建筑力学与建筑结构.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,建 筑 力 学 与 建 筑 结 构,建筑结构的概念,1-1,建筑力学与建筑结构概述,建筑结构：由若干构件相互连接而成的能承受荷载和其他间接作用的体系。,构件：是组成结构的基本部件，如板、梁、柱、墙、基础等。,柱下基础,楼板,柱,梁,梁,墙,楼梯,墙下基础,地下室底板,建筑结构的分类,按,所用材料,不同，建筑结构分为混凝土结构、砌体结构、钢结构和木结构。,按,受力和构造特点,不同，建筑结构分为混合结构、框架结构、框架,-,剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构、大跨结构等。其中大跨结构多采用网架结构、薄壳结构、膜结构及悬索结构。,建筑结构的功能,结构的功能要求：安全性、适用性、耐久性。,结构的可靠性：安全性、适用性、耐久性。（可靠度是可靠性的定量指标）,极限状态分类：承载能力极限状态、正常使用极限状态。,建筑结构的功能,结构极限状态方程：,Z=R-S,，当,RS,时，结构处于可靠状态；当,R=S,时，结构处于极限状态；当,RS,时，结构处于失效状态。,我国结构设计使用年限分四类：一类为,5,年、二类为,25,年、三类为,50,年、四类为,100,年。,地震的基本概念,1-2,建筑结构抗震基本知识,震源：地震发生的地方。,震中：震源正上方的位置。,震中距：地面某处至震中的距离。,震源深度：震源至地面的垂直距离。,依成因，地震分为火山地震、塌陷地震和构造地震。,震级,衡量地震大小的等级。,它表示一次地震释放能量的多少，一次地震只有一个震级。,地震的震级用,M,表示，单位是“里氏”。,地震烈度,指某一地区地面和建筑物遭受一次地震影响的强烈程度。,烈度不仅与震级大小有关，而且与震源深度、震中距、地质条件等因素有关。,同一次地震有多个烈度区。,我国抗震设防的范围为地震烈度,6,度、,7,度、,8,度和,9,度地震区。,“,三水准两阶段,”,的抗震设防目标,三水准：小震不坏、中震可修、大震不倒。,两阶段：弹性阶段的概念设计和弹塑性阶段的抗震设计。,建筑抗震设防标准分类,甲类：抗震措施提高一度；地震作用高于本地区抗震设防烈度。,乙类：抗震措施提高一度；地震作用按本地区抗震设防烈度。,丙类：抗震措施和地震作用按本地区抗震设防烈度。,丁类：抗震措施允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低；地震作用按本地区抗震设防烈度。,抗震设计的材料选用,砌体结构材料：烧结普通砖和烧结多孔砖的强度等级不应低于,MU10,，其砌筑砂浆强度等级不应低于,M5,；混凝土砌块的强度等级不应低于,MU7.5,，其砌筑砂浆强度等级不应低于,Mb7.5,。,混凝土结构材料：框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核芯区的混凝土，其强度等级不应低于,C30,；构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件的混凝土强度等级不应低于,C20,。,抗震设计的材料选用,钢结构的钢材：应有明显的屈服台阶，且伸长率应大于,20%,，且应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。,抗震结构体系,根据建筑的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素，经综合分析比较确定。,第二章建筑力学基本知识及结构荷载计算,2-1,静力学基本知识,静力学是研究物体在力作用下的平衡规律的科学。,平衡,指物体相对于地球处于静止或匀速直线运动的状态。,刚体,在外力的作用下，大小和形状保持不变的物体。,一、力的概念,力的定义,力是物体间相互的机械作用。,力的效应,引起物体的运动状态发生变化（运动效应或外效应）；使物体产生变形（变形效应或内效应）。,力的单位,力的国际单位是牛顿（,N,）或千牛顿（,kN,）。,力的三要素,力的大小、方向、作用点称为力的三要素。,A,F,力的表示法,力是一个矢量，用带箭头的直线段来表示，如右图所示（虚线为力的作用线）。,力系的定义,作用于同一个物体上的一组力。,力系的分类,各力的作用线都在同一平面内的力系称为平面力系；各力的作用线不在同一平面内的力系称为空间力系。