梁和悬挑结构

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1.1 梁的形式
1.1.1梁按材料分类
帕提农神庙
石梁
石材抗压强度高，抗拉强度低。高 度大，而跨度较小。
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1.1 梁的形式
太和殿，俗称金銮殿，殿高35米，面积2381平方米，是中国最大的一座木 结构宫殿。面阔11间，进深5间，为中国古代殿宇最高等级。
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1.1 梁的形式
1.1.1梁按材料分类
木梁
截面变小 截面增大
上海浦东国际机场第二航站楼
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1.3 梁式结构的工程实例
在箱形梁宽方向，箱 形梁向大跨跨中逐渐 分叉成两根较窄的箱 形构件并为围合出一 个梭形空间。
梭形张悬梁
边跨跨中
上海浦东国际机场第二航站楼边跨
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1.3 梁式结构的工程实例
中间跨（梭型张弦梁结构）
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1.3 梁式结构的工程实例
当建筑物的地基较 差时采用简支梁结构 较为有利。简支梁也 常被用来作为沉降缝 之间的连接构件。
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1.2 梁的受力与变形
悬臂梁悬臂端无支承 构件，视野开阔,空间布 置灵活。其缺点是在结 构的固定端有较大的倾 覆力矩。
悬臂梁弯矩图
设计时除了考虑结构 的强度和变形外,还要注 意结构的抗倾覆稳定性。
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体育场屋盖主桁架悬挑跨度最长达 90m,
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1.4 悬挑结构
上海世博会中国国家馆
中国馆寓意“东方之冠”，并给人 以中国传统礼器“鼎”的联想。
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1.4 悬挑结构
中国馆施工现场
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1.4 悬挑结构
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1.4 悬挑结构
设计采用钢－混凝土组合 结构，结构总高度68m；筒体 间楼盖向上逐层挑出，呈四棱 台斗冠状；四个筒体外侧标高 33.3m处，共挑出20根 800mm×1500mm的方钢管混凝 土斜撑，作为标高 38.7m~60.3m处楼盖体系的竖 向支承，形成建筑的倒梯形造 型，屋面悬挑部分施加有水平 预应力。
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1.1 梁的形式
1.1.1梁按材料分类
混凝土和钢筋协调工作原理：
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1.1 梁的形式
1.1.2梁按截面分类：
钢筋砼梁截面型式
钢梁截面型式
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1.1 梁的形式
根据简支梁的弯矩和剪力的分布特点，可分为以下三类薄腹梁：
双坡薄腹梁
鱼腹梁
空腹梁
通过增加梁高来提高梁的抗弯承载力。 普通钢筋混凝土薄腹梁的跨度为：6~12m，，预应力混凝土薄腹梁的 使用跨度为12~18m。
木材自重轻，抗压抗拉、强度高。 截面小，跨度大，使用方便。木材 防腐、防火、防蛀性能差，且资源 有限，现代建筑逐步淘汰。
胶合木 用胶粘方法将木料或木料与胶合 板拼接成尺寸与形状符合要求而又具有整 体木材效能的构件和结构。
胶合木结构于1907年首先在德国问世， 至40年代中期已发展成为现代木结构的 一个重要分支。广泛应用于各种工程上。
1.2 梁的受力与变形
当梁柱结构中柱刚度比梁刚度大很多且梁柱节点构造为刚接 时,可按两端固定梁分析梁在竖向荷载作用下的内力与变形 对于一般情况下 梁柱刚度相差不多 的情况,则柱对梁的 约束作用应视作弹 性支承,这时梁在竖 向荷载作用下的内 力和变形介于两端 固定梁和两端简支 梁之间。
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1.2 梁的受力与变形
左右自平衡
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1.4 悬挑结构
副跨框架平衡：整个结构可以看做是带悬挑的框架 结构。
剧院挑台常用
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1.4 悬挑结构
悬挑结构的受力：为了减小弯矩常用一下几种方法。
悬挑梁下 设柱子
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1.4 悬挑结构
悬挑梁 下设斜 撑
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1.4 悬挑结构
悬挑梁 上部设 置拉索
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1.4 悬挑结构
1.4.3悬挑结构的工程实例
1.4.2悬挑结构的抗倾覆平衡
悬挑结构的固定端有较大的倾覆力矩。 一般认为，悬挑结构的抗倾覆安全系数 应大于1.5。
抗倾覆平衡：抗倾覆力矩/倾覆力矩 > 1.5
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1.4 悬挑结构
悬挑结构四种抗倾覆平衡方式：
上部压重平衡
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1.4 悬挑结构
下部拉压平衡
悬挑网架、悬挑网壳常见
压
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拉
1.4 悬挑结构
1.1.3梁按支座约束分类
简支梁
悬臂梁`
玻璃走廊鸟瞰美国大峡谷
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1.1 梁的形式
q
连续梁
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1.1 梁的形式
1.1.3梁按支座约束分类
根据跨数的不同分类：
单跨梁 多跨梁
静定梁
超静定梁
静定多跨梁
连续梁
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1.1 梁的形式
1.1.4梁按在结构中的位置分类
次梁 主梁
在结 构中 的位 置
次梁直接承受板传来的荷载。 主梁除承受板直接传来的荷载外， 还承受次梁传来的荷载。 连梁主要用于连接两榀框架，使其 成为一个整体。
