建筑结构概论ppt课件.ppt
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- 建筑结构 概论 ppt 课件
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1、.绪绪 论论 建筑的三个最基本要素建筑的三个最基本要素 一、建筑结构与建筑的关系一、建筑结构与建筑的关系一、建筑结构与建筑的关系 建筑结构建筑结构 二、建筑结构的概念及分类绪绪 论论二、建筑结构的概念及分类二、建筑结构的概念及分类 作用作用 作用作用间接作用:间接作用:直接作用:直接作用: 指施加在结构上的集中力或分布力系即指施加在结构上的集中力或分布力系即荷载。荷载。指引起结构外加变形或约束变形的原因。指引起结构外加变形或约束变形的原因。如混凝土的收缩、温度变化、基础沉降差、地震等如混凝土的收缩、温度变化、基础沉降差、地震等.建筑结构建筑结构应用最广泛应用最广泛混凝土结构混凝土结构砌体结构砌
2、体结构钢结构钢结构木结构木结构(一)(一)建筑结构按建造材料的不同分类绪绪 论论二、建筑结构的概念及分类二、建筑结构的概念及分类1. 混凝土是人工石材,它由石子、砂粒、水泥、混凝土是人工石材,它由石子、砂粒、水泥、外加剂和水按一定比例拌合而成,简称外加剂和水按一定比例拌合而成,简称“砼砼”。混凝土材料像天然石材一样,承受压力的能力很混凝土材料像天然石材一样,承受压力的能力很强,但抵抗拉力的能力却很弱。而钢材则不然,强,但抵抗拉力的能力却很弱。而钢材则不然,其抗压和抗拉的能力都很强。于是,人们利用两其抗压和抗拉的能力都很强。于是,人们利用两种材料各自的特点,把它们有机地结合在一起共种材料各自的特
3、点,把它们有机地结合在一起共同工作,形成了用于工程实际的同工作,形成了用于工程实际的以混凝土为主制以混凝土为主制作的结构作的结构(Concrete Structure)。绪绪 论论二、建筑结构的概念及分类二、建筑结构的概念及分类2. 由块体(砖、石材、各种砌块)和砂浆砌筑而成由块体(砖、石材、各种砌块)和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构,包括砖的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构,包括砖砌体结构、石砌体结构和砌块砌体结构。砌体结构、石砌体结构和砌块砌体结构。3. 以钢材为主制作的结构。以钢材为主制作的结构。4. 全部或大部分用木材制作的结构。全部或大部分用木材制作的结构。 素混
4、凝土结构、素混凝土结构、钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构(Reinforced Reinforced Concrete StructureConcrete Structure,也可简称,也可简称RCRC)、预应力混凝土结、预应力混凝土结构构(Prestresed ConcretePrestresed Concrete,也简称,也简称PCPC)和钢管混凝土和钢管混凝土结构、钢骨混凝土结构、纤维混凝土结构等。结构、钢骨混凝土结构、纤维混凝土结构等。土木工程中常用的砼结构主要包括土木工程中常用的砼结构主要包括 :1. 混合结构体系混合结构体系 (二)(二)建筑结构按承重结构类型的不同分类绪绪 论论二、建
5、筑结构的概念及分类二、建筑结构的概念及分类结构布置方案结构布置方案纵横墙承重方案纵横墙承重方案内框架承重方案内框架承重方案横墙承重方案横墙承重方案纵墙承重方案纵墙承重方案2. 绪绪 论论一、建筑结构的概念及分类一、建筑结构的概念及分类 建筑室内空间布置灵活,平面和立面变化丰富。建筑室内空间布置灵活,平面和立面变化丰富。 :在水平荷载作用下,结构的侧向刚度较小,水平在水平荷载作用下,结构的侧向刚度较小,水平位移较大,故称其为柔性结构体系。框架结构抗震性能位移较大,故称其为柔性结构体系。框架结构抗震性能较差,适用于非抗震设计、层数较少、较差,适用于非抗震设计、层数较少、建造高度不超过建造高度不超过
