《建筑结构原理》课件

建筑结构原理建筑结构的科学基础课程目标和内容简介培养对建筑结构的理解提升建筑结构设计能力培养专业素养和工程实践能力了解建筑结构的基本原理，掌握结构设计能够独立进行简单的建筑结构设计，并能掌握建筑结构相关规范和标准，并能将理的基本方法，并能运用这些知识分析和解根据建筑功能和造型要求选择合理的结构论知识应用于实际工程项目决实际问题形式和材料力学基本概念力运动物体间相互作用的结果，使物体物体相对于参照物的位置发生变产生形变或运动状态的改变化，有平动和转动两种形式形变物体在外力作用下，形状和尺寸发生改变，有弹性形变和塑性形变力的种类拉力压力拉力是物体之间相互吸引的力压力是物体之间相互排斥的力重力摩擦力重力是地球对物体的吸引力摩擦力是两个物体接触表面相互运动时产生的力受力分析外力1荷载、温度变化等内力2构件内部产生的力平衡状态3受力平衡平衡条件力平衡力矩平衡12作用于物体上的所有外力合力作用于物体上的所有外力矩合为零，物体处于静止状态或匀力矩为零，物体不发生转动速直线运动状态平衡方程3根据力平衡和力矩平衡条件，可以列出平衡方程，用来求解物体在受力作用下的运动状态应力与应变应力应变物体内部各部分之间由于外力的作用而产生的相互作用力，称为物体在外力作用下发生的形变程度，称为应变内力应变反映了物体在受力后形状和尺寸的变化程度内力作用在单位面积上的大小，称为应力，是衡量材料抵抗外力作用能力的重要指标杆件内力拉力压力拉力是杆件受到的外力作用在杆件的压力是杆件受到的外力作用在杆件的轴线上，并且使杆件伸长的一种力轴线上，并且使杆件缩短的一种力剪力剪力是杆件受到的外力作用在杆件的横截面上，并且使杆件发生剪切的一种力轴向受力构件定义特点实例轴向受力构件是指承受沿其轴线方向作这类构件的截面形状简单，应力分布均常见的轴向受力构件有钢筋混凝土柱、用的力，主要包括拉伸和压缩两种类型匀，计算方法相对容易钢梁、拉索桥的索等弯曲构件弯矩弯曲应力由于外力作用，构件内部产生的力矩称为弯矩弯矩作用下，构件截面上的内力分布情况称为弯曲应力受剪构件剪力作用剪应力计算受剪构件是指在外部荷载作用剪应力是指作用在构件截面上下，其内部产生剪应力的构件的平行于截面的力，其大小等，例如梁、板、墙等于剪力除以截面面积破坏形式受剪构件的破坏形式主要有剪切破坏、斜拉破坏和弯曲破坏等，取决于构件的材料、形状和荷载条件组合受力构件同时承受多种荷载复杂应力状态组合受力构件同时承受轴力、弯由于多种荷载作用，构件内部应矩和剪力等多种荷载，例如梁柱力分布更为复杂，需要进行更细节点、墙体连接致的分析和计算设计挑战需要考虑不同荷载之间的相互影响，确保结构安全性和经济性稳定性分析结构稳定性分析方法结构稳定性是指结构在荷载作用下保持其初始平衡状态的能力稳定性分析通常采用力学方法，例如平衡方程、极限平衡法、弹它决定了结构能否安全地承受外力作用而不发生倒塌或失稳性稳定性理论等这些方法可以帮助我们评估结构在不同荷载条件下的稳定性结构形式发展历程古代1以木结构、石结构为主近代2钢铁、混凝土等新材料的应用，出现钢结构、混凝土结构现代3结构形式不断发展，出现各种新型结构形式，例如轻型钢结构、膜结构、网架结构等结构系统分类框架结构剪力墙结构以梁、柱、板组成的承重体系，利用墙体作为主要的承重构件，具有较好的整体性和抗震性能具有较高的抗侧向荷载能力，适用于高层建筑组合结构其他结构将框架结构与剪力墙结构结合，例如网架结构、膜结构、空间桁取长补短，满足不同的建筑需求架结构等，适用于特殊功能的建筑结构体系构成基