《建筑结构原理与设计》课件

建筑结构原理与设计课程简介目标掌握建筑结构的基本原理，熟悉各种结构形式的设计方法。内容课程目标了解建筑结构的设计流程和规范。能够进行简单结构的受力分析和设计计算。课程内容安排1结构工程的基本概念2材料力学基础3静定结构分析4梁的设计5柱的设计6墙体设计7基础设计8屋顶结构9钢结构10预应力混凝土结构11装配式建筑12未来趋势结构工程的基本概念定义研究建筑物、桥梁等工程结构的受力、变形、稳定性等问题的学科。作用确保工程结构安全、可靠、经济、美观。建筑物的作用和分类居住满足人们生活居住需求。商业用于商业活动，如商场、酒店等。工业用于生产活动，如工厂、仓库等。公共服务于社会公共需求，如学校、医院等。建筑物的荷载类型恒载：结构本身的重量，如墙体、楼板、屋顶等。活载：可变的荷载，如家具、人员、雪等。风载：风力作用在建筑物上的荷载。地震载：地震作用在建筑物上的荷载。结构受力分析确定结构中各部分的内力。1分析结构的变形和稳定性。2评估结构的安全性。3材料力学基础应力材料内部抵抗外力的能力，单位为帕斯卡（Pa）。应变材料在外力作用下的变形程度，单位为无量纲。弹性模量材料抵抗形变的能力，单位为帕斯卡（Pa）。几何特性的计算截面面积截面的大小，单位为平方米（m²）。截面惯性矩截面抵抗弯曲的能力，单位为米⁴（m⁴）。截面极惯性矩截面抵抗扭转的能力，单位为米⁴（m⁴）。正应力和剪应力正应力：垂直于截面的应力，单位为帕斯卡（Pa）。剪应力：平行于截面的应力，单位为帕斯卡（Pa）。变形分析计算结构的位移和转角。评估结构的变形是否符合规范要求。根据变形情况调整结构设计。静定结构的分析1定义结构中内力可以通过平衡方程直接求解的结构。2特点结构受力简单，分析方便。3应用简单的梁、桁架等。静不定结构的分析定义结构中内力无法通过平衡方程直接求解的结构。特点结构受力复杂，需要运用位移法、力法等方法分析。应用复杂的框架结构、拱结构等。梁的弯曲分析1弯矩梁受到弯曲作用时产生的内力。2剪力梁受到剪切作用时产生的内力。3变形梁在外力作用下发生的弯曲变形。梁的剪力和弯矩剪力弯矩梁的设计原则1满足强度要求，防止梁断裂。2满足刚度要求，防止梁过度变形。3满足稳定性要求，防止梁失稳。柱的受力分析轴向力垂直于柱截面的力，单位为牛顿（N）。弯矩柱受到弯曲作用时产生的内力。柱的设计1确定柱的截面尺寸。2选择合适的钢筋和混凝土强度等级。3计算柱的承载力。4检查柱的稳定性。墙体的受力分析垂直荷载墙体自身重量和上部荷载的合力。水平荷载风载、地震载等水平方向的荷载。墙体的设计1材料根据墙体所处位置和荷载情况选择合适的材料。2厚度根据墙体所承受的荷载确定墙体的厚度。3加固对于高层建筑或承受较大荷载的墙体，需要进行加固处理。基础的作用和类型作用将建筑物的重量传递到地基上，保证建筑物的稳定性和安全性。类型条形基础、独立基础、筏板基础等。基础的受力分析荷载传递建筑物的重量通过基础传递到地基。1地基反力地基对基础的反作用力。2基础的受力基础承受的荷载和地基反力的合力。3基础的设计原则满足强度要求，防止基础破坏。满足沉降要求，防止基础发生过大的沉降。满足稳定性要求，防止基础发生倾覆或滑移。屋顶结构的分类坡屋顶具有倾斜屋面的屋顶，有利于排水和隔热。平屋顶屋面平坦，适用于现代建筑，需要进行防水处理。屋顶结构的受力分析1自重屋顶结构自身的重量。2雪载积雪对屋顶产生的荷载。3风载风力对屋顶产生的荷载。屋顶结构的设计木结构屋顶适用于小型建筑，经济实惠，但抗火性差。钢结构屋顶适用于大型建筑，抗震性能好，但造价较高。混凝土屋顶适用于高层建筑，耐久性强，但施工难度大。钢结构概述特点强度高、重量轻、加工方便、易于回收利用。应用桥梁、高层建筑、工业厂房等。钢材的力学性能屈服强度抗拉强度钢结构受力分析1确定钢结构的受力方式。2计算钢结构构件的内力。3分析钢结构的稳定性和变形。钢结构构件设计1选择合适的钢材和截面形式。2计算钢结构构件的承载力。3设计连接节点。4进行防腐处理。预应力混凝土结构概述特点强度高、耐久性强、抗裂性好、可减少混凝土用量。应用桥梁、高层建筑、工业厂房等。预应力的作用和分类作用在混凝土构件中引入预应力，提高构件的承载能力和抗裂性。分类预应力钢筋张拉法、预应力钢筋压浆法。预应力混凝土梁的设计确定预应力钢筋的类型和数量。选择合适的混凝土强度等级。计算梁的承载力、变形和抗裂性。预应力混凝土柱的设计1确定柱的截面尺寸。根据荷载情况和设计要求确定柱的截面尺寸。2选择预应力钢筋。根据柱的受力情况选择合适的预应力钢筋类型和数量。3计算柱的承载力。根据预应力钢筋的布置和混凝土强度等级计算柱的承载力。装配式建筑结构概述定义将建筑物分成若干个预制构件，在工厂生产，运至现场进行拼装的建筑方式。特点施工速度快、质量高、工期短、减少现场湿作业。装配式建筑结构特点1节约资源和能源，减少建筑垃圾。2提高建筑质量，降低施工成本。3缩短工期，加快建设进度。装配式建筑结构分类框架结构由预制柱、梁、楼板等构件组成的结构。剪力墙结构由预制墙板、楼板等构件组成的结构。混合结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点。装配式结构的设计原则保证构件的强度、刚度和稳定性。设计方便快捷的连接方式，确保结构的整体性。考虑运输和吊装的可行性，避免构件尺寸过大。装配式结构的连接方式1钢筋连接：利用预留钢筋进行连接。2焊接连接：利用焊接技术将构件连接在一起。3螺栓连接：利用螺栓将构件连接在一起。4嵌固连接：将构件直接嵌固在基座或墙体中。课程总结本课程介绍了建筑结构的基本原理和设计方法，希望同学们能够通过学习掌握相关知识和技能，为今后的学习和工作打下坚实的基础。