6、60m60m的建筑中。的建筑中。绪绪 论论一、建筑结构的概念及分类一、建筑结构的概念及分类 结构整体性好,刚度大、抗侧力性能好,同时抗震结构整体性好,刚度大、抗侧力性能好,同时抗震性能也较好。适宜于建造高层建筑,一般在性能也较好。适宜于建造高层建筑,一般在10104040层范围内层范围内都可采用,在都可采用,在20203030层的房屋中应用较为泛。层的房屋中应用较为泛。剪力墙间距太小剪力墙间距太小(3(38m)8m),平面布置往往受到限制而不够灵活。平面布置往往受到限制而不够灵活。3. 剪力墙结构体系剪力墙结构体系 绪绪 论论一、建筑结构的概念及分类一、建筑结构的概念及分类 既有框架结构布置灵
7、活、使用方便的优点,又有较既有框架结构布置灵活、使用方便的优点,又有较大的刚度和较强的抗震能力,大的刚度和较强的抗震能力,因而广泛地应用于高层办公因而广泛地应用于高层办公楼及宾馆建筑。楼及宾馆建筑。4. 框架框架-剪力墙结构体系剪力墙结构体系绪绪 论论二、建筑结构的概念及分类二、建筑结构的概念及分类5. 筒体结构体系筒体结构体系(a)框架框架筒体结构筒体结构 (b)筒中筒结构筒中筒结构 (c)多重筒结构多重筒结构 (d)成束筒结构成束筒结构 适用于层数超过适用于层数超过40405050层时的超高层建筑。层时的超高层建筑。结构体系结构体系 框架框架 剪力墙剪力墙 框架剪力墙框架剪力墙 框架筒体框
8、架筒体 框筒框筒筒中筒筒中筒适用层数适用层数 101015 15 10103030101020 20 101040 40 404050 50 40406060可建层数可建层数 2020404025 25 50 50 555575 75 各种结构体系的适用层数和可建层数各种结构体系的适用层数和可建层数绪绪 论论一、建筑结构的概念及分类一、建筑结构的概念及分类(三)(三)钢筋混凝土结构的主要特点绪绪 论论二、建筑结构的概念及分类二、建筑结构的概念及分类 如下图如下图a a所示简支梁受弯后,截面中和轴以上部分受压,以下部分受所示简支梁受弯后,截面中和轴以上部分受压,以下部分受拉。如该梁由素砼构成,则
9、由于砼的抗拉强度很小,梁的下部会在较拉。如该梁由素砼构成,则由于砼的抗拉强度很小,梁的下部会在较小的荷载作用下开裂,在荷载持续作用下,裂缝随即急速上升,导致小的荷载作用下开裂,在荷载持续作用下,裂缝随即急速上升,导致梁骤然脆断,此时梁上部砼的抗压强度还未充分利用。若在梁的下部梁骤然脆断,此时梁上部砼的抗压强度还未充分利用。若在梁的下部受拉区配置适量的钢筋,当受拉区砼开裂后,中和轴以下拉区的拉力受拉区配置适量的钢筋,当受拉区砼开裂后,中和轴以下拉区的拉力主要由钢筋承受,中和轴以上受压区的压应力仍由砼承受,与素砼梁主要由钢筋承受,中和轴以上受压区的压应力仍由砼承受,与素砼梁不同,此时荷载仍可以继续
10、增加,直到受拉钢筋应力达到屈服强度,不同,此时荷载仍可以继续增加,直到受拉钢筋应力达到屈服强度,随着荷载的进一步增加,上部受压区的砼也被压碎,梁才破坏随着荷载的进一步增加,上部受压区的砼也被压碎,梁才破坏( (图图b)b)。这样,砼的抗压能力和钢筋的抗拉能力都得到充分的利用,于是就较这样,砼的抗压能力和钢筋的抗拉能力都得到充分的利用,于是就较大幅度地提高了梁的承载能力。大幅度地提高了梁的承载能力。受拉区受压区中和轴 受拉钢筋受拉钢筋 混凝土结构除了能较合理地应用钢筋和砼混凝土结构除了能较合理地应用钢筋和砼两种材料的性能外,还有下列一些优点:两种材料的性能外,还有下列一些优点:绪绪 论论二、建筑
11、结构的概念及分类二、建筑结构的概念及分类砼可根据需要浇筑成各种性质和尺砼可根据需要浇筑成各种性质和尺寸,适用于各种形状复杂的结构(空间薄壳、箱形寸,适用于各种形状复杂的结构(空间薄壳、箱形结构等。结构等。砼的强度砼的强度随龄期而增长,砼保护层包裹钢筋,使钢筋不易锈随龄期而增长,砼保护层包裹钢筋,使钢筋不易锈蚀,故只要保护层厚度适当,其耐久性较好。若处蚀,故只要保护层厚度适当,其耐久性较好。若处于侵蚀性环境,还可适当选用水泥品种及外加剂,于侵蚀性环境,还可适当选用水泥品种及外加剂,增大保护层厚度,就能满足工程要求;砼是不良热增大保护层厚度,就能满足工程要求;砼是不良热导体,导体,30mm30mm
