梁和懸挑結(jié)構(gòu)

1、建筑結(jié)構(gòu)選型課件郵箱：jgxx_密碼：2015c2011.1 1.1 梁的形式梁的形式1.2 1.2 梁的受力與變形梁的受力與變形1.3 1.3 梁式結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例梁式結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例1.4 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)懸挑結(jié)構(gòu)第一章第一章 梁和懸挑結(jié)構(gòu)梁和懸挑結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求了解梁的不同型式及受力與變形，了了解梁的不同型式及受力與變形，了解懸挑結(jié)構(gòu)。解懸挑結(jié)構(gòu)。 第一章 梁和懸挑結(jié)構(gòu) 梁梁(beam)主要承受主要承受垂直垂直于梁軸線方向的于梁軸線方向的荷載作用荷載作用板板梁梁柱柱拱拱4123 人們居住和工作的建人們居住和工作的建筑物均是由各個(gè)筑物均是由各個(gè)單一空單一空間間構(gòu)成，而每一個(gè)空間構(gòu)成，而每一

2、個(gè)空間又是由又是由基本構(gòu)件基本構(gòu)件組成。組成。建筑物的基本結(jié)構(gòu)形式建筑物的基本結(jié)構(gòu)形式可分為可分為 1.1 梁的形式石石 梁梁材材 料料截面截面支座約束支座約束靜定梁靜定梁超靜定梁超靜定梁矩形梁矩形梁圓形梁圓形梁工字型梁工字型梁木木 梁梁鋼鋼 梁梁鋼筋混凝土梁鋼筋混凝土梁預(yù)應(yīng)力混凝土梁預(yù)應(yīng)力混凝土梁鋼鋼- -鋼筋混凝土梁鋼筋混凝土梁槽形梁槽形梁主主 梁梁布置方式布置方式支承方式支承方式簡支梁簡支梁懸臂梁懸臂梁次次 梁梁過過 梁梁圈圈 梁梁連連 梁梁連續(xù)梁連續(xù)梁 1.1 梁的形式石梁石梁石材抗壓強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度低。高石材抗壓強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度低。高度大，而跨度較小。度大，而跨度較小。帕提農(nóng)神廟帕提

3、農(nóng)神廟 1.1 梁的形式1.1.1梁按材料分類7太和殿太和殿，俗稱金鑾殿，殿高35米，面積2381平方米，是中國最大的一座木結(jié)構(gòu)宮殿。面闊11間，進(jìn)深5間，為中國古代殿宇最高等級。 1.1 梁的形式8 1.1 梁的形式木梁木梁木材自重輕，抗壓抗拉、強(qiáng)度高。木材自重輕，抗壓抗拉、強(qiáng)度高。截面小，跨度大，使用方便。木材截面小，跨度大，使用方便。木材防腐、防火、防蛀性能差，且資源防腐、防火、防蛀性能差，且資源有限，現(xiàn)代建筑逐步淘汰。有限，現(xiàn)代建筑逐步淘汰。膠合木膠合木 用膠粘方法將木料或木料與膠合板拼接成尺寸與形狀符合要求而又具有整體木材效能的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)。膠合木結(jié)構(gòu)于1907年首先在德國問世，至40

4、年代中期已發(fā)展成為現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要分支。廣泛應(yīng)用于各種工程上。1.1.1梁按材料分類 1.1 梁的形式西班牙塞維利亞市中心木結(jié)構(gòu)10國家體育場鳥巢國家體育場鳥巢 1.1 梁的形式鋼梁：1.1.1梁按材料分類 1.1 梁的形式鋼梁鋼梁鋼梁強(qiáng)度高，施工方便。鋼梁自重鋼梁強(qiáng)度高，施工方便。鋼梁自重比相同跨度混凝土梁比相同跨度混凝土梁輕輕。維護(hù)費(fèi)用。維護(hù)費(fèi)用較高，房屋建筑較少使用，但在廠較高，房屋建筑較少使用，但在廠房、橋梁中應(yīng)用較廣泛。房、橋梁中應(yīng)用較廣泛。1.1.1梁按材料分類 1.1 梁的形式混凝土梁混凝土梁砼梁由砼和鋼筋共同工作，砼梁由砼和鋼筋共同工作，砼受壓砼受壓，鋼筋受拉鋼筋受拉，受力