,汇交力系,平行力系,一般力系,力系,二、静力学基本公理,1,、二力平衡公理,作用在同一刚体上的两个力，使刚体平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。,二力杆,2,、作用与反作用公理,两个相互作用物体之间的作用力与反作用力大小相等，方向相反，沿同一直线且分别作用在这两个物体上,。,例,吊灯,3,、加减平衡力系公理,推论（力的可传性原理）,作用于刚体上的力可沿其作用线移动到刚体内任意一点，而不会改变该力对刚体的作用效应。,=,=,F,A,F,2,F,1,F,A,B,F,1,A,B,在作用着已知力系的刚体上，加上或减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。,4,、力的平行四边形法则,矢量表达式：,R=F1+F2,即：合力为原两力的矢量和。,A,F,1,F,2,R,推论：三力平衡汇交定理,作用在物体上同一点的两个力，可以合成为仍作用于该点的一个合力，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。,三、约束与约束反力的概念,约束,限制物体运动的物体称为约束物体，简称约束。,约束反力,约束必然对被约束物体有力的作用，以阻碍被约束物体的运动或运动趋势。这种力称为约束反力，简称反力。,几种常见的约束及其反力,柔体约束,用柔软的皮带、绳索、链条阻碍物体运动而构成的约束叫柔体约束。柔体约束只能受拉力，不能受压力，所以约束反力一定通过接触点，沿着柔体中心线背离被约束物体的方向，且恒为拉力。,P,P,T,S,1,S,1,S,2,S,2,光滑接触面约束,当两物体在接触处的摩擦力很小而略去不计时，其中一个物体就是另一个物体的光滑接触面约束。光滑接触面的约束反力过接触点，沿着接触面的公法线指向被约束的物体，只能是压力。,圆柱铰链约束,简称铰链，圆柱铰链约束的约束性质是限制物体平面移动（不限制转动），其约束反力是互相垂直的两个力（本质上是一个力），指向任意假设。,X,Y,R,链杆约束,链杆就是两端铰接而中间不受力的刚性直杆，由此所形成的约束称为链杆约束。这种约束只能限制物体沿链杆轴线方向上的运动而不能限制其他方向的运动，所以，链杆约束的约束反力沿着链杆的轴线，指向未定。,A,B,N,A,N,B,A,C,B,支座及其反力,固定铰支座,可动铰支座,固定端支座,受力图,脱离体,被分离出来的研究对象。,受力图,在脱离体上画出周围物体对它的全部主动力和约束反力，这样的图形叫做受力图。,受力图的绘图步骤,1,、画脱离体；,2,、画主动力；,3,、画约束反力。,2-2,结构上的荷载,一、荷载的分类,永久荷载、可变荷载和偶然荷载。,二、荷载的分布形式,材料的重度,某种材料单位体积的重量，用,表示，单位,kN/m,3,。,二、荷载的分布形式,均布面荷载,在均匀分布的荷载作用面上，单位面积上的荷载值称为均布面荷载，其单位为,kN/m,2,或,N/m,2,。,均布线荷载,沿跨度方向单位长度上均匀分布的荷载称为均布线荷载，其单位为,kN/m,或,N/m,。,集中荷载,集中地作用于一点的荷载称为集中荷载，其单位为,kN,或,N,。,三、荷载的代表值,永久荷载采用标准值为代表值，可变荷载采用标准值、组合值、频遇值或准永久值为代表值。,永久荷载标准值用,G,k,表示；可变荷载标准值用,Q,k,表示。,四、荷载分项系数,永久荷载分项系数,G,，可变荷载分项系数,Q,。,一般,G,取,1.2,；,Q,取,1.4,。,永久荷载设计值为,G,G,k,；可变荷载设计值为,Q,Q,k,。,2-3,静力平衡条件,一、平面汇交力系的平衡条件,在平面力系中，如果各力的作用线都汇交于一点，就叫平面汇交力系。,力在坐标轴上的投影,已知合力求分力公式：,已知分力求合力公式：,对于由,n,个力,F,1,、,F,2,、,F,n,组成的平面汇交,力系，可得：,从而，平面汇交力系的合力,R,的计算式为：,合力投影定理,合力在任一轴上的投影，等于它的各分力在同一轴上的投影的代数和。,从而得平面汇交力系的平衡条件为：,当物体处于平衡状态时，平面汇交力系的合力,R,必须为零，即：,即：力系中所有各力在两个坐标轴中每一轴上的投影的代数和都等于零。,二、平面任意力系的平衡条件,1,、力矩,用乘积,Fd,加上正号或负号作为度量,F,使物体绕,O,点转动效应的物理量，该物理量称为力,F,对,O,点之矩，简称力矩。,O,点称为矩心，矩心,O,到力,F,作用线的垂直距离,d,称为力臂。