混凝土结构与砌体结构设计全册完整教学课件.ppt
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- 混凝土结构 结构设计 完整 教学 课件
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1、混凝土结构与砌体结构设计全册混凝土结构与砌体结构设计全册 完整教学课件完整教学课件 课程内容及总学时安排 课程内容及总学时安排课程内容及总学时安排 (56学时)学时) 第第 5 章章 砌砌 体体 结结 构构 14 学时学时 第第 4 章章 多多 层层 框框 架架 结结 构构 10 学时学时 第第 3 章章 单单 层层 工工 业业 厂厂 房房 14 学时学时 第第 2 章章 混混 凝凝 土土 楼楼 盖盖 16 学时学时 第第 1 章章 绪绪 论论 2 学时学时 1 绪 论 1.1 建筑结构常用形式建筑结构常用形式 1.2 混凝土结构发展概况混凝土结构发展概况 1.3 砌体结构发展概况砌体结构发展
2、概况 1.4 本课程学习方法与要求本课程学习方法与要求 1 绪 论 主要内容:主要内容: 建筑结构常用形式建筑结构常用形式 混凝土结构发展概况混凝土结构发展概况 砌体结构发展概况砌体结构发展概况 1.1 建筑结构常用形式 1.1.1 按材料分类按材料分类 1.1.2 按结构分类按结构分类 1.1.1 按材料分类 1.1.1 按按材料材料分类分类 木木( (竹竹) )结构结构:古代房屋、庙宇,现代别墅,使用范围有限 砌体结构砌体结构:古代庙宇,近现代房屋,使用范围较广 1.1.1 按材料分类 其中的其中的 是本课程的学习对象是本课程的学习对象 混凝土结构与砌体结构混凝土结构与砌体结构 钢筋混凝土
3、结构钢筋混凝土结构:近现代众多建筑,使用范围广泛 钢结构钢结构:近现代众多建筑,使用范围较广 钢钢- -混凝土组合结构混凝土组合结构:现代较新形式建筑,使用范围一般 1.1.2 按结构分类 1.1.2 按按结构结构分类分类 多高层结构:多高层结构: 低层结构:低层结构:1-3层,可采用砌体结构或混凝土结构; 多层结构:多层结构:3-8层且28m,可采用砌体结构或混凝土结构; 高层结构:高层结构:28-100m,可采用砌体结构或混凝土结构; 超高层结构:超高层结构: 100m以上,可采用混凝土结构。 1.1.2 按结构分类 1.1.2 按按结构结构分类分类 多高层结构:多高层结构: 低层结构:低
4、层结构:1-3层,可采用砌体结构或混凝土结构; 多层结构:多层结构:3-8层且28m,可采用砌体结构或混凝土结构; 高层结构:高层结构:28-100m,可采用砌体结构或混凝土结构; 超高层结构:超高层结构: 100m以上,可采用混凝土结构。 1.1.2 按结构分类 其中的其中的 是本课程是本课程 的学习对象的学习对象 低层、多层和大跨度结构低层、多层和大跨度结构(单层工业产房单层工业产房) 大跨、空间结构:大跨、空间结构:可采用混凝土结构(单层工业产房、体育馆、 歌剧院、展览馆等) 特种结构:特种结构:可采用砌体结构或混凝土结构 (支挡结构、贮液池、水 塔、储料仓和烟囱等) 1.2 混凝土结构
5、发展概况 1.2.1 设计方法的发展历程设计方法的发展历程 1.2.2 工程应用工程应用 1.2.3 发展趋势发展趋势 1.2 混凝土结构发展概况 公元前公元前5世纪世纪 考工记考工记 北宋李诫北宋李诫 营造法式营造法式 意大利文艺复兴时代贝蒂意大利文艺复兴时代贝蒂论建筑论建筑 1683伽利略伽利略 梁设计理论梁设计理论 1687 牛顿牛顿 力学三大定律力学三大定律 1825 法国纳维法国纳维 容许应力法容许应力法 1.2.1 设计方法的収展历程 1.2.1 设计方法的发展历程设计方法的发展历程 容许应力法容许应力法: 19世纪中叶-解放前,结构静力分析缺乏理论依据 极限状态设计法极限状态设计
6、法: 采用原苏联规范混凝土及钢筋混凝土结构设计标准及技术规范 (HNTY123-55,即俄式55规范,三系数设计方法) 钢筋混凝土结构设计规范(GBJ 21-66) 半概率半经验的极限状态设计法半概率半经验的极限状态设计法: 钢筋混凝土结构设计规范(TJ10-74) 概率极限状态设计法概率极限状态设计法: 混凝土结构设计规范(GBJ 10-89) 混凝土结构设计规范(GB 50010-2002) 混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范(GB 50010-2010) 1.2.2 工程应用 低层混凝土框架结构低层混凝土框架结构 多层混凝土框架结构多层混凝土框架结构 1.2.2 工程应用工程应用 1.
