建筑结构选型课件邮箱：jgxx_szu@密码：2015c201 1.1 1.1 梁的形式梁的形式1.2 1.2 梁的受力与变形梁的受力与变形1.3 1.3 梁式结构的工程实例梁式结构的工程实例1.4 1.4 悬挑结构悬挑结构第一章第一章 梁和悬挑结构梁和悬挑结构学习要求学习要求了解梁的不同型式及受力与变形，了解悬挑结了解梁的不同型式及受力与变形，了解悬挑结构 3 第一章 梁和悬挑结构 梁梁(beam)主要承受主要承受垂直垂直于梁轴线方向的荷载作用于梁轴线方向的荷载作用板板梁梁柱柱拱拱4123 人们居住和工作的建筑人们居住和工作的建筑物均是由各个物均是由各个单一空间单一空间构成，构成，而每一个空间又是由而每一个空间又是由基本构基本构件件组成建筑物的基本结构组成建筑物的基本结构形式可分为形式可分为 4 1.1 梁的形式石石 梁梁材材 料料截面截面支座约束支座约束静定梁静定梁超静定梁超静定梁矩形梁矩形梁圆形梁圆形梁工字型梁工字型梁木木 梁梁钢钢 梁梁钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁预应力混凝土梁预应力混凝土梁钢钢- -钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁槽形梁槽形梁 5主主 梁梁布置方式布置方式支承方式支承方式简支梁简支梁悬臂梁悬臂梁次次 梁梁过过 梁梁圈圈 梁梁连连 梁梁连续梁连续梁 1.1 梁的形式 石梁石梁石材抗压强度高，抗拉强度低。
高度大，石材抗压强度高，抗拉强度低高度大，而跨度较小而跨度较小帕提农神庙帕提农神庙6 1.1 梁的形式1.1.1梁按材料分类 7太和殿太和殿，俗称金銮殿，殿高35米，面积2381平方米，是中国最大的一座木结构宫殿面阔11间，进深5间，为中国古代殿宇最高等级7 1.1 梁的形式 88 1.1 梁的形式木梁木梁木材自重轻，抗压抗拉、强度高截面小，木材自重轻，抗压抗拉、强度高截面小，跨度大，使用方便木材防腐、防火、防跨度大，使用方便木材防腐、防火、防蛀性能差，且资源有限，现代建筑逐步淘蛀性能差，且资源有限，现代建筑逐步淘汰胶合木胶合木 用胶粘方法将木料或木料与胶合板拼接成尺寸与形状符合要求而又具有整体木材效能的构件和结构胶合木结构于1907年首先在德国问世，至40年代中期已发展成为现代木结构的一个重要分支广泛应用于各种工程上1.1.1梁按材料分类 9 1.1 梁的形式西班牙塞维利亚市中心木结构 10国家体育场鸟巢国家体育场鸟巢10 1.1 梁的形式钢梁：1.1.1梁按材料分类 11 1.1 梁的形式钢梁钢梁钢梁强度高，施工方便钢梁自重比相同钢梁强度高，施工方便钢梁自重比相同跨度混凝土梁跨度混凝土梁轻轻。
