《建筑結(jié)構(gòu)》課件

《建筑結(jié)構(gòu)》課程大綱緒論建筑結(jié)構(gòu)的定義和作用建筑結(jié)構(gòu)的基本要求建筑結(jié)構(gòu)的分類材料力學(xué)基礎(chǔ)應(yīng)力和應(yīng)變的基本概念常用材料的力學(xué)性能平面應(yīng)力狀態(tài)與平面應(yīng)變狀態(tài)梁的彎曲理論受彎梁的內(nèi)力受彎梁的撓度固定梁和連續(xù)梁的計(jì)算結(jié)構(gòu)荷載自重荷載活荷載風(fēng)荷載1.緒論1建筑結(jié)構(gòu)是建筑物的重要組成部分，它承載著建筑物的自重以及各種荷載，確保建筑物的安全和穩(wěn)定性。2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須遵循安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀等基本原則，并滿足相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。建筑結(jié)構(gòu)的定義和作用建筑結(jié)構(gòu)是指建筑物中用來承載荷載并保證其穩(wěn)定性和安全性的各種構(gòu)件和體系。建筑結(jié)構(gòu)的主要作用包括：1.承載建筑物自重及各種外荷載；2.保證建筑物的整體穩(wěn)定性；3.為建筑物提供必要的空間和功能；4.滿足建筑物的安全性和耐久性要求。建筑結(jié)構(gòu)的基本要求安全性結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受各種荷載，確保建筑物在使用過程中不會發(fā)生破壞，保證人員安全。穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)應(yīng)能抵抗各種外力，保持建筑物在使用過程中不會發(fā)生傾倒或失衡。適用性結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足建筑物的使用功能，例如承載一定的重量、提供足夠的面積、滿足一定的隔音效果等。經(jīng)濟(jì)性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效益，選擇合適的材料和施工方法，盡量降低成本。建筑結(jié)構(gòu)的分類鋼結(jié)構(gòu)主要由鋼材制成，具有強(qiáng)度高、重量輕、抗震性能好等特點(diǎn)，常用于大型建筑物、橋梁、塔架等?；炷两Y(jié)構(gòu)主要由混凝土制成，具有強(qiáng)度高、耐久性好、造價(jià)低等特點(diǎn)，常用于房屋建筑、橋梁、水利工程等。砌體結(jié)構(gòu)主要由磚、石等材料砌筑而成，具有成本低、施工簡單等特點(diǎn)，常用于房屋建筑、圍墻、水池等。木結(jié)構(gòu)主要由木材制成，具有重量輕、加工方便、保溫性能好等特點(diǎn)，常用于房屋建筑、橋梁、家具等。2.材料力學(xué)基礎(chǔ)1材料力學(xué)是研究材料在各種外力作用下的力學(xué)行為的學(xué)科，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。2材料力學(xué)的基本概念包括應(yīng)力、應(yīng)變、彈性模量、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等。3材料力學(xué)的研究方法包括理論分析、實(shí)驗(yàn)測試和數(shù)值模擬等。應(yīng)力和應(yīng)變的基本概念應(yīng)力是指材料內(nèi)部抵抗外力的能力，是單位面積上所承受的力。應(yīng)變是指材料在外力作用下產(chǎn)生的變形，是材料變形量與原尺寸的比值。常用材料的力學(xué)性能鋼材鋼材具有高強(qiáng)度、高彈性模量、塑性好等特點(diǎn)，常用于建筑結(jié)構(gòu)中的受力構(gòu)件?；炷粱炷辆哂袕?qiáng)度高、耐久性好、造價(jià)低等特點(diǎn)，常用于建筑結(jié)構(gòu)中的承重構(gòu)件。木材木材具有重量輕、加工方便、保溫性能好等特點(diǎn)，常用于建筑結(jié)構(gòu)中的非承重構(gòu)件。磚磚具有成本低、施工簡單等特點(diǎn)，常用于建筑結(jié)構(gòu)中的圍護(hù)墻體。平面應(yīng)力狀態(tài)與平面應(yīng)變狀態(tài)平面應(yīng)力狀態(tài)是指物體內(nèi)部只有兩個(gè)方向上的應(yīng)力不為零，而第三個(gè)方向上的應(yīng)力為零。平面應(yīng)變狀態(tài)是指物體內(nèi)部只有兩個(gè)方向上的應(yīng)變不為零，而第三個(gè)方向上的應(yīng)變?yōu)榱?。平面?yīng)力狀態(tài)和平面應(yīng)變狀態(tài)是材料力學(xué)中常見的兩種應(yīng)力狀態(tài)。3.梁的彎曲理論受彎梁的內(nèi)力包括彎矩和剪力，是梁在彎曲變形時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生的力。1受彎梁的撓度是指梁在彎曲變形時(shí)，橫截面的中心線發(fā)生的位移。2固定梁和連續(xù)梁的計(jì)算固定梁和連續(xù)梁是常見的梁類型，需要進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算來確定其內(nèi)力和撓度。3受彎梁的內(nèi)力彎矩是指梁在彎曲變形時(shí)，橫截面上的內(nèi)力矩。剪力是指梁在彎曲變形時(shí)，橫截面上的內(nèi)力合力。受彎梁的撓度1梁的撓度是梁在彎曲變形時(shí)，橫截面的中心線發(fā)生的位移。2撓度的計(jì)算需要用到梁的彎曲剛度和外荷載的大小。3撓度的計(jì)算結(jié)果可以用來判斷梁的變形是否超過允許范圍。固定梁和連續(xù)梁的計(jì)算固定梁固定梁是指兩端固定在支座上的梁，其計(jì)算需要考慮固定端的約束力。