1、建筑结构选型湖南城市学院湖南城市学院1 绪 言一、结构选型的地位在建筑物中，用来承受荷载、抵抗变形的骨架 建筑结构荷载：建筑自重、使用荷载、风荷载、地震作用等。结构选型的性质：既是建筑艺术与工程技术的综合，又是建筑、结结构选型的性质：既是建筑艺术与工程技术的综合，又是建筑、结 构、施工、设备、预算等各个专业工种的配合。构、施工、设备、预算等各个专业工种的配合。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。结构形式关系建筑物是否安全、适用、经济、美观。1 绪 言二、结构形式1 1、多层与高层建筑：、多层与高层建筑： 1 1）混合结构体系；框架结构体系；）混合结构体系；框架结构体系； 2
2、2）高层建筑体系（含剪力墙结构、框）高层建筑体系（含剪力墙结构、框剪、全剪、筒式结构等）；剪、全剪、筒式结构等）； 3 3）楼盖结构、楼梯结构；）楼盖结构、楼梯结构；2 2、单层大跨度建筑（屋盖结构）：、单层大跨度建筑（屋盖结构）： 1 1）平面结构体系：门式刚架、薄腹梁结构、桁架结构、拱结构）平面结构体系：门式刚架、薄腹梁结构、桁架结构、拱结构 2 2）空间结构体系：壳体结构、网架结构、悬索结构等。）空间结构体系：壳体结构、网架结构、悬索结构等。2绪 言 鸟巢鸟巢施工现场施工现场3绪 言鸟巢夜景鸟巢夜景4绪 言水立方施工现场水立方施工现场5绪 言水立方水立方6绪 言水立方水立方夜景夜景7 绪
3、 言建筑结构选型的原则： 适应建筑的功能要求适应建筑的功能要求 满足建筑造型的需要满足建筑造型的需要 充分发挥结构自身的优势充分发挥结构自身的优势 考虑材料和施工条件考虑材料和施工条件 尽可能降低造价尽可能降低造价9 第一章 梁第一节 梁的型式第二节 梁的受力与变形第三节 梁式结构的工程实例教学要求教学要求了解梁的不同型式及受力与变形，了了解梁的不同型式及受力与变形，了解悬挑结构，掌握梁的支承方式及按解悬挑结构，掌握梁的支承方式及按位置情况分类。位置情况分类。第四节 悬挑结构10 第一章 梁 梁梁(beam)主要承受主要承受垂直垂直于梁轴线方向的于梁轴线方向的荷载作用荷载作用板板梁梁柱柱拱拱4
4、123 人们居住和工作的建人们居住和工作的建筑物均是由各个筑物均是由各个单一空单一空间间构成，而每一个空间构成，而每一个空间又是由又是由基本构件基本构件组成。组成。建筑物的基本结构形式建筑物的基本结构形式可分为可分为11 1.1 梁的型式石石 梁梁材材 料料截面截面支座约束支座约束静定梁静定梁超静定梁超静定梁矩形梁矩形梁圆形梁圆形梁工字型工字型梁梁木木 梁梁钢钢 梁梁钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁预应力混凝土梁预应力混凝土梁钢钢- -钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁槽形梁槽形梁12主主 梁梁布置方式布置方式支承方式支承方式简支梁简支梁悬臂梁悬臂梁次次 梁梁过过 梁梁圈圈 梁梁连连 梁梁连续梁连续梁 1.1
