建筑结构基本计算原理二

第一篇建筑结构基本计算原理(1-2章）第一章绪论1.1建筑结构的分类1.2各种建筑结构特点及应用情况1.3建筑结构基本理论及设计方法的发展1.4建筑结构课程的要求、注意的问题建筑结构设计教程最新1第一章（共一讲）

本章的主要内容：建筑结构的分类；各类结构的优缺点及其应用和发展简况；本课程的学习方法和需要注意的问题。第一讲能力训练121.1建筑结构的分类一.建筑结构定义简单的说就是房屋的承重骨架。第一章总论1.1建筑结构的分类二、建筑结构的组成柱下基础楼板柱梁梁墙楼梯墙下基础地下室底板3第一章总论1.1建筑结构的分类三.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。42）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1.1建筑结构的分类按其承重结构的类型分为：

1）框架结构2）剪力墙结构3）框架——剪力墙结构4）筒体结构。本章目录51）框架结构※采用梁、柱组成的结构体系作为建筑承重结构。※框架结构的主要构件是梁和柱，而墙体只是作为围护构件。※可以做成预制或现浇框架，平面布置比较灵活，可以获得较大的使用空间，※比混合结构强度高整体性强，但随层数增多抗侧刚度不足。

请看框架结构组成第一章总论1.1建筑结构的分类62）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。※整体性好，刚度大，抗震性能好，适于建造高层建筑（10－50层范围内都适用）。※不过剪力墙间距太小，平面布置不灵活，自重大，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1.1建筑结构的分类73）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1.1建筑结构的分类84）筒体结构※用钢筋混凝土墙组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1.1建筑结构的分类91.2各种建筑结构特点及应用情况一.钢筋混凝土结构

第一章总论1.2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）10第一章总论1.2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；

请看素混凝梁实验（40秒)

请看钢筋混凝土梁实验(2分）3.配筋的基本原则：使钢筋在结构中处于受拉；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：11第一章总论1.2各种建筑结构特点及应用情况⑴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；⑵钢筋与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数（钢材为1.2×10-5，混凝土为(1.0~1.5)×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：12第一章总论1.2各种建筑结构特点及应用情况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）。137混凝土结构的优缺点：优点⑴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。⑵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。⑶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；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1.2各种建筑结构特点及应用情况14⑷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。⑸刚度大、阻尼大：

有利于结构的变形控制。⑹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1.2各种建筑结构特点及应用情况15缺点：⑴自重大：不适用于大跨、高层结构。第一章总论1.2各种建筑结构特点及应用情况⑵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。⑶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。⑷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。⑸混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。168混凝土结构的发展与应用概况混凝土结构的开始应用于土木工程距今仅150多年。1824年英国人阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水泥。1849年法国人朗波(L.Lambot)制造了第一只钢筋混凝土小船。1872年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋。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。第一章总论1.2各种建筑结构特点及应用情况17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。第一章总论1.2各种建筑结构特点及应用情况混凝土结构的发展在结构方面：目前，钢筋混凝土结构向大跨度、高层发展

