建筑結構分類和基本計算原理(1-2章）

1、建筑結構分類和基本計算原理(1-2章）2 第一章 緒論1.1 建筑結構的分類1.2 各種建筑結構特點及應用情況1.3 建筑結構基本理論及設計方法的發(fā)展1.4 建筑結構課程的要求、注意的問題3第一章 （共一講） 本章的主要內容：建筑結構的分類；各類結構的優(yōu)缺點及其應用和發(fā)展簡況；本課程的學習方法和需要注意的問題。第一講能力訓練141.1 建筑結構的分類一.建筑結構定義 簡單的說就是房屋的承重骨架。第一章 總論1.1 建筑結構的分類二、建筑結構的組成柱下基礎樓板柱梁梁墻樓梯墻下基礎地下室底板5第一章 總論1.1 建筑結構的分類三.建筑結構的分類按所用材料的不同分為：1）混凝土結構（以混凝土為主要材

2、料的結構）包括： 鋼筋混凝土結構配置受力的普通鋼筋，鋼筋網或鋼骨架； 預應力混凝土結構 配置預應力鋼筋的混凝土結構； 素混凝土結構 沒有配置受力的鋼筋的混凝土結構。62）鋼結構:以鋼材(鋼板、型鋼）為主制作的結構3）砌體結構:由塊材通過砂漿砌筑而成的結構4) 木結構 :指全部或大部分用木材制作的結構5）混合結構:由兩種及兩種以上材料作為主要承重結構 的房屋此外還有鋼混凝土組合結構、鋼管混凝土等。 第一章 總論1.1 建筑結構的分類 按其承重結構的類型分為： 1）框架結構2）剪力墻結構3）框架剪力墻結構4）筒體結構。本 章 目 錄71）框架結構采用梁、柱組成的結構體系作為建筑承重結構?？蚣芙Y構的

3、主要構件是梁和柱，而墻體只是作為 圍護構件?？梢宰龀深A制或現澆框架，平面布置比較靈活， 可以獲得較大的使用空間，比混合結構強度高整體性強，但隨層數增多抗側 剛度不足。 請看框架結構組成第一章 總論1.1 建筑結構的分類82）剪力墻結構 利用建筑物的縱向及橫向的鋼筋混凝土墻體作為 主要承重構件，再配以梁板組成的承重結構體系。其墻體同時也起圍護及分割房間的作用。整體性好，剛度大，抗震性能好，適于建造高層 建筑（1050層范圍內都適用）。不過剪力墻間距太小，平面布置不靈活，自重 大，不適應建造公共建筑，一般適用于建造住宅。 請看剪力墻結構組成第一章 總論1.1 建筑結構的分類93）框架剪力墻結構 框

4、架結構的基礎上，沿框架縱、橫方向的某些位 置，在柱與柱之間設置數道鋼筋混凝土墻體作為 剪力墻。因此它是框架和剪力墻的有機結合，綜合了二者 的優(yōu)點：一個布置靈活，一個抗側力高。 請看框架剪力墻結構組成第一章 總論1.1 建筑結構的分類104）筒體結構 用鋼筋混凝土墻組成一個筒體作為房屋的承重結構筒體可以由密柱深梁組成一個筒體，也可以用多個 筒體組成筒中筒、束筒，還可以將框架和筒體聯(lián)合 起來組成框筒結構。筒體結構在各個方向的抗側剛度都很大，是目前高 層建筑中較多采用的結構形式?？蛲彩巧蟼€世紀60 年代由美國工程師法盧齊坎恩第一次提出來的。 請看筒體結構組成 其它結構還有殼體結構、網架結構、懸索結構

