建筑结构设计原理简介

《建筑结构设计原理简介》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑结构设计原理简介（83页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1建筑力学与结构建筑力学与结构2013.92013.9主讲：蔡高明主讲：蔡高明2第8章 建筑结构设计原则简介8.1 建筑与建筑结构的关系 8.2 建筑结构的功能要求和极限状态目录8.3 结构上的荷载和荷载效应8.4 结构极限状态设计表达式8.5 耐久性规定8.6 钢筋混凝土结构的材料8.1 建筑和建筑结构 *3建建 筑筑供人们生产、生活或供人们生产、生活或 从事其他活动的场所从事其他活动的场所房屋、楼房、厂房等房屋、楼房、厂房等两个特质两个特质外在特质外在特质美观美观 内在特质内在特质安全安全 适用适用 耐久耐久工业建筑工业建筑 民用建筑民用建筑工民建工民建8.1.1 8.1.1 建筑建筑*4

2、工业建筑 轻工业厂房 重工业厂房民用建筑民用建筑 vv住宅住宅 vv商店商店 vv医院医院 vv学校学校 vv*58.1.2 建筑结构设计原则 技术先进，经济合理，安全适用，确保质量建筑结构建筑结构定义：房屋建筑中，由构件定义：房屋建筑中，由构件 按一定的规律所组成的承受按一定的规律所组成的承受 各种作用的几何不变体系。各种作用的几何不变体系。 （即起骨架作用）（即起骨架作用）结构组成：结构组成：梁、板、柱、基础梁、板、柱、基础 、桁架和网架等桁架和网架等*6建筑结构应满足的基本要求 平衡 相对于地面不动 结构 机构 稳定 作为刚体不发生危险运动 不倾覆（倾斜）、不倒塌*7 承载能力 在预计荷

3、载作用下安全可靠 一定的材料强度储备承载力不足的后果承载力不足的后果*8 适用 满足使用目的 不出现影响正常使用的过大变形、过宽裂 缝，局部损坏*98.1.3 建筑结构的类型和特点1. 1.按材料分类按材料分类建筑结构建筑结构 材料分类材料分类钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构砌体结构砌体结构钢结构钢结构木结构木结构混合结构混合结构*10钢筋混凝土结构（concrete structure ） 优点 （1 1）可模性好）可模性好。 （2 2）强度价格比相）强度价格比相对对较大较大。 （3 3）耐久性好）耐久性好。 （4 4）耐火性好。）耐火性好。 （5 5）整体性好）整体性好。 （6 6）便于就地取

4、材。）便于就地取材。*11 缺点 （1 1）自重大（）自重大（2 2）施工相对复杂，建造工期长。）施工相对复杂，建造工期长。 （3 3）现场浇筑时耗费模板多。（）现场浇筑时耗费模板多。（4 4）补强维修工）补强维修工 作比较困难。（作比较困难。（5 5）普通混凝土抗裂性能差。）普通混凝土抗裂性能差。 （6 6）现场浇筑时受天气条件影响，不宜冬季和雨）现场浇筑时受天气条件影响，不宜冬季和雨 天施工。天施工。 钢筋和混凝土共同工作 （1）黏结作用（2）线膨胀系数几乎相同 （3）钢被混凝土包裹、保护双曲冷却塔双曲冷却塔*12砌体结构（masonry structure） 结构细分 砖砌体 石砌体 砌

5、块砌体 砌体结构的优点 取材方便，造价低廉 具有良好的耐火性和耐久性 保温、隔热、隔声，节能效果好 施工简单*13 砌体结构的缺点 自重大 强度低 整体性差 砌筑劳动强度大配筋砌块砌体配筋砌块砌体 配筋混凝土砌块剪力墙结构是具有强度高配筋混凝土砌块剪力墙结构是具有强度高 、延性好、抗震性能好的结构体系、延性好、抗震性能好的结构体系 可以修到可以修到1818层，层，60m60m高。高。*14钢结构（steel structure） 结构细分 普通钢结构 轻型钢结构 钢结构的优点 强度高，自重轻，塑性和韧性好 工厂化、机械化施工，工期短抗震性能优 无污染、可再生、节能、安全*15 钢结构的缺点 易

