山大建筑结构课件第一章--绪论(1)

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1、建 筑 结 构,考核方法,一、课程功能 课程性质：工程管理专业的主干专业基础课 课程任务： 1. 为将来的职业工作建筑施工技术与管理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 知识目标： 掌握建筑结构常用材料的种类和材性；掌握建筑结构及结构构件的构造知识，包括抗震构造知识；掌握一般建筑结构构件（或连接）的设计方法。,三、教学环节安排 学时，分内容包括混凝土结构、钢结构、建筑抗震设计基础、建筑结构施工图四部分。,1. 建筑结构课程介绍； 2. 建筑结构的类型，各类结构的优缺点及其应 用和发展简况；,绪 论,第 一 讲,教学目标：,了解建筑结构的类型及适用范围；,重 点,1.建

2、筑结构的类型及适用范围；,难 点,钢筋混凝土结构的基本概念。,能力目标： 具有进行一般建筑结构构件（受弯、轴向受压构件）截面设计与承载力复核的能力；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。,0.1.1 建筑结构的定义 建筑结构（结构） 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。 构件是组成结构体系的基本单元。 注： “作用” 能使结构或构件产生效应（内力、变形、裂缝等）的各种原因的总称。 作用分为： （1）直接作用 即荷载：如结构自重、人群荷载、风荷载等；,0.1 建筑结构的概念,0.1.2 建筑结构的组成 1. 水平构件：梁、板等，

3、用以承受竖向荷载。 2. 竖向构件：柱、墙等，其作用是支承水平构件或承 受水平荷载。 3. 基础：其作用是将建筑物承受的荷载传至地基。,（2） 间接作用：如地震、基础沉降、温度变化等。,0.1.3 建筑结构的分类,1. 混凝土结构 素混凝土结构 混凝土结构 钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构,钢筋混凝土结构,以混凝土材料为主，并根据需要配置钢筋、预应力筋、钢骨、钢管或纤维等形成的主要承重结构，均可称为混凝土结构（Concrete Structures）。,1.1 混凝土结构的概念和特点,素混凝土 Plain Concrete,纤维增强混凝土 Fiber Reinforced Concrete,钢

4、骨混凝土 Steel Reinforced Concrete,钢筋混凝土 Reinforced Concrete,钢管混凝土 Concrete Filled Steel Tube,预应力混凝土 Prestressed Concrete,钢混凝土组合结构 Composite Structure,混凝土结构的特点,由上述对比试验可知： 钢筋混凝土梁的承载力比素混凝土梁大大提高（14倍）； 素混凝土梁破坏突然，没有明显预兆；而钢筋混凝土梁则 表现出较好的延性，破坏前有明显预兆； 钢筋混凝土梁最终由于混凝土被压碎而破坏，此时钢筋已 经屈服，钢筋和混凝土的材料强度均得到充分利用。,抗压强度高，而抗拉强度

5、却很低 通常抗拉强度只有抗压强度的1/81/20 破坏时具有明显的脆性特征,混凝土的材料特性,抗拉和抗压强度都很高 具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性 细长的钢筋受压时极易压曲,钢筋的材料特性,将混凝土和钢筋这两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，充分发挥各自的材料性能。,除在构件的受拉区配置钢筋外 在构件的受压区也可配置钢筋，来协助混凝土承受压力,bc段称为纯弯段，ab、cd 段称为弯剪段,在复杂应力区域配置钢筋,当构件所受压力很大时，可直接配置钢骨混凝土,钢骨混凝土 Steel Reinforced Concrete (SRC),核心混凝土三向受压,可利用箍筋约束混凝土来提高混凝土的抗

