《建筑结构基础》PPT课件.ppt

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1、第一编第一编 建筑结构概论建筑结构概论第一章第一章 绪论绪论第一节第一节 建筑和结构的关系建筑和结构的关系第二节第二节 建筑结构的基本要求建筑结构的基本要求第三节第三节 建筑结构的分类和结构选型建筑结构的分类和结构选型第一节第一节 建筑和结构的关系建筑和结构的关系l建筑：建筑：建筑物和构筑物的通称。建筑物和构筑物的通称。l建筑物：建筑物：人们社会生活和生产的环境，如住宅、厂房。人们社会生活和生产的环境，如住宅、厂房。l构筑物：构筑物：一般不直接进入其间进行生活和生产的空间。如一般不直接进入其间进行生活和生产的空间。如烟囱、水塔等。烟囱、水塔等。l建筑物构成的基本要素：建筑物构成的基本要素：建筑

2、功能、物质技术条件和建筑功能、物质技术条件和建筑形象。建筑形象。l建筑结构：建筑结构：建筑物的空间承重骨架系统。建筑物的空间承重骨架系统。l建筑结构的功能：建筑结构的功能：(1)满足使用和审美要求满足使用和审美要求选择合适的结构型式；选择合适的结构型式；(2)抵御自然界的各种作用抵御自然界的各种作用选择结构的材料和结构体系。选择结构的材料和结构体系。第二节第二节 建筑结构的基本要求建筑结构的基本要求1.平衡：平衡：结构或结构的任何一个部分都不发生运动。结构或结构的任何一个部分都不发生运动。2.稳定：稳定：整体结构或结构的一部分作为整体不允许发生整体结构或结构的一部分作为整体不允许发生危险的运动

3、，如倾覆和滑移等。危险的运动，如倾覆和滑移等。3.承载力：承载力：结构或结构的任何一部分在预计的荷载作结构或结构的任何一部分在预计的荷载作用下必须安全可靠。用下必须安全可靠。4.适用：适用：使用期间不发生过大的变形使用期间不发生过大的变形、裂缝和损坏等。、裂缝和损坏等。5.经济：经济：造价、施工及使用维护等。造价、施工及使用维护等。6.美观：美观：精神需要（民族风格、时代风貌等精神需要（民族风格、时代风貌等）。）。第三节第三节 建筑结构的分类和结构选型建筑结构的分类和结构选型一、建筑结构的分类一、建筑结构的分类二、建筑结构选型二、建筑结构选型（一）（一）按材料分类按材料分类1.混凝土结构：混凝

4、土结构：素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构。结构。l适用范围：广泛用于一般工业与民用建筑及多种特种结构（水适用范围：广泛用于一般工业与民用建筑及多种特种结构（水塔、水池、烟囱等）中。塔、水池、烟囱等）中。l优点：节约钢材、耐火耐久、可模性好、整体性好。优点：节约钢材、耐火耐久、可模性好、整体性好。l缺点：自重大，抗裂性差。缺点：自重大，抗裂性差。2.砌体结构：砌体结构：由块材及砂浆砌筑而成的结构。由块材及砂浆砌筑而成的结构。l适用范围：主要用于居住建筑和多层民用房屋（如办公楼、教适用范围：主要用于居住建筑和多层民用房屋（如办公楼、教学楼、旅

5、馆等）中。学楼、旅馆等）中。l优点：易于就地取材，成本低。结构耐久性和耐腐蚀性好。优点：易于就地取材，成本低。结构耐久性和耐腐蚀性好。l缺点：自重大，施工砌筑进度慢，整体性差。缺点：自重大，施工砌筑进度慢，整体性差。一、建筑结构的分类一、建筑结构的分类3.钢结构：钢结构：以钢材为主的结构。以钢材为主的结构。适用范围：适用范围：主要用于大跨度的建筑屋盖（如体育馆、剧院等）、吊车吨位主要用于大跨度的建筑屋盖（如体育馆、剧院等）、吊车吨位很大或跨度很大的工业厂房骨架，以及超高层建筑的房屋骨架。很大或跨度很大的工业厂房骨架，以及超高层建筑的房屋骨架。优点：优点：钢结构材料质量均匀、强度高，构件截面小、

6、重量轻，可焊性好，钢结构材料质量均匀、强度高，构件截面小、重量轻，可焊性好，制造工艺简单。制造工艺简单。缺点：缺点：钢材易腐蚀，耐火性差，成本高。钢材易腐蚀，耐火性差，成本高。4.木结构：木结构：以木材为主的结构。以木材为主的结构。适用范围：适用范围：受到自然条件的限制，仅在山区和林区使用。受到自然条件的限制，仅在山区和林区使用。优点：优点：制作简单，自重轻，容易加工。制作简单，自重轻，容易加工。缺点：缺点：易燃、易腐蚀。易燃、易腐蚀。5.钢混凝土组合结构：钢混凝土组合结构：结构构件用型钢和混凝土组成，或型结构构件用型钢和混凝土组成，或型钢、钢筋和混凝土组成。钢、钢筋和混凝土组成。（1）钢混凝

