建筑工程結(jié)構(gòu)課件

1、第一篇 建筑結(jié)構(gòu)基本計(jì)算原理(1-2章） 第一章 緒論1.1 建筑結(jié)構(gòu)的分類1.2 各種建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用情況1.3 建筑結(jié)構(gòu)基本理論及設(shè)計(jì)方法的發(fā)展1.4 建筑結(jié)構(gòu)課程的要求、注意的問題1第一章 （共一講） 本章的主要內(nèi)容：建筑結(jié)構(gòu)的分類；各類結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用和發(fā)展簡況；本課程的學(xué)習(xí)方法和需要注意的問題。第一講能力訓(xùn)練121.1 建筑結(jié)構(gòu)的分類一.建筑結(jié)構(gòu)定義 簡單的說就是房屋的承重骨架。第一章 總論1.1 建筑結(jié)構(gòu)的分類二、建筑結(jié)構(gòu)的組成柱下基礎(chǔ)樓板柱梁梁墻樓梯墻下基礎(chǔ)地下室底板32）鋼結(jié)構(gòu):以鋼材(鋼板、型鋼）為主制作的結(jié)構(gòu)3）砌體結(jié)構(gòu):由塊材通過砂漿砌筑而成的結(jié)構(gòu)4) 木結(jié)構(gòu) :指

2、全部或大部分用木材制作的結(jié)構(gòu)5）混合結(jié)構(gòu):由兩種及兩種以上材料作為主要承重結(jié)構(gòu) 的房屋此外還有鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土等。 第一章 總論1.1 建筑結(jié)構(gòu)的分類 按其承重結(jié)構(gòu)的類型分為： 1）框架結(jié)構(gòu)2）剪力墻結(jié)構(gòu)3）框架剪力墻結(jié)構(gòu)4）筒體結(jié)構(gòu)。本 章 目 錄51）框架結(jié)構(gòu)采用梁、柱組成的結(jié)構(gòu)體系作為建筑承重結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件是梁和柱，而墻體只是作為 圍護(hù)構(gòu)件?？梢宰龀深A(yù)制或現(xiàn)澆框架，平面布置比較靈活， 可以獲得較大的使用空間，比混合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高整體性強(qiáng)，但隨層數(shù)增多抗側(cè) 剛度不足。 請看框架結(jié)構(gòu)組成第一章 總論1.1 建筑結(jié)構(gòu)的分類62）剪力墻結(jié)構(gòu) 利用建筑物的縱向及橫向的鋼筋混凝土墻

3、體作為 主要承重構(gòu)件，再配以梁板組成的承重結(jié)構(gòu)體系。其墻體同時(shí)也起圍護(hù)及分割房間的作用。整體性好，剛度大，抗震性能好，適于建造高層 建筑（1050層范圍內(nèi)都適用）。不過剪力墻間距太小，平面布置不靈活，自重 大，不適應(yīng)建造公共建筑，一般適用于建造住宅。 請看剪力墻結(jié)構(gòu)組成第一章 總論1.1 建筑結(jié)構(gòu)的分類73）框架剪力墻結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，沿框架縱、橫方向的某些位 置，在柱與柱之間設(shè)置數(shù)道鋼筋混凝土墻體作為 剪力墻。因此它是框架和剪力墻的有機(jī)結(jié)合，綜合了二者 的優(yōu)點(diǎn)：一個(gè)布置靈活，一個(gè)抗側(cè)力高。 請看框架剪力墻結(jié)構(gòu)組成第一章 總論1.1 建筑結(jié)構(gòu)的分類81.2 各種建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用情況一.

4、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 第一章 總論1.2 各種建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用情況 1.鋼筋混凝土的組成： 鋼筋+混凝土 (混凝土:現(xiàn)代主要的人造工程結(jié)構(gòu)材料) 2.兩種材料的基本力學(xué)特性： 鋼筋 抗拉與抗壓強(qiáng)度較高，破壞時(shí)表現(xiàn)出較好的延性； 混凝土抗壓強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于其抗壓強(qiáng)度 （之比約為10%，破壞時(shí)具有明顯的脆性性質(zhì)）10第一章 總論1.2 各種建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用情況 鋼筋和混凝土之間存在有良好的粘結(jié)力，在荷載作用下，可以保證兩種材料協(xié)調(diào)變形，共同受力； 鋼筋與混凝土具有基本相同的溫度線膨脹系數(shù)（鋼材為1.210-5，混凝土為(1.01.5)10-5），因此當(dāng)溫度變化時(shí)，兩種材料不會產(chǎn)生過大的變形差而

