建筑结构概论1.ppt

建筑结构,一、课程功能 课程性质：工程管理、工程造价专业的专业主干课。课程任务：1.为后续课程建筑工程计量与计价等奠定基础；2.为将来的职业工作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 知识与能力目标：1.具有进行简单建筑结构构件（受弯构件、轴向受力构件）截面设计与承载力复核的能力；2.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；3.具有正确识读建筑结构施工图的能力。,德育目标：运用各种教学手段密切联系工程实际，激发学生的求知欲望，培养学生科学严谨的工作态度和创造性工作能力；培养学生热爱专业，热爱本职工作的精神；培养学生一丝不苟的学习态度和工作作风。,三、教学环节安排 理论教学 1学期，内容包括建筑结构的设计原理、常见的结构体系及受力特点、混凝土梁板结构、混凝土垂直结构体系分析、预应力钢筋混凝土结构、钢结构、建筑基础、建筑结构施工图七部分。实践教学 内容为识读钢筋混凝土柱施工图、钢筋混凝土楼板施工图、钢筋混凝土梁施工图、基础施工图、平法表示识读。,1.4 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理；3.熟练基本的设计计算、查阅有关表格和构造要求；增：学会识读结构施工图，正确理解设计意图。,第一章 总论,1.4 建筑结构课程的要求、特点及学习方法,1.4 建筑结构课程的要求、特点及学习方法,第一章 总论,1.应通过学习、参观等各种渠道，了解建筑物各构件的受力特点、结构布置、结构构造。,二.学习中应注意的问题,2.完成一定量的习题有助于理解和掌握本课程的内容和基本概念；按要求完成单项能力训练和综合能力训练，在掌握知识的前提下培养职业能力。,第一章 绪论,1.4 建筑结构课程的要求、特点及学习方法,3.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.建筑结构构件的计算方法，大部分是建立在实验的基础上，特别是混凝土和砌体构件，由于所用材料的物理力学性能的复杂性，对实验的依赖性很强。学习中要特别注意计算公式的适用范围和限制条件。,第一章 绪论,1.4 建筑结构课程的要求、特点及学习方法,5.本课程中涉及众多的构造措施与结构计算，它们在课程中有着同等重要的地位。各种构造措施是长期科学实验和工程实践经验的总结，是对结构计算中未考虑到的因素所采取的技术措施。工程事故常常是由于不重视构造措施或构造措施不当而发生的。因此在学习中要充分重视构造措施和构造处理，并注意弄清其中的道理。,第一章 绪论,6.建筑结构设计规范、规程是多年来建筑科学研究成果和工程实践经验的总结，是国家颁布的技术规定和标准，已具有某些法律性质，设计、施工、工程管理人员应严格遵守和执行。在学习本课程时，自觉查阅、熟悉有关规范，以便于工作中应用。7.结构设计与计算答案的不唯一性8.重视构造措施,1.4 建筑结构课程的要求、特点及学习方法,建筑结构,张红利,第1章 建筑结构基本知识,第1章 绪 论,1.1 结构的概念1.2 结构的作用1.3 结构的组成1.4 建筑物对于结构的基本要求 1.5 建筑设计的过程与结构设计的原理1.6 结构工程的历史演进过程1.7 建筑结构的基本构件,欢迎参加建筑结构课程学习,一、建筑结构的概念,建 筑：建筑物和构筑物的通称。建筑物：人们社会生活和生产的环境，如住宅、厂房。人类建造的人工空间。抵御凤、雨、雪，保证人类的生活生产构筑物：一般不直接进入其间进行生活和生产的空间。如 桥梁、水坝、烟囱、水塔等。面对各种人为作用与自然力量 为了保证这些建筑物与构筑物在各种自然的、人为的作用下，保持自身的工作状态（跨度、高度、稳定性），必须有相应的受力、传力体系，这个体系就是结构。