《建筑结构选型》课程教学大纲

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1、建筑结构选型课程教学大纲课程代码：120132011课程英文名称： Selection of structural design课程总学时：32 讲课：32 实践：0 习题：0适用专业：建筑学大纲编写（修订）时间：2017年2月一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标1.课程地位：建筑结构选型课程是建筑学专业学生的一门专业必修课，其基本出发点是紧密结合建筑学专业实际的需要提供相应结构的基本概念知识。 基本目的和意义在于，使学生通过学习后，能掌握基本结构知识，在进行建筑构思和设计中，增强建筑中结构的合理性与可行性，做出比较经济合理、切实可行的建筑方案与设计，以求得建筑艺术与建筑技术的完美结合。

2、同时，加深同学们对一般性房屋结构设计方法的了解，拓宽结构专业方面的知识，开阔学生的眼界和思路。 2.教学目标：通过学习后，能掌握基本结构知识，在进行建筑构思和设计中，增强建筑中结构的合理性与可行性，做出比较经济合理、切实可行的建筑方案与设计，以求得建筑艺术与建筑技术的完美结合。同时，加深同学们对一般性房屋结构设计方法的了解，拓宽结构专业方面的知识，开阔学生的眼界和思路。（二）知识、能力及技能方面的基本要求课程需要掌握的知识要点：1、了解梁和悬挑构件的形式，掌握梁和悬挑构件的受力及变形特点；2、了解桁架结构的特点及应用； 3、掌握单层刚架的受力特点及刚架的结构形式，能够合理地进行刚架结构的选形；

3、4、掌握拱结构的受力特点及结构形式，能够对拱式结构进行合理的选型和布置；5、掌握钢筋混凝土圆顶、筒壳与锥壳、双曲扁壳、双曲抛物面扭壳及折板的特点；6、了解网架结构的特点以及网架结构的发展概况和受力特点。（三）实施说明1.教学条件(1) 采用辅助教材及参考书目作为教学辅导资料；(2) 以国家标准规范为指定设计参照标准；(3) 为学生提供指定专业制图教室、制图桌、制图工具等；(4) 学生课下自学可利用系资料室、校图书馆、网络资源。2.教学手段(1) 理论讲授课采用多媒体进行教学；(2) 习题课采用“教师讲解+分组讨论”方式进行教学。3.教学方法(1) 采用启发式课堂教学，先将矛盾或问题提出，引导学

4、生主动思考产生矛盾的主要原因和解决矛盾的方法。着重讲清楚基本概念和分析问题的基本思路，逐步培养学生综合分析问题的整体思维能力。 (2) 采用讨论式现场参观或工程案例观摩。 (3) 通过习题课以及课程作业巩固场地设计基础知识。 （四）对先修课的要求先修课程：无 （五）对习题（讨论）课、实践环节的要求无（六）课程考核方式1.考核方式本课程为考试课，采用“期末成绩”的综合评分标准进行考核。成绩构成课程成绩=期末成绩（100%）注：为了巩固和加强课堂教学效果，每堂课后均布置一定数量的作业。本课程考核方式为闭卷考试。期末考试成绩占100%（七）参考书目1、主要参考书：（1）建筑结构选型.张建荣 主编（第

5、2版），中国建筑工业出版社，2011（2）慎铁刚.建筑师结构学.天津大学出版社.1999年（3）叶献国. 建筑结构选型概论M. 武汉理工大学出版社.2003二、中文摘要建筑结构选型是建立在多学科、多专业基础知识上的综合性工程技术基础课，本大纲按学时16制定，具体学时分配可根据每学期的教学计划安排适当调动。现有教材普遍存在着编入的试验方法、设计方法、技术标准等内容滞后于现行的技术规范、设计规范、试验规程的现象，教师在执行教学任务中予以补充更新。三、课程学时分配表序号教学内容学时讲课实践习题1第一章 梁和悬挑构件22第二章 桁架（屋架）结构43第三章 单层刚架结构24第四章 拱式结构25第五章 钢

