建筑结构概论

第1章建筑结构概论第2章钢筋与砼材料的力学性能第3章混凝土结构基本构件第4章钢筋混凝土梁板结构第5章钢筋混凝土单层工业厂房结构第6章钢筋混凝土多层及高层房屋结构第7章地基与基础第8章砌体结构第9章钢结构建筑结构BuildingStructure建筑结构概论1.1绪论建筑中由若干构件连接而成的能承受作用的平面或空间体系称为建筑结构，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。1.1绪论建筑结构概论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。1.1绪论按材料的不同分为：建筑结构概论ConcreteStructureBlockStructureTimberStructureSteelStructure＊混凝土结构＊砌体结构＊钢结构＊木结构＊混合结构CompositeStructure混合结构剪力墙结构框架结构排架结构1.1绪论建筑结构概论混凝土结构包括：＊钢筋混凝土结构＊预应力结构＊素混凝土结构ReinforcedConcreteStructurePrestressedConcreteStructurePlainConcreteStructure1.1绪论建筑结构概论钢筋混凝土结构优点：（1）就地取材（2）耐久性好（3）整体性好（4）可模性好（5）耐火性好钢筋混凝土结构缺点：自重大抗裂性能差模板用量大工期长克服缺点的方法：采用轻质、高强的混凝土，可克服自重大的缺点；采用预应力混凝土，可克服容易开裂的缺点；掺入纤维做成纤维混凝土可克服混凝土的脆性；采用预制构件，可减小模板用量，缩短工期。混凝土外加剂聚丙烯抗裂防渗纤维高强度混凝土用钢纤维上海环球金融中心介绍建筑结构概论据称，在大楼的第一百层，也就是距地面472米处设计了一个长度约为55米的观光天阁，这里将建成世界最高的观光厅。大楼的第94层处还将建设一个面积为七百平方米、室内净高8米的观光大厅。以上海的都市全景为背景，观光天阁和观光大厅将成为沪上新的观光景点。2005年10月17日，中国内地第一高楼—上海环球金融中心全面开工建设。工程将于2007年年中封顶，2008年初竣工，届时它将成为中国内地第一、世界第二高楼。大楼位于上海市浦东新区陆家嘴金融贸易区，总高492米，比目前的“中华第一高楼”金茂大厦高出70多米。2008年竣工后，它将成为上海建设国际金融中心的又一地标。环球金融中心由日本森大厦株式会社联合日本、美国等四十多家企业投资兴建。据悉，整幢大楼总建筑面积达三十八万一千六百平方米，地上101层，地下3层。建筑内部以办公房为主，集六星级宾馆、商业设施、美术馆、城市俱乐部、停车场等设施于一体，内部结构尤如一个小镇。1.2建筑结构的发展与应用状况建筑结构概论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。2005年11月15日，“鸟巢”工程混凝土主体结构提前封顶。该工程总建筑面积25.8万平方米，地上高度69.21米，整个建筑造型呈椭圆的马鞍形。此次完工的混凝土结构主体分地下一层，地上七层，三层碗状斜看台可容纳观众9.1万人。“鸟巢”设计用钢量4.2万吨，是目前国内外体育场馆中用钢量最多、规模最大、施工难度最大、拥有多项世界顶级施工技术难题的大型钢结构工程。该工程设计使用年限为100年。该工程总承包方北京城建集团表示，混凝土结构封顶后，“鸟巢”工程进入难度最大的大型钢结构和土建二次结构施工。整个钢结构施工计划于明年11月完成。北京奥运主体育场“鸟巢”工程在建设中1.2建筑结构的发展与应用状况建筑结构概论材料的发展趋势：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。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）结构的发展趋势：1.3本课程的内容建筑结构概论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。小组协作思考题:1.1什么是建筑结构？按照所用材料的不同，建筑结构可以分为哪几类？各有何特点？1.2什么是建筑结构上的作用？受压构件受扭构件受弯构件受拉构件受弯构件受压构件建筑结构概论1.3本课程的内容正截面受力斜截面受剪扭曲截面受扭基本构件受力形态受弯构件?板梁受弯、受剪受压构件?受压弦杆柱、墙受压弯受压剪双向受压弯受扭构件?雨蓬梁柱受扭受弯、剪、扭受压、弯、剪、扭受拉构件?受拉弦杆受拉弯梁柱节点受剪1.3混凝土结构课程学习中应注意的问题建筑结构概论1.3本课程的内容1.4荷载分类及荷载代表值建筑结构概论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。1.4荷载分类及荷载代表值建筑结构概论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。荷载标准值（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。