建筑结构--第一章至第三章 PPT课件

1、课程简介,1,课程目的,使学生在建筑设计中能具备结构总体知识，掌握混凝土结构、砌体结构、钢结构和大跨度建筑结构的基本概念、基本理论和构造要求，具有一般结构构件分析和验算的能力； 能分析和处理施工及使用中出现的一般性结构问题； 了解建筑抗震设计的基本知识，为学习后续课程和深入研究结构理论及建筑结构奠定基础。,2,教材及参考书,教材： 建筑结构，何益斌，中国建工出版社，2013年。 参考书： 建筑结构，罗福午，武汉理工大学出版社，2005年。 建筑结构原理及设计，林宗凡，高等教育出版社，2008年。 建筑结构，李美娟，合肥工业大学出版社，2006年。 建筑结构概念与设计，王心田，天津大学出版社，2

2、008年。,3,第一章 概论,4,建筑三要素,5,建筑结构与建筑的关系,6,建筑结构的概念,建筑结构由水平构件、竖向构件和基础组成。,水平构件包括梁、板等，用以承受竖向荷载；竖向构件包括柱、墙等，其作用是支承水平构件或承受水平荷载；基础的作用是将建筑物承受的荷载传至地基。,7,建筑结构的分类,混凝土结构砌体结构钢结构 木结构 组合结构,按材料的不同分为：,8,1、混凝土结构,9,2、砌体结构,10,3、钢结构,优点： 抗拉、抗压、抗剪强度高 截面尺寸小，自重轻 运输及吊装费用少 抗震性能好 缺点： 易生锈 耐火性能差（9.11事件；600C,丧失承载力） 价格昂贵,11,4、组合结构,钢骨混凝

3、土结构,混合结构,钢骨混凝土构件的截面形式 （a）梁 （b）柱,厦门夏商大厦（混合结构）,12,建筑结构的分类,混合结构（砖混）排架结构框架结构 剪力墙结构 框架-剪力墙结构 筒体结构（3种）,按结构的受力特点分为：,13,建筑结构的分类,按建筑物层数分为：,高层建筑 10层以上 超高层建筑 40层及以上或超过100m的建筑 多层建筑 49层 低层建筑 13层,深圳地王大厦,14,第二章 建筑结构设计基本原理,15,结构上的荷载,16,荷载的分类-时间变异,17,荷载的分类-空间位置变异,18,荷载的分类-结构反应,19,荷载的代表值,20,结构功能要求,21,结构的可靠概率与失效概率,当0

4、即 RS 时，结构处于可靠状态,当0 即 RS 时，结构处于失效状态,当= 0 即 R =S 时，结构处于极限状态,RS0 称为极限状态方程,22,可靠概率与失效概率,可靠概率,失效概率,延性破坏的结构,脆性破坏的结构,23,可靠指标,与Pf的关系,可靠指标越大，失效概率越小，反之亦然,24,建筑物的安全等级,25,混凝土结构的极限状态,（1）承载能力极限状态,（2）正常使用极限状态,针对安全性 如：整个结构或结构的一部分作为刚体失去稳定（倾覆、滑移）； 结构构件或连接因材料强度不够而破坏； 结构转变为机动体系； 结构或结构构件丧失稳定等。,针对适用性和耐久性 如： 出现影响正常使用或外观的变

5、形； 影响正常使用或耐久性的局部损坏； 影响正常使用的振动。,结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形状态,结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态,26,按承载能力极限状态设计的方法,27,荷载基本组合,永久荷载标准值 的效应,第i个可变荷载标准值的效应,可变荷载标准值效应中的最大值,永久荷载分项系数,第i个可变荷载的分项系数,第1个可变荷载的分项系数,可变荷载的组合值系数,1）由可变荷载效应控制的组合,28,荷载基本组合,2）由永久荷载效应控制的组合,29,基本组合的简化,1）由可变荷载效应控制的组合,按上两式中最不利的组合进行设计,2）由永久荷载效应控制的组合,不简化

