1、第一篇第一篇 建筑结构基本计算原理建筑结构基本计算原理(1(1-2 2章）章）第一章 绪论 1.1 1.1 建筑结构的分类建筑结构的分类 1.2 1.2 各种建筑结构特点及应用情况各种建筑结构特点及应用情况 1.3 1.3 建筑结构基本理论及设计方法的发展建筑结构基本理论及设计方法的发展 1.4 1.4 建筑结构课程的要求、注意的问题建筑结构课程的要求、注意的问题 1 第一章第一章 （共一讲）（共一讲）本章的主要内容：本章的主要内容：建筑结构的分类；各类结构的优缺点及其应用和发展简况；本课程的学习方法和需要注意的问题。第一讲第一讲 能力训练能力训练1 2 1.1 1.1 建筑结构的分类建筑结构
2、的分类 一一.建筑结构定义建筑结构定义 简单的说就是房屋的简单的说就是房屋的承重骨架。承重骨架。第一章 总论 1.1 建筑结构的分类 二、建筑结构的组成二、建筑结构的组成 柱下基础 楼板 柱 梁 梁 墙 楼梯 墙下基础 地下室底板 3 第一章 总论 1.1 建筑结构的分类 三.建筑结构的分类 按所用按所用材料材料的不同分为：的不同分为：1 1）混凝土结构混凝土结构（以混凝土为主要材料的结构以混凝土为主要材料的结构）包括：包括：钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构配置受力的普通钢筋，钢筋网或钢骨架；配置受力的普通钢筋，钢筋网或钢骨架；预应力混凝土结构预应力混凝土结构 配置预应力钢筋的混凝土结构；配置预应
3、力钢筋的混凝土结构；素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没有配置受力的钢筋的混凝土结构。4 2 2）钢结构钢结构:以钢材以钢材(钢板、型钢）钢板、型钢）为主制作的结构为主制作的结构 3 3）砌体结构砌体结构:由块材通过砂浆砌筑而成的结构由块材通过砂浆砌筑而成的结构 4)4)木结构木结构 :指全部或大部分用木材制作的结构指全部或大部分用木材制作的结构 5）混合结构混合结构:由两种及两种以上材料作为主要承重结构由两种及两种以上材料作为主要承重结构 的房屋的房屋 此外还有此外还有钢钢混凝土组合结构混凝土组合结构、钢管混凝土钢管混凝土等。等。第一章 总论 1.1 建筑结构的分类 按
4、其承重结构的类型分为：按其承重结构的类型分为：1 1）框架结构框架结构 2 2）剪力墙结构剪力墙结构 3 3）框架框架剪力墙结构剪力墙结构 4 4）筒体结构筒体结构。本本 章章 目目 录录 5 1 1）框架结构）框架结构 采用采用梁、柱组成的结构体系作为建筑承重结构梁、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框架结构的主要构件是梁和柱，而墙体只是作为梁和柱，而墙体只是作为 围护构件。围护构件。可以做成可以做成预制或现浇框架预制或现浇框架，平面布置比较灵活，平面布置比较灵活，可以获得较大的使用空间，可以获得较大的使用空间，比混合结构强度高整体性强，但随层数增多抗侧比混合结构强度高整
5、体性强，但随层数增多抗侧 刚度不足刚度不足。请看框架结构组成请看框架结构组成 第一章 总论 1.1 建筑结构的分类 6 2 2）剪力墙结构）剪力墙结构 利用建筑物的利用建筑物的纵向及横向的钢筋混凝土墙纵向及横向的钢筋混凝土墙体作为体作为 主要承重构件，再配以梁板组成的承重结构体系。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。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，适于建造高层整体性好，刚度大，抗震性能好，适于建造高层 建筑（建筑（10105050层范围内都适用）。层范围内都适用）。不过剪力墙间距太小，平面布置不灵活，自重不过剪力墙间
6、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大，不适应建造公共建筑，一般适用于建造住宅。请看剪力墙结构组成请看剪力墙结构组成 第一章 总论 1.1 建筑结构的分类 7 3 3）框架）框架剪力墙结构剪力墙结构 框架结构的基础上框架结构的基础上，沿框架纵沿框架纵、横方向的某些位横方向的某些位 置置，在柱与柱之间设置数道钢筋混凝土墙体作为在柱与柱之间设置数道钢筋混凝土墙体作为 剪力墙剪力墙。因此它是框架和剪力墙的有机结合因此它是框架和剪力墙的有机结合，综合了二者综合了二者 的优点：一个布置灵活的优点：一个布置灵活，一个抗侧力高一个抗侧力高。请看框架剪力墙结构组成请看框架剪
