建筑结构电子教案.ppt

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1、0 0 绪论绪论1 1 建筑结构计算基本原则建筑结构计算基本原则2 2 建筑结构材料建筑结构材料3 3 钢筋混凝土受弯构件钢筋混凝土受弯构件4 4 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件5 5 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件6 6 预应力混凝土构件预应力混凝土构件7 7 钢筋混凝土楼屋盖钢筋混凝土楼屋盖建筑结构Building Structure1绪论0.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念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称为建筑结构，称为建筑结构，是建筑物的是建筑物的承重骨架承重骨架。作用可分为作用可分为直接

2、作用直接作用和和间接作用间接作用 直接作用直接作用即习惯上所说的荷载，是指施加在结构上的集中力即习惯上所说的荷载，是指施加在结构上的集中力或分布力系，如结构自重、家具及人群荷载、风荷载等。或分布力系，如结构自重、家具及人群荷载、风荷载等。间接作用间接作用是指引起结构外加变形或约束变形的原因，如地震、是指引起结构外加变形或约束变形的原因，如地震、基础沉降、温度变化等。基础沉降、温度变化等。20.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念绪论建筑结构由水平构件、竖向构件和基础组成。建筑结构由水平构件、竖向构件和基础组成。水平构件水平构件包括梁、板等，用以承受竖向荷载；包括梁、板等，用以承受竖向荷载；竖向

3、构件竖向构件包括柱、墙等，其作用是支承水平构件或承受水包括柱、墙等，其作用是支承水平构件或承受水平荷载；平荷载；基础基础的作用是将建筑物承受的荷载传至地基。的作用是将建筑物承受的荷载传至地基。柱下基础楼板柱梁梁墙楼梯墙下基础地 下 室底板30.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念按按材料材料的不同分为：的不同分为：绪论Concrete StructureBlock StructureTimber StructureSteel Structure混凝土混凝土结构结构砌体砌体结构结构钢钢结构结构木木结构结构混合混合结构结构 Composite Structure40.10.1建筑结构的概念建筑结构

4、的概念绪论1.混凝土结构混凝土结构包括：包括：钢筋混凝土钢筋混凝土结构结构预应力预应力结构结构素混凝土素混凝土结构结构Reinforced Concrete StructurePrestressed Concrete StructurePlain Concrete Structure56为什么在混凝土中加入钢筋？混凝土混凝土(Concrete):(Concrete):抗压强度高，抗拉强度低抗压强度高，抗拉强度低钢筋钢筋(Steel)(Steel)：抗拉性能优良，抗压强度高：抗拉性能优良，抗压强度高破坏特征：一裂即断，脆性，破坏特征：一裂即断，脆性，破坏无预兆。破坏无预兆。破坏特征：裂不等于坏，

5、破破坏特征：裂不等于坏，破 坏有一定的预兆。坏有一定的预兆。a.a.素混凝土梁素混凝土梁b.b.钢筋混凝土梁：受拉区配钢筋混凝土梁：受拉区配2 2 2020钢筋钢筋F FF=13.4KN F=13.4KN 截面开裂并破坏截面开裂并破坏FcrFcr=15 KN =15 KN 截面开裂截面开裂;200200300300F Ff ft t2002003003002 2 2020钢筋混凝土梁与素钢筋混凝土梁与素混凝土梁的破坏情况对比混凝土梁的破坏情况对比梁的承载力大大提高，梁的受力性能改善。梁的承载力大大提高，梁的受力性能改善。60.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念绪论钢筋混凝土钢筋混凝土结构结构

6、优点优点：（1 1）就地取材）就地取材（2 2）耐久性好）耐久性好（3 3）整体性好）整体性好（4 4）可模性好）可模性好（5 5）耐火性好）耐火性好钢筋混凝土钢筋混凝土结构结构缺点缺点：自重大自重大 抗裂性能差抗裂性能差 模板用量大模板用量大 工期长工期长克服缺点克服缺点的方法：的方法：采用轻质、高强的混凝土，可克服自重大的缺点；采用轻质、高强的混凝土，可克服自重大的缺点；采用预应力采用预应力混凝土，可克服容易开裂的缺点；混凝土，可克服容易开裂的缺点；掺入纤维做成掺入纤维做成纤维混凝土可克服混凝土的脆性；纤维混凝土可克服混凝土的脆性；采用预制构件，可减小模板用量，缩短工期。采用预制构件，可减

