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2 第1章建筑結構的基本概念 學習目標 了解建筑結構的概念和分類 理解配筋在混凝土結構中的作用 熟悉鋼筋混凝土結構與砌體結構的主要優(yōu)缺點及其在工程中的應用 了解混凝土結構與砌體結構的發(fā)展概況 明確本課程的主要任務和學習方法 3 1 1建筑結構的組成和分類 1 1 1建筑結構的組成建筑結構的基本構件主要有板 梁 墻 柱 基礎等 這些組成構件由于所處部位不同 承受荷載狀況不同 各有不同的作用 1 板 2 梁 3 墻 4 柱 5 基礎 4 1 1 2建筑結構的分類 1 按所用材料分類2 按承重結構類型分類3 其他分類方法 1 按使用功能可以分為建筑結構 如住宅 公共建筑 工業(yè)建筑等 特種結構 如煙囪 水塔 水池 筒倉 擋土墻等 地下結構 如隧道 涵洞 人防工事 地下建筑等 2 按外形特點可以分為單層結構 多層結構 大跨度結構和高聳結構 如電視塔等 3 按施工方法可以分為現(xiàn)澆結構 裝配式結構 裝配整體式結構和預應力混凝土結構等 5 1 2混凝土結構概述 1 2 1混凝土結構的概念混凝土是由粗骨料 石子 細骨料 砂子 膠凝材料 水泥 加水拌制而成的復合材料 以混凝土材料為主要承重構件組成的結構稱為混凝土結構 包括素混凝土結構 鋼筋混凝土結構和預應力混凝土結構 如圖1 1所示 兩根截面尺寸 跨度和混凝土強度等級 C20 完全相同的簡支梁 一根為素混凝土梁 另一根為鋼筋混凝土梁 6 1 2 2鋼筋混凝土結構的主要優(yōu)缺點 鋼筋混凝土結構在工程結構中得以廣泛應用 主要是因為與其他結構相比 它具有如下優(yōu)點 1 就地取材 2 節(jié)約鋼材 3 整體性好 4 可塑性好 5 耐久性好 6 耐火性好 7 1 2 3混凝土結構的發(fā)展及應用概況 在材料方面 混凝土結構的材料將向高強 輕質 耐久 復合方向發(fā)展 目前 國內常用的混凝土強度等級為C20 C50 個別工程已應用到C80 我國已制成C100的混凝土 美國已制成C200的混凝土 這為混凝土在超高層建筑 大跨度橋梁等方面的應用創(chuàng)造了條件 在結構形式方面 組合結構成為近年來結構發(fā)展的方向之一 在設計理論方面 從1955年我國有了第一批建筑結構設計規(guī)范至今 設計規(guī)范已修訂了5次 20世紀50年代以前 結構的安全度和可靠度設計方法基本上處于經(jīng)驗性的允許應力法階段 當今 混凝土結構的應用范圍在不斷擴大 已從工業(yè)與民用建筑 橋梁工程 水工及港口工程和特種結構擴大到了近海工程 海洋工程 地下工程 國防工程 核電站等領域 隨著輕質高強材料的使用 在大跨度 高層建筑 高聳建筑中鋼筋混凝土結構的應用更加廣泛 例如 我國臺灣地區(qū)的臺北101大廈建成于2005年 101層 高達508m 屬鋼 混凝土組合結構 是當時世界第一高度的高層建筑 2008年建成的上海環(huán)球金融中心目前是中國內地第一高樓 世界第三高樓 樓高492m 地上101層 是鋼 混凝土組合結構 已經(jīng)建成的長江三峽水電站攔河大壩為混凝土重力壩 壩高178m 壩頂高程185m 總水庫容量3 93 1010m3 是世界上最大的水利樞紐工程之一 8 1 3砌體結構概述 1 3 1砌體結構的特點 1 取材方便 造價低廉 2 具有良好的耐火性及耐久性 3 具有良好的保溫 隔熱 隔聲性能 節(jié)能效果好 4 施工簡單 9 1 3 2砌體結構的發(fā)展及應用概況 砌體結構在我國具有悠久的歷史 早在原始社會末期就有石砌結構 在3000多年前的西周時期已開始生產(chǎn)和使用燒結磚 在秦 漢時期 磚瓦已廣泛應用于房屋建筑 在古代 還用磚砌筑宮殿 穹拱 佛塔等 隋朝建造的趙縣安濟橋是世界上現(xiàn)存最早 跨度最大的單孔圓弧石拱橋 長城在秦代開始用石頭砌筑 明代用大塊磚重修 總長達1萬余里 是砌體結構的偉大杰作 在國外 古希臘的神廟 埃及的金字塔 意大利的比薩斜塔等砌體結構建筑物因氣勢宏偉而舉世聞名 