维护费用较高，房屋建维护费用较高，房屋建筑较少使用，但在厂房、桥梁中应用较广筑较少使用，但在厂房、桥梁中应用较广泛1.1.1梁按材料分类 12 1.1 梁的形式混凝土梁混凝土梁砼梁由砼和钢筋共同工作，砼梁由砼和钢筋共同工作，砼受压砼受压，，钢筋受拉钢筋受拉，受力明确，，受力明确，构造简单，但其自重较大，跨度一般不超过构造简单，但其自重较大，跨度一般不超过12米预应力砼梁预应力砼梁预应力砼梁在受拉区施加预应力砼梁在受拉区施加预应力预应力，可有效控制裂缝和挠度可有效控制裂缝和挠度钢钢- -钢筋砼梁钢筋砼梁下部钢材受下部钢材受拉拉，上部钢筋砼受，上部钢筋砼受压压，充分利用其材料特性充分利用其材料特性上部普通钢筋混凝土板，下部钢梁或钢桁架）（上部普通钢筋混凝土板，下部钢梁或钢桁架）1.1.1梁按材料分类 13 1.1 梁的形式1.1.1梁按材料分类混凝土和钢筋协调工作原理： 钢筋砼梁截面型式钢筋砼梁截面型式钢梁截面型式钢梁截面型式14 1.1 梁的形式1.1.2梁按截面分类： 双坡薄腹梁鱼腹梁空腹梁15 1.1 梁的形式根据简支梁的弯矩和剪力的分布特点，可分为以下三类薄腹梁：Ø通过增加梁高来提高梁的抗弯承载力。
Ø普通钢筋混凝土薄腹梁的跨度为：6~12m，，预应力混凝土薄腹梁的使用跨度为12~18m 16 1.1 梁的形式悬臂梁悬臂梁 梁的一端固定在支座上，使该端不能转动，也梁的一端固定在支座上，使该端不能转动，也不能产生水平和垂直移动不能产生水平和垂直移动 梁的两端搁置在支座上，但支座仅使梁不产梁的两端搁置在支座上，但支座仅使梁不产生垂直移动，可自由转动为使整个梁不产生水生垂直移动，可自由转动为使整个梁不产生水平移动，加设铰支座和滚动支座平移动，加设铰支座和滚动支座支承方支承方式式简支梁简支梁连续梁连续梁 具有两个以上支座的梁具有两个以上支座的梁1.1.3梁按支座约束分类 简支梁简支梁悬臂梁悬臂梁` `玻璃走廊鸟瞰美国玻璃走廊鸟瞰美国大峡谷大峡谷17 1.1 梁的形式1.1.3梁按支座约束分类 连续梁连续梁18 1.1 梁的形式 19 1.1 梁的形式超静定梁超静定梁 静定梁静定梁静定多跨梁静定多跨梁连续梁连续梁单跨梁单跨梁多跨梁多跨梁1.1.3梁按支座约束分类根据跨数的不同分类： 20 1.1 梁的形式次梁次梁次梁直接承受板传来的荷载次梁直接承受板传来的荷载。
主梁主梁主梁除承受板直接传来的荷载外，还承受主梁除承受板直接传来的荷载外，还承受次梁传来的荷载次梁传来的荷载连梁连梁连梁主要用于连接两榀框架，使其成为一连梁主要用于连接两榀框架，使其成为一个整体圈梁圈梁圈梁一般用于砖混结构，将整个建筑围成圈梁一般用于砖混结构，将整个建筑围成一体，增强结构的抗震性能一体，增强结构的抗震性能过梁过梁过梁一般用于门窗洞口的上部，用以承受过梁一般用于门窗洞口的上部，用以承受洞口上部结构的荷载洞口上部结构的荷载在结构在结构中的位中的位置置1.1.4梁按在结构中的位置分类 建筑剖视图建筑剖视图21 1.1 梁的形式1.1.4梁按在结构中的位置分类 22 1.1 梁的形式钢结构建筑主梁，次梁钢结构建筑主梁，次梁次梁次梁次梁次梁主梁主梁主梁主梁 23 1.1 梁的形式屋面板混合结构－混合结构－竖向荷载竖向荷载通过通过砖墙砖墙传到基础上传到基础上圈梁的设置圈梁的设置1.1.4梁按在结构中的位置分类 24 1.2 梁的受力与变形单跨梁在竖向均布荷载作用下的弯矩图 梁主要承受梁主要承受垂直垂直于梁于梁轴线方向的荷载的作用轴线方向的荷载的作用, ,其内力主要为其内力主要为弯矩弯矩和和剪剪力力。