5、明確，構(gòu)造簡單，但其自重較大，跨度一般受力明確，構(gòu)造簡單，但其自重較大，跨度一般不超過不超過12米。米。預(yù)應(yīng)力砼梁預(yù)應(yīng)力砼梁預(yù)應(yīng)力砼梁在受拉區(qū)施加預(yù)應(yīng)力砼梁在受拉區(qū)施加預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力，可有效控制裂，可有效控制裂縫和撓度?？p和撓度。鋼鋼- -鋼筋砼梁鋼筋砼梁下部鋼材受下部鋼材受拉拉，上部鋼筋砼受，上部鋼筋砼受壓壓，充分利用其材，充分利用其材料特性。（上部普通鋼筋混凝土板，下部鋼梁或料特性。（上部普通鋼筋混凝土板，下部鋼梁或鋼桁架）鋼桁架）1.1.1梁按材料分類 1.1 梁的形式1.1.1梁按材料分類混凝土和鋼筋協(xié)調(diào)工作原理：鋼筋砼梁截面型式鋼筋砼梁截面型式鋼梁截面型式鋼梁截面型式 1.1 梁的形式

6、1.1.2梁按截面分類：雙坡薄腹梁魚腹梁空腹梁 1.1 梁的形式根據(jù)簡支梁的彎矩和剪力的分布特點(diǎn)，可分為以下三類薄腹梁： 通過增加梁高來提高梁的抗彎承載力。 普通鋼筋混凝土薄腹梁的跨度為：612m，預(yù)應(yīng)力混凝土薄腹梁的使用跨度為1218m。 1.1 梁的形式懸臂梁懸臂梁 梁的一端固定在支座上，使該端不能梁的一端固定在支座上，使該端不能轉(zhuǎn)動(dòng)，也不能產(chǎn)生水平和垂直移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，也不能產(chǎn)生水平和垂直移動(dòng)。 梁的兩端擱置在支座上，但支座僅使梁的兩端擱置在支座上，但支座僅使梁不產(chǎn)生垂直移動(dòng)，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。為使整梁不產(chǎn)生垂直移動(dòng)，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。為使整個(gè)梁不產(chǎn)生水平移動(dòng)，加設(shè)鉸支座和滾動(dòng)個(gè)梁不產(chǎn)生水平移動(dòng)，加設(shè)鉸支

7、座和滾動(dòng)支座。支座。支承支承方式方式簡支梁簡支梁連續(xù)梁連續(xù)梁 具有兩個(gè)以上支座的梁。具有兩個(gè)以上支座的梁。1.1.3梁按支座約束分類簡支梁簡支梁懸臂梁懸臂梁 玻璃走廊鳥瞰美國玻璃走廊鳥瞰美國大峽谷大峽谷 1.1 梁的形式1.1.3梁按支座約束分類q連續(xù)梁連續(xù)梁 1.1 梁的形式 1.1 梁的形式超靜定梁超靜定梁 靜定梁靜定梁靜定多跨梁靜定多跨梁連續(xù)梁連續(xù)梁單跨梁單跨梁多跨梁多跨梁1.1.3梁按支座約束分類根據(jù)跨數(shù)的不同分類： 1.1 梁的形式次梁次梁次梁直接承受板傳來的荷載。次梁直接承受板傳來的荷載。主梁主梁主梁除承受板直接傳來的荷載外，主梁除承受板直接傳來的荷載外，還承受次梁傳來的荷載。還承

8、受次梁傳來的荷載。連梁連梁連梁主要用于連接兩榀框架，使其連梁主要用于連接兩榀框架，使其成為一個(gè)整體。成為一個(gè)整體。圈梁圈梁圈梁一般用于磚混結(jié)構(gòu)，將整個(gè)建圈梁一般用于磚混結(jié)構(gòu)，將整個(gè)建筑圍成一體，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能筑圍成一體，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能。過梁過梁過梁一般用于門窗洞口的上部，用過梁一般用于門窗洞口的上部，用以承受洞口上部結(jié)構(gòu)的荷載。以承受洞口上部結(jié)構(gòu)的荷載。在結(jié)在結(jié)構(gòu)中構(gòu)中的位的位置置1.1.4梁按在結(jié)構(gòu)中的位置分類建筑剖視圖建筑剖視圖 1.1 梁的形式1.1.4梁按在結(jié)構(gòu)中的位置分類 1.1 梁的形式鋼結(jié)構(gòu)建筑主梁，次梁鋼結(jié)構(gòu)建筑主梁，次梁次梁次梁次梁次梁主梁主梁主梁主梁 1.1 梁的形

