《结构选型》PPT课件.ppt

建筑结构选型,2010.9,第一章 绪言 11 建筑结构 一、建筑结构的定义 在建筑物中，用来承受荷载、抵抗变形的骨架 建筑结构 荷载：建筑自重、使用荷载、风荷载、地震作用。 好的建筑设计方案必须要有好的结构形式作为支撑才能实现。 结构形式关系建筑物是否安全、适用、经济、美观。,鸟巢施工现场,鸟巢夜景,水立方施工现场,水立方,水立方夜景,二、建筑物的功能要求 包括：空间要求、使用功能要求以及美观要求 1、使用空间的要求 建筑物的尺度、体量大小和空间组合关系都应根据业主对建筑物客观空间环境的要求来加以确定。 体育馆、剧场、住宅、工业建筑,结构形式应与建筑物使用空间的要求相适应 北京工人体育馆采用悬索结构体系：场地两侧看台 座位向上升高与层盖悬索的垂直度协调一致，既能符合 使用功能要求又能经济有效地利用室内空间、立面造型 也可处理成轻巧新颖的形状。 建筑平面为圆形，直位94m。大厅层盖采用圆形双层 悬索结构，由索网、边缘构件（外环）和内环三部分组 成。 悉尼大桥：世界最大的钢拱桥,北京工人体育馆内部,北京工人体育馆,北京工人体育馆看台,世界最大钢拱桥悉尼大桥,尽量减小结构体系本身所占用的空间高度 大跨度平板网架,大跨度平板网架,肋梁楼盖结构体系,肋梁楼盖结构体系计算简图,北京天坛回音壁,采光照明与结构的合理几何图形,古建筑中的老虎窗,古建筑中的老虎窗,排水与结构的合理几何图形,坡屋顶建筑,3、美观功能要求 结构是构成建筑艺术形象的重要因素，结构本身也是富有美学表现力。 附贴式装饰、浓妆艳抹、堆砌贵重的装饰材料，只能给人虚假、庸俗的感觉，浪费人力、物力、又不坚固、耐久。 建筑艺术与结构体系的完美结合举例： 意大利建筑师奈尔维作品,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 雨蓬的挑梁外形与其弯矩图统一起来,意大利罗马小体育宫,央视大楼施工现场,央视大楼效果图,12影响结构造型的主要因素 一、建筑结构材料对结构造型的影响 建筑材料：钢、木、砖、石、混凝土及钢筋混凝土。 1、选择能充分发挥材料性能的结构形式,矩形截面简支梁,工字型截面,平行弦桁架,拱形屋架,2、合理地选用结构材料 砌体结构抗压强度高但抗弯、抗剪、抗拉强度低。 钢筋混凝土结构抗弯、抗剪强度较高，但自重大。 钢结构抗拉强度高，自重轻，注意其稳定性及节点构造。 组合结构 高强度混凝土。,二、施工技术对建筑结构形式的影响 1、施工技术是实现先进结构形式的保障。 2、结构造型要考虑实际施工条件。,三、结构计算手段的进步和设计理论的发展影响 1、计算手段的进步使复杂新型结构的设计成为可能 2、抗震设计理论的研究和发展 a地震作用 b计算理论 四、经济因素对于结构造型的影响 我国的建设方针：适用、经济、安全、美观。,13 建筑类专业学生学习本课的目的 一、能够选择适当的结构方案 二、为选定的结构作出合理的布置 框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、筒中筒 三、估算主要构件尺寸 四、掌握必要的结构知识，胜任设计总负责人工作,框架结构,框架-剪力墙结构,剪力墙结构,金茂大厦平面,金茂大厦立面,14 学习本课程的方法 一、要注意掌握各种建筑结构的特点与影响因素，选型中应综合考虑各方面影响，做到全面、客观地考虑问题。 二、既要单独考虑某个结构类型，也要将其与其他适用的结构类型做必要的对比和分析，才能优化结构选型。 三、尽可能多地阅读工程实例，结合工程实例进行分析与思考，不断提高自己发现问题、分析问题和解决问题的能力。 