1、 近年来，胶合木结构有所发展 （3）钢梁，适用范围广泛，轻质高强 材料强度高，所需截面小，自重相对较小，抗拉抗压均强防腐防火差，造价高，一般采用土学形式空腹钢梁跨度可达18m以上 （4） 砼梁，受力明确，力学性能好砼受压，纵向钢筋受拉，箍筋受剪受到挠度和裂缝宽度条件的限制，一般不超过12m预压力砼梁石受拉区预压应力控制梁 的裂缝窗度和挠度，跨度达18m；一般梁高为1/141/8L，梁宽为1/31/2梁高。 2.按截面形式分类焊接工字型钢梁，砼有 等变截面梁普通砼薄腹梁612m，预砼梁1218m 3.按支座约束条件分类 静定梁：单跨 多跨 超静定梁：1.2 梁的受力与变形 一、梁的受力特点 梁主
2、要承受垂直于梁轴线方向的荷载的作用，这在各种受力体中是最不保理的一种：不能完全发挥材料（强度）力学性能。 内力主要为弯矩和剪力；扭矩轴力。 变形与约束条件有关: （1） 两端约束小，变形挠度大，内力大 适用：中小跨度建筑，地基较差，有不均匀沉降 不适用于跨度，外力较大的情况 （2） 两端约束大，变形小于，内力小于 当梁刚度柱刚度时最小 当梁刚度=柱刚度时，处于两端固定与两端简支之间。 （3） 只有一端有约束，固定端有较大弯矩（倾覆力矩） 抗倾覆安全系数，强度变形 平衡方式四种，上压；下拉，左右自平衡，副跨框架两端外伸的简支梁及连续梁 （4） 两端外伸的简支梁及连续梁 充分发挥材料力学性能 特点
3、：内力小，刚度大，抗震好。 对支座变形敏感，易引起附加内力1.3 梁式结构的工程实例1.4 悬挑结构1.4.1 悬挑结构的形式1、结构特点：无端部支承构件，可以构成灵活的使用空间，不妨碍视线，同时在建筑造型上有利于穿插（图1-4-1）；2、主要应用：在挑檐、阳台、体育场看台的顶棚等；3、材料选择：钢筋混凝土或钢结构；4、受力特点：除了需要进行强度和变形计算外，还需进行抗倾覆验算。1.4.2 悬挑结构的抗倾覆平衡1.4.3 悬挑结构的受力第二章 桁架（屋架）结构掌握桁架结构的特点及应用。重点：桁架结构的特点及应用。1.1 桁架结构的受力特点1、 受力简支梁在外力作用下，产生弯矩和剪力，在其截面上
4、产生正应力和剪应力，但其分而极不均匀，若以下边缘处材料强度作为控制值，中间部分材料不能充分发挥作用。且分布在上下边缘处材料剪力为0不能充分发挥其抗剪作用。因此，将中间部分挖空可减轻自重、节省材料，纵截面与横截面都可以进行这种改变，当大幅度挖空后，中间只剩几根截面很小的连杆时，形成桁架。由梁到桁架虽然其结构整体来说其内力情况与简支梁完全一致，但它已由受弯构件变为轴向受力构件，传力路线发生了根本变化，将材料的抵抗力集中在最外边缘的纤维上，此时力臂最大上弦受压、下弦受拉，由此形成力偶来平衡外荷载产生的弯矩，剪力则由斜腹杆中的竖向分量来承担。2、 桁架结构内力与外形的关系 在桁架各杆件单元中内力的分布
5、是不均匀的。（1）平行弦桁架 上下弦各节间内力随外荷载所产生的总弯矩而变化，跨中节间轴力大，支座处轴力较小。（2）三角形桁架 跨中节间轴力小 靠近支座处最大（3）抛物线形桁架 形状与简支梁弯矩图形相似，符合受荷后的内力变化规律，内力分布均匀。 （4）折线形桁架 便于施工制作，将上弦各节点与弯矩图重合，在之间取直线，上下弦杆内各节间轴力基本相等。 （5）梯形桁架 介于矩形和三角形之间 有缓坡（接近矩形）与陡坡（接近三角形）之分。 腹杆受力与弦杆受力情况类似，在矩形、三角形相反抛物线、折线内力为零。 其间受力最为合理的为3和4。2.2 屋架结构的形式一、按材料 1、木屋架 （1）木屋架的典型型式是
