《建筑与结构》课件

《建筑与结构》欢迎来到《建筑与结构》课程！本课程将带您深入了解建筑结构的奥秘，从建筑的基本定义到结构的力学原理和设计方法，为您开启建筑世界的大门。课程简介课程目标帮助学生掌握建筑结构的基本知识和设计方法，培养学生分析问题和解决问题的能力，为未来的建筑设计工作打下坚实的基础。课程内容涵盖建筑结构的各个方面，包括建筑形式、结构类型、材料应用、受力分析、基础设计、钢结构、混凝土结构、砌体结构和木结构等。建筑的定义与功能定义建筑是人类为满足自身需求而建造的固定或可移动的设施，通常指供人居住、工作、学习、娱乐、贸易等用途的建筑物。功能建筑的功能多种多样，主要包括提供居住、工作、学习、娱乐、贸易等功能，同时也包括对环境的影响和对社会的影响。建筑形式与风格哥特式以高耸的尖塔和繁复的装饰著称，代表作有巴黎圣母院、科隆大教堂等。文艺复兴式强调古典美，追求平衡与和谐，代表作有佛罗伦萨圣母百花大教堂、罗马圣彼得大教堂等。现代式注重功能主义，追求简洁和实用，代表作有密斯·凡·德罗的巴塞罗那馆、勒·柯布西耶的萨伏伊别墅等。结构的作用与类型结构的作用结构的主要作用是将荷载传递到地基，并保证建筑物的稳定性、安全性和使用寿命。结构类型常见的结构类型包括框架结构、剪力墙结构、钢结构、混凝土结构、砌体结构和木结构等，每种结构都有其独特的特点和适用范围。材料在建筑中的应用钢材具有强度高、重量轻、抗拉强度好的优点，适用于大型建筑、桥梁、高层建筑等。混凝土具有抗压强度高、价格低廉、易于施工的优点，适用于各种类型的建筑。木材具有天然、环保、易于加工的优点，适用于住宅、小型建筑、家具等。砖石具有耐久性好、保温隔热性能好的优点，适用于传统建筑、低层建筑等。荷载概述恒荷载指建筑物本身的重量，包括结构、墙体、楼板、屋顶等自重，以及固定设备的重量。活荷载指建筑物使用过程中产生的可变荷载，包括人员、家具、设备等产生的重量，以及风力、雪力等自然荷载。静力荷载1重力荷载指由于重力作用产生的荷载，包括自重荷载、活荷载等。2风荷载指风力作用在建筑物上的荷载，风荷载的大小和方向会随风速和风向的变化而变化。3雪荷载指积雪作用在建筑物上的荷载，雪荷载的大小和分布会随积雪厚度和形状而变化。4地震荷载指地震作用在建筑物上的荷载，地震荷载的大小和方向会随地震强度和震源距离而变化。动力荷载振动荷载指机械设备、交通工具等产生的振动产生的荷载，振动荷载的频率和振幅会影响结构的稳定性。冲击荷载指瞬间作用在结构上的较大荷载，冲击荷载会对结构造成很大的破坏。结构受力分析1荷载计算2内力分析计算结构内部产生的内力，包括轴力、剪力、弯矩等。3变形分析分析结构在荷载作用下的变形情况，包括位移、挠度等。4稳定性分析分析结构在荷载作用下的稳定性，判断结构是否会发生倾倒或失稳。平面结构力学1梁主要承受弯矩和剪力，常用于楼板、屋顶、桥梁等。2柱主要承受轴力和剪力，常用于支撑楼板、屋顶、墙体等。3框架由梁和柱组成的结构体系，常用于高层建筑、工业厂房等。空间结构力学3壳体结构由曲面构成的结构，具有较好的强度和刚度，常用于大型建筑、体育馆等。2网架结构由杆件组成的空间网格，具有轻巧、节省材料的优点，常用于屋顶、桥梁等。1薄壁结构由薄板构成的结构，具有轻巧、节省材料的优点，常用于飞机、汽车等。基础的作用与种类浅基础基础埋深较浅，主要用于低层建筑，常见的浅基础类型包括条形基础、独立基础、筏板基础等。深基础基础埋深较深，主要用于高层建筑、桥梁、塔等，常见的深基础类型包括桩基础、承台基础等。基础设计原则稳定性基础应具有足够的稳定性，能够承受建筑物的所有荷载，并防止倾倒或滑动。承载力基础应具有足够的承载力，能够将建筑物的荷载传递到地基，并防止地基发生沉降。变形控制基础应控制变形量，避免因变形过大造成建筑物的破坏或使用功能受损。经济性基础设计应考虑经济性，在保证安全性和功能的前提下，尽可能降低造价。地基承载力计算现场试验通过标准贯入试验、静载试验等方法，测定地基的承载力。理论计算根据地基土的物理性质和力学参数，采用理论公式计算地基的承载力。