建筑结构概论

建筑结构基础与识图,绪论,株洲蓝盾鸟瞰图：钢筋混凝土框架-剪力墙结构,绪论,建筑结构承重体系由若干构件连接而成的能承受建筑物上各种作用的平面或空间体系（骨架体系）。,一、建筑结构的概念及分类,一、建筑结构的概念及分类,作用使结构或构件产生效应（内力、变形、裂缝）的各种原因的总称。,作用,间接作用：,直接作用：,指施加在结构上的集中力或分布力系即荷载。,指引起结构外加变形或约束变形的原因。,如混凝土的收缩、温度变化、基础沉降差、地震等,绪论,结构构件承重构件组成结构的最小基本单元：如梁、柱、板、墙、基础等,一、建筑结构的概念及分类,一、建筑结构的概念及分类,梁（横为梁），形状瘦长，断面形状各异柱（竖为柱），形状瘦长，断面形状各异板相对它的长度和宽度，厚度很薄，断面形状各异（平摆居多）墙竖摆的板基础多埋置于地下的分力构件（种类繁多）,（一）建筑结构按建造材料的不同分类,一、建筑结构的概念及分类,1.混凝土结构红日当头混凝土是人工石材，它由石子、砂粒、水泥、外加剂和水按一定比例拌合而成，简称“砼”。混凝土材料像天然石材一样，承受压力的能力很强，但抵抗拉力的能力却很弱。而钢材则不然，其抗压和抗拉的能力都很强。于是，人们利用两种材料各自的特点，把它们有机地结合在一起共同工作，形成了用于工程实际的以混凝土为主制作的结构,钢筋混凝土结构商住楼,钢筋混凝土框架柱筋安装,一、建筑结构的概念及分类,2.砌体结构走向没落由块体（砖、石材、各种砌块）和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构，包括砖砌体结构、石砌体结构和砌块砌体结构。,3.钢结构发展方向是超高层、大跨度和特殊造型。以钢材为主制作的结构。,4.木结构暗无天日全部或大部分用木材制作的结构。,素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和钢管混凝土结构、钢骨混凝土结构、纤维混凝土结构等。,土木工程中常用的砼结构主要包括:,装配式钢框架结构,烧结粘土砖砌体结构,粘土砖砌体结构,北京鸟巢-钢结构,北京故宫太和殿木结构,1.混合结构体系主要承重构件由不同的材料组成的房屋。如房屋的楼盖和屋盖采用钢筋混凝土结构（或木结构），而墙、柱基础等竖向承重构件采用砌体材料。,（二）建筑结构按承重结构类型的不同分类,一、建筑结构的概念及分类,结构布置方案,纵横墙承重方案,内框架承重方案,横墙承重方案,纵墙承重方案,2.框架结构体系以由钢筋混凝土梁、柱组成的框架作为竖向承重和抗水平作用的结构体系。,一、建筑结构的概念及分类,优点：建筑室内空间布置灵活，平面和立面变化丰富。,缺点：在水平荷载作用下，结构的侧向刚度较小，水平位移较大，故称其为柔性结构体系。框架结构抗震性能较差，适用于非抗震设计、层数较少、建造高度不超过60m的建筑中。,利用建筑物的钢筋混凝土墙体作为抗侧力构件并同时承受竖向荷载的结构体系。,一、建筑结构的概念及分类,优点：结构整体性好，刚度大、抗侧力性能好，同时抗震性能也较好。适宜于建造高层建筑，一般在1040层范围内都可采用，在2030层的房屋中应用较为泛。,缺点：剪力墙间距太小(38m)，平面布置往往受到限制而不够灵活。,3.剪力墙结构体系,在框架结构中布置一定数量的剪力墙可以组成框架剪力墙结构，竖向荷载主要由框架承受，水平荷载主要由剪力墙承受。,一、建筑结构的概念及分类,优点：既有框架结构布置灵活、使用方便的优点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层办公楼及宾馆建筑。,4.框架-剪力墙结构体系,由剪力墙或密柱框架组成的筒体具有很大的空间刚度和抗侧、抗扭能力，用于承受水平荷载。筒体有如以楼板作为刚性隔板加劲的箱形截面竖向悬臂梁。,5.筒体结构体系,(a)框架筒体结构,(b)筒中筒结构,(c)多重筒结构,(d)成束筒结构,适用于层数超过4050层时的超高层建筑。,筒体结构,剪-框结构模型图,学院新湖校区新公寓楼-砖混结构,公寓楼板筋和圈梁钢筋,受力特点,（三）钢筋混凝土结构的主要特点,一、建筑结构的概念及分类,如下图a所示简支梁受弯后，截面中和轴以上部分受压，以下部分受拉。如该梁由素砼构成，则由于砼的抗拉强度很小，梁的下部会在较小的荷载作用下开裂，在荷载持续作用下，裂缝随即急速上升，导致梁骤然脆断，此时梁上部砼的抗压强度还未充分利用。若在梁的下部受拉区配置适量的钢筋，当受拉区砼开裂后，中和轴以下拉区的拉力主要由钢筋承受，中和轴以上受压区的压应力仍由砼承受，与素砼梁不同，此时荷载仍可以继续增加，直到受拉钢筋应力达到屈服强度，随着荷载的进一步增加，上部受压区的砼也被压碎，梁才破坏(图b)。这样，砼的抗压能力和钢筋的抗拉能力都得到充分的利用，于是就较大幅度地提高了梁的承载能力。,中和轴,受拉钢筋,混凝土结构除了能较合理地应用钢筋和砼两种材料的性能外，还有下列一些优点：,一、建筑结构的概念及分类,优点,可模性好：砼可根据需要浇筑成各种性质和尺寸，适用于各种形状复杂的结构（空间薄壳、箱形结构等。,耐久性和耐火性较好，维护费用低：砼的强度随龄期而增长，砼保护层包裹钢筋，使钢筋不易锈蚀，故只要保护层厚度适当，其耐久性较好。