建筑结构基础及识图教案.docx
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建筑结构基础及识图教案
城建职业技术学院
课程讲课教案
授
课
章
节
绪论
第一章
第一节建筑荷载
教
学
目
的
通过本章学习,让学生了解各结构类型及荷载类型
重
点
难
点
结构分类
荷载定义
教
具
挂
图
作
业
实
验
备
注
注:
教学进程另纸书写
绪论
第一节建筑结构的分类及应用
一、建筑结构的分类:
1、概念:
由若干构件由若干构件(如柱、梁、板等)连接而成的能经受荷载和其他间接作用(如温度转变、地基不均匀沉降等)的体系,叫做建筑结构。
2、按所用材料分类:
混凝土结构:
长处:
强度高、耐久性好、抗震性好、并具可塑性
缺点:
自重大、抗裂能力差、费工费模板
应用范围:
一般民用建筑、多高层建筑、工业厂房、大跨结构
砌体结构:
长处:
造价低廉、耐火性好、施工方便、工艺简单、当场取材
缺点:
自重大、强度低、抗震性能差、砌筑工作繁重、粘土用量大
应用范围:
五六层以下的民用衡宇、中小厂房的繁重结构、大型工业厂房的围护结构
钢结构:
长处:
强度高、重量轻、质地均匀、运输方便
缺点:
易锈蚀、耐火性能差
应用范围:
大跨重型结构、受动荷载结构、可拆卸结构、轻型结构、容器及其它
木结构:
长处:
取材加工方便、材质轻且强度较大
缺点:
各向异性、易燃、易裂、易翘曲、易侵蚀
应用范围:
大中城市大体停用
3、按承重结构类型分:
砖混结构:
框架结构:
框架---剪力墙结构:
剪力墙结构:
筒体结构:
排架结构:
4、其他分类方式:
第二节结构的进展概况
第一章建筑结构的大体设计原则
第一节建筑结构荷载
一、荷载分类及荷载代表值
一、荷载概念:
施加在结构上的集中力或散布力,称为荷载——直接作用
引发结构外加变形或约束变形的原因——间接作用
二、荷载分类:
A、永久荷载:
在结构利用期间,其值不随时刻转变,或其转变与平均值相较能够忽略不计的荷载。
也称恒荷载或恒载。
比如结构自重或土压力等。
B、可变荷载:
在结构利用期间,其值随时刻转变,或其转变与平均值相较不能够忽略不计的荷载。
也称活荷载或活载。
比如楼面活载、屋面活载、雪荷载、风荷载、吊车荷载等。
C、偶然荷载:
在结构利用期间不必然出现,而一旦出现,其量值专门大而持续时刻较短的荷载。
比如爆炸力、撞击力等。
3、荷载代表值:
结构计算时,需按照不同的设计要求采用不同的荷载数值。
A、荷载标准值
B、可变荷载组合值
C、可变荷载准永久值
D、可变荷载频遇值
二、恒荷载
按构件或材料单位体积(或单位面积)自重平均值肯定。
见P5表1-1。
三、楼面及屋面活荷载
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课
章
节
第一章
第二节建筑结构的设计方法
第三节建筑抗震
教
学
目
的
通过本章学习,让学生了解结构的功能要求结构的极限状态,以及地震的基本知识
重
点
难
点
重点:
1、结构的功能要求
安全、适用、耐久
2、地震基本概念
教
具
挂
图
作
业
实
验
备
注
注:
教学进程另纸书写
第二节建筑结构的设计方式
一、结构的功能要求(安全性、适用性、耐久性)
一、结构的靠得住性
A、结构的靠得住性:
安全性、适用性、耐久性
B、结构的靠得住度:
在规定的时刻内(一般为50年),在规定的条件下(正常设计、正常施工和正常利用),完成预定功能的概率,称为结构的靠得住度。
二、设计利用年限:
衡宇建筑在正常设计,正常施工,正常利用和保护下所应达到的利用年限。
见P7表1-3。
二、结构的极限状态
一、极限状态:
整个结构或结构的一部份超过某一特定状态,或不能知足设计规定的某一功能要求的特定状态。
A、承载能力极限状态:
B正常利用极限状态:
三、极限状态设计表达式
一、极限状态方程
Z=R-S
R---结构抗力
S---荷载效应
a.Z>0(R>S),靠得住状态