6、腐蚀，维护费用高 耐火性能差温度达到温度达到250 250 C C 时，材质会发生较大时，材质会发生较大 变化；达到变化；达到500 500 C C时，强度下降，结构时，强度下降，结构 会瞬间崩溃，完全丧失承载能力。会瞬间崩溃，完全丧失承载能力。*16木结构（wood structure） 木结构的应用情况 古建筑及修复 山区民居西安长乐门西安长乐门*17国外新型木结构*18 木结构的优缺点 就地取材制作简单易燃易腐变形较大木材受到国家严格限制，城市建设中木结构较木材受到国家严格限制，城市建设中木结构较 少采用。少采用。古建筑重修都采用仿古建筑古建筑重修都采用仿古建筑钢筋混钢筋混 凝土，如黄鹤

7、楼、滕王阁，还有凝土，如黄鹤楼、滕王阁，还有“ “更上一层楼更上一层楼” ” 。加拿大等国家欲在中国推销其装配式木结构。加拿大等国家欲在中国推销其装配式木结构。*19混合结构 混合的涵义 两种及两种以上材料为主制作的结构，称 为混合结构。 混合结构类型 多层：砖混结构砖木结构高层：钢混凝土混合*202.按结构受力性能分类建筑结构建筑结构 受力受力分类分类平面结构平面结构空间结构空间结构排架结构排架结构 框架结构框架结构 剪力墙结构剪力墙结构 筒体结构筒体结构 网格结构网格结构 悬索结构悬索结构膜结构膜结构管桁结构管桁结构*21平面结构 排架结构：排架的结构，排架是下面两排柱子 ，上面屋架，在这

8、两排柱子上面的屋架之间放上一 个板子形成个空间连续的结构。 承重体系：屋面横梁（屋架，大梁）柱和基础应用范围：单层工业厂房*22*23 框架结构：梁和柱以刚接或者铰接相连接而成 构成承重体系的结构即由梁和柱组成框架共同抵抗 适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。采用结构 的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用。 组成：梁，柱，板应用多层、高层工业与民用建筑*24*25 剪力墙结构：是用钢筋混凝土墙板来代替框架 结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能 有效控制结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来 承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构 结构形式：普通剪力墙结构，短肢剪力墙结构框架剪力墙结构，部

9、分框支剪力墙结构应用：高层建筑*26 筒体结构：将剪力墙或密柱框架集中到房屋的 内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。 结构形式：框架核心筒结构筒中筒结构束筒结构应用：高层、超高层建筑建于建于19981998年年*27 空间结构 承重构件布置成空间形状，三维受力 （1）屋盖结构直接承受屋面荷载的结构 （2）支撑结构直接承受和传递屋盖荷载：竖向支撑水平支撑 （3）基础承受上部荷载传力至地基*28 网架（网壳）结构 若干杆件按照某种有规律的几何图形通过节点连 接起来的空间结构 平者为 网架结构，网架结构，曲者为网壳结构网壳结构*292000年，四川大学体育馆异形网壳叶片状：远看象飞鸟，近看象青蛙。六

10、点 支承。平面尺寸 96m101.6m，双层厚度2.0m3.5m，用钢量 50kg/m2。*30 悬索结构 跨越水平距离、形成大空间的主要受力结构部分 ，由一系列按一定规律布置的高强钢索及联系钢 索之间的杆件组成。 作用：形成屋面、承担屋面荷载并将其传至支承 结构四川省体育馆四川省体育馆*31 膜结构 柔软织物为材料织物结构 空气或索、或刚性结构支承 膜面有一定张力 具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系19751975，密歇根尤，密歇根尤 提亚克提亚克“ “银色穹顶银色穹顶 ” ”。间等八边形。间等八边形 183m183m 234.9m 234.9m *32沙特吉达航空港（沙特吉达航空港（1

