第1章-绪论-梁和悬挑结构课件.ppt

1、建筑结构选型绪论课程性质专业必修课课程设置共8周，32学时教学目的通过本课程的学习，熟悉并掌握建筑结构选型的基本知识，理解结构体系与建筑型式之间的关系，为今后的建筑设计打下良好的基础基本内容常用的建筑结构型式及其结构组成、构造要点、布置方式、受力特点和适用范围等考核方式0 绪论 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 结构材料性能对结构选型的影响结构材料性能对结构选型的影响0.4 施工技术水平对建筑结构选型的影响施工技术水平对建筑结构选型的影响0.5 结构计算手段和设计理论的发展结构计算手段和设计理论的发展0.6 经济因素对于结构选型的制约经济因素对于结构选型的制约0.

2、7 建筑结构的分类建筑结构的分类0.1 概述概述v 建筑结构：在建筑物中，用来承受荷载、抵抗变形的骨架。建筑结构：在建筑物中，用来承受荷载、抵抗变形的骨架。v 结构所受到的作用：自重和外部荷载、变形、环境作用。结构所受到的作用：自重和外部荷载、变形、环境作用。v 所有这些因素都同时作用在建筑物上。正是建筑物的结构所有这些因素都同时作用在建筑物上。正是建筑物的结构体系承担着这些作用（荷载）。结构失效将带来巨大损失。体系承担着这些作用（荷载）。结构失效将带来巨大损失。好的建筑设计方案必须要有好的结构形式作为支撑才能实好的建筑设计方案必须要有好的结构形式作为支撑才能实现。现。v 结构形式关系到建筑物

3、是否安全、适用、经济、美观。结构形式关系到建筑物是否安全、适用、经济、美观。v 建筑设计是一项综合性的工作，需要建筑、结构、施工、建筑设计是一项综合性的工作，需要建筑、结构、施工、工艺、设备、预算等各个专业工种的协调配合。工艺、设备、预算等各个专业工种的协调配合。0.2 建筑物的功能要求：建筑物的功能要求：空间要求、使用功能要求以及美观要求空间要求、使用功能要求以及美观要求v 结构形式应与建筑物使用空间的要求相适应结构形式应与建筑物使用空间的要求相适应 建筑物的尺度、体量大小和空间组合关系都应根据建筑物的尺度、体量大小和空间组合关系都应根据使用者使用者对对建筑物客观空间环境的要求来加以确定。体

4、育馆、剧场、建筑物客观空间环境的要求来加以确定。体育馆、剧场、住宅、工业建筑对使用空间有着不同的要求。住宅、工业建筑对使用空间有着不同的要求。v 尽量减小结构体系本身所占用的空间高度尽量减小结构体系本身所占用的空间高度v 建筑物的使用要求与结构的合理几何形体相结合建筑物的使用要求与结构的合理几何形体相结合 建筑物的声学建筑物的声学条件条件与结构的合理几何与结构的合理几何形体形体，应注意和善于利，应注意和善于利用结构几何用结构几何形体形体对声学效果的影响。对声学效果的影响。v 采光照明与结构的合理几何形体相结合采光照明与结构的合理几何形体相结合v 排水与结构的合理几何图形排水与结构的合理几何图形

5、v 美观功能要求美观功能要求 结构是构成建筑艺术形象的重要因素，结构本身也富有结构是构成建筑艺术形象的重要因素，结构本身也富有美学表现力。美学表现力。附贴式装饰、浓妆艳抹、堆砌贵重的装饰材料，只能给附贴式装饰、浓妆艳抹、堆砌贵重的装饰材料，只能给人虚假、庸俗的感觉，浪费人力、物力、又不坚固、耐人虚假、庸俗的感觉，浪费人力、物力、又不坚固、耐久。久。意大利建筑师奈尔维作品，意大利意大利建筑师奈尔维作品，意大利佛佛罗伦萨运动大看台，罗伦萨运动大看台，就是建筑艺术与结构体系的完美结合的典型。就是建筑艺术与结构体系的完美结合的典型。n 罗马小体育馆：采用外露的叉形斜柱，有力的把巨大的装配整体式钢筋砼网

