《建筑工程技术》课件
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1建筑技术发展趋势
天津大学建筑工程学院 张晋元
《建筑工程技术》
1.1 工总趋程势 材料发展新趋势
传统材料
新型材料
轻质 高强 高弹性模量 高耐久性
绿色 环保
2020/11/16
《建筑工程技术》
2
1.1.1传传统墙统体材材料的料改进的改进
➢限制粘土砖的使用 ➢大力发展砼砌块、空心块材 ➢大力发展用地方材料、工业废料、环保材料等制成的块材。
热处理钢筋可达800-1450MPa，钢绞线可达1500-1800MPa。 预计将来可达13500MPa。
2020/11/16
《建筑工程技术》
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1.1.1 传统材料的改进
• 高性能钢材
• 高强度等级、超大厚度，低屈强比、低强度高延性、高焊接性能、耐火 性能、耐候性能，
• 1高强度等级钢材和超厚板钢材，满足建筑高层化和大跨距的发展需求，节约材料， 减轻自重；
钢筋采用低合金、热处理钢筋，提高屈服点和综合性能。
➢中国：碳钢强度提高；优先使用400MPa级；推广500MPa级 ➢日本：主受力钢筋390MPa级；最高大于600MPa级； ➢欧洲：主受力钢筋500MPa级；最高690MPa级； 780MPa级 ➢美国：主受力钢筋420MPa级；最高600MPa级； ➢俄罗斯：主受力钢筋500MPa级；最高600MPa级。
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《建筑工程技术》
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1.1.1• 高传性能统钢材材 料的改进
2020/11/16
《建筑工程技术》
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1.1.1混传凝土统的高材强度料化、的高性改能进化，成为混凝土技术的重要发展方向
➢减小截面尺寸 ➢减轻结构自重 ➢降低造价
高强高性能混凝土HSC/HPC 高强度、高工作性、高耐久性
88
1997年
6 中 国 南京紫峰大厦
450
89
2009年
7 美国
西尔斯大厦
431
110
1974年
8 中 国 广州国际金融中心 438
103
2010年
9 中 国 上海金茂大厦
420
88
1999年
10 中 国 香港国际金融中心 420
88
2003年
2020/11/16
《建筑工程技术》
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1.2.1世高界十层大/最超高高层建层筑 建筑
• 基材
• 不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂等
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《建筑工程技术》
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1.2工程结构发展新趋势
• 总趋势
• 更高
• 高层/超高层建筑
• 更大
• 大跨度建筑
• 更深
• 深基坑、地下空间
• 结构体系优化组合
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1.2.1• 高高度层不断/超攀升高层建筑
• 钢框架—混凝土核心筒—伸臂桁架
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《建筑工程技术》
14
1.2.2大跨度空间建筑
• 通常指跨度在30m以上的建筑
• 民用建筑
• 影剧院 • 体育场馆 • 展览馆 • 大会堂 • 航空港 • 其他大型公共建筑
• 工业建筑
• 飞机装配车间 • 飞机库 • 其他大跨度厂房
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我国土木《施建筑工工程技技术术》 的发展
13
1.2.1高层/超高层建筑
• 结构体系
• 框架—筒体体系 • 筒中筒体系 • 框架—支撑体系
• 结构主材
• 钢结构
• 钢框架—支撑/钢板剪力墙
• 钢—混凝土组合结构
• 钢骨混凝土、钢管混凝土
• 钢—混凝土混合结构
• 钢框架—混凝土核心筒
• 2 低屈强比钢和低强度高延性钢，提高结构的抗震性能 • 3 高效焊接钢，提高钢材焊接性能，尤其是提高大厚度钢板的焊接性能； • 4 耐火结构钢，可节省钢结构耐火被覆成本，提高钢结构抗火性能； • 5 耐候钢，提高钢结构的防腐涂装和耐久性能。
• 与结构受力性能有关的是
• 低屈强比钢材和低强度高延性钢材。
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《建筑工程技术》
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1.1.1混传凝土统的高材强度料化、的高性改能进化，成为混凝土技术的重要发展方向