5、等等，它們大多用于大跨度結構中。第一章 總論1.1 建筑結構的分類111.2 各種建筑結構特點及應用情況一.鋼筋混凝土結構 第一章 總論1.2 各種建筑結構特點及應用情況 1.鋼筋混凝土的組成： 鋼筋+混凝土 (混凝土:現代主要的人造工程結構材料) 2.兩種材料的基本力學特性： 鋼筋 抗拉與抗壓強度較高，破壞時表現出較好的延性； 混凝土抗壓強度高，抗拉強度遠低于其抗壓強度 （之比約為10%，破壞時具有明顯的脆性性質）12第一章 總論1.2 各種建筑結構特點及應用情況 4.關于鋼筋混凝土梁與素混凝土梁的比較試驗： （1）試驗情況介紹：同條件下的對比試驗； 請看素混凝梁實驗（40秒) 請看鋼筋混凝

6、土梁實驗(2分）3.配筋的基本原則 ：使鋼筋在結構中處于受拉；使混凝土在結構中處于受壓。 素混凝土梁 承載力低，一開裂即告破壞，破壞前無預兆（為脆性）； 鋼筋混凝土梁承載力高，混凝土開裂后，其承擔的拉應力轉移到鋼筋。 請看圖片（2）試驗結果小結：13第一章 總論1.2 各種建筑結構特點及應用情況 鋼筋和混凝土之間存在有良好的粘結力，在荷載作用下，可以保證兩種材料協(xié)調變形，共同受力； 鋼筋與混凝土具有基本相同的溫度線膨脹系數（鋼材為1.210-5，混凝土為(1.01.5)10-5），因此當溫度變化時，兩種材料不會產生過大的變形差而導致兩者間的粘結力破壞。5.鋼筋與混凝土共同工作的條件： 鋼筋（材

7、）和混凝土兩種材料的物理力學性能很不相同，他們可以結合在一起共同工作，是因為：14第一章 總論1.2 各種建筑結構特點及應用情況 6.配筋的基本要求 ：（1）鋼筋的布置（即在結構中的位置）和數量由計算確定；（2）在鋼筋的端部應有錨固長度或彎鉤（常稱為構造要求）。157 混凝土結構的優(yōu)缺點：優(yōu)點 材料利用合理： 鋼筋和混凝土的材料強度可以得到充分發(fā)揮，結構承載力與剛度比例合適，基本無局部穩(wěn)定問題，單位應力價格低，對于一般工程結構，經濟指標優(yōu)于鋼結構。 可模性好： 混凝土可根據需要澆筑成各種性質和尺寸，適用于各種形狀復雜的結構，如空間薄殼、箱形結構等。 耐久性和耐火性較好，維護費用低： 鋼筋有混凝

8、土的保護層，不易產生銹蝕，而混凝土的強度隨時間而增長；混凝土是不良熱導體，30mm厚混凝土保護層可耐火2小時，使鋼筋不致因升溫過快而喪失強度。第一章 總論1.2 各種建筑結構特點及應用情況 16 現澆混凝土結構的整體性好： 通過合適的配筋，可獲得較好的延性，適用于抗震、抗爆結構；同時防振性和防輻射性能較好，適用于防護結構。 剛度大、阻尼大： 有利于結構的變形控制。 易于就地取材： 混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年來，已有利用工業(yè)廢料來制造人工骨料，或作為水泥的外加成分，改善混凝土的性能。第一章 總論1.2 各種建筑結構特點及應用情況17缺點： 自重大：不適用于大跨、高層結構。第一章

9、總論1.2 各種建筑結構特點及應用情況 抗裂性差：普通RC結構，在正常使用階段往往帶裂縫工作，環(huán)境較差(露天、沿海、化學侵蝕)時會影響耐久性；也限制了普通RC用于大跨結構，高強鋼筋無法應用。 承載力有限：在重載結構和高層建筑底部結構，構件尺寸太大，減小使用空間。 施工復雜，工序多（支模、綁鋼筋、澆筑、養(yǎng)護），工期長，施工受季節(jié)、天氣的影響較大。 混凝土結構一旦破壞，其修復、加固、補強比較困難。188 混凝土結構的發(fā)展與應用概況混凝土結構的開始應用于土木工程距今僅150多年。1824年英國人阿斯普丁(J.Aspdin)發(fā)明硅酸鹽水泥。1849年法國人朗波(L.Lambot)制造了第一只鋼筋混凝土

