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课时授课计划1课题（章节名称）第一章：绪论第二章：建筑结构的基本设计原则教学日期2013.2.25周一8、9、10节授课班级12造价1、2班教学目的与要求1、熟悉结构的概念和分类2、了解结构的发展概况3、熟悉本课程的主要内容及与其他课程直接的关系4、掌握荷载的分类，会对不同荷载代表值进行计算5、掌握工程结构极限状态的基本概念、结构的功能要求、设计基准期、两类极限状态6、了解结构可靠度的基本原理7、熟悉近似概率极限状态设计法在设计中的应用教学重点1、结构的概念和分类2、荷载的分类、不同荷载代表值的计算3、工程结构极限状态的基本概念、结构的功能要求、设计基准期、两类极限状态教学难点工程结构极限状态的基本概念教学方法讲授教学时数3课外作业主要内容时间分配第一章：绪论1.1建筑结构的组成和分类1.2建筑结构的发展及应用1.3本课程的学习内容及学习要求第二章：建筑结构的基本设计原则2.1荷载的分类及代表值2.2结构的功能及概率极限状态设计法40分钟20分钟20分钟40分钟课后小结2第一章绪论1.1建筑结构的组成和分类1.1.1建筑结构的概念建筑中由若干构件连接而成的能承受作用的平面或空间受力体系称为建筑结构，简单的说就是建筑物的承重骨架。作用可分为直接作用和间接作用直接作用即习惯上所说的荷载，是指施加在结构上的集中力或分布力系，如结构自重、家具及人群荷载、风荷载等。间接作用是指引起结构外加变形或约束变形的原因，如地震、基础沉降、温度变化等。建筑结构由水平构件、竖向构件和基础组成。水平构件包括梁、板等，用以承受竖向荷载；竖向构件包括柱、墙等，其作用是支承水平构件或承受水平荷载；基础的作用是将建筑物承受的荷载传至地基。按材料的不同分为：（1）混凝土结构（以混凝土为主要材料的结构）包括：钢筋混凝土结构—配置受力的普通钢筋，钢筋网或钢骨架；预应力混凝土结构—配置预应力钢筋的混凝土结构；素混凝土结构—没有配置受力的钢筋的混凝土结构。混凝土结构的优缺点：优点1）材料利用合理：钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，基本无局部稳定问题，单位应力价格低，对于一般工程结构，经济指标优于钢结构。2）可模性好：混凝土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，如空间薄壳、箱形结构等。3）耐久性和耐火性较好，维护费用低：钢筋有混凝土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强度随时间而增长；混凝土是不良3热导体，30mm厚混凝土保护层可耐火2小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。4）现浇混凝土结构的整体性好：通过合适的配筋，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。5）刚度大、阻尼大：有利于结构的变形控制。6）易于就地取材：混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年来，已有利用工业废料来制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。缺点：1）自重大：不适用于大跨、高层结构。2）抗裂性差：普通RC结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，环境较差(露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性；也限制了普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。3）承载力有限：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。4）施工复杂，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。5）混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。