11、9811981）1010组共组共210210个锥体组成个锥体组成每锥平面每锥平面45m45m 45m45m总面积总面积4545万平方米万平方米*33定义：一组不连续的受压构件与一套连续单元组成的一组不连续的受压构件与一套连续单元组成的 自支承、自应力的空间网格结构。自支承、自应力的空间网格结构。基本特征： 1 1）全张力状态。）全张力状态。 2 2）预应力提供刚度）预应力提供刚度索膜组合结构膜结构的更高层次膜结构的更高层次索穹顶结构索穹顶结构*34 管桁结构薄壁钢管形成的桁架式结构，与普通桁架的区别在于 节点，普通桁架需要节点板，管桁是相贯节点、直接焊 接。 C-C 型 主管与支管均为圆管 R

12、-R 型 主管与支管均为矩形或方形 R-C 型 主管为矩形，支管为圆形 8.2建筑结构的功能要求和极限状态 8.2.1建筑结构的功能要求建筑结构的基本要求是：以最经济的手段使结构在正常施工和使 用的条件下，在预定的使用期内满足下列预定功能的要求：安全性 正常使用和施工时能承受各种可能施加于它的各种作用如 ，荷载、温度变化、支座沉陷引起的内力。且在地震、爆炸、撞击等 偶然事件发生时及发生后，结构仍能保持必要的整体稳定性，即建筑 结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。 适用性 在正常使用时具有良好的工作性能。不发生影响使用的变 形和裂缝。如应具有足够的刚度，以避免变形过大而影响正常使用。耐久性

13、在正常使用和维护下，在规定的时间内（一般为50年）、 规定的条件下，完成预定功能的能力。如在规定使用期间内，钢筋不 致因保护层过薄或裂缝过大而发生锈蚀等。安全性、适用性、耐久性统称为结构的可靠性。结构能满足功能 的要求，称为结构可靠或有效。反之，称为结构不可靠或失效。8.2.2结构的极限状态极限状态结构的极限状态就是结构或构件的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。超过这一界限，结构或其构件就不能满足设计规定的该功能要求，而进入失效状态。极限状态是区分结构工作状态的可靠或失效的标志。极限状态可分为两类：承载能力极限状态和正常使用极限状态。(1)

14、承载能力极限状态承载能力极限状态是指对应于结构或结构构件达到最大的承载能力或 不适于继续承载的变形。当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认 为超过了承载能力极限状态：地基丧失承载能力而破坏(如失稳等)。结构构件或连接因为超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏)，或因过度 变形而不适于继续承载；结构丧失承载能力转变为几何可变体系；结构或构件丧失稳定；整个结构或结构的一部分，作为刚体失去平衡(如倾覆等)；这一极限状态关系到结构全部或部分破坏或倒塌，会导致人员伤亡 或严重经济损失。因此对所有结构和构件都必须按承载力极限状态进行 计算，并保证具有足够的可靠度。(2)正常使用极限状态 正常使用极限状态是指对

15、应于结构或结构构件达到正常使用或耐 久性能的某项规定的限值。当结构或结构构件出现下列状态之一时， 应认为超过了正常使用极限状态：影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝)；影响正常使用的振动；影响正常使用的其它特定状态。按正常使用极限状态设计时，应验算结构构件的变形、抗裂度或 裂缝宽度、地基变形、房屋侧移等。超过正常使用极限状态，会使结 构或构件不能正常工作，使结构的耐久性受影响。结构设计时，通常先按照承载能力极限状态进行计算，然后根据 使用上的要求进行正常使用极限状态验算，如抗裂验算、裂缝宽度验 算、变形验算等。8.3 结构上的作用与作用效应8.3.1 结构上的作用与荷载 结构上的作用 指作用于结构上的荷载及引起结构外 加变形和约束变形的原因。分为直接作用和间接作用。直接作用 以力的形式直接施加于结构上，如自重等。