10、小船。 1872年在紐約建造第一所鋼筋混凝土房屋。 與磚石結構、鋼木結構相比，混凝土結構的歷史并不長，但發(fā)展非常迅速，是目前土木工程結構中應用最為廣泛結構，而且高性能混凝土和新型混凝土結構形式還在不斷發(fā)展。第一章 總論1.2 各種建筑結構特點及應用情況19第一階段：從鋼筋混凝土的發(fā)明至上世紀初鋼筋和混凝土的強度都比較低。主要用于建造中小型樓板、梁、柱、拱和基礎等構件。第一章 總論1.2 各種建筑結構特點及應用情況混凝土結構的發(fā)展在結構方面：目前，鋼筋混凝土結構向大跨度、高層發(fā)展 在材料方面：向高強、輕質、耐久、抗震的方向發(fā)展。 20第一章 總論1.2 各種建筑結構特點及應用情況第二階段：從上世

11、紀20年代到第二次世界大戰(zhàn)前后混凝土和鋼筋強度的不斷提高。1928年法國杰出的土木工程師E.Freyssnet發(fā)明了預應力混凝土，使得混凝土結構可以用來建造大跨度21第一章 總論1.2 各種建筑結構特點及應用情況第三階段：二戰(zhàn)以后到現在隨著建設速度加快，對材料性能和施工技術提出更高要求，出現裝配式鋼筋混凝土結構、泵送商品混凝土等工業(yè)化生產技術。高強混凝土和高強鋼筋的發(fā)展、計算機的采用和先進施工機械設備的發(fā)明，建造了一大批超高層建筑、大跨度橋梁、特長跨海隧道、高聳結構等大型工程，成為現代土木工程的標志。22二.砌體結構 第一章 總論1.2 各種建筑結構特點及應用情況 1.砌體結構的組成：砌塊砂漿

12、 2.材料的基本力學特性： 砌體抗壓強度較高，但抗拉強度很低；：優(yōu)點： 較易就地取材、具有很好的耐火性，以及較好的化學及大氣穩(wěn)定性、成本低較經濟。缺點： 自重大，強度低、砌筑工作繁重、砂漿和砌塊的粘結力較 弱、占用農田，影響環(huán)境。23第一章 總論1.2 各種建筑結構特點及應用情況 （1）發(fā)展： 歷史悠久：考古資料表明，我國在新石器時代末期（約60004500年前），已有地面木架建筑和木骨泥墻建筑。分為三個階段：第一階段：在清朝末年，19世紀中葉以前 主要以城墻、佛塔和少數磚砌重型穹拱佛殿以及石橋等。 代表有萬里長城、南京靈谷寺無梁殿后面走廊的磚砌穹窿、 河北趙縣的趙州橋。 4.砌體結構在我國的

13、的發(fā)展與應用情況：24第一章 總論1.2 各種建筑結構特點及應用情況 第三階段：解放后到現在 在原有基礎上有了長足的進步。無論在橋梁、房屋，且在新結構、新技術方面也有了很大的發(fā)展，并建立了具有我國特色的結構設計計算理論。第二階段：19世紀中葉到解放前 砌體材料主要還是粘土磚，由于在封建及后來的半殖民地半封建制度下，磚石結構的實踐和理論發(fā)展緩慢。（2）發(fā)展趨勢：高強、空心、薄壁大板和配筋砌體等。25三.鋼結構 第一章 總論1.2 各種建筑結構特點及應用情況 1.鋼結構的特點 ：優(yōu)點：（1）強度高、強重比大；塑性、韌性好；（2）材質均勻，符合力學假定，安全可靠度高；（3）工廠化生產，工業(yè)化程度高，