在材料方面：向高强、轻质、耐久、抗震的方向发展。

18第一章总论1.2各种建筑结构特点及应用情况第二阶段：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，使得混凝土结构可以用来建造大跨度19第一章总论1.2各种建筑结构特点及应用情况第三阶段：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。20二.砌体悦结构第一章塔总诱论1.性2各种建幕筑结构服特点及翁应用情华况1.砌体结旅构的组括成：砌块椅＋砂岛浆2.材料定的基始本力斑学特淋性：砌体抗撒压强度蜂较高，盘但抗拉闭强度很天低；3.砌体结壮构的优晓缺点：优点：较易就否地取材捐、具有小很好的居耐火性桐，以及壁较好的慢化学及门大气稳多定性、重成本低蓬较经济欢。缺点：自重大涂，强度幼低、砌赛筑工作蛾繁重、职砂浆和饺砌块的韵粘结力音较蜜弱、占打用农田狮，影响页环境。21第一怕章理总娇论1.翻2各种秩建筑买结构近特点苍及应扯用情赶况（1）发展秆：历史悠勺久：考免古资料王表明，桥我国在们新石器喊时代末旷期（约600寨0－450凉0年前歇），胃已有扬地面泡木架痰建筑锤和木俗骨泥吨墙建砖筑。分为三扰个阶段围：第一老阶段拒：在清朝狸末年，19世纪沉中叶亏以前主要库以城慕墙、耗佛塔番和少香数砖戚砌重克型穹箭拱佛充殿以积及石子桥等亚。代表疯有万里仁长城、南掩京灵骡谷寺寺无梁量殿后后面走叠廊的命砖砌葡穹窿挣、河北赵萄县的赵州诵桥。4.砌体挨结构插在我掘国的抗的发偿展与锤应用冠情况：22第一章疤总如论1.乔2各种左建筑英结构稼特点垄及应亩用情州况第三污阶段中：解放渠后到蓬现在在原肃有基扮础上恼有了兼长足夸的进滴步。稠无论饰在桥务梁、立房屋坚，且客在新结构游、新技秧术方面鸦也有了竖很大的机发展，叶并建立巧了具有址我国特色祸的结绿构设截计计稼算理糕论。第二辰阶段帐：19世纪中驶叶到解版放前砌体禁材料蜓主要静还是船粘土吸砖，想由于探在封缴建及棕后来免的半约殖民散地半封建堡制度下堡，砖石简结构的原实践和单理论发犬展缓慢也。（2）发絮展趋交势：高强、删空心、墨薄壁大弹板和配煮筋砌体钻等。23三.钢结寨构第一章捏总旅论1.幕2各种挣建筑般结构疯特点庙及应引用情孝况1.钢结舰构的钳特点：优点闷：（1）强度搏高、强狱重比大卖；塑性苗、韧性绳好；（2）材质题均匀，弱符合力约学假定摄，安全汁可靠度艰高；（3）工厂陵化生产摩，工业握化程度鼻高，施浇工速度欧快；缺点德：钢结构芬耐热不套耐火；旺易锈蚀胳，耐腐植性差。24第一章留总辛论1.2各种建乞筑结构巡寿特点及搭应用情抛况2.钢结丧构的亮应用：（1）重型脸结构及饱大跨度沸建筑结集构；（2）多层煮、高层炉及超高瓣层建筑苹结构；（3）轻貌钢结可构；（4）塔桅陪等高耸血结构；（5）钢饱－混议凝土沉组合社结构骨。我国航是最车早应蒙用钢揪结构泰的国势家，兄但是弹历史则的原净因致扣使现障代建侄筑钢例结构涉的应姓用及学发展循与发购达国楚家相酿比，风已有读相当施大的爆差距。254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支章户目脏录第一骄章便总娘论工厂制造：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、临时固定、最后固定3钢结构的建造过程1.桑2各种舟建筑钓结构镜特点辈及应堂用情柏况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261.共3建筑棒结构桂基本扫理论俯及设陵计方法渣的发洪展一.结构设山计方法东的发展锻过程1.弹性理险论为基危础的容甘许应力锹设计方埋法2.破坏谦阶段萍设计惠方法3.极限喷状态谷设计以方法4.概率设财计法：以近砖似概帅率为杨基础悬的极荒限状态设眨计法。未来坑：全概鬼率设吨计法码、生福命全善过程瓶设计窑法第一章预总罩论1.3建筑贴结构嫂基本雄理论在及设肠计方帝法的碰发展27二.我国扯现行花结构盆设计书规范辩（部睡分）《建筑怕结构仁可靠动度设握计统拿一标菠准》G版B5辟00锤68计-2召00竹1《建筑结纽奉构荷载膏规范》GB厉500寻9-2打001《混凝土尚结构设展计规范》GB参500逃10-搬200邻2《砌体结废构设计示规范》GB匀500戏03-圣200矛1《钢结他构设劈燕计规亡范》GB只50观01科7-获20赶03。设计件人员漏必须井遵照趁各种桶结构间类型设计岂规范产或规葬程进行设烤计。各种设粉计规范混或规程临是具有颤约束性义和立法前性的文们件，其狱目的是使工腐程结构导的设计渐在符合挡国家经详济政策伙的条件的下，保芬证设计质量和期工程项躺目的安喷全可靠耻。注意在糊学习中欠，有关抵基本理翼论的应芒用最终法都要落钻实到规尖范的具体锁规定闭。第一递章绒总字论1.3建筑统结构抽基本把理论便及设投计方辱法的饼发展本迹章励目氧录281.遮4建筑薄结构兰课程滔的要悬求、但注意缺的问题一.要求1.掌握结著构材料回的力学鞭性能；2.掌握振结构哄设计味的基六本原胸则；3.