工程結構緒論

1工程(gōngchéng)結構工程(gōngchéng)結構教研室共六十七頁工程(gōngchéng)結構所用教材：《工程結構》化學工業(yè)出版社邵軍義主編參考教材：《混凝土結構》（五）中國建筑工業(yè)出版社

東南大學、同濟大學(tónɡjìdàxué)、天津大學、清華大學合編

《建筑結構》機械工業(yè)出版社宋蘭主編參考規(guī)范：《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2010《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2012《砌體結構設計規(guī)范》GB50003-2011《鋼結構設計規(guī)范》GB50017-2003共六十七頁3課程(kèchéng)簡介課程性質(zhì)：專業(yè)主干必修課適用專業(yè)：工程管理、工程造價學時分配：課程總學時：64學時。

其中：理論課學時：60；實驗學時：4。先行課：《土木工程材料》、《房屋建筑學》、《建筑力學》。后續(xù)課：《工程項目管理》、《建筑工程質(zhì)量通病與防治》、

《建筑工程計量與計價》等。主要任務：研究工程結構材料和構件的性能(xìngnéng)、設計原理、梁板

結構的設計方法及其構造要求。共六十七頁4課程(kèchéng)簡介

1.緒論2學時2.混凝土結構及其材料的力學性能4學時3.混凝土結構基本(jīběn)設計原則6學時4.鋼筋混凝土受彎構件截面承載力計算12學時5.鋼筋混凝土軸向受力（拉、壓）構件10學時6.受扭構件承載力計算2學時7.鋼筋混凝土結構的適用性和耐久性4學時8.預應力混凝土構件4學時9.鋼筋混凝土梁板結構14學時10.單層工業(yè)廠房結構11.混凝土框架結構

6學時12.砌體結構

13.鋼結構基礎知識+設計原理設計共六十七頁材性設計方法軸拉構件軸壓構件受彎構件受剪構件受扭構件變形、裂縫及結構的耐久性預應力混凝土結構樓蓋結構框架設計多、高層框架結構單廠設計基礎知識構件設計結構設計課程(kèchéng)簡介結構設計=基礎知識+構件設計(shèjì)原理與方法共六十七頁課程(kèchéng)簡介課程特點：學科(xuékē)跨度大，內(nèi)容多，尤其公式、符號及構造規(guī)定多，相關課程多，實踐性強。學習方法：1.理解概念，突出重點和難點學習。2.融會貫通，理清思路，勤學苦練。3.注意計算公式的假定和適用條件。4.熟悉結構設計規(guī)范，正確應用規(guī)范。

閉卷考試10%考勤、作業(yè)+20%期中成績+10%課內(nèi)設計+60%期末成績共六十七頁

1.1工程(gōngchéng)結構涉及的基本概念1.2工程結構(jiégòu)的分類新授內(nèi)容共六十七頁8第1章緒論(xùlùn)1.1工程結構簡介(jiǎnjiè)（buildingandcivilengineeringstructure）在房屋、橋梁、鐵路、公路、水工、港口等工程的建筑物、構筑物和設施中，以建筑材料制成的各種承重構件相互連接成一定形式的組合體的總稱即為工程結構。工程結構包括了建筑結構、道路工程、隧道工程、橋梁結構和特種結構等。秦嶺終南山隧道榆靖高速公路蘇通大橋石景山煤氣儲備罐共六十七頁9第1章緒論(xùlùn)1.1.1基本概念1.建筑物建筑物統(tǒng)稱建筑，一般指供人們生產(chǎn)、生活或者其他活動的房屋或者場所，例如工業(yè)建筑、房屋建筑、農(nóng)業(yè)建筑和園林建筑等等(děnɡděnɡ)。2.構筑物構筑物一般指人們不直接在內(nèi)進行生產(chǎn)和生活活動的場所。例如道路、橋梁、堤壩、隧道、水塔、煙囪、棧橋和蓄水池等等。