7、土组合楼板（钢混凝土组合楼板（见下图见下图）（2）钢骨混凝土结构（又称劲性混凝土结构）：以型钢为骨架外包钢筋混凝钢骨混凝土结构（又称劲性混凝土结构）：以型钢为骨架外包钢筋混凝土组成的结构。其截面形式土组成的结构。其截面形式见附图见附图。（以深圳帝王大厦为例）（以深圳帝王大厦为例）（3）钢管混凝土结构：在封闭的薄壁钢管中浇注混凝土形成的组合结构，一钢管混凝土结构：在封闭的薄壁钢管中浇注混凝土形成的组合结构，一般用作受压构件。般用作受压构件。（以日本东京中央区高层住宅为例）（以日本东京中央区高层住宅为例）钢混凝土组合梁板结构钢混凝土组合梁板结构，钢混凝土组合梁板结构，梁下部用钢梁，上部用混梁下部用

8、钢梁，上部用混凝土（一般采用压型钢板凝土（一般采用压型钢板混凝土组合板）。钢梁混凝土组合板）。钢梁和混凝土板之间用剪力连和混凝土板之间用剪力连接件连接。主要用于高层接件连接。主要用于高层楼盖、吊车梁和桥梁结构。楼盖、吊车梁和桥梁结构。优点：钢混凝土组合梁优点：钢混凝土组合梁截面中混凝土主要受压，截面中混凝土主要受压，钢梁受拉，充分利用材料。钢梁受拉，充分利用材料。混凝土板参与组合梁工作，混凝土板参与组合梁工作，提高钢梁的竖向和侧向刚提高钢梁的竖向和侧向刚度。度。缺点：钢材易腐蚀，耐火缺点：钢材易腐蚀，耐火性差。性差。钢骨混凝土构件的截面形式（a）梁 （b）柱深圳帝王大厦深圳帝王大厦81层，高层

9、，高325米。是我国目前最高的钢米。是我国目前最高的钢混凝土组合结构，混凝土组合结构，58层以下采用钢骨混凝土柱。层以下采用钢骨混凝土柱。日本东京中央区高层住宅日本东京中央区高层住宅（a）标准层平面）标准层平面（b）梁柱接头）梁柱接头 该住宅地该住宅地上上33层，高层，高99.9米，采用钢管混米，采用钢管混凝土柱、钢骨混凝土柱、钢骨混凝土梁结构，是凝土梁结构，是钢混凝土组合钢混凝土组合结构的一个成功结构的一个成功范例。内部范例。内部2排排柱用圆管，外部柱用圆管，外部4排柱用方管，排柱用方管，混凝土强度混凝土强度36-42MPa钢管混凝土柱充分发挥钢管和混凝土的作用。对于混凝土而言，混凝土在钢管

10、混凝土柱充分发挥钢管和混凝土的作用。对于混凝土而言，混凝土在荷载作用下处于三向受压状态，抗压强度和变形能力显著提高。对于薄壁荷载作用下处于三向受压状态，抗压强度和变形能力显著提高。对于薄壁钢管，中间填实混凝土以后，大大提高了侧向稳定性。钢管混凝土柱承载钢管，中间填实混凝土以后，大大提高了侧向稳定性。钢管混凝土柱承载能力很高，重量轻，耐疲劳，耐冲击。而且核心混凝土没有钢筋，浇筑混能力很高，重量轻，耐疲劳，耐冲击。而且核心混凝土没有钢筋，浇筑混凝土很方便，施工简便。凝土很方便，施工简便。钢管混凝土柱一般用于单柱承载力大的高层、大跨度、重荷载的结构。如钢管混凝土柱一般用于单柱承载力大的高层、大跨度、

11、重荷载的结构。如工业厂房框架柱或排架柱、高层建筑的底层柱等。工业厂房框架柱或排架柱、高层建筑的底层柱等。（二）按受力和结构特点分类（二）按受力和结构特点分类1.混合结构：混合结构：楼、屋盖一般采用钢筋混凝土结构构件，墙体和基楼、屋盖一般采用钢筋混凝土结构构件，墙体和基础采用砌体结构。础采用砌体结构。（见附图）（见附图）2.排架结构：排架结构：主要承重体系是屋面横梁（屋架或屋面大梁）、柱主要承重体系是屋面横梁（屋架或屋面大梁）、柱及基础，主要用于单层工业厂房。及基础，主要用于单层工业厂房。（见附图）（见附图）3.框架结构：框架结构：由横梁和柱及基础组成的主要承重体系。由横梁和柱及基础组成的主要承

12、重体系。（见附图）（见附图）4.剪力墙结构：剪力墙结构：纵、横布置的成片钢筋混凝土墙体称为剪力墙。纵、横布置的成片钢筋混凝土墙体称为剪力墙。剪力墙和钢筋混凝土楼、屋盖整体连接形成剪力墙结构。剪力墙和钢筋混凝土楼、屋盖整体连接形成剪力墙结构。（见（见附图）附图）5.其他形式的结构：其他形式的结构：（1）高层和超高层结构体系中有：框架剪力墙结构、框架筒）高层和超高层结构体系中有：框架剪力墙结构、框架筒体结构、筒中筒结构等。体结构、筒中筒结构等。（2）单层厂房：刚架结构）单层厂房：刚架结构（3）单层大跨度房屋的屋盖：壳体结构、网架结构、悬索结构等。）单层大跨度房屋的屋盖：壳体结构、网架结构、悬索结构

