建筑结构与力学分析

演讲人：建筑结构与力学分析日期：目录建筑结构概述力学基础知识建筑结构荷载与作用建筑结构分析方法建筑结构构件设计原理建筑结构抗震性能评估与加固技术01建筑结构概述Chapter建筑结构是指在建筑物中，由各种构件（如梁、板、柱、墙等）组成的，能够承受和传递荷载的作用，并起到骨架作用的受力体系。根据材料、形式、受力特点等，建筑结构可分为木结构、砖石结构、混凝土结构、钢结构、组合结构等。定义分类建筑结构定义与分类

建筑结构设计要求安全性建筑结构应能承受在正常施工、正常使用和偶然事件（如地震、风灾等）发生时可能出现的各种作用，保证建筑物及人员的安全。适用性建筑结构在正常使用时，应具有良好的工作性能，满足使用要求。耐久性建筑结构在正常使用和维护条件下，应具有足够的耐久性，满足设计使用年限的要求。01020304轻质、强度高、抗震性能好，但易受潮、易燃烧、易变形。木材抗压强度高、耐久性好、防火性能好，但抗拉、抗剪强度低，自重大。砖石可塑性好、强度高、耐久性好、防火性能好，但抗拉强度低、易开裂。混凝土强度高、塑性好、抗震性能好，但耐火性差、易腐蚀、需定期维护。钢材建筑结构材料特性02力学基础知识Chapter03分布力与集中力分析分布力与集中力的区别，讨论它们在工程实际中的简化与应用。01力的平衡原理阐述物体在静止或匀速直线运动时，所受合力为零的基本原理。02力矩与力偶解释力矩的概念及其在物体平衡中的应用，探讨力偶的特性及其对物体转动的影响。静力学基本原理阐述材料在受力作用下的弹性与塑性变形行为，探讨材料的弹性模量、屈服强度等力学指标。弹性与塑性应力与应变疲劳与断裂分析材料内部应力与应变的关系，讨论胡克定律在工程实际中的应用。探讨材料在交变应力作用下的疲劳破坏机理，以及裂纹扩展与断裂判据。030201材料力学性质及应用静定结构与超静定结构阐述静定结构与超静定结构的受力特点与计算方法。结构的稳定性分析结构在受压、受弯等状态下的稳定性问题，探讨提高结构稳定性的措施。结构的几何组成分析结构的几何构造特性，讨论几何不变体系与几何可变体系的判别方法。结构力学基本概念03建筑结构荷载与作用Chapter指在建筑结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载，如结构自重、土压力等。永久荷载指在建筑结构使用期间，其值随时间变化，且变化值与平均值相比不可忽略的荷载，如楼面活荷载、雪荷载、风荷载等。可变荷载指在建筑结构使用期间不一定出现，而一旦出现其量值很大的荷载，如爆炸力、撞击力等。偶然荷载荷载类型及特点频遇组合考虑永久荷载和可变荷载的频遇值，以及一种偶然荷载的代表值进行的组合，用于正常使用极限状态设计。基本组合考虑永久荷载和可变荷载的标准值或准永久值，以及一种偶然荷载的代表值进行的组合，用于承载能力极限状态设计。准永久组合考虑永久荷载和可变荷载的准永久值，以及一种偶然荷载的代表值进行的组合，用于正常使用极限状态中的长期效应设计。荷载组合与效应分析作用效应组合原则承载能力极限状态应采用基本组合或偶然组合进行设计，使结构或结构构件的承载力满足规范要求。正常使用极限状态应根据不同的设计要求，分别采用频遇组合、准永久组合或标准组合进行设计，使结构或结构构件的变形、裂缝等满足规范要求。短期效应组合考虑短期作用如施工荷载、风荷载等的影响，进行结构构件的截面设计和承载力验算。长期效应组合考虑长期作用如自重、土压力等的影响，进行结构构件的变形和裂缝宽度验算。04建筑结构分析方法Chapter假设与限制条件基于线性弹性理论，假设材料在受力过程中保持线性变形，忽略非线性因素如塑性、裂缝等。