6、肋型扁圆球壳托起，结构清晰、欢快，极富结构力度。n 意大利佛罗伦萨运动场大看台钢筋混凝土梁板结构，雨蓬的挑梁伸出17m。把雨蓬的挑梁外形与其弯矩图（二次抛物线）统一起来。但又不是简单的统一，建筑师利用混凝土的可塑性对挑梁的外轮廊进行了艺术处理，在挑梁的支座附近挖了一个三角形孔，既减耗了结构重力，也获得了很好的艺术效果。0.3 结构材料性能对结构选型的影响结构材料性能对结构选型的影响v 组成结构的材料有很多种，如砖、石、木、混凝土、钢、组成结构的材料有很多种，如砖、石、木、混凝土、钢、铝、塑料以及各种复合材料等。这些材料的物理力学性质铝、塑料以及各种复合材料等。这些材料的物理力学性质和对环境作用

7、的承受能力各不相同。因此，合理的结构形和对环境作用的承受能力各不相同。因此，合理的结构形式应能充分发挥所用建筑材料的特性。式应能充分发挥所用建筑材料的特性。v 确定结构形式时应遵循的原则：确定结构形式时应遵循的原则：（1）选择能充分发挥材料性能的结构形式。）选择能充分发挥材料性能的结构形式。如：桁架、拱、悬索等结构形式。如：桁架、拱、悬索等结构形式。（2）合理地选用结构材料）合理地选用结构材料砌体结构抗压强度高但抗弯、抗剪、抗拉强度低砌体结构抗压强度高但抗弯、抗剪、抗拉强度低钢筋混凝土结构抗弯、抗剪强度较高，但自重大钢筋混凝土结构抗弯、抗剪强度较高，但自重大钢结构抗拉强度高，自重轻，注意其稳定

8、性及节点构造钢结构抗拉强度高，自重轻，注意其稳定性及节点构造组合结构组合结构高强度混凝土高强度混凝土0.4 施工技术水平对建筑结构选型的影响施工技术水平对建筑结构选型的影响v 施工技术是实现先进结构形式的保障施工技术是实现先进结构形式的保障 施工技术的发展使得过去许多不可能完成的工程得以实现。施工技术的发展使得过去许多不可能完成的工程得以实现。如混凝土泵使得向超高层建筑输送混凝土成为可能。（特如混凝土泵使得向超高层建筑输送混凝土成为可能。（特别是大型公共工程，如桥梁、隧道等。）别是大型公共工程，如桥梁、隧道等。）v 结构选型要考虑实际施工条件结构选型要考虑实际施工条件0.5 结构计算手段和设计

9、理论的发展结构计算手段和设计理论的发展v 计算手段的提升对复杂新型结构的设计产生了影响。计算手段的提升对复杂新型结构的设计产生了影响。v 抗震设计理论的研究和发展抗震设计理论的研究和发展 目前，人类对地震的认识还不够全面，结构设计中的抗震设目前，人类对地震的认识还不够全面，结构设计中的抗震设计计算无法涵盖所有可能遇到的影响因素。因此，运用概计计算无法涵盖所有可能遇到的影响因素。因此，运用概念设计从总体上来提高建筑结构的抗震能力是抗震设计的念设计从总体上来提高建筑结构的抗震能力是抗震设计的重要原则。重要原则。0.6 经济因素对于结构造型的影响经济因素对于结构造型的影响v 建造原则建造原则：适用、

10、经济、安全、美观：适用、经济、安全、美观v 综合经济分析：综合经济分析：（1）不但要考虑某个结构方案付诸实施时的一次性费用，还）不但要考虑某个结构方案付诸实施时的一次性费用，还要考虑其全寿命周期费用要考虑其全寿命周期费用（2）综合考虑建造成本、劳动力和能源的消耗）综合考虑建造成本、劳动力和能源的消耗（3）某些生产性建筑应考虑一次性初始投资和建设速度问题）某些生产性建筑应考虑一次性初始投资和建设速度问题0.7 建筑结构的分类建筑结构的分类 v 建筑结构按材料分类建筑结构按材料分类1.混凝土结构混凝土结构2.砌体结构（砖、砌块、石）砌体结构（砖、砌块、石）3.钢结构钢结构4.木结构木结构5.索和膜