迄今為止 砌體結構的應用范圍很廣 砌體結構不但在低層和多層住宅與辦公建筑中大量應用 也用于建造橋梁 隧道 擋土墻 涵洞以及壩 堰等水工結構 還用于建造如水池 水塔 料倉 煙囪等特種結構 當然 由于砌體材料強度低 結構整體性和延性差 不利于結構抗震等因素 砌體結構的應用范圍也受到一定的限制 10 1 3 2砌體結構的發(fā)展及應用概況 砌體結構作為最傳統(tǒng)的建筑材料之一 同樣在20世紀獲得了較大發(fā)展 為充分發(fā)揮其優(yōu)勢 在砌體結構的材料和構造方式上進行了很多探討和改進 拓寬了砌體結構的應用范圍 如采用配筋砌體 組合砌體和預應力砌體等新的結構構造形式 可改善砌體結構的受力性能 采用空心承重砌塊 以降低結構自重 進行墻體材料改革 大力發(fā)展輕質高強 節(jié)能利廢的新型墻體材料 逐步替代實心黏土磚 另外就是具有中國特色的砌體結構設計理論的發(fā)展 經(jīng)過修訂后的最新 砌體結構設計規(guī)范 GB50003 2011 以下簡稱 砌體規(guī)范 根據(jù)近年來的研究成果和工程經(jīng)驗 增加了節(jié)能減排 墻材革新背景下新型砌體材料的內容 并對原有砌體結構的設計方法作了適當?shù)恼{整和補充 使砌體結構的計算理論和設計方法更趨完善 11 1 4課程特點及學習方法 本課程是建筑工程技術等相關專業(yè)的主干專業(yè)課之一 包括混凝土結構和砌體結構兩大類結構體系 主要研究建筑結構的設計原則 混凝土和砌體結構材料的基本力學性能 結構基本構件的受力特點 計算原理和構造要求 常見房屋整體結構的特點 結構布置原則 受力體系分析 結構設計方法以及有關構造知識等內容 通過本課程的學習 應了解建筑結構的基本設計原理 熟悉鋼筋 混凝土及砌體材料的力學性能 以及由其組成的各種結構構件的受力特點及破壞形態(tài) 掌握一般房屋建筑的結構布置 截面選型及基本構件的設計與計算方法 能夠正確領會國家建筑結構設計規(guī)范的有關規(guī)定 理解結構設計的有關構造要求并正確識讀結構施工圖 同時能處理工程施工中遇到的一般結構問題 逐步培養(yǎng)和提高學生理論聯(lián)系實際的綜合應用能力 12 1 4課程特點及學習方法 為了學好混凝土結構與砌體結構課程 首先應對本課程的特點有所了解 在課程的學習過程中應注意以下特點 1 研究對象的特殊性 2 計算理論的實驗性 3 結構設計的綜合性 4 設計規(guī)范的有效性 5 課程內容的實踐性 13 1 4課程特點及學習方法 針對上述問題并結合本課程的特點 建議采取與之相適應的學習方法 1 注意同力學課的聯(lián)系與區(qū)別 2 重視材料的力學特性 3 正確應用計算公式 4 理解重要的基本概念 加強課后訓練 5 重視構造知識的學習 6 努力參加工程實踐 做到理論聯(lián)系實際 14 本章小結 1 在建筑物中起承受各種作用的骨架體系稱為建筑結構 2 鋼筋和混凝土能夠有效地結合在一起共同工作的主要原因是鋼筋和混凝土之間存在黏結力 使兩者之間能傳遞力和變形 3 混凝土結構的主要優(yōu)點是強度高 整體性好 可模性好 耐久性好 耐火性好 易于就地取材等 4 砌體結構是磚砌體 石砌體和砌塊砌體結構的統(tǒng)稱 5 混凝土結構與砌體結構 是建筑工程技術專業(yè)的一門主干專業(yè)課 本課程所包含的專業(yè)知識在工程實際中運用最廣泛 對學生走向工作崗位后的設計 施工 管理諸方面技能的培養(yǎng)具有較高的關聯(lián)度 為了學好本課程 首先應對課程的特點有所了解 學習時要做到目標明確 方法得當 訓練到位 真正做到理論聯(lián)系實際 15 思考與訓練 1 1建筑結構按組成材料分為哪幾類 混凝土結構包括哪些種類 1 2鋼筋和混凝土這兩種不同材料能夠有效地結合在一起共同工作的原因是什么 1 3鋼筋混凝土結構有哪些優(yōu)缺點 1 4參觀校園內的建筑 然后按混凝土結構 砌體結構 鋼結構等形式進行分類比較 1 5學習 混凝土結構與砌體結構 課程時應注意哪些問題