哈工大 《建筑结构》 课件PPT

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
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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。
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
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。
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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。
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。
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0.2.3工程实践方面
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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 。
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0.1.3 建筑结构的分类
混凝土结构 砌体结构
建筑结构按承重结构
所用的材料不同分类 钢结构 木结构
混合结构
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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
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（2）钢筋混凝土结构的特点
主要优点： 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。
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（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。
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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。
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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
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（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）
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。
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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
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引例
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
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图0.4上海世博会国家馆
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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。
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办公楼（砖混结构）
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0.2 建筑结构的发展与应用状况
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：
主要缺点： 自重大，强度低，整体性差，砌筑劳动强度大。
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3. 钢结构 （1）概念
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。
图0.7 911前双子塔楼
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（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。
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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
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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1 000N/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。
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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。
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。
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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。
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。
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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。
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北京故宫太和殿梁架结构示意图
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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。
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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
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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。
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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
[ ] f / k
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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：
kS R
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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：。
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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。
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绪 论
学习目标
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。
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学习要求
能力目标
知识要点
权重 40%
自评分数
建筑结构是指建筑物中由若干个基本构件按 掌握建筑结构 照一定的组成规则，通过符合规定的连接方 的概念。 式所组成的能够承受并传递各种作用的空间 受力体系。 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 理解建筑结构 和构造特点的不同可分为：混合结构、框架 的分类。 结构、框架—剪力墙结构、剪力墙结构、筒 体结构、大跨结构等。 了解建筑结构 砌体结构、木结构、钢结构、混合结构等结 的发展与应用 构的发展与应用状况。 状况。
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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。
主要缺点： 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。
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（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。
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章节导读
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。