5、導(dǎo)致兩者間的粘結(jié)力破壞。5.鋼筋與混凝土共同工作的條件： 鋼筋（材）和混凝土兩種材料的物理力學(xué)性能很不相同，他們可以結(jié)合在一起共同工作，是因?yàn)椋?27 混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn) 材料利用合理： 鋼筋和混凝土的材料強(qiáng)度可以得到充分發(fā)揮，結(jié)構(gòu)承載力與剛度比例合適，基本無局部穩(wěn)定問題，單位應(yīng)力價(jià)格低，對于一般工程結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)。 可模性好： 混凝土可根據(jù)需要澆筑成各種性質(zhì)和尺寸，適用于各種形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如空間薄殼、箱形結(jié)構(gòu)等。 耐久性和耐火性較好，維護(hù)費(fèi)用低： 鋼筋有混凝土的保護(hù)層，不易產(chǎn)生銹蝕，而混凝土的強(qiáng)度隨時(shí)間而增長；混凝土是不良熱導(dǎo)體，30mm厚混凝土保護(hù)層可耐火2小時(shí)，使鋼筋不

6、致因升溫過快而喪失強(qiáng)度。第一章 總論1.2 各種建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用情況 14 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的整體性好： 通過合適的配筋，可獲得較好的延性，適用于抗震、抗爆結(jié)構(gòu)；同時(shí)防振性和防輻射性能較好，適用于防護(hù)結(jié)構(gòu)。 剛度大、阻尼大： 有利于結(jié)構(gòu)的變形控制。 易于就地取材： 混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年來，已有利用工業(yè)廢料來制造人工骨料，或作為水泥的外加成分，改善混凝土的性能。第一章 總論1.2 各種建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用情況15缺點(diǎn)： 自重大：不適用于大跨、高層結(jié)構(gòu)。第一章 總論1.2 各種建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用情況 抗裂性差：普通RC結(jié)構(gòu)，在正常使用階段往往帶裂縫工作，環(huán)境較差(露天、沿海、化

7、學(xué)侵蝕)時(shí)會影響耐久性；也限制了普通RC用于大跨結(jié)構(gòu)，高強(qiáng)鋼筋無法應(yīng)用。 承載力有限：在重載結(jié)構(gòu)和高層建筑底部結(jié)構(gòu)，構(gòu)件尺寸太大，減小使用空間。 施工復(fù)雜，工序多（支模、綁鋼筋、澆筑、養(yǎng)護(hù)），工期長，施工受季節(jié)、天氣的影響較大。 混凝土結(jié)構(gòu)一旦破壞，其修復(fù)、加固、補(bǔ)強(qiáng)比較困難。168 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用概況混凝土結(jié)構(gòu)的開始應(yīng)用于土木工程距今僅150多年。1824年英國人阿斯普丁(J.Aspdin)發(fā)明硅酸鹽水泥。1849年法國人朗波(L.Lambot)制造了第一只鋼筋混凝土小船。 1872年在紐約建造第一所鋼筋混凝土房屋。 與磚石結(jié)構(gòu)、鋼木結(jié)構(gòu)相比，混凝土結(jié)構(gòu)的歷史并不長，但發(fā)展非常迅速，

8、是目前土木工程結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛結(jié)構(gòu)，而且高性能混凝土和新型混凝土結(jié)構(gòu)形式還在不斷發(fā)展。第一章 總論1.2 各種建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用情況17第一階段：從鋼筋混凝土的發(fā)明至上世紀(jì)初鋼筋和混凝土的強(qiáng)度都比較低。主要用于建造中小型樓板、梁、柱、拱和基礎(chǔ)等構(gòu)件。第一章 總論1.2 各種建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用情況混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展在結(jié)構(gòu)方面：目前，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)向大跨度、高層發(fā)展 在材料方面：向高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐久、抗震的方向發(fā)展。 18第一章 總論1.2 各種建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用情況第三階段：二戰(zhàn)以后到現(xiàn)在隨著建設(shè)速度加快，對材料性能和施工技術(shù)提出更高要求，出現(xiàn)裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、泵送商品混凝土等工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。

9、高強(qiáng)混凝土和高強(qiáng)鋼筋的發(fā)展、計(jì)算機(jī)的采用和先進(jìn)施工機(jī)械設(shè)備的發(fā)明，建造了一大批超高層建筑、大跨度橋梁、特長跨海隧道、高聳結(jié)構(gòu)等大型工程，成為現(xiàn)代土木工程的標(biāo)志。20二.砌體結(jié)構(gòu) 第一章 總論1.2 各種建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用情況 1.砌體結(jié)構(gòu)的組成：砌塊砂漿 2.材料的基本力學(xué)特性： 砌體抗壓強(qiáng)度較高，但抗拉強(qiáng)度很低；3.砌體結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 較易就地取材、具有很好的耐火性，以及較好的化學(xué)及大氣穩(wěn)定性、成本低較經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)： 自重大，強(qiáng)度低、砌筑工作繁重、砂漿和砌塊的粘結(jié)力較 弱、占用農(nóng)田，影響環(huán)境。21第一章 總論1.2 各種建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用情況 第三階段：解放后到現(xiàn)在 在原有基礎(chǔ)上有了長足