熟悉结屋构设计德规范和默其它相响应规范尤；4.熟练基佩本的设亚计计算引、查阅敌有关表切格和构暴造要求茧；5.学会识灶读结构裳施工图喷，正确戴理解设懒计意图。第一胆章废总伞论1.雹4建筑结把构课程僚的要求摩、特点观及学习朗方法291.4建筑结还构课程名的要求呈、特点拔及学习比方法第一冶章功总捞论1.应通少过实凑习、串参观肠等各妄种渠弄道，唉了解肆建筑钟物各翠构件百的受输力特出点、乡丰结构洲布置楼、结谅构构碎造，吓从而荣来积店累感井性认窗识。二.学习中丝式应注意印的问题2.完成醉一定盲量的稍习题虎有助撤于理太解和程掌握悄本课介程的企内容忠和基在本概雄念；茄按要仓求完升成单解项能拉力训白练和僻综合愧能力卷训练对，在暂掌握泥知识饿的前味提下资培养推职业玩能力泊。30第一材章业绪拔论1.4建筑厚结构搜课程拴的要品求、蔽特点赵及学坟习方圣法3.建筑结乓构材料协的力学竖性能、储结构构猾件的内栏力计算饿与建筑游材料、晌建筑力陈学课程雄密切相枝关，建注筑结构凑课程是紫建筑施既工、建丢筑施工负项目管液理、地脾基与基典础等课意程的基判础课程菌。因此盯学好本醋课程，焰有助于姨理解和架学好其线他课程此。4.建筑结长构构件鸭的计算馅方法，严大部分肆是建立航在实验柱的基础决上，特犯别是混么凝土和犹砌体构棵件，由呼于所用宪材料的冰物理力地学性能走的复杂震性，对霸实验的锦依赖性庸很强。掏学习中姿要特别仇注意计赤算公式末的适用亩范围和幸限制条脖件。31第一造章季绪店论1.4建筑结烘构课程蕉的要求愿、特点塌及学习刑方法5.本课帮程中避涉及臭众多茫的构维造措停施与差结构常计算轮，它搂们在霞课程家中有甚着同觉等重叨要的剂地位街。各去种构随造措室施是敲长期束科学寻实验句和工共程实相践经予验的洁总结装，是论对结失构计闸算中浙未考电虑到询的因夸素所牧采取笑的技滥术措盒施。绩工程宿事故搅常常嫩是由缴于不由重视住构造谎措施衔或构巾造措疲施不林当而怎发生随的。辟因此妈在学殖习中迷要充披分重忍视构家造措镰施和照构造休处理接，并根注意个弄清牧其中老的道横理。32第一章后绪厦论6.建筑观结构淡设计限规范喉、规维程是碧多年仗来建佣筑科艰学研虽究成童果和冤工程颤实践义经验党的总漏结，雾是国忆家颁眠布的翼技术躺规定播和标叉准，恭已具每有某欲些法菌律性恳质，木设计终、施缺工、类工程邀管理复人员谋应严霉格遵妙守和罗执行支。在铁学习盆本课芳程时津，自撑觉查节阅、遣熟悉眯有关尾规范址，以添便于辛工作优中应舅用。1.然4建筑结妥构课程弹的要求衫、特点齐及学习菜方法33第一章西绪午论1.胃4建筑结胃构课程可的要求朝、特点皆及学习处方法三.本课培程的叠教学炼环节1.课堂厉教学晴及讨拦论；2.教学纪试验荣；（鞋实验散录像牵）3.单项能械力训练晨；（在惯课堂或液课后）4.综合能序力训练澡（专题握训练、施课程设具计）；5.工程分经验牛积累匆（自吐行安狸排）。本冬章功目宗录作业思考题34◆容许应总力设计肾法◎钢筋混配凝土结绢构的受满力性能睛不是弹啄性的；◎结构中展一点达随到容许愈应力，庆结构即迟认为失静效；◎没有挥考虑呜结构饰功能橡的多示样性杂要求止；◎安全系违数是凭贵经验确寒定的，掌缺乏科微学依据。35◆破损果阶段际设计慰法整个截挥面达到夫极限承香载力才笛认为失枝效，考牲虑了材返料塑性筝和强度随的充分朋发挥，黑极限荷仆载可以相直接由林试验验贡证，构伏件的总猜安全度索较为明车确。◎但安全详系数K仍然凭经糖验确馆定，◎没有考爱虑结构故功能的奋多样性躁要求的校问题。36◆极限昆状态王设计血法除要求马对承载应力极限黑状态进赞行设计蛾外，还垒包括的侮挠度和页裂缝宽孙度（适斯用性）龄的极限际状态的粥设计。对于承毙载力极尿限状态趁，针对泊荷载、领材料的搬不同变签异性，糊不再采杯用单一丈的安全奥系数，鞋而采用附的多系万数表达罢，◎材料事强度fck和fsk是根谈据统亦计后爪按一嗓定保环证率躺取其袄下限瞧分位棕值，驾反映趴的材辱料强途度的辆变异水性。◎荷载缴值qik也尽疼可能乒根据踪蝶各种耀荷载裁的统联计资翅料，榨按一鞠定保享证率妖取其谷上限前分位效值。◎荷载颂系数kqi，材料强四度系数kc和ks仍按经采验确定持，但对届于不同捕荷载的薄变异大义小，可烈取不同举的荷载赛系数。37◆以概建率理洒论为温基础雹的极量限状五态设巧计法由于膏实际尊结构致中的友不确言定性才，因松此无餐论如圆何设煎计结归构，料都会监有失昨效的党可能相性存梳在，终只是冶可能淋性大扶小不挪同而汗已。为了钞科学料定量位的表锈示结弟构可尽靠性友的大疤小，织采用跪概率忍方法受是比脸较合捐理的骄。失效疾概率甚越小搜，表括示结郑构可怜靠性照越大绑。因两此，撇可以赞用失棋效概利率来设定量同表示洽结构誓可靠率性的兼大小强。结构可叠靠性的碎概率度漂量称为结构可利靠度。当失效织概率Pf小于某蓄个值时箱，人们粘因结构数失效的控可能性决很小而索不再担疾心，即惭可认为贺结构设欣计是可复靠的。悠该失效建概率限裤值称为容许峡失效井概率[Pf]。失效概韵率Pf=P(S>R)383940

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