建筑結(jié)構(gòu)選型-梁和懸挑結(jié)構(gòu)（PPT52頁）

1、建筑結(jié)構(gòu)選型課件郵箱：jgxx_szu密碼：2015c2011.1 梁的形式1.2 梁的受力與變形1.3 梁式結(jié)構(gòu)的工程實例1.4 懸挑結(jié)構(gòu)第一章 梁和懸挑結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)要求了解梁的不同型式及受力與變形，了解懸挑結(jié)構(gòu)。 第一章 梁和懸挑結(jié)構(gòu) 梁(beam)主要承受垂直于梁軸線方向的荷載作用板梁柱拱4123 人們居住和工作的建筑物均是由各個單一空間構(gòu)成，而每一個空間又是由基本構(gòu)件組成。建筑物的基本結(jié)構(gòu)形式可分為 1.1 梁的形式石 梁材 料截面支座約束靜定梁超靜定梁矩形梁圓形梁工字型梁木 梁鋼 梁鋼筋混凝土梁預(yù)應(yīng)力混凝土梁鋼-鋼筋混凝土梁槽形梁主 梁布置方式支承方式簡支梁懸臂梁次 梁過 梁圈 梁連 梁

2、連續(xù)梁 1.1 梁的形式石梁石材抗壓強度高，抗拉強度低。高度大，而跨度較小。帕提農(nóng)神廟 1.1 梁的形式1.1.1梁按材料分類太和殿，俗稱金鑾殿，殿高35米，面積2381平方米，是中國最大的一座木結(jié)構(gòu)宮殿。面闊11間，進深5間，為中國古代殿宇最高等級。7 1.1 梁的形式8 1.1 梁的形式木梁木材自重輕，抗壓抗拉、強度高。截面小，跨度大，使用方便。木材防腐、防火、防蛀性能差，且資源有限，現(xiàn)代建筑逐步淘汰。膠合木 用膠粘方法將木料或木料與膠合板拼接成尺寸與形狀符合要求而又具有整體木材效能的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)。膠合木結(jié)構(gòu)于1907年首先在德國問世，至40年代中期已發(fā)展成為現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)的一個重要分支。廣泛應(yīng)

3、用于各種工程上。1.1.1梁按材料分類 1.1 梁的形式西班牙塞維利亞市中心木結(jié)構(gòu)國家體育場鳥巢10 1.1 梁的形式鋼梁：1.1.1梁按材料分類 1.1 梁的形式鋼梁鋼梁強度高，施工方便。鋼梁自重比相同跨度混凝土梁輕。維護費用較高，房屋建筑較少使用，但在廠房、橋梁中應(yīng)用較廣泛。1.1.1梁按材料分類 1.1 梁的形式混凝土梁砼梁由砼和鋼筋共同工作，砼受壓，鋼筋受拉，受力明確，構(gòu)造簡單，但其自重較大，跨度一般不超過12米。預(yù)應(yīng)力砼梁預(yù)應(yīng)力砼梁在受拉區(qū)施加預(yù)應(yīng)力，可有效控制裂縫和撓度。鋼-鋼筋砼梁下部鋼材受拉，上部鋼筋砼受壓，充分利用其材料特性。（上部普通鋼筋混凝土板，下部鋼梁或鋼桁架）1.1.

4、1梁按材料分類 1.1 梁的形式1.1.1梁按材料分類混凝土和鋼筋協(xié)調(diào)工作原理：鋼筋砼梁截面型式鋼梁截面型式 1.1 梁的形式1.1.2梁按截面分類：雙坡薄腹梁魚腹梁空腹梁 1.1 梁的形式根據(jù)簡支梁的彎矩和剪力的分布特點，可分為以下三類薄腹梁：通過增加梁高來提高梁的抗彎承載力。普通鋼筋混凝土薄腹梁的跨度為：612m，預(yù)應(yīng)力混凝土薄腹梁的使用跨度為1218m。 1.1 梁的形式懸臂梁 梁的一端固定在支座上，使該端不能轉(zhuǎn)動，也不能產(chǎn)生水平和垂直移動。 梁的兩端擱置在支座上，但支座僅使梁不產(chǎn)生垂直移動，可自由轉(zhuǎn)動。為使整個梁不產(chǎn)生水平移動，加設(shè)鉸支座和滾動支座。支承方式簡支梁連續(xù)梁 具有兩個以上支