11、结构索和膜结构6.组合结构组合结构7.其它金属结构（铝合金、不锈钢）其它金属结构（铝合金、不锈钢）v 建筑结构按受力和构造特点分类建筑结构按受力和构造特点分类 混合结构体系混合结构体系多层和高层建筑结构多层和高层建筑结构 框架结构体系框架结构体系 剪力墙结构体系剪力墙结构体系 筒体结构体系筒体结构体系 平面结构体系：梁、桁架、平面结构体系：梁、桁架、2.单层大跨度建筑结构单层大跨度建筑结构 刚架、拱刚架、拱 空间结构体系：薄壳、网架空间结构体系：薄壳、网架 网壳、悬索、网壳、悬索、索和膜索和膜建筑结构选型第1章 梁和悬挑结构第1章 梁和悬挑结构 1.1 梁的型式梁的型式1.2 梁的受力与变形梁

12、的受力与变形1.3 梁式结构工程实例梁式结构工程实例1.4 悬挑结构悬挑结构1.1 梁的型式梁的型式v 梁是建筑中应用最广泛、结构中最基本的构件，历史悠久。梁是建筑中应用最广泛、结构中最基本的构件，历史悠久。梁梁(beam)主要承受垂直于梁轴线方向的荷载作用。主要承受垂直于梁轴线方向的荷载作用。v 按材料分类按材料分类石、木、钢、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢石、木、钢、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢-钢筋混凝土钢筋混凝土v 按截面形式分类按截面形式分类钢筋混凝土梁：矩形、钢筋混凝土梁：矩形、T形、花篮形、工字形、箱型，较大形、花篮形、工字形、箱型，较大跨度时可采用预应力薄腹梁（双坡、鱼腹、空腹）

13、。跨度时可采用预应力薄腹梁（双坡、鱼腹、空腹）。钢梁：一般为工字形、槽形一般为工字形、槽形v 按支座约束条件分类按支座约束条件分类静定、超静定静定、超静定单跨、多跨v 按支承方式分类简支梁、悬臂梁、连续梁超静定梁 静定梁静定多跨梁连续梁悬臂梁1.2 梁的受力与变形梁的受力与变形v 梁梁主要承受垂直于梁轴线方向的荷载作用主要承受垂直于梁轴线方向的荷载作用，内力主要为弯，内力主要为弯矩与剪力。变形主要为挠曲变形。矩与剪力。变形主要为挠曲变形。v 不同约束条件下梁的受力与变形（参见不同约束条件下梁的受力与变形（参见P5）。）。v 如何改善梁的受力与变形如何改善梁的受力与变形1.改变梁的跨度（外伸梁）

14、改变梁的跨度（外伸梁）v 如何改善梁的受力与变形如何改善梁的受力与变形2.改变梁的受力改变梁的受力v 如何改善梁的受力与变形如何改善梁的受力与变形3.增加梁的跨度，三跨连续梁与同跨简支梁比较（弯矩与挠增加梁的跨度，三跨连续梁与同跨简支梁比较（弯矩与挠度）。度）。1.3 梁式结构工程实例梁式结构工程实例n上海浦东国际机场第二航站楼变截面箱形钢梁，树状柱，3大跨，2小跨。沿箱形梁宽度方向，在大跨跨中分叉并形成梭形空间（天窗）。箱形梁截面高度根据弯矩的大小而变化。1.4 悬挑结构悬挑结构1.4.1 悬挑结构的形式悬挑结构的形式v 按材料分按材料分混凝土结构：跨度可达二三十米，可采用多种大跨度结构钢（桁架）结构：较多采用，膜结构覆盖，跨度可达数十米n上海体育场 73.5m1.4.2 悬挑结构的抗倾覆平衡悬挑结构的抗倾覆平衡v 悬挑结构的固定端有较大的倾覆力矩。一般认为，悬挑结悬挑结构的固定端有较大的倾覆力矩。一般认为，悬挑结构的抗倾覆安全系数应大于构的抗倾覆安全系数应大于1.5，即：，即：抗倾覆力矩/倾覆力矩 1.5v 抗倾覆平衡方式抗倾覆平衡方式上部压重平衡下部拉压平衡左右自平衡副跨框架平衡v 悬挑结构减小跨度的方式悬挑结构减小跨度的方式梁下设立柱梁下斜撑梁上部设拉索谢谢！