7、小模板用量，缩短工期。混凝土外加剂聚丙烯混凝土外加剂聚丙烯抗裂防渗纤维抗裂防渗纤维 高强度混凝土用钢纤维高强度混凝土用钢纤维 70.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念绪论1 1、良好的、良好的粘结力粘结力2 2、温度、温度线膨胀系数线膨胀系数接近接近3 3、足够的、足够的保护层保护层厚度厚度钢筋与混凝土钢筋与混凝土共同工作共同工作的原因：的原因：钢筋混凝土保护层塑料垫块钢筋混凝土保护层塑料垫块80.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念一是混凝土结硬时体积收缩，将一是混凝土结硬时体积收缩，将钢筋紧紧握住而产生的钢筋紧紧握住而产生的摩擦力摩擦力；二是由于钢筋表面凹凸不平而产二是由于钢筋表面凹凸不

8、平而产生的生的机械咬合力机械咬合力；三是混凝土与钢筋接触表面间的三是混凝土与钢筋接触表面间的胶结力胶结力。其中机械咬合力约占其中机械咬合力约占50%50%；绪论粘结作用粘结作用由三部分组成：由三部分组成：热轧带肋钢筋与混凝土间的粘结作用热轧带肋钢筋与混凝土间的粘结作用主要依靠机械咬合力主要依靠机械咬合力9绪论0.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念2.2.砌体结构砌体结构由块体（砖、石材、砌块）和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建由块体（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，包括：筑物主要受力构件的结构称为砌体结构，包括：砖砌体结构石砌体结构砌块砌体结构101

9、1绪论0.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念2.2.砌体结构砌体结构1112绪论0.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念2.2.砌体结构砌体结构1213绪论0.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念2.2.砌体结构砌体结构主要优点：主要优点：取材方便，造价低廉；取材方便，造价低廉；具有良好的耐火性及耐久性；具有良好的耐火性及耐久性；具有良好的保温、隔热、隔声性能，节能效果好；具有良好的保温、隔热、隔声性能，节能效果好；施工简单，技术容易掌握和普及，也不需要特殊的设备。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：主要缺点：自重大，强度低，整体性差，砌筑劳动强度大。自重大，强度低，

10、整体性差，砌筑劳动强度大。1314以钢结构作为主要承载体系构件的工程结构称为钢结构。重以钢结构作为主要承载体系构件的工程结构称为钢结构。重型工业厂房、大跨结构、高层、高耸钢屋架、海洋钻井平台。型工业厂房、大跨结构、高层、高耸钢屋架、海洋钻井平台。绪论0.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念3.3.钢结构钢结构主要优点：1 1）材料强度高，自重轻，塑性和韧性好，材质均匀（相对）材料强度高，自重轻，塑性和韧性好，材质均匀（相对于混凝土）；于混凝土）；2 2）便于工厂生产和机械化施工，便于拆卸，施工工期短；）便于工厂生产和机械化施工，便于拆卸，施工工期短；3 3）具有优越的抗震性能；）具有优越的抗震

11、性能；4 4）无污染、可再生、节能、安全，符合建筑可持续发展的）无污染、可再生、节能、安全，符合建筑可持续发展的原则。原则。1415屋盖结构体系绪论0.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念3.3.钢结构钢结构15绪论0.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念3.3.钢结构钢结构1617绪论0.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念3.3.钢结构钢结构主要缺点：易腐蚀，需经常油漆维护，故维护费用较高。钢结构的耐易腐蚀，需经常油漆维护，故维护费用较高。钢结构的耐火性较差，当温度达到火性较差，当温度达到250250时，钢结构的材质将会发生时，钢结构的材质将会发生较大变化；当温度达到较大变化；当温度达到5