12、厚混凝土保护层厚混凝土保护层可耐火可耐火2 2小时小时,使钢筋使钢筋不致因升温过快而丧失强度。不致因升温过快而丧失强度。混凝土所用的大量砂、石,易于混凝土所用的大量砂、石,易于就地取材,并可采用工业废料制成人工骨料,或作就地取材,并可采用工业废料制成人工骨料,或作为水泥的外加成分,改善混凝土的性能。为水泥的外加成分,改善混凝土的性能。绪绪 论论二、建筑结构的概念及分类二、建筑结构的概念及分类且通过合适的配筋,可获且通过合适的配筋,可获得较好的延性,适用于抗震、抗爆得较好的延性,适用于抗震、抗爆结构;同时防振性和防辐射性能较结构;同时防振性和防辐射性能较好,适用于防护结构。好,适用于防护结构。混
13、凝土结构合理地应用了材料的性能,混凝土结构合理地应用了材料的性能,在一般情况下可以代替钢结构,从而能节约钢材、在一般情况下可以代替钢结构,从而能节约钢材、降低造价。降低造价。在重载结构和高层建筑底部结构,在重载结构和高层建筑底部结构,构件尺寸太大,减小使用空间。构件尺寸太大,减小使用空间。工序多(支模、绑钢筋、浇筑、养工序多(支模、绑钢筋、浇筑、养护),工期长,施工受季节、天气的影响较大。护),工期长,施工受季节、天气的影响较大。绪绪 论论一、建筑结构的概念及分类一、建筑结构的概念及分类缺点缺点不适用于大跨、高层结构。不适用于大跨、高层结构。普通普通RCRC结构,在正常使用阶段往往带结构,在正
14、常使用阶段往往带裂缝工作,环境较差裂缝工作,环境较差( (露天、沿海、化学侵蚀露天、沿海、化学侵蚀) )时会时会影响耐久性;也限制了普通影响耐久性;也限制了普通RCRC用于大跨结构,高强用于大跨结构,高强钢筋无法应用。钢筋无法应用。v18241824年英国人阿斯普丁发明了硅酸盐水泥。年英国人阿斯普丁发明了硅酸盐水泥。v18491849年法国人朗波制造了第一只钢筋混凝土小船。年法国人朗波制造了第一只钢筋混凝土小船。v18721872年在纽约建造了第一所钢筋混凝土房屋。年在纽约建造了第一所钢筋混凝土房屋。v混凝土结构开始应用于土木工程距今仅混凝土结构开始应用于土木工程距今仅150150多年。多年。
15、v与砖石结构、钢木结构相比,混凝土结构的历史与砖石结构、钢木结构相比,混凝土结构的历史并不长,但发展非常迅速,是目前土木工程结构中并不长,但发展非常迅速,是目前土木工程结构中应用最为广泛的结构,而且应用最为广泛的结构,而且高性能混凝土高性能混凝土和和新型混新型混凝土结构形式凝土结构形式还在不断发展。还在不断发展。三、混凝土结构的发展简况及其应用三、混凝土结构的发展简况及其应用绪绪 论论三、三、混凝土结构的发展简况及其应用混凝土结构的发展简况及其应用第一阶段:第一阶段:从钢筋混凝土的发明至上世纪初。从钢筋混凝土的发明至上世纪初。钢筋和混凝土的强度都比较低。钢筋和混凝土的强度都比较低。主要用于建造
16、中小型楼板、梁、柱、拱和基础等主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。构件。 计算理论:计算理论:结构内力和构件截面计算均套用弹结构内力和构件截面计算均套用弹性理论,采用容许应力设计方法。性理论,采用容许应力设计方法。绪绪 论论三、混凝土结构的发展简况及其应用三、混凝土结构的发展简况及其应用第二阶段:第二阶段:从上世纪从上世纪20年代到第二次世界大战前后。年代到第二次世界大战前后。混凝土和钢筋强度的不断提高。混凝土和钢筋强度的不断提高。1928年法国杰出的土木工程师年法国杰出的土木工程师E.Freyssnet发明了预应发明了预应力混凝土,使得砼结构可用于建造大跨度建筑。力混凝土,使得砼
17、结构可用于建造大跨度建筑。 计算理论:计算理论:前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫开始考虑混凝土塑性性能的破损阶段设计法,夫开始考虑混凝土塑性性能的破损阶段设计法,50年年代又提出更为合理的极限状态设计法,奠定了现代钢代又提出更为合理的极限状态设计法,奠定了现代钢筋混凝土结构的基本计算理论。筋混凝土结构的基本计算理论。绪绪 论论二、混凝土结构的发展简况及其应用二、混凝土结构的发展简况及其应用第三阶段:第三阶段:二战以后到现在二战以后到现在随着建设速度加快,对材料性能和施工技术提出更随着建设速度加快,对材料性能和施工技术提出更高要求,出现装配式钢筋混凝土结构、
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