文档介绍：第10章 建筑结构与设计基本原则
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建筑结构类别及适用范围
建筑结构设计的基本原则
静定梁的内力和内力图
习题
本章内容
教学要求:了解建筑结构类别与适用范围;了解结构的功能、两种极限状态及结构可靠度;熟悉我国混凝土设计规范采用的两种极限状态设计表达式;掌握荷载分类及荷载、材料强度的代表值、设计值及分项系数的意义;熟悉荷载效应和荷载效应组合。
建筑结构是建筑物中支承荷载(作用)起骨架作用的体系。结构是由构件组成的。构件有拉(压)杆、梁、板、柱、拱、壳、薄膜、索、基础等。
建筑结构按所使用的材料和主要受力构件的承重形式来分类。
一、按使用材料划分
1. 钢筋混凝土结构
钢筋混凝土结构由钢筋和混凝土两种材料组成,广泛应用于民用和工业建筑中,也大量用于特种结构(烟囱、水塔、水池)、公路、桥梁、隧道、矿井、水利工程、海洋工程。钢筋混凝土结构具有以下主要优点:
(1) 可以根据需要,浇注成各种形状和尺寸,便于选择合理而美观的结构形式。
(2) 合理用材,造价较低。钢筋混凝土结构合理地发挥了钢筋和混凝土两种材料的优点,因而造价较低。
(3) 耐火性能较好,钢筋在混凝土保护层的保护下,在火灾发生时,不致于很快达到软化温度而导致结构破坏。
(4) 耐久性好,维修费用小。钢筋被混凝土包裹,不易生锈和耐腐蚀,密实的混凝土有较高的强度和耐久性,钢筋混凝土结构一般不需维护,使用寿命较长。
(5) 整浇式和装配整体式钢筋混凝土结构整体性能好,具有良好的抗震、抗风、抗撞击和抗爆炸冲击能力。
建筑结构类别及适用范围
(6) 取材容易。混凝土中用料最多的砂、石等可就地取材,既减少了运输成本;也可有效利用矿渣、粉煤灰等工业废料,有利于环境保护。
钢筋混凝土结构的缺点是自重大、抗裂性能差、现浇施工时耗费模板多、工期长、隔热隔音性能较差。这些缺点正逐步得到克服:预应力混凝土可提高抗裂性;高强混凝土可改善防渗性能;轻质高强混凝土可以减轻结构自重和改善隔音隔热性能;预制钢筋混凝土构件可节省模板和缩短工期。
2. 钢结构
钢结构是由钢板和各种型钢,如工字钢、槽钢、角钢、T型钢、钢管及薄壁型钢等制成的。常用于大跨度结构房屋、桥梁、高层建筑、高耸建筑(电视塔、高压塔)、重工业或有动力荷载的厂房、壳体结构等。
钢结构的特点是:
(1) 高强质轻。钢材强度高,承受同样的荷载比别的材料用量少,能减轻结构自重。
(2) 材质均匀,各向同性,材料弹性范围大。这与材料力学基本假设相符合,故结构计算与实际情况吻合较好。
(3) 材料塑性、延性和韧性好。结构对超载、动力荷载、冲击荷载、地震作用、台风的抵抗和适应性强,结构可靠度高。
(4) 制造简便,易于工业化大生产;施工安装周期短。
(5) 耐火性能差。
建筑结构类别及适用范围
(6) 不耐腐蚀,维修养护费用高。
(7) 密封性能好。钢结构的水密性和气密性均好。
(8) 造价高。
3. 砌体结构
砌体结构是用砖、砌块、石块通过砂浆铺缝砌筑而成的结构,一般用于中小型烟囱、水塔、水池、挡土墙、房屋及基础、拱桥等。
砌体结构可就地取材,及造价低廉、保温隔热隔音性能好,耐火及耐久性较好、施工设备和方法简单等优点。也存在自重大、强度低、整体性较差致使抗震性能差等缺点。设置圈梁、构造柱、加强墙、构造柱、圈梁之间的拉结,可增大砌体结构的整体性及抗震性能。目前我国大多数民用房屋是砌体结构。
4. 木结构
木结构指全部或大部分用木材制成的结构。由于受木材自然生长条件的限制,使用较少。木结构有可就地取材、制作简单的优点;也有易燃、易虫蛀、易腐蚀和结构变形大的缺点。木结构多用于农村房屋的屋盖,也用于园林景观建筑。
二、按承重结构类型划分
建筑结构类别及适用范围
1. 混合结构
混合结构房屋是指房屋的墙、柱、基础等竖向承重构件采用砌体筑成而屋盖、楼盖等水平方向的承重结构构件采用钢筋混凝土结构。一般用于八层以下的民用房屋和中小型厂房。
2. 框架结构
框架结构由梁、板、柱组成,具有平面布置灵活、造型活泼、易于形成大空间和满足多功能要求。框架结构延性较好,抗侧移刚度小,其侧向位移会随房屋高度增加而急剧增大,这使框架结构的建筑高度受到限制。钢筋混凝土框架多用于十多层以下的房屋,如教学楼、医院、办公室、住宅、商场等。
3. 剪力墙结构
剪力墙结构的墙体同时承受竖向和水平荷载,剪力墙是结构墙,又称抗震墙。因为它的抗侧移刚度大,抵抗水平方向的地震作用和风荷载的能力强。剪力墙的侧向位移很小,适于建造较高的房屋,但剪力墙的间距不太大因而平面布置不太灵活,多用于建筑12层~30层的住宅、旅馆等开间小的房屋。
4. 框架-剪力墙结构
框架-剪力墙结构是在框架结构的纵横两个方向的部分柱间