哈工大 《建筑结构》 课件PPT

建筑结构绪论建筑结构第2张通过本章的学习，掌握建筑结构的概念及组成，会对建筑结构进行分类，掌握建筑结构的发展与应用状况，为后续课程及章节的学习奠定基础。学习目标建筑结构第3张能力目标知识要点权重自评分数掌握建筑结构的概念。建筑结构是指建筑物中由若干个基本构件按照一定的组成规则，通过符合规定的连接方式所组成的能够承受并传递各种作用的空间受力体系。40%理解建筑结构的分类。建筑结构按所用材料可分为混凝土结构、砌体结构，钢结构和木结构。建筑结构按受力和构造特点的不同可分为：混合结构、框架结构、框架—剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构、大跨结构等。40%了解建筑结构的发展与应用状况。砌体结构、木结构、钢结构、混合结构等结构的发展与应用状况。20%学习要求建筑结构第4张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。建筑结构是指建筑物中由若干个基本构件按照一定的组成规则，通过符合规定的连接方式所组成的能够承受并传递各种作用的空间受力体系，又称为骨架。章节导读建筑结构第5张图0.1埃及金字塔图0.2雅典娜神庙图0.3吉隆坡双子塔图0.4上海世博会国家馆引例建筑结构第6张0.1建筑结构的概念及分类建筑结构的定义建筑结构（结构）——建筑中由若干构件连接而成的能承受荷载作用的平面或空间体系。注：“作用”——能使结构或构件产生效应（内力、变形、裂缝等）的各种原因的总称。作用分为：（1）直接作用即荷载：如结构自重、人群荷载、风荷载等；（2）间接作用：如地震、基础沉降、温度变化等。建筑结构第7张建筑结构的组成1.水平构件：梁、板等，用以承受竖向荷载。2.竖向构件：柱、墙等，其作用是支承水平构件或承受水平荷载。3.基础：其作用是将建筑物承受的荷载传至地基。建筑结构第8张0.1.3建筑结构的分类建筑结构按承重结构所用的材料不同分类木结构钢结构砌体结构混凝土结构混合结构建筑结构第9张1.混凝土结构（1）混凝土结构的概念素混凝土结构混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构建筑结构第10张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。1）自重大；2）抗裂性能差；3）现浇结构模板用量大；4）工期长等等。（2）钢筋混凝土结构的特点主要优点：主要缺点：建筑结构第11张（3）钢筋和混凝土共同工作的原因1）钢筋表面与混凝土之间存在粘结作用。2）变形协调作用3）混凝土对钢筋的保护作用在以上各种作用中，钢筋与混凝土之间存在粘结作用是钢筋与混凝土能够一起共同工作的最主要原因。建筑结构第12张2.砌体结构（1）概念由块体（砖、石材、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称为砌体结构。罗马角斗场建筑结构第13张建筑结构第14张建筑结构第15张建筑结构第16张（2）特点主要优点：1）取材方便，造价低廉；2）具有良好的耐火性及耐久性；3）具有良好的保温、隔热、隔音性能，节能效果好；4）施工简单，技术容易掌握和普及，也不需要特殊的设备。（内外搭砌，上下错缝，灰缝平直，砂浆饱满）主要缺点：自重大，强度低，整体性差，砌筑劳动强度大。建筑结构第17张钢结构是指建筑物的主要承重构件全部由钢板或型钢制成的结构。3.钢结构（1）概念图0.7911前双子塔楼建筑结构第18张建筑结构第19张建筑结构第20张建筑结构第21张建筑结构第22张建筑结构第23张建筑结构第24张建筑结构第25张（2）特点主要优点：1）材料强度高，自重轻，塑性和韧性好，材质均匀；2）便于工厂生产和机械化施工，便于拆卸，施工工期短；3）具有优越的抗震性能；4）无污染、可再生、节能、安全，符合建筑可持续发展的原则，可以说钢结构的发展是21世纪建筑文明的体现。