6、豪式屋架，因其适于木屋架表现在 a.屋架节间均匀杆件内力突变不致太大。 b.腹杆长度与杆件内力变化相一致。 c.屋架结点上相交的结点不多，适于木屋架的齿联结。 （2）豪式屋架可有：三角形、梯形、三角形适于18m以内跨度。 （3）节间长度应控制在2-3m，适用跨度为12-18m，高跨比宜在1/5-1/4之间。 2、钢木组合屋架 将屋架下弦或腹杆等承受拉力较大的杆件采用钢材，提高屋架结构刚度和强度。 对于三角形屋架适用跨度为12-18m，梯形为18-24m。3、钢屋架 （1）典型型式是芬克式屋架，适用于钢屋架，因其： a.杆件长度较短 b.下弦受拉 c.施工方便 （2）形式主要有三角形、梯形、矩形
7、。（3）主要用于大跨度建筑中，适用跨度为12-60m三角形高跨比1/6-1/4之间，梯形节间长度应与屋面板协调 三角形 芬克式12-18m 高跨比1/6-1/4梯 形 豪式12-30m 高跨比1/6-1/10 再分式24-60m 高跨比1/8-1/10 4.轻型钢屋架： 三角形、三角拱、梭形屋架三种 轻型钢采用高强钢材质量轻、截面小。三角形相似于普通钢屋架，三角拱由两要斜梁一根拉杆组成梭形，取材方面，截面重心低空间刚度好，可不设支撑。由于腹杆不能受压，不能设置水平支撑和垂直支撑，因此侧向刚度小，适用跨度为18米以下，高跨比为1/9-1/12。 5.砼屋架 屋架形式多样，各项受力强度高，防腐蚀性
8、能好。 屋架适用跨度为15-24m，预应力砼屋架适用跨度为18-36m。 6.砼一钢组合屋架 上弦和受压腹杆为砼构件，下弦和受拉腹杆为柔性钢筋，对材料的利用颇为充分。常见有：折线型组合一、三砼两级组合屋架。桥式屋架是将屋面板与屋架合二为一的结构体系。二、按形式分1、三角形：最大特点是上弦为两根直杆制作简单，但弦杆内力分布不均，一般用于小于18m的建筑中，可用钢木，砼坡度为1/3-1/6，适用于小别墅等中小型民用建筑。2、梯形：上弦平坦1/10-1/12适于上铺预应力大型屋面板，减少油钻下滑，油膏流淌现象，屋架之间便于架设管道和人穿行，常用于18-36m，有的可达72m，适用于影剧院舞台和观众厅
9、屋顶。3、弧形屋架：内力均匀，受力合理。可在弦杆端部加短立柱来改变屋面坡度。 4.平行弦屋架 杆件尺寸和节点形式划一，制作简便，适应性强，在均布荷载作用下，内力分布不均匀，不宜用于杆件内力相差大的大跨一常用作厂房吊车梁和托架。三、按受力特点 1.平面 2.立体桁架： 截面形式：矩形、正三角形、倒三角形，是由两榀平面桁架隔一定距设连接杆件将两榀平面桁架成90度或45度的夹角。为减少连接杆件，可采用三角形截面的立体桁架正三角形适于小跨度，倒三角形适于大跨（跨度大、截面大，可分，反之不可分）。立体桁架采用钢球节点，使各杆件中心汇交于球节点中心，受力明确均匀，施工方便。2.3 屋架结构的选型与布置 一
10、、屋架结构的主要尺寸 1.矢高：结构的高度 2.坡度：大于1/3或1/8-1/12大板 3.节间长度：3m，1.5-4m二、屋架结构的选型 1、屋架结构的受力2、屋架结构的跨度15-24米适用于混凝土结构；18-36米适用于予应力混凝土结构；36米以上适用于钢结构。 3、屋面防水构造 4、材料耐久性及使用环境三、屋架结构的布置 1.跨度 2.间距 3.支座 四、屋架结构的支撑第三章 单层刚架结构掌握单层刚架的受力特点及刚架的结构形式，能够合理地进行刚架结构的选形。掌握单层刚架的受力特点并能够合理地进行刚架结构的选形。难点：各单层刚架的受力特点。 3.1 单层刚架结构的受力特点 一、受力特点1.
