系。剪力墙结构的优势在于抗震性能好、造价低廉、施工方便。常见的剪力墙结构类型包括：核心筒剪力墙结构、框剪结构、框架-剪力墙结构等。剪力墙结构的应用范围广泛，适用于各种高层建筑，例如住宅楼、办公楼、酒店等。筒中筒结构筒中筒结构由内筒和外筒组成，内筒通常为核心筒，外筒为外围结构，两者之间形成空腔。这种结构具有良好的抗震性能，可有效提高建筑物的整体稳定性。筒中筒结构通常用于高层建筑，可以有效地抵抗风荷载，并提供更大的空间利用率。网壳结构空间曲面结构网壳结构由一系列相互交织的杆件或板件组成，形成空间曲面，具有良好的承载能力和抗震性能。轻质高强网壳结构通常采用钢材或轻型材料，重量轻，强度高，可以节省材料成本。应用广泛网壳结构广泛应用于大型体育场馆、展览馆、机场、仓库等建筑。预应力混凝土结构预应力混凝土结构是指在混凝土浇筑前或后，在钢筋或钢绞线中预先施加一定的拉力，使混凝土处于压应力状态，以提高结构的承载能力、刚度和抗裂性。预应力混凝土结构主要应用于大型桥梁、高层建筑、水利工程和工业厂房等领域。装配式结构装配式结构是指在工厂预制好结构构件，运输至施工现场，通过现场拼装、连接，形成整体结构体系的建筑结构形式。装配式结构具有以下特点:施工周期短、效率高；现场管理便捷，减少现场湿作业；提高施工质量，减少现场质量缺陷；有利于节约资源，降低能耗；有利于建筑产业化发展。结构设计的基本原则安全性结构必须能够安全地承受各种荷载，确保建筑物不会倒塌。适用性结构必须满足建筑物使用功能需求，例如空间布局、舒适度和美观性。经济性结构设计应尽可能经济合理，尽量降低建造成本和维护成本。耐久性结构应具有较长的使用寿命，能够经受住各种环境条件的考验，例如温度变化、地震和腐蚀。荷载组合与作用效应荷载种类作用效应永久荷载结构自重、墙体、楼板等可变荷载人员、家具、设备等风荷载建筑物表面风压地震荷载地震力雪荷载屋顶积雪结构安全性分析结构安全性分析是建筑结构设计的重要组成部分，旨在确保建筑物在使用寿命内能够安全可靠地承受各种荷载和环境影响。结构安全性分析方法主要包括极限状态设计法、概率极限状态设计法、可靠度分析法等。极限状态设计法是最常用的方法，它根据结构的极限状态，确定结构的承载能力和安全储备。结构耐久性分析结构耐久性是指建筑物在使用寿命内抵抗各种环境因素影响的能力，例如腐蚀、冻融、盐碱等。结构耐久性分析评估结构在使用寿命内的安全性和功能性，预测其性能衰减趋势，并制定相应的维护措施。50年一般建筑物设计使用年限100年桥梁等重要基础设施设计使用年限200年大型水利水电工程设计使用年限结构抗震设计结构抗震设计是建筑结构设计的重要组成部分，旨在提高建筑物的抗震能力，确保建筑物在发生地震时能够安全抵抗地震力的作用。抗震设计主要考虑地震力的作用，并根据建筑物的类型、规模、重要性以及地震烈度等因素进行相应的结构设计。抗震设计方法主要包括抗震设防、抗震措施和抗震验算等。抗震设防是指根据地震烈度确定建筑物的抗震等级，抗震等级越高，建筑物抗震性能越强。抗震措施是指采取的措施来提高建筑物的抗震能力，常用的抗震措施包括加强结构的抗震能力、提高结构的刚度和韧性等。抗震验算是指对结构进行抗震分析，确保结构能够满足抗震规范的要求，满足安全性能要求。建筑物基础选型建筑物基础是建筑物与地基之间的连接部分，是传递建筑物荷载至地基的关键部位。基础类型应根据地基条件、建筑物荷载、地下水位等因素综合考虑，以确保建筑物的安全、耐久性和经济性。1地基条件土质、承载力2建筑物荷载自重、活荷载3地下水位深度、水位变化4经济因素造价、工期基础类型及特点1浅基础浅基础埋深较浅，适用于地基承载力较好的区域，施工简便、成本较低。常见类型有条形基础、独立基础和筏形基础。2深基础深基础埋深较深，适用于地基承载力较差的区域，可将荷载传递到更深、更稳定的地层。常见类型有桩基础、沉井基础和地下连续墙基础。3特殊基础特殊基础针对特殊地基条件或建筑物荷载特点设计，例如，抗浮基础、抗滑基础和软土地基基础等。地基承载能力分析地基承载力是基础设计中至关重要的参数。根据地基土的性质和深度，以及建筑物的荷载大小，确定地基承载力能够确保建筑物的安全和稳定。