,M=,F,d,力矩的单位,力矩的单位为牛顿米（,N,m,）或千牛顿米,（,kN,m,）,力矩为零的情况,力等于零；,力臂等于零，即力的作用线通过矩心。,2,、力偶,由大小相等、方向相反且不共线的两个平行力组成力偶。对物体产生转动效应。,F,F,d,力偶矩,力偶的转动效应用力偶矩表示，它等于,力偶中任何一个力的大小与力偶臂,d,的乘积，加上适当的正负号，即：,力偶的图例,力偶系的合成,作用在一个物体上的一组力偶称为一个力偶系。力偶系的合成结果为一个合力偶,M,，即：,力偶系的平衡,当物体平衡时，合力偶必须为零，即：,上式称为力偶系的解析平衡条件。,二、平面任意力系的平衡条件,作用线既不汇交也不完全平行的平面力系称为平面一般力系。,力的平移定理,作用于物体上的力,F,可以平行移动到物体的任一点,O,，但必须附加一个力偶，其力偶矩等于原力,F,对新作用点,O,的矩。,平面一般力系的平衡方程,平面任意力系的一般简化结果为一个主矢,R,和一个主矩,M,。当物体平衡时，主矢和主矩必须同时为零，即：,这三个平衡条件是互相独立的，对于一个研究对象可以求解三个未知力，且最多求解三个未知力。,三、杆件变形的基本形式,1,、轴向拉伸或压缩,在一对大小相等、方向相反、作用线与杆轴线重合的外力作用下，杆件的主要变形是长度改变。,2,、剪切,在一对相距很近、大小相等、方向相反的横向外力作用下，杆件的主要变形是横截面沿外力作用方向发生错动。,3,、扭转,在一对大小相等、方向相反、位于垂直于杆轴线的两平面内的外力偶作用下，杆的任意横截面将绕轴线发生相对转动，而轴线仍维持直线。,4,、弯曲,在一对大小相等、方向相反、位于杆的纵向平面内的外力偶作用下，杆件的轴线由直线弯曲成曲线。,四、内力的概念,材料力学中所研究的内力，就是因外力作用而引起的内力改变量，也称为附加内力，简称内力。,五、求静定结构内力的方法,1,、截开；,2,、舍一留一；,3,、平衡求内力。,2-4,静定结构的内力计算,一、概念,1,、轴力,杆件在轴向拉伸或压缩时，截面上的内力与杆件的轴线重合，故称为轴向内力，简称轴力，用,N,表示。且拉为正，压为负。,F,F,m,m,F,N,F,N,2,、弯曲内力,剪力和弯矩,弯曲的概念：杆件受到垂直于杆轴的外力作用或在其轴线平面内受到力偶作用时，杆轴由直线变为曲线，这种变形称为弯曲。,以弯曲为主要变形的杆件称为梁。,当梁上所有外力均作用在纵向对称面内时，变形后的梁轴线也仍在纵向对称平面内，这种在变形后梁的轴线所在平面与外力作用面重合的弯曲称为,平面弯曲。,平面弯曲时梁横截面上的内力有两种,:,剪力,平行于横截面的内力，用,V,表示。,弯矩,作用面与横截面相垂直的内力偶矩，用,M,表示。,l/2,l/2,P,P,R,A,V,M,剪力和弯矩的正负号规定：,当截面上的剪力使所研究的脱离体有顺时针转动趋势时为正值，反之为负,值,。,当截面上的弯矩使所研究的脱离体产生下凸的变形时（即梁的下边受拉）为正,值,，反之为负,值,。,V,V,V,V,二、静定结构的内力计算,1,、单跨静定梁的类型,简支梁：梁的一端为固定铰支座，另一端为可动铰支座。,悬臂梁：梁的一端固定，另一端自由。,外伸梁：简支梁的一端或两端伸出支座之外。,2,、静定平面刚架的类型,简支刚架,悬臂刚架,三铰刚架,3,、静定平面桁架的内力计算,桁架结构：是由很多直杆通过铰节点连接而成的结构，各个杆件内主要受到轴力的作用。,理想桁架的三个假定,:,a.,连结杆件的各节点是无任何摩擦的理想铰。,b.,各杆件的轴线都是直线，都在同一平面内，并且都通过铰的中心。,c.,荷载和支座反力都作用在节点上，并位于桁架平面内。,桁架内力计算,节点法和截面法,零杆：在桁架计算中，内力为零的杆。,零杆的判断：节点仅有两根不共线的杆件，在无外力作用时，这两杆均为零杆；,三杆节点（,T,形节点），无外力作用时，若其中两杆在同一直线上，则此两杆内力相等，第三杆必为零杆。,F,N1,=F,N2,=0,1,2,F,N1,=F,N2,F,N3,=0,3,1,2,三、直接根据外力计算内力的规律,1,、轴力,N,杆件内任一横截面上的轴力,N,，在数值上等于该截面任意一侧与截面垂直（即沿轴线方向）的所有外力（包括荷载和支座反力）的代数和。,2,、剪力,V,杆件内任一横截面上的剪力,V,，在数值上等于该截面任意一侧与截面平行（即垂直于杆轴线）的所有外力的代数和。,3,、弯矩,M,杆件内任一横截面上的弯矩,M,，在数值上等于该截面一侧所有外力对该截面形心的力矩的代数和。,2-5,内 力 图,为了形象直观地表示内力沿截面位置变化的规律，通常将内力随截面位置变化的情况绘成图形，这种图形叫内力图。