b.Z=0(R=S),极限状态
c.Z<0(R
二、极限状态设计表达式
第三节建筑结构抗震大体知识
一、大体概念:
1、地震:
2、震中:
3、震源:
4、地震波:
二、抗震设防大体原则:
小震不坏;中震可修;大震不倒。
1960年5月22日19时11分发生在南美智利的地震,震级达到级。
从5月
21日开始,一个月内发生的地震,3次超过8级,10次超过7级,其规模之大,
释放能量之多,实为罕见。
1976年7月28日3时42分54秒,在河北省唐山、丰南一带(东经度,北纬度),发生了级强烈地震,震中区烈度11度。
地震波及天津市和北京市。
这次地震发生在工矿企业集中、人口浓密的城市,极震区内工矿设施大部份损坏,主要表现为厂衡宇顶塌落,围护墙多数倒塌,高层建筑和一般民房几乎全数坍塌。
震区内普遍发生铁路路基下沉,铁轨弯曲变形;公路路面开裂;桥墩错动、倾倒,梁体移动及坠落等。
可是地下矿井的破坏比地面建筑轻得多。
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课
章
节
第二章
第一节钢筋混凝土材料
教
学
目
的
通过本章学习,让学生掌握钢筋的力学性能以及混凝土的力学性能。
重
点
难
点
重点:
1、钢筋种类、力学性能
2、钢筋与混凝土的粘结
教
具
挂
图
作
业
实
验
备
注
注:
教学进程另纸书写
第二章建筑结构材料
第一节钢筋混凝土结构材料
一、钢筋
一、钢筋的力学性能
二、钢筋的种类及选用
3、钢筋的计算指标
二、混凝土
一、混凝土的强度
立方体抗压强度:
立方体抗压强度是指依照标准方式制作养护的边长为150mm的立方体试件,在28天龄期,用标准实验方式测得的抗压强度。
强度品级:
C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50~C80共14级
轴心抗压强度:
二、混凝土的变形:
收缩:
砼在空气中硬化体积减小的现象
徐变:
砼在长期荷载作用下随时刻而增加的变形
三、混凝土强度品级的选用
砼结构>C15;HRB335级以上钢筋>C20;
预应力结构>C30;钢丝、钢绞线和热处置钢筋>C40
四、混凝土的计算指标
五、钢筋和混凝土一路工作原理
一、钢筋和砼之间存在粘结力
二、钢筋和砼线膨胀系数接近
3、砼保护钢筋
钢筋与混凝土的粘结
钢筋和砼之间的胶结力
砼收缩和钢筋之间的摩擦力
钢筋表面凸凹不平或弯钩和砼之间的机械咬合力
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章
节
第二章
第二节砌体结构材料
第三节钢结构材料
教
学
目
的
通过本章学习,让学生掌握砌体结构材料以及钢结构材料。
重
点
难
点
重点:
1、块材种类、砂浆种类
2、钢材的品种、规格
教
具
挂
图
作
业
实
验
备
注
注:
教学进程另纸书写
第二节砌体结构材料
砌体结构是由块材用砂浆砌筑而成的结构,砌体可作为衡宇的基础、承重墙、过梁、乃至屋盖、楼盖等承重结构,也常作为衡宇的隔墙等非承重结构,还能够作为挡土墙、水池及烟囱等构筑物。
一、块材
1、砖
2、砌块
3、石材
二、砂浆
一、水泥砂浆
二、混合砂浆
3、非水泥砂浆
第三节钢结构材料
一、钢材的品种
二、钢材的规格
三、钢材的主要力学性能
四、影响钢材性能的主要因素:
一、化学成份
二、冶炼、轧制和热处置
3、应变硬化和时效硬化
4、温度的影响
五、应力集中
六、重复荷载作用
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章
节
第三章钢筋混凝土结构基本构件
第一节混凝土结构受弯构件
第二节混凝土结构受压构件
教
学
目
的
通过本章学习,让学生掌握梁板的一般构造要求,以及正截面破坏形态与斜载面的破坏形态
重
点
难
点
重点:
1、梁、板的构造要求;
2、受弯及受压构件的破坏形态
教
具
挂
图
作
业
实
验
备
注
注:
教学进程另纸书写
第三章混凝土结构大体构件
第一节钢筋混凝土受弯构件
一、梁、板的一般构造
1、板的构造
(1)板的厚度:
单跨板,≥l/35;多跨持续板≥l/40且≥60mm
(2)板的配筋:
a.受力钢筋:
经受拉力。
b.散布钢筋:
固定受力钢筋的位置,阻止混凝土开裂。
2、梁的构造
(1)梁的截面:
(2)梁的配筋:
a..纵向受力钢筋:
经受弯矩引发的拉力
b.箍筋:
经受剪力和弯矩引发的主拉力,固定纵向筋
c.弯起钢筋:
弯起段经受剪力和弯矩引发的主拉力,弯起后水平段经受支座负弯矩
d.架立钢筋:
固定箍筋,形成钢筋骨架
e.纵向构造钢筋(当腹板高>450mm):
减小梁腹部裂痕宽度
3、混凝土的保护层及截面有效高度
二、钢筋混凝土梁正截面破坏形式
适筋梁:
AS屈服后,混凝土压坏延性破坏
超筋梁:
AS不屈服,混凝土压坏脆性破坏
少筋梁:
混凝土开裂后,AS当即屈服,混凝土未破坏,脆性破坏
三、斜截面破坏的三种形态
受弯构件的类比
斜截面破坏的形态
发生条件
破坏特征
承载力
超筋梁
斜压破坏
或腹板很薄,腹筋很多
短柱破坏。
先出现若干根斜裂缝在腹部且较密、细,斜压柱体压碎,箍筋不屈服
大
适筋梁
剪压破坏
腹筋中等
与斜裂缝相交的箍筋屈服,剪压区混凝土压坏(压力、剪力共同作用下)
中
少筋梁
斜拉破坏
腹筋很少
弯曲裂缝一出现,向受压区延伸,腹筋立即屈服,梁斜向被拉裂成两部分而突然破坏
小
以上均为脆性破坏,程度:
斜拉.>斜压>剪压
第二节钢筋混凝土受压构件
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课
章
节
第二章
第四节预应力混凝土构件基本知识
第五节混凝土构件施工图
教
学
目
的
通过本章学习,让学生掌握预应力构件的施工工艺,了解先张法和后张法。
重
点
难
点
重点:
1、先张法,后张法
2、识图
教
具
挂
图
作
业
实
验
备
注
注:
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第四节预应力混凝土构件大体知识
大体概念
1.钢筋混凝土的缺欠
★因为混凝土的抗拉强度太低,致使受拉区混凝土过早开裂,截面抗弯刚度显著降低。
裂痕宽度与钢筋应力大体成正比,一般Ms=~My,如配筋按正截面承载力计算,Ms下sss=~fy。
对于Ⅱ级钢筋,fy=300MPa,sss=150~210MPa,裂痕宽度已达~mm。
如采用Ⅵ级高强钢筋,fy=580MPa,则sss=290~406MPa,裂痕宽度已远远超过允许限值。
★钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时,如为增加刚度而加大截面尺寸,会致使自重进一步增大,形成恶性循环。
★如增加钢筋来提高刚度,则钢材的强度得不到充分利用,造成浪费。
★采用高强钢筋,按正截面承载力要求可减少配筋,截面抗弯刚度大体与配筋面积成比例降低,故挠度变形控制难以知足。
第五节混凝土构件施工图
识图
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课
章
节
第四章钢筋混凝土梁板结构
第一节整体式肋形楼盖概述
第二节整体式单向板肋形楼盖
教
学
目
的
通过本章学习,让学生掌握梁板结构的布置。
重
点
难
点
重点:
1、单向板,双向板
2、肋形楼盖平面布置
教
具
挂
图
作
业
实
验
备
注
注:
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第四章钢筋混凝土梁板结构
第一节整体式肋形楼盖概述
整体式肋形楼盖——由板、次梁、主梁组成。
是常见的梁板结构
板:
a.单向板:
在荷载作用下,只在一个方向弯曲或主要在一个方向弯曲的板。
也叫梁式板。
b.双向板:
长短比值大于等于3。
在荷载作用下,在两个方向弯曲,且不能忽略任一方向弯曲的板。
也叫四边支撑板。
c.