人是否直接在內(nèi)進行生產(chǎn)、生活或者其他活動。

1工程結構涉及的基本概念共六十七頁共六十七頁2003年建成，高508米、地下(dìxià)5層、地上101層

共六十七頁共六十七頁馬來西亞首都吉隆坡的雙子塔(PetronasTowers)，高1483英尺(yīngchǐ)(452米)，88層。這兩座高樓于1998年完工共六十七頁共六十七頁排名高層名稱竣工時間地點層數(shù)高度（m）1迪拜塔2010迪拜1608282臺北1012003臺北1015013上海環(huán)球金融中心2008上海1014924石油雙塔1996吉隆坡1884525西爾斯大廈1974芝加哥1104436金茂大廈2003上海884217國際金融中心2003香港884158中信廣場1997廣州803919地王大廈1996深圳6938410帝國大廈1931紐約102381全球排名前10位最高建筑(jiànzhù)共六十七頁共六十七頁17美國圣路易杰弗遜紀念拱門（GatewayArch)是一座不銹鋼拋物線形的建筑物，高192m，建于1965年，是目前世界最高的紀念碑。共六十七頁18共六十七頁19海洋工程構筑物——海上鉆井平臺共六十七頁20山西(shānxī)神頭二電廠的煙囪是我國單筒煙囪最高的，270m高。共六十七頁InstituteofManagement

QingdaoTechnologicalUniversity

2024/11/821共六十七頁223.建筑結構：房屋建筑和土木工程的建筑物的實體。

從狹義上說，指各種建筑物實體的承重骨架，也就是若干構件或部件按確定的方法(fāngfǎ)組成互相關聯(lián)的能承受作用的平面或空間體系。

1工程結構(jiégòu)涉及的基本概念共六十七頁23單層工業(yè)廠房(chǎngfáng)排架結構共六十七頁24“鳥巢(niǎocháo)”網(wǎng)架結構共六十七頁254.結構構件(member)：簡稱構件。指組成結構的單元(dānyuán)（桿件）。按受力狀態(tài)的不同，有受拉構件、受壓構件、受彎構件、受扭構件等。

1工程(gōngchéng)結構涉及的基本概念共六十七頁共六十七頁5.作用直接作用：荷載，作用在結構上的集中力或者分布力；

間接作用：引起結構外加變形(biànxíng)或者約束變形(biànxíng)的原因。

1工程結構(jiégòu)涉及的基本概念軸力（FN）剪力（Fs）彎矩（M）扭矩（T）。6.作用效應（S）由作用引起的結構或者結構構件的反應，例如內(nèi)力、變形或者裂縫等。共六十七頁

1工程(gōngchéng)結構涉及的基本概念7.結構抗力（R）結構或者構件抵抗作用效應的能力。結構抗力就包括(bāokuò)了結構的承載力（結構的強度）、結構的剛度和結構的耐久性。結構的承載力：一定的受力狀態(tài)和工作狀況下結構或者構件所能承受的最大內(nèi)力，或者達到不適于繼續(xù)承載時的變形時的相應的應力。結構的剛度：結構或者構件抵抗變形的能力。結構的耐久性：結構或者構件在使用的過程中，抵抗其自身或者環(huán)境的長期破壞作用，保持其原有的性能而不破壞，不變質(zhì)和大氣穩(wěn)定性的能力。共六十七頁知識(zhīshi)銜接通過第一(dìyī)部分基本概念的講解，我們能夠很清楚的工程結構中的基本概念了，其中我們講到了作用效應S和結構抗力R，誰能舉例說明一下？？？作用效應的大小與什么有關？？結構抗力的大小與什么有關？？共六十七頁S≤R作用(zuòyòng)效應結構(jiégòu)抗力知識銜接共六十七頁311.1.2研究工程結構的意義研究工程結構的主要意義在于：1）結構方案決定著建筑設計的平面、立面和剖面。2）結構的可能性是保證工程使用要求，材料的選用和施工難易的前提。3）經(jīng)濟合理的結構方案是成功(chénggōng)的設計的必然基礎。4）結構方案的選擇是工程設計審查的主要內(nèi)容。最后值得一提的是，工程結構是工程管理的基礎，是工程管理的對象，是工程管理的依據(jù)，是工程管理的目標。共六十七頁1.2工程結構的分類與應用(yìngyòng)概況種類定義優(yōu)點缺點應用金屬結構木結構砌體結構混凝土結構混合結構組合結構1.2.1按所用材料的不同(bùtónɡ)分類(從定義優(yōu)點缺點應用四個方面闡述)共六十七頁331.金屬結構(metalstructure)—由普通低碳鋼、普通低合金鋼或鋁合金的板材和型材采用焊縫、螺栓、鉚釘或鉸接(jiǎojiē)連接組成的結構。

分普通鋼結構（簡稱鋼結構）、冷彎薄壁型鋼(xínggāng)結構和鋁合金結構等三大類，以普通鋼結構用途最廣。共六十七頁鋼結構（1)強度高。（2)均質(zhì)及同向性。（3）具有(jùyǒu)可焊性。(4）工效高、工期短。共六十七頁巴黎埃菲爾鐵塔