10、的進(jìn)步。無論在橋梁、房屋，且在新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)方面也有了很大的發(fā)展，并建立了具有我國特色的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算理論。第二階段：19世紀(jì)中葉到解放前 砌體材料主要還是粘土磚，由于在封建及后來的半殖民地半封建制度下，磚石結(jié)構(gòu)的實(shí)踐和理論發(fā)展緩慢。（2）發(fā)展趨勢：高強(qiáng)、空心、薄壁大板和配筋砌體等。23三.鋼結(jié)構(gòu) 第一章 總論1.2 各種建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用情況 1.鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) ：優(yōu)點(diǎn)：（1）強(qiáng)度高、強(qiáng)重比大；塑性、韌性好；（2）材質(zhì)均勻，符合力學(xué)假定，安全可靠度高；（3）工廠化生產(chǎn)，工業(yè)化程度高，施工速度快；缺點(diǎn)： 鋼結(jié)構(gòu)耐熱不耐火；易銹蝕，耐腐性差。 244 鋼結(jié)構(gòu)的初始缺陷幾何缺陷：初彎曲 初傾斜 桿件長

11、度誤差材料缺陷：鋼材并非理想的勻質(zhì)體和各向同性體本 章 目 錄第一章 總論工廠制造：驗(yàn)收、放樣、加工、裝配、矯正、除銹和涂漆工地安裝：擴(kuò)大拼裝、吊裝就位、臨時(shí)固定、最后固定3 鋼結(jié)構(gòu)的建造過程1.2 各種建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用情況 5 鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展發(fā)展低合金高強(qiáng)度鋼材和型鋼品種結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算方法的深入研究結(jié)構(gòu)形式的革新結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)261.3 建筑結(jié)構(gòu)基本理論及設(shè)計(jì) 方法的發(fā)展一.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展過程 1. 彈性理論為基礎(chǔ)的容許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法2. 破壞階段設(shè)計(jì)方法3. 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法4. 概率設(shè)計(jì)法：以近似概率為基礎(chǔ)的極限 狀態(tài)設(shè)計(jì)法。未來：全概率設(shè)計(jì)法、生命全過程設(shè)計(jì)法第一章 總論1.3 建

12、筑結(jié)構(gòu)基本理論及設(shè)計(jì)方法的發(fā)展27二.我國現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（部分） 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB50068-2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB5009-2001混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50003-2001鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003。設(shè)計(jì)人員必須遵照各種結(jié)構(gòu)類型設(shè)計(jì)規(guī)范或規(guī)程進(jìn)行設(shè)計(jì)。各種設(shè)計(jì)規(guī)范或規(guī)程是具有約束性和立法性的文件，其目的 是使工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在符合國家經(jīng)濟(jì)政策的條件下，保證設(shè)計(jì) 質(zhì)量和工程項(xiàng)目的安全可靠。注意在學(xué)習(xí)中，有關(guān)基本理論的應(yīng)用最終都要落實(shí)到規(guī)范的 具體規(guī)定。第一章 總論1.3 建筑結(jié)構(gòu)基本理論及設(shè)計(jì)方法的發(fā)展本 章 目 錄28

13、1.4 建筑結(jié)構(gòu)課程的要求、特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法第一章 總論1.應(yīng)通過實(shí)習(xí)、參觀等各種渠道，了解建筑物各構(gòu)件的受力特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)構(gòu)造，從而來積累感性認(rèn)識。二. 學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題2.完成一定量的習(xí)題有助于理解和掌握本課程的內(nèi)容和基本概念；按要求完成單項(xiàng)能力訓(xùn)練和綜合能力訓(xùn)練，在掌握知識的前提下培養(yǎng)職業(yè)能力。30第一章 緒論1.4 建筑結(jié)構(gòu)課程的要求、特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法3.建筑結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力計(jì)算與建筑材料、建筑力學(xué)課程密切相關(guān)，建筑結(jié)構(gòu)課程是建筑施工、建筑施工項(xiàng)目管理、地基與基礎(chǔ)等課程的基礎(chǔ)課程。因此學(xué)好本課程，有助于理解和學(xué)好其他課程。4.建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算方法，大部分是建立在

