梁和悬挑结构

1、,建筑结构选型,1.1 梁的形式,1.2 梁的受力与变形,1.3 梁式结构的工程实例,1.4 悬挑结构,第一章 梁和悬挑结构,3,第一章 梁和悬挑结构,梁(beam)主要承受垂直于梁轴线方向的荷载作用,板,梁,柱,拱,4,1,2,3,人们居住和工作的建筑物均是由各个单一空间构成，而每一个空间又是由基本构件组成。建筑物的基本结构形式可分为,4,1.1 梁的形式,石 梁,材 料,截面,支座约束,静定梁,超静定梁,矩形梁,圆形梁,工字型梁,木 梁,钢 梁,钢筋混凝土梁,预应力混凝土梁,钢-钢筋混凝土梁,槽形梁,5,主 梁,布置方式,支承方式,简支梁,悬臂梁,次 梁,过 梁,圈 梁,连 梁,连续梁,1

2、.1 梁的形式,帕提农神庙,6,1.1 梁的形式,1.1.1梁按材料分类,7,太和殿，俗称金銮殿，殿高35米，面积2381平方米，是中国最大的一座木结构宫殿。面阔11间，进深5间，为中国古代殿宇最高等级。,7,1.1 梁的形式,8,8,1.1 梁的形式,1.1.1梁按材料分类,9,1.1 梁的形式,西班牙塞维利亚市中心木结构,10,国家体育场鸟巢,10,1.1 梁的形式,钢梁：,1.1.1梁按材料分类,11,1.1 梁的形式,钢梁强度高，施工方便。钢梁自重比相同跨度混凝土梁轻。维护费用较高，房屋建筑较少使用，但在厂房、桥梁中应用较广泛。,1.1.1梁按材料分类,12,1.1 梁的形式,1.1.

3、1梁按材料分类,13,1.1 梁的形式,1.1.1梁按材料分类,混凝土和钢筋协调工作原理：,钢筋砼梁截面型式,钢梁截面型式,14,1.1 梁的形式,1.1.2梁按截面分类：,双坡薄腹梁,鱼腹梁,空腹梁,15,1.1 梁的形式,根据简支梁的弯矩和剪力的分布特点，可分为以下三类薄腹梁：,通过增加梁高来提高梁的抗弯承载力。,普通钢筋混凝土薄腹梁的跨度为：612m，预应力混凝土薄腹梁的使用跨度为1218m。,16,1.1 梁的形式,悬臂梁,梁的一端固定在支座上，使该端不能转动，也不能产生水平和垂直移动。,梁的两端搁置在支座上，但支座仅使梁不产生垂直移动，可自由转动。为使整个梁不产生水平移动，加设铰支座

4、和滚动支座。,支承方式,简支梁,连续梁,具有两个以上支座的梁。,1.1.3梁按支座约束分类,简支梁,悬臂梁,玻璃走廊鸟瞰美国大峡谷,17,1.1 梁的形式,1.1.3梁按支座约束分类,连续梁,18,1.1 梁的形式,19,1.1 梁的形式,超静定梁,静定梁,静定多跨梁,连续梁,1.1.3梁按支座约束分类,根据跨数的不同分类：,20,1.1 梁的形式,在结构中的位置,1.1.4梁按在结构中的位置分类,建筑剖视图,21,1.1 梁的形式,1.1.4梁按在结构中的位置分类,22,1.1 梁的形式,钢结构建筑主梁，次梁,次梁,次梁,主梁,主梁,23,1.1 梁的形式,混合结构竖向荷载 通过砖墙传到基础

5、上,圈梁的设置,1.1.4梁按在结构中的位置分类,24,1.2 梁的受力与变形,单跨梁在竖向均布荷载作用下的弯矩图,梁主要承受垂直于梁轴线方向的荷载的作用,其内力主要为弯矩和剪力。,梁的变形主要是挠曲变形。梁的受力与变形主要与梁的约束条件有关。,25,1.2 梁的受力与变形,简支梁是静定结构,构造简单，施工方便。但内力及变形较大。常用于中小跨度建筑。,当建筑物的地基较差时采用简支梁结构较为有利。简支梁也常被用来作为沉降缝之间的连接构件。,26,1.2 梁的受力与变形,悬臂梁悬臂端无支承构件，视野开阔,空间布置灵活。其缺点是在结构的固定端有较大的倾覆力矩。,设计时除了考虑结构的强度和变形外,还要