7、2.2 工程应用 高层混凝土框架高层混凝土框架- -剪力墙结构剪力墙结构 超高层混凝土筒中筒结构超高层混凝土筒中筒结构 温州世贸中心工程:国内最高国内最高 的钢筋混凝土结构的钢筋混凝土结构,高323.3米 1.2.2 工程应用 大跨度结构大跨度结构 单层工业厂房单层工业厂房 大跨度结构大跨度结构 博物博物( (展览展览) )馆馆 1.2.2 工程应用 特种结构:特种结构: 核电站的安全壳、热电厂的冷却塔、储水池、储气灌、海核电站的安全壳、热电厂的冷却塔、储水池、储气灌、海 洋石油平台、电视塔洋石油平台、电视塔等 1.2.3 収展趋势 1.2.3 发展趋势发展趋势 自重大自重大 纤维混凝土纤维混
8、凝土 高性能混凝土高性能混凝土 自密实混凝土自密实混凝土 碳纤维加固碳纤维加固 轻质混凝土轻质混凝土 高性能、高功能和智能化是高性能、高功能和智能化是21世纪混凝土科技的主要发展趋势世纪混凝土科技的主要发展趋势 (1) 新型材料组成的结构新型材料组成的结构 新型混凝土:新型混凝土: 抗裂性差抗裂性差 承载力较低承载力较低 施工较复杂施工较复杂 修复、加固难修复、加固难 1.2.3 収展趋势 轻质(骨)料混凝土:轻质(骨)料混凝土: 主要为解决混凝土自重大的缺陷,采用浮石、工业废渣 及轻砂为原料,减少了混凝土结构的自重。 美国休斯敦贝壳广场大贝壳广场大 厦厦目前世界上最高轻目前世界上最高轻 骨料
9、混凝土高层建筑骨料混凝土高层建筑, 共52层,高215米。 休斯敦贝壳广场大厦休斯敦贝壳广场大厦 1.2.3 収展趋势 抗压强度可达200MPa、500MPa和800MPa 采用粒径小于1mm的细石英砂为粗骨料 在成型过程中施加压力、热水养护或蒸压养护 掺入细而短的钢纤维,抗折强度可达50MPa 活性粉末混凝土活性粉末混凝土: 法国Bouygues公司1993年研究成功 1.2.3 収展趋势 活性粉末混凝土活性粉末混凝土: 1994加拿大魁北克省70米跨的 Sherbrooke 人行混凝土桁 架桥首次应用活性粉末混凝土,全部构件在现场组装。 Sherbrooke 人行混凝土桁架桥人行混凝土桁架
10、桥 1.2.3 収展趋势 自密实混凝土:自密实混凝土: 混凝土拌合物具有良好工作性,即使在密集配筋条件下也 无需振捣,仅依靠混凝土自重作用便能均匀密实成型的高 性能混凝土。 自密实混凝土的坍落度测试 1.2.3 収展趋势 FRP筋混凝土:筋混凝土: 适用于结构恶劣工作环境,但造价高、抗震性能较差。 1.2.3 収展趋势 FRP筋混凝土:筋混凝土: 适用于结构恶劣工作环境,但造价高、抗震性能较差。 1.2.3 収展趋势 FRP筋混凝土:筋混凝土: 30mm厚无纤维 RPC桥面板 钢管RPC混 凝土桁架 由于采用了RPC材料,大大减轻了桥梁结构的自重,同 时提高了结构在高湿度环境、除冰盐腐蚀与抗冻
11、融循环 作用下的耐久耐久性能。 有纤维的 RPC梁 1.2.3 収展趋势 (2) 新型结构新型结构 钢管混凝土柱钢管混凝土柱 钢钢- -混凝土组合结构混凝土组合结构 珠海创业大厦珠海创业大厦 钢钢- -混凝土组合梁混凝土组合梁 1.2.3 収展趋势 (2) 新型结构新型结构 钢管混凝土柱钢管混凝土柱 钢钢- -混凝土组合结构混凝土组合结构 钢钢- -混凝土组合梁混凝土组合梁 1.2.3 収展趋势 混凝土框架多层叠合结构混凝土框架多层叠合结构 混凝土叠合框架结构由叠合板、叠合梁和叠合柱等叠合 构件构成受力体系,辅以各种新型的轻质墙体材料所组 成的建筑住宅结构。 1.2.3 収展趋势 预应力混凝土