础竖向支撑体系12结构体系的基座，将建筑荷载承担建筑物重量和竖向荷载，传递到地基如柱子、墙体水平支撑体系围护体系34抵抗水平荷载，如风荷载、地提供建筑物外围保护，如外墙震荷载，如梁、板、屋顶结构支撑体系基础柱将建筑物牢固地固定在地基上承受来自楼板和屋顶的垂直荷载，并将荷载传递至基础梁墙支撑楼板和屋顶，并承受来自柱子的不仅承载荷载，还具有围护功能，保垂直荷载护建筑内部空间不受外界影响构件与连接连接形式连接材料焊接、螺栓连接、铆接等钢筋、水泥、砂、石子等材料选用强度与耐久性可加工性与施工性经济性与环保性建筑材料应具备足够的强度，以承受各材料应易于加工和施工，以提高效率和材料应具有合理的经济性，并符合环保种荷载耐久性对于抵抗环境侵蚀和保降低成本良好的施工性能有助于实现要求可持续发展的理念在材料选择中持结构寿命至关重要设计意图愈加重要结构分析方法力学分析有限元分析12运用力学原理，计算结构受力将结构分解成许多小的单元，情况，评估结构强度和稳定性通过计算机模拟计算，得到结构整体的应力、应变和位移结构试验3通过对实际结构或模型进行试验，验证结构设计方案，验证计算结果的可靠性结构荷载确定永久荷载可变荷载建筑物本身的重量，例如墙体、建筑物使用过程中产生的荷载，楼板、屋顶、楼梯等例如人员、家具、设备等风荷载雪荷载风对建筑物产生的作用力，会对积雪对建筑物产生的作用力，主高层建筑和大型屋面产生重要影要影响屋顶结构和覆盖层响结构受荷分析荷载计算荷载传递精确计算各种荷载的大小，如恒荷载分析荷载在结构体系中的传递路径，、活荷载、风荷载、地震荷载等确定各个构件的受力情况应力分析计算构件内部的应力分布，确保结构安全，避免过大应力导致破坏结构抗震设计抗震设计抗震性能抗震措施确保结构在地震发生时能承受地震力，并指结构在遭遇地震时抵抗破坏的能力，包包括结构加固、基础设计、隔震减震等措保证结构的完整性考虑地震荷载，对结括抵抗地震力的能力和维持结构完整性的施，以提高结构的抗震性能构进行抗震加固措施能力结构变形与裂缝控制控制结构变形防止裂缝过早出现12确保结构在荷载作用下变形不裂缝是结构受力后出现的应力超过允许范围集中，可能导致结构强度下降控制裂缝宽度3裂缝宽度过大将影响结构的耐久性和安全性结构健康监测实时数据采集数据分析与评估预警与维护使用传感器网络收集结构的实时数据，利用数据分析技术识别结构的异常变化及时发现潜在问题，进行预防性维护，例如应变、振动和温度，评估其健康状况延长结构使用寿命结构养护与加固定期检查，及时发现潜在问题针对性修复，延长结构寿命加固措施，提高结构承载力建筑结构设计要点安全经济美观结构设计要满足安全可靠性要求，确保建优化结构设计，减少材料用量，降低成本结构设计要与建筑物的整体风格和功能相筑物的稳定性和耐久性，提高经济效益协调，实现美观与实用性的统一绿色建筑结构设计理念节能减排环境友好采用高效节能的材料和技术，减选择环保材料，减少对自然资源少建筑能耗和碳排放的消耗和环境污染健康舒适创造健康舒适的室内环境，提高居住者的生活质量结构设计规范标准国家标准行业标准GB JGJ地方标准DB结构设计案例分析通过具体案例分析，深入理解建筑结构设计原理在实际工程中的应用例如高层建筑结构设计、桥梁结构设计、特殊结构设计等，并结合案例分析，展示不同结构形式的优缺点、设计要点、施工难点及解决措施课程小结学习要点实践应用回顾课程中讲解的建筑结构原理，包括力学基础、结构形式、材将所学知识运用到实际建筑结构设计中，提高结构设计能力和工料选择、分析方法和设计要点等程实践能力。