四、加强训练，用于设计实践 课程设计、毕业设计,大运会主场馆施工现场,大运会主场馆,迪拜塔 施工现场,迪拜塔 夜景,深圳湾体育中心,芝加哥摩天大楼,中国馆施工现场,中国馆,深圳万科第五园,深圳万科第五园,深圳万科第五园,深圳万科 兰乔圣菲,深圳万科兰乔圣菲,深圳万科兰乔圣菲,第二章 砖混结构体系 21 砖混结构的优缺点和应用范围 砖混结构房屋： 采用砖墙和钢筋混凝土屋面、楼面承重的房屋 我国有史以来使用时间最长、应用最普遍 取材方便、造价低廉、施工简单、保湿隔热效果好。 广泛应用于住宅、学校、办公楼、医院等建筑。,211 砖混结构房屋的主要优点 （1）各种砌体容易就地取材； （2）砖混结构房屋的刚度较大； （3）有较好的经济性指标。,材料经济指标 表21,212 砖混结构房屋的主要缺点 （1）强度较低，房屋层数受到限制。 （2）抗震性能差，在地震地区使用也受到一定限制。 （3）墙体砌筑工程繁重，施工进度慢。 （4）烧砖取土破坏农田。 墙体改革：（1）大型墙板和砌块结构 （2）框架轻板结构,2. 2 砖混结构房屋的墙体布置 2.2.1砖混结构房屋的墙体布置 1横墙承重方案 楼层的荷载通过板梁传至横墙，横墙作为主要承重竖向构件，纵墙仅起围护、分隔、自承重及形成整体作用。 其荷载的主要传递路线是： 屋（楼）面荷载横墙基础地基 横墙是主要的承重墙 多用于宿舍、住宅等居住建筑。,优点： 横墙较密，房屋横向刚度较大，整体刚度好。外纵墙不是承重墙，立面处理比较方便，可以开设较大的门窗洞口。抗震性能较好。 缺点： 横墙间距较密，房间布置的灵活性差。,2纵墙承重方案 楼层荷载传给梁，再由梁传给纵墙。纵墙是主要承重墙。横墙只承受小部分荷载，横墙的设置主要为了满足房屋刚度和整体性的需要，其间距比较大。 荷载的主要传递路线是： 屋（楼）面荷载纵墙基础地基。,优点： 房间的空间可以较大，平面布置比较灵活。 缺点： 房屋的刚度较差，纵墙受力集中，纵墙较厚或要加壁柱。 适用于：教学楼、实验室、办公楼、医院等。,3纵横墙承重方案 根据房间的开间和进深要求，有时需采取纵横墙同时承重的方案。 横墙的间距比纵墙承重方案小。房屋的横向刚度比纵墙承重方案大。 受力性能介于横墙承重方案和纵墙承重方案之间。 其荷载的主要传递路线是： 屋（楼）面纵墙及横墙相应基础地基,4内框架承重方案 在外墙承重的同时，有一部分内墙采用钢筋混凝土柱代替，以取得较大的空间。 既不是全框架承重，也不是全由砖墙承重。 其荷载的主要传递路线是： 楼（屋）面荷载外墙/框架柱基础地基 其特点： 1）横墙较少，房屋的空间刚度较差； 2）墙的带形基础与柱的单独柱基沉降不容易一致； 3）以柱代替内承重墙，在使用上可以取得较大的空间。 适用于：教学楼、医院、商店、旅馆等建筑物。,承重方案的比较,2.2.2房屋的静力计算方案 1.静力计算方案分类原则 混合结构房屋的静力计算方案： 刚性方案，弹性方案，刚弹性方案 主要根据：屋盖或楼盖的类别及房屋的横墙间距两个条件确定。,2.静力计算方案分类 1）刚性方案 当横墙（包括山墙）间距较小，屋盖（楼盖）刚度较大时，就是说当房屋的空间刚度较大时，在荷载作用下，外纵墙墙顶的水平位移很小，可以忽略不计。 这种情况下的屋盖如同是外纵墙顶端的一个不动铰支座。外纵墙的墙体内力可按上端铰支于屋盖处，下端嵌固于基础顶面的竖向构件来进行计算，称为刚性方案。,）弹性方案 当横墙（包括山墙）间距很大，或无横墙只有山墙，屋盖（楼盖）本身的刚度也小，即房屋的空间刚度很差，此时fmax= f，在荷载作用下，外纵墙墙顶可以自由侧移。 外纵墙的墙体内力可按有侧移的平面排架计算，称为弹性方案。,）刚弹性方案 介于上述两种情况之间房屋，其房屋空间刚度也介于两者之间，在荷载作用下，外纵墙墙顶的水平位移比弹性方案的小，比刚性方案的大而不能忽略。 