11、 概念：梁柱等杆件之间为刚性连接的构件均为刚架单层刚架是直线性杆件组成的具有刚性结点的结构 2.特点 门架顶部可看做两端有固定端的横梁由于与柱子刚性连接、横梁弯矩比较接情况下的M减少（柱对梁的约束减少梁的跨中弯矩）。同时梁对柱的约束作用也减少了柱内弯矩，峰值小很多，（在水平荷载下）二、影响其结构内力的因素 1.约束条件 三砼刚架，最大优点是静定结构，计算简便，不会引起附加内力，与其他刚架相比节点弯矩稍大，刚度略差的适用于2m跨度以内，或地基较差的情况。两砼刚架：超静定结构，基础无弯矩，省料省工，但地基不均匀沉降对结构内力也有影响。 无砼刚架：二次超静定结构，节点弯矩小，基础有弯矩，费工费料，对
12、温差与支 沉降差很敏感。易产生附加内力。实际工程中常采用三砼刚或两砼刚架以及由它们组成的多跨结构 2.梁、柱线刚度比 竖向均布荷载：梁/柱很大时，刚架大约等于简支梁（内力分布），梁/柱很小时，刚架大约等于两端固定梁。 水平荷载：刚架梁无弯曲，柱无转动（柱相当于支座），刚架梁相当于连杆大约等于排架。 3.高跨比 压力线：如何理解。 刚架高度的减小将使支座推力增大（相同跨度下）。 4.其他因素： 节点构造：温度变化，支座变化（平移，转动，沉降）。 三、截面形式及尺寸，构造及尺寸适用范围 3.2 单层刚架结构形式 约束条件：三砼、两砼、无砼。 一、结构材料：胶合木、钢、砼。 二、截面形式：变截面、空
13、腹式、格构化刚架。结构型体：平顶、坡顶、拱顶、单跨、多跨、施工技术。 3.3 单层刚架结构的构造与布置平顶、坡顶、拱顶、单跨与多跨。可根据通风、采光的需要设置天窗、通风屋脊和采光带。刚架的横梁坡度主要由屋面材料及排水要求确定。对于常见的中小跨度的双坡门式刚架，其屋面材料一般多用石棉水泥波形瓦、瓦楞铁及其他轻型瓦材，通常用的屋面坡度为1/3.节点构造与结构计算简图一致；制造、运输、安装方便1、一般情况下矩形平面建筑都采用等间距等跨度的结构布置间间距一般6m跨度由各项条件等确定。2、根据不同平面可呈辐射状，扇形等多种排列方式形成风格多变的建筑造型。 3.4 单层刚架结构的工程实例第四章 拱式结构掌
14、握拱结构的受力特点及结构形式，能够对拱式结构进行合理的选型和布置。拱式结构的受力特点4.1 拱的受力特点一受力特点1无论是木行架还是刚架从整体上来看仍相当于受弯构件，而拱结构已根本不再受弯。因此拱结构是使构件弯曲摆脱弯曲变形的一种突破性发展。为抗压性能好的材料提供了一种理想的结构形式。2拱结构的支卒会产生水平推力。水平推力大小等于相同跨度简支梁在相同荷载作用下所产生的在相应于顶铰C截面上的弯矩Mc除以拱的 f，因此荷载一定时H与f或反比。二内力1M同跨简支梁内弯矩2V同跨简支梁剪力3轴力较大三合理轴线拱轴线的竖向坐标与相同跨度作用相同荷载下简支梁弯矩值成比例，可使拱截面内仅有轴力无弯矩，满足这
15、一条件的拱轴线为拱的合理轴线。在竖向均布荷载作用下为一抛物线在径向均布荷载作用下为一圆弧线 4.2 拱脚水平推力的平衡一、按拱脚分类（水平推力平衡方式）1、落地拱利用地基基础直接随水平推力，不需立柱支承。例如：帐蓬或蒙古包，造型别致拱端部空间高度较小，常用于仓库或小型体育健身房2、（1）在地下拱脚间设置拉杆基础受力简单节省材料2拉杆拱经济合理安全可靠（2）当做为屋盖结构时支承拱式屋盖的砖墙或柱子不随拱的水平推力，整个房屋如排架结构，用料较省。室内有拉杆存在，内景欠佳，若设吊顶则浪费空间（3）通过刚性水平结构传递给总拉杆需要有水平刚度很大的位于拱脚处的天沟板或副跨屋盖结构作为刚性水平构件以传递拱
16、的推力。这些水平构件可看成一根水平放置的深梁，其刚度足够大时可认为柱子不承担水平推力，柱内力较小。室内无拉杆，可充分利用室内建筑空间，效果较好。3利用竖向承重结构来随受水平推力这种结构措施是建筑功能与结构需要有效结合的好方法，建筑大厅屋盖采用拱结构，侧面的框架可做为提供服务性的附属建筑，水平推力由侧面框架承受也可采用两侧斜柱墩，要求两侧副框架必须具有足够的刚度。 4.3 拱式结构的型式二从材料1钢结构拱可分为实腹式和格构式两种实腹式可作成弧形，格构式分段制做2钢筋混凝土拱一般采用实腹式，I字形或矩形截面上大型预帛板还可做成折板拱，波形拱或网状简拮成为梁板合一结构节省材料，取得较好室内效果 4.