若处于侵蚀性环境，还可适当选用水泥品种及外加剂，增大保护层厚度，就能满足工程要求；砼是不良热导体，30mm厚混凝土保护层可耐火2小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。,易于就地取材：混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，并可采用工业废料制成人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。,现浇混凝土结构的刚度大、整体性好：且通过合适的配筋，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。,节约钢材混凝土结构合理地应用了材料的性能，在一般情况下可以代替钢结构，从而能节约钢材、降低造价。,承载力有限：在重载结构和高层建筑底部结构，构件尺寸太大，减小使用空间。,施工复杂：工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长，施工受季节、天气的影响较大。,混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。,缺点,自重大：不适用于大跨、高层结构。,抗裂性差：普通RC结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，环境较差(露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性；也限制了普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。,1824年英国人阿斯普丁发明了硅酸盐水泥。1849年法国人朗波制造了第一只钢筋混凝土小船。1872年在纽约建造了第一所钢筋混凝土房屋。混凝土结构开始应用于土木工程距今仅150多年。与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并不长，但发展非常迅速，是目前土木工程结构中应用最为广泛的结构，而且高性能混凝土和新型混凝土结构形式还在不断发展。,二、混凝土结构的发展简况及其应用,第一阶段：从钢筋混凝土的发明至上世纪初。钢筋和混凝土的强度都比较低。主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。计算理论：结构内力和构件截面计算均套用弹性理论，采用容许应力设计方法。,第二阶段：从上世纪20年代到第二次世界大战前后。混凝土和钢筋强度的不断提高。1928年法国杰出的土木工程师E.Freyssnet发明了预应力混凝土，使得砼结构可用于建造大跨度建筑。计算理论：前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫开始考虑混凝土塑性性能的破损阶段设计法，50年代又提出更为合理的极限状态设计法，奠定了现代钢筋混凝土结构的基本计算理论。,第三阶段：二战以后到现在随着建设速度加快，对材料性能和施工技术提出更高要求，出现装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生产技术。高强混凝土和高强钢筋的发展、计算机的采用和先进施工机械设备的发明，建造了一大批超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程，成为现代土木工程的标志。设计计算理论：发展了以概率理论为基础的极限状态设计法，基础理论问题大都得到解决，而新型混凝土材料及其复合结构形式的出现又不断提出新的课题，并不断促进混凝土结构的发展。,建筑结构建筑结构的发展，无不以建筑材料、建筑施工技术、力学与结构设计计算方法的突破、以及科技的进步息息相关；我们对建筑结构的要求但始终是不变的，那就是：安全、适用、耐久；建筑结构基础与识图与建筑构造基础与识图本质区别在于：结构讲的是建筑内部构造要求，构造更多讲的是建筑的外形尺寸要求。,三、本课程的任务和学习方法,钢筋混凝土结构,砌体结构,钢结构,地基基础,建筑力学基本知识,建筑结构基础与识图课程,结构设计方法和指标,结施图识读,1.了解建筑结构的受力和破坏的基本知识,学习目的：知识能力,2.掌握钢筋砼结构、砌体结构、钢结构和基础等基本构件的构造要求；,3.掌握钢筋混凝土平法标准11G101，并能灵活运用；,4.能正确识读结构施工图，并能理解建筑施工中的一般结构问题。,1.应与已学知识如（建筑构造、材料、力学等）相关知识相联系;,学习目的：方法能力,2.应与结构设计规范密切联系，熟悉并应用现行规范；,3.应与后续课程相联系，为学好建筑施工和预算打下坚实基础；,4.多看、多动、多问、多联想，并能做到熟能生巧、举一反三。,1.假喜真做：你先装着喜欢，硬着头皮做，奇迹就会发生;,学习目的：社会能力,2.不耻多问：不要留尾巴，积累终成大患，问了还能学到别人的方法；,3.团结协作：一人短，三人长，帮助与被帮助都是件有意义的事；,4.唯美求真：多对自己说，能不能做得更好？假一罚十，后果很严重。,3.要求熟练掌握、深刻理解有关结构构造要求，并在今后的学习中不断加深理解。,学习要求,1.本课程与建筑力学、建筑识图与构