（2）钢结构:以钢材(钢板、型钢）为主制作的结构钢结构的特点：优点：1）强度高、强重比大；塑性、韧性好；2）材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高；3）工厂化生产，工业化程度高，施工速度快；缺点：钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。钢结构的应用：1）重型结构及大跨度建筑结构；2）多层、高层及超高层建筑结构；3）轻钢结构；4）塔桅等高耸结构；5）钢－混凝土组合结构。（3）砌体结构:由块材通过砂浆砌筑而成的结构砌体结构的优缺点：优点：较易就地取材、具有很好的耐火性，以及较好的化学及大气稳定性、成本低较经济。缺点：自重大，强度低、砌筑工作繁重、砂浆和砌块的粘结力较弱、占用农田，影响环境。4（4)木结构:指全部或大部分用木材制作的结构（5）混合结构:由两种及两种以上材料作为主要承重结构的房屋此外还有钢—混凝土组合结构、钢管混凝土等。按其承重结构的类型分为：（1）框架结构※采用梁、柱组成的结构体系作为建筑承重结构。※框架结构的主要构件是梁和柱，而墙体只是作为围护构件。※可以做成预制或现浇框架，平面布置比较灵活，可以获得较大的使用空间，※比混合结构强度高整体性强，但随层数增多抗侧刚度不足。（2）剪力墙结构※利用建筑物的纵向及横向的钢筋混凝土墙体作为主要承重构件，再配以梁板组成的承重结构体系。※其墙体同时也起围护及分割房间的作用。※整体性好，刚度大，抗震性能好，适于建造高层建筑（10－50层范围内都适用）。※不过剪力墙间距太小，平面布置不灵活，自重大，不适应建造公共建筑，一般适用于建造住宅。（3）框架—剪力墙结构※框架结构的基础上，沿框架纵、横方向的某些位置，在柱与柱之间设置数道钢筋混凝土墙体作为剪力墙。※因此它是框架和剪力墙的有机结合，综合了二者的优点：一个布置灵活，一个抗侧力高。（4）筒体结构※用钢筋混凝土墙组成一个筒体作为房屋的承重结构※筒体可以由密柱深梁组成一个筒体，也可以用多个筒体组成筒中筒、束筒，还可以将框架和5筒体联合起来组成框筒结构。※筒体结构在各个方向的抗侧刚度都很大，是目前高层建筑中较多采用的结构形式。框筒是上个世纪60年代由美国工程师法卢齐－坎恩第一次提出来的。其它结构还有壳体结构、网架结构、悬索结构等等，它们大多用于大跨度结构中。1.2建筑结构的发展及应用混凝土历史发展简况混凝土结构最早应用于欧洲，仅有170年历史。1824年，英国泥瓦工Joseph·Aspadin发明了水泥；1850年，法国人Lambot用制造了钢筋水泥船，开始出现钢筋混凝土制品；1867年，法国人Manier获得生产配筋混凝土构件的专利；1928年，法国人佛列新涅，采用高强钢丝，并发明预应力锚具，预应力混凝土开始运用于工程。结构计算理论和设计方法的发展过程及趋势1.弹性理论为基础的容许应力设计方法2.破坏阶段设计方法3.极限状态设计方法4.概率设计法：以近似概率为基础的极限状态设计法。未来：全概率设计法、生命全过程设计法材料的发展趋势：1、混凝土结构材料向轻、强、新、复发展；2、高强钢筋快速发展；3、砌体材料向轻、强发展；4、钢结构材料向高效能方向发展。结构的发展趋势：1、大跨结构向空间钢网架、悬索结构、薄壳结构方向发展；2、组合结构发展很快；（劲性钢筋混凝土、钢管混凝土、型钢混凝土、外钢框架-内核心筒等）3、高层砌体结构已开始应用。（砖墙-核心筒、预应力砌体等）1.3本课程的学习内容及学习要求建筑结构是一门综合性较强的应用科学，其发展涉及到数学、力学、材料及施工技术等科学。建筑结构按内容的性质可分为结构基本构件和结构设计两大部份。根据受力与变形特点不同，结构基本构件可归纳为受弯构件、受拉构件、受压构件和受扭构件。本课程包括混凝土结构、砌体结构、钢结构、建筑结构抗震基本知识等内容。课程性质：建筑工程技术专业的主干专业基础课6课程任务：1.为后续课程建筑施工、施工项目管理、建筑地基与基础、建筑工程计量与计价等奠定基础；2.为将来的职业工作——建筑施工技术与管理奠定结构方面的知识和能力。课程目标知识目标：掌握建筑结构常用材料的种类和材性；掌握建筑结构及结构构件的构造知识，包括抗震构造知识；掌握一般建筑结构构件（或连接）的设计方法；掌握现浇钢筋砼肋形楼盖和多层砌体结构的设计方法。能力目标：具有进行一般建筑结构构件（受弯、轴向受压构件）截面设计与承载力复核的能力；具有一般多层砌体结构设计的能力；具有分析和处理实际施工过程中遇到的一般结构问题的能力；具有正确识读建筑结构施工图的能力。第二章：建筑结构的基本设计原则2.1荷载的分类及代表值2.1.1荷载分类1.