第二节整体式单向板肋形楼盖
Ø由单向板组成的楼盖称为单向板肋梁楼盖,传力途径为板ð次梁ð主梁ð柱或墙ð基础ð地基。
Ø单向板肋形楼盖构造简单,施工方便,是整体楼盖结构中最常常利用形式。
由于板和主次梁现浇一体,所以是多跨持续超静定结构。
单向板肋梁楼盖的设计
1.结构平面布置,并对梁板进行分类编号,
2.初步确定板厚和主、次梁的截面尺寸;
3.肯定板和主、次梁的计算简图;
4.梁、板的内力计算及内力组合;
5.截面配筋计算及构造办法;
6.绘制施工图。
一、平面布置要求
1.单向板、次梁和主梁的经济跨度为:
单向板:
(~)m
次梁:
(4~6)m
主梁:
(5~8)m
2.受力合理
3.满足建筑要求
4.方便施工
主梁沿横向布置主梁沿纵向布置有中间走道
二、计算简图
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章
节
第四章钢筋混凝土梁板结构
第二节整体式单向板肋形楼盖
教
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目
的
通过本章学习,让学生掌握梁板的配筋形式。
重
点
难
点
重点:
1、识图
教
具
挂
图
作
业
实
验
备
注
注:
教学进程另纸书写
三、板的计算与构造
1.板的计算特点:
Ø单向板的板厚:
对简支板和持续板,取l0/35~l0/40;悬臂板取l0/10~l0/12;支撑长度不小于板厚,同时不小于120mm.
Ø计算步骤:
沿长边取1m板宽,按塑性内力重散布方式计算持续板内力;
Ø对周围与梁连接的板,板跨中下部和支座上部将出现裂痕,轴线呈拱形;
Ø板没必要进行抗剪计算;
Ø选配钢筋应使相邻跨和支座钢筋的直径及间距彼此协调。
板的构造
板的配筋方式:
分离式配筋,弯起式配筋
板中构造钢筋
①散布钢筋
②垂直于主梁的板面构造钢筋
③嵌入承重墙内的板面构造钢筋
四、次梁的计算与构造
1.次梁的计算特点:
Ø计算步骤:
选择截面尺寸ð荷载计算ð内力计算ð计算配筋ð箍筋和弯起筋计算ð肯定构造钢筋。
Ø次梁截面高度l0/18~l0/12,宽度为h0/3~h0/2。
当持续次梁的高度为其跨度的1/20,可没必要验算挠度。
Ø次梁荷载计算
Ø次梁与板一路浇筑,按T形梁计算。
2.次梁的构造
Ø一般构造同受弯构件要求。
Ø次梁纵向钢筋的弯起与截断位置
Ø伸入支座和主梁的锚固长度
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节
第五章钢筋混凝土多层与高层
教
学
目
的
通过本章学习,让学生掌握钢筋混凝土多层与高层结构的基本概念。
重
点
难
点
重点:
1、基本概念
教
具
挂
图
作
业
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验
备
注
注:
教学进程另纸书写
第五章钢筋混凝土多层与高层
一、高层建筑结构综述
1.我国高层建筑的进展
(1)我国古代高层建筑的进展
公元524年在河南建造了嵩岳寺塔(15层简筒结构,高50m)
公元704年在西安建造了大雁塔(7层砖木结构,总高64m)
公元1055年在河北定县建造了料敌塔(11层筒体结构,高82m)
公元1056年山西建造了应县木塔(9层,高67m),可谓世界木结构的奇迹
(2)我国近代高层建筑的进展
第一阶段从新中国成立到60年代末
初步进展,20层以下的框架结构
1959年建成的北京民族饭馆(12层,高47.4m)