建筑物构成的基本要素：建筑功能、物质技术条件和建筑形象。建筑结构：建筑物的空间承重骨架系统。建筑结构的基本功能：(1)满足使用和审美要求选择合适的结构型式；(2)抵御自然界的各种作用选择结构的材料和结构体系。,结构的概念,第1章 绪 论,返回,结构就是建筑物或构筑物中，能够抵抗外界与内部的各种力或者变形的作用，保证建筑物与构筑物的空间稳定的组成部分。,1.1 结构的概念,为了保证这些建筑物与构筑物在各种自然的与人为的作用下，保持其自身的工作状态，跨度、高度、稳定性等，必须有相应的受力、传力体系，这个体系就是结构。建筑结构是构成建筑物并为使用功能提供空间环境的支承体，承担着各种荷载；同时又是影响建筑构造、建筑经济和建筑整体造型的基本因素。常见建筑物的梁、柱、板；桥梁的桥墩、桥跨；水坝、堤岸等就是结构，而人们在日常活动中看不到的基础、地基也属于结构。有了结构，建筑物与构筑物就可以抵抗自然界与人为的各种作用，因此结构必须是安全的。,一、建筑结构定义 由若干构件连接而成的能承受荷载和其他间接作用的体系。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,1.2 结构的作用,第1章 绪 论,承担外部施加重力,承担侧向力,1.2 结构的作用,抵抗结构自重作用自重是地球上的任何物体均存在的基本物理特征。结构的自重在计算中经常被简化为均布性的竖直荷载。自重可以保证结构自身对于外部荷载作用的稳定性惯性。承担外部施加重力结构上的各种附加物，上部结构是附加的外部重力。,1.2 结构的作用,承担侧向力与作用对于较低的建筑物，侧向力并不构成主要的破坏作用。随着建筑物的增高，侧向力成为影响建筑物的主要作用。常见的侧向作用有风和地震作用。特定的构筑物除了风与地震外，还要承担特定的侧向力。承担特殊力与作用建筑物可能由于特殊的功能或原因，承担特殊的作用。,设计使用状态，对称受力,施工状态，非对称受力,第1章 绪 论,1.3 结构的组成,返回,1.3 结构的组成,形成跨度的构件与结构建筑物内部要形成必要的使用空间，跨度是必不可少的尺度要求。常见的跨度构件是梁。板是梁水平侧向尺度的变异性构件，其原理、作用与梁基本相同。垂直传力的构件与结构跨度构件的两端形成对于其他构件的向下的压力作用，需要有其他的构件承担并传递至地面，这就是垂直传力构件或结构。常见的垂直传力构件或结构是柱。墙是柱水平侧向尺度的变异性构件，其原理、作用与柱基本相同，但是具有较大侧向刚度。对于一些特殊结构，不能够简单的将其分解成为跨度构件与垂直构件，可能是由整体结构形成的，如拱。,抵抗侧向力的构件与结构建筑物内部要有相应的构件或结构，来抵抗侧向力或者作用。常见的抵抗侧向力的构件是墙。楼板的侧向刚度也较大，但只能够将建筑物在板所在的平面内形成刚性联接体。除了墙以外，柱与柱之间可以利用支撑来形成抵抗侧向变形的结构。,1.3 结构的组成,1.3 结构的组成,基础基础是是将建筑物上部的各种荷载与作用传递至地面的重要部分。基础要承担垂直力、水平侧向力、弯曲作用等复杂的作用。基础必须向地面以下埋置一定的深度，以确保建筑物的整体稳定性。并不是建筑物地面以下的部分都是基础。地基 地基是基础以下的持力土层或岩层。地基必须有足够的强度、刚度与稳定性。,1.3 结构的组成,1.3 结构的组成,基本构件板：提供活动面，直接承受并传递荷载；梁：板的支撑构件，承受板传来的荷载并传递；柱：承受楼面体系（梁、板）传来的荷载并传递；墙：承受楼面体系（梁、板）传来的荷载并传递；基础：将柱及墙等传来的上部结构荷载传给地基；索：悬挂构件或结构体系的主要传力单元；杆：组成空间构件，如屋架等。,第1章 绪 论,1.4 结构的功能要求,结构的基本要求。结构能够承受正常施工、正常使用可能出现的各种荷载、变形等的作用。,能够保证结构自身发挥其作用的同时，不能影响到建筑物功能的发挥。