第1章绪论 工程结构.ppt

工程结构EngineeringStructures 切萨皮克海湾大桥 课程内容 1绪论 2建筑结构的设计标准和设计方法 3结构材料的力学性能及选用 4钢筋混凝土轴心受拉构件 5钢筋混凝土受弯构件 6钢筋混凝土受压构件及偏心受拉构件 7钢筋混凝土受扭构件 9砌体和砌体构件 10混合结构房屋 参考书 1 建筑结构选型 陈保胜 同济大学出版社 2004 2 混凝土结构 第二版 舒士霖 浙江大学出版社 2005 3 砌体结构 施楚贤 中国建筑工业出版社 2003 相关规范 1 建筑结构荷载规范 GB5009 2001 2 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 3 砌体结构设计规范 GB50003 2001 1绪论 1 1建筑结构的基本要求 1 2建筑结构的分类和结构选型 1 3建筑结构课程的任务和课程特点本章重点 掌握建筑结构的基本要求 掌握结构的形式 优缺点 适用范围 1 平衡 结构或结构的任一部分不允许发生运动 静止的 满足力的平衡 几何不变体系 2 稳定 结构或结构的任一部分作为刚体不允许发生失稳破坏 如 倾覆 地基不均匀沉降 地基土的滑移 滑坡 等 1 1建筑结构的基本要求 3 承载力 结构的抗力 结构上的作用效应 4 适用 正常使用状态下不允许出现过大的变形 过宽的裂缝 振动等 5 经济 造价 后期管理 维护费 6 耐久性 在规定的时间内 完成既定的功能要求 7 美观 与自然 文化的和谐统一概括 安全性 适用性 耐久性 1 2建筑结构的分类和结构选型 一 建筑结构的分类 一 按材料分类混凝土结构 素混凝土 钢筋混凝土 预应力混凝土 砌体结构 块体材料 砂浆 钢结构 钢材 木结构 木材 2 排架结构 屋面横梁 屋架 柱 基础 二 按受力和构造特点分类 砌体结构墙体 钢筋混凝土楼 屋盖 1 混合结构 3 框架结构 梁 柱 基础 1 梁与柱为刚性连接 2 底层柱脚与基础顶面固接 1 2 4 剪力墙结构 剪力墙与钢筋混凝土楼板 屋盖整体连接 剪力墙 整片的钢筋混凝土墙 5 其它形式的结构 高层和超高层房屋 框架 剪力墙结构 框架 筒体结构 筒体 筒中筒 结构 单层房屋 厂房 刚架结构 与排架结构的区别 梁与柱刚性连接 单层大跨度房屋屋盖结构 壳体结构 网架结构 悬索结构等 二 建筑结构的选型 建筑结构的分类按层数分 多层房屋结构 9层高层房屋结构 10层 或高度大于28m 按承重结构体系分 混合结构体系框架结构体系剪力墙结构体系 一 混合结构体系 1 定义 墙体 基础等竖向构件采用砌块 楼盖 屋盖等水平构件采用钢筋混凝土的结构 2 混合结构体系承重方案 横墙承重 纵墙承重 横纵墙承重 3 混合结构房屋设计和选型时应注意的问题 1 多层房屋的层数和高度限值 2 层高和房屋最大高宽比 普通砖 多孔砖和小砌块砌体房屋的层高 3 6m 底部框架 抗震墙房屋的底部以及内框架房屋的层高 4 5m 多层砌体房屋的最大高宽比 3 纵横墙布置及局部尺寸限值 优先采用横墙承重或纵横墙共同承重方案 纵横墙的布置宜均匀对称 沿平面内宜对齐 沿竖向应上下连续 同一轴线上的窗间墙宜均匀 楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处 4 混合结构房屋的优缺点 优点 1 就地取材 砖 利用工业废料 2 良好的耐火性和耐久性 3 砖砌体结构的保温 隔热性能好 节能明显 4 砌体结构美观 舒适 5 施工设备 方法简单 易连续施工 缺点 1 砖砌体强度低 限制房屋的层数 2 抗震性能差 3 砌筑工程量大 施工进度慢 二 框架结构体系 1 定义 由梁 柱等构件组成的结构2 框架结构承重方案 横向框架承重 纵向框架承重 纵横双向框架共同承重 柱 主梁 3 框架结构体系类型 全框架结构 框架结构 内框架外墙砌体结构 底部框架上部混合结构 全框架结构 内框外墙结构 层数 广泛用于6 15层的多层和高层房屋 如学校的教学楼 实验楼 商业大楼 办公楼 医院 高层住宅等 其经济层数为10层左右 房屋的高宽比以5 7为宜 适宜高度 现浇钢筋混凝土框架结构房屋的适用高度分别为60m 设防烈度6度 55m 设防烈度7度 45m 设防烈度8度 和25m 设防烈度9度 