➢减小截面尺寸 ➢减轻结构自重 ➢降低造价
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《建筑工程技术》
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1.1.2新型结构材料
• 纤维增强复合材料FRP
• 以纤维为增强材料，以合成树脂为基体材料，并掺入适量辅助剂，经拉 挤成型形成的新型复合材料。
世界十大最高摩天大楼（2011年统计）
序 国家
建筑名称 高度（m） 层数（层） 建成年代
1 阿联酋
迪拜塔
828
160
2009年
2 中 国 台北101大厦
508
101
2003年
3 中 国 上海环球金融中心 495
101
源自文库
2008年
4 中 国 香港国际贸易中心 484
118
2010年
5 马来西亚
双塔大厦
452
➢实际应用中，普遍至C80；
最高：C100泵送混凝土，沈阳，2001 北京财税大厦首层柱，C110 沈阳皇朝万鑫大厦， C110
国外科研人员已配制出C200的混凝土，由于强度太高带来的 脆性问题尚未根本解决
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1.1.1混传凝土统的高材强度料化、的高性改能进化，成为混凝土技术的重要发展方向
列入《砌体结构设计规范》GB50003-2011
烧结多孔砖、页岩砖 蒸压灰沙普通砖 蒸压粉煤灰普通砖 混凝土多孔砖 混凝土砌块、轻集料混凝土砌块
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《建筑工程技术》
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1.1.1钢传材的统高强材度化料、高的耐久改性进化，成为钢材技术的主要发展目标
➢节省钢筋 ➢提高材料利用率 ➢提高结构安全度
➢减小截面尺寸 ➢减轻结构自重 ➢降低造价
密实增强复合材料CRC—Compact Reinforced Composite ——1970年代末，第一代，烧结铝矾土骨料，加钢纤维提高 韧性，大于C400
活性粉末混凝土RPC——Reactive Powder Concrete ——1990年代
超高性能混凝土UHPC——Ultra-High Performance Concrete ——不使用粗骨料，必须使用硅灰和纤维（钢纤维或复合有 机纤维），水泥用量较大，水胶比很低
• 具有高强、高弹性模量、轻质、抗腐蚀和耐疲劳等优点。
• 纤维
• 碳纤维CFRP——Carbon Fiber Reinforced Polymer • 玻璃纤维GFRP——Glass Fiber Reinforced Polymer • 芳纶纤维AFRP——Aramid Fiber Reinforced Polymer • 聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维等 ；常用的
天津大学建筑工程学院 张晋元
《建筑工程技术》
1.1 工总趋程势 材料发展新趋势
传统材料
新型材料
轻质 高强 高弹性模量 高耐久性
绿色 环保
2020/11/16
《建筑工程技术》
2
1.1.1传传统墙统体材材料的料改进的改进
➢限制粘土砖的使用 ➢大力发展砼砌块、空心块材 ➢大力发展用地方材料、工业废料、环保材料等制成的块材。
热处理钢筋可达800-1450MPa，钢绞线可达1500-1800MPa。 预计将来可达13500MPa。
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1.1.1 传统材料的改进
• 高性能钢材
• 高强度等级、超大厚度，低屈强比、低强度高延性、高焊接性能、耐火 性能、耐候性能，
• 1高强度等级钢材和超厚板钢材，满足建筑高层化和大跨距的发展需求，节约材料， 减轻自重；
钢筋采用低合金、热处理钢筋，提高屈服点和综合性能。
➢中国：碳钢强度提高；优先使用400MPa级；推广500MPa级 ➢日本：主受力钢筋390MPa级；最高大于600MPa级； ➢欧洲：主受力钢筋500MPa级；最高690MPa级； 780MPa级 ➢美国：主受力钢筋420MPa级；最高600MPa级； ➢俄罗斯：主受力钢筋500MPa级；最高600MPa级。
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1.1.1• 高传性能统钢材材 料的改进
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《建筑工程技术》
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1.1.1混传凝土统的高材强度料化、的高性改能进化，成为混凝土技术的重要发展方向
➢减小截面尺寸 ➢减轻结构自重 ➢降低造价
高强高性能混凝土HSC/HPC 高强度、高工作性、高耐久性
88
1997年
6 中 国 南京紫峰大厦
450
89
2009年