1964年建成了北京民航大楼,(15层,高60.8m)
1966年建成了广州人民大厦(18层,高63m)
第二阶段为70年代
20—30层,主要用于住宅、旅馆、办公楼
1974年建成的北京饭馆新楼(20层,高87.4m,是那时北京最高的建筑)
1976年建成的广州白云宾馆(33层、高114.05m)
上海漕溪路20幢12~16层剪力墙住宅楼;
北京前三门40幢9~16层大模板施工的剪力墙住宅楼)
第三阶段为80年代
仅1980~1983年所建的高层建筑就相当于1949年以来30连年中所建高层建筑的总和。
第三阶段为80年代
上海新锦江宾馆是一座现代化的高级宾馆,(总建筑面积66060m2,共43层,总高
静安希尔顿饭馆,(建筑面积69224m2,包括塔楼43层,总高
第四阶段从90年代开始
上海金茂大厦,(钢结构,88层,高420m,是我国目前最高的建筑)
金茂大厦内部结构
2.国外现代高层建筑的进展
第二阶段是19世纪中期开始的20世纪50年代初
第三阶段从20世界50年代开始
由于在轻质高强材料、抗风抗震结构体系、施工技术及施工机械等方面都取得了专门大进步和运算机在设计中的应用,使得高层建筑飞速进展
美国是世界上高层建筑最多的国家
1972年在纽约建造了世界贸易中心大楼(WorldTradeCenterTowers),110层,高402m,钢结构
1974年美国在芝加哥又建成了那时世界最高的西尔斯大厦(SearsTower),110层,高443m,钢结构。
二、常常利用的结构体系
竖向结构体系(抗侧力体系)的选择
水平承重体系(楼盖体系)及其选择
•楼(屋)盖体系的作用
Ø经受竖向荷载
Ø连接抗侧力构件,经受其传来的剪力和轴力
•选择原则
Ø结构整体性、面内刚度
Ø结构高度小、质量轻
Ø建筑利用功能、装饰要求、设备安装、施工技术等
•常常利用楼盖体系及其适用性
Ø现浇楼盖
Ø预制板楼盖
Ø预应力叠合板楼盖
Ø组合楼盖
常常利用楼盖体系及其适用性
Ø现浇楼盖
S肋梁楼盖——普通、技术经济指标好;结构高度大、不便管线安装
⇒宽扁梁(用于层高受限时)
S密肋楼盖——省材料、自重轻、高度大、适用于大跨且梁高受限时、当利用
荷载较大时可有较好技术经济指标好;不美观、吊顶处置
S无梁楼盖——适用于大跨且梁高受限、或升层法施工时;冲切问题
S非预应力平板楼盖——普遍用于剪力墙、筒体结构、可降低层高、平整;
跨度大时自重大、不经济⇒现浇非预应力空心板楼盖
S无粘结预应力平板楼盖——适用于大跨且梁高受限时、平面布置灵活
Ø预制板楼盖
S预应力空心板楼盖——适用于高度50m以下时,但要求严格(缝内设钢筋、
设现浇面层、增强板端连接)
S预应力大楼板楼盖——与房间同尺寸,双向先张法预应力筋,板边齿槽;吊装问题
Ø预应力叠合板楼盖
预制RC薄板(50-60mm),上现浇RC。
省模板、刚度大、整体性好
Ø组合楼盖
压型钢板上现浇RC。
省模板、自重小、厚度小;用钢量大
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课
章
节
第五章钢筋混凝土多层与高层
教
学
目
的
通过本章学习,让学生掌握多层与高层结构的结构布置原则
重
点
难
点
重点:
1、结构布置原则
教
具
挂
图
作
业
实
验
备
注
注:
教学进程另纸书写
三、结构布置原则
•1抗震设防结构布置原则
•
(1)选择有利的场地
•
(2)保证地基基础的承载力、刚度
•(3)合理设置抗震缝
•(4)应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径