連續(xù)梁連續(xù)梁是指跨越多個(gè)支座的梁，其計(jì)算需要考慮每個(gè)支座的約束力。4.結(jié)構(gòu)荷載自重荷載是指結(jié)構(gòu)自身所具有的重量，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要考慮的重要荷載之一?；詈奢d是指在結(jié)構(gòu)使用過程中，由于人員、物品、設(shè)備等活動產(chǎn)生的荷載，其大小和分布會隨時(shí)間變化。風(fēng)荷載是指風(fēng)對建筑物產(chǎn)生的荷載，其大小和方向會隨風(fēng)速和風(fēng)向變化。地震荷載是指地震時(shí)地殼運(yùn)動對建筑物產(chǎn)生的荷載，其大小和方向會隨地震烈度和震源距離變化。自重荷載自重荷載是指結(jié)構(gòu)自身所具有的重量，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要考慮的重要荷載之一。自重荷載的計(jì)算需要考慮結(jié)構(gòu)材料的密度、結(jié)構(gòu)的體積等因素。活荷載1活荷載是指在結(jié)構(gòu)使用過程中，由于人員、物品、設(shè)備等活動產(chǎn)生的荷載，其大小和分布會隨時(shí)間變化。2活荷載的設(shè)計(jì)值一般取其標(biāo)準(zhǔn)值乘以一個(gè)荷載系數(shù)，以考慮荷載的不確定性。3活荷載的計(jì)算需要考慮結(jié)構(gòu)的使用功能、荷載的分布范圍等因素。風(fēng)荷載風(fēng)荷載是指風(fēng)對建筑物產(chǎn)生的荷載，其大小和方向會隨風(fēng)速和風(fēng)向變化。風(fēng)荷載的計(jì)算需要考慮建筑物的高度、形狀、風(fēng)速、風(fēng)向等因素。風(fēng)荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的荷載之一，特別是高層建筑和橋梁等結(jié)構(gòu)。地震荷載1地震荷載是指地震時(shí)地殼運(yùn)動對建筑物產(chǎn)生的荷載，其大小和方向會隨地震烈度和震源距離變化。2地震荷載的計(jì)算需要考慮建筑物的地震區(qū)劃、地震烈度、建筑物的地基條件等因素。3地震荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的荷載之一，特別是抗震設(shè)防區(qū)內(nèi)的建筑物。5.結(jié)構(gòu)分析靜定結(jié)構(gòu)的分析靜定結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)的內(nèi)力可以由平衡方程直接求解，不需要考慮結(jié)構(gòu)的變形。超靜定結(jié)構(gòu)的分析超靜定結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)的內(nèi)力無法由平衡方程直接求解，需要考慮結(jié)構(gòu)的變形，一般采用力法或位移法進(jìn)行計(jì)算。結(jié)構(gòu)受力分析的基本原理包括平衡方程、變形協(xié)調(diào)方程、材料本構(gòu)關(guān)系等，是結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)。靜定結(jié)構(gòu)的分析靜定結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)的內(nèi)力可以由平衡方程直接求解，不需要考慮結(jié)構(gòu)的變形。靜定結(jié)構(gòu)的分析方法相對簡單，可以通過簡單的力學(xué)分析來確定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形。超靜定結(jié)構(gòu)的分析力法力法是通過引入未知力來求解結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，需要建立力法方程并進(jìn)行求解。位移法位移法是通過引入未知位移來求解結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，需要建立位移法方程并進(jìn)行求解。結(jié)構(gòu)受力分析的基本原理平衡方程是指結(jié)構(gòu)在靜力平衡條件下的力學(xué)關(guān)系，即所有外力與內(nèi)力的合力為零。變形協(xié)調(diào)方程是指結(jié)構(gòu)變形之間的關(guān)系，即結(jié)構(gòu)的變形必須滿足幾何協(xié)調(diào)性。材料本構(gòu)關(guān)系是指結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系，反映了材料的力學(xué)特性。6.混凝土結(jié)構(gòu)1混凝土結(jié)構(gòu)是指以混凝土為主要材料的結(jié)構(gòu)體系，具有強(qiáng)度高、耐久性好、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代建筑中應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)體系之一。2混凝土的材料性能主要包括強(qiáng)度、耐久性、抗裂性、抗?jié)B性等方面。3混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要包括受壓構(gòu)件、受拉構(gòu)件等方面的設(shè)計(jì)?；炷恋牟牧闲阅芑炷恋膹?qiáng)度是指其抵抗外力的能力，一般用抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度來表示。混凝土的耐久性是指其抵抗環(huán)境因素侵蝕的能力，包括抗凍性、抗鹽性、抗腐蝕性等。