13、等。混合结构剪力墙结构框架结构排架结构二、建筑结构选型二、建筑结构选型（一）多层和高层房屋结构（一）多层和高层房屋结构1.混合结构体系：混合结构体系：竖向承重构件采用砌体结构，水平承重构件采竖向承重构件采用砌体结构，水平承重构件采用钢筋混凝土梁板结构用钢筋混凝土梁板结构。（见教材见教材）2.框架结构体系：框架结构体系：（见附图见附图）1）分类：横向框架承重、纵向框架承重和纵横向混合承重。）分类：横向框架承重、纵向框架承重和纵横向混合承重。（见见附图附图）2）全框架结构、内框架结构、底层框架结构）全框架结构、内框架结构、底层框架结构（见附图见附图）3.剪力墙结构体系剪力墙结构体系1）剪力墙结构）

14、剪力墙结构：纵横向交叉的墙体都由剪力墙组成。纵横向交叉的墙体都由剪力墙组成。（见教材见教材）2）框架剪力墙）框架剪力墙：竖向承重构件为框架和剪力墙竖向承重构件为框架和剪力墙（见附图见附图）3）筒体结构）筒体结构：由剪力墙围成筒体，由一个或多个筒体组成的结构。由剪力墙围成筒体，由一个或多个筒体组成的结构。l框筒：由加密柱并加强梁的刚度而形成的整体受力体系。（框筒：由加密柱并加强梁的刚度而形成的整体受力体系。（纽约世界贸易中心纽约世界贸易中心钢结钢结构框筒结构）构框筒结构）l框架筒体：周边稀柱框架和核心筒组成。（框架筒体：周边稀柱框架和核心筒组成。（见附图见附图、上海金贸大厦上海金贸大厦框架核心筒

15、框架核心筒结构）结构）l成束筒：多个筒体组成。（成束筒：多个筒体组成。（美国芝加哥西尔斯大厦美国芝加哥西尔斯大厦成束筒结构）成束筒结构）4.高层房屋结构的布置要点高层房屋结构的布置要点（略）（略）全框架结构底层框架结构框架承重方案：横向、纵向、混合承重框架结构的几种平面框架剪力墙结构体系平框架剪力墙结构体系平面（北京饭店新楼，面（北京饭店新楼，18层）层）框架筒体结构体系平面框架筒体结构体系平面（上海联谊大厦）（上海联谊大厦）纽约世界贸易中心：大楼于纽约世界贸易中心：大楼于1966年开工，历时年开工，历时7年，年，1973年竣工以后，以年竣工以后，以411米的高度作为米的高度作为110层的层的

16、摩天巨人而载入史册。它是由摩天巨人而载入史册。它是由5幢建筑物组成的综幢建筑物组成的综合体。其主楼呈双塔形，塔柱边宽合体。其主楼呈双塔形，塔柱边宽63.5米。大楼采米。大楼采用钢结构，用钢用钢结构，用钢7万万8千吨，楼的外围有密置的钢千吨，楼的外围有密置的钢柱，墙面由铝板和玻璃窗组成，有柱，墙面由铝板和玻璃窗组成，有“世界之窗世界之窗”之称。之称。大楼有大楼有84万平方米的办公面积，可容纳万平方米的办公面积，可容纳5万名工万名工作人员，同时可容纳作人员，同时可容纳2万人就餐。其楼层分租给世万人就餐。其楼层分租给世界各国界各国800多个厂商，还设有为这些单位服务的贸多个厂商，还设有为这些单位服务

17、的贸易中心、情报中心和研究中心，在底层大厅及易中心、情报中心和研究中心，在底层大厅及44、78两层高空门厅中，有种类齐全的商业性服务两层高空门厅中，有种类齐全的商业性服务行业。楼中共有电梯行业。楼中共有电梯104部，地下有可供停车部，地下有可供停车2000辆的车库，并有地铁在此经过设站。辆的车库，并有地铁在此经过设站。上海金贸大厦采用的是框架核心筒结上海金贸大厦采用的是框架核心筒结构，建筑物构，建筑物88层，高层，高420.5米。钢筋混凝米。钢筋混凝土核心筒呈八角形，周边土核心筒呈八角形，周边8根钢骨混凝土根钢骨混凝土柱底部截面柱底部截面1.5mX5m，柱中配置，柱中配置2根焊接根焊接H型钢。

18、型钢。芝芝加加哥哥西西尔尔斯斯大大厦厦(SearsTower)是是世世界界第第二二美美国国第第一一高高楼楼，仅仅次次于于吉吉隆隆坡坡石石油油大大厦厦双双塔塔，110层层443米米，建建成成于于1974年年。结结构构体体系系为为模模数数化化的的束束筒筒结结构构，由由九九个个单单筒筒组组成成，每每个个筒筒体体平平面面为为边边长长22.86米米的的正正边边形形，沿沿高高度度分分段截断。段截断。FBI确确信信，纽纽约约的的地地理理坐坐标标世世界界贸贸易易大大厦厦倒倒塌塌后后，作作为为芝芝加加哥哥地地理理坐坐标标的的西西尔尔斯斯大大厦厦，已已经经成成为为恐恐怖怖分分子子的的下一个目标。下一个目标。（二）

