建筑结构选型(第3章基本构件)第二次课-单页版式PPT课件

建筑结构选型上节课主要内容：3建筑结构基本构件3.1轴心受力杆件3.2受弯构件3.3偏心受力构件3.4 几种基本构件的比较10:5923.5 结构构件建筑结构是由各种基本构件组成的受力体系。这些构件主要包括：板、梁、柱、墙、基础等。10:593 其中梁、板等为水平构件，用以承受竖向荷载； 柱、墙等为竖向构件，用以支承水平构件或承受水平荷载； 基础的作用是将建筑承受的荷载传递给地基。10:594（1）板 板是指平面尺寸较大（平面内刚度很大），而厚度较小的平面形结构构件。通常水平放置(也可斜向)； 板主要承受垂直于板面方向的荷载，将其有效地传递到竖向结构上，内力以弯矩、剪力和扭矩为主，但是在计算中剪力和扭矩都可忽略。10:595板的分类 按平面形状分：有正方形、矩形、圆形、扇形、三角形、梯形；10:596 按支承边数分：有单边、两对边、两侧边、三边、四边、四角点支承等；10:597 按支承约束分： 有简支边：沿支承边有支座反力，无弯矩，板端可发生转角 固定边：沿支承边有支座反力，有弯矩，板端无转角 连续边：沿支承边有支座反力，有弯矩，板端有转角 自由边：沿支承边无支座反力，无弯矩，板端可发生转角10:59810:599板实际支承情况 按截面形状分：有板片状，实板状，空心状，正倒槽形，单、双T形，夹心叠合，密肋，压型钢板等。10:5910 按制造板的材料分, 有钢筋混凝土板、木楼板、钢-混凝土组合板等。压型钢板-混凝土组合板10:5911 板按其受力形式可分为单向板与双向板。 单向板：两对边支承的板，主要在一个方向受弯。 双向板：四边支承（或两相邻侧边和三边支承）的板，两个方向受弯，都可以称为双向板。单向板双向板 1210:59对于四边支承的混凝土板 据理论分析，当 l2 / l1 2 时，荷载主要沿短向传递给支座，沿长方向传递的荷载不超过6%。 混凝土结构设计规范(2010) 规定:(1)当 l2 / l1 3 ，近似地假定板面荷载仅沿短向传给支座,宜按短边方向受力的单向板计算；(2)当 2 l2 / l1 3 ，宜按双向板计算；(3)当 l2 / l1 2 ，应按双向板计算，板的荷载沿两个方向传给各自的支座。l1l 210:5913板：刚度要求： /40 (连续)； /35 (简支)； /12 (悬臂)；为板的厚度， 为板的跨度使用要求：民用 =70 mm (最小)；工业 =80 mm (最小)。10:5914（2）梁 梁是以弯曲变形为主的构件，通常水平放置，但有时也斜向放置以满足使用要求，比如楼梯梁。梁的内力以弯矩和剪力为主。 梁的截面高度与跨度 之比一般为1/81/16。10:5915 梁按截面形式分为矩形梁、T形梁、倒T形梁、L形梁、Z形梁、槽形梁、箱形梁、空腹梁、叠合梁等； 按材料划分有钢梁、钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁，木梁、以及钢与混凝土组合梁等；10:5916 按支承方式不同，可分为：简支梁、悬臂梁、两端固定梁、连续梁、一端简支一端固支的梁； 按在结构中的位置可分为主梁、次梁、连梁、圈梁和过梁等。10:5917板次梁主梁梁板式楼板肋梁楼盖10:5918连梁：在剪力墙结构中，连接墙肢与墙肢 ,墙肢与框架柱的梁称为连梁。连梁一般具有跨度小截面大的特点。高层建筑混凝土结构技术规程规定：7.1.3 剪力墙开洞形成的跨高比小于5的连梁，应按本章有关规定进行设计，当跨高比不小于5时，宜按框架梁进行设计.10:5919圈梁：10:5922 对于砖混结构，为了提高建筑的抗震性，在房屋的檐口、窗顶、楼层、吊车梁顶或基础顶面标高处，沿砌体墙水平方向设置的封闭的按构造配筋的现浇钢筋混凝土梁，称为圈梁。圈梁的作用： 增强砌体结构房屋的整体刚度； 加强结构的整体稳固性； 防止和减轻由于地基不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋的不利影响 通过洞口的圈梁还可兼作过梁。