12、00500时，结构会瞬间崩溃，完全时，结构会瞬间崩溃，完全丧失承载能力。丧失承载能力。钢结构最怕火灾，钢结构最怕火灾，超过超过800800度高温，度高温，钢材会突然失去支钢材会突然失去支撑强度撑强度.1718绪论0.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念3.3.钢结构钢结构1819特点：使用寿命长施工简便，工期短冬暖夏凉抗震，自重轻绪论0.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念4.4.木结构木结构指全部或大部分用木材制作的结构。1920绪论0.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念4.4.木结构木结构宁 波 保 国 寺2021绪论0.10.1建筑结构的概念建筑结构的概念5.5.混合结构混合结构由两种

13、及两种以上材料为主支座的结构称为混合结构。由两种及两种以上材料为主支座的结构称为混合结构。砖混结构：以砖砌体构件为竖向承重构件、钢筋混凝土砖混结构：以砖砌体构件为竖向承重构件、钢筋混凝土构件为水平承重构件的结构体系。构件为水平承重构件的结构体系。钢钢混凝土混合结构：由钢框架或劲性钢筋混凝土框架混凝土混合结构：由钢框架或劲性钢筋混凝土框架与钢筋混凝土筒体所组成的共同承受竖向和水平作用的结与钢筋混凝土筒体所组成的共同承受竖向和水平作用的结构。构。钢钢混凝土混合结构兼具钢结构与钢筋混凝土结构两者的混凝土混合结构兼具钢结构与钢筋混凝土结构两者的优点。优点。21绪论0.10.1建筑结构的概念建筑结构的概

14、念5.5.混合结构混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钢钢混凝土混合结构混凝土混合结构上上海海金金茂茂大大厦厦22上海上海环球环球金融金融中心中心绪论据称，在大楼的据称，在大楼的第一百层第一百层，也就是距地面，也就是距地面472472米米处设计了一个长度约处设计了一个长度约为为5555米米的的观光天阁观光天阁，这里将建成世界最高的观光厅。大楼的第，这里将建成世界最高的观光厅。大楼的第9494层层处还将处还将建设一个面积为七百平方米、室内净高建设一个面积为七百平方米、室内净高8 8米的米的观光大厅观光大厅。以上海的都市全。以上海的都市全景为背景，观光天阁和观光大厅将成为沪

15、上新的观光景点。景为背景，观光天阁和观光大厅将成为沪上新的观光景点。20052005年年1010月月1717日，中国内地第一高楼日，中国内地第一高楼上上海环球金融中心海环球金融中心全面开工建设。工程将于全面开工建设。工程将于20072007年年中封顶，年年中封顶，20082008年初竣工年初竣工，届时它将成为中，届时它将成为中国内地第一国内地第一 、世界第二高楼。、世界第二高楼。大楼位于上海市浦东新区陆家嘴金融贸易大楼位于上海市浦东新区陆家嘴金融贸易区，区，总高总高492492米米，比目前的，比目前的“中华第一高楼中华第一高楼”金金茂大厦高出茂大厦高出7070多米。多米。20082008年竣工

16、后，它将成为年竣工后，它将成为上海建设国际金融中心的又一地标。上海建设国际金融中心的又一地标。环球金融中心由日本森大厦株式会社联合日本、美国环球金融中心由日本森大厦株式会社联合日本、美国等四十多家企业投资兴建。据悉，整幢大楼总建筑面积达等四十多家企业投资兴建。据悉，整幢大楼总建筑面积达三十八万一千六百平方米三十八万一千六百平方米，地上地上101101层层，地下地下3 3层层。建筑内。建筑内部以办公房为主，集六星级宾馆、商业设施、美术馆、城部以办公房为主，集六星级宾馆、商业设施、美术馆、城市俱乐部、停车场等设施于一体，内部结构尤如一个小镇。市俱乐部、停车场等设施于一体，内部结构尤如一个小镇。0.