建筑结构第26张主要缺点：易腐蚀，需经常油漆维护，故维护费用较高；钢结构的耐火性差，当温度达到250℃时，钢结构的材质将会发生较大变化；当温度达到500℃时，结构会瞬间崩溃，完全丧失承载能力。建筑结构第27张4.木结构（1）概念木结构是指全部或大部分用木材制作的结构。这种结构易于就地取材，制作简单，但易燃、易腐蚀、变形大，并且木材使用受到国家严格限制，因此已很少采用。建筑结构第28张北京故宫太和殿梁架结构示意图建筑结构第29张建筑结构第30张建筑结构第31张建筑结构第32张建筑结构第33张（2）特点主要优点：易于就地取材，制作简单。主要缺点：易燃、易腐蚀、变形大，并且木材使用受到国家严格限制。建筑结构第34张5.混合结构（1）概念由两种及两种以上材料作为主要承重结构的房屋称为混合结构。（2）特点不仅具有钢结构建筑自重轻、截面尺寸小、施工进度快、抗震性能好的特点，还兼有钢筋混凝土结构刚度大、防火性能好、成本低的优点。建筑结构第35张办公楼（砖混结构）建筑结构第36张建筑结构第37张建筑结构第38张0.2建筑结构的发展与应用状况kf/][0.2.1结构设计理论方面最初按弹性理论的允许应力法进行设计计算。把材料看成理想的弹性体，设计要求结构在使用时任何一点的应力不得超过其允许应力值。允许应力值等于材料强度f除以安全系数k，其设计表达式为：建筑结构第39张20世纪20年代后期提出了破损阶段法，此法要求由最大荷载产生的结构内力S不大于结构的极限承载力R，而最大荷载就等于荷载标准值乘以安全系数k，截面的极限承载力R由实验经统计分析确定，其表达式为：RkS建筑结构第40张20世纪50年代中期，极限状态法问世，这个方法规定了承载能力、变形和裂缝等极限状态，用超载系数、材料匀质系数和工作条件系数等三个分项系数代替单一的安全系数，要求荷载效应最大值不超过截面最小抗力，其表达式为：。minmaxRS建筑结构第41张自20世纪70年代以来，以数理统计为基础的结构可靠度理论进入工程实用阶段。目前许多国家已采用这种以概率理论为基础的极限状态法。以概率理论为基础的极限状态法的显著特点是运用概率理论对结构可靠性的度量给出了科学回答，明确了可靠度的定义及计算公式，但由于还存在一定的近似性，被称为近似概率法。建筑结构第42张目前有学者提出全过程可靠度理论，将可靠度理论应用到工程结构设计、施工与使用的全过程中，以保证结构的安全可靠。随着模糊数学的发展，模糊可靠度的概念正在建立。随着计算机的发展，工程结构计算正向精确化方向发展，结构的非线性分析是发展趋势。随着研究的不断深入、统计资料的不断积累，结构设计方法将会发展至全概率极限状态设计方法。建筑结构第43张0.2.2结构材料方面的发展趋势1.混凝土结构的材料将向轻质、高强、新型、复合方向发展。2.高强钢筋快速发展。现在强度达400～600N/mm2的高强钢筋已开始应用，今后将会出现强度超过1000N/mm2的钢筋。3.钢结构材料向高效能方向发展。4.砌体结构材料向轻质高强的方向发展，途径之一是发展空心砖。墙体材料总的发展趋势是节能、节土、低污染、轻质、高强度、配套化、易于施工、劳动强度低。国外墙体材料的发展遵循保护环境、节约能源、合理利用资源、发展绿色产品的原则，主要产品有灰砂砖、灰砂型加气混凝土砌块和板材、混凝土砌块、石膏砌块、复合轻质板材、烧结制品等。建筑结构第44张0.2.3工程实践方面1.大跨度结构向空间钢网架、悬索结构、薄壳结构方向发展。空间钢网架最大跨度已超过100M。2.高层砌体结构开始应用。为克服传统体系砌体结构水平承载力低的缺点，一个途径是使墙体只受垂直荷载，使所有的水平荷载由钢筋混凝土内核芯筒承受，形成砖墙筒体体系，另一个途径就是对墙体施加预应力，形成预应力砖墙。3.组合结构成为结构发展的方向，目前劲性钢筋混凝土、钢管混凝上、压型钢板叠台梁等组合结构已被广泛应用，存超高层建筑结构中还采用了钢框架与内核芯筒共同受力的组合体系，能充分利用材料的优势。