,结构须保证在建筑物存在的期限内发挥其应有的功能，结构不能先于建筑物的寿命破坏。,返回,适用性,安全性,结构在正常使用期间应具有良好的工作性能。例如，不发生过大的变形、振幅、过宽的裂缝等，以免影响正常使用。,结构应能承受在正常施工和正常使用的情况下可能出现的各种作用，在设计规定的偶然事件发生时及发生后，结构仍能保持必需的整体稳定性，不致发生倒塌。,功能要求,耐久性,结构在正常使用和正常维护条件下应具有足够的耐久性能，以保证结构能够正常使用到预定的设计使用期限。,结构设计的目的就是使所设计的结构在规定的设计使用年限内，用最经济的手段获得预定条件下满足设计所预期的各种功能的要求。,对建筑结构的基本要求,1.4 建筑物对于结构的基本要求,结构的安全性功能要求安全是对于结构的基本要求。结构的实用性功能要求结构必须实用，不能影响到建筑物功能的发挥。结构不能产生较大的变形、挠曲、振颤等不良反应。结构的耐久性功能要求结构必须保证在建筑物存在的期限内发挥其应有的功能。,1.5 建筑、结构设计的内容及过程,1.5.1 建筑工程设计的主要内容,第1章 绪 论,（1）满足建筑功能要求（2）采用合理的技术措施（3）具有良好的经济效果（4）考虑建筑美观要求（5）符合总体规划要求,第1章 绪 论,1.5.2 建筑设计的要求,1.1建筑结构的概念及在建筑物中的功能,结构所要解决的问题(1)使骨架形成的空间能良好地服务于人类生活、生产的要求和人类对美观的需要。前者是物质的，后者是精神的。这是结构之所以存在的根本目的。(2)结构要抵御自然界各种作用力(地心吸力、风力、地震力等)，因而需要有抵抗力的功能。这是结构之所以存在的根本原因。,1.1建筑结构的概念及在建筑物中的功能,(3)怎样充分发挥所采用材料的作用。这是结构的另一重要功能。材料是结构之所以存在的根本条件(4)结构所要解决的问题还有其它表现，如连接构造 问题、经济问题等。,第1章 绪 论,1.5.3 建筑设计的过程,确定特定功能,实现特定功能,技术可行性设计,图纸绘制,选择与设计适当的结构，使建筑物或构筑物能够在各种自身与外界的作用下，满足安全性、适用性、耐久性及稳定性的要求。,1.5.4 结构设计的要求,第1章 绪 论,1.5.5 结构设计的过程,第1章 绪 论,基础、承重墙、梁、板、柱、屋架、楼梯、雨篷等的结构布置图和构件详图,基础、梁、板、柱、屋架、楼梯、雨篷等构件的内力计算及选择,结构选型,各种荷载累计及效应组合,1.5 建筑设计的过程与结构设计的原理简述,确定建筑物的特定的功能,平面与空间的组合,空间之间的有效联系交通与通讯,人工物理环境的特定参数：温度、湿度、照明,人工环境与自然环境的交流：能源、物质,建筑物的整体造型以及与城市环境的协调,1.5 建筑设计的过程与结构设计的原理简述,选择结构体系并确定力学计算简化模型针对建筑物的基本功能要求，选择可以保证建筑空间与功能要求的结构体系。将结构进行相应的简化，使结构成为可以用力学计算的力学模型。结构受力与作用的确定建筑物的功能、地理环境与自然环境，确定建筑物可能承受的作用与变形。,1.5 建筑设计的过程与结构设计的原理简述,结构在所确定的作用下破坏模式的确定在确定的外力作用下，采用确定材料的结构会形成确定性的破坏模式。将结构设计成为在破坏时则按照确定的破坏模式来破坏。常规的破坏模式有两种：脆性破坏、延性破坏。失稳属于非常规的破坏模式，在设计中应尽量避免该类构件的出现。结构自身的处理方式以抵抗作用防止破坏结构构件的材料、截面、联结方式等，以确保结构的安全性能。结构设计还应在一定程度上满足施工的方便性要求。,1.6 结构工程的历史演进过程,洞穴时期没有结构,木材为主要建筑材料,砖瓦人工材料的使用,生铁作为辅助性材料,钢材成为建筑材料,混凝土与钢筋混凝土出现,石材进入建筑材料领域,建筑材料、设计理论和施工技术对结构工程的发展起到了关键作用每当出现新的优良的建筑材料时，结构工程就会有跨跃式的发展,计算力学的发展,现代化的起重机械与施工技术,建筑结构的发展简况,建筑结构材料方面建筑结构计算理论方面建筑结构的施工工艺,建筑结构材料方面,古代建筑结构主要以木结构、砖石结构为主，而近代建筑结构则以钢筋混凝土结构为主。