《建筑结构原理与设计初步 教学课件 ppt 作者 陈孟诗 彭盈 李章政 主编第1章 绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑结构原理与设计初步 教学课件 ppt 作者 陈孟诗 彭盈 李章政 主编第1章 绪论（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,主讲教师 陈孟诗,建筑结构原理与设计初步,第一章 绪 论,建筑结构研究保证结构安全可靠的理论和设计方法 专业中的地位及重要性 课程特点 理论和实践并重；设计规范性；结果的非唯一性；构造要求多,建筑结构,用各种建筑材料建造的各类土木工程设施（建筑工程、桥梁工程、道路工程、水利工程等）的受力骨架体系。以保证设施的安全性。,1.1 工程结构的发展,古代土木工程：公元前5000年17世纪 近代土木工程：17世纪20世纪中叶 现代土木工程：20世纪中叶,古代土木工程,旧石器时代170万年前公元前8000年，人类住于天然洞穴，中石器时代公元前8000年前6000年，地穴建筑出现，新石器时代约公元前600
2、0年，半地穴建筑出现，约公元前5000年，地面建筑、干栏式建筑出现，约公元前2500年，夯筑技术出现,地面建筑,长城自公元前七、八世纪开始，延续不断修筑了2000多年，分布于中国北部和中部的广大土地上，总计 长度达50000多千米，在几百年前就与罗马斗兽场、比萨斜塔等列 为世界七大奇迹之一。长城的建筑材料有砖块、土、石和木料等。在河北省的金山岭上发现的一处长城横断面发现，外面包着城砖，城砖间的缝隙用白石灰涂抹，两墙间填满黄土和石块，非常结实。,山西应县木塔（佛宫寺释迦塔），建于1056年，外观5层，内部夹有4层平坐暗层，实际共九层，高67.31m，平面为八边形，底径30.27m。,古代土木工程
3、,公元590608年建造的赵州桥，净跨37.02m，桥宽约10m，采用28条并列的石条砌成拱券承重，是世界上最早的敞肩式拱桥。,第四王朝法老胡夫的金字塔，原高米，经过几千年来的风吹雨打，顶端已经剥蚀了将近米。但在年巴黎建筑起埃菲尔铁塔以前，它一直是世界上最高的建筑物。金字塔的底面呈正方形，每边长多米，绕金字塔一周，差不多要走一公里的路程。,古代土木工程的特点,材料：从天然材料，如泥土、砾石、树干、树枝、竹、茅草、芦苇等，到土坯、石材、砖、瓦、木、青铜、铁、铅及混合材料如草筋泥、混合土等。 工艺技术：从石斧、石刀等简单工具，到斧、凿、锯、铲等青铜和铁制工具，窑制和煅烧加工技术，以及打桩机、桅杆起
4、重机等施工机械。 分工：木工、瓦工、泥工、土工、窑工、雕工、石工、彩画工等 无理论指导、凭经验建造，构件截面大，材料利用率低，使用空间狭窄。,近代土木工程理论上的发展,Galilei 1638年,关于两门新科学的谈话和数学证明,阐述建筑材料的力学性质和梁的强度 Newton 1687年，总结了力学三大定律，它们是土木工程设计理论的基础 Euler 1744年,曲线的变分法建立了柱的压屈理论 纳维 1825年，建立了土木工程中结构设计的容许应力分析法,近代材料的发展,1824年英国人阿斯普丁发明了波特兰水泥 1859年发明了贝塞麦转炉炼钢法 1867年法国人莫尼埃用铁丝加固混凝土制成花盆，发明了
5、钢筋混凝土 1886年美国人杰克逊首先应用预应力混凝土,近代建筑成就,1883年美国在芝加哥建造的11层保险公司大楼 1889年法国在巴黎建成高300m的埃菲尔铁塔 1825年英国人斯蒂芬森在英格兰北部修筑了世界第一条长21km的铁路 1863年英国又在伦敦建成了世界第一条地下铁道 1779年英国用铸铁建成跨度为30.5m的拱桥； 1826年英国用锻铁建成第一座跨度为177m的悬索桥；1890年英国又建成两孔主跨达521m的悬臂式桁架梁桥。,美国纽约帝国大厦1931年建成，102层，381m（塔尖高448m），钢结构，独领风骚42年。,桥梁结构不仅跨度增大，而且结构体系也发生了变化，出现了钢（
6、铁）拱桥、悬索桥 和预应力钢筋砼梁桥。,跨越斯佩河的克雷杰拉齐桥，位于苏格兰的埃尔金，托马斯特尔福德设计，1814年建成这座跨度为46米的拱桥是幸存下来的最古老的一种，代表金属桥的最初形式两桥台间的拱是连续的高度不变的桁架 。,法国横跨马恩河的卢赞西桥，1940年完工，这是弗来西奈设计的第一座主要的顶应力混凝土桥，跨长55米,1937年建成的美国旧金山金门大桥(Golden Gate Bridge)主跨1280m，一直保持了27年世界纪录，其主缆索由10000根高强钢丝制成，直径达920mm。,近代土木工程的特点,理论：有力学和结构理论作为指导； 材料：砖、瓦、木、石等建筑材料得到日益广泛的使