梁的变形主要是梁的变形主要是挠曲挠曲变形梁的受力与变形变形梁的受力与变形主要与梁的主要与梁的约束条件约束条件有有关 25 1.2 梁的受力与变形 简支梁简支梁是静定结构是静定结构, ,构构造简单，施工方便但内造简单，施工方便但内力及变形较大常用于力及变形较大常用于中中小跨度小跨度建筑 当建筑物的当建筑物的地基较差时地基较差时采用简支梁结构较为有利采用简支梁结构较为有利简支梁也常被用来作为简支梁也常被用来作为沉沉降缝降缝之间的连接构件之间的连接构件 26 1.2 梁的受力与变形 悬臂梁悬臂梁悬臂端无支承构件，悬臂端无支承构件，视野开阔视野开阔, ,空间布置灵活其空间布置灵活其缺点缺点是在结构的固定端有较大是在结构的固定端有较大的的倾覆力矩倾覆力矩 设计时除了考虑结构的强设计时除了考虑结构的强度和变形外度和变形外, ,还要注意结构的还要注意结构的抗倾覆稳定性抗倾覆稳定性悬臂梁弯矩图 27 1.2 梁的受力与变形 当梁柱结构当梁柱结构中柱刚度比梁刚度大中柱刚度比梁刚度大很多且梁柱节点构造为很多且梁柱节点构造为刚接刚接时时, ,可按两端可按两端固定梁分析梁在竖向荷载作用下的内力与变形固定梁分析梁在竖向荷载作用下的内力与变形 对于一般情况下梁对于一般情况下梁柱刚度相差不多的情况柱刚度相差不多的情况, ,则柱对梁的约束作用应则柱对梁的约束作用应视作视作弹性支承弹性支承, ,这时梁这时梁在竖向荷载作用下的内在竖向荷载作用下的内力和变形介于两端固定力和变形介于两端固定梁和两端简支梁之间。
梁和两端简支梁之间 28 1.2 梁的受力与变形 当梁柱结构当梁柱结构中柱刚度比梁刚度大中柱刚度比梁刚度大很多且梁柱节点构造为很多且梁柱节点构造为刚接刚接时时, ,可按两端可按两端固定梁分析梁在竖向荷载作用下的内力与变形固定梁分析梁在竖向荷载作用下的内力与变形比较：1.简支梁与固端梁2.悬臂梁与固端梁3.外伸梁与简支梁 上海浦东国际机场第二航站楼29 1.3 梁式结构的工程实例 30上海浦东国际机场第二航站楼30 1.3 梁式结构的工程实例整个屋盖采用变截面箱形钢梁，由于在中间两个支点采用树状柱，整个屋盖宽度范围内，分成了三个大跨两个小跨，外带两个外伸段的五跨连续梁结构树状柱树状柱梭形张悬梁截面增大截面变小 31上海浦东国际机场第二航站楼边跨31 1.3 梁式结构的工程实例在箱形梁宽方向，箱形梁向大跨跨中逐渐分叉成两根较窄的箱形构件并为围合出一个梭形空间边跨跨中梭形张悬梁 中间跨（梭型张弦梁结构）32 1.3 梁式结构的工程实例 Y型柱型柱33 1.3 梁式结构的工程实例 34 1.3 梁式结构的工程实例深圳文化中心深圳文化中心 1.4.1 1.4.1 悬挑结构的形式：悬挑结构的形式： 悬挑结构悬挑结构无端部支撑构件、视野开阔、空间布置灵活，无端部支撑构件、视野开阔、空间布置灵活，故常在体育场看台故常在体育场看台雨棚中应用。
