高層建筑結(jié)構(gòu)-第1章概論

高層建筑結(jié)構(gòu)-第1章概論第一頁(yè)，共35頁(yè)。課程簡(jiǎn)介本課程是一門(mén)理論和實(shí)踐并重的專(zhuān)業(yè)課程。主要包括：混凝土結(jié)構(gòu)樓蓋、單層廠房、以及混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、構(gòu)造。本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與構(gòu)造的基本方法，具有一般工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，并為今后學(xué)習(xí)后續(xù)課程和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。第二頁(yè)，共35頁(yè)。先修課程《理論力學(xué)》《結(jié)構(gòu)力學(xué)》《材料力學(xué)》《土木工程材料》《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》第三頁(yè)，共35頁(yè)。教材及參考資料教材《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》作者：梁興文，史慶軒第四頁(yè)，共35頁(yè)。教材及參考資料參考資料作者沈蒲生

東南、同濟(jì)、天津大學(xué)

朱彥鵬第五頁(yè)，共35頁(yè)。第一章概論2011年10月王亞軍第六頁(yè)，共35頁(yè)。章節(jié)內(nèi)容1.1概述

1.2建筑混凝土結(jié)構(gòu)的形式1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容1.4混凝土建筑結(jié)構(gòu)的分析方法1.5本課程的主要內(nèi)容及特點(diǎn)第七頁(yè)，共35頁(yè)。1.1概述 結(jié)構(gòu)：廣義上指房屋建筑和土木工程的建筑物、構(gòu)筑物及其相關(guān)組成部分的實(shí)體。狹義上指各種工程實(shí)體的承重骨架。