10:5923 圈梁还应与构造柱和楼板同时浇筑，有利于提高房屋的整体性。 圈梁宜连续地设在同一水平面上，并形成封闭状；当圈梁被门窗洞口(如楼梯间窗洞口)截断时，应在洞口上部增设相同截面的附加圈梁，进行搭接补强。附加圈梁与圈梁的搭接长度不应小于其中对中垂直间距的2倍，且不得小于1m。圈梁的搭接10:5924过梁是墙体的门窗洞口上方设置的构件，用来承担门窗洞口以上的墙体自重以及上层楼面梁、板传来的均布荷载或集中荷载。10:5925常用的过梁有砖砌平拱过梁，钢筋砖过梁，钢筋混凝土过梁。砖砌平拱过梁钢筋砖过梁钢筋混凝土过梁10:5926（3）柱 柱是结构中的竖向构件，主要承受压力，同时也承受弯矩和剪力。 柱用于承受上部结构并将荷载传至基础的竖向直杆。柱是结构中极为重要的部分，柱的破坏将导致整个结构的损坏和倒塌。10:5927柱的分类按柱截面形式分为方柱、圆柱、管柱、矩形柱、工字形柱、H形柱、L形柱、十字形柱、双肢柱、格构柱。 按受力特点分为轴心受压柱和偏心受压柱。10:5928格构式构件截面形式y 实轴y 虚轴xx虚轴xx虚轴y（a）xy（b）y 虚轴x虚轴缀条格构柱y暨南大学力学与建筑工程学院截面形式陈静芬（c）10:5929 按柱的破坏特征或长细比可分为短柱、长柱及中长柱。 短柱是柱的高度与截面尺寸相差不多的构件。 短柱在轴心荷载作用下的破坏是因为截面上的应力达到材料的强度而发生破坏，全截面被压碎，所承受力的大小与柱的高度无关。10:5930 长柱是柱的高度与其截面尺寸相差较大的构件，长柱在同样荷载作用下的破坏是由于柱子发生侧向屈曲，丧失稳定引起的。 影响柱承载能力的一个重要因素是柱子的长细比。 长细比是指构件的计算长度0与其截面的回转半径 之比，对于矩形截面为0/ ( 为截面短边尺寸)对于圆形截面为0/ .对于其他截面形式： =10:593110:593210:5933 按材料可分为石柱、砖柱、砌块柱、木柱、钢柱、钢筋混凝土柱、劲性(型钢)钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱以及各种组合柱。型钢混凝土柱暨南大学力学与建筑工程学院陈静芬钢管混凝土柱10:5934（4）框架框架是由横梁和立柱联合组成能同时承受竖向荷载和水平荷载的结构构件，一般有钢筋混凝土框架、钢框架、钢-混凝土框架等。混凝土框架钢框架10:5935框架、门式刚架和排架结构的区别。框架结构门式刚架结构暨南大学力学与建筑工程学院陈静芬排架结构10:5936框架、门式刚架和排架结构的区别。 一般情况下，框架结构梁柱连接点是刚节点，能够传递弯矩；与刚节点相连的梁柱端不允许相对转动，它们承受的弯矩是相等的，具有刚节点的框架称为框架结构，也称刚架结构；它能够独立地承受竖向和水平荷载，常用于多高层和单层建筑中。用于单层建筑的习惯称为门式刚架。 当梁柱节点是铰节点，不能传递弯矩，这时必须使柱子与基础固定连接，才能保证结构的稳定。独立地承受竖向和水平荷载，称为排架结构。10:5937（5）桁架 桁架是由若干直杆两端铰接组成三角形区格的格构状的平面或空间承重结构。桁架作为承重结构，基本原理来自三角形的稳定构型。无锡锡澄运河大桥-桁架桥暨南大学力学与建筑工程学院陈静芬常见的屋架形式10:5938 平面桁架桁架中所有杆件的轴线都位于同一平面内。其组成以三角形架构为基础。 空间桁架桁架中不是所有杆件的轴线都位于同一平面内。其组成以四面体为基础。10:5939 桁架杆件间的连接均为铰接，采用静力法即可算出全部杆件的内力，杆件主要承受轴力。可以充分利用材料强度。 适用于较大跨度或高度的结构物，如屋架、高层建筑、桥梁等。10:5940桁架结构在高层建筑中的应用 一是作为建筑结构的主要承载结构，即用桁架或密封空间桁架代替结构中的柱和梁，既有框架的作用，同时其斜腹杆还为结构提供支撑作用，保证高层结构的抗侧能力，一般用在高层（超高层）建筑中。香港中银大厦10:5944桁架结构在高层建筑中的应用 二是作为高层建筑结构的加强层或转换层。