雨棚中应用35 1.4 悬挑结构悬挑结构可采用混凝土结构，也可采用钢结构早期的悬挑结构多采用混凝土结构，若采用钢筋混凝土屋面板（自重较大），悬挑跨度一般仅为数米至十余米，一般采用压型钢板结构，悬挑跨度可达到20~30m.近年较多采用钢桁架结构，并采用薄膜结构覆盖，跨度可达数十米 意大利佛罗伦萨运动场大看台钢筋混凝土梁板结构，雨蓬挑梁伸出钢筋混凝土梁板结构，雨蓬挑梁伸出17m17m上海八万人体育场 上海八万人体育场36 1.4 悬挑结构采用钢桁架结构，并采用薄膜结构覆盖，悬挑跨度可达数十米如图上海八万人体育场，最大悬挑跨度达73.5m 上海八万人体育场37 1.4 悬挑结构 悬挑结构的固定端悬挑结构的固定端有较大的倾覆力矩有较大的倾覆力矩一般认为，一般认为，悬挑结构的抗倾覆安全系数应悬挑结构的抗倾覆安全系数应大于大于1.51.5抗倾覆平衡：抗倾覆平衡：抗倾覆力矩抗倾覆力矩/ /倾覆力矩倾覆力矩 > 1.5 > 1.538 1.4 悬挑结构1.4.21.4.2悬挑结构的抗倾覆平衡悬挑结构的抗倾覆平衡 上部压重平衡上部压重平衡39 1.4 悬挑结构悬挑结构四种抗倾覆平衡方式悬挑结构四种抗倾覆平衡方式： 下部拉压平衡下部拉压平衡悬挑网架、悬挑网壳常见40 1.4 悬挑结构拉压 左右自平衡左右自平衡41 1.4 悬挑结构 副跨框架平衡：整个结构可以看做是带悬挑的框架结构。
副跨框架平衡：整个结构可以看做是带悬挑的框架结构剧院挑台常用42 1.4 悬挑结构 悬挑梁下设悬挑梁下设柱子柱子43 1.4 悬挑结构悬挑结构的受力：为了减小弯矩常用一下几种方法悬挑结构的受力：为了减小弯矩常用一下几种方法 悬挑梁下悬挑梁下设设斜撑斜撑44 1.4 悬挑结构 悬挑梁上悬挑梁上部设置部设置拉拉索索45 1.4 悬挑结构 成都体育场看台挑棚46 1.4 悬挑结构挑梁为块体拼装后张部分预应力混凝土结构，采用工字型截面1.4.31.4.3悬挑结构的工程实例悬挑结构的工程实例设16处双柱双梁变形缝，共布置104榀双向对称现浇钢筋混凝土看台框架及块体拼装悬挑雨棚结构 47天津奥林匹克中心体育场47 1.4 悬挑结构Ø天津体育场的外观造型以具有自然形态的露珠为主题，俗称水滴Ø体育场采用钢管桁架悬挑结构整个屋架桁架落地，并以不同的曲率坡向地面，形似露珠Ø体育场屋盖主桁架悬挑跨度最长达90m, 48 1.4 悬挑结构上海世博会中国国家馆中国馆寓意“东方之冠”，并给人以中国传统礼器“鼎”的联想 中国馆施工现场49 1.4 悬挑结构 50 1.4 悬挑结构 设计采用钢－混凝土组合结构设计采用钢－混凝土组合结构，，结构总高度结构总高度68m68m；；筒体间楼盖向上逐筒体间楼盖向上逐层挑出层挑出，呈四棱台斗冠状；四个筒，呈四棱台斗冠状；四个筒体外侧标高体外侧标高33.3m33.3m处，共挑出处，共挑出2020根根800mm800mm××1500mm1500mm的方钢管混凝土的方钢管混凝土斜撑斜撑，，作为标高作为标高38.7m~60.3m38.7m~60.3m处楼盖体系的处楼盖体系的竖向支承，形成建筑的倒梯形造型，竖向支承，形成建筑的倒梯形造型，屋面悬挑部分施加有水平预应力屋面悬挑部分施加有水平预应力。
51 1.4 悬挑结构 52 。