4 框架结构体系的适用范围 5 框架结构受力变形特性 在水平荷载作用下 框架的整体变形为 变形 剪切变形 弯曲变形 剪切变形 6 框架结构的优缺点 优点 1 建筑平面布置灵活 可以获得较大的使用空间 2 可以获得良好的延性 延性框架 3 构件易于标准化 定型化 缺点 梁柱截面惯性矩小 侧向变形大 在地震区 易引起非结构构件的破坏 三 剪力墙结构体系 1 定义 利用建筑物墙体作为承受竖向荷载以及抵抗水平荷载的结构2 剪力墙结构体系的类型剪力墙结构 框架 剪力墙结构 筒体结构 框架 筒体结构 a 剪力墙结构 b 框架 剪力墙结构 c 筒体结构 束筒结构 d 框架 筒体结构 3 剪力墙结构的适用范围 1 地震区的高层建筑 2 10 30层的住宅 宾馆等 4 剪力墙变形特性 在水平荷载作用下 剪力墙如同一巨大悬臂梁 其整体变形为 变形 弯曲变型 5 剪力墙结构的特点 优点结构整体性好 刚度大 侧向变形小 可设计为延性结构 抗震性能好 采用大模板 滑升模板等先进施工方法时 施工速度快 可节省砌筑隔断等工程量 缺点 剪力墙间距较小 结构平面布置不灵活 结构自重大 三 高层房屋结构的布置原则 基本原则 在一个独立的结构单元内 宜使结构平面和侧移刚度均匀对称 尽量减少结构的侧移刚度中心与水平荷载合力中心间的距离 规则结构 对有抗震设防要求的高层建筑 在结构平面布置和竖向布置时 应考虑下列要求 1 平面宜简单 规则 对称 尽量减少偏心 2 结构竖向体型应力求规则 均匀 避免有过大的外挑和内缩 3 结构沿竖向的侧移刚度变化宜均匀 构件截面由下至上应逐渐减小 不应突变 四 单层大跨度房屋结构 1 钢筋混凝土单层厂房结构 1 排架结构 屋架与柱顶连接 柱下端与基础顶面连接 由屋架 或屋面大梁 柱 基础组成的横向平面排架 即沿跨度方向排列的排架 通过屋面板 支撑 吊车梁 连系梁等纵向构件将各横向平面排架联结 构成整体空间结构 排架结构承重体系 2 刚架结构 钢筋混凝土刚架结构常作为中小型单层厂房的主体结构 有三铰 两铰及无铰等几种型式 可以做成单跨或多跨结构 梁与柱的连接 3 拱结构 拱 以承受轴压力为主的结构 由于拱的各截面上的内力大致相等 因而拱结构是一种有效的大跨度结构 在桥梁和房屋中都有广泛的应用 拱结构的类型 三铰 双铰 无铰等几种型式 拱轴线常采用抛物线形状 拱的矢高f一般为 1 2 1 8 l0 矢高小的拱水平推力大 拱体受力也大 矢高大时则相反 但拱体长度增加 合理选择矢高是设计中的重要问题 拱轴线的确定 2 其他型式的结构 1 薄壳结构以受压力为主的空间受力曲面结构 其曲面厚度很薄 壁厚往往小于曲面主曲率的1 20 2 薄壳结构的类型 旋转曲面 平移曲面 直纹曲面 旋转曲面 平面曲线绕竖轴旋转所形成的曲面典型的旋转曲面 球壳 由圆弧绕竖轴旋转而成 球壳的受力较简单 壳身 壳体 主要承受压力 其边缘构件 支座环 对壳身起箍的作用 约束壳体的变形 承受环向拉力和弯矩 图1 17 现浇钢筋混凝土球壳 跨度可达100m 壳体厚度可为圆顶曲率半径的1 600 但不小于60mm 平移曲面 一竖向曲线 母线 沿另一曲线 导线 平行移动时所形成的曲面称为平移曲面 直纹曲面 一段直线的两端各沿两条固定曲线移动所形成的曲面 2 网架结构 网架是由平面桁架衍生出来的空间受力结构 在节点荷载作用下 网架杆件主要承受轴力 网架结构的类型 平板网架和曲面网架 3 悬索结构 悬索结构 由索网 侧边构件及下部支承结构组成 图1 30 索网 由多根悬挂于侧边构件上的钢索组成 柔性的悬索 钢索 只受轴心拉力作用 并只能单向受力 其水平拉力T与悬索的下垂度f成反比 如图 侧边构件 用来固定索网的 一般采用钢筋混凝土结构 下部支承结构 一般为立柱或斜撑柱 工程实际中有不少是用拱兼作侧边构件和支承结构 4 折板结构 折板结构 可视为柱面壳的曲线由内接多边形代替的结构 其计算和组成构造也大致相同 折板的截面形式可以多种多样 1 3课程的任务和特点 一 任务教 常用材料的力学性能 结构设计方法 并较全面地介绍钢筋混凝土结构构件 砌体结构的设计计算 并对结构布置 结构选型等内容作适当介绍 学 1 应具有建筑结构方面的总体知识 2 掌握多层及高层建筑结构体系的类型 适用范围及其特点并对结构体系的受力变形特点有一定了解 3 熟练掌