5、梁的型式131.1 梁的型式石材抗压强度高，抗拉强度低。高石材抗压强度高，抗拉强度低。高度大，而跨度较小度大，而跨度较小帕提农神庙帕提农神庙14太和殿太和殿，俗称金銮殿，殿高35米，面积2381平方米，是中国最大的一座木结构宫殿。面阔11间，进深5间，为中国古代殿宇最高等级的重檐庑殿顶。 1.1 梁的型式15 1.1 梁的型式16木材自重轻，抗压抗拉、强度高。木材自重轻，抗压抗拉、强度高。截面小，跨度大，使用方便。木材截面小，跨度大，使用方便。木材防腐、防火、防蛀性能差，且资源防腐、防火、防蛀性能差，且资源有限，现代建筑逐步淘汰。有限，现代建筑逐步淘汰。胶合木胶合木 用胶粘方法将木料或木料与胶
6、合板拼接成尺寸与形状符合要求而又具有整体木材效能的构件和结构。胶合木结构于1907年首先在德国问世，至40年代中期已发展成为现代木结构的一个重要分支。广泛应用于各种工程上。 1.1 梁的型式17南京长江大桥南京长江大桥 1.1 梁的型式18钢梁强度高，施工方便。钢梁自重钢梁强度高，施工方便。钢梁自重比相同跨度混凝土梁比相同跨度混凝土梁轻轻。维护费用。维护费用较高，房屋建筑较少使用，但在厂较高，房屋建筑较少使用，但在厂房、桥梁中应用较广泛。房、桥梁中应用较广泛。 1.1 梁的型式19某单层工业厂房某单层工业厂房 1.1 梁的型式20砼梁由砼和钢筋共同工作，砼梁由砼和钢筋共同工作，砼受压砼受压，钢
7、筋受拉钢筋受拉，受力明确，构造简单，但，受力明确，构造简单，但其自重较大，跨度一般不超过其自重较大，跨度一般不超过12米。米。预应力砼梁在受拉区施加预应力砼梁在受拉区施加预应力预应力，可，可有效控制裂缝和挠度。有效控制裂缝和挠度。下部钢材受下部钢材受拉拉，上部钢筋砼受，上部钢筋砼受压压，充，充分利用其材料特性。分利用其材料特性。 1.1 梁的型式21 1.1 梁的型式22 1.1 梁的型式钢筋砼梁截面型式钢筋砼梁截面型式钢梁截面型式钢梁截面型式23悬臂梁悬臂梁 梁的一端固定在支座上，使该端不能梁的一端固定在支座上，使该端不能转动，也不能产生水平和垂直移动转动，也不能产生水平和垂直移动。. 梁的
8、两端搁置在支座上，但支座仅使梁的两端搁置在支座上，但支座仅使梁不产生垂直移动，可自由转动。为使整梁不产生垂直移动，可自由转动。为使整个梁不产生水平移动，加设铰支座和滚动个梁不产生水平移动，加设铰支座和滚动支座。支座。.支承支承方式方式简支梁简支梁连续梁连续梁 具有两个以上支座的梁。具有两个以上支座的梁。. 1.1 梁的型式24简支梁简支梁玻璃走廊鸟瞰美国大峡谷玻璃走廊鸟瞰美国大峡谷悬臂梁悬臂梁 1.1 梁的型式25q连续梁连续梁1.1 梁的型式261.1 梁的型式超静定梁超静定梁 静定梁静定梁静定多跨梁静定多跨梁连续梁连续梁27次梁直接承受板传来的荷载。次梁直接承受板传来的荷载。主梁主梁主梁除
9、承受板直接传来的荷载外，还主梁除承受板直接传来的荷载外，还承受次梁传来的荷载。承受次梁传来的荷载。连梁连梁连梁主要用于连接两榀框架，使其成连梁主要用于连接两榀框架，使其成为一个整体。为一个整体。圈梁圈梁圈梁一般用于砖混结构，将整个建筑圈梁一般用于砖混结构，将整个建筑围成一体，增强结构的抗震性能围成一体，增强结构的抗震性能。过梁过梁过梁一般用于门窗洞口的上部，用以过梁一般用于门窗洞口的上部，用以承受洞口上部结构的荷载。承受洞口上部结构的荷载。在结在结构中构中的位的位置置 1.1 梁的型式28建筑剖视图建筑剖视图 1.1 梁的型式29钢结构建筑主梁，次梁钢结构建筑主梁，次梁次梁次梁次梁次梁主梁主梁