5、座的梁。1.1.3梁按支座約束分類簡支梁懸臂梁玻璃走廊鳥瞰美國大峽谷 1.1 梁的形式1.1.3梁按支座約束分類連續(xù)梁 1.1 梁的形式 1.1 梁的形式超靜定梁 靜定梁靜定多跨梁連續(xù)梁單跨梁多跨梁1.1.3梁按支座約束分類根據(jù)跨數(shù)的不同分類： 1.1 梁的形式次梁次梁直接承受板傳來的荷載。主梁主梁除承受板直接傳來的荷載外，還承受次梁傳來的荷載。連梁連梁主要用于連接兩榀框架，使其成為一個整體。圈梁圈梁一般用于磚混結(jié)構(gòu)，將整個建筑圍成一體，增強結(jié)構(gòu)的抗震性能。過梁過梁一般用于門窗洞口的上部，用以承受洞口上部結(jié)構(gòu)的荷載。在結(jié)構(gòu)中的位置1.1.4梁按在結(jié)構(gòu)中的位置分類建筑剖視圖 1.1 梁的形式1.

6、1.4梁按在結(jié)構(gòu)中的位置分類 1.1 梁的形式鋼結(jié)構(gòu)建筑主梁，次梁次梁次梁主梁主梁 1.1 梁的形式屋面板混合結(jié)構(gòu)豎向荷載通過磚墻傳到基礎(chǔ)上圈梁的設(shè)置1.1.4梁按在結(jié)構(gòu)中的位置分類 1.2 梁的受力與變形單跨梁在豎向均布荷載作用下的彎矩圖 梁主要承受垂直于梁軸線方向的荷載的作用,其內(nèi)力主要為彎矩和剪力。 梁的變形主要是撓曲變形。梁的受力與變形主要與梁的約束條件有關(guān)。 1.2 梁的受力與變形 簡支梁是靜定結(jié)構(gòu),構(gòu)造簡單，施工方便。但內(nèi)力及變形較大。常用于中小跨度建筑。 當(dāng)建筑物的地基較差時采用簡支梁結(jié)構(gòu)較為有利。簡支梁也常被用來作為沉降縫之間的連接構(gòu)件。 1.2 梁的受力與變形 懸臂梁懸臂端無

7、支承構(gòu)件，視野開闊,空間布置靈活。其缺點是在結(jié)構(gòu)的固定端有較大的傾覆力矩。 設(shè)計時除了考慮結(jié)構(gòu)的強度和變形外,還要注意結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定性。懸臂梁彎矩圖 1.2 梁的受力與變形 當(dāng)梁柱結(jié)構(gòu)中柱剛度比梁剛度大很多且梁柱節(jié)點構(gòu)造為剛接時,可按兩端固定梁分析梁在豎向荷載作用下的內(nèi)力與變形 對于一般情況下梁柱剛度相差不多的情況,則柱對梁的約束作用應(yīng)視作彈性支承,這時梁在豎向荷載作用下的內(nèi)力和變形介于兩端固定梁和兩端簡支梁之間。 1.2 梁的受力與變形 當(dāng)梁柱結(jié)構(gòu)中柱剛度比梁剛度大很多且梁柱節(jié)點構(gòu)造為剛接時,可按兩端固定梁分析梁在豎向荷載作用下的內(nèi)力與變形比較：1.簡支梁與固端梁2.懸臂梁與固端梁3.外伸