1.4荷载分类及荷载代表值建筑结构概论（1）可变荷载标准值（民用楼面均布活荷载标准值按下表采用）民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频偶值和永久值系数项次类别标准值(kN/m2)组合值系Ψc频偶值系Ψf准永久值系数Ψq1（1）住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园（2）教室、实验室、阅览室、会议室、医院门诊室2.00.70.50.60.40.52食堂、办公楼中的一般资料档案室2.50.70.60.53（1）礼堂、剧场、影院、有固定座位的看台（2）公共洗衣房3.03.00.70.70.50.60.30.54（1）商店、展览厅、车站、港口、机场大厅及其旅客等候室（2）无固定座位的看台3.53.50.70.70.60.50.50.31.4荷载分类及荷载代表值建筑结构概论5（1）健身房、演出舞台（2）舞厅4.04.00.70.70.60.60.50.36（1）书库、档案室、储藏室（2）密集柜书库5.012.00.90.90.87通风机房、电梯机房7.00.90.90.88汽车通道及停车库（1）单向板楼盖（板跨不小于2m）客车消防车（2）双向板楼盖和无梁楼盖（柱网尺寸不小于6m×6m）客车消防车4.035.02.520.00.70.70.70.70.70.70.70.70.60.60.60.6（1）可变荷载标准值（民用楼面均布活荷载标准值按下表采用）1.4荷载分类及荷载代表值建筑结构概论9厨房（1）一般的（2）餐厅2.04.00.70.70.60.70.50.710浴室、厕所、盥洗室：（1）第1项中的民用建筑（2）其他民用建筑2.02.50.70.70.50.60.40.511走廊、门厅、楼梯：（1）宿舍、旅馆、医院病房、托儿所、幼儿园、住宅（2）办公楼、教室、餐厅、医院门诊部（3）消防疏散楼梯、其他民用建筑2.02.53.50.70.70.70.50.60.50.40.50.312阳台：（1）一般情况（2）当人群有可能密集时2.53.50.70.60.5注：①本表所列各项活荷载适用于一般使用条件，当使用荷载大时，应按实际情况采用。②本表各项荷载不包括隔墙自重和二次装修荷载。（1）可变荷载标准值（民用楼面均布活荷载标准值按下表采用）1.5建筑结构概率极限状态设计法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建筑结构概论《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。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1.5建筑结构概率极限状态设计法建筑结构概论结构的功能要求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。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。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。＊安全性＊适用性＊耐久性例如，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。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。即结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。1.5建筑结构概率极限状态设计法建筑结构概论结构的安全性、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。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。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。1.5建筑结构概率极限状态设计法建筑结构概论结构功能的极限状态（1）承载能力极限状态（2）正常使用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；结构构件或连接因材料强度不够而破坏；结构转变为机动体系；结构或结构构件丧失稳定等。针对适用性和耐久性如：出现影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性的局部损坏；影响正常使用的振动。1.5建筑结构概率极限状态设计法建筑结构概论结构的功能函数（1）作用效应S作用（荷载）对结构产生的各种效应，如弯矩、剪力、轴力、变形、裂缝等MVNfw结构构件抵抗各种作用效应的能力。如抗弯、抗剪、抗压、抗拉、抗扭承载力以及抗变形、抗裂缝的能力。（2）结构抗力R1.5建筑结构概率极限状态设计法建筑结构概论有一农夫，能肩挑300斤当给他300斤的担子时，效应刚好等于抗力；当给他100斤的担子时，效应小于抗力；当给他400斤的担子时，效应大于抗力。挑担子与结构功能函数1.5建筑结构概率极限状态设计法建筑结构概论结构的功能函数SRRSgZ),(当Ｚ＞0即R＞S时，结构处于可靠状态；当Ｚ＜0即R＜S时，结构处于失效状态；当Ｚ=0即R=S时，结构处于极限状态。关系式ｇ(S，R)＝R－S＝0称为极限状态方程。—结构构件重要性系数一级=1.1、二级=1.0、三级=0.90按承载能力极限状态设计的实用表达式RS01.5建筑结构概率极限状态设计法建筑结构概论k2k11kiQciniiQQQGGSSSS按永久荷载标准值计算的荷载效应值按可变荷载标准值计算的荷载效应值可变荷载效应中的最大值永久荷载分项系数第i个可变荷载的分项系数第1个可变荷载的分项