钢结构基本概念材料钢材具有强度高、重量轻、抗拉强度好的优点，适用于大型建筑、桥梁、高层建筑等。构件常用的钢结构构件包括梁、柱、桁架、板等，构件之间通过连接件连接在一起。连接钢结构连接方式主要有焊接、螺栓连接、铆接等，每种连接方式都有其独特的特点和适用范围。钢结构受力性能1弹性阶段钢材在荷载作用下发生弹性变形，卸载后可以恢复原状。2屈服阶段钢材超过弹性极限后，开始发生塑性变形，卸载后不能完全恢复原状。3强化阶段钢材继续加载，发生较大的塑性变形，其强度和刚度会逐渐下降。4断裂阶段钢材超过抗拉强度极限后，发生断裂。钢结构构件设计强度计算计算构件在荷载作用下的内力，并保证构件的强度满足要求。稳定性计算计算构件在荷载作用下的稳定性，保证构件不发生屈曲或失稳。疲劳计算计算构件在反复荷载作用下的疲劳寿命，保证构件在使用寿命内不会发生疲劳破坏。钢结构连接设计1连接形式选择合适的连接形式，包括焊接、螺栓连接、铆接等，要考虑连接的强度、刚度、耐久性等因素。2连接强度保证连接的强度满足要求，能够承受构件之间的传递荷载。3连接刚度保证连接的刚度满足要求，避免因连接过软造成结构整体的变形过大。4连接耐久性保证连接的耐久性，防止因连接腐蚀或老化造成结构破坏。混凝土结构基本概念1材料混凝土是由水泥、砂、石、水等材料混合而成的一种人工复合材料，具有抗压强度高、价格低廉、易于施工的优点。2构件常用的混凝土结构构件包括梁、柱、板、墙等，构件之间通过钢筋连接在一起。3钢筋钢筋具有良好的抗拉强度，用于增强混凝土的抗拉强度，防止混凝土因受拉力而开裂。混凝土结构力学性能1抗压强度混凝土具有较高的抗压强度，但其抗拉强度较低，需要通过钢筋来增强抗拉强度。2弹性模量混凝土的弹性模量反映了其抵抗变形的能力，弹性模量越大，变形越小。3抗剪强度混凝土的抗剪强度反映了其抵抗剪切力的能力，抗剪强度越大，抵抗剪切力的能力越强。混凝土结构构件设计梁混凝土梁主要承受弯矩和剪力，设计时要考虑梁的截面尺寸、钢筋配置、跨度等因素。柱混凝土柱主要承受轴力和剪力，设计时要考虑柱的截面尺寸、钢筋配置、高度等因素。板混凝土板主要承受弯矩和剪力，设计时要考虑板的厚度、钢筋配置、跨度等因素。砌体结构基本概念材料砌体结构主要由砖、石、砌块等材料构成，这些材料具有耐久性好、保温隔热性能好的优点。砂浆砂浆是由水泥、砂、水等材料混合而成，用于将砖、石、砌块等材料粘结在一起。构件砌体结构的构件主要包括墙体、柱、拱、券等。砌体结构受力分析1轴向力砌体结构主要承受轴向力，即垂直于砌体表面方向的力。2剪力砌体结构也会承受剪力，即平行于砌体表面方向的力。3弯矩砌体结构在承受荷载时也会产生弯矩，弯矩会使砌体产生弯曲变形。砌体结构构件设计强度计算计算构件在荷载作用下的内力，并保证构件的强度满足要求。稳定性计算计算构件在荷载作用下的稳定性，保证构件不发生倾倒或失稳。耐久性设计考虑砌体的耐久性，防止因雨水、冻融等因素造成砌体破坏。木结构基本概念1材料木材具有天然、环保、易于加工的优点，适用于住宅、小型建筑、家具等。2构件常用的木结构构件包括梁、柱、墙体、屋顶、地板等，构件之间通过连接件连接在一起。3连接木结构连接方式主要有榫卯连接、螺栓连接、钉连接等，每种连接方式都有其独特的特点和适用范围。木结构受力性能1抗拉强度木材具有较高的抗拉强度，但其抗压强度和抗剪强度相对较低。2弹性模量木材的弹性模量反映了其抵抗变形的能力，弹性模量越大，变形越小。3抗剪强度木材的抗剪强度反映了其抵抗剪切力的能力，抗剪强度越大，抵抗剪切力的能力越强。木结构构件设计1强度计算计算构件在荷载作用下的内力，并保证构件的强度满足要求。2稳定性计算计算构件在荷载作用下的稳定性，保证构件不发生屈曲或失稳。3耐久性设计考虑木材的耐久性，防止因腐烂、虫蛀等因素造成木结构破坏。结构抗震设计原理增强结构刚度通过增加结构的抗弯刚度和抗剪刚度，提高结构的抗震能力。提高结构韧性通过增加结构的变形能力，使结构能够在发生地震时吸收地震能量，避免发生破坏。控制结构振动通过设置减震装置，控制结构的振动幅度，降低地震对结构的破坏。结构安全性评估目视检查通过肉眼观察结