建于1886年，1889年建成。塔高300m，天線高24m，建筑設計中最著名的是防范強風吹襲的對稱鋼結構設計，集實用與美感(měigǎn)于一體。每7年新漆一次，到現(xiàn)在一共刷了19次，用掉300t油漆鋼結構共六十七頁36鋼結構（5）易腐蝕(fǔshí)，需經(jīng)常油漆維護，故維護費用較高。主要(zhǔyào)缺點：(6)鋼結構的耐火性較差，當溫度達到250℃時，鋼結構的材質(zhì)將會發(fā)生較大變化；當溫度達到500℃時，結構會瞬間崩潰，完全喪失承載能力。(7)成本高。（“鳥巢”設計用鋼量4.2萬噸，耗資35億）共六十七頁37金屬結構的應用范圍：公共建筑的超高層樓房，重型車間(chējiān)的承重骨架，板結構、塔桅結構、橋梁結構、貯倉、工業(yè)與民用建筑的屋蓋結構。共六十七頁382.木結構(timberstructure)

—利用種子植物類的喬木（通稱(tōngchēng)樹木）作為承重構件材料的結構。采用方木、圓木、條木、板材連接做成。我國古時，木結構房屋很多，如宮殿、廟宇、塔等。近年來，因木材匱乏，很少采用。

下圖是木結構的幾個實例共六十七頁木結構寧波保國寺共六十七頁403.砌體結構(masonrystructure)優(yōu)點：1)可就地取材；2)耐火能力和耐久性好。3)保溫性好；4)施工工藝簡單，成本相對低廉。缺陷：1)砌體結構自重大。2)砌體結構強度低。3)現(xiàn)場作業(yè)量大。4)磚砌體材料的生產(chǎn)(shēngchǎn)侵占農(nóng)田，不利于環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。共六十七頁石家莊山寨版：骨架是鋼筋結構，“獅身”表面澆注水泥著成土黃色目前傾斜角度3.99°古希臘萬神殿（TheParthenon)帕提農(nóng)神廟建于公元前448~432年。采用大理石砌三級臺基，在平臺上用石塊疊成長立柱，在柱頂安放石過梁、石腰帶和飛檐，形成人字兩坡頂。共六十七頁42砌體結構的應用范圍：

砌體主要用于承受壓力的構件，房屋的基礎、內(nèi)外墻、柱等都可用砌體結構建造。無筋砌體房屋一般可建5～7層，配筋砌塊剪力墻結構房屋可建8～18層。在某些(mǒuxiē)石材豐富的地區(qū)，用毛石或料石建造房屋，目前已建到5層。

在交通運輸方面，砌體結構可用于橋梁、隧道工程；各種地下渠道、涵洞、擋土墻等也常用石材砌筑；在水利建設方面，可用石材砌筑壩、堰和渡槽等。共六十七頁434.混凝土結構(concretestructure)

—以混凝土為主制作(zhìzuò)的結構，它是素混凝土結構、鋼筋混凝土結構及預應力混凝土結構的總稱。在工程結構中是最主要的結構形式。1.就地取材，節(jié)約(jiéyuē)鋼筋；2.耐久性好，耐火性好；3.可模性好，便于結構型式的實現(xiàn)；4.現(xiàn)澆或裝配整體式結構的整體性好，剛度大。1.自重大g=25kN/m32.抗裂性差

輕骨料砼。

施加預應力。優(yōu)點：缺點：3.施工復雜，補強維修難。共六十七頁44共六十七頁45共六十七頁共六十七頁47混凝土結構應用范圍：混凝土結構的應用范圍非常廣泛，幾乎任何工程都可用它。除了一般工業(yè)與民用建筑構件廣泛采用鋼筋混凝土結構外，其他如特種結構的高煙囪、貯液池、水塔(shuǐtǎ)、貯倉、橋梁、道路路面等；公共建筑的高層樓房、大跨度會堂、劇院、展覽館等，也都可用鋼筋混凝土結構建造。

