第1章 緒論 梁和懸挑結(jié)構(gòu)

1、建筑結(jié)構(gòu)選型緒論課程性質(zhì)專業(yè)必修課課程設(shè)置共8周，32學(xué)時教學(xué)目的通過本課程的學(xué)習(xí)，熟悉并掌握建筑結(jié)構(gòu)選型的基本知識，理解結(jié)構(gòu)體系與建筑型式之間的關(guān)系，為今后的建筑設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)基本內(nèi)容常用的建筑結(jié)構(gòu)型式及其結(jié)構(gòu)組成、構(gòu)造要點、布置方式、受力特點和適用范圍等考核方式0 緒論 0.1 概述概述0.2 建筑物的功能要求建筑物的功能要求0.3 結(jié)構(gòu)材料性能對結(jié)構(gòu)選型的影響結(jié)構(gòu)材料性能對結(jié)構(gòu)選型的影響0.4 施工技術(shù)水平對建筑結(jié)構(gòu)選型的影響施工技術(shù)水平對建筑結(jié)構(gòu)選型的影響0.5 結(jié)構(gòu)計算手段和設(shè)計理論的發(fā)展結(jié)構(gòu)計算手段和設(shè)計理論的發(fā)展0.6 經(jīng)濟因素對于結(jié)構(gòu)選型的制約經(jīng)濟因素對于結(jié)構(gòu)選型的制約0.

2、7 建筑結(jié)構(gòu)的分類建筑結(jié)構(gòu)的分類0.1 概述概述v 建筑結(jié)構(gòu)：在建筑物中，用來承受荷載、抵抗變形的骨架。建筑結(jié)構(gòu)：在建筑物中，用來承受荷載、抵抗變形的骨架。v 結(jié)構(gòu)所受到的作用：自重和外部荷載、變形、環(huán)境作用。結(jié)構(gòu)所受到的作用：自重和外部荷載、變形、環(huán)境作用。v 所有這些因素都同時作用在建筑物上。正是建筑物的結(jié)構(gòu)所有這些因素都同時作用在建筑物上。正是建筑物的結(jié)構(gòu)體系承擔(dān)著這些作用（荷載）。結(jié)構(gòu)失效將帶來巨大損失。體系承擔(dān)著這些作用（荷載）。結(jié)構(gòu)失效將帶來巨大損失。好的建筑設(shè)計方案必須要有好的結(jié)構(gòu)形式作為支撐才能實好的建筑設(shè)計方案必須要有好的結(jié)構(gòu)形式作為支撐才能實現(xiàn)。現(xiàn)。v 結(jié)構(gòu)形式關(guān)系到建筑物

3、是否安全、適用、經(jīng)濟、美觀。結(jié)構(gòu)形式關(guān)系到建筑物是否安全、適用、經(jīng)濟、美觀。v 建筑設(shè)計是一項綜合性的工作，需要建筑、結(jié)構(gòu)、施工、建筑設(shè)計是一項綜合性的工作，需要建筑、結(jié)構(gòu)、施工、工藝、設(shè)備、預(yù)算等各個專業(yè)工種的協(xié)調(diào)配合。工藝、設(shè)備、預(yù)算等各個專業(yè)工種的協(xié)調(diào)配合。0.2 建筑物的功能要求：建筑物的功能要求：空間要求、使用功能要求以及美觀要求空間要求、使用功能要求以及美觀要求v 結(jié)構(gòu)形式應(yīng)與建筑物使用空間的要求相適應(yīng)結(jié)構(gòu)形式應(yīng)與建筑物使用空間的要求相適應(yīng) 建筑物的尺度、體量大小和空間組合關(guān)系都應(yīng)根據(jù)建筑物的尺度、體量大小和空間組合關(guān)系都應(yīng)根據(jù)使用者使用者對對建筑物客觀空間環(huán)境的要求來加以確定。體