Y型柱
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1.3 梁式结构的工程实例
Байду номын сангаас
深圳文化中心 34
1.4 悬挑结构
1.4.1 悬挑结构的形式： 悬挑结构无端部支撑构件、视野开阔、空间布置灵活，故常在 体育场看台雨棚中应用。 悬挑结构可采用混凝土结构，也可采用钢结构。 早期的悬挑结构多采用混凝土结构，若采用钢筋混凝土屋面板（自 重较大），悬挑跨度一般仅为数米至十余米，一般采用压型钢板结 构，悬挑跨度可达到20~30m. 近年较多采用钢桁架结构，并采用薄膜结构覆盖，跨度可达数十米。
设16处双柱双梁变形缝，共布置 104榀双向对称现浇钢筋混凝土看 台框架及块体拼装悬挑雨棚结构。
成都体育场看台挑棚
挑梁为块体拼装后张部分预应力混凝 土结构，采用工字型截面。
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1.4 悬挑结构
天津奥林匹克中心体育场
天津体育场的外观造型以具有自然形态 的露珠为主题，俗称水滴。 体育场采用钢管桁架悬挑结构。整个屋 架桁架落地，并以不同的曲率坡向地面， 形似露珠。
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圈梁一般用于砖混结构，将整个建 筑围成一体，增强结构的抗震性能。 过梁一般用于门窗洞口的上部，用 以承受洞口上部结构的荷载。
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连梁 圈梁 过梁
1.1 梁的形式
1.1.4梁按在结构中的位置分类
建筑剖视图
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1.1 梁的形式
主梁
次梁
次梁
主梁
钢结构建筑主梁，次梁
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1.1 梁的形式
1.1.4梁按在结构中的位置分类
建筑结构选型
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第一章
梁和悬挑结构
1.1 梁的形式
1.2 1.3
1.4
梁的受力与变形 梁式结构的工程实例
悬挑结构
学习要求 了解梁的不同型式及受力与变形，了
解悬挑结构。
第一章 梁和悬挑结构
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人们居住和工作的建 筑物均是由各个单一空 间构成，而每一个空间 又是由基本构件组成。 建筑物的基本结构形式 可分为
意大利佛罗伦萨运动场大看台 钢筋混凝土梁板结构，雨蓬挑梁伸出17m
上海八万人体育场
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1.4 悬挑结构
上 海 八 万 人 体 育 场
采用钢桁架结构， 并采用薄膜结构覆 盖，悬挑跨度可达 数十米。 如图上海八万人体 育场，最大悬挑跨 度达73.5m。
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1.4 悬挑结构
上海八万人体育场
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1.4 悬挑结构
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1.1 梁的形式
1.1.3梁按支座约束分类 简支梁 梁的两端搁置在支座上，但支座仅使 梁不产生垂直移动，可自由转动。为使整 个梁不产生水平移动，加设铰支座和滚动 支座。
支承 方式
悬臂梁
梁的一端固定在支座上，使该端不能 转动，也不能产生水平和垂直移动。
连续梁 具有两个以上支座的梁。
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1.1 梁的形式
板
梁
柱
拱
梁(beam)主要承受垂直于梁轴线方向的 荷载作用
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1.1 梁的形式
材 料 石 梁 木 梁
截面 矩形梁 圆形梁 工字型梁 槽形梁
支座约束
静定梁
超静定梁
钢 梁
钢筋混凝土梁 预应力混凝土梁 钢-钢筋混凝土梁
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1.1 梁的形式
布置方式 主 梁 次 梁
支承方式
简支梁
悬臂梁 连续梁
过 梁
圈 梁 连 梁
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1.1 梁的形式
西班牙塞维利亚市中心木结构
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1.1 梁的形式
1.1.1梁按材料分类
钢梁：
国家体育场鸟巢
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1.1 梁的形式
1.1.1梁按材料分类
钢梁
钢梁强度高，施工方便。钢梁自重 比相同跨度混凝土梁轻。维护费用 较高，房屋建筑较少使用，但在厂 房、桥梁中应用较广泛。
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1.1 梁的形式
1.1.1梁按材料分类
混凝土梁
砼梁由砼和钢筋共同工作，砼受压，钢筋受拉， 受力明确，构造简单，但其自重较大，跨度一般 不超过12米。
预应力砼梁
预应力砼梁在受拉区施加预应力，可有效控制裂 缝和挠度。
下部钢材受拉，上部钢筋砼受压，充分利用其材 钢-钢筋砼梁 料特性。（上部普通钢筋混凝土板，下部钢梁或 钢桁架）
当梁柱结构中柱刚度比梁刚度大很多且梁柱节点构造为刚接 时,可按两端固定梁分析梁在竖向荷载作用下的内力与变形
比较： 1.简支梁与固端梁 2.悬臂梁与固端梁 3.外伸梁与简支梁
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1.3 梁式结构的工程实例
上海浦东国际机场第二航站楼
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1.3 梁式结构的工程实例
梭形张悬梁 树状柱 树状柱
整个屋盖采用变截面 箱形钢梁，由于在中 间两个支点采用树状 柱，整个屋盖宽度范 围内，分成了三个大 跨两个小跨，外带两 个外伸段的五跨连续 梁结构。
屋面板
混合结构－竖向荷载 通过砖墙传到基础上
圈梁的设置
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1.2 梁的受力与变形
梁主要承受垂直 于梁轴线方向的荷 载的作用,其内力主 要为弯矩和剪力。 梁的变形主要是 挠曲变形。梁的受 力与变形主要与梁 的约束条件有关。
单跨梁在竖向均布荷载作用下的弯矩图
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1.2 梁的受力与变形
简支梁是静定结 构,构造简单，施工 方便。但内力及变形 较大。常用于中小跨 度建筑。