因此，混凝土結構成為本課程的主要研究對象。共六十七頁485.混合結構(mixedcomponentsstructure)—有多種結構(jiégòu)（砌體結構(jiégòu)、混凝土結構(jiégòu)、木結構(jiégòu)、輕型鋼結構(jiégòu)）的構件所組成的結構(jiégòu)。兼有各種結構(jiégòu)的優(yōu)缺點。共六十七頁496.組合結構(compositestructure)同一截面或各桿件由兩種或兩種以上材料制作，依靠交互作用或材料的粘結作用協(xié)同工作的結構。因為參與組合的材料能充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢并互相彌補對方之不足，能在結構性態(tài)、材料消耗、施工工藝或使用效果等方面顯示出較好的技術經(jīng)濟效益(jīnɡjìxiàoyì)。主要有鋼-混凝土組合結構：采用鋼構件和鋼筋混凝土構件，或鋼—混凝土組合構件共同組成的承重結構體系或抗側力結構體系。共六十七頁50深圳地王大廈(dàshà)結構是組合(zǔhé)結構。主樓外圍為鋼框架，內(nèi)為鋼筋混凝土核心筒。核心筒角部、縱橫墻交接處及洞口處設置型鋼混凝土柱，洞口上方有鋼梁連接。383.95m，81層。香港中國銀行大廈71層，天線頂端高368m。共六十七頁種類墻板結構框架結構延性框架板柱結構筒體結構懸掛結構排架結構框架-剪力墻剪力墻殼體結構懸索結構斜拉結構拱結構煙囪水塔貯倉定義4種2種1.2.2.按照受力和構造(gòuzào)特點的不同分類（16種）1.2工程結構的分類(fēnlèi)與應用概況共六十七頁521.墻板結構(wall-slabstructure)—由豎向構件為墻體和水平構件為樓板和屋面板所組成的房屋建筑結構。2.框架結構(framestructure)—由梁和柱以剛接或鉸接相連接成承重體系的房屋建筑結構。3.剪力墻結構(shearwallstructure)—在高層和多層建筑中，由一系列縱向、橫向的剪力墻（承重墻）和樓蓋組成，且豎向和水平作用均由剪力墻承受的結構。在側向荷載作用下，可以認為(rènwéi)剪力墻自身平面剛度較大，出平面剛度很小。

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框架結構共六十七頁534.框架—剪力墻結構(frame-shearwallstructure)—又稱框架-承重墻結構。簡稱框墻結構或框剪結構。在高層建筑或工業(yè)廠房中，承重墻和框架共同承受豎向和水平作用的一種組合型結構。5.筒體結構(tubestructure)—由豎向懸臂(xuánbì)的筒體組成能承受豎向、水平作用的高層建筑結構。筒體分剪力墻圍成的薄壁筒和由密柱框架圍成的框筒等。6.板柱結構(slab-columnstructure)—由水平構件為板和豎向構件為柱所組成的房屋建筑結構。如升板結構、無梁樓蓋結構、整體預應力板柱結構等。共六十七頁54共六十七頁55框筒體系(tǐxì)筒中筒體系(tǐxì)桁架筒體系多束筒體系共六十七頁567.懸掛結構(suspendedstructure)—將樓(屋)蓋荷載通過(tōngguò)吊桿傳遞到豎向承重體系的建筑結構。8.排架結構(framedbentstructure)—屋蓋承重構件在柱頂與柱鉸接，而柱與基礎為剛接的一種單層框架(kuànɡjià)。是一般單層工業(yè)廠房常用的結構形式。共六十七頁579.拱結構(archstructure)—由支座支承的一種曲線或折線形構件(gòujiàn)。它主要承受各種作用產(chǎn)生的軸向壓力。有時也承受彎矩、剪力或扭矩。有帶拉桿和不帶拉桿之分。10.殼體結構(shellstructure)—由各種形狀的殼與邊緣構件（梁、拱、桁架）組成的空間結構。11.懸索結構(cable-suspendedstructure)12.斜拉結構(cable-stayedstructure)共六十七頁58悉尼鋼桁架(héngjià)組合式拱橋共六十七頁59日本明石海峽大橋單索面混凝土斜拉橋

—法國Brottone橋共六十七頁6014.煙囪(chimney)—由筒體等組成承重體系，將煙氣排入高空的高聳構筑物。15.水塔(shuǐtǎ)(watertower)—由水柜和支筒或支架等組成承重體系，用于儲水和配水的高聳構筑物。16.貯倉(silos)—由豎壁和斗體等組成承重體系，用于貯存松散的原材料、燃料或糧食的構筑物。共六十七頁61共六十七頁621.2.3其他(qítā)分類1)按照幾何體系分為：(1)靜定結構(staticallydeterminatestructure)——結構構件為無贅余約束的幾何不變體系，用靜力平衡原理即可求解其作用效應。(2)超靜定結構(staticallyindeterminatestructure)——結構構件為有贅余約束的幾何不變體系，用靜力平衡原理和變形協(xié)調(diào)原理求解其作用效應。共六十七頁632)按照空間工作情況分為：(1)平面結構(planestructure)——組成的結構及其所受的外力(wàilì)，在計算中可視作為位于同一平面內(nèi)的計算結構