10、主梁主梁 1.1 梁的型式30屋面板混合结构混合结构竖向荷载竖向荷载通过通过砖墙砖墙传到基础上传到基础上圈梁的设置圈梁的设置 1.1 梁的型式31 1.2 梁的受力与变形单跨梁在竖向均布荷载作用下的弯矩图 梁主要承受梁主要承受垂直垂直于梁轴线方向的荷于梁轴线方向的荷载的作用载的作用, ,其内力主其内力主要为要为弯矩弯矩和和剪力剪力。 梁的变形主要是梁的变形主要是挠曲挠曲变形。梁的受变形。梁的受力与变形主要与梁力与变形主要与梁的的约束条件约束条件有关。有关。32 1.2 梁的受力与变形 简支梁简支梁是静定结是静定结构构, ,构造简单，施工构造简单，施工方便。但内力及变形方便。但内力及变形较大。常
11、用于较大。常用于中小跨中小跨度度建筑。建筑。 当建筑物的当建筑物的地基较地基较差时差时采用简支梁结构采用简支梁结构较为有利。简支梁也较为有利。简支梁也常被用来作为常被用来作为沉降缝沉降缝之间的连接构件。之间的连接构件。33 1.2 梁的受力与变形 悬臂梁悬臂梁悬臂端无支承悬臂端无支承构件，视野开阔构件，视野开阔, ,空间布空间布置灵活。其置灵活。其缺点缺点是在结是在结构的固定端有较大的构的固定端有较大的倾倾覆力矩覆力矩。 设计时除了考虑结构设计时除了考虑结构的强度和变形外的强度和变形外, ,还要注还要注意结构的意结构的抗倾覆稳定性抗倾覆稳定性。34 1.2 梁的受力与变形 当梁柱结构当梁柱结构
12、中柱刚度比梁刚度大中柱刚度比梁刚度大很多很多且梁柱节点构造为且梁柱节点构造为刚接刚接时时, ,可按两端固定可按两端固定梁分析梁在竖向荷载作用下的内力与变形梁分析梁在竖向荷载作用下的内力与变形 对于一般情况下梁柱刚度相差不多的对于一般情况下梁柱刚度相差不多的情况情况, ,则柱对梁的约束作用应视作则柱对梁的约束作用应视作弹性支弹性支承承, ,这时梁在竖向荷载作用下的内力和变这时梁在竖向荷载作用下的内力和变形介于两端固定梁和两端简支梁之间。形介于两端固定梁和两端简支梁之间。35 1.3 悬挑结构 悬挑结构悬挑结构无端部支撑构件、视野开阔、无端部支撑构件、视野开阔、空间布置灵活，空间布置灵活，故常在体
13、育场看台雨棚故常在体育场看台雨棚中应用。中应用。36 1.3 悬挑结构意大利佛罗伦萨运动场大看台钢筋混凝土梁板结构，雨蓬挑梁伸出钢筋混凝土梁板结构，雨蓬挑梁伸出17m17m雨蓬的挑梁外形与其弯矩图统一起来雨蓬的挑梁外形与其弯矩图统一起来37 1.3 悬挑结构 悬挑结构的固定端悬挑结构的固定端有较大的倾覆力矩。有较大的倾覆力矩。一般认为，悬挑结构的抗倾覆安全系数一般认为，悬挑结构的抗倾覆安全系数应应大于大于1.51.5。 抗倾覆力矩抗倾覆力矩/ /倾覆力矩倾覆力矩 1.5 1.538 1.3 梁式结构上海浦东国际机场第二航站楼38 1.3 梁式结构上海浦东国际机场第二航站楼38 1.4 悬挑结构深圳湾体育中心39 1.4 悬挑结构中国馆施工现场40 1.4 悬挑结构中国馆
