《建筑結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)》課件

建筑結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)建筑結(jié)構(gòu)是建筑學(xué)的重要組成部分，它決定了建筑的穩(wěn)定性、安全性和耐久性。了解建筑結(jié)構(gòu)的原理和知識，可以幫助你更好地理解建筑物的設(shè)計(jì)和施工過程。課程大綱建筑結(jié)構(gòu)概論介紹建筑結(jié)構(gòu)的基本概念、作用、分類和常見結(jié)構(gòu)體系。材料力學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)材料力學(xué)的基本原理，包括應(yīng)力、應(yīng)變、桿件受力分析等?；炷两Y(jié)構(gòu)深入講解混凝土材料性能、鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)和各種受力構(gòu)件設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)介紹鋼材性能、鋼柱、鋼梁設(shè)計(jì)以及連接設(shè)計(jì)，涵蓋現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)。建筑結(jié)構(gòu)概論建筑結(jié)構(gòu)概論是建筑學(xué)的基礎(chǔ)課程，涵蓋建筑結(jié)構(gòu)的基本概念、原理和應(yīng)用。它為建筑設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)提供理論指導(dǎo)，確保建筑物的安全性和穩(wěn)定性。1.1建筑結(jié)構(gòu)的作用承載建筑結(jié)構(gòu)需要承受建筑本身的重量，包括墻體、樓板、屋頂?shù)?。抵抗建筑結(jié)構(gòu)需要抵抗外部力量，例如風(fēng)力、地震、雪載等，確保建筑的安全穩(wěn)定。穩(wěn)定建筑結(jié)構(gòu)需要保持建筑的整體穩(wěn)定，防止建筑傾斜、倒塌等。使用建筑結(jié)構(gòu)需要滿足建筑的使用功能，例如承載人員、家具、設(shè)備等。1.2建筑結(jié)構(gòu)的分類按材料分類根據(jù)主要承重材料的種類來劃分，常見的有混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等。例如，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于高層建筑和橋梁等。按結(jié)構(gòu)體系分類根據(jù)結(jié)構(gòu)體系的類型來劃分，常見的有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)等。例如，框架結(jié)構(gòu)以梁柱體系為主要承重結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)以墻體為主要承重結(jié)構(gòu)。1.3常見結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)是常見的結(jié)構(gòu)體系，它由柱子、梁、樓板組成?？蚣芙Y(jié)構(gòu)通常應(yīng)用于高層建筑，其具有較好的抗震性能。砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)由磚、石等材料砌筑而成，通常應(yīng)用于低層建筑，其具有良好的隔熱保溫性能。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由鋼筋和混凝土共同組成，具有較高的強(qiáng)度和剛度，適合各種建筑類型。鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)由鋼材制成，具有輕巧、抗震性能好的特點(diǎn)，通常應(yīng)用于大型建筑和橋梁。2.材料力學(xué)基礎(chǔ)材料力學(xué)是建筑結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，它研究材料在力的作用下的變形和強(qiáng)度。它為我們理解建筑結(jié)構(gòu)的受力機(jī)制、設(shè)計(jì)安全可靠的結(jié)構(gòu)體系提供理論基礎(chǔ)。2.1應(yīng)力與應(yīng)變1應(yīng)力物體在外力作用下，內(nèi)部各部分之間產(chǎn)生相互作用力，這種作用力在物體截面上產(chǎn)生的內(nèi)力，稱為應(yīng)力。2應(yīng)變物體在外力作用下，發(fā)生形變，形狀和尺寸發(fā)生改變，這種改變稱為應(yīng)變。3應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力與應(yīng)變之間存在著密切的聯(lián)系，是材料力學(xué)的重要研究內(nèi)容。2.2桿件受力分析1受力分析確定桿件所受的各種外力2力系簡化將外力簡化為合力和力偶3內(nèi)力計(jì)算計(jì)算桿件內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)力4截面應(yīng)力分析截面上內(nèi)力的分布情況桿件受力分析是建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)中非常重要的基礎(chǔ)知識，通過分析桿件所受的外力以及內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)力，可以了解桿件的受力狀態(tài)，為后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。