混凝土結(jié)構(gòu)：以混凝土為主要材料制作而成的結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)：組成工業(yè)與民用房屋建筑包括基礎(chǔ)在內(nèi)的承重骨架體系。房屋建筑的空間受力骨架體系，由豎向承重結(jié)構(gòu)、水平承重結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)組成。第八頁(yè)，共35頁(yè)。1.1概述 結(jié)構(gòu)主要用途形成人類(lèi)活動(dòng)的空間。如由板、梁、桁架、網(wǎng)架等這類(lèi)水平方向的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和柱、墻、框架等這類(lèi)豎直方向的結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成的建筑結(jié)構(gòu)來(lái)獲得。抵御自然界水、土、巖石等側(cè)向壓力的作用。如用水壩、護(hù)堤、擋土墻、隧道等水工結(jié)構(gòu)、土工結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和其他組合結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為人群和車(chē)輛提供跨越障礙的通道。如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和其他組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成的橋梁結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。構(gòu)成為其他專(zhuān)門(mén)用途服務(wù)的空間。如用排除廢氣的煙囪、儲(chǔ)存液體的油罐以及水池、貯料倉(cāng)等特殊結(jié)構(gòu)來(lái)獲得。第九頁(yè)，共35頁(yè)。1.1概述 建筑結(jié)構(gòu)的功能良好地服務(wù)于人類(lèi)生活、生產(chǎn)的要求和人類(lèi)對(duì)美觀的需要。能抵御自然界各種作用力充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)所采用材料的性能第十頁(yè)，共35頁(yè)。1.1概述 建筑結(jié)構(gòu)的分類(lèi)按用途：工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)和民用建筑結(jié)構(gòu)；按體型和高度：?jiǎn)螌咏Y(jié)構(gòu)、多層結(jié)構(gòu)、高層結(jié)構(gòu)和大跨結(jié)構(gòu)；按材料：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)；按主要結(jié)構(gòu)形式：墻體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、拱結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、空間薄壁結(jié)構(gòu)。第十一頁(yè)，共35頁(yè)。1.2建筑混凝土結(jié)構(gòu)的形式層數(shù)單層結(jié)構(gòu)和多高層結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)和民用建筑結(jié)構(gòu)一般為單層結(jié)構(gòu)用途一般為多高層結(jié)構(gòu)第十二頁(yè)，共35頁(yè)。1.2建筑混凝土結(jié)構(gòu)的形式常用的混凝土結(jié)構(gòu)形式單層混凝土建筑結(jié)構(gòu)單層工業(yè)廠房倉(cāng)庫(kù)影劇院?jiǎn)螌邮程玫谑?yè)，共35頁(yè)。1.2建筑混凝土結(jié)構(gòu)的形式常用的混凝土結(jié)構(gòu)形式多層混凝土建筑結(jié)構(gòu)磚混結(jié)構(gòu)板柱結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)底部框架砌體結(jié)構(gòu)第十四頁(yè)，共35頁(yè)。1.2建筑混凝土結(jié)構(gòu)的形式常用的混凝土結(jié)構(gòu)形式高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)板柱剪力墻結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu)第十五頁(yè)，共35頁(yè)。1.2建筑混凝土結(jié)構(gòu)的形式鋼筋混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)多、高層建筑結(jié)構(gòu)中，樓蓋基本上都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。主要是梁板結(jié)合而成。第十六頁(yè)，共35頁(yè)。1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容建筑工程的建設(shè)程序第十七頁(yè)，共35頁(yè)。1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容建筑工程的設(shè)計(jì)階段1、初步設(shè)計(jì)階段2、技術(shù)設(shè)計(jì)階段3、施工圖設(shè)計(jì)階段結(jié)構(gòu)方案的確定：確定結(jié)構(gòu)形式確定結(jié)構(gòu)體系是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最重要的一項(xiàng)工作，關(guān)系著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。第十八頁(yè)，共35頁(yè)。1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)配合建筑設(shè)計(jì)的功能和造型要求，從結(jié)構(gòu)受力、安全、經(jīng)濟(jì)以及地基基礎(chǔ)和抗震等條件出發(fā)，綜合確定合理的結(jié)構(gòu)形式。在滿(mǎn)足適用性的條件下，符合受力合理、技術(shù)可行和盡可能經(jīng)濟(jì)的原則。結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)內(nèi)容：結(jié)構(gòu)選型（比選結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)體系和施工方案）結(jié)構(gòu)布置（軸線布置、構(gòu)件布置、變形縫）構(gòu)件截面尺寸的估算第十九頁(yè)，共35頁(yè)。1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容結(jié)構(gòu)分析在各種作用下的內(nèi)力和變形等作用效應(yīng)分析，其核心問(wèn)題是確定結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，包括確定結(jié)構(gòu)力學(xué)模型、計(jì)算簡(jiǎn)圖和采用的計(jì)算方法。構(gòu)件設(shè)計(jì)對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件，根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析結(jié)果，選取對(duì)配筋起控制作用的控制截面進(jìn)行不利內(nèi)力組合，選取最不利內(nèi)力進(jìn)行截面的配筋計(jì)算，且應(yīng)滿(mǎn)足構(gòu)造要求。第二十頁(yè)，共35頁(yè)。1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容施工圖繪制施工圖是全部設(shè)計(jì)工作的最后成果，是進(jìn)行施工主要依據(jù)是設(shè)計(jì)意圖的最準(zhǔn)確、最完整的體現(xiàn)，是保證工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)施工圖在施工過(guò)程中，根據(jù)情況變化，還需不斷修改設(shè)計(jì)建筑物交付使用后，經(jīng)過(guò)最關(guān)鍵的實(shí)踐檢驗(yàn)后，做出工程總結(jié)，設(shè)計(jì)工作才算最后完成。第二十一頁(yè)，共35頁(yè)。