2 第1章建筑結(jié)構(gòu)的基本概念 學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解建筑結(jié)構(gòu)的概念和分類 理解配筋在混凝土結(jié)構(gòu)中的作用 熟悉鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)缺點(diǎn)及其在工程中的應(yīng)用 了解混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況 明確本課程的主要任務(wù)和學(xué)習(xí)方法 3 1 1建筑結(jié)構(gòu)的組成和分類 1 1 1建筑結(jié)構(gòu)的組成建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件主要有板 梁 墻 柱 基礎(chǔ)等 這些組成構(gòu)件由于所處部位不同 承受荷載狀況不同 各有不同的作用 1 板 2 梁 3 墻 4 柱 5 基礎(chǔ) 4 1 1 2建筑結(jié)構(gòu)的分類 1 按所用材料分類2 按承重結(jié)構(gòu)類型分類3 其他分類方法 1 按使用功能可以分為建筑結(jié)構(gòu) 如住宅 公共建筑 工業(yè)建筑等 特種結(jié)構(gòu) 如煙囪 水塔 水池 筒倉 擋土墻等 地下結(jié)構(gòu) 如隧道 涵洞 人防工事 地下建筑等 2 按外形特點(diǎn)可以分為單層結(jié)構(gòu) 多層結(jié)構(gòu) 大跨度結(jié)構(gòu)和高聳結(jié)構(gòu) 如電視塔等 3 按施工方法可以分為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu) 裝配式結(jié)構(gòu) 裝配整體式結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等 5 1 2混凝土結(jié)構(gòu)概述 1 2 1混凝土結(jié)構(gòu)的概念混凝土是由粗骨料 石子 細(xì)骨料 砂子 膠凝材料 水泥 加水拌制而成的復(fù)合材料 以混凝土材料為主要承重構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)稱為混凝土結(jié)構(gòu) 包括素混凝土結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) 如圖1 1所示 兩根截面尺寸 跨度和混凝土強(qiáng)度等級 C20 完全相同的簡支梁 一根為素混凝土梁 另一根為鋼筋混凝土梁 6 1 2 2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)缺點(diǎn) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工程結(jié)構(gòu)中得以廣泛應(yīng)用 主要是因?yàn)榕c其他結(jié)構(gòu)相比 它具有如下優(yōu)點(diǎn) 1 就地取材 2 節(jié)約鋼材 3 整體性好 4 可塑性好 5 耐久性好 6 耐火性好 7 1 2 3混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用概況 在材料方面 混凝土結(jié)構(gòu)的材料將向高強(qiáng) 輕質(zhì) 耐久 復(fù)合方向發(fā)展 目前 國內(nèi)常用的混凝土強(qiáng)度等級為C20 C50 個別工程已應(yīng)用到C80 我國已制成C100的混凝土 美國已制成C200的混凝土 這為混凝土在超高層建筑 大跨度橋梁等方面的應(yīng)用創(chuàng)造了條件 在結(jié)構(gòu)形式方面 組合結(jié)構(gòu)成為近年來結(jié)構(gòu)發(fā)展的方向之一 在設(shè)計(jì)理論方面 從1955年我國有了第一批建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范至今 設(shè)計(jì)規(guī)范已修訂了5次 20世紀(jì)50年代以前 結(jié)構(gòu)的安全度和可靠度設(shè)計(jì)方法基本上處于經(jīng)驗(yàn)性的允許應(yīng)力法階段 當(dāng)今 混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大 已從工業(yè)與民用建筑 橋梁工程 水工及港口工程和特種結(jié)構(gòu)擴(kuò)大到了近海工程 海洋工程 地下工程 國防工程 核電站等領(lǐng)域 隨著輕質(zhì)高強(qiáng)材料的使用 在大跨度 高層建筑 高聳建筑中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用更加廣泛 例如 我國臺灣地區(qū)的臺北101大廈建成于2005年 101層 高達(dá)508m 屬鋼 混凝土組合結(jié)構(gòu) 是當(dāng)時(shí)世界第一高度的高層建筑 2008年建成的上海環(huán)球金融中心目前是中國內(nèi)地第一高樓 世界第三高樓 樓高492m 地上101層 是鋼 混凝土組合結(jié)構(gòu) 已經(jīng)建成的長江三峽水電站攔河大壩為混凝土重力壩 壩高178m 壩頂高程185m 總水庫容量3 93 1010m3 是世界上最大的水利樞紐工程之一 8 1 3砌體結(jié)構(gòu)概述 1 3 1砌體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 1 取材方便 造價(jià)低廉 2 具有良好的耐火性及耐久性 3 具有良好的保溫 隔熱 隔聲性能 節(jié)能效果好 4 施工簡單 9 1 3 2砌體結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用概況 砌體結(jié)構(gòu)在我國具有悠久的歷史 早在原始社會末期就有石砌結(jié)構(gòu) 在3000多年前的西周時(shí)期已開始生產(chǎn)和使用燒結(jié)磚 在秦 漢時(shí)期 磚瓦已廣泛應(yīng)用于房屋建筑 在古代 還用磚砌筑宮殿 穹拱 佛塔等 隋朝建造的趙縣安濟(jì)橋是世界上現(xiàn)存最早 跨度最大的單孔圓弧石拱橋 長城在秦代開始用石頭砌筑 明代用大塊磚重修 總長達(dá)1萬余里 是砌體結(jié)構(gòu)的偉大杰作 在國外 古希臘的神廟 埃及的金字塔 意大利的比薩斜塔等砌體結(jié)構(gòu)建筑物因氣勢宏偉而舉世聞名 迄今為止 砌體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍很廣 砌體結(jié)構(gòu)不但在低層和多層住宅與辦公建筑中大量應(yīng)用 也用于建造橋梁 隧道 擋土墻 涵洞以及壩 堰等水工結(jié)構(gòu) 還用于建造如水池 水塔 料倉 煙囪等特種結(jié)構(gòu) 當(dāng)然 由于砌體材料強(qiáng)度低 結(jié)構(gòu)整體性和延性差 不利于結(jié)構(gòu)抗震等因素 砌體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍也受到一定的限制 10 1 3 2砌體結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用概況 砌體結(jié)構(gòu)作為最傳統(tǒng)的建筑材料之一 同樣在20世紀(jì)獲得了較大發(fā)展 為充分發(fā)揮其優(yōu)勢 