•(5)多道抗震设防能力
•(6)合理选择结构体系
•(7)结构应有足够的刚度
•(8)结构应有足够的结构承载力
•(9)节点的承载力应大于构件的承载力
•(10)结构应有足够的变形能力及耗能能力
•2衡宇适用高度和高宽比
•3结构平面布置原则
•高层建筑结构平面形状宜简单、规则、对称,刚度和承载力散布均匀,不该采用严峻不规则的平面形状。
•4结构竖向布置原则
四、现浇框架结构施工图
识图
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节
第六章砌体结构基本知识
第一节砌体结构类型及力学性质
教
学
目
的
通过本章学习,让学生掌握砌体结构的类型。
重
点
难
点
重点:
1、基本概念
教
具
挂
图
作
业
实
验
备
注
注:
教学进程另纸书写
第六章砌体结构大体知识
第一节砌体结构类型及力学性质
一、砌体结构材料
1、块材
砖
砌块
石材
2、砂浆
水泥砂浆
混合砂浆
非水泥砂浆
二、砌体结构类型
一、承重方案
二、结构布置方案
三、力学性质
结构破坏形态。
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章
节
第二节多层砌体房屋的构造要求
教
学
目
的
通过本章学习,让学生掌握砌体结构的基本构造要求
重
点
难
点
重点:
1、砌体结构的基本构造要求
教
具
挂
图
作
业
实
验
备
注
注:
教学进程另纸书写
第二节多层砌体衡宇的构造要求
一、静力计算方案
弹性方案:
刚性方案:
刚弹性方案:
二、高厚比计算
三、构件的计算
四、构造要求
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第八章建筑基础
第一节基础的类型与构造
教
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目
的
通过本章学习,让学生掌握基础的类型与构造
重
点
难
点
重点:
1、基础分类
2、构造
教
具
挂
图
作
业
实
验
备
注
注:
教学进程另纸书写
第八章建筑基础
第一节基础的类型与构造
一、大体概念
2.基础
将埋入土层必然深度的建筑物下部承重结构称基础。
包括深基础和浅基础。
3.地基
把土层中附加应力与变形所不能忽略的那部份地层或(岩层)称为地基。
4.地基的范围(正常情形下卧层土自然压密状态强度高于持力层。
)
持力层:
埋置基础的土层即位于基础底面第一层土。
下卧层:
在地基范围内持力层以下的土层。
软弱下卧层:
强度低于持力层的下卧层。
5.基础埋置的土层
应埋置在良好的持力层上。
二、浅基础类型
(一)按材料分
刚性基础:
用于层数较少的民用建筑。
砖基础、毛石基础等。
用台阶的宽高比的允许值限制其悬臂长度。
b/h=[b2/h2]
(二)按结构类型分类
1.扩展基础:
抗弯刚度大,整体性好。
2.柱下钢筋砼独立基础:
现浇基础
预制杯型基础:
单厂墙下钢筋砼条形基础
3.柱下条形基础:
常常利用于框架结构中。
地基软弱,柱距较小时采用。
4.筏板基础:
基础底板连成一片。
地基特别软弱;荷载较大;
十字交叉柱下基础宽度较大而又彼此接近;地下室。
种类分梁板式筏板基础和倒置的无梁楼盖。
5.箱形基础:
底板、顶板、钢筋砼纵横墙
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- 关 键 词:
- 建筑结构 基础 教案