结构选型(最终)

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1、第一章概论1.结构的极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。 2.承载能力极限状态：这种极限状态主要考虑关于结构安全性的功能。结构或结构构件 达到最大承载能力或不适于继续承载的变形状态，为承载能力极限状态。当结构或结 构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态： （1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡。 （如倾覆、滑移等） （2）结构构件或连接因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏） ，或因过度的塑性变 形而不适于继续承载。 （3）结构转变为机动体系 （4）结构或结构构件丧失稳定（如柱子被压屈等） （5）地基丧失承载能力而破坏（如失稳等） 结构或结构构件一旦超过承载能力

2、极限状态，后果是十分严重的，会造成人身伤亡和 重大的经济损失。因此，在设计中应严格控制出现超过承载能力极限状态的概率 3.正常极限使用状态：这种极限状态主要考虑有关结构适用性和耐久性的功能。结构和 结构构件达到正常使用和耐久性能的某项规定限值的状态，为正常使用极限状态。当 结构或构件出现下列状态之一时，即可认为超过了正常使用极限状态，而失去正常使 用和耐久性功能： （1）影响正常使用或外观的变形，如挠度过大。 （2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括混凝土裂缝） （3）影响正常使用的振动 （4）影响正常使用的其他特定状态 虽然超过正常使用极限状态的后果一般不如超过承载能力极限状态那样严重，

3、但也不 可忽视。例如梁过大的变形会造成梁上墙体开裂以及屋面积水等。当然，由于正常使 用极限状态被超越后，其后果的严重程度比承载能力极限状态被超越要轻一些，因而 对其出现的概率的控制可以放宽一些。第二章荷载1.按照结构分析的需要，作用的分类方式有如下几种： （1）按作用在结构上持续的时间，可分为永久作用（恒载）和可变作用（活载）以及 偶然荷载。恒载是指长期作用与结构上的不变荷载，即荷载的大小、方向以及作 用位置都是不变的。如结构的自重。活载是指在结构施工或者使用期间可能发生 变化的荷载，如结构上的人群荷载。偶然荷载是指那些在结构使用期间不一定出 现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载，如爆炸

4、力、撞击力等。 （2）按荷载的作用范围，可分为集中荷载和分布荷载。 （3）按结构的动力反应，可分为动荷载和静荷载。 （4）按荷载作用方向分类，可分为竖向荷载和水平荷载。第五章 梁式建筑结构1梁式结构体系主要由梁、次梁组成，由于梁所处的位置不同，其受力特点也有一些不同， 分为边梁，肩梁以及悬臂梁 2.梁的力学特征：梁是结构中基本的横向受力构件，主要承受弯矩和剪力作用。3.交叉梁结构的受力特点：交叉梁较之单向梁，其受力特点主要表现为双向分配荷载。 （1）单向梁与交叉梁的对比：在单向梁的体系中，梁的工作比较独立，对其他梁的影响不 大。梁的受力属于平面问题。 对于交叉梁体系，梁通过交叉梁构成一个整体，

5、共同承受 荷载。梁的受力属于空间问题。 （2）边长比对双向分配荷载的影响：交叉梁长度相近的时候，则梁近似地承担一半的总荷 载。如果交叉梁具有相同的截面尺寸，而各梁的长度相差较大时刚度大（较短）的梁承担 大部分的荷载。 井字梁楼盖能使框架结构具有更大的开间，适用于要求具有大使用空间 的建筑结构，如饭堂、礼堂、车库等。 4.单层刚架结构的受力特点： (1)刚架结构属于平面结构。 （2）竖向荷载作用下，柱对梁的约束作用减小了梁的跨中弯矩 （3）水平荷载作用下，梁对柱的约束减小了柱内弯矩。第六章 桁架结构1.桁架结构是由直杆在端部相互连接而成的以抗弯为主的格构式结构。 （特点）衍架结构受 力合理，计算

6、简单，施工方便，适应性强，对支座没有横向推力，因此在工程中得到广泛 应用。 2.桁架的主要缺点在于结构高度大，平面桁架的侧向刚度小，为了保证桁架平面外的稳定 性，通常需要设置支撑系统。 3.排架结构：一般是由屋架和柱组成的结构体系，常用于单层工业厂房，比起刚架结构， 更适合于有大跨度要求的工业建筑。排架常见的形式有单跨排架、多跨排架、等高排架、 不等高排架和锯齿形排架。 4.高层建筑：桁架结构在高层建筑中的作用主要由两个方面： 一是，作为建筑结构的主要承载结构，即用桁架或密封空间桁架代替结构中的柱和梁， 既有框架得作用，同时其斜腹杆还为结构提供支撑作用，保证高层结构的抗侧能力，一 般应用在高层

7、（超高层）建筑中。 另一方面，是作为高层建筑结构的加强层或转换层。图为某高层建筑结构，利用巨型桁 架实现上下不同布置的楼层的转换。 5.公共建筑及娱乐设施：公共建筑一般指商场、展览会议中心、体育中心、车站、航站楼 等。第七章拱结构1 拱结构的受力特点：拱结构是使构件摆脱弯曲变形的一种突破性发展，因此，拱结构 比桁架结构的力学优点更加显著，而且它为抗压性能好的材料提供了一种理想的结构 型式。不过，拱结构的一个显著特点是产生水平力，而且与跨度有关系，跨度越大， 其水平力越大。因此，一般拱结构的难点都在于水平推力的处理。 2 由于半圆拱的矢高是跨度的一半，因此该形式的拱其水平推力为零，称为“无推力拱