9、式屋面板混合結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)豎向荷載豎向荷載通過通過磚墻磚墻傳到基礎(chǔ)上傳到基礎(chǔ)上圈梁的設(shè)置圈梁的設(shè)置1.1.4梁按在結(jié)構(gòu)中的位置分類 1.2 梁的受力與變形單跨梁在豎向均布荷載作用下的彎矩圖 梁主要承受梁主要承受垂直垂直于梁軸線方向的荷于梁軸線方向的荷載的作用載的作用, ,其內(nèi)力主其內(nèi)力主要為要為彎矩彎矩和和剪力剪力。 梁的變形主要是梁的變形主要是撓曲撓曲變形。梁的受變形。梁的受力與變形主要與梁力與變形主要與梁的的約束條件約束條件有關(guān)。有關(guān)。 1.2 梁的受力與變形 簡支梁簡支梁是靜定結(jié)是靜定結(jié)構(gòu)構(gòu), ,構(gòu)造簡單，施工構(gòu)造簡單，施工方便。但內(nèi)力及變形方便。但內(nèi)力及變形較大。常用于較大。常用于中小跨

10、中小跨度度建筑。建筑。 當(dāng)建筑物的當(dāng)建筑物的地基較地基較差時(shí)差時(shí)采用簡支梁結(jié)構(gòu)采用簡支梁結(jié)構(gòu)較為有利。簡支梁也較為有利。簡支梁也常被用來作為常被用來作為沉降縫沉降縫之間的連接構(gòu)件。之間的連接構(gòu)件。 1.2 梁的受力與變形 懸臂梁懸臂梁懸臂端無支承懸臂端無支承構(gòu)件，視野開闊構(gòu)件，視野開闊, ,空間布空間布置靈活。其置靈活。其缺點(diǎn)缺點(diǎn)是在結(jié)是在結(jié)構(gòu)的固定端有較大的構(gòu)的固定端有較大的傾傾覆力矩覆力矩。 設(shè)計(jì)時(shí)除了考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)除了考慮結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和變形外的強(qiáng)度和變形外, ,還要注還要注意結(jié)構(gòu)的意結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定性抗傾覆穩(wěn)定性。懸臂梁彎矩圖 1.2 梁的受力與變形 當(dāng)梁柱結(jié)構(gòu)當(dāng)梁柱結(jié)構(gòu)中柱剛度比梁剛度大

11、中柱剛度比梁剛度大很多且梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造為很多且梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造為剛接剛接時(shí)時(shí), ,可按兩端固定梁分析梁在豎向荷載作用下的內(nèi)力與變形可按兩端固定梁分析梁在豎向荷載作用下的內(nèi)力與變形 對于一般情況下對于一般情況下梁柱剛度相差不多梁柱剛度相差不多的情況的情況, ,則柱對梁的則柱對梁的約束作用應(yīng)視作約束作用應(yīng)視作彈彈性支承性支承, ,這時(shí)梁在豎這時(shí)梁在豎向荷載作用下的內(nèi)向荷載作用下的內(nèi)力和變形介于兩端力和變形介于兩端固定梁和兩端簡支固定梁和兩端簡支梁之間。梁之間。 1.2 梁的受力與變形 當(dāng)梁柱結(jié)構(gòu)當(dāng)梁柱結(jié)構(gòu)中柱剛度比梁剛度大中柱剛度比梁剛度大很多且梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造為很多且梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造為剛接剛接時(shí)時(shí), ,可按兩

12、端固定梁分析梁在豎向荷載作用下的內(nèi)力與變形可按兩端固定梁分析梁在豎向荷載作用下的內(nèi)力與變形比較：1.簡支梁與固端梁2.懸臂梁與固端梁3.外伸梁與簡支梁上海浦東國際機(jī)場第二航站樓 1.3 梁式結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例30上海浦東國際機(jī)場第二航站樓 1.3 梁式結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例整個(gè)屋蓋采用變截面箱形鋼梁，由于在中間兩個(gè)支點(diǎn)采用樹狀柱，整個(gè)屋蓋寬度范圍內(nèi)，分成了三個(gè)大跨兩個(gè)小跨，外帶兩個(gè)外伸段的五跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。樹狀柱樹狀柱梭形張懸梁截面增大截面變小31上海浦東國際機(jī)場第二航站樓邊跨 1.3 梁式結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例在箱形梁寬方向，箱形梁向大跨跨中逐漸分叉成兩根較窄的箱形構(gòu)件并為圍合出一個(gè)梭形空間。邊跨跨中梭形張懸梁中