19、单层大跨度结构（二）单层大跨度结构1.钢筋混凝土单层厂房结构钢筋混凝土单层厂房结构1）排架结构：横梁和柱铰接、柱和基础刚接。）排架结构：横梁和柱铰接、柱和基础刚接。（见附图）（见附图）2）刚架结构：由梁柱和一的结构构件组成的结构。用于中小型）刚架结构：由梁柱和一的结构构件组成的结构。用于中小型单层厂房。单层厂房。（见附图）（见附图）3）拱结构：拱是承受压力为主的结构。该结构会对支座产生较）拱结构：拱是承受压力为主的结构。该结构会对支座产生较大的侧推力。大的侧推力。（见附图）（见附图）2.其他型式的结构其他型式的结构1）薄壳结构薄壳结构：一种以受压为主的空间受力体系。形式：旋转曲：一种以受压为主

20、的空间受力体系。形式：旋转曲面、平移曲面、直纹曲面面、平移曲面、直纹曲面（见附图）（见附图）2）网架结构网架结构：由平面桁架发展起来的一种空间受力体系。分为：由平面桁架发展起来的一种空间受力体系。分为平板网架和曲面网架。平板网架和曲面网架。3）悬索结构悬索结构：主要用于桥梁结构，用于体育馆则适用于大跨度：主要用于桥梁结构，用于体育馆则适用于大跨度建筑物，如体育馆、影剧院等。建筑物，如体育馆、影剧院等。4）折板结构）折板结构（a）单跨排架结构）单跨排架结构（b）等高排架）等高排架（c）不等高排架）不等高排架（d）锯齿形排架结构）锯齿形排架结构(a)无铰刚架无铰刚架(b)双铰刚架双铰刚架(c)三铰

21、刚架三铰刚架(d)双跨刚双跨刚架架v刚架的横梁和立柱整体浇筑在一起，交接处形成刚结点，刚架的横梁和立柱整体浇筑在一起，交接处形成刚结点，该处需要较大截面，因而刚架一般为变截面。横梁一般为人该处需要较大截面，因而刚架一般为变截面。横梁一般为人字形，整个刚架呈字形，整个刚架呈“门门”形，故称为门式刚架。它不易用于形，故称为门式刚架。它不易用于吊车吨位大的厂房，跨度一般吊车吨位大的厂房，跨度一般18m左右。左右。水平力的传递 带拉杆的拱（a）室内拉杆拱（b）落地拱为了可靠传递拱的水平推力，采取以下措施为了可靠传递拱的水平推力，采取以下措施（1）设置水平拉杆；）设置水平拉杆；（2）推力由侧边框架或刚架

22、传至基础；）推力由侧边框架或刚架传至基础；（3）当拱的水平体力不大且地基的承载力大，压缩性小时，水平）当拱的水平体力不大且地基的承载力大，压缩性小时，水平推力直接由地基抵抗。推力直接由地基抵抗。（1）旋转曲面：平面曲线）旋转曲面：平面曲线绕竖轴旋转形成的曲面绕竖轴旋转形成的曲面（2）平移曲面：一竖向曲线）平移曲面：一竖向曲线（母线）沿另一曲线（导线）（母线）沿另一曲线（导线）平行移动时所形成的曲面平行移动时所形成的曲面（a）椭圆抛物面椭圆抛物面（b）双曲抛物面双曲抛物面（3）直纹曲面：一段直线的）直纹曲面：一段直线的两端沿两条固定的曲线移动所两端沿两条固定的曲线移动所形成的曲面形成的曲面（a）

23、单柱曲面）单柱曲面（b）劈锥曲面）劈锥曲面国家奥林匹克体育中心体育馆（左）、游泳馆（右）国家奥林匹克体育中心体育馆（左）、游泳馆（右）（1989）Gymnasium(left)andNatatorium(right)oftheNationalOlympicSportsCenter(1989)国家奥林匹克体育中心国家奥林匹克体育中心体育馆采用斜拉索人字体育馆采用斜拉索人字形网架结构。形网架结构。（a）平板网架）平板网架（b）曲面网架）曲面网架 悉尼歌剧院建筑总面积悉尼歌剧院建筑总面积88258平方米平方米,包括一个有包括一个有2690座的大音乐厅座的大音乐厅,一个有一个有1547座的歌剧厅座的歌

24、剧厅,一个可容一个可容500多人的剧场和一个小音乐厅。此外多人的剧场和一个小音乐厅。此外,还设有排演厅、还设有排演厅、接待厅、展览厅、录音厅以及戏剧图书馆和各种附属用接待厅、展览厅、录音厅以及戏剧图书馆和各种附属用房（如餐厅、小卖部等）共房（如餐厅、小卖部等）共900多个房间多个房间,同时可容同时可容6000多人在其中活动。多人在其中活动。悉尼歌剧院的外观为三组巨大的壳片悉尼歌剧院的外观为三组巨大的壳片,耸立在一南北耸立在一南北长长186米、东西最宽处为米、东西最宽处为97米的现浇钢筋混凝土结构的米的现浇钢筋混凝土结构的基座上。第一组壳片在地段西侧基座上。第一组壳片在地段西侧,四对壳片成串排列