6、筋混凝土空间薄壁结构26第六章 平板网架结构27第七章 网壳结构28第八章 索结构29第九章 膜结构210第十章 大跨度建筑结构的其他形式211第十一章 多高层建筑的体系与结构布置412第十二章 多层建筑结构213第十三章 高层建筑结构214第十四章 楼梯结构215合计32四、教学内容及基本要求（标题黑体4号）第一章 梁和悬挑构件教学要求：了解梁和悬挑构件的形式，掌握梁和悬挑构件的受力及变形特点。教学重点与难点：梁和悬挑构件的受力及变形特点教学时数：理论教学2学时。教学内容： 1.1 梁的形式； 1.按材料来分(1) 石梁，古代埃及、西亚、希腊形成狭长式密柱林立的空间，如阿蒙神庙，帕提农神庙。

7、这是因为石村抗弯性能差(抗拉低，抗压高)所以石梁高度很大，极其笨重，跨度受限制， 可达89m (2) 木梁，古代亚州地区大面积才用，形式空间开阔通透，一般为框架结构，也有采用干式结构木材抗腐、防蛀、防火性能差且资源有限，木结构房屋轻巧、精致，且富于装饰(细部)自重轻抗拉、抗压、截面小，跨度大，可达11m 按外观还可分为直梁和月梁 近年来，胶合木结构有所发展 (3)钢梁，适用范围广泛，轻质高强 材料强度高，所需截面小，自重相对较小，抗拉抗压均强防腐防火差，造价高，一般采用土学形式空腹钢梁跨度可达18m以上 (4) 砼梁，受力明确，力学性能好砼受压，纵向钢筋受拉，箍筋受剪受到挠度和裂缝宽度条件的限

8、制，一般不超过12m预压力砼梁石受拉区预压应力控制梁 的裂缝窗度和挠度，跨度达18m；一般梁高为1/141/8L，梁宽为1/31/2梁高。 2.按截面形式分类焊接工字型钢梁，砼有 等变截面梁普通砼薄腹梁612m，预砼梁1218m 3.按支座约束条件分类 静定梁：单跨 多跨 超静定梁：1.2 梁的受力与变形 一、梁的受力特点 梁主要承受垂直于梁轴线方向的荷载的作用，这在各种受力体中是最不保理的一种：不能完全发挥材料(强度)力学性能。 内力主要为弯矩和剪力；扭矩轴力。 变形与约束条件有关:(1) 两端约束小，变形挠度大，内力大 适用：中小跨度建筑，地基较差，有不均匀沉降 不适用于跨度，外力较大的情

9、况(2) 两端约束大，变形小于，内力小于 当梁刚度柱刚度时最小 当梁刚度=柱刚度时，处于两端固定与两端简支之间。(3) 只有一端有约束，固定端有较大弯矩(倾覆力矩) 抗倾覆安全系数，强度变形 平衡方式四种，上压；下拉，左右自平衡，副跨框架两端外伸的简支梁及连续梁(4) 两端外伸的简支梁及连续梁 充分发挥材料力学性能 特点：内力小，刚度大，抗震好。 对支座变形敏感，易引起附加内力1.3 梁式结构的工程实例1.4 悬挑结构1.4.1 悬挑结构的形式1、结构特点：无端部支承构件，可以构成灵活的使用空间，不妨碍视线，同时在建筑造型上有利于穿插（图1-4-1）；2、主要应用：在挑檐、阳台、体育场看台的顶

10、棚等；3、材料选择：钢筋混凝土或钢结构；4、受力特点：除了需要进行强度和变形计算外，还需进行抗倾覆验算。1.4.2 悬挑结构的抗倾覆平衡1.4.3 悬挑结构的受力第二章 桁架（屋架）结构教学要求：掌握桁架结构的特点及应用。教学重点与难点：重点：桁架结构的特点及应用。教学时数：理论教学2学时。教学内容：1.1 桁架结构的受力特点1、 受力简支梁在外力作用下，产生弯矩和剪力，在其截面上产生正应力和剪应力，但其分而极不均匀，若以下边缘处材料强度作为控制值，中间部分材料不能充分发挥作用。且分布在上下边缘处材料剪力为0不能充分发挥其抗剪作用。因此，将中间部分挖空可减轻自重、节省材料，纵截面与横截面都可以