2.3應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系1胡克定律線性彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，比例系數(shù)為材料的彈性模量。2屈服強(qiáng)度材料開始發(fā)生永久變形時(shí)的應(yīng)力值，標(biāo)志著材料的彈性極限。3抗拉強(qiáng)度材料所能承受的最大應(yīng)力值，代表材料的強(qiáng)度極限。4泊松比材料在單向拉伸或壓縮時(shí)，橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比?；炷两Y(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑中應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一?；炷两Y(jié)構(gòu)具有耐久性高、成本低、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于房屋建筑、橋梁、隧道、水利工程等。3.1混凝土材料性能混凝土是一種人工復(fù)合材料，由水泥、砂、石和水混合而成?；炷恋膹?qiáng)度是其最重要的性能之一，它決定了結(jié)構(gòu)的承載能力?；炷恋哪途眯允侵钙涞挚弓h(huán)境因素的能力，例如腐蝕、凍融等。混凝土的工作性是指其在澆筑和振搗時(shí)的流動(dòng)性和易于操作性。3.2鋼筋混凝土構(gòu)件鋼筋混凝土柱子承受豎向荷載的主要構(gòu)件，通常采用矩形截面。鋼筋混凝土梁承受水平荷載或彎矩的主要構(gòu)件，通常采用矩形或T形截面。鋼筋混凝土板承受均布荷載或集中荷載的構(gòu)件，通常采用平板或肋板結(jié)構(gòu)。3.3受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)1基本概念受壓構(gòu)件是指承受軸向壓力荷載的構(gòu)件，例如柱子、墻體等。2設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)受壓構(gòu)件時(shí)，需要考慮材料強(qiáng)度、構(gòu)件尺寸、荷載大小等因素，確保構(gòu)件能夠安全可靠地承受荷載。3設(shè)計(jì)步驟受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)一般包括荷載計(jì)算、構(gòu)件尺寸確定、鋼筋布置、配筋計(jì)算等步驟。3.4受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)1抗拉強(qiáng)度鋼筋承擔(dān)主要拉力2配筋計(jì)算滿足受拉強(qiáng)度需求3裂縫控制控制裂縫寬度4錨固設(shè)計(jì)保證鋼筋可靠連接受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于鋼筋的選型和布置，確保鋼筋能夠承擔(dān)拉力并滿足抗裂要求。鋼筋的選擇需考慮材料強(qiáng)度、直徑和數(shù)量。鋼筋的布置應(yīng)符合受力方向，并保證足夠的錨固長度，防止鋼筋從混凝土中滑出。3.5受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)彎矩計(jì)算首先，需要計(jì)算作用在受彎構(gòu)件上的彎矩，這通常由外部荷載引起。截面設(shè)計(jì)根據(jù)彎矩和材料性能，確定所需的截面尺寸和鋼筋配置，以確保構(gòu)件能夠承受彎曲應(yīng)力。強(qiáng)度驗(yàn)算對設(shè)計(jì)好的截面進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，確保其能夠滿足規(guī)范要求，并能夠安全可靠地承受荷載。配筋細(xì)節(jié)最終，需要確定鋼筋的具體布置方式，例如鋼筋間距、位置和錨固細(xì)節(jié)，以保證構(gòu)件的整體受力性能。4.鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)是一種重要的建筑結(jié)構(gòu)形式，以其高強(qiáng)度、抗震性、耐用性和可塑性而聞名。鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種建筑，如高層建筑、橋梁、體育場館和工業(yè)廠房。4.1鋼材性能高強(qiáng)度鋼材具有很高的強(qiáng)度，可以承受巨大的載荷。這使其成為建造高層建筑和橋梁等結(jié)構(gòu)的理想材料。延展性鋼材具有良好的延展性，可以彎曲變形而不斷裂。這使得它能夠適應(yīng)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力變化，并防止結(jié)構(gòu)突然倒塌。焊接性鋼材易于焊接，這使得它成為建造復(fù)雜結(jié)構(gòu)的理想材料。焊接可以將鋼材連接在一起，形成堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)。耐腐蝕性鋼材可以抵抗腐蝕，使其在各種環(huán)境中都能使用。然而，為了增強(qiáng)其耐腐蝕性，通常會對鋼材進(jìn)行表面處理，例如鍍鋅。4.2鋼柱設(shè)計(jì)軸心受壓鋼柱承受垂直荷載，均勻分布在截面上。計(jì)算公式考慮鋼材強(qiáng)度和屈服極限，確保柱體穩(wěn)定性和安全性。偏心受壓荷載作用點(diǎn)不在截面中心，產(chǎn)生彎矩，導(dǎo)致柱體產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。