8、梁與簡支梁上海浦東國際機場第二航站樓 1.3 梁式結(jié)構(gòu)的工程實例上海浦東國際機場第二航站樓30 1.3 梁式結(jié)構(gòu)的工程實例整個屋蓋采用變截面箱形鋼梁，由于在中間兩個支點采用樹狀柱，整個屋蓋寬度范圍內(nèi)，分成了三個大跨兩個小跨，外帶兩個外伸段的五跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。樹狀柱樹狀柱梭形張懸梁截面增大截面變小上海浦東國際機場第二航站樓邊跨31 1.3 梁式結(jié)構(gòu)的工程實例在箱形梁寬方向，箱形梁向大跨跨中逐漸分叉成兩根較窄的箱形構(gòu)件并為圍合出一個梭形空間。邊跨跨中梭形張懸梁中間跨（梭型張弦梁結(jié)構(gòu)） 1.3 梁式結(jié)構(gòu)的工程實例Y型柱 1.3 梁式結(jié)構(gòu)的工程實例 1.3 梁式結(jié)構(gòu)的工程實例深圳文化中心 1.4.1 懸

9、挑結(jié)構(gòu)的形式： 懸挑結(jié)構(gòu)無端部支撐構(gòu)件、視野開闊、空間布置靈活，故常在體育場看臺雨棚中應(yīng)用。 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)懸挑結(jié)構(gòu)可采用混凝土結(jié)構(gòu)，也可采用鋼結(jié)構(gòu)。早期的懸挑結(jié)構(gòu)多采用混凝土結(jié)構(gòu)，若采用鋼筋混凝土屋面板（自重較大），懸挑跨度一般僅為數(shù)米至十余米，一般采用壓型鋼板結(jié)構(gòu)，懸挑跨度可達到2030m.近年較多采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，并采用薄膜結(jié)構(gòu)覆蓋，跨度可達數(shù)十米。 意大利佛羅倫薩運動場大看臺鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，雨蓬挑梁伸出17m上海八萬人體育場上海八萬人體育場 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，并采用薄膜結(jié)構(gòu)覆蓋，懸挑跨度可達數(shù)十米。如圖上海八萬人體育場，最大懸挑跨度達73.5m。上海八萬人體育場 1.

10、4 懸挑結(jié)構(gòu)懸挑結(jié)構(gòu)的固定端有較大的傾覆力矩。一般認為，懸挑結(jié)構(gòu)的抗傾覆安全系數(shù)應(yīng)大于1.5。抗傾覆平衡：抗傾覆力矩/傾覆力矩 1.5 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)1.4.2懸挑結(jié)構(gòu)的抗傾覆平衡上部壓重平衡 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)懸挑結(jié)構(gòu)四種抗傾覆平衡方式：下部拉壓平衡懸挑網(wǎng)架、懸挑網(wǎng)殼常見 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)拉壓左右自平衡 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)副跨框架平衡：整個結(jié)構(gòu)可以看做是帶懸挑的框架結(jié)構(gòu)。劇院挑臺常用 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)懸挑梁下設(shè)柱子 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)懸挑結(jié)構(gòu)的受力：為了減小彎矩常用一下幾種方法。懸挑梁下設(shè)斜撐 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)懸挑梁上部設(shè)置拉索 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)成都體育場看臺挑棚 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)挑梁為塊體拼裝后張部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，采用工字型截面。1.4.3懸挑結(jié)構(gòu)的工程實例設(shè)16處雙柱雙梁變形縫，共布置104榀雙向?qū)ΨQ現(xiàn)澆鋼筋混凝土看臺框架及塊體拼裝懸挑雨棚結(jié)構(gòu)。天津奧林匹克中心體育場47 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)天津體育場的外觀造型以具有自然形態(tài)的露珠為主題，俗稱水滴。體育場采用鋼管桁架懸挑結(jié)構(gòu)。整個屋架桁架落地，并以不同的曲率坡向地面，形似露珠。體育場屋蓋主桁架懸挑跨度最長達90m, 1.4 懸挑結(jié)構(gòu)上海世博會中國國家館中國館寓意“東方之冠”，并給人以中國傳統(tǒng)禮器“鼎”的聯(lián)想。