17、4 拱式结构的选型与布置一构造1结构支承方式三铰拱两铰拱无铰拱2拱的 高ff影响拱的外形，拱身本助与拱推力与f成反比因此对于屋盖结构f=对于三铰拱和两铰拱，自防水时坡度应油毡屋面坡度3拱身截面实体式拱高度、钢实体式高度、钢格构式高度二结构布置1并列布置。等间距跨度并列布置，侧向刚度由支撑解决2径向布置。空间刚度和稳定性都比较好例加拿大蒙特利尔市梅字纳夫公司奥林匹克体育中心赛车场沿建筑横向在各肢 肋间布置双Y形肋形梁间镶丙烯酸酯玻璃，满足场内充足阳光。3环向布置古罗马万神庙4交叉布置构成圆形或正多边形平面4.5 拱式结构的工程实例第五章 钢筋混凝土空间薄壁结构掌握钢筋混凝土圆顶、筒壳与锥壳、双曲
18、扁壳、双曲抛物面扭壳及折板的特点及应用。了解雁形板、幕结构的特点及应用。圆顶、筒壳与锥壳、双曲扁壳、双曲抛物面扭壳及折板的特点及应用。各种形式壳体的受力特点分析。理论教学3学时。5.1 概说当壳体结构两个曲面之间的距离远远小于壳体的最小曲率半径R时称为薄壳优点：材料省经济自重轻大跨曲面多样建筑造型丰富缺点：施工复杂，费模板保温隔热效果不好，易开裂曲面易引起混响与反射，不适合于音响效果要求高的大会堂，影剧院等。吸声设备多用于市场食堂博物馆车站航站楼机库体育馆等壳体结构型式根据曲面的几何形式可分：1旋转曲面一根直线或曲线绕一竖轴线旋转而得到的曲面竖直线圆柱 斜直线圆锥弧线球面 双面线圆锥2平移曲面
19、一平面曲线或直线沿另一平面直线或曲线平移而成，通常两平面为正交3一直线沿两条固定曲线或直线移动所得曲面根据曲壳施工方法可分一现浇二装配式：有边肋 5.2 圆顶1结构组成（1）壳身：平滑圆顶，肋形圆顶多面圆顶（2）支座环：圆顶保持几何不变的保证（3）支承结构a.支座环支承在竖向承重构件上b.支承在斜柱或斜拱上c.支承在框架上d.支承在基础上2内力及破坏特点（1）破坏圆形形式，圆顶下部径向裂逢钢盘屈服破坏（2）内力：薄 内力，支座环拉力 均以 51o19为界 51o19薄膊内力为 部受压，支座环拉力与 角成正比；薄膜内力为下部受拉，支座环拉力与 角成反比；3构造尺寸等要求（1）壳板厚度由板造确定，
20、可取 R现浇应40m装配应30m（2）壳板边缘由于支座环约束会产生径向局部弯矩，应局部加厚配双层钢 （3）当上设孔洞时应在孔洞周围设圆形加强内环梁 5.3 筒壳与锥壳 亦称柱面壳为零高斯曲率壳，是历史上出现最早的壳体几何形状简单，模板制作方便，易于施工广泛采用。1结构组成工作特点：内力与变形1壳板边梁和横隔构件三部分组成，边梁可理解为壳体的“边框”，两边梁之间的距离为波长。横隔可理解为壳板和边梁的支承构件故L1为跨度L1L2简壳受力类似曲线截面梁，把整个壳体看做两端支承在横隔上的梁L1为跨度L140m L220m,否则边梁过高，横向从过大不经济大部分为多波形以覆盖较大空间，壳板厚一般为准080
21、mm空间作用不明显（2）短筒壳L1L21横向壳板拱的作用明显受力近似于单向作用的拱内很小，一般可不计算机壳板厚与配 按构照要求。L1610m, L230100m（适用跨度）大多为单波多跨3筒壳的开洞通常采用锯齿形屋盖来解决筒壳的采光通风问题采光均匀、波谷汇水量小、造型优美也可采用无窗钆的处理方式宜放于筒壳顶部 洞口横向尺寸4选型与布置适用跨度大，平面进深在，支承结构多样化。一般用于展览性建筑，平面布局不太变化的建筑，规则平面,有多种布置方式：单波单跨、单波多跨、多波单跨、多波多跨、形式多样、并列，垂直交叉、悬挑横向悬挑、纵向悬挑。5.4 双曲扁壳扁壳又称微弯平板，因其矢高小结构所占空间小建筑造
