山大建筑结构课件第一章 绪论(1)

建筑结构考核方法

一、课程功能课程性质：工程管理专业的主干专业基础课

课程任务：

1.为将来的职业工作——建筑施工技术与管理奠定结构方面的知识和能力。

建筑结构课程介绍

二、课程教学目标知识目标：掌握建筑结构常用材料的种类和材性；掌握建筑结构及结构构件的构造知识，包括抗震构造知识；掌握一般建筑结构构件（或连接）的设计方法。

三、教学环节安排

３２学时，分内容包括混凝土结构、钢结构、建筑抗震设计基础、建筑结构施工图四部分。

1.建筑结构课程介绍；

2.建筑结构的类型，各类结构的优缺点及其应用和发展简况；

绪论本章主要内容

第一讲教学目标：了解建筑结构的类型及适用范围；重点1.建筑结构的类型及适用范围；

难点钢筋混凝土结构的基本概念。

能力目标：具有进行一般建筑结构构件（受弯、轴向受压构件）截面设计与承载力复核的能力；具有分析和处理实际施工过程中遇到的一般结构问题的能力；具有正确识读建筑结构施工图的能力。0.1.1建筑结构的定义建筑结构（结构）——

建筑中由若干构件连接而成的能承受作用的平面或空间体系。

构件是组成结构体系的基本单元。

注：“作用”——

能使结构或构件产生效应（内力、变形、裂缝等）的各种原因的总称。作用分为：（1）直接作用即荷载：如结构自重、人群荷载、风荷载等；

§0.1建筑结构的概念

0.1.2建筑结构的组成

1.水平构件：梁、板等，用以承受竖向荷载。

2.竖向构件：柱、墙等，其作用是支承水平构件或承受水平荷载。

3.基础：其作用是将建筑物承受的荷载传至地基。（2）间接作用：如地震、基础沉降、温度变化等。0.1.3建筑结构的分类

建筑结构按承重结构所用的材料不同分类木结构钢结构砌体结构混凝土结构混合结构

1.混凝土结构

素混凝土结构混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构钢筋混凝土结构以混凝土材料为主，并根据需要配置钢筋、预应力筋、钢骨、钢管或纤维等形成的主要承重结构，均可称为混凝土结构（ConcreteStructures）。1.1混凝土结构的概念和特点素混凝土PlainConcrete纤维增强混凝土FiberReinforcedConcrete钢骨混凝土SteelReinforcedConcrete钢筋混凝土ReinforcedConcrete钢管混凝土ConcreteFilledSteelTube预应力混凝土PrestressedConcrete钢－混凝土组合结构CompositeStructure混凝土结构的特点素混凝土梁L=1500mm120200C20P钢筋混凝土梁L=1500mm1202002f14C20PP=4.4kNP=62.5kN由上述对比试验可知：钢筋混凝土梁的承载力比素混凝土梁大大提高（14倍）；素混凝土梁破坏突然，没有明显预兆；而钢筋混凝土梁则表现出较好的延性，破坏前有明显预兆；钢筋混凝土梁最终由于混凝土被压碎而破坏，此时钢筋已经屈服，钢筋和混凝土的材料强度均得到充分利用。抗压强度高，而抗拉强度却很低通常抗拉强度只有抗压强度的1/8~1/20

破坏时具有明显的脆性特征混凝土的材料特性抗拉和抗压强度都很高具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性细长的钢筋受压时极易压曲钢筋的材料特性将混凝土和钢筋这两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，充分发挥各自的材料性能。除在构件的受拉区配置钢筋外在构件的受压区也可配置钢筋，来协助混凝土承受压力V+_PabcdPPPPPMbacd

bc段称为纯弯段，ab、cd段称为弯剪段在复杂应力区域配置钢筋当构件所受压力很大时，可直接配置钢骨混凝土钢骨混凝土

SteelReinforcedConcrete(SRC)核心混凝土三向受压可利用箍筋约束混凝土来提高混凝土的抗压强度，甚至直接采用钢管来约束混凝土钢管混凝土

ConcretefilledSteelTube配置预应力筋，形成预应力混凝土构件或结构张拉钢筋砼成型及养护放张钢筋钢筋和混凝土共同工作的基础：两者之间有良好的粘结力，可以保证两者协同工作温度线膨胀系数相近，因此当温度变化时两者之间不会产生过大的变形差（钢材为1.2×10-5，混凝土为1.0~1.5×10-5

）不同的结构和构件中，钢筋位置和形式并不相同，可见钢筋和混凝土不是随意结合的，而应根据构件的受力特点布置钢筋。1.2混凝土结构的应用与发展

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年在纽约建造了第一所钢筋混凝土房屋混凝土结构开始应用距今仅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，目前已成为大量土木工程中主要采用的结构形式，而且高性能混凝土和新型钢－混凝土组合结构还在不断发展。钢筋混凝土结构的优点

材料利用合理钢筋与混凝土的材料强度可充分发挥；

可模性好适用于各种复杂的结构形式；

耐久和耐火性好维护费用低；

结构整体性好有利于结构的抗震、抗爆；

刚度、阻尼大有利于结构的变形控制；

材料易获得混凝土材料可就地取材，还可利用工业废料作为其原材料，进而保护环境。钢筋混凝土结构的缺点自重大不适于发展高层和大跨结构；？钢材和混凝土同时承受100吨的压力抗压强度：混凝土30MPa钢材235MPa