12、结构预应力混凝土结构 体外横向张拉预应体外横向张拉预应 力加固技术力加固技术 预应力大跨度框架结构预应力大跨度框架结构 采用有粘结预应力技术,预应力梁跨度为 30米,预应力梁截面为5001800mm 秦皇岛奥体中心秦皇岛奥体中心 分体内预应力混凝土结构体内预应力混凝土结构(适用于新建建筑)、体外预应力体外预应力 混凝土结构混凝土结构(适用于既有建筑物的加固)之分; 可减少截面尺寸,增大刚度,充分利用材料性能。 1.3 砌体结构发展概况 1.3.1 砌体结构砌体结构 1.3.2 设计方法的发展历程设计方法的发展历程 1.3.3 工程应用工程应用 1.3.4 发展趋势发展趋势 1.3.1 砌体结构
13、 1.3.1 砌体结构砌体结构 是指用各种块体(砖、石、砌块等)通过砂浆铺缝砌筑而 成的结构,其中块体过去长期采用砖石,俗称砖石结构砖石结构。 砌体结构一般不宜作为受拉或受弯构件。房屋的楼(屋)盖 结构,通常采用钢筋混凝土结构、钢结构和木结构,因此 常将由砌体和其它材料组成的结构称为 。 混合结构混合结构 优点优点:取材方便、耐久、防火、隔声、隔热、保温、抗蚀 以及具有承重和围护双重功能。 缺点缺点:抗拉、抗弯和抗剪强度低,自重大,抗震性能差, 施工进度慢,且与农争地。 1.3.2 设计方法的収展历程 1.3.2 设计方法的发展历程设计方法的发展历程 容许应力法:容许应力法: 19世纪中叶-解
14、放前,结构静力分析缺乏理论依据 极限状态设计法:极限状态设计法: 采用原苏联规范砖石及钢筋砖石结构设计标准和技术规范 (HNTY120-55,俄式55规范) 半概率半经验的极限状态设计法:半概率半经验的极限状态设计法: 砖石结构设计规范(GBJ3-73) 概率极限状态设计法:概率极限状态设计法: 砌体结构设计规范(GBJ3-88) 概率极限状态设计法:概率极限状态设计法: 砌体结构设计规范砌体结构设计规范(GBJ 50003-2001) 1.3.3 工程应用 1.3.3 工程应用工程应用 古代的砌体结构主要用于城墙城墙、拱桥拱桥、寺院寺院和佛塔佛塔,如: 中国万里长城中国万里长城 河北赵县赵州
15、桥河北赵县赵州桥 江苏常熟崇教兴福寺塔江苏常熟崇教兴福寺塔 埃及金字塔埃及金字塔 1.3.3 工程应用 低层砌体结构:低层砌体结构:如私人住宅、别墅、低层办公楼、实验楼等。 1.3.3 工程应用 多层砌体结构:多层砌体结构:如办公楼、教学楼、试验楼、住宅、旅馆、宿舍等。 1.3.3 工程应用 高层无筋砌体结构无筋砌体结构 重重 庆庆 市市 中中 山山 三三 路路 12 层层 无无 筋筋 砌砌 体体 住住 宅宅 其它:其它:如围墙、烟囱、料斗、筒仓、地沟、管道支架围墙、烟囱、料斗、筒仓、地沟、管道支架和抗 渗要求不高的水池水池等。 烟烟 囱囱 水水 塔塔 1.3.4 収展趋势 1.3.4 发展趋
16、势发展趋势 (1) 高强轻质砌体材料高强轻质砌体材料 发达国家发达国家:抗压强度一般30-60MPa,最高可达140MPa。 空心砖孔洞率可达到40%,容重一般为13kN/m3,最轻可 达0.6kN/m3。 我国:我国:抗压强度一般为7.5-15MPa,空心砖孔隙率25%,和 发达国家相比,强度低、耐久性差。 通过改进配料、成型、烧结工艺,显著提高烧结砖的强度 和质量,最近我国中美合资大连太平洋砖厂可生产出20- 100MPa的页岩砖。 1.3.4 収展趋势 开发出大于M15的高性能砂浆: 砼小型空心砌块砂浆和灌孔砼砼小型空心砌块砂浆和灌孔砼(JC860/861-2000)规定: 砂浆的强度等
17、级为M5-M30 灌孔砼的强度等级为C20-C40 干拌砂浆干拌砂浆: 上海于2004年就发布了关于关于 发布干粉砂浆强度等级配合比发布干粉砂浆强度等级配合比 的通知的通知。 商品砂浆:商品砂浆: 建设部颁布了商品砂浆商品砂浆(JG/T230-2007)标准,自2008 年2月1日起实施,具有良好的前景。 1.3.4 収展趋势 (2) 新型节能环保块体材料新型节能环保块体材料 加大限制高能耗、高资源消耗、高污染低效益的产品的 生产力度。 利用工业废料,发展新型块体材料,如钢渣砖、粉煤灰钢渣砖、粉煤灰 砖、炉渣砖及其空心砌块砖、炉渣砖及其空心砌块等,达到节能环保的目的。 烧结保温空心砖烧结保温空