7、用，混凝土、钢材、钢筋混凝土以及早期的预应力混凝土得到了一定的发展； 施工技术进步很大，建造规模日益扩大，建筑速度大大加快。,由SOM设计事务所1974年设计，高443 M，110层，建筑面积41.38万m2, 标准层由九个23m23m成束筒形成69m69m的方形平面。,1991年7月30日动工，1994年10月1日建成。塔高468米，与外滩的“万国建筑博览群”隔江相望，建设完成时，列亚洲第一，世界第三高塔。金茂大厦（）2003）88层420.5m,位于中国台北的101塔，2004年建成，共101层，楼高1671英尺(509米)，到目前为止，是世界上最高的建筑物,海底隧道：日本青函隧道、英吉利
8、海峡隧道、丹麦大海峡隧道、香港西区隧道。,现代土木工程特点,材料 种类变化不大，但品质有较大改观。钢材目前常用400Mpa以下，400600Mpa已开始应用，种类增多，钢绞线己达1860MPa。砼以我国为例目前常用60MPa以下，特殊工程可达80100MPa。美国实验室做出的砼可达266MPa。砌体的抗压强度可达35MPa（国外） 理论 在近代理论基础上，由于计算机的迅猛发展有限元法得以广泛应用于工程领域。另外强度准则也由容许应力法扩展到极限状态法 。,现代土木工程特点,特点： 日益复杂和高标准的要求 材料轻质高强化。 施工过程工业化、装配化。 理论的精确化、科学化。,工程结构的发展方向,可持
9、续发展要求 节能、节水 尽量不破坏植被耕地 无污染环保要求 理论方法 全概率极限状态 全过程可靠度理论 模糊可靠度 精确结构分析,工程结构的发展方向,材料方面 轻质高强混凝土、纤维混凝土 高强钢筋：冷扎带肋钢筋、冷扎扭钢筋、双钢筋等 轻质高强墙体材料 空心砖、高黏结砂浆 高效能钢结构材料 H型钢、压型钢板,工程结构的发展方向,结构方面 空间体系 新型结构 组合结构 预应力结构,1.2 工程结构的分类（按使用功能）,建筑结构：房屋建筑的骨架系统 桥梁结构 岩土工程结构 水工结构 特种结构,建筑结构,建筑结构的分类竖向承重体系,混合结构,框架结构,排架结构,剪力墙结构,筒体结构、悬挂结构,建筑结构
10、的分类楼面体系,肋梁楼盖,无梁楼盖,预制板楼盖,薄壳楼盖,瑞士索洛图恩韦斯公园中心薄壳屋顶，1961年建成，海因茨艾斯勒设计这个四点支承的薄壳结构的边缘因边缘薄壳陡然向上延伸而加劲,网架结构,索膜结构,美国佐治亚穹顶：此建筑是作为1996年亚特兰大奥林匹克运动会室内主赛场而建设的。是一个天井高86m，面积34800m2，能容8万人的巨大穹顶，采用张拉的高强度悬索来支承屋顶的特氟隆膜材。这一覆盖平面面积235m186m的大空间屋顶结构是世界上最大的悬索穹顶结构。,桥梁结构梁式桥,桥梁结构拱桥,桥梁结构刚架桥,桥梁结构悬索桥,岩土工程结构,基础,岩土工程结构 档土墙,岩土工程结构 砌衬结构,水工结
11、构,特种结构,工程结构按材料分类,钢筋混凝土结构 砌体结构 钢结构 组合结构,按材料分类钢筋混凝土结构,优点 强度高、耐久性好、耐火性好、可模性好、整体性好且易于就地取材； 缺点 自重大、抗裂性差、施工周期长,按材料分类砌体结构,优点：就地取材、造价低，耐火性、大气稳定性好，保温隔热性能好，节约钢材、水泥； 缺点：强度低、自重大，砌筑工作量大、施工缓慢，占用农田、不利环保,按材料分类钢结构,优点：强度高、自重轻，塑性、韧性好，材质均匀、可靠性好，制造和施工方便、制造精度高，耐热性好； 缺点：耐火性差、易于锈蚀,按材料分类组合结构,混凝土（砼）和钢的组合体 组合方式：外包混凝土、内填混凝土、叠合
12、型 特点：强度高、施工快、耐火性好,各类构件的受力特点和设计要求,受弯构件： 受力特点：构件以弯曲变形为主。荷载作用方向与构件轴线垂直，如板和梁。钢筋混凝土、钢结构、组合梁、砖砌过梁等 设计内容：强度（正截面抗弯、斜截面抗剪和抗弯）、刚度（挠度和裂缝宽度）、稳定（钢梁的整体稳定和局部稳定）,受压构件,受力特点：荷载作用方向与构件轴线平行。柱、墙、桥墩、索塔、拱肋等 设计内容：强度（正截面M、N，斜截面V），稳定性,受拉构件,受力特点：荷载作用方向与构件轴线平行。屋架的弦杆和腹杆、池壁、拉索、吊杆等 设计内容：强度、抗裂度或裂缝宽度,受扭构件,受力特点：扭矩 设计内容：抗扭、抗弯、抗剪,结构体系平面体系,结构体系空间体系,
