第5章 建筑结构基础知识

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1、熟悉常见结构材料的力学性能，正确选择结构所适用的材料理解钢筋的强度指标，掌握钢筋选用的原则熟悉混凝土的收缩和徐变现象，掌握混凝土选用的原则了解钢筋与混凝土的粘结力和钢筋的锚固长度了解结构的功能要求和结构的极限状态，理解结构失效现象和极限状态方程，通过查表能够确定永久荷载标准值、楼面和屋面活荷载理解承载能力极限状态设计表达式，分清荷载及效应的标准值和设计值，能够计算简单的内力设计值了解地震的震级和烈度、建筑物的抗震设防分类和标准以及抗震设防的一般目标和范围第5章　建筑结构基础知识1第一节　建筑结构的概念及其经济合理性“建筑结构”一词经常被提起，但何谓建筑结构？你能

2、给出一个清晰且完整的定义吗？结构既要经济又要合理，那么怎么做，才能达到此目地呢？2一、建筑结构的概念结构是建筑物的重要空间骨架。空间骨架是由许多构件（如板、梁、墙、柱、杆、基础等）以各种方式相互连接组成一个完整的结构体系。3图5.1多层房屋结构的组成4由不同的材料或不同的构件，以及不同的体型，可以组成不同的结构体系，如图5.2所示。结构必须抵抗自然界和人为的各种作用，因此，无论哪种结构体系都应具备足够的强度、刚度和稳定性。5图5.2结构体系框图62）形式建筑结构的形式是多种多样的，图5.3是房屋结构常见的形式。图5.3房屋结构的形式73）功能（1）空间功能　建

3、筑结构的首要功能是开辟合理的使用空间，所以有“空间骨架”之称。这是人类生活和生产的需要，也是结构存在的根本目的。（2）抵抗功能　建筑结构的另一重复功能是抵抗各种作用力，所以它要形成“骨架”。这就要求结构具备应有的承载能力，并能正常使用且有耐久性。8二、建筑结构的经济合理性结构的经济合理性是指其结构本身要科学合理，同时其造价和维持费用要符合经济性原则。为此将涉及到3个方面的问题：一是合理选取结构材料，二是恰当选择结构型式，三是充分考虑经济效果。91）选材选材，是指合理地选取结构的材料。它应根据结构受力情况的不同，发挥材料的长处，而避开材料的短处。2）选型梁、刚架、

4、拱、索是最基本的4种结构型式，如图5.5所示。它们有各自的跨度适用范围。10图5.54种结构型式(a)梁；(b)刚架；(c)拱；(d)索113）经济性经济性以造价和维持费来衡量。我们追求的是：所付出的代价应与所预期的要求相符合。12第二节　建筑结构的材料性能及选用结构的安全可靠要求用好料、多用料，而结构的经济性（即省钱）则要求用廉料、少用料。这显然是一对矛盾。解决这一矛盾的办法是：分析材料的性能，合理用材，材尽其用。13一、材料的弹性、塑性和脆性什么是材料的弹性和塑性？这就需要把材料进行拉伸才能做出回答。先做一个小试验，如图5.7所示。图5.7橡皮筋和橡皮泥的拉伸示意

5、图14图5.8材料的拉伸图15二、材料性能及选用建筑结构常用的材料有：砌体、木材、钢材、混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土等。这些材料的力学性能是有很大的差异性，因此，在建筑结构中就有怎样选用材料的问题。161）钢材钢材是一种弹塑性材料。它的抗拉和抗压强度相近，与其他常用材料相比，钢材的强度最高，弹性模量最大，故钢材耐拉也耐压。图5.9钢板和型钢17图5.10冷弯薄壁型钢182）混凝土混凝土是由骨料（如石子、砂）、水泥和水混合而成的人工材料。这是一种脆性材料，它的抗拉能力很弱，且受拉时极易产生裂缝，但抗压性能较强，故常用于基础等受压的结构中。193）钢筋混凝土钢筋

6、混凝土是集脆性和弹塑性材料长处的结构材料。混凝土抗拉能力极弱，但抗压性能很强，而钢筋的优势是抗拉能力强，所以在混凝土中，配置适量的钢筋来承担拉力，只让混凝土承受压力。这两种材料的结合是取长补短，发挥各自优势的典范。20图5.11钢筋混凝土梁与素混凝土梁的比较（a）素混凝土梁;（b）钢筋混凝土梁214）预应力混凝土这是一种在结构构件承受荷载之前，预先施加应力的技术。它的原理可以用一根橡皮筋把一些火柴盒绷紧的实验来模拟，如图5.12所示。22图5.12预应力原理的比拟235）砌体材料凡是由天然材料（如石块等）或人工制品（如砖、混凝土砌块等）用粘性材料（如砂浆）砌筑起来的

7、整体结构，都称为砌体。砌体所用的材料大多是脆性的，常用3种块材有砖、石块、混凝土砌块；常用的砂浆有水泥砂浆、混合砂浆、非水泥砂浆等。24表5.1地面以下或防潮层以下的砌体潮湿房间的墙所用材料的最低强度等级256）木材木材是最古老的天然结构材料。它的材料性质因受力状况不同，而有塑性和脆性之分。当木材顺纹受压时，它的变形较大，表现为塑性；而在受拉时，变形较小，故又表现为脆性。2627第三节　钢筋与混凝土在目前的建筑结构工程中，用量最多、用途最广的当属钢筋与混凝土。在《建筑材料》中，大家已经对这两种材料的力学性能