建筑力学与结构-1.ppt

目 录 0 绪论 建筑物中由若干构件连接而成的能承受“作用”的平面或空间体系称为建筑结构，在不致混淆时可简称结构。作用分为直接作用和间接作用。 直接作用习惯上称为荷载，系指施加在结构上的集中力或分布力系。 间接作用指引起结构外加变形或约束变形由温度变化、材料胀缩等引起的受约束结构或构件中潜在的变形称为约束变形；由地面运动、地基不均匀变形等引起的结构或构件的变形称为外加变形。 建筑结构由水平构件、竖向构件和基础组成。 水平构件包括板、梁等，用以承受竖向荷载；竖向构件包括柱、墙等，用以支承水平构件或承受水平荷载；基础用以将建筑物承受的荷载传至地基。 按照所用的材料不同，建筑结构可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构等类型。 （1）混凝土结构 混凝土结构是钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和素混凝土结构的总称，其中钢筋混凝土结构应用最为广泛。 钢筋混凝土结构具有以下优点： ①易于就地取材。 ②耐久性好。 ③抗震性能好。 ④可模性好。 ⑤耐火性好。 ⑥刚度大，承载力较高。 （2）砌体结构 由块体（砖、石材、砌块）和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构称为砌体结构，它是砖砌体结构、石砌体结构和砌块砌体结构的统称。 砌体结构主要有以下优点： ①取材方便，造价低廉。 ②具有良好的耐火性及耐久性。 ③具有良好的保温、隔热、隔音性能，节能效果好。 ④施工简单，技术容易掌握和普及，也不需要特殊的设备。 砌体结构的主要缺点是自重大，强度低，整体性差，砌筑劳动强度大。 （3）钢结构 钢结构系指以钢材为主制作的结构。 钢结构具有以下主要优点： ①材料强度高，自重轻，塑性和韧性好，材质均匀； ②便于工厂生产和机械化施工，便于拆卸； ③具有优越的抗震性能； ④无污染、可再生、节能、安全，符合建筑可持续发展的原则。 （4）木结构 木结构是指全部或大部分用木材制作的结构。 这种结构易于就地取材，制作简单，但易燃、易腐蚀、变形大，并且木材使用受到国家严格限制，因此已很少采用。 我国黄河流域的仰韶文化遗址就发现了公元前5000年~前3000年的房屋结构痕迹。 金字塔（建于公元前2700年~前2600年）、万里长城都是结构发展史上的辉煌之作。 17世纪工业革命后，资本主义国家工业化的发展推动了建筑结构的发展。 17世纪开始使用生铁，19世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋。 自19世纪中叶开始，钢结构得到了蓬勃发展。 1824年水泥的发明使混凝土得以问世，20多年后出现了钢筋混凝土结构。 1928年预应力混凝土结构的出现使混凝土结构的应用范围更为广泛。 目前，钢结构房屋的高度已达450m（马来西亚吉隆坡国营石油公司大厦），钢筋混凝土结构房屋的高度达305.4m（朝鲜平壤柳京饭店），钢索桥的跨度达1410.8m（英国亨伯钢索桥）。 我国建筑结构领域也取得了辉煌成就。 1998年建成的矗立在我国上海浦东陆家嘴的金茂大厦高420.5m，地上88层，地下3层，其高度居全国第一，亚洲第二，世界第三；正在建设的上海环球金融中心，高492m，共101层，其高度居世界第一，如图0.1所示。 建筑结构的发展趋势主要表现在以下几个方面： （1）理论方面 一是随着研究的不断深入、统计资料的不断积累，结构设计方法将会发展至全概率极限状态设计方法。 二是衡量结构安全的可靠度理论不断发展，目前有学者提出全过程可靠度理论，将可靠度理论应用到工程结构设计、施工与使用的全过程中，以保证结构的安全可靠。 三是随着计算机的发展，工程结构计算正向精确化方向发展，结构的非线性分析是发展趋势。非线性分析的主要方法是有限元法。 （2）材料方面 混凝土将向轻质高强方向发展。轻质混凝土主要是采用轻质集料，轻质集料主要有天然轻集料（如浮石、凝灰石等）、人造轻集料（页岩陶粒、黏土陶粒、膨胀珍珠岩等）、工业废料（炉渣、矿渣粉煤灰陶粒等）。 高强钢筋发展较快。目前高强钢筋主要是冷轧钢筋，包括冷轧带肋钢筋和冷轧扭钢筋。为减小裂缝宽度，焊成梯格形的双钢筋已开始应用。 砌体结构材料的发展方向也是轻质高强。途径之一是发展空心砖。另一途径是在黏土内掺入可燃性植物纤维或塑料珠，煅烧后形成气泡空心砖，它不仅自重轻，而且隔声、隔热性能好。砌体结构材料另一个发展趋势是采用高强砂浆。 钢结构材料主要是向高效能方向发展。 （3）结构方面 空间钢网架、悬索结构、薄壳结构成为大跨度结构发展的方向。 高层砌体结构也开始应用。为克服传统体系砌体结构水平承载力低的缺点，一个途径是使墙体只受垂直荷载，将所有