容重

25kN/m3容重

78kN/m3

0.837kN0.33kN18365承载力较低往往导致受力构件的截面尺寸较大；抗裂性差对防渗防漏的结构不利，还会影响结构的耐久性；施工较复杂工期长，受季节影响；修复、加固难混凝土产生裂缝或被压碎后修复困难；早期容易开裂高性能混凝土水胶比较小，早期收缩大。自重大抗裂性差

承载力较低

施工较复杂

修复、加固难混凝土结构的发展取决于混凝土材料的发展轻质混凝土纤维混凝土高性能混凝土自密实混凝土碳纤维加固高性能、高功能和智能化是21世纪混凝土科技的主要发展趋势轻集（骨）料混凝土主要为解决混凝土自重大的缺陷，采用浮石、工业废渣及轻砂为原料，减少了混凝土结构的自重目前世界上最高的轻骨料混凝土高层建筑为美国的休斯敦贝壳广场大厦，共52层，高215米。30活性粉末混凝土ReactivePowderConcrete,RPC

抗压强度可达200MPa、500MPa和800MPa

采用粒径小于1mm的细石英砂为粗骨料在成型过程中施加压力、热水养护或蒸压养护掺入细而短的钢纤维，抗折强度可达50MPa。法国Bouygues公司1993年研究成功1994加拿大魁北克省70米跨的Sherbrooke

人行混凝土桁架桥上首次应用RPC混凝土，全部构件在现场组装。30mm厚无纤维RPC桥面板钢管RPC钢管混凝土桁架由于采用了RPC材料，不仅大大减轻了桥梁结构的自重，同时提高了桥梁在高湿度环境、除冰盐腐蚀与抗冻融循环作用下的耐久性能。有纤维的RPC梁韩国

Seoul（汉城）混凝土步行拱桥跨度120m，拱高15m，厚1.3m，没有任何柱子支撑，没有箍筋自密实混凝土混凝土拌合物具有良好的工作性，即使在密集配筋条件下，仅依靠混凝土自重作用，无需振捣便能均匀密实成型的高性能混凝土。自密实混凝土在深圳市赛格广场钢管混凝土柱中的应用提高结构的耐久性刻不容缓宁波北仑港码头混凝土梁（建成后11年）1998年美国土木工程学会报告，美国现有29%以上桥梁和1/3以上的道路老化，有2100座水坝不安全，估计需有1.3万亿美元改善其安全状态。美国每年基础设施修复费用约为这些设施总资产的10％！发达国家土建设施耐久性问题造成的年损失，约占GDP的1.5~2%，其中主要是混凝土结构的耐久性破坏。我国也将面临着混凝土结构的大范围维修湘雅医院内科楼的加固工程碳纤维（CarbonFiber）抗拉强度是普通钢筋的10倍左右，而且具有很好的耐久性，目前主要用于结构的加固工程。钢筋混凝土基本构件受剪构件受弯构件受拉构件受压构件受扭构件受拉受压受弯受剪受扭截面基本受力形态基本构件的受力往往是基本受力形态的复合2.砌体结构（1）概念由块体（砖、石材、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称为砌体结构。

（2）特点

主要优点：

1）取材方便，造价低廉；

2）具有良好的耐火性及耐久性；

3）具有良好的保温、隔热、隔音性能，节能效果好；

4）施工简单，技术容易掌握和普及，也不需要特殊的设备。

主要缺点：自重大，强度低，整体性差，砌筑劳动强度大。以钢材为主制作的结构。3.钢结构（1）概念（2）特点主要优点：1）材料强度高，自重轻，塑性和韧性好，材质均匀；2）便于工厂生产和机械化施工，便于拆卸，施工工期短；3）具有优越的抗震性能；4）无污染、可再生、节能、安全，符合建筑可持续发展的原则，可以说钢结构的发展是21世纪建筑文明的体现。

主要缺点：易腐蚀，需经常油漆维护，故维护费用较高；钢结构的耐火性差，当温度达到250℃时，钢结构的材质将会发生较大变化；当温度达到500℃时，结构会瞬间崩溃，完全丧失承载能力。4.木结构（1）概念指全部或大部分

用木材制作的结构。

（2）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、变形大，并且木材使用受到国家严格限制。

5.混合结构（1）概念由两种及两种以上材料作为主要承重结构的房屋称为混合结构。（2）特点不仅具有钢结构建筑自重轻、截面尺寸小、施工进度快、抗震性能好的特点，还兼有钢筋混凝土结构刚度大、防火性能好、成本低的优点。0.2.1建筑结构的发展状况

Q钢结构：19世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋。目前，世界上最高的钢结构房屋—马来西亚吉隆坡石油大厦的高度达450m。

0.2建筑结构的发展与应用状况

Q混凝土结构：1850年，法国人郎波特（L﹒Lambot）制成了铁丝网水泥砂浆的小船。1861年，法国人莫尼埃（Joseph﹒Monier）获得了制造钢筋混凝土构件的专利。20世纪30年代预应力混凝土结构出现。目前，世界上最高的钢筋混凝土结构房屋为朝鲜平壤柳京饭店，高度达305.4m。Q砌体结构砖的生产：西周（前1134～前771）最伟大的石砌体结构建筑：赵州桥