分析方法采用有限元法、有限差分法等数值方法进行结构离散化，建立线性方程组求解。适用范围适用于荷载较小、结构变形较小的情况，如普通住宅、办公楼等建筑的结构分析。线性静力分析方法123在分析过程中考虑材料的非线性本构关系、几何非线性以及边界条件非线性等因素。考虑非线性因素采用增量法、迭代法等数值方法进行非线性方程组的求解，获取结构的变形和内力分布。分析方法适用于荷载较大、结构变形较明显的情况，如大跨度桥梁、高层建筑等建筑的结构分析。适用范围非线性静力分析方法在分析过程中考虑地震、风振等动态荷载对结构的影响。动态荷载考虑采用模态分析法、直接积分法等数值方法进行结构动力响应的计算，获取结构的位移、速度和加速度等动力响应参数。分析方法适用于需要考虑动态荷载影响的建筑结构，如地震区的建筑、大跨度屋盖结构等。适用范围动力分析方法05建筑结构构件设计原理Chapter采取合理的构造措施，如设置箍筋、弯起钢筋等，以提高梁板的承载能力和变形能力。根据受力情况和建筑要求选择合适的截面形式，如矩形、T形、I形等。主要承受弯矩和剪力作用，设计时需考虑其抗弯和抗剪承载能力。按照承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求进行配筋设计，确保结构安全可靠。梁板截面形式梁板受力特点梁板配筋要求梁板构造措施梁板构件设计原理柱的构造措施加强柱的纵向钢筋和箍筋的配置，设置必要的节点和锚固措施，以提高柱的承载能力和稳定性。柱的受力特点主要承受轴向压力、弯矩和剪力作用，设计时需考虑其抗压、抗弯和抗剪承载能力。柱的截面形式根据受力情况和建筑要求选择合适的截面形式，如矩形、圆形、多边形等。柱的配筋要求按照承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求进行配筋设计，确保结构安全可靠。同时，考虑柱的延性和抗震性能，采取合理的配筋构造措施。柱构件设计原理输入标题墙体的材料选择墙体的受力特点墙体构件设计原理主要承受竖向荷载、水平荷载和温度应力作用，设计时需考虑其承重、围护和保温等功能要求。根据地震作用的大小和墙体的动力特性进行抗震设计，采取必要的抗震构造措施，如设置抗震缝、加强墙体的连接等，以提高墙体的抗震性能。采取合理的构造措施，如设置圈梁、构造柱等，以提高墙体的整体性和稳定性。同时，加强墙体的防水、防潮和防火等性能设计。根据受力情况和功能要求选择合适的墙体材料，如砖、石、混凝土等。同时，考虑材料的强度、稳定性和耐久性等因素。墙体的抗震设计墙体的构造措施06建筑结构抗震性能评估与加固技术Chapter静力弹塑性分析（Pushover分析）通过逐步增加水平荷载，分析结构在地震作用下的弹塑性变形和承载能力。动力时程分析输入地震波，模拟结构在真实地震作用下的反应，评估结构的抗震性能。能量法基于能量守恒原理，分析结构在地震作用下的能量吸收和耗散能力，评估结构的抗震性能。抗震性能评估方法01020304增大截面法通过增大构件截面面积或配筋率，提高构件的承载能力和刚度。粘贴钢板加固法在构件表面粘贴钢板或碳纤维复合材料，提高构件的抗拉强度和抗剪强度。外包钢加固法在构件外部包裹型钢或钢板，提高构件的承载能力和稳定性。增设支点加固法通过增设支点或减少结构跨度，改变结构传力途径，减小结构内力。加固技术分类及特点采用增大截面法、外包钢加固法等技术，对受损框架柱、梁进行加固处理，提高整体结构的抗震性能。钢筋混凝土框架结构加固采用钢筋网砂浆面层加固技术，对墙体进行双面或