《建筑結(jié)構(gòu)選型概論》課件

建筑結(jié)構(gòu)選型概論建筑結(jié)構(gòu)選型是建筑設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，直接影響建筑物的安全、經(jīng)濟(jì)性和使用壽命。建筑結(jié)構(gòu)的作用承載荷載承受來(lái)自建筑物本身的重量，例如墻壁、樓板、屋頂?shù)?。同時(shí)還要承受來(lái)自外部的荷載，例如風(fēng)力、地震、雪荷載等。保證安全確保建筑物在各種荷載作用下保持穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生坍塌或倒塌事故。提供安全的空間，保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型概述建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型多種多樣，每種結(jié)構(gòu)類(lèi)型都有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)。常見(jiàn)的建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型包括框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和裝配式結(jié)構(gòu)等。不同的結(jié)構(gòu)類(lèi)型適用于不同的建筑物，需要根據(jù)建筑物的功能、規(guī)模、地質(zhì)條件、經(jīng)濟(jì)因素等綜合考慮。承重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)概述1定義承重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是建筑結(jié)構(gòu)中承載荷載的主要部分2功能將建筑物自身的重量和使用荷載傳遞到地基3分類(lèi)框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)等4影響因素建筑功能、建筑規(guī)模、建筑材料承重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮安全性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性等因素。不同類(lèi)型的承重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具有不同的特點(diǎn)和適用范圍?？蚣芙Y(jié)構(gòu)柱和梁系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)由柱子、梁和樓板組成，形成堅(jiān)固的骨架?？臻g靈活性和適應(yīng)性框架結(jié)構(gòu)具有較高的空間適應(yīng)性，適合各種建筑功能需求。施工方便框架結(jié)構(gòu)施工工藝成熟，周期較短，適合大規(guī)模建筑施工。剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)是高層建筑中常見(jiàn)的承重結(jié)構(gòu)形式。剪力墻由混凝土墻體構(gòu)成，具有較高的抗側(cè)力能力，能夠有效抵抗地震和風(fēng)荷載。剪力墻通常布置在建筑物的核心部位，例如電梯井、樓梯間等，并與樓板和屋頂相連接，形成整體的抗震體系。剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于抗震性能好、造價(jià)低廉、施工方便。常見(jiàn)的剪力墻結(jié)構(gòu)類(lèi)型包括：核心筒剪力墻結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)等。剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍廣泛，適用于各種高層建筑，例如住宅樓、辦公樓、酒店等。筒中筒結(jié)構(gòu)筒中筒結(jié)構(gòu)由內(nèi)筒和外筒組成，內(nèi)筒通常為核心筒，外筒為外圍結(jié)構(gòu)，兩者之間形成空腔。這種結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，可有效提高建筑物的整體穩(wěn)定性。筒中筒結(jié)構(gòu)通常用于高層建筑，可以有效地抵抗風(fēng)荷載，并提供更大的空間利用率。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)空間曲面結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由一系列相互交織的桿件或板件組成，形成空間曲面，具有良好的承載能力和抗震性能。輕質(zhì)高強(qiáng)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)通常采用鋼材或輕型材料，重量輕，強(qiáng)度高，可以節(jié)省材料成本。應(yīng)用廣泛網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于大型體育場(chǎng)館、展覽館、機(jī)場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)等建筑。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是指在混凝土澆筑前或后，在鋼筋或鋼絞線中預(yù)先施加一定的拉力，使混凝土處于壓應(yīng)力狀態(tài)，以提高結(jié)構(gòu)的承載能力、剛度和抗裂性。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于大型橋梁、高層建筑、水利工程和工業(yè)廠房等領(lǐng)域。裝配式結(jié)構(gòu)裝配式結(jié)構(gòu)是指在工廠預(yù)制好結(jié)構(gòu)構(gòu)件，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)拼裝、連接，形成整體結(jié)構(gòu)體系的建筑結(jié)構(gòu)形式。裝配式結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn):施工周期短、效率高；現(xiàn)場(chǎng)管理便捷，減少現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)；提高施工質(zhì)量，減少現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量缺陷；有利于節(jié)約資源，降低能耗；有利于建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則安全性結(jié)構(gòu)必須能夠安全地承受各種荷載，確保建筑物不會(huì)倒塌。