受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)截面尺寸的確定根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況和混凝土的強(qiáng)度來確定受壓構(gòu)件的截面尺寸，以滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求。鋼筋的配置根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況和混凝土的強(qiáng)度來配置鋼筋，以提高混凝土的抗拉能力和抗裂能力。受拉構(gòu)件的設(shè)計(jì)受拉構(gòu)件的設(shè)計(jì)需要考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度較低，一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)其抗拉能力。受拉構(gòu)件的設(shè)計(jì)需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況來確定鋼筋的配置，以滿足強(qiáng)度和抗裂能力要求。7.鋼結(jié)構(gòu)鋼材的材料性能鋼材具有強(qiáng)度高、彈性模量高、塑性好、加工方便等特點(diǎn)，是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中常用的材料之一。受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)的受壓構(gòu)件一般采用型鋼或鋼板組合而成，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮其穩(wěn)定性、強(qiáng)度和承載能力。受拉和受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)的受拉和受彎構(gòu)件一般采用型鋼或鋼板組合而成，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮其強(qiáng)度和剛度要求。鋼材的材料性能鋼材的強(qiáng)度是指其抵抗外力的能力，一般用屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度來表示。鋼材的塑性是指其在屈服后發(fā)生較大變形而不破壞的能力，塑性好的鋼材可以承受較大的變形。受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)截面尺寸的確定根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況和鋼材的強(qiáng)度來確定受壓構(gòu)件的截面尺寸，以滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求。連接方式的選擇根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況和鋼材的特性來選擇連接方式，常用的連接方式包括焊接、螺栓連接等。受拉和受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)受拉構(gòu)件的設(shè)計(jì)需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況來確定鋼材的截面尺寸和連接方式。受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況來確定鋼材的截面形狀、尺寸和連接方式。8.砌體結(jié)構(gòu)1砌體結(jié)構(gòu)是指以磚、石等材料砌筑而成的結(jié)構(gòu)體系，具有造價(jià)低、施工簡單等優(yōu)點(diǎn)，常用于房屋建筑、圍墻等。2砌體材料的性能主要包括強(qiáng)度、耐久性、抗?jié)B性等方面。3砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要包括受力分析、強(qiáng)度計(jì)算、穩(wěn)定性計(jì)算等方面。砌體材料的性能砌體材料的強(qiáng)度是指其抵抗外力的能力，一般用抗壓強(qiáng)度來表示。砌體材料的耐久性是指其抵抗環(huán)境因素侵蝕的能力，包括抗凍性、抗鹽性、抗腐蝕性等。砌體結(jié)構(gòu)的受力分析墻體受力分析墻體受力分析需要考慮墻體的自重、活荷載、風(fēng)荷載等因素，并根據(jù)受力情況來確定墻體的厚度和構(gòu)造。柱子受力分析柱子受力分析需要考慮柱子的自重、樓板荷載、屋頂荷載等因素，并根據(jù)受力情況來確定柱子的截面尺寸和構(gòu)造。砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算是指根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況和砌體材料的強(qiáng)度來確定砌體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是否滿足要求。穩(wěn)定性計(jì)算穩(wěn)定性計(jì)算是指根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況和砌體結(jié)構(gòu)的尺寸來確定砌體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是否滿足要求。構(gòu)造設(shè)計(jì)構(gòu)造設(shè)計(jì)是指根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況和砌體材料的特性來設(shè)計(jì)砌體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，包括砌筑方法、砂漿配比、砌體加固等方面的設(shè)計(jì)。9.