巨型桁架作为转换层10:5945建筑物由于平面使用功能不同，其上部楼层和下部楼层的竖向结构体系差异较大，比如下部楼层作为商场需要采用大跨度空间，而上部楼层作为住宅则需要较小的开间，上部与下部楼层往往需要采取不同的结构类型，或者上，下部楼层需要采用不同的柱网，则需要在上部和下部结构体系中间设置结构转换层。10:5946内部结构采用的转换层结构形式10:5948（6）网架网架是由多根杆件通过节点按照一定规律连接而成的空间结构。各杆件主要承受拉力或压力。10:5949空间桁架空间网架10:5950 网架具有重量轻、刚度大、抗震性能好等优点。 网架应用范围广泛，可用于公共建筑，如体育馆、展览馆、影剧院、车站候车大厅、餐厅、仓库和飞机库等，也可用于工业建筑中，比如车间屋盖可以采用网架结构。 从跨度上讲，主要用于大跨度结构，跨度可大至100m以上的房屋建筑，也可小到几米跨度的广告牌等。10:5951（7）拱拱是由曲线或折线形平面杆件组成的平面结构构件，含拱圈和支座两部分。拱圈在荷载作用下主要承受轴向压力，兼有弯矩和剪力，在支承处有水平推力，支座可做成能承受竖向荷载和水平反力的支撑，也可以用拉杆来承受水平推力。10:5955（8）墙 墙主要是承受平行于墙面方向荷载的竖向构件。 在重力和竖向荷载作用下主要承受压力； 在风、地震等水平荷载作用下或土压力、水压力等水平力作用下主要承受剪力和弯矩。 墙可以是由砌体或者钢筋混凝土做成的实体墙，也可以是由钢构件做成的格构式墙。 墙按形态可以分为平面形墙、筒体墙、曲面形墙和折线形墙。10:5957（9）索 索一般具有很高的抗拉性能，几乎没有抗压和抗弯矩能力，索构件没有压曲问题。 在集中荷载作用下，索的形状是几条直线段首尾相接的折线段。 在均布荷载作用下，索的形状像一个倒过来的拱。拱产生压力，索产生拉力。 索没有刚度，用索做结构必须采取稳定措施，使索结构在荷载有变化时不改变其总体性质。见图 3-910:5958集中荷载下暨南大学力学与建筑工程学院陈静芬均布荷载下10:5959（10）薄膜构件 薄膜构件是指用薄膜材料制成的构件。 一般通过张拉形成承重构件。 薄膜构件强度高、自重轻，制作简易，安装便捷，适合于大型体育场馆等大跨度中使用，也适用于公园景观小品，娱乐休闲广场等。2010年上海世博会入口世博轴张拉膜结构遮阳棚62暨南大学力学与建筑工程学院10:59陈静芬（11）基础 基础属于建筑结构的地下部分，它部分或全部位于地表以下，是建筑物和地基之间的连接体，用来将上部结构所承受的荷载传给地基。 墙下基础一般采用条形基础，沿墙体方向布置。墙下条形基础10:5964柱下基础一般采用独立基础；当相邻两柱因一柱靠近边界线，或因二柱间距小，而出现底面积不足或荷载偏心过大时，可采用联合基础，联合基础也可用于调整相邻两柱的不均匀沉降；当地基较为软弱，柱荷载或地基压缩性分布不均匀，采用独立基础会产生不均匀沉降时，可将一个方向的柱基础连成一体形成条形基础。柱下独立基础双柱联合基础柱下条形基础10:5965 如果地基软弱且在两个方向分布不均，需要基础在两个方向都具有一定的刚度来调整不均匀沉降，可在柱网下纵横两个方向都分别设置混凝土条形基础，形成柱下十字交叉基础。10:5966 当柱下交叉条形基础底面积占建筑物平面面积较大时，可在建筑物的柱、墙下方做成一块满堂的基础，即筏形基础。底面积大，可减小地基压力，增强基础整体性，调整不均匀沉降。筏形基础10:5967 箱形基础是由钢筋混凝土底板，顶板，外墙和内隔墙组成的有一定高度的整体空间结构。挖去的土重部分抵偿了上部结构传来的荷载，可以减小基底压力，降低基础沉降量，适用于软弱地基上的高层、重型或对不均匀沉降有严格要求的建筑物。箱形基础10:5968 高层建筑物往往需要采用十字交叉基础，或沿整个建筑物铺满的筏形基础，或箱形基础。 条形基础，独立基础，联合基础、十字交叉基础，筏形基础或箱形基础均属于浅埋基础，埋深不大于36米。10:5969 当浅层内的土质太差，或由于建筑物的重力荷载太大，或由于地下水位太高不便于开挖基槽，需要将基础埋置到更深的坚实土层上，如桩基础、沉井等，称为深埋基础。桩基础