建筑结构1-建筑结构绪论课件

1、1第一篇 建筑结构概论(1-3章） 第一章 绪论1.1 建筑和结构的关系1.2 建筑结构的基本要求1.3 建筑结构的分类1.4 建筑结构选型1.5 建筑结构课程的任务和学习方法2第一章 （共2讲） 本章的主要内容：建筑结构的分类；建筑结构选型；本课程的学习方法和需要注意的问题。第一讲能力训练131.1 建筑和结构的关系一.建筑结构定义 简单的说就是房屋的骨架。第一章 总论1.1 建筑和结构的关系柱下基础楼板柱梁梁墙楼梯墙下基础地下室底板骨架：建筑物中用来承受各种外部作用（如荷载作用：重力、风力、地震等；非荷载作用：温度变化、地基不均匀沉降等）的受力体系。由若干结构构件组成：基础、墙体、柱、梁、

2、板及屋架等。4第一章 总论1.1 建筑和结构的关系二、建筑和结构的关系两种极端表现形式：结构隐藏于建筑自由女神像、新疆西王母雕像建筑完全依赖于结构鸟巢体育馆建筑师与结构师的关系：建筑师建筑物的外在特质（使用性、美观性）结构师建筑物的内外特质（安全性、适用性、耐久性）* 纯粹质朴和真实的结构会增加美的效果！* 建筑师不应仅仅是个艺术家，还要掌握必要的结构知识，否则只能当个协调者！* 二者密不可分！和谐统一！51.2 建筑结构的基本要求机遇与挑战并存：随着新型建筑材料的生产、施工技术的进步、结构分析方法的发展，使建筑设计更灵活、空间更宽广。但要注意建筑结构的基本要求。第一章 总论建筑师使用性：建筑

3、物的实用功能住宅、展馆、音乐厅、厂房、教学楼？ 采光、通风、照明、防火、防潮、声学要求美观性：建筑物的美学感受形状、花纹、色彩、材质等（我国京、晋、徽、川、闽派建筑和 巴洛克、哥特式、法国古典主义建筑等）以及结构形式（悉尼歌剧院、北京鸟巢）经济性：现在建筑的结构部分造价通常不超过建筑总造价的30%，建筑部分占多少？ 结构的采用应当使建筑的总造价最经济。受材料、劳动力、施工方法、施工速度、结构维护等的影响。工管专业的主攻。 1.2 建筑结构的基本要求7第一章 总论1.3 建筑结构的分类按所用材料的不同分为：1）混凝土结构（以混凝土为主要材料的结构）包括： 钢筋混凝土结构配置受力的普通钢筋、钢筋网

4、或钢骨架； 预应力混凝土结构 配置预应力钢筋的混凝土结构； 素混凝土结构 没有配置受力的钢筋的混凝土结构。1.3 建筑结构的分类82）钢结构:以钢材(钢板、型钢）为主制作的结构3）砌体结构:由块材通过砂浆砌筑而成的结构4) 木结构 :指全部或大部分用木材制作的结构5）混合结构:由两种及两种以上材料作为主要承重结构 的房屋此外还有钢混凝土组合结构、钢管混凝土等。 第一章 总论1.3 建筑结构的分类 按其承重结构的类型分为： 1）框架结构：梁、柱组成的结构体系作为建筑承重结构。2）剪力墙结构3）框架剪力墙结构4）筒体结构。本 章 目 录102）剪力墙结构 利用建筑物的纵向及横向的钢筋混凝土墙体作为

5、 主要承重构件，再配以梁板组成的承重结构体系。其墙体同时也起围护及分割房间的作用。优点：整体性好，刚度大，抗震性能好，适于建造高 层建筑（1050层范围内都适用）。缺点：剪力墙间距太小，平面布置不灵活，自重大。应用：不适应建造公共建筑，一般适用于建造住宅。 请看剪力墙结构组成第一章 总论1.3 建筑结构的分类113）框架剪力墙结构 框架结构的基础上，沿框架纵、横方向的某些位 置，在柱与柱之间设置数道钢筋混凝土墙体作为 剪力墙。因此它是框架和剪力墙的有机结合，综合了二者 的优点：一个布置灵活，一个抗侧力高。 请看框架剪力墙结构组成第一章 总论1.3建筑结构的分类124）筒体结构 用钢筋混凝土墙组

