《建筑结构》教案-2017

建筑结构课程教案

讲稿

一、建筑结构的分类：

1、按所用的材料：

（1）混凝土结构：素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、特殊混凝土结构；

（2）钢结构——以钢材为主制作的结构；

（3）砌体结构——由块材通过砂浆砌筑而成的结构。

2、按承重结构的类型：

（1）框架结构——纵、横梁及立柱组成框架，作为承重结构。然后在纵、横梁间铺上梁板形成楼盖和屋盖。墙体作为填充材料设置在立柱之间，不承重。

（2）剪力墙结构——纵向及横向钢筋混凝土墙，以及用作楼盖和屋盖的梁板组成房屋的承重结构。

（3）框架—剪力墙结构——在框架结构的基础上，沿框架纵横、横方向的某些位置，在柱于柱之间设置数道钢筋混凝土墙体作为剪力墙，综合了框架和剪力墙二者的优点。

（4）筒体结构——钢筋混凝土墙组成一个筒体作为房屋的承重结构；或者由密柱和深梁（高度较大）组成。

（5）壳体结构、网架结构、悬索结构等——大跨度结构。

二、各种材料建筑结构的特点及应用情况：

1、钢筋混凝土结构：

★钢筋和混凝土为什么能在一起有效地共同工作？

A、混凝土硬化后，钢筋与混凝土的接触面能牢固地结合在一起，互相间不能滑动而能整体工作；

B、钢筋和混凝土两种材料的温度线膨胀系数非常接近，当温度变化时，不致因各自伸缩不同，使其粘结破坏各自分离；

C、钢筋买入混凝土中，钢筋周围有混凝土形成的保护层，能防止钢筋锈蚀，使钢筋和混凝土能长期可靠地共同工作。

（1）钢筋混凝土结构的优缺点：

优点：a、耐久性；b、耐火性；c、整体性；d、可模性；e、易于就地取材。

缺点：自重大、费工、模板用料多，承载力有限，施工周期长、施工受气候条件的限制，抗裂性较差，结构隔热、隔音性能较差，加固和拆修较困难。

★钢筋混凝土结构的缺点如何克服？

a、发展轻质混凝土、高强混凝土和预应力混凝土；

b、发展高强混凝土、钢骨混凝土和钢管混凝土等新型材料；

c、利用钢模、飞模、滑模等先进施工技术，采用泵送混凝土、早强混凝土、高性能

混凝土、免振自密实混凝土等，提高施工效率；

d、发展预应力混凝土，利用树脂涂层钢筋。

e、发展新型的混凝土加固技术，如碳纤维布加固混凝土结构技术；

（2）钢筋混凝土结构发展阶段：

前提：1824年——英国人阿斯普丁（J.Aspdin）发明硅酸盐水泥；

1850年——法国人朗波（mbot）制造了世界上第一只钢筋混凝土小船；

1872年——纽约建造了世界上第一所钢筋混凝土房屋。

发展阶段：a、第一阶段——钢筋混凝土发明至20世纪初：钢筋和混凝土的强度比较低；应用领域——用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件；设计方法——容许应力设计方法，弹性理论。

b、第二阶段——从20世纪20年代到第二次世界战争前后：出现了预应力混凝土；应用领域——

开始用于大跨度结构；设计方法——破损阶段设计法和极限状态设计法。

c、第三阶段——第二次世界战争以后至今；出现了装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等

工业化生产的结构；应用领域——超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型结构工程；设计方法——以概率理论为基础的极限状态设计法。

2、钢结构优缺点：

优点：强度高、自重小；塑性、韧性好；材质均匀，质量稳定，并且钢材各向

同性弹性工作范围大，工作可靠性高；适于机械化加工，工业化生产程度高，施工

现场工程量小，施工周期也最短，主要是干作业，能改善施工环境，有利于文明施

工；可大大减少砂、石、灰的用量，减轻对不可再生资源的破坏，拆除后可再生循

环利用，减少灰色建筑垃圾，有利于保护环境，节约资源。

缺点：钢材耐火性能差，需要有相应的隔热及防火措施；钢材易锈蚀，严重时

会影响结构的使用寿命，必须采取良好的防锈措施。

应用范围：承重荷载较大的结构，如重型厂房；大跨度结构，如体育馆、影剧

院、大会堂、大型工业厂房、飞机维修库等；高层建筑；轻型钢结构；可以拆卸和

搬迁的结构。

3、砌体结构优缺点：

优点：抗压强度较好；成本低；施工方便，结构的耐久性、耐火性以及保温隔

热性能都比较好。

缺点：自重大，强度低，整体性差，抗震性能差。

三、课程学习中应注意的问题：

1、课程学习的过程：受力性能分析——理论分析——构件设计——结构设计。

基本材料的受力性能和理论分析构成了本学科的基本理论，是混凝土结构的基

础知识。

构件设计和结构设计是基本理论的工程应用，二者既紧密联系，又在层次上有所不同。

2、在基本理论学习中应注意的问题：

（1）混凝土结构的基本理论是一门特殊的材料力学，分析问题仍然以材料的物理关系、变形的几何关系和受力的平衡关系为出发点。

（2）学习中要注意钢筋和混凝土的受力性能、二者的相互作用和配比关系对结构构件受力性能的影响。

（3）学习中要注意使钢筋与混凝土共同工作的基础——二者之间可靠的粘结力得以充分保证。

（4）学习中应重视试验研究的方法，了解反映试验中规律性现象的受力性能，注意经验公式建立的条件和适用范围。

3、在构件和结构设计的学习过程中应注意的问题：

（1）构件和结构设计是一个综合性问题，设计结果不惟一，确定方案时要综

合考虑使用、材料、造价、施工等方面的因素。

（2）构件和结构设计必须遵循各种结构类型的设计规范或规程，因此本课程的学习要结合《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）（以下简称《规程》来进行。

（3）设计工作是一项创造性工作，不应该被规范所束缚，要充分发挥设计者的主动性和创造性。

四、本讲小结：

1、混凝土的最基本力学性能：抗压强度高，但抗拉强度却很低。一般混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/20～1/8。另一方面，混凝土破坏时具有明显的脆性性质。

2、钢材的最基本力学性能：抗拉和抗压强度都很高，且钢材一般均具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性。

3、钢筋混凝土梁的承载力比素混凝土梁大大提高，钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明显预兆。

4、钢筋和混凝土两种的物理力学性能很不相同材料之所以可结合在一起共同工作，是由于钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力，保证两种材料协调变形、共同受力，且由于钢筋和混凝土基本相同的温度膨胀系数，这种粘结力不会因温度变化丧失。

5、混凝土结构的优点：材料利用合理、易于就地取材、耐久性好、造价和维护费用低、可模性好、耐火性好、整体性好、刚度大。

6、混凝土结构的缺点：自重大、抗裂性差、承载力有限、施工复杂。克服和解决混凝土结构的缺点是混凝土结构的发展方向。

7、钢筋混凝土基本构件有：受弯构件、受压构件、受扭构件、受拉构件。

8、基本受力形态有：正截面受力（轴压、轴拉、受弯、压弯和拉弯）、斜截面受力（受剪、压剪和拉剪）、扭曲截面受扭（纯扭、弯剪扭、压弯剪扭）。

9、学习要求：掌握钢筋混凝土和预应力混凝土结构中各种基本构件在不同受力形态情况下的受力性能和分析方法，注意与材料力学分析方法的差别，了解其复杂性所在及其影响受力性能变化的配比关系。