这种房屋外纵墙墙体的内力可按顶部为弹性支座，底部嵌固于基础顶面的平面排架计算，称为刚弹性方案。,刚性方案,刚弹性方案,弹性方案,房屋的静力计算方案,表中S为房屋横墙间距，单位为m,刚性和刚弹性方案房屋的横墙，应符合下列要求： （1）横墙厚度：不宜小于180mm； （2）洞口面积：洞口面积不应超过50%； （3）横墙高度：单层房屋的横墙高度不宜大于横墙的长度；多层房屋的横墙高度H不宜大于横墙长度的2倍。 （4）横墙应与纵墙同时砌筑。,223砖混结构房屋的墙体布置注意事项 1横墙间距的大小 横墙间距大小是关系房屋构造方案的主要因素。横墙间距需满足刚性方案对横墙间距的限制，以保证房屋符合刚性构造方案的要求。根据规范规定限制值，多层房屋砖混结构可以达到刚性构造方案的要求。 2纵墙宜尽可能贯道 纵墙宜尽可能贯道，有利于增强墙体抗裂能力，同时可以减少不均匀沉降。 3墙体要适当加壁柱或构造柱 4墙体要适当设伸缩缝 5墙体要适当设置沉降缝,2.2.4防止或减轻墙体开裂的主要措施 1.防止温差和墙体干缩引起的裂缝 由于温差和墙体干缩等原因，可能引起房屋在正常使用条件下出现墙体竖向裂缝。为此，应在墙中设置伸缩缝。 伸缩缝应设在因温度和收缩变形可能引起应力集中、砌体产生裂缝可能性最大的地方。 2.防止或减轻房屋顶层墙体裂缝的措施 屋面应设置保温、隔热层；保温层等应设置分隔缝。 3.防止或减轻房屋底层墙体裂缝措施。,23 砖混结构房屋的楼盖布置 根据施工方法：装配式、现浇式 231 装配式楼盖的造型 由许多预制楼板直接铺放在砖墙或楼面大梁上形成的。 常用的预制板形式：实心平板、空心板和槽形板。 装配式楼盖结构平面布置方案： 横墙承重方案、 纵墙承重方案、 纵横墙承重方案、 内框架承重方案,232 现浇楼盖的选型 现浇整体式楼盖的结构形式： 单向板肋梁楼盖 双向板肋梁楼盖 四边支承楼板 长边/短边2时 为单向板,梁板布置应符合经济跨度的原则，保证楼盖设计的经济合理。 楼盖占房屋总造价30%40% 梁、板的经济跨度为： 单向板：23m；双向板：35m； 次梁：47m；主梁：58m。 楼盖上的梁、板都属于受弯构件，梁板必须控制在经济跨度范围内才能得到合理的经济效果。,233 现浇楼盖的组成及传力途径 肋梁楼盖由板、次梁和主梁组成 单向板肋梁楼盖荷载传递途径为： 板次梁主梁柱（或墙体）基础地基 双向板肋梁楼盖荷载传递途径为： 板梁柱（或墙体）基础地基 单向板肋梁楼盖的传力途径与梁板计算简图 双向板肋梁楼盖的传力途径与梁板计算简图,234 现浇楼盖中梁、板尺寸确定 现浇整体式楼盖中梁、板截面，应该根据满足刚度要求的高跨比条件确定。 常用的截面尺寸参照下列数值确定： 单跨简支板： 单向板hl/30且大于60mm； 双向板hl/40且大于80mm。 多跨连续简支板： 单向板hl/20mm； 双向板hl/50。 悬臂板：hl/12 次梁截面：h=l(1115)；b=h/(23) 主梁截面：h=l/(812)；b=h/(23) 悬臂梁：hl/6；b=h/(23),24 圈梁、过梁和挑梁 2.4.1圈梁 在墙体内沿水平方向同一标高设置的封闭的钢筋混凝土梁或钢筋砖带称为圈梁。 圈梁的作用： 圈梁可以增强房屋的整体刚度，防止由于地基的不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不利影响。 圈梁的布置： 在洞口处，圈梁尚可兼做过梁。 圈梁的宽度宜同墙厚，宜连续地设置在同一平面，并形成封闭状。 纵横墙交接处的圈梁应有可靠连接。,2.4.2过梁 过梁设置于门窗洞口或其他洞口的顶部，以承受洞口顶面以上的砌体自重及一定范围内的上层梁、板荷载。 过梁的荷载： 墙体自重、梁板