,一、轴力图,用平行于轴线的坐标表示横截面的位置，垂直于杆轴线的坐标表示横截面上轴力的数值，以此表示轴力与横截面位置关系的几何图形，称为轴力图。,已知,F,1,=10kN,F,2,=20kN,F,3,=35kN,F,4,=25kN,。,试画出杆件轴力图。,1,1,例,1,N,1,F,1,解：,1,、计算各段的轴力。,F,1,F,3,F,2,F,4,A,B,C,D,2,2,3,3,N,3,F,4,N,2,F,1,F,2,BC,段,2,、绘制轴力图。,AB,段,CD,段,二、梁的内力图,以梁横截面沿梁轴线的位置为横坐标，以垂直于梁轴线方向的剪力或弯矩为纵坐标，分别绘制表示,V(x),和,M(x),的图线。这种图线分别称为剪力图和弯矩图，简称,V,图和,M,图。,绘图时一般规定正号的剪力画在,x,轴的上侧，负号的剪力画在,x,轴的下侧；正弯矩画在,x,轴下侧，负弯矩画在,x,轴上侧，即把弯矩画在梁受拉的一侧。,作梁内力图的步骤,:,a.,求支座反力；,b.,分段；,c.,定点；,d.,连线。,例,2,如图所示，悬臂梁受集中力,F,作用，试作此梁的剪力图和弯矩图,解：,1.,列剪力方程和弯矩方程,(0,x,l),(0 x,l),2.,作剪力图和弯矩图,由剪力图和弯矩图可知：,V,例,3,简支梁受均布荷载作用,如图示，作此梁的剪力图和弯矩图。,解：,1.,求约束反力由对称关系，可得：,V,2.,列剪力方程和弯矩方程,3.,作剪应力图和弯矩图,解：,1.,求约束反力,2.,列剪力方程和弯矩方程,（,0 xa,）,(0 xa),AC,段：,例,4,简支梁受集中作用如图示，作此梁的剪力图和弯矩图。,V,CB,段：,(ax,b,为小偏心受压,大偏心受压,小偏心受压,承受轴向拉力，且轴向拉力起控制作用的构件；或受轴心拉力和弯矩共同作用的构件。,三、钢筋混凝土受拉构件承载力,1,、大偏心受拉构件,轴向拉力,N,不作用在,A,s,与,A,s,之间。,截面虽开裂，但截面不会裂通，还有受压区。,2,、小偏心受拉构件,轴向拉力,N,作用在,A,s,与,A,s,之间。,临,破坏前，一般情况是截面全裂通，拉力完全由钢筋承担。,3-3,钢筋混凝土基本构件的构造要求,一、梁的构造,1,、梁的截面尺寸,：,一般根据刚度条件由设计经验决定，根据跨度的,1/101/15,确定梁的高度。,高层建筑混凝土结构技术规程,规定框架结构主梁的高跨比为,1/101/18,。,矩形截面梁高宽比取,23.5,，,T,形截面梁取,2.54.0,。,2,、梁的配筋,：,由纵向钢筋、,弯起钢筋、纵向构造钢筋（腰筋）、架立钢筋和箍筋组成。,纵向钢筋,：,纵向钢筋的强度等级一般宜采用,HRB400,或,RRB400,级和,HRB335,级钢筋，根数一般不少于,3,根。,箍筋：,梁中箍筋加密区的间距一般是,100mm,，且应做成封闭式。,二、板的构造,1,、板的厚度,：,混凝土结构设计规范,规定了现浇钢筋混凝土板的最小厚度为,60mm,。,2,、板的配筋：,板中一般配置有两种钢筋,受力钢筋和分布钢筋。,板内分布钢筋不仅可使主筋定位，分担局部荷载，还可承受收缩和温度应力。,h,h,0,c,15mm,d,分布,钢筋,三、柱的构造,1,、轴心受压构件的纵向受力钢筋要求,：,沿截面的四周均匀放置，根数不得少于,4,根。,直径不宜小于,12mm,，通常为,1632mm,宜采用较粗的钢筋。,全部纵筋配筋率,5%,。,2,、偏心受压构件的纵向受力钢筋,放置在偏心方向截面的两边。,当截面高度,h,600mm,时，在侧面应设置直径为,10,16mm,的纵向构造钢筋，并相应地设置附加箍筋或拉筋。,四、混凝土保护层,1,、混凝土保护层的作用,：,保护纵向钢筋不被锈蚀（防锈）。,在火灾等情况下，使钢筋的温度上升缓慢（防火）。,使纵向钢筋与混凝土有较好的粘结（粘结力）。,五、钢筋的锚固,1,、基本锚固长度应按下列公式计算,：,当锚固钢筋保护层厚度不大于,5d,时，锚固长度范围内应配置横向构造筋，其直径不应小于,d/4,。,当纵向受拉普通钢筋末端采用弯钩或机械锚固措施时，包括弯钩或锚固端头在内的锚固长度（投影长度）可取为基本锚固长度,l,ab,的,60%,。,混凝土结构中的纵向受压钢筋，当计算中充分利用其抗压强度时，锚固长度不应小于相应受拉锚固长度的,70%,。,3-4,预应力混凝土结构,一、预应力混凝土的概念,预应力混凝土是为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早的出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土。