計(jì)算需考慮彎曲強(qiáng)度，確保構(gòu)件安全。穩(wěn)定性驗(yàn)算考慮柱體自身重量和外力，計(jì)算臨界荷載，防止失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生。采用安全系數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算，保證結(jié)構(gòu)安全。4.3鋼梁設(shè)計(jì)1荷載分析首先需要確定鋼梁所承受的荷載類型，例如，自身重量、活荷載、風(fēng)荷載、地震荷載等。2強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)荷載分析結(jié)果，計(jì)算鋼梁的彎矩、剪力、軸力等內(nèi)力，并進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果，確定鋼梁的截面尺寸、材料類型、連接方式等，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4.4連接設(shè)計(jì)1承載力確保連接強(qiáng)度足夠，能夠承受設(shè)計(jì)荷載。2剛度保持連接的剛性，避免過度變形或松動(dòng)。3耐久性抗腐蝕，抗疲勞，保證連接的長期穩(wěn)定性。4經(jīng)濟(jì)性連接設(shè)計(jì)要經(jīng)濟(jì)合理，滿足工程實(shí)際需求。連接設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的組成部分，連接形式多種多樣，如焊接、螺栓連接、鉚接等。5.砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)中常見的一種形式，由磚、石、混凝土砌塊等砌塊材料和砂漿組成，具有優(yōu)良的隔熱、隔音性能，在住宅、商業(yè)建筑中應(yīng)用廣泛。5.1砌體材料磚磚是最常見的砌體材料之一。它們由粘土或其他材料制成，并經(jīng)過高溫?zé)?，使其具有良好的?qiáng)度和耐久性。砌塊砌塊是由混凝土或其他材料制成的，它們比磚塊更大，可以更快地建造墻壁。它們也具有良好的隔熱性能。5.2砌體構(gòu)件設(shè)計(jì)1砌體材料性能抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模量等2砌體構(gòu)件類型墻體、柱、梁、拱等3砌體構(gòu)件設(shè)計(jì)原則強(qiáng)度、穩(wěn)定性、耐久性等4砌體構(gòu)件設(shè)計(jì)方法荷載計(jì)算、強(qiáng)度驗(yàn)算、穩(wěn)定性驗(yàn)算等砌體構(gòu)件設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的工程問題，需要考慮多種因素。5.3砌體結(jié)構(gòu)體系磚砌體磚砌體是常見的砌體結(jié)構(gòu)體系，以其經(jīng)濟(jì)性和良好的耐久性而著稱。石砌體石砌體多用于建筑物的基礎(chǔ)和承重墻，具有較高的強(qiáng)度和耐火性能。砌塊砌體砌塊砌體使用水泥磚等輕質(zhì)砌塊，具有保溫隔熱性能好，施工便捷等特點(diǎn)。6.木結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)是利用木材作為主要材料的結(jié)構(gòu)體系，在建筑中有著廣泛的應(yīng)用。木材具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、可再生等特點(diǎn)，適合用于建造各種建筑，例如住宅、別墅、學(xué)校、醫(yī)院等。6.1木材性能紋理木材紋理是木材表面上的圖案，由木材的生長方式和木質(zhì)結(jié)構(gòu)決定。紋理可以分為直紋、斜紋、花紋等，不同的紋理會影響木材的強(qiáng)度和美觀性。結(jié)構(gòu)木材的結(jié)構(gòu)是指木材內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，包括年輪、髓心、邊材、心材等。木材的結(jié)構(gòu)會影響其強(qiáng)度、硬度、耐腐性等性能。干燥木材干燥是指將木材中的水分去除，以防止木材開裂、變形和腐爛。木材的干燥方式有自然干燥和人工干燥兩種，不同的干燥方式會影響木材的性能。6.2木構(gòu)件設(shè)計(jì)1木材強(qiáng)度木材的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度2木材尺寸木材的截面尺寸和長度3連接方式木材構(gòu)件之間的連接方式4承載能力木構(gòu)件的承載能力和抗彎能力木材構(gòu)件設(shè)計(jì)需要考慮木材強(qiáng)度、木材尺寸、連接方式和承載能力等因素。設(shè)計(jì)時(shí)要確保木構(gòu)件的安全性，同時(shí)要考慮經(jīng)濟(jì)性。6.3木結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)木框架結(jié)構(gòu)通常用于住宅和輕型商業(yè)建筑。柱子、梁和墻體由木材組成，形成堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。輕型木結(jié)構(gòu)輕型木結(jié)構(gòu)使用木制托梁、地板和屋頂系統(tǒng)。它們提供經(jīng)濟(jì)高效的建筑解決方案，特別適用于住宅和多層公寓。木桁架結(jié)構(gòu)木桁架結(jié)構(gòu)由預(yù)制三角形構(gòu)件組成，用于屋頂和地板系統(tǒng)。它們提供高強(qiáng)度和跨度能力，并減少了現(xiàn)場施工時(shí)間。木膠合梁木膠合梁由多個(gè)木板層壓在