14、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，特別是混凝土和砌體構(gòu)件，由于所用材料的物理力學(xué)性能的復(fù)雜性，對實(shí)驗(yàn)的依賴性很強(qiáng)。學(xué)習(xí)中要特別注意計(jì)算公式的適用范圍和限制條件。 31第一章 緒論1.4 建筑結(jié)構(gòu)課程的要求、特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法5.本課程中涉及眾多的構(gòu)造措施與結(jié)構(gòu)計(jì)算，它們在課程中有著同等重要的地位。各種構(gòu)造措施是長期科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，是對結(jié)構(gòu)計(jì)算中未考慮到的因素所采取的技術(shù)措施。工程事故常常是由于不重視構(gòu)造措施或構(gòu)造措施不當(dāng)而發(fā)生的。因此在學(xué)習(xí)中要充分重視構(gòu)造措施和構(gòu)造處理，并注意弄清其中的道理。32第一章 緒論6.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、規(guī)程是多年來建筑科學(xué)研究成果和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，是國家頒布的技術(shù)規(guī)定和標(biāo)

15、準(zhǔn)，已具有某些法律性質(zhì)，設(shè)計(jì)、施工、工程管理人員應(yīng)嚴(yán)格遵守和執(zhí)行。在學(xué)習(xí)本課程時(shí)，自覺查閱、熟悉有關(guān)規(guī)范，以便于工作中應(yīng)用。1.4 建筑結(jié)構(gòu)課程的要求、特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法33第一章 緒論1.4 建筑結(jié)構(gòu)課程的要求、特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法三.本課程的教學(xué)環(huán)節(jié)1.課堂教學(xué)及討論；2.教學(xué)試驗(yàn)；（實(shí)驗(yàn)錄像）3.單項(xiàng)能力訓(xùn)練；（在課堂或課后）4.綜合能力訓(xùn)練（專題訓(xùn)練、課程設(shè)計(jì)）；5.工程經(jīng)驗(yàn)積累（自行安排）。本 章 目 錄作業(yè)思考題34 容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能不是彈性的；結(jié)構(gòu)中一點(diǎn)達(dá)到容許應(yīng)力，結(jié)構(gòu)即認(rèn)為失效；沒有考慮結(jié)構(gòu)功能的多樣性要求；安全系數(shù)是憑經(jīng)驗(yàn)確定的，缺乏科學(xué)依據(jù)。35 破損階段設(shè)計(jì)

16、法 整個(gè)截面達(dá)到極限承載力才認(rèn)為失效，考慮了材料塑性和強(qiáng)度的充分發(fā)揮，極限荷載可以直接由試驗(yàn)驗(yàn)證，構(gòu)件的總安全度較為明確。 但安全系數(shù)K仍然憑經(jīng)驗(yàn)確定， 沒有考慮結(jié)構(gòu)功能的多樣性要求的問題。36極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 除要求對承載力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)外，還包括的撓度和裂縫寬度（適用性）的極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)。 對于承載力極限狀態(tài)，針對荷載、材料的不同變異性，不再采用單一的安全系數(shù)，而采用的多系數(shù)表達(dá)， 材料強(qiáng)度 fck 和 fsk 是根據(jù)統(tǒng)計(jì)后按一定保證率取其下限分位值，反映的材料強(qiáng)度的變異性。 荷載值 qik 也盡可能根據(jù)各種荷載的統(tǒng)計(jì)資料，按一定保證率取其上限分位值。 荷載系數(shù) kqi ，材料強(qiáng)度系數(shù) k

17、c 和 ks 仍按經(jīng)驗(yàn)確定，但對于不同荷載的變異大小，可取不同的荷載系數(shù)。37以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 由于實(shí)際結(jié)構(gòu)中的不確定性，因此無論如何設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，都會有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。 為了科學(xué)定量的表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小，采用概率方法是比較合理的。 失效概率越小，表示結(jié)構(gòu)可靠性越大。因此，可以用失效概率來定量表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小。結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量稱為結(jié)構(gòu)可靠度。 當(dāng)失效概率Pf小于某個(gè)值時(shí)，人們因結(jié)構(gòu)失效的可能性很小而不再擔(dān)心，即可認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是可靠的。該失效概率限值稱為容許失效概率Pf。失效概率Pf = P (S R)383940 4142PPPP素混凝土梁承載力小，破壞突然鋼筋混凝土梁承載力大，變形性能好，破壞有預(yù)告配筋的作用： （1）提高結(jié)構(gòu)的承載力；（2）調(diào)整結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)。 43北京飯店新樓44 45 46 47 廣州白云賓館36004000800080006600030003600030006600080008000400036007000078507850230033層，112.45米，剪力墻