適用性結(jié)構(gòu)必須滿足建筑物使用功能需求，例如空間布局、舒適度和美觀性。經(jīng)濟(jì)性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能經(jīng)濟(jì)合理，盡量降低建造成本和維護(hù)成本。耐久性結(jié)構(gòu)應(yīng)具有較長(zhǎng)的使用壽命，能夠經(jīng)受住各種環(huán)境條件的考驗(yàn)，例如溫度變化、地震和腐蝕。荷載組合與作用效應(yīng)荷載種類(lèi)作用效應(yīng)永久荷載結(jié)構(gòu)自重、墻體、樓板等可變荷載人員、家具、設(shè)備等風(fēng)荷載建筑物表面風(fēng)壓地震荷載地震力雪荷載屋頂積雪結(jié)構(gòu)安全性分析結(jié)構(gòu)安全性分析是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分，旨在確保建筑物在使用壽命內(nèi)能夠安全可靠地承受各種荷載和環(huán)境影響。結(jié)構(gòu)安全性分析方法主要包括極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法、概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法、可靠度分析法等。極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法是最常用的方法，它根據(jù)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)，確定結(jié)構(gòu)的承載能力和安全儲(chǔ)備。結(jié)構(gòu)耐久性分析結(jié)構(gòu)耐久性是指建筑物在使用壽命內(nèi)抵抗各種環(huán)境因素影響的能力，例如腐蝕、凍融、鹽堿等。結(jié)構(gòu)耐久性分析評(píng)估結(jié)構(gòu)在使用壽命內(nèi)的安全性和功能性，預(yù)測(cè)其性能衰減趨勢(shì)，并制定相應(yīng)的維護(hù)措施。50年一般建筑物設(shè)計(jì)使用年限100年橋梁等重要基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)使用年限200年大型水利水電工程設(shè)計(jì)使用年限結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分，旨在提高建筑物的抗震能力，確保建筑物在發(fā)生地震時(shí)能夠安全抵抗地震力的作用?？拐鹪O(shè)計(jì)主要考慮地震力的作用，并根據(jù)建筑物的類(lèi)型、規(guī)模、重要性以及地震烈度等因素進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?？拐鹪O(shè)計(jì)方法主要包括抗震設(shè)防、抗震措施和抗震驗(yàn)算等。抗震設(shè)防是指根據(jù)地震烈度確定建筑物的抗震等級(jí)，抗震等級(jí)越高，建筑物抗震性能越強(qiáng)?？拐鸫胧┦侵覆扇〉拇胧﹣?lái)提高建筑物的抗震能力，常用的抗震措施包括加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震能力、提高結(jié)構(gòu)的剛度和韌性等?？拐痱?yàn)算是指對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震分析，確保結(jié)構(gòu)能夠滿足抗震規(guī)范的要求，滿足安全性能要求。建筑物基礎(chǔ)選型建筑物基礎(chǔ)是建筑物與地基之間的連接部分，是傳遞建筑物荷載至地基的關(guān)鍵部位?；A(chǔ)類(lèi)型應(yīng)根據(jù)地基條件、建筑物荷載、地下水位等因素綜合考慮，以確保建筑物的安全、耐久性和經(jīng)濟(jì)性。1地基條件土質(zhì)、承載力2建筑物荷載自重、活荷載3地下水位深度、水位變化4經(jīng)濟(jì)因素造價(jià)、工期基礎(chǔ)類(lèi)型及特點(diǎn)1淺基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)埋深較淺，適用于地基承載力較好的區(qū)域，施工簡(jiǎn)便、成本較低。常見(jiàn)類(lèi)型有條形基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)。2深基礎(chǔ)深基礎(chǔ)埋深較深，適用于地基承載力較差的區(qū)域，可將荷載傳遞到更深、更穩(wěn)定的地層。常見(jiàn)類(lèi)型有樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)和地下連續(xù)墻基礎(chǔ)。3特殊基礎(chǔ)特殊基礎(chǔ)針對(duì)特殊地基條件或建筑物荷載特點(diǎn)設(shè)計(jì)，例如，抗浮基礎(chǔ)、抗滑基礎(chǔ)和軟土地基基礎(chǔ)等。地基承載能力分析地基承載力是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的參數(shù)。根據(jù)地基土的性質(zhì)和深度，以及建筑物的荷載大小，確定地基承載力能夠確保建筑物的安全和穩(wěn)定。地基承載能力分析方法包括現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)兩種。1標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)利用標(biāo)準(zhǔn)貫入錘，測(cè)量錘擊次數(shù)，進(jìn)而確定土層的密度和強(qiáng)度。2靜力觸探試驗(yàn)利用靜力觸探桿，測(cè)量探針的貫入阻力，進(jìn)而確定土層的強(qiáng)度和壓縮性。3原位測(cè)試在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行原位測(cè)試，例如平板載荷試驗(yàn)，可以更準(zhǔn)確地確定地基的承載力。4室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)采集的土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，例如三軸剪切試驗(yàn)，可以更全面地了解土層的性質(zhì)和強(qiáng)度?；A(chǔ)沉降控制基礎(chǔ)沉降是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須考慮的重要因素，過(guò)大的沉降會(huì)導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)破壞。控制方法描述地基處理改善地基土的物理性質(zhì)，提高承載力?；A(chǔ)形式優(yōu)化采用剛性基礎(chǔ)或復(fù)合基礎(chǔ)，減小沉降差異。沉降觀測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)沉降情況，及時(shí)采取措施。