14、施工速度快；缺點： 鋼結構耐熱不耐火；易銹蝕，耐腐性差。 26第一章 總論1.2 各種建筑結構特點及應用情況 2. 鋼結構的應用 ：（1）重型結構及大跨度建筑結構；（2）多層、高層及超高層建筑結構；（3）輕鋼結構；（4）塔桅等高聳結構；（5）鋼混凝土組合結構。我國是最早應用鋼結構的國家，但是歷史的原因致使現代建筑鋼結構的應用及發(fā)展與發(fā)達國家相比，已有相當大的差距。 274 鋼結構的初始缺陷幾何缺陷：初彎曲 初傾斜 桿件長度誤差材料缺陷：鋼材并非理想的勻質體和各向同性體本 章 目 錄第一章 總論工廠制造：驗收、放樣、加工、裝配、矯正、除銹和涂漆工地安裝：擴大拼裝、吊裝就位、臨時固定、最后固定3

15、鋼結構的建造過程1.2 各種建筑結構特點及應用情況 5 鋼結構的發(fā)展發(fā)展低合金高強度鋼材和型鋼品種結構和構件設計計算方法的深入研究結構形式的革新結構優(yōu)化設計281.3 建筑結構基本理論及設計 方法的發(fā)展一.結構設計方法的發(fā)展過程 1. 彈性理論為基礎的容許應力設計方法2. 破壞階段設計方法3. 極限狀態(tài)設計方法4. 概率設計法：以近似概率為基礎的極限 狀態(tài)設計法。未來：全概率設計法、生命全過程設計法第一章 總論1.3 建筑結構基本理論及設計方法的發(fā)展29二.我國現行結構設計規(guī)范（部分） 建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準GB50068-2001建筑結構荷載規(guī)范GB5009-2001混凝土結構設計規(guī)范G

16、B50010-2002砌體結構設計規(guī)范GB50003-2001鋼結構設計規(guī)范GB50017-2003。設計人員必須遵照各種結構類型設計規(guī)范或規(guī)程進行設計。各種設計規(guī)范或規(guī)程是具有約束性和立法性的文件，其目的 是使工程結構的設計在符合國家經濟政策的條件下，保證設計 質量和工程項目的安全可靠。注意在學習中，有關基本理論的應用最終都要落實到規(guī)范的 具體規(guī)定。第一章 總論1.3 建筑結構基本理論及設計方法的發(fā)展本 章 目 錄301.4 建筑結構課程的要求、注意的問題一.要求1.掌握結構材料的力學性能；2.掌握結構設計的基本原則；3.熟悉結構設計規(guī)范和其它相應規(guī)范；4.熟練基本的設計計算、查閱有關表格和

17、構造要求；5.學會識讀結構施工圖，正確理解設計意圖。 第一章 總論1.4 建筑結構課程的要求、特點及學習方法311.4 建筑結構課程的要求、特點及學習方法第一章 總論1.應通過實習、參觀等各種渠道，了解建筑物各構件的受力特點、結構布置、結構構造，從而來積累感性認識。二. 學習中應注意的問題2.完成一定量的習題有助于理解和掌握本課程的內容和基本概念；按要求完成單項能力訓練和綜合能力訓練，在掌握知識的前提下培養(yǎng)職業(yè)能力。32第一章 緒論1.4 建筑結構課程的要求、特點及學習方法3.建筑結構材料的力學性能、結構構件的內力計算與建筑材料、建筑力學課程密切相關，建筑結構課程是建筑施工、建筑施工項目管理、

18、地基與基礎等課程的基礎課程。因此學好本課程，有助于理解和學好其他課程。4.建筑結構構件的計算方法，大部分是建立在實驗的基礎上，特別是混凝土和砌體構件，由于所用材料的物理力學性能的復雜性，對實驗的依賴性很強。學習中要特別注意計算公式的適用范圍和限制條件。 33第一章 緒論1.4 建筑結構課程的要求、特點及學習方法5.本課程中涉及眾多的構造措施與結構計算，它們在課程中有著同等重要的地位。各種構造措施是長期科學實驗和工程實踐經驗的總結，是對結構計算中未考慮到的因素所采取的技術措施。工程事故常常是由于不重視構造措施或構造措施不當而發(fā)生的。因此在學習中要充分重視構造措施和構造處理，并注意弄清其中的道理。