25、四对壳片成串排列,三三对朝北对朝北,一对朝南一对朝南,内部是大音乐厅。第二组在地段东侧内部是大音乐厅。第二组在地段东侧,与第一组大致平行与第一组大致平行,形式相同而规模略小形式相同而规模略小,内部是歌剧厅。内部是歌剧厅。第三组在它们的西南方第三组在它们的西南方,规模最小规模最小,由两对壳片组成由两对壳片组成,里里面是餐厅。其他房间都巧妙地布置在基座内。整个建筑面是餐厅。其他房间都巧妙地布置在基座内。整个建筑群的入口在南端群的入口在南端,有宽有宽97米的大台阶。车辆入口和停车米的大台阶。车辆入口和停车场设在大台阶下面。场设在大台阶下面。乌特松参加设计竞赛方案过于简略乌特松参加设计竞赛方案过于简略

26、,后来在工程进行后来在工程进行中遇到了一系列复杂而困难性技术课题。例如起初设想中遇到了一系列复杂而困难性技术课题。例如起初设想那些巨大的壳片是钢筋混凝土壳体结构那些巨大的壳片是钢筋混凝土壳体结构,经过深入研究经过深入研究后发现后发现,只能将每一个壳片划分为一条条钢筋混凝土的只能将每一个壳片划分为一条条钢筋混凝土的肋券肋券,再分段预制再分段预制,然后才能组合成整体。为了减少施工然后才能组合成整体。为了减少施工的困难的困难,又将全部壳片改为同样的曲革又将全部壳片改为同样的曲革,使每一个壳片都使每一个壳片都相当于假想半径为相当于假想半径为76米的圆球表面的一部分。为研究和米的圆球表面的一部分。为研究

27、和设计这些壳片的结构设计这些壳片的结构,用去用去8年时间年时间,施工也费时施工也费时3年多。年多。工程预算工程预算700万美元万美元,实际费用达实际费用达12000万美元。万美元。江阴长江大桥江阴长江大桥-主主跨跨1385米，米，1999年年 悬索桥悬索桥又名吊桥，是以承受拉力的缆索或链索作又名吊桥，是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁。悬索桥由悬索、索塔、锚碇、吊为主要承重构件的桥梁。悬索桥由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。悬索桥的主要承重构件是悬索，杆、桥面系等部分组成。悬索桥的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材（钢丝、钢绞它主要承受拉力，一般用

28、抗拉强度高的钢材（钢丝、钢绞线、钢缆等）制作。由于悬索桥可以充分利用材料的强度，线、钢缆等）制作。由于悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥并具有用料省、自重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，跨径可以达到梁中的跨越能力最大，跨径可以达到1000米以上。米以上。1981年建成的英国恒比尔悬索桥的跨径为年建成的英国恒比尔悬索桥的跨径为1410米，是目前世界米，是目前世界上跨径最大的桥梁。悬索桥的主要缺点是刚度小，在荷载上跨径最大的桥梁。悬索桥的主要缺点是刚度小，在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动，需注意采取相应的措作用下容易产生较大的挠

29、度和振动，需注意采取相应的措施。施。悬索的截面只承受拉力。简陋的只供人、畜行走用的悬索的截面只承受拉力。简陋的只供人、畜行走用的悬索桥常把桥面直接铺在悬索上。通行现代交通工具的悬悬索桥常把桥面直接铺在悬索上。通行现代交通工具的悬索桥则不行，为了保持桥面具有一定的平直度，是将桥面索桥则不行，为了保持桥面具有一定的平直度，是将桥面用吊索挂在悬索上。为了避免在车辆驶过时，桥面随着悬用吊索挂在悬索上。为了避免在车辆驶过时，桥面随着悬索一起变形，现代悬索桥一般均设有刚性梁（又称加劲梁）索一起变形，现代悬索桥一般均设有刚性梁（又称加劲梁）。桥面铺在刚性梁上，刚性梁吊在悬索上。现代悬索桥的。桥面铺在刚性梁上

30、，刚性梁吊在悬索上。现代悬索桥的悬索一般均支承在两个塔柱上。塔顶设有支承悬索的鞍形悬索一般均支承在两个塔柱上。塔顶设有支承悬索的鞍形支座。承受很大拉力的悬索的端部通过锚碇固定在地基中，支座。承受很大拉力的悬索的端部通过锚碇固定在地基中，个别也有固定在刚性梁的端部者，称为自锚式悬索桥。个别也有固定在刚性梁的端部者，称为自锚式悬索桥。香港青马大桥香港青马大桥-主跨主跨1377米，米，1997年年世界最大跨悬索桥世界最大跨悬索桥-日本明石海峡大日本明石海峡大桥，主跨桥，主跨1990米，米，1998年年 第二章第二章 建筑结构的设计标准建筑结构的设计标准 和设计方法和设计方法第一节第一节 设计基准期和

31、设计使用年限设计基准期和设计使用年限第二节第二节 结构的功能要求、作用和抗力结构的功能要求、作用和抗力第三节第三节 结构的可靠度理论和结构的可靠度理论和 极限状态设计方法极限状态设计方法第一节第一节 设计基准期和设计使用年限设计基准期和设计使用年限一、设计基准期一、设计基准期v结构设计取用统计数据时所采用的时间参数。结构设计取用统计数据时所采用的时间参数。v我国采用的设计基准期为我国采用的设计基准期为50年。年。二、设计使用年限二、设计使用年限v结构设计所规定的一个时期。即在这一规定的时期结构设计所规定的一个时期。即在这一规定的时期内，房屋建筑在正常设计、正常施工和正常使用维内，房屋建筑在正常