18、心砖(块块)的主要力学和热工性能的指标接近 或达到国际同类产品的水平。如: 天津墙改办生产的烧结保温空心砖孔洞率为40%,密度为1012 kg/m3,抗压强度10.5MPa,热阻1.649m2K/W。 烧结页岩砖烧结页岩砖能耗低、强度高,已在四川、湖北和大连等 地得到应用,如成都的“绵城苑”小区。 1.3.4 収展趋势 (3) 大型轻质墙板大型轻质墙板 废渣轻型混凝土墙板废渣轻型混凝土墙板:粉煤灰代替部分水泥,骨料为陶粒、 矿渣或炉渣等轻骨料,加入玻璃纤维或其它纤维。 GRC轻质平板:轻质平板:具有自重轻、防火、防水好等特点,可作 为隔墙板或外墙内保温之面板。 蒸压纤维水泥板:蒸压纤维水泥板:
19、具有容重低、导热 系数小、可加工性强、颜色白净的特 点,目前全国的产量已达700万m2。 复合墙板和复合砌块墙体材料:复合墙板和复合砌块墙体材料:能同 时满足建筑节能、保温隔热以及防水、 强度技术要求,但抹灰后难以克服龟 裂的现象有待改进。 外墙保温、隔热、防裂外墙保温、隔热、防裂 1.3.4 収展趋势 (4) 配筋砌体结构配筋砌体结构 包括:包括: 网状配筋砌体; 砖砌体和钢筋混凝土(或砂浆)面层的组合砌体; 砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙砌体等。 和无筋砌体比较,具有耐火抗 震、节省钢材、造价低廉、施 工速度快、吸声隔声性能好等 优点。 在中高层砌体建筑得到越来越 广泛的应用。 1.3.4
20、 収展趋势 美国芝加哥北湖滨大道美国芝加哥北湖滨大道3660号大楼号大楼(1986) 高140m,49层,采用了抗压强度高达40MPa的混凝土小 砌块砌体抗震剪力墙。 北北 湖湖 滨滨 大大 道道 3660 大大 楼楼 1.3.4 収展趋势 美国拉斯维加斯美国拉斯维加斯Excalibur旅馆旅馆(1990) 五星级宾馆,由四幢28层的高层配筋混凝土砌块结构的建 筑物组成的建筑群,底层采用混凝土结构设置大空间,上 部27层为配筋砌块砌体剪力墙。 拉斯维加斯拉斯维加斯Excalibur旅馆旅馆 1.3.4 収展趋势 辽宁盘锦市国税局配筋砌块高层住宅试点工程辽宁盘锦市国税局配筋砌块高层住宅试点工程(
21、1997) 主体14层, 局部15层,总高度为45.5m,所有墙体均采用混 凝土小型空心砌块。节省钢材45%、降低土建造价18%。 盘盘 锦锦 15 层层 住住 宅宅 楼楼 1.3.4 収展趋势 上海园南混凝土空心砌块配筋砌体住宅试点工程上海园南混凝土空心砌块配筋砌体住宅试点工程(1998) 为18层混凝土空心砌块配筋砌体剪力墙结构体系住宅楼。 降低土建造价7.4%,节约钢材25%。 上上 海海 园园 南南 18 层层 住住 宅宅 楼楼 1.3.4 収展趋势 哈尔滨阿继科技园高层住宅楼哈尔滨阿继科技园高层住宅楼(2005) 地下1层、地上18层,主体总高度62.5m,双塔式结构。1- 5层为现
22、浇钢筋混凝土框架-剪力墙形式,6层为现浇钢筋 混凝土剪力墙结构,7-18层为配筋砌块剪力墙结构。 哈尔滨阿继科技园高层哈尔滨阿继科技园高层 住宅楼住宅楼 1.3.4 収展趋势 湖南株洲国脉家园高层住宅楼湖南株洲国脉家园高层住宅楼(2007年底竣工年底竣工) 地上19层,地下2层,层高2.9m,总高度60.3m,为目前 国内最高的配筋砌块砌体剪力墙结构高层房屋。 株洲国脉家园高层住宅楼株洲国脉家园高层住宅楼 1.3.4 収展趋势 (5) 预应力砌体结构预应力砌体结构 在墙体或构造柱中设置预应力钢筋,通过施加预应力提高 砌体结构的极限承载能力和变形能力,增强其抗震性能。 1.3.4 収展趋势 采用
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