1.4混凝土建筑結(jié)構(gòu)的分析方法1.4.1基本原則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本步驟準(zhǔn)備工作確定方案結(jié)構(gòu)分析：確定計(jì)算簡(jiǎn)圖和分析方法荷載（作用）計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析配筋計(jì)算構(gòu)造措施第二十二頁(yè)，共35頁(yè)?；炷两ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟準(zhǔn)備工作確定結(jié)構(gòu)方案結(jié)構(gòu)布置結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)計(jì)算了解工程背景掌握設(shè)計(jì)所需原始資料收集設(shè)計(jì)參考資料制定工作計(jì)劃上部結(jié)構(gòu)樓蓋基礎(chǔ)荷載計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析荷載效應(yīng)組合構(gòu)件截面設(shè)計(jì)構(gòu)造要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙第二十三頁(yè)，共35頁(yè)。1.4混凝土建筑結(jié)構(gòu)的分析方法1.4.1基本原則按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的作用及其組合，進(jìn)行作用效應(yīng)分析；結(jié)構(gòu)在施工和使用期的不同階段有多種受力狀況時(shí)，應(yīng)分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析；結(jié)構(gòu)分析所采用的計(jì)算圖形、邊界條件、荷載的取值與組合、材料性能的計(jì)算指標(biāo)、初始應(yīng)力和變形狀況等，應(yīng)符合實(shí)際情況并有相應(yīng)的構(gòu)造措施；結(jié)構(gòu)分析方法基于三類(lèi)基本方程：平衡方程、變形協(xié)調(diào)方程和材料本構(gòu)方程；宜根據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型、構(gòu)件布置、材料性能和受力特點(diǎn)選擇合理的分析方法；電算結(jié)果應(yīng)判斷和校核。第二十四頁(yè)，共35頁(yè)。1.4.2分析模型1、使用的規(guī)范有《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》采用基于概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。第二十五頁(yè)，共35頁(yè)。1.4.2分析模型2、結(jié)構(gòu)的功能要求與可靠度滿(mǎn)足的功能要求：安全性、適用性和耐久性可靠度：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，規(guī)定的條件下完成預(yù)定功能的概率整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，稱(chēng)為極限狀態(tài)，分為正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)。第二十六頁(yè)，共35頁(yè)。1.4.2分析模型3、實(shí)用的設(shè)計(jì)表達(dá)式采用作用、抗力標(biāo)準(zhǔn)值，相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)和組合系數(shù)表示的實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式分項(xiàng)系數(shù)是按目標(biāo)可靠指標(biāo)，并考慮工程經(jīng)驗(yàn)確定的，使兩種方法具有相同或相近的可靠性。第二十七頁(yè)，共35頁(yè)。1.4.2分析模型3、實(shí)用的設(shè)計(jì)表達(dá)式第二十八頁(yè)，共35頁(yè)。1.4.2分析模型3、實(shí)用的設(shè)計(jì)表達(dá)式第二十九頁(yè)，共35頁(yè)。1.4.3各種分析方法（1）線彈性分析方法線彈性分析方法假定結(jié)構(gòu)材料為理想的彈性體，是最基本和最成熟的結(jié)構(gòu)分析方法，也是其他分析方法的基礎(chǔ)和特例，可用于結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)下作用效應(yīng)的分析。（2）考慮塑性?xún)?nèi)力重分布的分析方法混凝土結(jié)構(gòu)在一定條件下可以采用考慮塑性?xún)?nèi)力重分布的分析方法，該方法具有充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)潛力、節(jié)約材料、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和方便施工等優(yōu)點(diǎn)。彎矩調(diào)幅法是鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)考慮塑性?xún)?nèi)力重分布方法中的一個(gè)，該方法計(jì)算簡(jiǎn)便，已在我國(guó)廣泛應(yīng)用多年。第三十頁(yè)，共35頁(yè)。1.4.3各種分析方法（3）塑性極限分析方法混凝土結(jié)構(gòu)（板、連續(xù)梁、框架）的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)可采用塑性極限分析方法。特別是對(duì)承受均布荷載周邊支撐的雙向矩形板，可采用塑性鉸線法或條帶法等塑性極限分析方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，工程設(shè)計(jì)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，按此方法進(jìn)行計(jì)算和構(gòu)造設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)便易行，可保證安全。但仍應(yīng)滿(mǎn)足正常使用極限狀態(tài)的要求。第三十一頁(yè)，共35頁(yè)。1.4.3各種分析方法（4）非線性分析方法非線性分析方法以鋼筋混凝土的實(shí)際力學(xué)性能為依據(jù)，通過(guò)引入相應(yīng)的非線性本構(gòu)關(guān)系，可準(zhǔn)確地分析結(jié)構(gòu)受力全過(guò)程的各種荷載效應(yīng)，詳盡地描述結(jié)構(gòu)受力-破壞各個(gè)階段的內(nèi)力、變形和裂縫發(fā)展，適用于任意形式和受力復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分析。（5）試驗(yàn)分析方法對(duì)體形復(fù)雜或受力狀況特殊的結(jié)構(gòu)或部分，如不規(guī)則的空間殼體、異形框架等，或采用了新型的材料及構(gòu)造，對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)分析方法的結(jié)算結(jié)果沒(méi)有充分把握，可采用試驗(yàn)方法對(duì)結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行分析和復(fù)核。第三十二頁(yè)，共35頁(yè)。1.5本課程的主要內(nèi)容及特點(diǎn)主要內(nèi)容樓蓋結(jié)構(gòu)：?jiǎn)蜗虬謇吡簶巧w、雙向板肋梁樓蓋、樓梯及懸挑結(jié)構(gòu)等。單層廠房結(jié)構(gòu)：?jiǎn)螌訌S房的組成和布置，構(gòu)件選型，排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析、內(nèi)力組合，排架柱、牛腿、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的受力性能和設(shè)計(jì)方法，抗風(fēng)柱、屋架和吊車(chē)梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的連接及預(yù)埋件的設(shè)計(jì)方法等?？蚣芙Y(jié)構(gòu)：混凝土框架結(jié)構(gòu)的承重方案，結(jié)構(gòu)布置，構(gòu)件截面尺寸估算，計(jì)算簡(jiǎn)圖，結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方法，梁柱構(gòu)件配筋與構(gòu)造，柱下條形基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)等。