,混凝土结构设计规范,规定，预应力混凝土构件的混凝土强度等级不应低于,C30,。,二、施加预应力的方法,1,、先张法：,先张法是指先在台座上或钢模内张拉钢筋，然后浇筑混凝土的一种施工方法。,当混凝土达到设计强度的,75%,及以上时切断钢筋。,先张法预应力的传递依靠钢筋和混凝土之间的粘结强度完成。,2,、后张法：,后张法是指先浇筑混凝土构件，然后直接在构件上张拉预应力筋的一种施工方法。,3,、预应力损失：,l1,锚具变形和钢筋回缩所引起的预应力损失。,l2,预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应,力损失。,l3,加热养护时预应力钢筋与台座之间温差引起,的预应力损失。,l4,预应力钢筋应力松弛引起的预应力损失。,l5,混凝土收缩、徐变引起的预应力损失。,l6,混凝土的局部挤压引起的预应力损失。,3-5,钢筋混凝土楼盖、楼梯和雨篷,一、钢筋混凝土楼盖的分类,钢筋混凝土楼盖按施工方法可分为现浇式、装配式和装配整体式三种形式。,整体现浇式楼盖结构按楼板受力和支承条件的不同，又分为肋梁楼盖、井式楼盖、密肋楼盖和无梁楼盖。,二、现浇单向板肋梁楼盖,肋梁楼盖由板、次梁和主梁组成。,单向板：四边支承板，当板的长边,L,2,与短边,L,1,之比,L,2,/L,1,2,时。,双向板：四边支承板，当板的长边,L,2,与短边,L,1,之比,L,2,/L,1,2,时。,1,、结构平面布置,：,主梁的跨度一般为,5m,8m,，次梁为,4m6m,。,为增强房屋横向刚度，主梁一般沿房屋的横向布置，并与柱构成平面内框架或平面框架，这样可使整个结构具有较大的侧向刚度，这就是通常所说的“短主梁、长次梁”。,2,、计算简图,：,计算时对于板和次梁不论其支座是墙还是梁，均将其支座视为铰支座。由此引起的误差可在计算时所取的荷载、跨度和弯矩值加以调整。,折算荷载：,采用调整荷载（即加大恒载、减少活载）的方法加以考虑铰支座引起的误差,反映在支座处的转角比铰接支座的转角小，其实际效果是减少了跨中的最大正弯矩和支座的最大负弯矩（绝对值），即减弱了活载的不利影响。,计算跨度与跨数：,对于多跨连续板、梁（跨度相等或相差不超过,10%,），若跨数超过五跨时，可按五跨来计算。,3,、截面设计与构造要求,：,单向板短向布置受力筋，在长向布置分布筋。,受力钢筋的间距：一般不小于,70mm,。当,h,150mm,时，不应大于,200mm,，当,h,150mm,时，不应大于,250 mm,，且不应大于,1.5h,。,连续板的钢筋布置可采用弯起式（一端弯起式和两端弯起式）、分离式。,单向板中单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力筋截面面积的,15%,，间距不宜大于,250 mm,，直径不宜小于,6mm,。,在主梁与次梁交接处设置附加箍筋或附加吊筋。,三、双向板肋梁楼盖,板的配筋形式类似于单向板，有弯起式与分离式。,四、装配式混凝土楼盖,预制铺板以空心板应用最为广泛。,装配式混凝土楼盖板与板的连接,：,一般采用强度不低于,C20,的细石混凝土或砂浆灌缝。,当楼面有振动荷载或房屋有抗震设防要求时，板缝内应设置拉接钢筋。此时，板间缝应适当加宽。,板与墙和板与梁的连接,：,板与其支承墙和梁的连接，一般采用在支座上坐浆（厚度为,10,20mm,）。,板在砖墙上支承宽应不小于,100mm,在钢筋混凝土梁上支承宽应不小于,60,80mm,。,五、楼梯的结构形式及构造,幻灯片,50,1,、板式楼梯,：,由梯段板、休息平台和平台梁组成,2,、梁式楼梯：,由踏步板、斜梁和平台板、平台梁组成。,六、雨篷,1,、雨篷计算,：,雨篷板的正截面承载力计算。,雨篷梁在弯矩、剪力、扭矩共同作用下的承载力计算。,雨篷抗倾覆验算。,第四章 砌 体 结 构,4-1,砌体结构材料,1,、砖：,普通砖的尺寸为,240,115 53mm,，其强度等级为,MU30,、,MU25,、,MU20,、,MU15,、,MU10,。,2,、砌块：,强度等级为,MU20,、,MU15,、,MU10,、,MU7.5 MU5,。,3,、石材：,强度等级为,MU100,、,MU80,、,MU60,、,MU50 MU40,、,MU30,、,MU20,。