32、设计、正常施工和正常使用维护下不需要进行大修就能按其预定的目的使用。护下不需要进行大修就能按其预定的目的使用。v设计使用年限对特别重要的建筑物为设计使用年限对特别重要的建筑物为100年，一般年，一般的建筑物与构筑物为的建筑物与构筑物为50年，易于替换的结构构件为年，易于替换的结构构件为25年，临时性的建筑物为年，临时性的建筑物为5年。年。第二节第二节 结构的功能要求、作用和抗力结构的功能要求、作用和抗力一、结构的功能要求一、结构的功能要求（一）结构的安全性（一）结构的安全性（二）结构的适用性（二）结构的适用性（三）结构的耐久性（三）结构的耐久性二、作用和作用效应二、作用和作用效应（一）作用、荷

33、载、直接作用、间接作用（一）作用、荷载、直接作用、间接作用1.作用：使结构或结构构件产生内力和变形的原因。作用：使结构或结构构件产生内力和变形的原因。2.荷载：施加在结构上的集中力或分布力。荷载：施加在结构上的集中力或分布力。3.直接作用：荷载属于直接作用。直接作用：荷载属于直接作用。4.间接作用：除荷载以外的引起结构外加变形或约束变形的原因。间接作用：除荷载以外的引起结构外加变形或约束变形的原因。（二）作用效应、荷载效应（二）作用效应、荷载效应1、作用效应：、作用效应：由作用引起的结构或构件的反应，如内力、由作用引起的结构或构件的反应，如内力、变形和裂缝等。变形和裂缝等。2、荷载效应：、荷载

34、效应：由于荷载的作用引起的结构或构件的反应。由于荷载的作用引起的结构或构件的反应。S=C.Q(荷载和荷载效应成线性关系）荷载和荷载效应成线性关系）（举例说明）（举例说明）（三）荷载的分类（三）荷载的分类1、按荷载随时间的变异性分类：、按荷载随时间的变异性分类：永久作用、可变作用和永久作用、可变作用和偶然作用。偶然作用。2、按荷载作用的空间位置的变异性分类：、按荷载作用的空间位置的变异性分类：固定作用和固定作用和自由作用。自由作用。3、按结构的反应特点分类：、按结构的反应特点分类：静态作用和自由作用。静态作用和自由作用。三、抗力：三、抗力：结构或结构构件承受作用效应的能力。与结构或结构构件承受作

35、用效应的能力。与结构的几何参数和材料性能有关。结构的几何参数和材料性能有关。第三节第三节 结构的可靠度理论和极限状态设计方法结构的可靠度理论和极限状态设计方法一、结构的可靠性和可靠度一、结构的可靠性和可靠度（一）（一）结构的可靠性定义结构的可靠性定义：能力：能力（二）（二）结构的可靠度定义结构的可靠度定义：概率：概率二、可靠度理论二、可靠度理论（一）（一）随机变量的分析和处理随机变量的分析和处理1、随机事件定义：一个事件可能有多种结果，事先不能肯定、随机事件定义：一个事件可能有多种结果，事先不能肯定哪一种结果一定发生，但事后有唯一结果。（如各种可变荷哪一种结果一定发生，但事后有唯一结果。（如各

36、种可变荷载）载）2、随机变量的统计参数、随机变量的统计参数、3、正态分布曲线、正态分布曲线1）曲线方程）曲线方程2）曲线特征）曲线特征（二）（二）结构的可靠概率和失效概率结构的可靠概率和失效概率1、结构的功能函数：、结构的功能函数：Z=R-S2、可靠概率和失效概率、可靠概率和失效概率（三）荷载和材料强度的取值（三）荷载和材料强度的取值1、永久荷载的标准值、永久荷载的标准值2、可变荷载、可变荷载（1）标准值：）标准值：具有一定概率的最大荷载值。确定方法：荷载具有一定概率的最大荷载值。确定方法：荷载标准值为其平均值加上标准值为其平均值加上1.645倍标准差，此时所对应的出现倍标准差，此时所对应的出

37、现概率为概率为95%。（2）组合值：）组合值：标准值乘以组合值系数标准值乘以组合值系数 c。（3）频遇值：）频遇值：在设计基准期内荷载达到或超过该值的总时间在设计基准期内荷载达到或超过该值的总时间与设计基准期的比值小于与设计基准期的比值小于0.1的荷载代表值。的荷载代表值。（4）准永久值：）准永久值：在设计基准期内荷载达到或超过该值的总时在设计基准期内荷载达到或超过该值的总时间与设计基准期的比值为间与设计基准期的比值为0.5的荷载代表值的荷载代表值。3、荷载的代表值、荷载的代表值（1）永久荷载：）永久荷载：标准值标准值（2）可变荷载：）可变荷载：标准值，组合值，频遇值，准永久值标准值，组合值，