建筑結(jié)構(gòu)材料選型混凝土結(jié)構(gòu)承載力強(qiáng)、耐久性好、成本低，適用于各種類(lèi)型的建筑結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、重量輕、可塑性強(qiáng)，適用于跨度大、荷載重的建筑木結(jié)構(gòu)環(huán)保、節(jié)能、施工速度快，適用于低層建筑和住宅砌體結(jié)構(gòu)成本低、施工簡(jiǎn)單、保溫性能好，適用于低層建筑和非承重墻鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)的類(lèi)型之一。它由鋼筋和混凝土組成，通過(guò)鋼筋的抗拉強(qiáng)度和混凝土的抗壓強(qiáng)度共同作用，形成堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)體系。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括成本低、施工方便、耐用性強(qiáng)等。它廣泛應(yīng)用于各種建筑工程，例如住宅、商業(yè)建筑、工業(yè)廠房等。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)提高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力，可以有效提高混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體承載力。減小裂縫預(yù)應(yīng)力混凝土在構(gòu)件中產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，抵消或部分抵消外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而減少裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。節(jié)省材料由于預(yù)應(yīng)力混凝土的強(qiáng)度較高，可以采用較小的截面尺寸，從而節(jié)省材料，降低工程造價(jià)。應(yīng)用廣泛預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在橋梁、建筑、水利等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為工程建設(shè)提供了更優(yōu)的方案。鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)由鋼材制成，具有強(qiáng)度高、自重輕、抗震性能好、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于高層建筑、橋梁、大型廠房、體育場(chǎng)館等。鋼結(jié)構(gòu)選型需考慮建筑功能需求、經(jīng)濟(jì)因素、材料性能、施工工藝等因素。鋼結(jié)構(gòu)施工需嚴(yán)格控制鋼材質(zhì)量，并進(jìn)行防腐蝕處理，以延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命。鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需考慮抗風(fēng)荷載、地震荷載等因素，確保結(jié)構(gòu)安全可靠。木結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)建筑具有環(huán)保、輕質(zhì)、高強(qiáng)度、保溫性能好等特點(diǎn)，在住宅、商業(yè)建筑和公共建筑中得到廣泛應(yīng)用。木材作為可再生資源，在使用過(guò)程中能有效減少碳排放，符合可持續(xù)發(fā)展理念。木結(jié)構(gòu)建筑施工周期短、造價(jià)相對(duì)較低，并且可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要靈活調(diào)整，滿足個(gè)性化需求。此外，木結(jié)構(gòu)建筑的隔熱性能好，能有效降低能源消耗，減少建筑能耗成本。砌體結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)與現(xiàn)代結(jié)合砌體結(jié)構(gòu)歷史悠久，廣泛應(yīng)用于房屋建筑中。現(xiàn)代材料技術(shù)提升了砌體的性能，使其更具優(yōu)勢(shì)。耐久性與經(jīng)濟(jì)性水泥磚砌體結(jié)構(gòu)具有良好的耐久性，抗壓強(qiáng)度高，并且成本相對(duì)較低。設(shè)計(jì)靈活多樣砌體結(jié)構(gòu)允許靈活的設(shè)計(jì)方案，適用于各種建筑形式，可以滿足不同功能需求。結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)節(jié)點(diǎn)連接保證結(jié)構(gòu)安全，避免結(jié)構(gòu)失效。受力合理避免應(yīng)力集中，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。施工便捷簡(jiǎn)化施工過(guò)程，提高施工效率。美觀實(shí)用提高建筑整體美觀度，滿足功能需求。結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)保證構(gòu)件能夠承受荷載，不發(fā)生斷裂或過(guò)大變形，滿足安全要求。剛度設(shè)計(jì)確保構(gòu)件在荷載作用下，變形滿足使用要求，避免過(guò)大撓度或振動(dòng)。穩(wěn)定性設(shè)計(jì)防止構(gòu)件在荷載作用下發(fā)生失穩(wěn)，如彎曲或扭轉(zhuǎn)失效。耐久性設(shè)計(jì)確保構(gòu)件在使用壽命內(nèi)，能夠抵抗環(huán)境因素侵蝕，保持良好的性能。整體性能分析方法有限元分析有限元分析是一種數(shù)值方法，用于模擬結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為，可以預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。非線性分析非線性分析可以考慮材料非線性、幾何非線性以及荷載非線性，更準(zhǔn)確地評(píng)估結(jié)構(gòu)在復(fù)雜工況下的性能。振動(dòng)分析振動(dòng)分析可以評(píng)估結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)荷載作用下的振動(dòng)響應(yīng)，確保結(jié)構(gòu)的抗震性能和舒適性。穩(wěn)定性分析穩(wěn)定性分析可以評(píng)估結(jié)構(gòu)在荷載作用下的穩(wěn)定性，判斷結(jié)構(gòu)是否會(huì)發(fā)生失穩(wěn)破壞。綜合評(píng)價(jià)與選型技術(shù)指標(biāo)結(jié)構(gòu)安全、耐久