6、注意结构的抗倾覆稳定性。,悬臂梁弯矩图,27,1.2 梁的受力与变形,当梁柱结构中柱刚度比梁刚度大很多且梁柱节点构造为刚接时,可按两端固定梁分析梁在竖向荷载作用下的内力与变形,对于一般情况下梁柱刚度相差不多的情况,则柱对梁的约束作用应视作弹性支承,这时梁在竖向荷载作用下的内力和变形介于两端固定梁和两端简支梁之间。,28,1.2 梁的受力与变形,当梁柱结构中柱刚度比梁刚度大很多且梁柱节点构造为刚接时,可按两端固定梁分析梁在竖向荷载作用下的内力与变形,比较： 1.简支梁与固端梁 2.悬臂梁与固端梁 3.外伸梁与简支梁,上海浦东国际机场第二航站楼,29,1.3 梁式结构的工程实例,30,上海浦东国际

7、机场第二航站楼,30,1.3 梁式结构的工程实例,整个屋盖采用变截面箱形钢梁，由于在中间两个支点采用树状柱，整个屋盖宽度范围内，分成了三个大跨两个小跨，外带两个外伸段的五跨连续梁结构。,树状柱,树状柱,梭形张悬梁,截面增大,截面变小,31,上海浦东国际机场第二航站楼边跨,31,1.3 梁式结构的工程实例,在箱形梁宽方向，箱形梁向大跨跨中逐渐分叉成两根较窄的箱形构件并为围合出一个梭形空间。,边跨跨中,梭形张悬梁,中间跨（梭型张弦梁结构）,32,1.3 梁式结构的工程实例,Y型柱,33,1.3 梁式结构的工程实例,34,1.3 梁式结构的工程实例,深圳文化中心,1.4.1 悬挑结构的形式： 悬挑结

8、构无端部支撑构件、视野开阔、空间布置灵活，故常在体育场看台雨棚中应用。,35,1.4 悬挑结构,悬挑结构可采用混凝土结构，也可采用钢结构。 早期的悬挑结构多采用混凝土结构，若采用钢筋混凝土屋面板（自重较大），悬挑跨度一般仅为数米至十余米，一般采用压型钢板结构，悬挑跨度可达到2030m. 近年较多采用钢桁架结构，并采用薄膜结构覆盖，跨度可达数十米。,意大利佛罗伦萨运动场大看台 钢筋混凝土梁板结构，雨蓬挑梁伸出17m,上海八万人体育场,上海八万人体育场,36,1.4 悬挑结构,采用钢桁架结构，并采用薄膜结构覆盖，悬挑跨度可达数十米。 如图上海八万人体育场，最大悬挑跨度达73.5m。,上海八万人体育

9、场,37,1.4 悬挑结构,悬挑结构的固定端有较大的倾覆力矩。一般认为，悬挑结构的抗倾覆安全系数应大于1.5。,抗倾覆平衡：抗倾覆力矩/倾覆力矩 1.5,38,1.4 悬挑结构,1.4.2悬挑结构的抗倾覆平衡,上部压重平衡,39,1.4 悬挑结构,悬挑结构四种抗倾覆平衡方式：,下部拉压平衡,悬挑网架、悬挑网壳常见,40,1.4 悬挑结构,左右自平衡,41,1.4 悬挑结构,副跨框架平衡：整个结构可以看做是带悬挑的框架结构。,剧院挑台常用,42,1.4 悬挑结构,悬挑梁下设柱子,43,1.4 悬挑结构,悬挑结构的受力：为了减小弯矩常用一下几种方法。,悬挑梁下设斜撑,44,1.4 悬挑结构,悬挑梁

10、上部设置拉索,45,1.4 悬挑结构,成都体育场看台挑棚,46,1.4 悬挑结构,挑梁为块体拼装后张部分预应力混凝土结构，采用工字型截面。,1.4.3悬挑结构的工程实例,设16处双柱双梁变形缝，共布置104榀双向对称现浇钢筋混凝土看台框架及块体拼装悬挑雨棚结构。,47,天津奥林匹克中心体育场,47,1.4 悬挑结构,天津体育场的外观造型以具有自然形态的露珠为主题，俗称水滴。 体育场采用钢管桁架悬挑结构。整个屋架桁架落地，并以不同的曲率坡向地面，形似露珠。 体育场屋盖主桁架悬挑跨度最长达90m,48,1.4 悬挑结构,上海世博会中国国家馆,中国馆寓意“东方之冠”，并给人以中国传统礼器“鼎”的联想。,中国馆施工现场,49,1.4 悬挑结构,50,1