22、型美观，结构分析简单，所以应用广泛。壳板边缘构件f/l 为扁壳双向有曲率边缘构件可采用薄腹果，拉杆拱、拱形桁架，交援约束壳板变形，主要承受顺剪力。壳板主要承受压力，值很小可忽略，厚度按构造2形式及构造双曲扁壳矢高与底面短边之比 ，但也不能过篇否则边缘处剪应力和弯曲应力均较大，承载能力较下降材料用量要增加。双向曲率不是时，较大曲率较小曲率和长边短边2 5.5 双曲抛物面扭壳是双向直纹曲面，受力合理，造型别臻应用历史短，发展快。壳体、边缘构件、下部支承一般按无弯矩理论计算，主要通过薄膜内力传递壳面荷载。（1）壳面受力是一系列拉学与受压拱正交组成的曲面，共同作用通过扭壳周边的顺剪力将荷载传递到侧边构
23、件上。（2）边缘构件受力一般为直杆承受顺剪力。（3）下部支承结构可为柱、墙。可能是垂直压力也可能是斜向压力2结构形式与特点（1）受力合理、偏定性好（2）制作简便是其他壳体无法比拟的，直纹曲直5.6 折板1把若干块薄板以一定的角度连接成整体的空间结构体系，折板结构具有筒壳结构受力性能好的优点，构造简单，施工方便模板消耗量少，因而在工程中得到广泛应用外形波浪起伏，建筑造型活泼而富有韵律2结构组成折板 边梁 横隔无边梁折板结构是由若干等厚度的平板和横隔构件组成横隔仅受沿折板平面内的顺剪力，不仅是折板的支座和板端边框，更主要的作用是保证斜板不变位，使之有足够刚度3型式（1）壳形折板波长L212m距度1
24、.27m 左右顶板宽度为（0.25-0.40）L2板宽3.5m，板厚100m折板倾角30o（2）预制折叠式预应力V形板一般板厚仅有3550mm预制装配整体式折板波宽L2一般为2m,3m，有时也采用3.5m,L16-15m21m板与水平面交角一般为30o42o，最小26o最大45o折板高度 h,板厚可取 b（b为板宽）2545m 5.7 雁形板 5.8 幕结构第六章 平板网架结构了解网架结构的特点以及网架结构的发展概况和受力特点。掌握平板网架的结构体系、形式和主要几何尺寸的确定，能够对平板网架的各种结构体系进行合理的选型。平板网架的结构体系、形式及应用。6.1 概述网架结构是由许多构件按照一定规
25、律组成的网状结构改变了单向平面结构的受力状态，具有各向受力性能，是高次超静定空间结构。在节点荷载作用下各杆件主要承受轴力充分发挥材料强度空间刚度大，整体性好，稳定性好安全度高能利用较小规格杆件建造大跨度结构，杆件类型划一，有利于大批量预料生产，保证质量平面适应性强，可用于多种建筑平面造型新颖、轻巧、富有极强表现力 6.2 平板网架的结构体系及其形式一平板网架1是格构化的板，称之为网板，总体外形为平板者为平板网架平面桁回交叉体系角锥体系2平板网架比网壳的优点在于（1）平板网架无推力，一般简支在支座上，边缘构件简单，（2）减少了屋面面积，充分利用建筑空间（3）构造处理，制造安装较简单三型式1交叉桁
26、架体系。是由许多平行弦桁架相互交叉边成一体的网状结构。（1）两向正交正放网架构造简单，适用于正方形、正多边形、圆形、椭圆形不适用于长宽方向相差太大的平面否则为单向桁架为保持其正方形格的几何不变性常设水平支撑当采用四点支承方式时一般向外悬挑长度在 柱距左右（2）正交斜放网架适用于方形矩形形式美观，注意四角的锚拉区格（周边）为三角形，刚度大大提高3060m中等跨，60m以上时玻璃明显（3）斜交斜放网架两个方向角度任意相交交角不宜太小30o60o（4）三向交叉网架上海体育馆：圆形，110m跨 46.8kg/m2空间刚度大，适合于大距度建筑，三角形、多边形、圆形平面（5）单向折线形网架2角锥体系（1）四角锥体网架正放四角锥，锥尖可上可下，还可跳格布置内加均匀，屋面板规格统一，构造简单斜放四角锥体，上弦杆与建筑平面周边夹角为45o，受力较正放合理，当为点支承时需布置封闭边桁架（2）三角锥网架杆件受力均匀刚度比其他形式网架大，适合矩、梯、六边圆形有抽空形式及蜂窝形。（3）六角锥网架杆件