永久荷载永久荷载亦称恒荷载，是指在结构使用期间，其值不随时间变化，或者其变化与平均值相比可忽略不计的荷载，如结构自重、土压力、预应力等。2.可变荷载可变荷载也称为活荷载，是指在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载，如楼面活荷载、屋面活荷载、风荷载、雪荷载、吊车荷载等。3.偶然荷载在结构使用期间不一定出现，而一旦出现，其量值很大且持续时间很短的荷载称为偶然荷载，如爆炸力、撞击力等。2.2.2荷载代表值荷载代表值1.荷载标准值定义：荷载标准值就是结构在设计基准期内具有一定概率的最大荷载值,它是荷载的基本代表值。设计基准期——为确定可变荷载代表值而选定的时间参数，一般取为50年。（1）永久荷载标准值按构件尺寸和构件单位体积自重的标准值来确定。常用材料单位体积的自重（单位kN/m3）混凝土22~24，钢筋混凝土24~25，水泥砂浆20，石灰砂浆、混合砂浆17，普通砖18，普通砖（机器制）19，浆砌普通砖砌体18，浆砌机砖砌体19。（2）可变荷载标准值（民用楼面均布活荷载标准值按教材P7表2-2采用）2.可变荷载准永久值7在设计基准期内经常达到或超过的那部份荷载值（总的持续时间不低于25年），称为可变荷载准永久值。可变荷载准永久值可表示为ψqＱk，其中Ｑk为可变荷载标准值，ψq为可变荷载准永久值系数。ψq值见前表。3.可变荷载组合值两种或两种以上可变荷载同时作用于结构上时，除主导荷载（产生最大效应的荷载）仍可以其标准值为代表值外，其他伴随荷载均应以小于标准值的荷载值为代表值，此即可变荷载组合值。可变荷载组合值可表示为ψcＱk。其中ψc为可变荷载组合值系数，其值按前表查取。4.可变荷载频遇值对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值（总的持续时间不低于50年），称为可变荷载频遇值。可变荷载频遇值可表示为ψfＱk。其中ψf为可变荷载频遇值系数，其值按前表查取。2.2结构的功能及概率极限状态设计法2.2.1结构的安全等级（1）结构的安全等级《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001（以下简称《统一标准》）规定，建筑结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果（危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等）的严重性，采用不同的安全等级。建筑结构的安全等级安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的房屋二级严重一般的房屋三级不严重次要的房屋（2）设计使用年限，是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。结构的设计使用年限分类设计使用年限示例5临时性结构25易于替换的结构构件50普通房屋和构筑物100纪念性建筑和特别重要的建筑结构82.2.2结构的功能要求＊安全性能承受正常施工和使用时的各种作用，以及偶然事件发生时，仍能保持整体稳定性。即结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。＊适用性在正常使用时，能保证具有良好的工作性能，不出现过大的变形和裂缝。例如，不会出现影响正常使用的过大变形或振动；不会产生使使用者感到不安的裂缝宽度等。＊耐久性在正常使用及维护下，具有足够的耐久性能，不发生锈蚀和风化现象。例如，结构材料不致出现影响功能的损坏，钢筋混凝土构件的钢筋不致因保护层过薄或裂缝过宽而锈蚀等。结构的安全性、适用性和耐久性是结构可靠的标志，总称为结构的可靠性。结构可靠性的定义是，结构在规定时间内，规定条件下，完成预定功能的能力。结构的可靠度是结构可靠性的概率度量，即对结构可靠性的定量描述。注意1：结构可靠度与结构使用年限长短有关。《统一标准》以结构的设计使用年限为计算结构可靠度的时间基准。注意2：当结构的使用年限超过设计使用年限后，并不意味着结构就要报废，但其可靠度将逐渐降低。2.2.3结构功能的极限状态定义：整个结构或结构的一部份，超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能（安全性、适用性、耐久性）要求，该特定状态称为该功能的极限状态。结构极限状态分为以下两类：（1）承载能力极限状态针对安全性如：整个结构或结构的一部分作为刚体失去稳定；