6、成一个筒体作为房屋的承重结构筒体可以由密柱深梁组成一个筒体，也可以用多个 筒体组成筒中筒、束筒，还可以将框架和筒体联合 起来组成框筒结构。筒体结构在各个方向的抗侧刚度都很大，是目前高 层建筑中较多采用的结构形式。框筒是上个世纪60 年代由美国工程师法卢齐坎恩第一次提出来的。 请看筒体结构组成 其它结构还有壳体结构、网架结构、悬索结构等等，它们大多用于大跨度结构中。第一章 总论1.3 建筑结构的分类框架-剪力墙 结构框架-剪力墙 结构排架结构单层厂房 筒体结构上海金茂大厦是88层，建筑高度420.5m，建筑面积28.9万平方米，于1998年8月28日竣工。钢筋混凝土核心筒，外框钢骨混凝土及钢柱。

7、17补充：建筑结构特点及应用情况一.钢筋混凝土结构 第一章 总论1.3.1 各种建筑结构特点及应用情况 1.钢筋混凝土的组成： 钢筋+混凝土 (混凝土:现代主要的人造工程结构材料) 2.两种材料的基本力学特性： 钢筋 抗拉与抗压强度较高，破坏时表现出较好的延性； 混凝土抗压强度高，抗拉强度远低于其抗压强度 （之比约为10%，破坏时具有明显的脆性性质）18第一章 总论1.3.1 各种建筑结构特点及应用情况 4.关于钢筋混凝土梁与素混凝土梁的比较试验： （1）试验情况介绍：同条件下的对比试验； 素混凝土梁受弯试验（39) 钢筋混凝土梁受弯实验(136）3.配筋的基本原则 ：使钢筋在结构中处于受拉；

8、使混凝土在结构中处于受压。 素混凝土梁 承载力低，一开裂即告破坏，破坏前无预兆（为脆性）； 钢筋混凝土梁承载力高，混凝土开裂后，其承担的拉应力转移到钢筋。 请看图片（2）试验结果小结：19第一章 总论 钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力，在荷载作用下，可以保证两种材料协调变形，共同受力； 钢筋与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数（钢材为1.210-5，混凝土为(1.01.5)10-5），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。5.钢筋与混凝土共同工作的条件： 钢筋（材）和混凝土两种材料的物理力学性能很不相同，他们可以结合在一起共同工作，是因为：1.3.1 各种建

9、筑结构特点及应用情况 20第一章 总论6.配筋的基本要求 ：（1）钢筋的布置（即在结构中的位置）和数量由计算确定；（2）在钢筋的端部应有锚固长度或弯钩（常称为构造要求）。1.3.1 各种建筑结构特点及应用情况 217 混凝土结构的优缺点：优点 材料利用合理： 钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，基本无局部稳定问题，单位应力价格低，对于一般工程结构，经济指标优于钢结构。 可模性好： 混凝土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，如空间薄壳、箱形结构等。 耐久性和耐火性较好，维护费用低： 钢筋有混凝土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强度随时间而增长

10、；混凝土是不良热导体，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。第一章 总论1.3.1 各种建筑结构特点及应用情况 22 现浇混凝土结构的整体性好： 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。 刚度大、阻尼大： 有利于结构的变形控制。 易于就地取材： 混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年来，已有利用工业废料来制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。第一章 总论1.3.1 各种建筑结构特点及应用情况 8.混凝土结构的应用 1）.房屋工程我国超过100m高的高层建筑中绝大多数是混凝土结构或为混凝