6、压强度，甚至直接采用钢管来约束混凝土,钢管混凝土 Concrete filled Steel Tube,配置预应力筋，形成预应力混凝土构件或结构,张拉钢筋,砼成型及养护,放张钢筋,钢筋和混凝土共同工作的基础： 两者之间有良好的粘结力，可以保证两者协同工作 温度线膨胀系数相近，因此当温度变化时两者之间不会产生过大的变形差 （钢材为1.210-5，混凝土为1.01.510-5 ）,不同的结构和构件中，钢筋位置和形式并不相同，可见钢筋和混凝土不是随意结合的，而应根据构件的受力特点布置钢筋。,1.2 混凝土结构的应用与发展,1824年英国人阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水泥 1849年法国人朗

7、波(L.Lambot)制造了第一只钢筋混凝土小船 1872年在纽约建造了第一所钢筋混凝土房屋 混凝土结构开始应用距今仅150多年 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，目前已成为大量土木工程中主要采用的结构形式，而且高性能混凝土和新型钢混凝土组合结构还在不断发展。,钢筋混凝土结构的优点 材料利用合理 钢筋与混凝土的材料强度可充分发挥； 可模性好 适用于各种复杂的结构形式； 耐久和耐火性好 维护费用低； 结构整体性好 有利于结构的抗震、抗爆； 刚度、阻尼大 有利于结构的变形控制； 材料易获得 混凝土材料可就地取材，还可利用工业废料 作为其原材料，进而保护环境。,钢筋

8、混凝土结构的缺点,自重大 不适于发展高层和大跨结构；,？,承载力较低 往往导致受力构件的截面尺寸较大； 抗裂性差 对防渗防漏的结构不利，还会影响结构的耐久性； 施工较复杂 工期长，受季节影响； 修复、加固难 混凝土产生裂缝或被压碎后修复困难； 早期容易开裂 高性能混凝土水胶比较小，早期收缩大。,自重大 抗裂性差 承载力较低 施工较复杂 修复、加固难,混凝土结构的发展取决于混凝土材料的发展,轻质混凝土,纤维混凝土,高性能混凝土,自密实混凝土,碳纤维加固,高性能、高功能和智能化是21世纪混凝土科技的主要发展趋势,轻集（骨）料混凝土主要为解决混凝土自重大的缺陷，采用浮石、工业废渣及轻砂为原料，减少了

9、混凝土结构的自重,目前世界上最高的轻骨料混凝土 高层建筑为美国的休斯敦贝壳广 场大厦，共52层，高215米。,30,活性粉末混凝土 Reactive Powder Concrete, RPC,抗压强度可达200MPa、500MPa和800MPa 采用粒径小于1mm的细石英砂为粗骨料 在成型过程中施加压力、热水养护或蒸压养护 掺入细而短的钢纤维，抗折强度可达50MPa。,法国Bouygues公司1993年研究成功,1994加拿大魁北克省70米跨的 Sherbrooke 人行混凝土桁架桥上首次应用RPC混凝土，全部构件在现场组装。,30mm厚无纤维RPC桥面板,钢管RPC钢管混凝土桁架,由于采用了

10、RPC材料，不仅大大减轻了桥梁结构的自重，同时提高了桥梁在高湿度环境、除冰盐腐蚀与抗冻融循环作用下的耐久性能。,有纤维的RPC梁,韩国 Seoul（汉城）混凝土步行拱桥 跨度120m，拱高15m，厚1.3m，没有任何柱子支撑，没有箍筋,自密实混凝土 混凝土拌合物具有良好的工作性，即使在密集配筋条件下，仅依靠混凝土自重作用，无需振捣便能均匀密实成型的高性能混凝土。,自密实混凝土在深圳市赛格广场钢管混凝土柱中的应用,提高结构的耐久性刻不容缓,宁波北仑港码头混凝土梁（建成后11年）,1998年美国土木工程学会报告，美国现有29%以上桥梁和1/3以 上的道路老化，有2100座水坝不安全，估计需有1.3