基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)1基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是建筑物的重要組成部分，其作用是將建筑物的荷載傳遞到地基，確保建筑物的安全和穩(wěn)定性。2基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要根據(jù)地基的承載力、建筑物的荷載、建筑物的類型等因素進(jìn)行。3基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的類型主要分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)，淺基礎(chǔ)用于承載力較高的地基，深基礎(chǔ)用于承載力較低的地基。淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)需要根據(jù)地基的承載力、建筑物的荷載、建筑物的類型等因素進(jìn)行。常用的淺基礎(chǔ)類型包括條形基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)等。樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)樁基類型選擇根據(jù)地基的承載力、建筑物的荷載、建筑物的類型等因素來選擇合適的樁基類型，例如預(yù)制樁、灌注樁等。樁基布置根據(jù)建筑物的荷載和地基的承載力來布置樁基，以確保樁基能夠承受建筑物的荷載。樁基承載力計(jì)算根據(jù)樁基的類型、尺寸、地基的承載力等因素來計(jì)算樁基的承載力，以確保樁基能夠承受建筑物的荷載?；A(chǔ)處理技術(shù)基礎(chǔ)處理技術(shù)是指對地基進(jìn)行處理，以提高地基的承載力，滿足建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的需要。常用的基礎(chǔ)處理技術(shù)包括換填、壓實(shí)、排水、灌漿、化學(xué)處理等。10.結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)地震作用分析地震作用分析是指根據(jù)地震的烈度、震源距離、地基條件等因素來確定地震時(shí)建筑物所受到的力學(xué)作用?？拐鹪O(shè)計(jì)原則抗震設(shè)計(jì)原則包括結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、延性、耗能等方面的要求，以確保建筑物在發(fā)生地震時(shí)能夠安全地抵抗地震力的作用。常用抗震措施常用的抗震措施包括增大結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度、設(shè)置抗震節(jié)點(diǎn)、采用抗震材料等。地震作用分析地震作用分析需要考慮地震的烈度、震源距離、地基條件等因素，并根據(jù)這些因素來確定地震時(shí)建筑物所受到的力學(xué)作用。地震作用分析的方法包括地震動參數(shù)法、地震反應(yīng)譜法等?？拐鹪O(shè)計(jì)原則強(qiáng)度原則是指結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時(shí)，能夠承受地震力的作用而不發(fā)生破壞。剛度原則是指結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時(shí)，能夠抵抗地震力的作用，避免產(chǎn)生過大的變形。延性原則是指結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時(shí)，能夠承受一定的變形而不發(fā)生破壞，保證結(jié)構(gòu)的整體性。耗能原則是指結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時(shí)，能夠通過變形耗散地震能量，降低地震力的作用效果。常用抗震措施增大結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，可以提高結(jié)構(gòu)抗震能力，避免在地震作用下發(fā)生破壞。設(shè)置抗震節(jié)點(diǎn)，可以提高結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力，減輕地震力的作用效果。采用抗震材料，可以提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、延性和耗能能力，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。11.結(jié)構(gòu)安全檢測與加固結(jié)構(gòu)安全檢測方法結(jié)構(gòu)安全檢測方法包括目測檢查、儀器檢測、試驗(yàn)檢測等，以評估結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和使用性能。結(jié)構(gòu)加固技術(shù)結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是指對已建的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，以提高結(jié)構(gòu)的承載能力、抗震能力、耐久性等性能。結(jié)構(gòu)安全檢測方法目測檢查是指通過肉眼觀察結(jié)構(gòu)的表面，判斷結(jié)構(gòu)是否存在裂縫、變形、腐蝕等缺陷。儀器檢測是指通過使用儀器對結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，例如使用應(yīng)變計(jì)、加速度計(jì)等儀器來測量結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變、振動等參數(shù)。結(jié)構(gòu)加固