11、土和钢的组合结构混凝土组合柱组合楼板钢柱组合梁组合桁架钢筋混凝土筒体8.混凝土结构的应用2）.交通工程隧道、桥梁、高速公路、城市高架公路、地铁大都采用混凝土结构。如1994年建成的上海内环线浦西段高架公路，以及与之相连的南浦大桥、杨浦大桥的塔架，1995年建成的地铁一号线、延安东路隧道、英吉利海峡隧道等8.混凝土结构的应用 4）.特种工程核电站的安全壳、热电厂的冷却塔、储水池、储气灌、海洋石油平台、电视塔等281）就地取材；2）耐久性好；3）整体性好；4）可模性好；5）耐火性好。1）自重大；2）抗裂性能差；3）现浇结构模板用量大；4）工期长等等。小结：1. 钢筋混凝土结构的特点主要优点：主要缺

12、点：小结：2.钢筋和混凝土共同工作的原因 1）钢筋表面与混凝土之间存在粘结作用。 2）变形协调作用（线膨胀系数相近）3）混凝土对钢筋的保护作用摩擦力机械咬合力胶结力粘结作用3.钢筋混凝土结构的应用 非常广泛。除一般工业与民用建筑外，还用于很多特种结构（水塔、水池、烟囱等）。 30二.砌体结构 第一章 总论1.砌体结构的组成：砌块砂浆 2.材料的基本力学特性： 砌体抗压强度较高，但抗拉强度很低；3.砌体结构的优缺点：优点： 较易就地取材、具有很好的耐火性、隔热隔声效果，以及较好的化学及大气稳定性、成本低较经济。缺点： 自重大，强度低、砌筑工作繁重、砂浆和砌块的粘结力较 弱、占用农田，影响环境。1

13、.3.1 各种建筑结构特点及应用情况 31第一章 总论（1）发展： 历史悠久：考古资料表明，我国在新石器时代末期（约60004500年前），已有地面木架建筑和木骨泥墙建筑。分为三个阶段：第一阶段：在清朝末年，19世纪中叶以前 主要以城墙、佛塔和少数砖砌重型穹拱佛殿以及石桥等。 代表有万里长城、南京灵谷寺无梁殿后面走廊的砖砌穹窿、 河北赵县的赵州桥。 4.砌体结构在我国的的发展与应用情况：1.3.1 各种建筑结构特点及应用情况 32第一章 总论第三阶段：解放后到现在 在原有基础上有了长足的进步。无论在桥梁、房屋，且在新结构、新技术方面也有了很大的发展，并建立了具有我国特色的结构设计计算理论。第二

14、阶段：19世纪中叶到解放前 砌体材料主要还是粘土砖，由于在封建及后来的半殖民地半封建制度下，砖石结构的实践和理论发展缓慢。（2）发展趋势：高强、空心、薄壁大板和配筋砌体等。1.3.1 各种建筑结构特点及应用情况 （3）应用 多层民用房屋，以砖砌体为主。34三.钢结构 第一章 总论1.钢结构的特点 ：优点：（1）强度高、强重比大，截面质量小，结构重量轻；（2）塑性、韧性好；（3）材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高；（4）可焊性好，制造工艺简单，工业化程度高，施工速度快；缺点： 钢结构不耐热，不耐火； 易锈蚀，维护费用高； 隔声效果差。 1.3.1 各种建筑结构特点及应用情况 250时，钢结构的

15、材质将会发生较大变化； 500时，结构会瞬间崩溃，完全丧失承载能力。 35第一章 总论2. 钢结构的应用 ：（1）重型结构及大跨度建筑结构；（2）多层、高层及超高层建筑结构；（3）轻钢结构；（4）塔桅等高耸结构；（5）钢混凝土组合结构。 我国是最早应用钢结构的国家，但是历史的原因致使现代建筑钢结构的应用及发展与发达国家相比，已有相当大的差距。 1.3.1 各种建筑结构特点及应用情况 364 钢结构的初始缺陷几何缺陷：初弯曲 初倾斜 杆件长度误差材料缺陷：钢材并非理想的匀质体和各向同性体本 章 目 录第一章 总论工厂制造：验收、放样、加工、装配、矫正、除锈和涂漆工地安装：扩大拼装、吊装就位、临时