7、力墙结构组成 第一章 总论 1.1 建筑结构的分类 8 4 4）筒体结构）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 筒体可以由筒体可以由密柱深梁密柱深梁组成一个筒体，也可以用组成一个筒体，也可以用多个多个 筒体组成筒中筒、束筒，还可以将框架和筒体联合筒体组成筒中筒、束筒，还可以将框架和筒体联合 起来组成框筒结构。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。框筒是上个世纪层建筑中较多采用的结构形式。框筒是上个世纪6060 年代由美国工程师法卢齐坎恩
8、第一次提出来的。年代由美国工程师法卢齐坎恩第一次提出来的。请看筒体结构组成请看筒体结构组成 其它结构还有其它结构还有壳体结构壳体结构、网架结构网架结构、悬索结构悬索结构等等等等，它们大多用于大跨度结构中它们大多用于大跨度结构中。第一章 总论 1.1 建筑结构的分类 9 1.2 1.2 各种建筑结构特点及应用情况各种建筑结构特点及应用情况 一.钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构 第一章 总论 1.2 各种建筑结构特点及应用情况 1.1.钢筋混凝土的组成：钢筋混凝土的组成：钢筋钢筋+混凝土混凝土 (混凝土混凝土:现代主要的人造工程结构材料现代主要的人造工程结构材料)2.2.两种材料的基本力学特性：两种材
9、料的基本力学特性：钢筋钢筋 抗拉与抗压强度较高，抗拉与抗压强度较高，破坏时表现出破坏时表现出较好的延性较好的延性；混凝土混凝土抗压强度高，抗拉强度远低于其抗压强度抗压强度高，抗拉强度远低于其抗压强度 （之比约为（之比约为10%10%，破坏时具有明显的破坏时具有明显的脆性性质脆性性质）10 第一章 总论 1.2 各种建筑结构特点及应用情况 4.4.关于钢筋混凝土梁与素混凝土梁的比较试验：关于钢筋混凝土梁与素混凝土梁的比较试验：（1 1）试验情况介绍：同条件下的对比试验；试验情况介绍：同条件下的对比试验；请看素混凝梁实验请看素混凝梁实验（4040秒秒)请看钢筋混凝土梁实验请看钢筋混凝土梁实验(2
10、2分分）3.3.配筋的基本原则配筋的基本原则 ：使钢筋在结构中处于受拉；使混凝土在结构中处于受压。使钢筋在结构中处于受拉；使混凝土在结构中处于受压。素混凝土梁素混凝土梁 承载力低，一开裂即告破坏，破坏前承载力低，一开裂即告破坏，破坏前无预兆（为脆性）；无预兆（为脆性）；钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁承载力高，混凝土开裂后，其承担的承载力高，混凝土开裂后，其承担的拉应力转移到钢筋拉应力转移到钢筋。请看图片请看图片 （2 2）试验结果小结：）试验结果小结：11 第一章 总论 1.2 各种建筑结构特点及应用情况 钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力，在荷，在荷 载作用下载作
11、用下，可以保证两种材料协调变形可以保证两种材料协调变形，共同受力；共同受力；钢筋与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数钢筋与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数 （钢材为钢材为1.21.21010-5 5，混凝土为，混凝土为(1.01.5)(1.01.5)1010-5 5），），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形 差而导致两者间的粘结力破坏差而导致两者间的粘结力破坏。5.5.钢筋与混凝土共同工作的条件：钢筋（材）和混凝土两种材料的物理力学性能很钢筋（材）和混凝土两种材料的物理力学性能很不相同，他们可以结合在一起共同工作，是因为：不相同，他们可以
12、结合在一起共同工作，是因为：12 第一章 总论 1.2 各种建筑结构特点及应用情况 6.6.配筋的基本要求配筋的基本要求 ：（1 1）钢筋的布置（即在结构中的位置）和数量由计）钢筋的布置（即在结构中的位置）和数量由计 算确定；算确定；（2 2）在钢筋的端部应有锚固长度或弯钩（常称为构）在钢筋的端部应有锚固长度或弯钩（常称为构 造要求）造要求）。13 7 7 混凝土结构的优缺点：混凝土结构的优缺点：优点优点 材料利用合理材料利用合理：钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥，结构承载结构承载力与刚度比例合适力与刚度比例合适，基本无局部稳定问题基本无局部稳定问题