,一、块材,粘土多孔砖,粘土实心砖,粘土空心砖,陶粒混凝土空心砖,加气混凝土砌块,二、砂浆,1,、分类,：,纯水泥砂浆、混合砂浆、非水泥砂浆,2,、强度等级：,M15,、,M10,、,M7.5,、,M5,和,M2.5,；砌块专用砂浆强度等级用符号,Mb,表示。,4-2,砌体的种类及力学性能,1,、砌体的受压性能：,砌体的抗压强度一般都低于单块块材的抗压强度。,2,、影响砌体抗压强度的因素：,块体与砂浆的强度等级；块体的尺寸与形状；砂浆的流动性、保水性及弹性模量的影响；砌筑质量与灰缝的厚度。,一、砌体的力学性能,3,、砌体的受拉：,破坏形态：砌体沿齿状灰缝截面轴心受拉破坏、砌体沿块体（及灰缝）截面的轴心受拉破坏、砌体沿水平通缝截面轴心受拉破坏。,砌体抗拉强度主要取决于块材与砂浆连接面的黏结强度。即砌体的轴心抗拉强度可由砂浆的强度等级来确定。,4-3,砌体结构墙、柱,1,、纵墙承重体系,荷载传递路线：楼（屋）面荷载纵墙基础地基。,一、混合结构房屋的结构布置方案,2,、横墙承重体系,荷载传递路线：楼（屋）面荷载横墙基础地基。,3,、纵横墙承重体系,4,、内框架承重体系,荷载传递路线：板梁外纵墙外纵墙基础地基或,板梁柱柱基础地基,。,砌体规范,规定：房屋的静力计算，根据房屋的空间工作性能分为刚性方案、刚弹性方案和弹性方案。,二、房屋的静力计算方案,三、受压构件的计算,：高厚比,和轴向力的偏心距,e,对 受压构件承载力的影响系数。,A,：截面面积，对各类砌体均按毛截面计算。,四、无筋砌体局部受压承载力计算,1,、破坏形态,因纵向裂缝发展而引起的破坏；,劈裂破坏；,与垫板直接接触的砌体局部破坏。,五、墙、柱的高厚比,墙、柱的高厚比验算是保证砌体房屋施工阶段和使用阶段稳定性与刚度的一项重要构造措施。,式中,不同砌体材料的高厚比修正系数；,H,0,墙、柱计算高度；,h,矩形截面轴向力偏心方向的边长，当,轴心受压时为截面较小边长；,h,T,T,形截面的折算厚度；,1,、高厚比验算：,六、墙、柱的一般构造要求,跨度大于,6m,的屋架，跨度大于,4.8m,（对砖砌体）、,4.2m,（对砌块和料石砌体）以及,3.9m,（对毛石砌体）的梁，其支承面下的砌体应设置混凝土或钢筋混凝土垫块，当墙中设有圈梁时，垫块与圈梁宜浇成整体。,4-4,过梁、挑梁与圈梁,1,、圈梁的设置：,钢筋混凝土圈梁的宽度宜与墙厚相同，当墙厚,240mm,时，其宽度不宜小于,2h/3,其高度应等于每皮砖厚度的倍数，并不应小于,120mm,。,纵向钢筋不应少于,410,，绑扎接头的搭接长度按受拉钢筋考虑，箍筋间距不应大于,300mm,。,一、圈梁,2,、圈梁作用：,增强房屋的空间刚度和整体性，加强纵横墙的联系。,防止由于基础的不均匀沉降、振动荷载等引起的墙体开裂。,过门窗洞口的圈梁，若配筋不少于过梁时，可兼做过梁。,1,、砖砌过梁,钢筋砖过梁的跨度不宜超过,1.5m,，砂浆强度等级不宜低于,M5,。,砖砌平拱过梁的,跨度不宜超过,1.2m,，砂浆强度等级不宜低于,M5,。,砖砌弧拱过梁竖砖砌筑的高度不应小于,115mm,弧拱最大跨度一般为,2.5,4m,。,2,、钢筋混凝土过梁,其截面高度一般不小于,180mm,，截面宽度与墙体厚度相同，端部支承长度不应小于,240mm,。,二、过梁,3,、过梁的破坏形式,过梁跨中正截面的受弯承载力不足而破坏；,过梁支座附近截面受剪承载力不足沿灰缝产生,45,方向的阶梯形斜裂缝不断扩展而破坏；,过梁支座端部墙体长度不够，引起水平灰缝的受剪承载力不足发生支座滑动而破坏。,挑梁埋入墙体的长度,l,1,与挑出长度,l,之比宜大于,1.2,；当挑梁上无砌体时，,l,1,与,l,之比宜大于,2,。,三、挑梁,第五章 多层与高层房屋结构简介,5-1,多层与高层房屋结构的类型,高层建筑混凝土结构技术规程,JGJ3-2010,规定,10,层及,10,层以上或房屋高度大于,28m,的住宅建筑以及房屋高度大于,24m,的其他高层民用建筑为高层建筑结构。,民用建筑设计通则,规定，,10,层及,10,层以上的住宅建筑以及高度超过,24m,的公共建筑和综合性建筑为高层建筑。,多高层建筑的结构体系：,框架结构体系：按照框架布置方向的不同，框架结构体系可分为横向布置、纵向布置和双向布置三种。在有抗震要求的房屋设计中，要求框架必须纵横向布置，形成双向框架结构形式。,剪力墙结构体系,框架,-,剪力墙结构体系：框架往往只承受并传递竖向荷载，而水平荷载及地震作用主要由剪力墙承担。,筒体结构体系、混合结构体系,5-2,多高层建筑结构体系的总体布置原则,10,层以下的建筑通常采用框架结构，,10,层以上的建筑常选择框架,-,剪力墙结构形式，而,30,层以上的建筑宜选择框筒结构体系等。