17、10.1建筑结构的概念建筑结构的概念230.20.2建筑结构的发展与应用状况建筑结构的发展与应用状况绪论混凝土历史发展简况混凝土历史发展简况混凝土结构混凝土结构最早应用于欧洲，仅有最早应用于欧洲，仅有170170年历史。年历史。18241824年，英国泥瓦工年，英国泥瓦工JosephJosephAspadinAspadin发明了水泥；发明了水泥；18501850年，法国人年，法国人LambotLambot用制造了钢筋水泥船，开始出现钢筋混凝土制品；用制造了钢筋水泥船，开始出现钢筋混凝土制品；18671867年，法国人年，法国人ManierManier获得生产配筋混凝土构件的专利；获得生产配筋混

18、凝土构件的专利；19281928年，法国人佛列新涅，采用高强钢丝，并发明预应力锚具，预应力年，法国人佛列新涅，采用高强钢丝，并发明预应力锚具，预应力混凝土开始运用于工程。混凝土开始运用于工程。240.2 0.2 建筑结构的发展与应用状况建筑结构的发展与应用状况 绪论材料的发展趋势：材料的发展趋势：1 1、混凝土结构材料向轻、强、新、复发展；、混凝土结构材料向轻、强、新、复发展；2 2、高强钢筋快速发展；、高强钢筋快速发展；3 3、砌体材料向轻、强发展；、砌体材料向轻、强发展；4 4、钢结构材料向高效能方向发展。、钢结构材料向高效能方向发展。1 1、大跨结构向空间钢网架、悬索结构、薄壳结构方向发

19、展；、大跨结构向空间钢网架、悬索结构、薄壳结构方向发展；2 2、组合结构发展很快；（劲性钢筋混凝土、钢管混凝土、型钢混凝土、组合结构发展很快；（劲性钢筋混凝土、钢管混凝土、型钢混凝土、外钢框架外钢框架-内核心筒等）内核心筒等）3 3、高层砌体结构已开始应用。（砖墙、高层砌体结构已开始应用。（砖墙-核心筒、预应力砌体等）核心筒、预应力砌体等）结构的发展趋势：结构的发展趋势：250.20.2建筑结构的发展与应用状况建筑结构的发展与应用状况绪论20052005年年1111月月1515日，日，“鸟巢鸟巢”工程混凝土主体结构提前封顶。工程混凝土主体结构提前封顶。该工程总建筑面积该工程总建筑面积25.82

20、5.8万平方米，地上高度万平方米，地上高度69.2169.21米，整个建筑造型米，整个建筑造型呈椭圆的马鞍形。此次完工的混凝土结构主体分地下一层，地上七层，呈椭圆的马鞍形。此次完工的混凝土结构主体分地下一层，地上七层，三层碗状斜看台可容纳观众三层碗状斜看台可容纳观众9.19.1万人。万人。“鸟巢鸟巢”设计用钢量设计用钢量4.24.2万吨，是万吨，是目前国内外体育场馆中用钢量最多、规模最大、施工难度最大、拥有多目前国内外体育场馆中用钢量最多、规模最大、施工难度最大、拥有多项世界顶级施工技术难题的大型钢结构工程。该工程设计使用年限为项世界顶级施工技术难题的大型钢结构工程。该工程设计使用年限为100

21、100年。年。该工程总承包方北京城建集团表示，混凝土结构封顶后，该工程总承包方北京城建集团表示，混凝土结构封顶后，“鸟鸟巢巢”工程进入难度最大的大型钢结构和土建二次结构施工。整个钢结构工程进入难度最大的大型钢结构和土建二次结构施工。整个钢结构施工计划于施工计划于20062006年年1111月完成。月完成。北京奥运主体育场北京奥运主体育场“鸟巢鸟巢”工程在建设中工程在建设中 260.20.2建筑结构的发展与应用状况建筑结构的发展与应用状况绪论北京奥运主体育场北京奥运主体育场“鸟巢鸟巢”2728国家大剧院介国家大剧院介国家大剧院介国家大剧院介绍绍绍绍 工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆球形，东