38、频遇值，准永久值4、材料强度的标准值：材料强度标准值等于其均值减去、材料强度的标准值：材料强度标准值等于其均值减去1.645倍倍标准差；由概率论知，保证率为标准差；由概率论知，保证率为95%；(钢筋与砼不同）钢筋与砼不同）（四）（四）按可靠指标的设计准则按可靠指标的设计准则1、可靠指标、可靠指标：2、按可靠指标的设计准则、按可靠指标的设计准则（1）定义：）定义：建筑结构设计时，根据建筑物的安全等级，按规定建筑结构设计时，根据建筑物的安全等级，按规定的可靠指标进行设计的设计准则，称为按可靠指标的设计准的可靠指标进行设计的设计准则，称为按可靠指标的设计准则。则。（2）结构的安全等级及相应的可靠指标

39、、结构的重要性系数结构的安全等级及相应的可靠指标、结构的重要性系数 o三、概率极限状态设计法三、概率极限状态设计法（一）极限状态的定义和分类（一）极限状态的定义和分类1、极限状态定义极限状态定义2、极限状态的分类极限状态的分类（1）承载能力极限状态承载能力极限状态（2）正常使用极限状态正常使用极限状态（二）承载能力极限状态设计：（二）承载能力极限状态设计：oSR1、基本组合基本组合（1）由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合（2）由永久荷载控制的组合由永久荷载控制的组合2、基本组合的简化规则基本组合的简化规则（三）正常使用极限状态设计：（三）正常使用极限状态设计：SC1、荷载组合荷载

40、组合（1）标准组合标准组合（2）频遇组合频遇组合（3）准永久组合准永久组合2、具体设计内容（以受弯构件为例）具体设计内容（以受弯构件为例）（1）裂缝控制验算裂缝控制验算（2）挠度验算挠度验算第三章第三章 结构材料的力学性能及选用结构材料的力学性能及选用第一节第一节 建筑钢材建筑钢材第二节第二节 混凝土混凝土第三节第三节 钢筋遇混凝土的相互作用钢筋遇混凝土的相互作用 粘结力粘结力第一节第一节 建筑钢材建筑钢材一、钢材的力学性能一、钢材的力学性能（一）（一）应力应力应变曲线应变曲线1.有明显屈服台阶的钢材有明显屈服台阶的钢材:图图3-12.无明显屈服台阶的钢材无明显屈服台阶的钢材:图图3-3（二）

41、（二）强度强度1.极限抗拉强度极限抗拉强度2.屈服强度屈服强度（1）有明显屈服台阶的钢材有明显屈服台阶的钢材（2）无明显屈服台阶的钢材）无明显屈服台阶的钢材（三）（三）塑性塑性1.伸长率伸长率2.冷弯性能冷弯性能（四）（四）弹性模量弹性模量 二、钢材的冷加工二、钢材的冷加工（一）钢筋的冷拉（一）钢筋的冷拉1.加工方法：在常温下将钢筋拉伸至屈服，加工方法：在常温下将钢筋拉伸至屈服，然后卸载；然后卸载；2.力学性质：经过一段时间后，再次拉伸时，其屈服强度将增力学性质：经过一段时间后，再次拉伸时，其屈服强度将增大，但塑性降低；大，但塑性降低；3.时效硬化：被拉伸至屈服点，经过一段时间后，屈服强度增时

42、效硬化：被拉伸至屈服点，经过一段时间后，屈服强度增加的现象。加的现象。（二）钢筋的冷拔（二）钢筋的冷拔1.加工方法：在常温下将钢筋拔过比其自身直径还小的硬质合加工方法：在常温下将钢筋拔过比其自身直径还小的硬质合金拔丝模拉伸至屈服；金拔丝模拉伸至屈服；2.力学性质：经过一段时间后，再次拉伸或压缩时，其屈服强力学性质：经过一段时间后，再次拉伸或压缩时，其屈服强度将增大，但塑度将增大，但塑性降低。性降低。三、建筑钢材的品种三、建筑钢材的品种（一）（一）钢筋钢筋1.热轧钢筋；热轧钢筋；级钢，级钢，HPB235HPB235，强度标准值为，强度标准值为235 N/mm 235 N/mm；级级钢，钢，HRB

43、335HRB335，强度标准值为，强度标准值为335 N/mm 335 N/mm；级钢，级钢，HRB400HRB400，强，强度标准值为度标准值为400 N/mm 400 N/mm；RRB400,RRB400,强度标准值为强度标准值为400 N/mm400 N/mm。（二）（二）型钢和钢板型钢和钢板2.钢铰线、刻痕钢丝、消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、热处理钢筋钢铰线、刻痕钢丝、消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、热处理钢筋四、钢材的选用四、钢材的选用（一）（一）混凝土结构对钢筋的要求：混凝土结构对钢筋的要求：较高的强度；良好的塑性；较高的强度；良好的塑性；良好的可焊性；钢筋与混凝土良好的粘结力。良好的可焊性

44、；钢筋与混凝土良好的粘结力。（二）（二）钢筋的选用原则钢筋的选用原则1.普通钢筋板普通钢筋板HPB235,梁、柱梁、柱HPB235，HRB335，HRB400；2.预应力钢筋钢铰线、钢丝和热处理钢筋。预应力钢筋钢铰线、钢丝和热处理钢筋。第二节第二节 混凝土混凝土一、混凝土的强度一、混凝土的强度（一）混凝土的抗压强度（一）混凝土的抗压强度1.立方体抗压强度和立方体抗压强度标准值立方体抗压强度和立方体抗压强度标准值（1）立方体抗压强度的测试方法）立方体抗压强度的测试方法（2）立方体抗压强度标准值和混凝土的强度等级）立方体抗压强度标准值和混凝土的强度等级2.轴心抗压强度轴心抗压强度（二）混凝土的抗拉