,变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。,第六章 钢 结 构,强度高，自重轻；结构安全可靠（材质均匀、接近于各向同性，弹性模量大，具有良好的塑性和韧性）；工业化程度高；密封性好；耐热性较好，耐火性差；耐腐蚀性差，易于锈蚀。,一、钢结构的特点,6-1,钢结构的特点及应用范围,6-2,钢结构材料,钢结构因其所使用的钢材具有良好的吸能能力和延性而具有良好的抗震性能。,钢材的机械性能主要指屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能及冲击韧性等。,一、钢材的机械性能,钢材在各种荷载作用下发生两种性质完全不同的破坏形式，即塑性破坏和脆性破坏,二、钢材的破坏形式,1,、化学成分：,碳：含量提高，钢材强度提高，但同时钢材的塑性、韧性、冷弯性能、可焊性及抗锈蚀能力下降。,锰、硅、钒有益元素。,硫、氧能使钢热脆；磷、氮能使钢冷脆,三、影响钢材力学性能的各种因素,2,、冶炼、浇注及轧制：,浇注过程中因脱氧程度不同，分为镇静钢、半镇静钢和沸腾钢。,3,、钢材硬化：,硬化有时效硬化和冷作硬化两种。,6-3,钢结构连接,钢结构的连接通常有焊接、铆接和螺栓连接三种方式。,1,、焊接连接：,焊接连接有气焊、接触焊和电弧焊等方法。,当焊件厚度,t,10mm,时可采用直边焊；,t=1020mm,时可采用带钝边单边,V,形缝或带钝边,V,形缝；,t,20mm,时应采用,U,形缝、,K,形缝和,X,形缝。,一、连接方法种类和特点,1,、焊接连接：,焊缝符号由基本符号、辅助符号和引出线组成，必要时还可以加上补充符号和焊接尺寸符号。,钢结构设计规范,对焊缝的质量要求分为一级、二级和三级，其中一级质量最好。,2,、螺栓连接：,螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接。高强度螺栓连接可分为摩擦型和承压型两种。,摩擦型连接：外力仅依靠部件接触面的摩擦力来传递。主要用于直接承受动力荷载的结构、构件的连接。,承压型连接：仅适用于承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构、构件的连接。,2,、螺栓连接：,按构造要求的螺栓数目不宜少于,2,个。,螺栓排列有并列和错列式，并满足受力、构造、施工三方面的要求。,6-4,钢结构基本构件,1,、截面形式：,轴心受力构件的截面形式主要有实腹式及格构式两类。格构式又分为缀板式和缀条式。,受压柱由柱头、柱身、柱脚三部分组成。柱身截面有实腹式、缀板式和缀条式三种。,一、轴心受力构件,受弯构件可能会发生整体失稳与局部失稳，其中的整体失稳是弯扭屈曲。,实腹式钢梁按材料和制作方法可分为型钢梁和组合梁两大类。,二、受弯构件,第七章 地 基 与 基 础,土的三相，即土粒为固相；土中的水为水相；土中的气为气相。,主要指标有：比重、天然密度、含水率（这三个指标需用实验室实测）和由它们三位计算得出的指标干密度、饱和密度、孔隙率、孔隙比和饱和度。,一、土的组成,7-1,土的工程性质及分类,实测指标,土的密度,-,土的单位体积质量,(g/cm,3,或,t/m,3,),测定方法,:,环刀法,土的含水率,-,土中水的质量与土颗粒质量之比，用百分比表示,(%),土的含水量是标志土含水程度的一个重要物理指标。天然土层含水量变化范围较大，与土的种类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。,测定方法：烘干法，亦可用酒精燃烧法,土粒比重,G,s,-,土粒质量与同体积,4,时纯水的质量之比,由于,=1.0g/cm,3,故土粒比重在数值上等于土粒的密度但无量纲。,测定方法：比重瓶法,其它指标,孔隙比,e,-,土中孔隙体积与土颗粒体积之比,孔隙度,n,-,指土体中空隙体积占土体总体积之比,用百分数表示，,土的饱和度,S,r,-,表示土空隙中被水充满的程度,也即土中水的体积与空隙体积之比,用百分数表示，,粘性土的物理状态指标,固态 半固态 可塑状态 流动状态,缩限,w,s,塑限,w,p,液限,w,L,含水量,液限,L,：,土由可塑状态转到流动状态的界限含水量（或塑性上限）。,塑限,p,：,土由半固态转到可塑状态的界限含水量（或塑性下限）。,缩限,s,：,土由半固体状态不断蒸发水分，则体积继续逐渐缩小，直到体积不再收缩时，对应土的界限含水量叫缩限。