16、固定、最后固定3 钢结构的建造过程5. 钢结构的发展发展低合金高强度钢材和型钢品种结构和构件设计计算方法的深入研究结构形式的革新结构优化设计1.3.1 各种建筑结构特点及应用情况 （1）特点主要优点： 易于就地取材，制作简单。主要缺点： 易燃、易腐蚀、易蛀、变形大，并且木材使用受到国家严格限制。 四.木结构 /90_group_300213/detail30300024（2）应用大量古建筑中，目前国内仅应用于山区、林区、农村，以及城市公园小品中。391.3 建筑结构的分类按建筑物的层数分为：1.高层建筑10层及10层以上或高度超过28m的混凝土结构-高层建筑混凝土结构技术规程10层及以上的居住

17、建筑或24m以上的其他民用建筑-高层民用建筑防火规范和高层民用建筑钢结构技术规程 另外，考虑到消防、结构设计等原因，将40层及以上或100m以上的建筑称为超高层建筑。1018层（不含）的建筑称为小高层建筑。2.多层建筑49层的建筑3.低层建筑13层的建筑401.5 建筑结构课程的要求、注意的问题一.要求1.掌握结构材料的力学性能；2.掌握结构设计的基本原则；3.熟悉结构设计规范和其它相应规范；4.熟练基本的设计计算、查阅有关表格和构造要求；5.学会识读结构施工图，正确理解设计意图。 第一章 总论1.5 建筑结构课程的要求、特点及学习方法411.5 建筑结构课程的要求、特点及学习方法第一章 总论

18、1. 材料的特殊性：本课程主要是研究钢筋砼这一复合材料的力学理论课程。除钢材外，其余结构材料（钢筋砼、砌体）不是理想匀质弹性材料，与研究弹性体的材料力学有很大的不同。应注意它们之间的异同点。二. 学习中应注意的问题2.公式的实验性：钢筋砼结构的计算公式是在大量试验基础上与理论分析相结合起来的。注意每一理论的适用范围和条件。42第一章 绪论1.5 建筑结构课程的要求、特点及学习方法3.课程的重要性建筑结构材料的力学性能、结构构件的内力计算与建筑材料、建筑力学课程密切相关，建筑结构课程是建筑施工、建筑施工项目管理、地基与基础等课程的基础课程。因此学好本课程，有助于理解和学好其他课程。4.运用设计规

19、范规范具有法规性，必须遵守，本课程所用教材依据混凝土结构设计规范（GB500102010）编写。规范包括计算公式和构造规定。43第一章 绪论1.5 建筑结构课程的要求、特点及学习方法5.注意构造规定构造规定是为照顾施工便利和计算上某些无法考虑的因素而设。如图悬臂梁，受力钢筋面积由规范计算公式算出，伸入支座长度由构造规定决定。44第一章 绪论6.设计结果不唯一构件和结构设计内容：结构方案、构件选型、材料选择、配筋构造、施工方案等，还需考虑安全适用和经济合理。可能有多种方案，应经过方案比较，综合考虑使用、材料、造价、施工等方面确定最终结果。1.5 建筑结构课程的要求、特点及学习方法45三.我国现行结构设计规范（部分） 建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001建筑结构荷载规范GB5009-2012混凝土结构设计规范GB50010-2010砌体结构设计规范GB50003-2011钢结构设计规范GB50017-2003。设计人员必须遵照各种结构类型设计规范或规程进行设计。各种设计规范或规程是具有约束性和立法性的文件，其目的 是使工程结构的设计在符合国家经济政策的条件下，保证设计 质量和工程项目的安全可靠。注意在学习中，有关基本理论的应用最终都要落实到规范的 具体规定