地基承载能力分析方法包括现场试验和室内试验两种。1标准贯入试验利用标准贯入锤，测量锤击次数，进而确定土层的密度和强度。2静力触探试验利用静力触探杆，测量探针的贯入阻力，进而确定土层的强度和压缩性。3原位测试在现场进行原位测试，例如平板载荷试验，可以更准确地确定地基的承载力。4室内试验对采集的土样进行室内试验，例如三轴剪切试验，可以更全面地了解土层的性质和强度。基础沉降控制基础沉降是建筑结构设计中必须考虑的重要因素，过大的沉降会导致建筑物结构破坏。控制方法描述地基处理改善地基土的物理性质，提高承载力。基础形式优化采用刚性基础或复合基础，减小沉降差异。沉降观测实时监测沉降情况，及时采取措施。建筑结构材料选型混凝土结构承载力强、耐久性好、成本低，适用于各种类型的建筑结构钢结构强度高、重量轻、可塑性强，适用于跨度大、荷载重的建筑木结构环保、节能、施工速度快，适用于低层建筑和住宅砌体结构成本低、施工简单、保温性能好，适用于低层建筑和非承重墙钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构是建筑结构中最常见的类型之一。它由钢筋和混凝土组成，通过钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度共同作用，形成坚固的结构体系。钢筋混凝土结构具有许多优点，包括成本低、施工方便、耐用性强等。它广泛应用于各种建筑工程，例如住宅、商业建筑、工业厂房等。预应力混凝土结构提高强度预应力混凝土通过施加预应力，可以有效提高混凝土的抗拉强度和抗弯强度，增强结构整体承载力。减小裂缝预应力混凝土在构件中产生预压应力，抵消或部分抵消外荷载产生的拉应力，从而减少裂缝的产生和发展。节省材料由于预应力混凝土的强度较高，可以采用较小的截面尺寸，从而节省材料，降低工程造价。应用广泛预应力混凝土结构在桥梁、建筑、水利等领域得到广泛应用，为工程建设提供了更优的方案。钢结构钢结构由钢材制成，具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快等优点。广泛应用于高层建筑、桥梁、大型厂房、体育场馆等。钢结构选型需考虑建筑功能需求、经济因素、材料性能、施工工艺等因素。钢结构施工需严格控制钢材质量，并进行防腐蚀处理，以延长结构使用寿命。钢结构的设计需考虑抗风荷载、地震荷载等因素，确保结构安全可靠。木结构木结构建筑具有环保、轻质、高强度、保温性能好等特点，在住宅、商业建筑和公共建筑中得到广泛应用。木材作为可再生资源，在使用过程中能有效减少碳排放，符合可持续发展理念。木结构建筑施工周期短、造价相对较低，并且可以根据设计需要灵活调整，满足个性化需求。此外，木结构建筑的隔热性能好，能有效降低能源消耗，减少建筑能耗成本。砌体结构传统与现代结合砌体结构历史悠久，广泛应用于房屋建筑中。现代材料技术提升了砌体的性能，使其更具优势。耐久性与经济性水泥砖砌体结构具有良好的耐久性，抗压强度高，并且成本相对较低。设计灵活多样砌体结构允许灵活的设计方案，适用于各种建筑形式，可以满足不同功能需求。结构节点设计要点节点连接保证结构安全，避免结构失效。受力合理避免应力集中，确保结构稳定性。施工便捷简化施工过程，提高施工效率。美观实用提高建筑整体美观度，满足功能需求。结构构件设计要点强度设计保证构件能够承受荷载，不发生断裂或过大变形，满足安全要求。刚度设计确保构件在荷载作用下，变形满足使用要求，避免过大挠度或振动。稳定性设计防止构件在荷载作用下发生失稳，如弯曲或扭转失效。耐久性设计确保构件在使用寿命内，能够抵抗环境因素侵蚀，保持良好的性能。整体性能分析方法有限元分析有限元分析是一种数值方法，用于模拟结构的力学行为，可以预测结构的强度、刚度和稳定性。非线性分析非线性分析可以考虑材料非线性、几何非线性以及荷载非线性，更准确地评估结构在复杂工况下的性能。振动分析振动分析可以评估结构在动态荷载作用下的振动响应，确保结构的抗震性能和舒适性。稳定性分析稳定性分析可以评估结构在荷载作用下的稳定性，判断结构是否会发生失稳破坏。综合评价与选型技术指标结构安全、耐久