4、育館、劇場、建筑物客觀空間環(huán)境的要求來加以確定。體育館、劇場、住宅、工業(yè)建筑對使用空間有著不同的要求。住宅、工業(yè)建筑對使用空間有著不同的要求。v 盡量減小結(jié)構(gòu)體系本身所占用的空間高度盡量減小結(jié)構(gòu)體系本身所占用的空間高度v 建筑物的使用要求與結(jié)構(gòu)的合理幾何形體相結(jié)合建筑物的使用要求與結(jié)構(gòu)的合理幾何形體相結(jié)合 建筑物的聲學(xué)建筑物的聲學(xué)條件條件與結(jié)構(gòu)的合理幾何與結(jié)構(gòu)的合理幾何形體形體，應(yīng)注意和善于利，應(yīng)注意和善于利用結(jié)構(gòu)幾何用結(jié)構(gòu)幾何形體形體對聲學(xué)效果的影響。對聲學(xué)效果的影響。v 采光照明與結(jié)構(gòu)的合理幾何形體相結(jié)合采光照明與結(jié)構(gòu)的合理幾何形體相結(jié)合v 排水與結(jié)構(gòu)的合理幾何圖形排水與結(jié)構(gòu)的合理幾何圖形

5、v 美觀功能要求美觀功能要求 結(jié)構(gòu)是構(gòu)成建筑藝術(shù)形象的重要因素，結(jié)構(gòu)本身也富有結(jié)構(gòu)是構(gòu)成建筑藝術(shù)形象的重要因素，結(jié)構(gòu)本身也富有美學(xué)表現(xiàn)力。美學(xué)表現(xiàn)力。 附貼式裝飾、濃妝艷抹、堆砌貴重的裝飾材料，只能給附貼式裝飾、濃妝艷抹、堆砌貴重的裝飾材料，只能給人虛假、庸俗的感覺，浪費人力、物力、又不堅固、耐人虛假、庸俗的感覺，浪費人力、物力、又不堅固、耐久。久。 意大利建筑師奈爾維作品，意大利意大利建筑師奈爾維作品，意大利佛佛羅倫薩運動大看臺，羅倫薩運動大看臺，就是建筑藝術(shù)與結(jié)構(gòu)體系的完美結(jié)合的典型。就是建筑藝術(shù)與結(jié)構(gòu)體系的完美結(jié)合的典型。n 羅馬小體育館：采用外露的叉形斜柱，有力的把巨大的裝配整體式鋼筋

6、砼網(wǎng)肋型扁圓球殼托起，結(jié)構(gòu)清晰、歡快，極富結(jié)構(gòu)力度。 n 意大利佛羅倫薩運動場大看臺鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，雨蓬的挑梁伸出17m。把雨蓬的挑梁外形與其彎矩圖（二次拋物線）統(tǒng)一起來。但又不是簡單的統(tǒng)一，建筑師利用混凝土的可塑性對挑梁的外輪廊進(jìn)行了藝術(shù)處理，在挑梁的支座附近挖了一個三角形孔，既減耗了結(jié)構(gòu)重力，也獲得了很好的藝術(shù)效果。0.3 結(jié)構(gòu)材料性能對結(jié)構(gòu)選型的影響結(jié)構(gòu)材料性能對結(jié)構(gòu)選型的影響v 組成結(jié)構(gòu)的材料有很多種，如磚、石、木、混凝土、鋼、組成結(jié)構(gòu)的材料有很多種，如磚、石、木、混凝土、鋼、鋁、塑料以及各種復(fù)合材料等。這些材料的物理力學(xué)性質(zhì)鋁、塑料以及各種復(fù)合材料等。這些材料的物理力學(xué)性質(zhì)和對環(huán)

7、境作用的承受能力各不相同。因此，合理的結(jié)構(gòu)形和對環(huán)境作用的承受能力各不相同。因此，合理的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)能充分發(fā)揮所用建筑材料的特性。式應(yīng)能充分發(fā)揮所用建筑材料的特性。v 確定結(jié)構(gòu)形式時應(yīng)遵循的原則：確定結(jié)構(gòu)形式時應(yīng)遵循的原則：（1）選擇能充分發(fā)揮材料性能的結(jié)構(gòu)形式。）選擇能充分發(fā)揮材料性能的結(jié)構(gòu)形式。 如：桁架、拱、懸索等結(jié)構(gòu)形式。如：桁架、拱、懸索等結(jié)構(gòu)形式。（2）合理地選用結(jié)構(gòu)材料）合理地選用結(jié)構(gòu)材料砌體結(jié)構(gòu)抗壓強度高但抗彎、抗剪、抗拉強度低砌體結(jié)構(gòu)抗壓強度高但抗彎、抗剪、抗拉強度低鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪強度較高，但自重大鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪強度較高，但自重大鋼結(jié)構(gòu)抗拉強度高，自重輕，注