45、强度（二）混凝土的抗拉强度二、混凝土的变形二、混凝土的变形（一）（一）混凝土在短期加荷下的应力应变关系混凝土在短期加荷下的应力应变关系1、应力应变关系、应力应变关系2、变形模量、变形模量（二）（二）混凝土在荷载长期作用下的变形徐变混凝土在荷载长期作用下的变形徐变1、徐变的定义、徐变的定义2、徐变对结构的影响、徐变对结构的影响3、影响徐变的因素、影响徐变的因素（三）（三）混凝土的收缩混凝土的收缩1、收缩的定义、收缩的定义2、收缩对结构的影响、收缩对结构的影响三、混凝土强度等级的选用原则三、混凝土强度等级的选用原则第三节第三节 钢筋遇混凝土的相互作用粘结力钢筋遇混凝土的相互作用粘结力一、粘结力的概

46、念一、粘结力的概念（一）定义（一）定义（二）组成（二）组成二、保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施二、保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施1、足够的锚固长度、足够的锚固长度2、一定的搭接长度、一定的搭接长度3、钢筋周围的混凝土应有足够的厚度、钢筋周围的混凝土应有足够的厚度4、钢筋末端做弯钩、钢筋末端做弯钩5、配置箍筋、配置箍筋6、浇注混凝土时钢筋的位置、浇注混凝土时钢筋的位置第二篇第二篇 混凝土结构构件混凝土结构构件 轴心受力构件（轴拉、轴压；N）受弯构件（M,V）偏心受力构件（偏拉、偏压；N,M,V）受扭构件（T,M,V）第四章第四章 混凝土轴心受拉构件混凝土轴心受拉构件第一节第一节 轴心受拉构件的

47、受力特点轴心受拉构件的受力特点一、混凝土开裂前一、混凝土开裂前（一）弹性状态（一）弹性状态（二）弹塑性状态（二）弹塑性状态（三）即将开裂状态（三）即将开裂状态NAssACCAssNcrACftkN=N=c cA Ac c+s sA As s c c=s s s s=E=Es s s s c c=E=Ec c c cN=(N=(E EA As s+A+Ac c)c c E=E=E Es/s/E Ec cN Ncrcr=(2=(2 E EA As s+A+Ac c)c c N=(N=(E E A As s+A+Ac c)c c E E=E Es s/E/Ec c 二、混凝土开裂后二、混凝土开裂后1

48、、开裂处混凝土退出工作，为开裂处混凝土和钢筋开裂处混凝土退出工作，为开裂处混凝土和钢筋共同受力。共同受力。2、当裂缝间混凝土的拉应力无法达到抗拉强度时，当裂缝间混凝土的拉应力无法达到抗拉强度时，裂缝间距基本稳定，随外力的增大，裂缝宽度加大。裂缝间距基本稳定，随外力的增大，裂缝宽度加大。三、破坏阶段三、破坏阶段v钢筋承担所有的拉力。钢筋承担所有的拉力。Nu=fykAs第二节第二节 轴心受拉构件的承载力计算轴心受拉构件的承载力计算一、计算公式一、计算公式NfyAs式中 N轴向拉力设计值；fy钢筋抗拉强度设计值；As纵向受拉钢筋截面面积二、构造要求二、构造要求1.纵向受力钢筋的配置2.箍筋第三节第三

49、节 轴心受拉构件的裂缝宽度验算轴心受拉构件的裂缝宽度验算一、裂缝宽度计算公式一、裂缝宽度计算公式二、裂缝宽度验算二、裂缝宽度验算 wmax wlim第五章第五章 钢筋混凝土受弯构件钢筋混凝土受弯构件l受弯构件：受弯构件：截面上承受弯矩和剪力的构件；截面上承受弯矩和剪力的构件；l破坏的可能性：破坏的可能性：正截面破坏、斜截面破坏正截面破坏、斜截面破坏l正正截截面：面：与构件轴线垂直且仅有正应力的截面；与构件轴线垂直且仅有正应力的截面；l正截面受弯承载力计算目的：正截面受弯承载力计算目的：确定纵向钢筋；确定纵向钢筋；l实际工程中的受弯构件：实际工程中的受弯构件：梁、板、雨蓬及楼梯。梁、板、雨蓬及楼

50、梯。第一节第一节钢筋混凝土受弯构件的一般构造规定钢筋混凝土受弯构件的一般构造规定第二节第二节受弯构件正截面性能的试验研究受弯构件正截面性能的试验研究第三节第三节受弯构件正截面承载力计算受弯构件正截面承载力计算第四节第四节受弯构件正截面受弯承载力的设计受弯构件正截面受弯承载力的设计第五节第五节受弯构件剪弯段的受力特点及斜截面受剪承载力受弯构件剪弯段的受力特点及斜截面受剪承载力第六节第六节受弯构件斜截面的受剪承载力计算受弯构件斜截面的受剪承载力计算第七节第七节受弯构件斜截面受弯承载力及有关构造要求受弯构件斜截面受弯承载力及有关构造要求第一节第一节 钢筋混凝土受弯构件的钢筋混凝土受弯构件的一般构造规