土木工程概论 教学课件 作者 刘宗仁 第4章 建筑结构.ppt

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1、土木工程概论主编：刘宗仁第4章建筑结构作者：张文福4.1.1建筑与建筑结构一、建筑建筑是建筑物和构筑物的总称。日本名古屋穹顶法国埃菲尔铁塔二、建筑结构建筑结构就是用来保持建筑物的外部形态并形成内部空间的承重骨架。三、建筑结构的作用1、形成内部空间2、形成外部形态3、保证建筑物的安全。4.1.2作用在建筑结构上的力与结构效应一、作用在建筑结构上的力作用在建筑结构上的力可以分为直接作用和间接作用。a）直接作用b）间接作用直接作用按其特点又可分为永久荷载、可变荷载、偶然荷载。间接作用包括地震作用、温度作用等。二、结构效应外力在结构中所产生的内力和变形统称为结

2、构效应，包括静力效应和动力效应两种。4.1.3建筑结构的五种基本特性建筑结构必须具备五种基本特性：它必须达到一种平衡状态；必须稳定；必须具有足够的强度；必须具有足够的刚度；必须具有足够的延性。一、结构的平衡要求结构必须是几何不变体系，这是对结构体系的最基本要求。其次，要求结构的支座不能失效。二、结构的强度是指结构的承载能力，即结构能够抵御某种作用而不至于破坏的能力。三、结构的稳定是结构维持自身稳定状态的能力。四、结构的刚度是结构抵抗变形的能力。五、结构的延性这是指结构极限变形能力，即结构的耗能能力，是衡量结构抗震性能好坏的重要指标。4.1.4建筑安全性

3、问题必须在工程设计中重视建筑结构的安全性问题，以确保建筑内部的人员和设备不会因各种外界因素影响而遭到破坏。4.2建筑结构的分类概要按结构的布置方式和受力特点分类，可分为平面结构与空间结构两类；按结构的整体作用来看，可分为抗水平力结构和抗竖向力结构；按结构构件的材料分类，可分为砌体结构、混凝土结构、预应力混凝土结构、钢结构、木结构、钢-混凝土组合结构和膜结构。4.2.1砌体结构由块体和砂浆砌筑而成的整体材料统称为砌体。以砌体承重为主的结构称为砌体结构。砌体结构中所使用的材料主要有块材和砂浆。块材包括砖、砌块、石材。砂浆是由胶结料、细骨料、掺合料加水搅拌而

4、成的混合材料。砌体中常用的砂浆有水泥混合砂浆和水泥砂浆。4.2.2混凝土结构混凝土结构通常需要在混凝土中配置适量钢筋。这种搭配可使受压区的混凝土和受拉区的钢筋强度得到充分利用。4.2.3预应力混凝土结构在构件在承受外荷载之前，对其受拉区预先施加压应力，形成了所谓的预应力混凝土结构。工程中预应力的施加方法有先张法和后张法。先张法：就是在浇筑混凝土前，用机械张拉钢筋，待混凝土硬化后，再放松钢筋，从而对混凝土施加预应力。后张法：就是在浇筑混凝土并待其硬化后，对预留在构件内的预应力筋用机械张拉，从而对混凝土施加预应力，使构件受拉边预先产生压应力的方法。先张法构

5、件制作过程后张法构件制作4.2.4钢结构钢结构是钢材制成的工程结构，由型钢和钢板等制成的梁、柱、板、拱、等构件组成。“鸟巢”－国家体育场国家大剧院一、钢结构的特点钢材的优点是材质均匀，可靠性高；强度高，塑性和韧性好，利于抗震；便于机械化制造，安装方便，施工期限短，可尽快地发挥投资的经济效益；缺点是耐火性和耐锈蚀性差，维护费用较高。二、钢结构的连接可分为焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接等。4.2.5木结构木结构的优点是施工简便、工期短。木结构的主要缺点是耐火性能差。木框架房屋木结构圆顶屋顶4.2.6钢-混凝土组合结构钢-混凝土组合结构主要有钢骨混凝土结构、钢

6、管混凝土结构、钢-混凝土组合梁板结构等。一、钢骨混凝土结构是指在钢骨周围配置钢筋并浇筑混凝土的结构。钢骨混凝土梁柱截面二、钢管混凝土结构是指在钢管内填充混凝土的结构，一般钢管内部不再配置钢筋。钢管截面一般采用圆形，也可采用方形或矩形。陕西省延安王家坪大桥（桥长204.758m）三、钢-混凝土组合梁板分为：钢-混凝土组合梁和压型钢板-混凝土组合板，两种组合构件也可复合使用。4.2.7膜结构与传统结构相比，膜结构的优点是自重轻、建筑造型丰富、透光性好、自洁性好、易于施工。缺点是耐久性差、隔热性差等。4.3抗水平力结构抗水平力结构是指以抵抗水平荷载为主的结构

7、，主要包括高耸构筑物和高层建筑结构。4.3.1抗水平力结构的基本特征在抗水平力结构设计中，水平荷载作用下的内力和位移是设计的控制指标。结构内力或位移和高度关系4.3.2框架结构通过节点刚性连接的梁和柱，可抵抗竖向和水平荷载，称其为框架结构。4.3.3剪力墙结构利用混凝土墙来抵抗竖向和水平荷载的结构，称其为剪力墙结构。4.3.4框架－剪力墙（筒体）结构将框架和墙结构加以组合则可形成一种共同抵抗竖向、水平荷载的新结构体系，称其为框架-剪力墙结构体系。a)金茂大厦b)地王大厦c)石油双塔大厦框架-核心筒结构的工程实例4.3.5框架－支撑结构如果将框架-剪力墙

8、中墙置换为斜支撑，则称为框架-支撑结构。中心支撑类型偏心支撑类型4.3.6巨型结构一、巨型框架