,液限测试,-,圆锥液限仪法,76 g,5s,下沉,10mm,或,17mm,塑限测试,-,搓条法,直径约,3mm,粘性土的塑性指数,-,塑性指数是指液限和塑限的差值，即土处在可塑状态的含水量变化范围。,I,p,=,L,-,p,I,p,越大,土的可塑范围越广，土中含有的结合水越多，土与水之间的作用越强。土中粘粒含量越大，塑性指数,I,p,越大。,粘性土的液性指数,-,指粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比。,I,L,值愈大，土质愈软；反之，土质愈硬,根据,建筑地基基础设计规范,，作为建筑地基的岩土，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。,按我国“土的分类标准”，碎石土和砂土属于粗粒土，粉土和粘性土属于细粒土。粗粒土按粒径级配分类，细粒土则按塑性指数分类。,二、地基土（岩）的工程分类,按颗粒级配与塑性指数分类的分类标准,a.,岩石的分类,颗粒间牢固粘结,呈整体或具有节理隙的岩体称为岩石，坚硬程度可根据岩块的饱和单轴抗压强度,f,rk,分类。,坚硬程度类别,饱和单轴抗压强度,f,rk,(MPa),坚硬岩,较硬岩,较软岩,软岩,极软岩,30,f,rk,60,f,rk,60,15,f,rk,30,5,f,rk,15,f,rk,5,土的名称,漂石,块石,卵石,碎石,圆砾,角砾,颗粒形状,圆形及亚圆形为主,棱角形为主,圆形及亚圆形为主,棱角形为主,圆形及亚圆形为主,棱角形为主,颗粒级配,粒径大于,200mm,的颗粒含量超过全重,50,粒径大于,20mm,的颗粒含量超过全重,50,粒径大于,2mm,的颗粒含量超过全重,50,注,：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定,碎石土的分类,b.,碎石土的分类,粒径大于,2mm,的颗粒含量超过全重,50%,的土称为碎石土,c.,砂土的分类,粒径大于,2mm,的颗粒含量不超过全重,50%,的土，且粒径大于,0.075mm,的颗粒含量超过全重,50%,的土,注,：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定,土的名称,砾砂,粗砂,中砂,细砂,粉砂,颗粒级配,粒径大于,2mm,的颗粒含量占全重,25,50,粒径大于,0.5mm,的颗粒含量超过全重,50,粒径大于,0.25mm,的颗粒含量超过全重,50,粒径大于,0.075mm,的颗粒含量超过全重,85,粒径大于,0.075mm,的颗粒含量超过全重,50,砂土的分类,d.,粉土的分类,粒径大于,0.075mm,的颗粒含量超过全重,50%,，塑性指数,I,P,10,的土称为粉土。,e.,粘性土的分类,粒径大于,0.075mm,的颗粒含量不超过全重,50%,，塑性指数,I,P,10,的土称为粘性土，粘性土根据塑性指数细分,注：,塑性指数由相应于,76g,圆锥体沉入土样中深,度为,10mm,测定的液限计算而得。,土的名称,粘土,粉质粘土,塑性指数,I,P,17,10,I,P,17,f.,人工填土的分类,由于人类活动而形成的堆积物称为人工填土。,素填土：碎石、砂、素土等组成的填土,压实填土：经分层压实的填土,杂填土：废弃物等构成的填土,冲填土：水力冲填泥砂形成的填土,g.,特殊土,湿陷性土：黄土等,软土：淤泥、淤泥质土、泥炭质土、泥炭等,混合土、冻土等,7-2,地基承载力及地基处理,确定地基承载力：,式中,f,ak,地基承载力特征值,b,、,d,基础宽度和埋深的地基承载力修正系数,基础底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度,b,基础底面宽度，当宽度小于,3m,按,3m,计，大于,6m,按,6m,计,o,基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取,有效重度,d,基础埋置深度,7-3,天然地基上浅基础,支承建筑物的那部分天然地层，称为天然地基；若天然地基的承载能力不够，经人为加强或改良过的，称为人工地基。,对基础本身来说，要有足够的强度刚度和耐久性。,一、概述,无筋扩展基础（刚性基础）,扩展基础（柔性基础）,柱下条形基础,柱下交梁基础,片筏基础,箱形基础,二、浅基础的类型,7-4,桩基础,1,、按承载状态分类，可分为摩擦型桩和端承型桩。,2,、按桩的施工方法分类，可分为预制桩、灌注桩。,3,、按成桩方法分类，可分为非挤土桩部分挤土桩、挤土桩。,