19、34第一章 緒論6.建筑結構設計規(guī)范、規(guī)程是多年來建筑科學研究成果和工程實踐經驗的總結，是國家頒布的技術規(guī)定和標準，已具有某些法律性質，設計、施工、工程管理人員應嚴格遵守和執(zhí)行。在學習本課程時，自覺查閱、熟悉有關規(guī)范，以便于工作中應用。1.4 建筑結構課程的要求、特點及學習方法35第一章 緒論1.4 建筑結構課程的要求、特點及學習方法三.本課程的教學環(huán)節(jié)1.課堂教學及討論；2.教學試驗；（實驗錄像）3.單項能力訓練；（在課堂或課后）4.綜合能力訓練（專題訓練、課程設計）；5.工程經驗積累（自行安排）。本 章 目 錄作業(yè)思考題36 容許應力設計法鋼筋混凝土結構的受力性能不是彈性的；結構中一點達到

20、容許應力，結構即認為失效；沒有考慮結構功能的多樣性要求；安全系數是憑經驗確定的，缺乏科學依據。37 破損階段設計法 整個截面達到極限承載力才認為失效，考慮了材料塑性和強度的充分發(fā)揮，極限荷載可以直接由試驗驗證，構件的總安全度較為明確。 但安全系數K仍然憑經驗確定， 沒有考慮結構功能的多樣性要求的問題。38極限狀態(tài)設計法 除要求對承載力極限狀態(tài)進行設計外，還包括的撓度和裂縫寬度（適用性）的極限狀態(tài)的設計。 對于承載力極限狀態(tài)，針對荷載、材料的不同變異性，不再采用單一的安全系數，而采用的多系數表達， 材料強度 fck 和 fsk 是根據統(tǒng)計后按一定保證率取其下限分位值，反映的材料強度的變異性。 荷

21、載值 qik 也盡可能根據各種荷載的統(tǒng)計資料，按一定保證率取其上限分位值。 荷載系數 kqi ，材料強度系數 kc 和 ks 仍按經驗確定，但對于不同荷載的變異大小，可取不同的荷載系數。39以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計法 由于實際結構中的不確定性，因此無論如何設計結構，都會有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。 為了科學定量的表示結構可靠性的大小，采用概率方法是比較合理的。 失效概率越小，表示結構可靠性越大。因此，可以用失效概率來定量表示結構可靠性的大小。結構可靠性的概率度量稱為結構可靠度。 當失效概率Pf小于某個值時，人們因結構失效的可能性很小而不再擔心，即可認為結構設計是可靠的。該

22、失效概率限值稱為容許失效概率Pf。失效概率Pf = P (S R)404142 4344PPPP素混凝土梁承載力小，破壞突然鋼筋混凝土梁承載力大，變形性能好，破壞有預告配筋的作用： （1）提高結構的承載力；（2）調整結構的破壞形態(tài)。 45北京飯店新樓46 47 48 49 廣州白云賓館36004000800080006600030003600030006600080008000400036007000078507850230033層，112.45米，剪力墻結構，1976年建成，國內首棟百米高層。5051鋼管混凝土結構 工程實例美國西雅圖雙聯(lián)廣場大廈58層四根大鋼管混凝土柱混凝土抗壓強度133M