22、西长轴工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆球形，东西长轴212.2m212.2m，南北短轴，南北短轴143.64m143.64m，总高度，总高度46.285m46.285m。内设歌剧院（。内设歌剧院（24162416席）、音乐厅（席）、音乐厅（20172017席）及戏剧院席）及戏剧院（10401040席）及公共大厅等。屋面采用钛金属板，整个网壳外环绕人工湖（席）及公共大厅等。屋面采用钛金属板，整个网壳外环绕人工湖（35500m235500m2）,各各种通道及入口均设在水下种通道及入口均设在水下 。设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师，北京市建筑设计研。设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师，北京市

23、建筑设计研究院参与主体设计究院参与主体设计 ，整体结构用钢量达，整体结构用钢量达6750t6750t，195kg/m195kg/m。绪论0.20.2建筑结构的发展与应用状况建筑结构的发展与应用状况280.30.3本课程的内容、学习目标及学习要求本课程的内容、学习目标及学习要求 绪论建筑结构是一门综合性较强的应用科学，其发展涉及到数学、建筑结构是一门综合性较强的应用科学，其发展涉及到数学、力学、材料及施工技术等科学。力学、材料及施工技术等科学。建筑结构按建筑结构按内容的性质内容的性质可分为结构可分为结构基本构件基本构件和和结构设计结构设计两大两大部份。部份。根据根据受力与变形特点受力与变形特点不

24、同，结构基本构件可归纳为不同，结构基本构件可归纳为受弯构件受弯构件、受拉构件受拉构件、受压构件受压构件和和受扭构件受扭构件。本课程包括本课程包括混凝土结构混凝土结构、砌体结构砌体结构、钢结构钢结构、建筑结构抗震建筑结构抗震基本知识等内容。基本知识等内容。29 课程性质课程性质：建筑工程技术专业的主干专业基础课：建筑工程技术专业的主干专业基础课 课程任务：课程任务：1.1.为后续课程建筑施工、施工项目管理、建筑地基为后续课程建筑施工、施工项目管理、建筑地基与基础、建筑工程计量与计价等奠定基础；与基础、建筑工程计量与计价等奠定基础；2.2.为将来的职业工作为将来的职业工作建筑施工技术与管理奠定建筑

25、施工技术与管理奠定结构方面的知识和能力。结构方面的知识和能力。0.30.3本课程的内容、学习目标及学习要求本课程的内容、学习目标及学习要求 绪论30 课程目标课程目标 知识目标：知识目标：掌掌握握建建筑筑结结构构常常用用材材料料的的种种类类和和材材性性；掌掌握握建建筑筑结结构构及及结结构构构构件件的的构构造造知知识识，包包括括抗抗震震构构造造知知识识；掌掌握握一一般般建建筑筑结结构构构构件件（或或连连接接）的的设设计计方方法法；掌掌握握现现浇浇钢钢筋筋砼砼肋肋形形楼楼盖和多层砌体结构的设计方法。盖和多层砌体结构的设计方法。能力目标：能力目标：具有进行一般建筑结构构件（受弯、轴向受压构件）截具有

26、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；具有一般多层砌体结构设计面设计与承载力复核的能力；具有一般多层砌体结构设计的能力；具有分析和处理实际施工过程中遇到的一般结构的能力；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。问题的能力；具有正确识读建筑结构施工图的能力。0.30.3本课程的内容、学习目标及学习要求本课程的内容、学习目标及学习要求 绪论3132建筑设计建筑设计结构设计结构设计0.30.3本课程的内容本课程的内容 绪论32点击返回点击返回建筑结构Building Structure思考题思考题:0.1 0.1 什么是建筑结构？按照所用材料的不同，建筑结构可什么是建筑结构？按照所用材料的不同，建筑结构可以分为哪几类？各有何特点？以分为哪几类？各有何特点？0.2 0.2 什么是建筑结构上的作用？什么是建筑结构上的作用？“作用作用”与与“荷载荷载”的关的关系式什么？系式什么？33