13、，单位应力价格低单位应力价格低，对于一般工程结构对于一般工程结构，经济指标优于钢结构经济指标优于钢结构。可模性好：可模性好：混凝土可根据需要浇筑成各种性质和尺寸混凝土可根据需要浇筑成各种性质和尺寸，适用于各种适用于各种形状复杂的结构形状复杂的结构，如空间薄壳如空间薄壳、箱形结构等箱形结构等。耐久性和耐火性较好耐久性和耐火性较好，维护费用低：维护费用低：钢筋有混凝土的保护层钢筋有混凝土的保护层，不易产生锈蚀不易产生锈蚀，而混凝土的强度而混凝土的强度随时间而增长；混凝土是不良热导体随时间而增长；混凝土是不良热导体，30mm厚混凝土保护层厚混凝土保护层可耐火可耐火2小时小时，使钢筋不致因升温过快而丧
14、失强度使钢筋不致因升温过快而丧失强度。第一章 总论 1.2 各种建筑结构特点及应用情况 14 现浇混凝土结构的整体性好：现浇混凝土结构的整体性好：通过合适的配筋通过合适的配筋，可获得较好的延性可获得较好的延性，适用于抗震适用于抗震、抗爆抗爆结构；同时防振性和防辐射性能较好结构；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构适用于防护结构。刚度大刚度大、阻尼大：阻尼大：有利于结构的变形控制有利于结构的变形控制。易于就地取材：易于就地取材：混凝土所用的大量砂混凝土所用的大量砂、石石，易于就地取材易于就地取材，近年来近年来，已已有利用工业废料来制造人工骨料有利用工业废料来制造人工骨料，或作为水泥的外加成
15、分或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能改善混凝土的性能。第一章 总论 1.2 各种建筑结构特点及应用情况 15 缺点：缺点：自重大：自重大：不适用于大跨、高层结构。不适用于大跨、高层结构。第一章 总论 1.2 各种建筑结构特点及应用情况 抗裂性差：抗裂性差：普通普通RC结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，环境较差环境较差(露天、沿海、化学侵蚀露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性；也限制了时会影响耐久性；也限制了普通普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。用于大跨结构，高强钢筋无法应用。承载力有限：承载力有限：在重载结构和高层建筑底部结构，构件尺寸在重载结构
16、和高层建筑底部结构，构件尺寸太大，减小使用空间。太大，减小使用空间。施工复杂，工序多施工复杂，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护）（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长，施工受季节、天气的影响较大。工期长，施工受季节、天气的影响较大。混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。16 8 8 混凝土结构的发展与应用概况混凝土结构的发展与应用概况 混凝土结构的开始应用于土木工程距今仅混凝土结构的开始应用于土木工程距今仅150多年。多年。1824年英国人阿斯普丁年英国人阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水泥。发明硅酸盐水泥。1849年法国人朗波年法国人朗波(L.Lambot)制造了第一只钢筋混制造了第一只钢筋混凝土小船。凝土小船。1872年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋。年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋。与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并不长，但发展非常迅速，是目前土木工程结构中应并不长，但发展非常迅速，是目前土木工程结构中应用最为广泛结构，而且用最为广泛结构，而且高性能混凝土高性能混凝土和