在砌體結(jié)構(gòu)的材料和構(gòu)造方式上進(jìn)行了很多探討和改進(jìn) 拓寬了砌體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍 如采用配筋砌體 組合砌體和預(yù)應(yīng)力砌體等新的結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式 可改善砌體結(jié)構(gòu)的受力性能 采用空心承重砌塊 以降低結(jié)構(gòu)自重 進(jìn)行墻體材料改革 大力發(fā)展輕質(zhì)高強(qiáng) 節(jié)能利廢的新型墻體材料 逐步替代實(shí)心黏土磚 另外就是具有中國特色的砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的發(fā)展 經(jīng)過修訂后的最新 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50003 2011 以下簡稱 砌體規(guī)范 根據(jù)近年來的研究成果和工程經(jīng)驗(yàn) 增加了節(jié)能減排 墻材革新背景下新型砌體材料的內(nèi)容 并對原有砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法作了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和補(bǔ)充 使砌體結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論和設(shè)計(jì)方法更趨完善 11 1 4課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法 本課程是建筑工程技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的主干專業(yè)課之一 包括混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)兩大類結(jié)構(gòu)體系 主要研究建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 混凝土和砌體結(jié)構(gòu)材料的基本力學(xué)性能 結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的受力特點(diǎn) 計(jì)算原理和構(gòu)造要求 常見房屋整體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)布置原則 受力體系分析 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法以及有關(guān)構(gòu)造知識等內(nèi)容 通過本課程的學(xué)習(xí) 應(yīng)了解建筑結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)原理 熟悉鋼筋 混凝土及砌體材料的力學(xué)性能 以及由其組成的各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力特點(diǎn)及破壞形態(tài) 掌握一般房屋建筑的結(jié)構(gòu)布置 截面選型及基本構(gòu)件的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法 能夠正確領(lǐng)會國家建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定 理解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有關(guān)構(gòu)造要求并正確識讀結(jié)構(gòu)施工圖 同時(shí)能處理工程施工中遇到的一般結(jié)構(gòu)問題 逐步培養(yǎng)和提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的綜合應(yīng)用能力 12 1 4課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法 為了學(xué)好混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)課程 首先應(yīng)對本課程的特點(diǎn)有所了解 在課程的學(xué)習(xí)過程中應(yīng)注意以下特點(diǎn) 1 研究對象的特殊性 2 計(jì)算理論的實(shí)驗(yàn)性 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的綜合性 4 設(shè)計(jì)規(guī)范的有效性 5 課程內(nèi)容的實(shí)踐性 13 1 4課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法 針對上述問題并結(jié)合本課程的特點(diǎn) 建議采取與之相適應(yīng)的學(xué)習(xí)方法 1 注意同力學(xué)課的聯(lián)系與區(qū)別 2 重視材料的力學(xué)特性 3 正確應(yīng)用計(jì)算公式 4 理解重要的基本概念 加強(qiáng)課后訓(xùn)練 5 重視構(gòu)造知識的學(xué)習(xí) 6 努力參加工程實(shí)踐 做到理論聯(lián)系實(shí)際 14 本章小結(jié) 1 在建筑物中起承受各種作用的骨架體系稱為建筑結(jié)構(gòu) 2 鋼筋和混凝土能夠有效地結(jié)合在一起共同工作的主要原因是鋼筋和混凝土之間存在黏結(jié)力 使兩者之間能傳遞力和變形 3 混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高 整體性好 可模性好 耐久性好 耐火性好 易于就地取材等 4 砌體結(jié)構(gòu)是磚砌體 石砌體和砌塊砌體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱 5 混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu) 是建筑工程技術(shù)專業(yè)的一門主干專業(yè)課 本課程所包含的專業(yè)知識在工程實(shí)際中運(yùn)用最廣泛 對學(xué)生走向工作崗位后的設(shè)計(jì) 施工 管理諸方面技能的培養(yǎng)具有較高的關(guān)聯(lián)度 為了學(xué)好本課程 首先應(yīng)對課程的特點(diǎn)有所了解 學(xué)習(xí)時(shí)要做到目標(biāo)明確 方法得當(dāng) 訓(xùn)練到位 真正做到理論聯(lián)系實(shí)際 15 思考與訓(xùn)練 1 1建筑結(jié)構(gòu)按組成材料分為哪幾類 混凝土結(jié)構(gòu)包括哪些種類 1 2鋼筋和混凝土這兩種不同材料能夠有效地結(jié)合在一起共同工作的原因是什么 1 3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有哪些優(yōu)缺點(diǎn) 1 4參觀校園內(nèi)的建筑 然后按混凝土結(jié)構(gòu) 砌體結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)等形式進(jìn)行分類比較 1 5學(xué)習(xí) 混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu) 課程時(shí)應(yīng)注意哪些問題