23、pa管壁厚30mm承受60%豎向荷載52鋼混凝土組合結構53筒中筒結構體系深圳發(fā)展中心54多筒結構體系成 束 筒55巨形框架結構5657585960砌體結構61木結構62混合結構63萬里長城64趙州橋65第 一 講 思 考 題1、什么是建筑結構？按照所用材料的不同，建筑結構可以分為哪幾類？各有何特點？2、混凝土結構房屋中各個構件的受力特點是什么？3、簡述建筑結構的結構及材料發(fā)展方向。低面背景簡約商務風PPT模板2015LOGO所涉及提供的PPT模板、PPT圖片、PPT圖表等PPT素材大多 來自PPT設計大師（PPT原創(chuàng)作者個人）授權發(fā)布作品、PPT設計公司免費作品、互聯(lián)網免費共享資源精選以及部

24、分原創(chuàng)作品，分享給PPT愛好者交流學習 之用，我們并未授權您將這些PPT模板、素材、圖片用于任何商業(yè)及其他用途，如果要使用請聯(lián)系原作者并征求作者同意。69為什么要進行事故分析？702011年15月份各類事故對比月份安全、環(huán)保事故生產事故未遂事故事故總數事故總損失（元）一月321639028二月32167100三月1471210590四月21694128五月44111930200合計1313265291046分析說明：1月TZB酯化崗位員工在分層提取時，未關閉通往排污池的排污閥，導致500L料液跑掉，直接經濟損失30000元，占總損失77%。3月份TZB員工白班交接班不到位，導致在回收車間的回收

25、酒精操作一晚無人管，致玻璃冷凝器次日破裂，冰鹽損失16公分，乙醇損失500kg，直接經濟損失6000元，占總損失85%。5月份回收車間員工燒傷（6222元）、倉儲員工手壓傷（3448元）、SBA車間員工腦部受傷（7330元），PLA跑料（5000元）、回收車間跑冰鹽（5000元）、中試車間跑冰鹽（5000元）。因員工操作馬虎、工作不負責，造成的生產事故有12起，直接損失65200元，占總損失72%。712011年國內事故摘錄1、 2011年5月28日晚上9點31分，位于淄博市桓臺縣唐山鎮(zhèn)境內的山東寶源化工股份有限公司一車間發(fā)生爆燃事故，造成2人死亡，8人受傷。 2、2011年5月12日1時40

26、分，位于山西運城市鹽湖區(qū)龍居鄉(xiāng)二十里店村的山西三維豐?；び邢薰景l(fā)生火災并伴隨小規(guī)模的爆炸。3、2011年5月10日13時許，位于廣州市黃埔區(qū)的中石化廣州分公司203號汽油罐灌頂呼吸閥著火爆炸。據介紹，爆炸事故是由氣泄漏發(fā)生閃燃所致，導致7名施工人員受傷，其中3人傷勢嚴重。4、2011年5月2日中午12時52分，位于浙江省衢州市的巨化集團北二道的錦綸廠發(fā)生火災，熊熊的火光借著風勢躥到空中達數十米之高。衢州消防支隊接到報警后，立即調集市區(qū)三個消防中隊以及巨化集團專職消防隊共13輛消防車100多名官兵展開滅火戰(zhàn)斗。5、2011年4月13日22時12分，黑龍江省大慶市讓胡路區(qū)喇嘛甸鎮(zhèn)富鑫化工廠非法生產偶氮二異丁腈過程中發(fā)生爆炸燃燒?，F場作業(yè)人員共計14人，9人當場死亡（6男3女）。6、2011年4月12日凌晨5時47分，位于榆林錦界工業(yè)園區(qū)的神木化學工業(yè)公司一期20萬噸甲醇裝置因一處管線開裂，氫氣泄露，引發(fā)閃爆并起火，事故未造成人員傷亡。722011年國內事故摘錄7、 2011年4月1日晚上20時35分，位于縉云縣東渡鎮(zhèn)的浙江宏威車業(yè)有限公司一車 間發(fā)生一起爆炸事故，造成現場作業(yè)工人3人當場死亡，3人受傷。其中2名傷者 經醫(yī)院搶救無效死亡，1人仍在救治中。8、 2011年3月31日下午17時，位于武漢市東西湖區(qū)京港澳高速往港澳方向114