建筑结构第45张0.3本课程的内容、学习目标及学习要求本课程的内容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。建筑结构第46张学习目标通过学习，应能了解建筑结构的设计方法，掌握钢筋混凝土结构、砌体结构和钢结构基本构件的计算方法，理解结构构件的构造要求，并能处理建筑施工中的一般结构问题。本课程是建筑工程技术等专业的主干专业课。对于期望从事结构设计的同学来说，它无疑是重要的基本功，对于将来从事施工和工程管理等工作的学生而言，也是必不可少的。建筑结构第47张学习本课程，应注意以下几方面：1．要注意同力学课的区别和联系。2．本课程结构问题的答案往往不是唯一的，这一点和基础课的习题有所不同，即使是同一构件在给定荷载作用下，其截面形式、截面尺寸、配筋方式和数量都可以有多种答案3．要重视各种构造措施。4．本课程的学习必须与我国现行的有关标准、规范、规程密切结合。建筑结构第48张本章小结本章是学习建筑结构课程应首先具备的基础知识，主要介绍了建筑和结构的关系，建筑结构的概念及分类。建筑结构是指建筑物中由若干个基本构件按照一定的组成规则，通过符合规定的连接方式所组成的能够承受并传递各种作用的空间受力体系，又称为骨架。建筑结构按承重结构所用的材料可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构和木结构等，按承重结构类型可分为框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构、排架结构、网架结构、悬索结构、壳体结构等。本课程的学习内容、学习目标及学习要求。建筑结构第49张小资料赵州桥赵州桥又名安济桥，位于河北省赵县洨水上，是一座弧形单孔石拱桥。公元590—608年石匠李春所建，是世界上现存最早、跨度最大的空腹单孔圆弧石拱桥。赵州桥桥长50.82m，净跨30.02m，拱圈矢高7.23m，宽9.6m，由28券并列组成。在桥两端的石拱上，辟有两个券洞，这种结构叫“敞肩拱”，是世界桥梁中的首创。建筑结构第50张万里长城中国万里长城是世界上修建时间最长，工程量最大的冷兵器战争时代的国家军事性防御工程，凝聚着我们祖先的血汗和智慧，是中华民族的象征和骄傲。建筑结构第51张雄伟的万里长城是中国古代人民创造的世界奇迹之一，也是人类文明史上的一座丰碑。根据历史记载，从战国以来，有20多个诸侯国和封建王朝修筑过长城。最早是楚国，为防御北方游牧民族或敌国，开始营建长城，随后，齐、燕、魏、赵、秦等国基于相同的目的也开始修筑自己的长城。秦统一六国后，秦始皇派著名大将蒙恬北伐匈奴，把各国长城连起来，西起临姚，东至辽东，绵延万余里，遂称万里长城，这就是“万里长城”名字的由来。但今天我们所见到的主要是明长城。建筑结构第52张建筑结构第53张秦长城只有遗迹残存。秦始皇为了修筑长城动用了30万人，创造了人类建筑史上的奇迹长城的修建客观上起到了防止匈奴南侵，保护中原经济文化发展的积极作用。建筑结构第54张汉代继续对长城进行修建。从文帝到宣帝,修成了一条西起大宛贰师城,东至黑龙江北岸，全长近10000km，是历史上最长的长城。到了明代,从洪武至万历,其间经过20次大规模的修建，筑起了一条西起甘肃的嘉峪关，东到辽东虎山，全长6350km的边墙建筑结构第55张建筑结构第56张如今，长城与埃及的金字塔，罗马的斗兽场，意大利的比萨斜塔等同被誉为世界七大奇迹，是中华民族古老文化的丰碑和智慧结晶，象征着中华民族的血脉相承和民族精神。据说，飞向太空的宇航员曾经报告说，从遥远的月球观察地球，能够辨认出的人类工程只有两个，其中一个就是中国的万里长城。建筑结构第57张基础训练1.什么是建筑结构？2.建筑结构根据使用材料的不同可以分为哪几种类型？3.目前建筑结构设计采用什么理论？4.简述结构材料方面的发展趋势。5.如何学好本门课程？谈谈自已的打算。