6、,30,按正常使用极限状态设计的方法,荷载组合值不乘分项系数，不考虑结构的重要性系数,正常使用极限状态设计表达式,C结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值，体现为裂缝宽度、挠度及振幅等。,一个极限状态被超越将产生局部损坏、较大变形、短暂振动,频遇组合,31,按正常使用极限状态设计的方法,标准组合,频遇组合,准永久组合,可变荷载Q1的频遇值系数,可变荷载Qi的准永久值系数,32,正常使用极限状态的设计,1）裂缝控制验算,33,混凝土结构的使用环境类别,一类： 工业与民用建筑室内正常环境。 二类a：室内潮湿环境；非严寒和非寒冷地区的露天环境、 与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境。 二类b：严寒和

7、寒冷地区的露天环境、 与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境。 三类： 使用除冰盐的环境； 严寒和寒冷地区冬季水位变动的环境；滨海室外环境。 四类： 海水环境。 五类： 受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境。,34,正常使用极限状态的设计,2）受弯构件的挠度验算,表2-6,35,第三章 结构材料的力学性能及指标,36,结构材料力学性能指标,37,强度分类-受力时的变形状态,屈服强度,疲劳强度,弹性 极限强度,极限强度,强度,38,强度分类-材料的受力状态,抗压强度,抗剪强度,抗扭强度,抗拉强度,强度,39,软钢和硬钢钢筋的强度和变形性能主要由单向拉伸测得的应力 应变曲线来表征。试验表明，钢筋的拉伸应

8、力 应变曲线可分为两类：有明显的流幅的钢筋（也称为软钢）见图3-1，没有明显流幅的钢筋（也称为硬钢）见图3-2。,1、比例极限：有明显流幅的钢筋应力 应变曲线，轴向拉伸时，在达到比例极限a点之前，材料处于弹性阶段，软钢应力与应变的比值为常数，即为钢筋的弹性模量Es ，a为应力应变成比例的极限状态，它所对应的应力称为比例极限。,钢筋的强度和变形,a,b,c,d,e,2、屈服极限：当应力达到b点后，材料开始屈服，b点称屈服的上限点，过点后，应力与应变曲线出现上下波动，形成一个明显的屈服台阶，屈服台阶的下限c点所对应的应力称为“屈服强度。,3、极限强度 当钢筋屈服塑流到一定程度，即到达点以后，应力

9、应变曲线又开始上升，抗拉能力有所提高，随着曲线上升到最高点d，相应的应力称为钢筋的极限强度，cd段称为钢筋的强化阶段。过了d点以后，钢筋在薄弱处的断面将显着缩小，发生局部颈缩现象，变形迅速增加，应力随之下降，直到过点时试件被拉断 。,图3-1,40,钢筋的强度和变形,0.85 b,b,0.2%,条件屈服强度（硬钢） 高碳钢与低碳钢不同，见图3-2，它没有明显的屈服台阶，塑性变形小，延伸率亦小，但极限强度高。通常用残余应变为0.2%的应力，约0.85b作为假想屈服点(或称条件屈服点)，用0.2表示， 0.85b 作为条件屈服强度。 b 极限抗拉强度值。,图3-2,41,弹性极限强度,弹性阶段,1

10、、应力、应变基本满足线性关系,2、卸载后，构件的变形能够完全恢复,弹性阶段的最大应力,弹性极限强度,弹性阶段应力与应变的比值,弹性模量,42,屈服强度,屈服阶段-流动阶段,1、应力不再有明显增加，小范围波动,2、应变急剧增大,屈服阶段的最小应力,塑性-屈服强度,残余变形为0.2%对应的应力,脆性-屈服强度,43,极限强度、疲劳强度,极限强度,试件所能承受的最大荷载与初始截面的比值,疲劳强度,在规定的荷载循环次数和荷载变化幅度下，材料能够承担的最大动态应力（远小于屈服应力）。,44,塑性、冲击韧性、徐变、松弛,45,结构材料的其他要求,两种或两种以上的材料共同参与受力和变形且不轻易分开,1、协同