8、意其穩(wěn)定性及節(jié)點構(gòu)造鋼結(jié)構(gòu)抗拉強度高，自重輕，注意其穩(wěn)定性及節(jié)點構(gòu)造組合結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)高強度混凝土高強度混凝土0.4 施工技術(shù)水平對建筑結(jié)構(gòu)選型的影響施工技術(shù)水平對建筑結(jié)構(gòu)選型的影響v 施工技術(shù)是實現(xiàn)先進(jìn)結(jié)構(gòu)形式的保障施工技術(shù)是實現(xiàn)先進(jìn)結(jié)構(gòu)形式的保障 施工技術(shù)的發(fā)展使得過去許多不可能完成的工程得以實現(xiàn)。施工技術(shù)的發(fā)展使得過去許多不可能完成的工程得以實現(xiàn)。如混凝土泵使得向超高層建筑輸送混凝土成為可能。（特如混凝土泵使得向超高層建筑輸送混凝土成為可能。（特別是大型公共工程，如橋梁、隧道等。）別是大型公共工程，如橋梁、隧道等。）v 結(jié)構(gòu)選型要考慮實際施工條件結(jié)構(gòu)選型要考慮實際施工條件0.5 結(jié)構(gòu)計算手

9、段和設(shè)計理論的發(fā)展結(jié)構(gòu)計算手段和設(shè)計理論的發(fā)展v 計算手段的提升對復(fù)雜新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計產(chǎn)生了影響。計算手段的提升對復(fù)雜新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計產(chǎn)生了影響。v 抗震設(shè)計理論的研究和發(fā)展抗震設(shè)計理論的研究和發(fā)展 目前，人類對地震的認(rèn)識還不夠全面，結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)目前，人類對地震的認(rèn)識還不夠全面，結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計計算無法涵蓋所有可能遇到的影響因素。因此，運用概計計算無法涵蓋所有可能遇到的影響因素。因此，運用概念設(shè)計從總體上來提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力是抗震設(shè)計的念設(shè)計從總體上來提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力是抗震設(shè)計的重要原則。重要原則。0.6 經(jīng)濟因素對于結(jié)構(gòu)造型的影響經(jīng)濟因素對于結(jié)構(gòu)造型的影響v 建造原則建造原則

10、：適用、經(jīng)濟、安全、美觀：適用、經(jīng)濟、安全、美觀v 綜合經(jīng)濟分析：綜合經(jīng)濟分析：（1）不但要考慮某個結(jié)構(gòu)方案付諸實施時的一次性費用，還）不但要考慮某個結(jié)構(gòu)方案付諸實施時的一次性費用，還要考慮其全壽命周期費用要考慮其全壽命周期費用（2）綜合考慮建造成本、勞動力和能源的消耗）綜合考慮建造成本、勞動力和能源的消耗（3）某些生產(chǎn)性建筑應(yīng)考慮一次性初始投資和建設(shè)速度問題）某些生產(chǎn)性建筑應(yīng)考慮一次性初始投資和建設(shè)速度問題0.7 建筑結(jié)構(gòu)的分類建筑結(jié)構(gòu)的分類 v 建筑結(jié)構(gòu)按材料分類建筑結(jié)構(gòu)按材料分類1. 混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)2. 砌體結(jié)構(gòu)（磚、砌塊、石）砌體結(jié)構(gòu)（磚、砌塊、石）3. 鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)4. 木結(jié)構(gòu)