8、”。3 半圆拱具有明显的经济合理性，但由于矢高比较大，限制了这种拱形式的应用，一般 很少用于建筑屋盖上。第八章高层建筑结构1.框架结构体系：是由梁和柱通过节点构成的结构体系。 2.框架结构的特点：就在于“刚节点” 。其主要特点是：布局灵活，不靠墙承重，使用方 便，可以获得相对较大的使用空间；但抗侧刚度小，侧移大，抗震和抗风能力较差， 对于支座不均匀沉降比较敏感。 3.剪力墙结构体系：是由纵横方向的墙体构成的结构体系，主要有以下特点：抗侧刚度 大，侧移小，抗震性能好；室内墙体平整；结构自重大，平面布置不灵活，不容易形 成大空间。 4.框架剪力墙结构体系：是由框架和剪力墙组成的混合结构体系，既有框

9、架结构布置 灵活、使用方便的特点，又有较好的抗侧能力，在实际工程中应用较为广泛。 5.筒体结构体系：是由框剪结构与全剪结构的演变发展而来的。剪力墙集中到房屋的 内部或外部形成封闭的筒体，筒体在水平荷载作用下好像一个竖向悬臂封闭箱。 6.高层建筑结构布置的基本原则：（1）结构平面布置，确定梁、柱、墙、基础等平面上 的布置；（2）结构竖向布置，确定结构竖向形式、楼层高度、电梯井及楼梯间等的布 置；确定是否设地下室、转换层、加强层及技术夹层等。 结构布置应尽量做到简单、 规则、均匀、对称，使结构具有足够的承载能力、刚度以及变形能力，避免局部破坏。第九章网架结构 1.网架结构是一种受力性能很好的空间高

10、次超静定结构体系，这种结构形式越来越受到 工程界的重视，它具有以下优点：（1）三维受力结构较平面结构节省材料。 （2）刚度 大，整体性好，抗震能力强，能自动调节内力，保持结构的安全。 （3）应用范围广， 适用性大。不仅适用于中小跨的工业民用建筑，而且更适用于大跨度结构的公共建筑。 （4）其上、下弦之间是由一定规律的腹杆组成，雨水管道、空调管道、工艺管道均可 以在上、下弦之间的空间通过，这样可以降低建筑的层高，降低工程造价，获得良好 的经济效益。 （5）建筑造型美观、大方、轻巧。 （6）适用于大柱网的建筑，使结构具 有足够大的使用空间，便于灵活安排生活或生产活动。 （7）采光、通风都很好。 （8

11、） 网架结构是由规律的杆件和节点构成，便于构件生产定型化、工业化、工厂化、商品 化，运输和施工均方便。 （9）当网架结构采用螺栓连接时，拆卸方便，适用于临时建 筑。第十章网壳结构1.网壳结构即网状的壳体结构，或者说是曲面状的网架结构。其外形为壳，构成为网格 状，也是壳形的网架。网壳结构的杆件一般采用钢材制作，也有采用木、钢筋混凝土 等材料构成组合网壳结构。 2.网壳结构的杆件主要承受轴力，结构内力分布比较均匀，能充分发挥材料的性能；同 时，网壳结构的曲面形式多样，能很好地把建筑美和结构美有机地结合在一起；虽然网壳的形状为曲面，但杆件一般做成直杆（即以折面代替曲面） ，便于工厂制作以及施 工安装

12、。 3.网壳结构兼有薄壳结构和平板网架的优点，是一种很有竞争力的大跨度空间结构。 4.壳形网架有单层、双层、单曲、双曲等各种形式。第十一章 悬索结构1.悬索结构的力学特点：它的受力与拱的受力情况刚好相反。悬索是轴心受拉构件，但 索的承载力只能在稳定的状态下才能体现。自由状态下的索是不稳定的，并不能提供 承载力；只有在外力作用下，形成稳定的形状后，索才能提供一定的承载力。因此， 索的张紧（即施加预应力）是其悬索结构的力学基础和技术基础。薄壳结构具有类似 的力学特点。 2.悬索结构的工程特点：（1）索只能拉，非常适合钢材等延性材料，使钢材的强度得到 充分利用。 （2）施工方便，施工设备简单。 （3

13、）适用性强，建筑造型优美。 （4）适用 于大跨度结构。 （5）现对于桁架、钢架、拱等结构，悬索结构的形态稳定性是其力学 性能突出的问题。因此，为了保证悬索结构的形态稳定性，对悬索结构施加适当的预 应力非常必要。 （6）通过构件的合理布置，能实现荷载的合理传递。 （7）悬索结构属 于柔性体系，因此抗风能力是悬索结构设计时的关键环节。第十二章 膜结构1.膜结构是一种非常古老的结构，我们常用的雨伞、帐篷都是一种膜结构。 2.膜结构按结构受力特性大致可分为充气式膜结构、张拉式膜结构、骨架膜结构等几大 类。 3.充气式膜结构：1970 年日本大阪世界博览会美国馆 （D.盖格） ，1970 年日本大阪世界

14、 博览会日本馆 （川口卫） ，1983 年建成的加拿大温哥华 BC 广场，2008 北京奥林匹克 “水立方”游泳馆，1975 年建成的美国密歇根州的庞蒂亚克“银色穹顶” ，1988 年建 成的日本的东京穹顶，日本东京棒球馆，北京外交部网球馆充气膜。 4.张拉式膜结构：1967 年建成的加拿大蒙特利尔博览会德国馆，1972 年建成的德国慕尼 黑奥林匹克体育馆，1981 年建成的沙特阿拉伯吉达国际航空港，1990 年建成的美国圣 地亚哥会议中心，1994 年建成的美国丹佛新国际机场。 5.骨架式膜结构：1992 年建成的日本出云穹顶，中国国家奥林匹克体育场“鸟巢” ，英国 “千年穹顶” ，1997 年建成的上海体育场，2001 年建成的韩国大邱体育馆场。