建筑工程技术ppt课件
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基材
❖不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂等
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
1.2.1高层/超高层建筑
高度不断攀升
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
1建筑技术发展趋势
天津大学建筑工程学院 张晋元
1.1 工程材料发展新趋势
总趋势
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
1.1.1 传统材料的改进
传统墙体材料的改进 ➢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。
列入《砌体结构设计规范》GB50003-2011
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
1.2.1高层/超高层建筑
世界十大最高层建筑
13
我国土木施工技术的发展
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
地基基础
❖深基坑施工 ➢深度和规模增大 ➢支护结构形式发展
减震控制技术
❖被动控制技术 ➢基础隔震 ➢吸能减震 ➢消能减震
❖主动控制技术 ❖混合控制技术
1.3工程施工新方法趋势
总趋势
❖传统技术领域的新突破 ➢地基基础 ➢混凝土工程 ➢钢筋工程 ➢钢结构工程 ➢模板和脚手架工程
❖新技术的应用 ➢工业化技术 ➢信息化技术 ➢绿色施工技术
1.3工程施工新方法趋势
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
1.1.1 传统材料的改进
混凝土的高强度化、高性能化，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
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
பைடு நூலகம்
101
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
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
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
1.1.1 传统材料的改进
混凝土的高强度化、高性能化，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
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
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； ➢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。
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 ➢钢框架—混凝土核心筒—伸臂桁架
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
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
1.1.1 传统材料的改进
钢材的高强度化、高耐久性化，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
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。 热处理钢筋可达800-1450MPa，钢绞线可达1500-1800MPa。 预计将来可达13500MPa。
❖工业建筑 ➢飞机装配车间 ➢飞机库 ➢其他大跨度厂房
1.2.2大跨度空间建筑
结构基本单元
❖板壳单元 ❖梁单元 ❖杆单元 ❖索单元 ❖膜单元
结构空间基本形式
❖薄壳结构 ❖网架（壳）结构 ❖悬索结构 ❖膜结构
1.2.2大跨度空间建筑
南通体育会展中心
上海浦东机场航站楼
网壳结构，开合结构
张弦梁结构
1.2.3减震控制建筑
❖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。
1.1.1 传统材料的改进
高性能钢材
1.1.1 传统材料的改进
混凝土的高强度化、高性能化，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
➢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
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。
❖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
❖不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂等
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
1.2.1高层/超高层建筑
高度不断攀升
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
1建筑技术发展趋势
天津大学建筑工程学院 张晋元
1.1 工程材料发展新趋势
总趋势
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
1.1.1 传统材料的改进
传统墙体材料的改进 ➢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。
列入《砌体结构设计规范》GB50003-2011
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
1.2.1高层/超高层建筑
世界十大最高层建筑
13
我国土木施工技术的发展
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
地基基础
❖深基坑施工 ➢深度和规模增大 ➢支护结构形式发展
减震控制技术
❖被动控制技术 ➢基础隔震 ➢吸能减震 ➢消能减震
❖主动控制技术 ❖混合控制技术
1.3工程施工新方法趋势
总趋势
❖传统技术领域的新突破 ➢地基基础 ➢混凝土工程 ➢钢筋工程 ➢钢结构工程 ➢模板和脚手架工程
❖新技术的应用 ➢工业化技术 ➢信息化技术 ➢绿色施工技术
1.3工程施工新方法趋势
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
1.1.1 传统材料的改进
混凝土的高强度化、高性能化，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
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
பைடு நூலகம்
101
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
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
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
1.1.1 传统材料的改进
混凝土的高强度化、高性能化，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
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
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； ➢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。
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 ➢钢框架—混凝土核心筒—伸臂桁架
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
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
1.1.1 传统材料的改进
钢材的高强度化、高耐久性化，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
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。 热处理钢筋可达800-1450MPa，钢绞线可达1500-1800MPa。 预计将来可达13500MPa。
❖工业建筑 ➢飞机装配车间 ➢飞机库 ➢其他大跨度厂房
1.2.2大跨度空间建筑
结构基本单元
❖板壳单元 ❖梁单元 ❖杆单元 ❖索单元 ❖膜单元
结构空间基本形式
❖薄壳结构 ❖网架（壳）结构 ❖悬索结构 ❖膜结构
1.2.2大跨度空间建筑
南通体育会展中心
上海浦东机场航站楼
网壳结构，开合结构
张弦梁结构
1.2.3减震控制建筑
❖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。
1.1.1 传统材料的改进
高性能钢材
1.1.1 传统材料的改进
混凝土的高强度化、高性能化，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
➢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
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。
❖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