11、木結(jié)構(gòu)5. 索和膜結(jié)構(gòu)索和膜結(jié)構(gòu)6. 組合結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)7. 其它金屬結(jié)構(gòu)（鋁合金、不銹鋼）其它金屬結(jié)構(gòu)（鋁合金、不銹鋼）v 建筑結(jié)構(gòu)按受力和構(gòu)造特點分類建筑結(jié)構(gòu)按受力和構(gòu)造特點分類 混合結(jié)構(gòu)體系混合結(jié)構(gòu)體系多層和高層建筑結(jié)構(gòu)多層和高層建筑結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)體系 剪力墻結(jié)構(gòu)體系剪力墻結(jié)構(gòu)體系 筒體結(jié)構(gòu)體系筒體結(jié)構(gòu)體系 平面結(jié)構(gòu)體系：梁、桁架、平面結(jié)構(gòu)體系：梁、桁架、2. 單層大跨度建筑結(jié)構(gòu)單層大跨度建筑結(jié)構(gòu) 剛架、拱剛架、拱 空間結(jié)構(gòu)體系：薄殼、網(wǎng)架空間結(jié)構(gòu)體系：薄殼、網(wǎng)架 網(wǎng)殼、懸索、網(wǎng)殼、懸索、 索和膜索和膜建筑結(jié)構(gòu)選型第1章 梁和懸挑結(jié)構(gòu)第1章 梁和懸挑結(jié)構(gòu) 1.1 梁的型式梁的型

12、式1.2 梁的受力與變形梁的受力與變形1.3 梁式結(jié)構(gòu)工程實例梁式結(jié)構(gòu)工程實例1.4 懸挑結(jié)構(gòu)懸挑結(jié)構(gòu)1.1 梁的型式梁的型式v 梁是建筑中應(yīng)用最廣泛、結(jié)構(gòu)中最基本的構(gòu)件，歷史悠久。梁是建筑中應(yīng)用最廣泛、結(jié)構(gòu)中最基本的構(gòu)件，歷史悠久。梁梁(beam)主要承受垂直于梁軸線方向的荷載作用。主要承受垂直于梁軸線方向的荷載作用。v 按材料分類按材料分類石、木、鋼、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼石、木、鋼、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼- -鋼筋混凝土鋼筋混凝土v 按截面形式分類按截面形式分類鋼筋混凝土梁：矩形、鋼筋混凝土梁：矩形、T形、花籃形、工字形、箱型，較大形、花籃形、工字形、箱型，較大跨度時可采用預(yù)

13、應(yīng)力薄腹梁（雙坡、魚腹、空腹）?？缍葧r可采用預(yù)應(yīng)力薄腹梁（雙坡、魚腹、空腹）。鋼梁： 一般為工字形、槽形一般為工字形、槽形v 按支座約束條件分類按支座約束條件分類靜定、超靜定靜定、超靜定單跨、多跨v 按支承方式分類簡支梁、懸臂梁、連續(xù)梁超靜定梁 靜定梁靜定多跨梁連續(xù)梁懸臂梁1.2 梁的受力與變形梁的受力與變形v 梁梁主要承受垂直于梁軸線方向的荷載作用主要承受垂直于梁軸線方向的荷載作用，內(nèi)力主要為彎，內(nèi)力主要為彎矩與剪力。變形主要為撓曲變形。矩與剪力。變形主要為撓曲變形。v 不同約束條件下梁的受力與變形（參見不同約束條件下梁的受力與變形（參見P5）。）。v 如何改善梁的受力與變形如何改善梁的受力

14、與變形1. 改變梁的跨度（外伸梁）改變梁的跨度（外伸梁）v 如何改善梁的受力與變形如何改善梁的受力與變形2. 改變梁的受力改變梁的受力v 如何改善梁的受力與變形如何改善梁的受力與變形3. 增加梁的跨度，三跨連續(xù)梁與同跨簡支梁比較（彎矩與撓增加梁的跨度，三跨連續(xù)梁與同跨簡支梁比較（彎矩與撓度）。度）。1.3 梁式結(jié)構(gòu)工程實例梁式結(jié)構(gòu)工程實例n上海浦東國際機場第二航站樓變截面箱形鋼梁，樹狀柱，3大跨，2小跨。沿箱形梁寬度方向，在大跨跨中分叉并形成梭形空間（天窗）。箱形梁截面高度根據(jù)彎矩的大小而變化。1.4 懸挑結(jié)構(gòu)懸挑結(jié)構(gòu)1.4.1 懸挑結(jié)構(gòu)的形式懸挑結(jié)構(gòu)的形式v 按材料分按材料分混凝土結(jié)構(gòu)：跨度可達(dá)二三十米，可采用多種大跨度結(jié)構(gòu)鋼（桁架）結(jié)構(gòu)：較多采用，膜結(jié)構(gòu)覆蓋，跨度可