11、万亿美元改 善其安全状态。 美国每年基础设施修复费用约为这些设施总资产的10！ 发达国家土建设施耐久性问题造成的年损失，约占GDP的 1.52%，其中主要是混凝土结构的耐久性破坏。,我国也将面临着混凝土结构的大范围维修,湘雅医院内科楼的加固工程,碳纤维（Carbon Fiber）抗拉强度是普通钢筋的10倍左右，而且具有很好的耐久性，目前主要用于结构的加固工程。,钢筋混凝土基本构件,受剪构件,受弯构件,受拉构件,受压构件,受扭构件,受拉,受压,受弯,受剪,受扭,截面基本受力形态,基本构件的受力往往是基本受力形态的复合,2. 砌体结构 （1）概念 由块体（砖、石材、砌块）和砂浆砌筑而成的墙、柱作为

12、建筑物主要受力构件的结构称为砌体结构。,（2）特点 主要优点： 1）取材方便，造价低廉； 2）具有良好的耐火性及耐久性； 3）具有良好的保温、隔热、隔音性能，节能效果好； 4）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： 自重大，强度低，整体性差，砌筑劳动强度大。,以钢材为主制作的结构 。,3. 钢结构,（1）概念,（2）特点 主要优点： 1）材料强度高，自重轻，塑性和韧性好，材质均匀； 2）便于工厂生产和机械化施工，便于拆卸，施工工期短； 3）具有优越的抗震性能； 4）无污染、可再生、节能、安全，符合建筑可持续发展的 原则，可以说钢结构的发展是21世纪建筑文明的体现。,主

13、要缺点： 易腐蚀，需经常油漆维护，故维护费用较高；钢结构的耐火性差，当温度达到250时，钢结构的材质将会发生较大变化；当温度达到500时，结构会瞬间崩溃，完全丧失承载能力。,4.木结构 （1）概念 指全部或大部分 用木材制作的结构。,（2）特点 主要优点： 易于就地取材，制作简单。 主要缺点： 易燃、易腐蚀、变形大，并且木材使用受到 国家严格限制。,5. 混合结构 （1）概念 由两种及两种以上材料作为主要承重结构的房屋称为混合结构。 （2）特点 不仅具有钢结构建筑自重轻、截面尺寸小、施工进度快、抗震性能好的特点，还兼有钢筋混凝土结构刚度大、防火性能好、成本低的优点。,0.2.1 建筑结构的发展

14、状况 Q钢结构：19世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋。目前，世界上最高的钢结构房屋马来西亚吉隆坡石油大厦的高度达450m。,0.2 建筑结构的发展与应用状况,Q混凝土结构：1850年，法国人郎波特（LLambot）制成了铁丝网水泥砂浆的小船。1861年，法国人莫尼埃（JosephMonier）获得了制造钢筋混凝土构件的专利。20世纪30年代预应力混凝土结构出现。目前，世界上最高的钢筋混凝土结构房屋为朝鲜平壤柳京饭店，高度达305.4m。,Q砌体结构 砖的生产：西周（前1134前771） 最伟大的石砌体结构建筑：赵州桥 最伟大的砖石结构建筑：万里长城 水泥的发明：19世纪20年代 统一粘土砖规格

15、：1952年 配筋砌体的应用：20世纪60年代 轻质、高强块材的应用：20世纪80年代,0.2.2 建筑结构的发展趋势 1. 理论方面 l全过程可靠度理论; l模糊可靠度的概念正在建立; l结构的非线性分析; l全概率极限状态设计方法。,2. 材料方面 l混凝土结构的材料将向轻质、高强、新型、复合方向 发展; l高强钢筋快速发展; l砌体结构材料向轻质高强的方向发展; l钢结构材料向高效能方向发展。,3. 结构方面 l大跨度结构向空间钢网架、悬索结构、薄壳结构方向 发展; l高层砌体结构开始应用; l组合结构成为结构发展的方向。,小 结： 1. 建筑结构的定义及组成; 2. 建筑结构的类型。 作业布置： 预 习:1.1 、 1.2； 思考题: 0.1 、0.2 。,思 考 题 0.1 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？,结束！ 谢谢大家！,