随着生产力的发展以及科研工作的开展，计算理论得到了很大的提高，新型结构材料也不断涌现。,建筑结构计算理论方面,从过去完全凭经验建造房屋到后来采用一些简单的近似计算；从二十世纪40年代到50年代中期的破坏阶段设计方法到采用极限状态设计方法。在建筑结构中已采用以概率论为基础的极限状态设计法，使结构计算理论更趋完善。,建筑结构的施工工艺,工业厂房及多层住宅正在向工业化方向发展，建筑构件的定型化、标准化大大加快建筑结构工业化进程。在高层建筑中，施工方法也有了很大的改进，大模板滑模等施工方法已得到大量的推广与应用。,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,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。,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,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。,建筑结构的发展简况,*1824年，英国人J.Aspdin 发明了波特兰水泥，有了混凝土；,*1849年，法国人Joseph Louis Lambot 用水泥砂浆涂在钢丝网的两面做成小船-最早的钢筋混凝土结构；,*1861年，法国花匠J.Monier 用钢丝作为配筋制作了花盆并申请了专利，后由申请了钢筋混凝土板、管道、拱桥等专利-尽管他不懂钢筋混凝土结构的受力原理，甚至将钢筋配置在板的中部，他却被认为是钢筋混凝土结构的发明者；,*1928年，法国人弗列新捏发明了预应力锚具，预应力混凝土开始出现,1.7 建筑结构的基本构件,第1章 绪 论,受弯构件,构件截面主要的作用为弯矩的构件,板,梁,受压构件,构件截面主要的作用为压力的构件,柱,压杆,受拉构件,构件截面主要的作用为拉力的构件,拉杆,拉杆,受扭构件,构件截面有扭矩的构件,雨篷梁,雨篷梁,受剪构件,构件截面主要的作用为剪力的构件,剪力,剪力,赵州桥,资料 赵 州 桥 赵州桥又名安济桥，位于河北省赵县洨水上，是一座弧形单孔石拱桥。公元590608年石匠李春所建，是世界上现存最早、跨度最大的空腹单孔圆弧石拱桥。赵州桥桥长50.82m，净跨30.02m，拱圈矢高7.23m，宽9.6m，由28券并列组成。在桥两端的石拱上，辟有两个券洞，这种结构叫“敞肩拱”，是世界桥梁中的首创。,返回,资料 万里长城,中国万里长城是世界上修建时间最长，工程量最大的冷兵器战争时代的国家军事性防御工程，凝聚着我们祖先的血汗和智慧，是中华民族的象征和骄傲。,雄伟的万里长城是中国古代人民创造的世界奇迹之一，也是人类文明史上的一座丰碑。根据历史记载，从战国以来，有20多个诸侯国和封建王朝修筑过长城。最早是楚国，为防御北方游牧民族或敌国，开始营建长城，随后，齐、燕、魏、赵、秦等国基于相同的目的也开始修筑自己的长城。秦统一六国后，秦始皇派著名大 将蒙恬北伐匈奴，把各国长城连起来，西起临姚，东至辽东，绵延万余里，遂称万里长城，这就是“万里长城”名字的由来。但今天我们所见到的主要是明长城。,万里长城,秦长城只有遗迹残存。秦始皇为了修筑长城动用了30万人，创造了人类建筑史 上的奇迹。长城的修建客观上起到了防止匈奴南侵，保护中原经济文化发展的积极作用。,汉代继续对长城进行修建。从文帝到宣帝，修成了一条西起大宛贰师城，东至黑龙江北岸，全长近一万公里，是历史上最长的长城。到了明代，从洪武至万历，其间经过20次大规模的修建，筑起了一条西起甘肃的嘉峪关，东到辽 东虎山，全长6350公里的边墙。