11、进行这种改变，当大幅度挖空后，中间只剩几根截面很小的连杆时，形成桁架。由梁到桁架虽然其结构整体来说其内力情况与简支梁完全一致，但它已由受弯构件变为轴向受力构件，传力路线发生了根本变化，将材料的抵抗力集中在最外边缘的纤维上，此时力臂最大上弦受压、下弦受拉，由此形成力偶来平衡外荷载产生的弯矩，剪力则由斜腹杆中的竖向分量来承担。2、 桁架结构内力与外形的关系 在桁架各杆件单元中内力的分布是不均匀的。（1）平行弦桁架 上下弦各节间内力随外荷载所产生的总弯矩而变化，跨中节间轴力大，支座处轴力较小。（2）三角形桁架 跨中节间轴力小 靠近支座处最大（3）抛物线形桁架 形状与简支梁弯矩图形相似，符合受荷后的内

12、力变化规律，内力分布均匀。 （4）折线形桁架 便于施工制作，将上弦各节点与弯矩图重合，在之间取直线，上下弦杆内各节间轴力基本相等。 （5）梯形桁架 介于矩形和三角形之间 有缓坡(接近矩形)与陡坡(接近三角形)之分。 腹杆受力与弦杆受力情况类似，在矩形、三角形相反抛物线、折线内力为零。 其间受力最为合理的为3和4。2.2 屋架结构的形式一、按材料 1、木屋架 （1）木屋架的典型型式是豪式屋架，因其适于木屋架表现在 a.屋架节间均匀杆件内力突变不致太大。 b.腹杆长度与杆件内力变化相一致。 c.屋架结点上相交的结点不多，适于木屋架的齿联结。 (2)豪式屋架可有：三角形、梯形、三角形适于18m以内跨

13、度。 (3)节间长度应控制在2-3m，适用跨度为12-18m，高跨比宜在1/5-1/4之间。 2、钢木组合屋架 将屋架下弦或腹杆等承受拉力较大的杆件采用钢材，提高屋架结构刚度和强度。 对于三角形屋架适用跨度为12-18m，梯形为18-24m。3、钢屋架 （1）典型型式是芬克式屋架，适用于钢屋架，因其： a.杆件长度较短 b.下弦受拉 c.施工方便 （2）形式主要有三角形、梯形、矩形。（3）主要用于大跨度建筑中，适用跨度为12-60m三角形高跨比1/6-1/4之间，梯形节间长度应与屋面板协调 三角形 芬克式12-18m 高跨比1/6-1/4梯 形 豪式12-30m 高跨比1/6-1/10 再分式

14、24-60m 高跨比1/8-1/10 4.轻型钢屋架： 三角形、三角拱、梭形屋架三种 轻型钢采用高强钢材质量轻、截面小。三角形相似于普通钢屋架，三角拱由两要斜梁一根拉杆组成梭形，取材方面，截面重心低空间刚度好，可不设支撑。由于腹杆不能受压，不能设置水平支撑和垂直支撑，因此侧向刚度小，适用跨度为18米以下，高跨比为1/9-1/12。 5.砼屋架 屋架形式多样，各项受力强度高，防腐蚀性能好。 屋架适用跨度为15-24m，预应力砼屋架适用跨度为18-36m。 6.砼一钢组合屋架 上弦和受压腹杆为砼构件，下弦和受拉腹杆为柔性钢筋，对材料的利用颇为充分。常见有：折线型组合一、三砼两级组合屋架。桥式屋架是将屋面板与屋架合二为一的结构体系。二、按形式分1、三角形：最大特点是上弦为两根直杆制作简单，但弦杆内力分布