7 美国
西尔斯大厦
431
110
1974年
8 中 国 广州国际金融中心 438
103
2010年
9 中 国 上海金茂大厦
420
88
1999年
10 中 国 香港国际金融中心 420
88
2003年
2020/11/16
《建筑工程技术》
12
1.2.1世高界十层大/最超高高层建层筑 建筑
• 基材
• 不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂等
2020/11/16
《建筑工程技术》
10
1.2工程结构发展新趋势
• 总趋势
• 更高
• 高层/超高层建筑
• 更大
• 大跨度建筑
• 更深
• 深基坑、地下空间
• 结构体系优化组合
2020/11/16
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1.2.1• 高高度层不断/超攀升高层建筑
• 钢框架—混凝土核心筒—伸臂桁架
2020/11/16
《建筑工程技术》
14
1.2.2大跨度空间建筑
• 通常指跨度在30m以上的建筑
• 民用建筑
• 影剧院 • 体育场馆 • 展览馆 • 大会堂 • 航空港 • 其他大型公共建筑
• 工业建筑
• 飞机装配车间 • 飞机库 • 其他大跨度厂房
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我国土木《施建筑工工程技技术术》 的发展
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1.2.1高层/超高层建筑
• 结构体系
• 框架—筒体体系 • 筒中筒体系 • 框架—支撑体系
• 结构主材
• 钢结构
• 钢框架—支撑/钢板剪力墙
• 钢—混凝土组合结构
• 钢骨混凝土、钢管混凝土
• 钢—混凝土混合结构
• 钢框架—混凝土核心筒
• 2 低屈强比钢和低强度高延性钢，提高结构的抗震性能 • 3 高效焊接钢，提高钢材焊接性能，尤其是提高大厚度钢板的焊接性能； • 4 耐火结构钢，可节省钢结构耐火被覆成本，提高钢结构抗火性能； • 5 耐候钢，提高钢结构的防腐涂装和耐久性能。
• 与结构受力性能有关的是
• 低屈强比钢材和低强度高延性钢材。
2020/11/16
《建筑工程技术》
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1.1.1混传凝土统的高材强度料化、的高性改能进化，成为混凝土技术的重要发展方向
➢减小截面尺寸 ➢减轻结构自重 ➢降低造价
2020/11/16
《建筑工程技术》
9
1.1.2新型结构材料
• 纤维增强复合材料FRP
• 以纤维为增强材料，以合成树脂为基体材料，并掺入适量辅助剂，经拉 挤成型形成的新型复合材料。
世界十大最高摩天大楼（2011年统计）
序 国家
建筑名称 高度（m） 层数（层） 建成年代
1 阿联酋
迪拜塔
828
160
2009年
2 中 国 台北101大厦
508
101
2003年
3 中 国 上海环球金融中心 495
101
源自文库
2008年
4 中 国 香港国际贸易中心 484
118
2010年
5 马来西亚
双塔大厦
452
➢实际应用中，普遍至C80；
最高：C100泵送混凝土，沈阳，2001 北京财税大厦首层柱，C110 沈阳皇朝万鑫大厦， C110
国外科研人员已配制出C200的混凝土，由于强度太高带来的 脆性问题尚未根本解决
2020/11/16
《建筑工程技术》
7
1.1.1混传凝土统的高材强度料化、的高性改能进化，成为混凝土技术的重要发展方向
列入《砌体结构设计规范》GB50003-2011
烧结多孔砖、页岩砖 蒸压灰沙普通砖 蒸压粉煤灰普通砖 混凝土多孔砖 混凝土砌块、轻集料混凝土砌块
2020/11/16
《建筑工程技术》
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1.1.1钢传材的统高强材度化料、高的耐久改性进化，成为钢材技术的主要发展目标
➢节省钢筋 ➢提高材料利用率 ➢提高结构安全度
➢减小截面尺寸 ➢减轻结构自重 ➢降低造价
密实增强复合材料CRC—Compact Reinforced Composite ——1970年代末，第一代，烧结铝矾土骨料，加钢纤维提高 韧性，大于C400
活性粉末混凝土RPC——Reactive Powder Concrete ——1990年代
超高性能混凝土UHPC——Ultra-High Performance Concrete ——不使用粗骨料，必须使用硅灰和纤维（钢纤维或复合有 机纤维），水泥用量较大，水胶比很低
• 具有高强、高弹性模量、轻质、抗腐蚀和耐疲劳等优点。
• 纤维
• 碳纤维CFRP——Carbon Fiber Reinforced Polymer • 玻璃纤维GFRP——Glass Fiber Reinforced Polymer • 芳纶纤维AFRP——Aramid Fiber Reinforced Polymer • 聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维等 ；常用的