11、工作性能,材料长久不变质、不破坏，保持良好的物理力学性能,2、耐久性,示例：抗冻性，抗风化性，耐腐蚀性。,4、取材便利，价格合理，经济实用,46,木材的性能指标,吸湿膨胀 解吸收缩,计算中取： 1.53g/cm3,具有很强的方向性,水分质量 干燥木材质量,密度,含水率,湿胀 干缩,强度,木材 性能指标,47,木材的防护,48,钢筋与混凝土之间的粘结作用,光面钢筋与混凝土的粘结强度（）主要取决于胶结力和摩擦阻力。 变形钢筋与混凝土的粘结强度（）主要取决于咬合力。 通过拔出试验按下式确定：,49,钢筋的锚固与连接,(1)钢筋的锚固 为了使钢筋和混凝土能可靠地共同工作，钢筋在混凝土中必须有可靠的锚固

12、。 受拉钢筋的锚固 当计算中充分利用钢筋的强度时，混凝土结构中纵向受拉钢筋的锚固长度应按下列公式计算：,50,钢筋的锚固与连接,式中la 受拉钢筋的锚固长度； fy、fpy普通钢筋、预应力钢筋的抗拉强度设计值 ft混凝土轴心抗拉强度设计值，当混凝土强度大于C40时，按C40取用。 d 钢筋的公称直径； 钢筋的外形系数，附表4-11-1；P393,钢筋的外形系数,51,钢筋的锚固与连接,钢筋的锚固长度受：混凝土强度、钢筋强度等级、地震等级、钢筋直径等因素影响。 (2)保护层厚度 一般用C表示，钢筋外边缘到混凝土外边缘。 见附表4-10 P393。 (3)钢筋连接 钢筋的连接：绑扎链接和机械连接或

13、焊接。接头宜设在受力较小处，同一根钢筋上宜少设接头。,52,受压钢筋的锚固,受压钢筋的锚固 当计算中充分利用纵向钢筋的受压强度时，其锚固长度不应小于受拉钢筋锚固长度的0.7倍。 必须注意，对于光面钢筋（受拉或受压），其末端均应做180o标准弯钩。焊接骨架、焊接网中的光面钢筋可不做弯钩。,53,绑扎搭接,绑扎搭接 绑扎搭接的工作原理是通过钢筋与混凝土之间的粘结强度来传递内力的。因此，钢筋的绑扎接头要有足够的搭接长度。规范规定：纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度应根据位于同一连接区段内(1.3ll)的搭接钢筋面积百分率按下列公式计算，但任何情况下均不应小于300mm。 P395,54,纵向受力钢筋

14、搭接长度,式中 ll 受拉钢筋的搭接长度； la受拉钢筋的锚固长度，按前面公式计算。 纵向受拉钢筋搭接长度修正系数，按附表4-11-2的规定取用,附表4-11-2 纵向钢筋搭接长度修正系数,55,纵向钢筋绑扎接头,轴心受拉及小偏心受拉杆件的纵向受力钢筋不得采用绑扎搭接接头。当受拉钢筋直径d28mm及受压钢筋的直径d32mm时，不宜采用绑扎搭接接头。构件中的纵向受压钢筋，当采用搭接连接时，其受压搭接长度不应小于规范规定的纵向受拉钢筋搭接长度的0.7倍，且在任何情况下不应小于200mm。,56,纵向受力钢筋搭接长度范围内应配置箍筋,在纵向受力钢筋搭接长度范围内应配置箍筋，其直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.25倍。当钢筋受拉时，箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的5倍，且不应大于100mm；当钢筋受压时，箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的10倍，且不应大于200mm。当受压钢筋直径d25mm时，尚应在搭接接头两个端面外100mm范围内设置两个箍筋。,57,机械连接或焊接,机械连接或焊接 指通过连接件用机械的方法把钢筋连接在一起。机械连接接头能产生较牢固的连接力，具有工艺操作简便、接头性能可靠、连接速度快、节省钢材和能源、施工安全等特点，所以应