,如今，长城与埃及的金字塔，罗马的斗兽场，意大利的比萨斜塔等同被誉为世界七大奇迹，是中华民族古老文化的丰碑和智慧结晶，象征着中华民族的血脉相承和民族精神。据说，飞向太空的宇航员曾经报告说，从遥远的月球观察地球，能够辨认出的人类工程只有两个，其中一个就是中国的万里长城。,返回,金茂大厦（上海420m）,台北101（508m）,佩重纳斯大厦（吉隆坡452m）,著名的高层建筑（一）,上海环球金融中心（上海492m）,“迪拜塔”（高度575m）,著名的高层建筑（二）,鸟巢三维动画,北京奥运建筑,国家体育场“鸟巢”,水立方三维动画,北京奥运建筑,国家游泳中心“水立方”,木结构,上海金贸大厦采用的是框架核心筒结构，建筑物88层，高420.5米。钢筋混凝土核心筒呈八角形，周边8根钢骨混凝土柱底部截面1.5mX5m，柱中配置2根焊接H型钢。,江阴长江大桥-主跨1385米，世界第四悬索桥，建于1999年,1.6 建筑结构的分类及应用,1.6.1 按主要承重结构材料分类,第1章 绪 论,钢结构,爱菲尔铁塔 明石海峡大桥,点击查看其特点及应用,跳过特点及应用,第一章 总论,1.1 建筑结构的分类,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。2）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。,钢结构的特点,1.材料强度高，塑性和韧性好；2.材质均匀，和力学计算的假定比较符合；3.制造简便，施工周期短；4.质量轻；5.耐腐蚀性差，维修费用高；6.耐热不耐火；,钢结构的应用,1.大跨度结构；2.重型厂房结构；3.受动力荷载影响的结构；4.高耸、高层结构；5.可拆卸结构；6.容器和其他构筑物；7.轻型钢结构；,看看动画,上一页,1.6 建筑结构的分类及应用,1.6.1 按主要承重结构材料分类,第1章 绪 论,钢结构,芝加哥家庭保险大厦 佩重纳斯大厦,钢筋混凝土结构,跳过特点及应用,钢筋混凝土结构的特点,1.耐久性好；2.整体性好；3.可模性好；4.耐火性好；5.就地取材；6.节约钢材；7.自重大；8.抗裂性差；9.隔热隔音差；10.施工受季节性影响；11.补强维修困难；,钢筋混凝土结构的应用,1.一般性民用建筑；2.工业厂房；3.多层与高层建筑；4.大跨度结构；5.其他土木工程；,上一页,1.6 建筑结构的分类及应用,1.6.1 按主要承重结构材料分类,第1章 绪 论,钢结构,钢筋混凝土结构,跳过特点及应用,砌体结构,香山饭店 嵩山寺塔,砌体结构的特点,1.就地取材，节约水泥、钢材；2.耐火性、化学稳定性及大气稳定性好；3.隔热、隔音性好；4.施工技术及设备简单；5.自重大，砌筑施工慢；6.砌块与砂浆的粘结力较弱；7.普通粘土砖的粘土用量大；,砌体结构的应用,1.一般性多层民用建筑；2.中、小型工业厂房的承重结构；3.大型工业厂房的围护结构；4.其他构筑物；,上一页,1.6 建筑结构的分类及应用,1.6.1 按主要承重结构材料分类,第1章 绪 论,钢结构,钢筋混凝土结构,跳过特点及应用,砌体结构,木结构,应县木塔 欧洲木结构建筑,木结构的特点,1.就地取材，制造简单；2.自重轻，施工简便；3.易腐蚀；4.易燃；5.易蛀；6.易变形；,木结构的应用,1.跨度小的工业与民用建筑；2.空气相对湿度小的地区；3.室内温度低的地区；4.吊车起重量小且使用率低的工业厂房；,上一页,下一页,砌体结构,钢结构,木结构,混合结构,赵州桥,1.6.2 按受力和构造特点分类,第1章 绪 论,承重墙结构,框架结构,框剪结构,剪力墙结构,筒体结构,空间结构,返回,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,东北财经大学汉培中心,东北财经大学之远楼,香港中银大厦,悉尼歌剧院,