13、間跨（梭型張弦梁結(jié)構(gòu)） 1.3 梁式結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例Y Y型柱型柱 1.3 梁式結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例 1.3 梁式結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例深圳文化中心深圳文化中心 1.4.1 1.4.1 懸挑結(jié)構(gòu)的形式：懸挑結(jié)構(gòu)的形式： 懸挑結(jié)構(gòu)懸挑結(jié)構(gòu)無端部支撐構(gòu)件、視野開闊、空間布置靈活，無端部支撐構(gòu)件、視野開闊、空間布置靈活，故常在故常在體育場看臺雨棚中應(yīng)用。體育場看臺雨棚中應(yīng)用。 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)懸挑結(jié)構(gòu)可采用混凝土結(jié)構(gòu)，也可采用鋼結(jié)構(gòu)。早期的懸挑結(jié)構(gòu)多采用混凝土結(jié)構(gòu)，若采用鋼筋混凝土屋面板（自重較大），懸挑跨度一般僅為數(shù)米至十余米，一般采用壓型鋼板結(jié)構(gòu)，懸挑跨度可達(dá)到2030m.近年較多采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，并采用薄膜結(jié)構(gòu)

14、覆蓋，跨度可達(dá)數(shù)十米。 意大利佛羅倫薩運(yùn)動(dòng)場大看臺鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，雨蓬挑梁伸出鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，雨蓬挑梁伸出17m17m上海八萬人體育場上海八萬人體育場 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，并采用薄膜結(jié)構(gòu)覆蓋，懸挑跨度可達(dá)數(shù)十米。如圖上海八萬人體育場，最大懸挑跨度達(dá)73.5m。上海八萬人體育場 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)懸挑結(jié)構(gòu)的固定端懸挑結(jié)構(gòu)的固定端有較大的傾覆力矩。有較大的傾覆力矩。一般認(rèn)為，懸挑結(jié)構(gòu)的抗傾覆安全系數(shù)一般認(rèn)為，懸挑結(jié)構(gòu)的抗傾覆安全系數(shù)應(yīng)應(yīng)大于大于1.51.5。抗傾覆平衡：抗傾覆平衡：抗傾覆力矩抗傾覆力矩/ /傾覆力矩傾覆力矩 1.5 1.5 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)1.4.21.4.2懸挑

15、結(jié)構(gòu)的抗傾覆平衡懸挑結(jié)構(gòu)的抗傾覆平衡上部壓重平衡上部壓重平衡 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)懸挑結(jié)構(gòu)四種抗傾覆平衡方式懸挑結(jié)構(gòu)四種抗傾覆平衡方式：下部拉壓平衡下部拉壓平衡懸挑網(wǎng)架、懸挑網(wǎng)殼常見 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)拉壓左右自平衡左右自平衡 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)副跨框架平衡：整個(gè)結(jié)構(gòu)可以看做是帶懸挑的框架副跨框架平衡：整個(gè)結(jié)構(gòu)可以看做是帶懸挑的框架結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。劇院挑臺常用 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)懸挑梁下懸挑梁下設(shè)設(shè)柱子柱子 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)懸挑結(jié)構(gòu)的受力：為了減小彎矩常用一下幾種方法。懸挑結(jié)構(gòu)的受力：為了減小彎矩常用一下幾種方法。懸挑梁懸挑梁下設(shè)下設(shè)斜斜撐撐 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)懸挑梁懸挑梁上部設(shè)上部設(shè)置置拉索拉索 1.4 懸

16、挑結(jié)構(gòu)成都體育場看臺挑棚 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)挑梁為塊體拼裝后張部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，采用工字型截面。1.4.31.4.3懸挑結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例懸挑結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例設(shè)16處雙柱雙梁變形縫，共布置104榀雙向?qū)ΨQ現(xiàn)澆鋼筋混凝土看臺框架及塊體拼裝懸挑雨棚結(jié)構(gòu)。47天津奧林匹克中心體育場 1.4 懸挑結(jié)構(gòu) 天津體育場的外觀造型以具有自然形態(tài)的露珠為主題，俗稱水滴。 體育場采用鋼管桁架懸挑結(jié)構(gòu)。整個(gè)屋架桁架落地，并以不同的曲率坡向地面，形似露珠。 體育場屋蓋主桁架懸挑跨度最長達(dá)90m, 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)上海世博會中國國家館中國館寓意“東方之冠”，并給人以中國傳統(tǒng)禮器“鼎”的聯(lián)想。中國館施工現(xiàn)場 1.4 懸挑結(jié)構(gòu) 1.4 懸挑結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)采用鋼混凝土組合設(shè)計(jì)采用鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)結(jié)