《結(jié)構(gòu)技術(shù)終》課件

《結(jié)構(gòu)技術(shù)終》課程介紹1結(jié)構(gòu)技術(shù)本課程旨在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)工程的基本原理和應(yīng)用的深入理解，為學(xué)生未來(lái)從事相關(guān)領(lǐng)域的工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。2實(shí)踐與理論課程內(nèi)容涵蓋結(jié)構(gòu)形式、荷載分析、受力分析、材料選擇、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、安全評(píng)估等方面，理論與實(shí)踐相結(jié)合。3未來(lái)發(fā)展隨著科技進(jìn)步，結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域不斷發(fā)展，本課程將緊跟時(shí)代步伐，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入未來(lái)結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域。課程大綱結(jié)構(gòu)形式的發(fā)展歷史結(jié)構(gòu)的基本類型結(jié)構(gòu)的荷載分析結(jié)構(gòu)受力分析1.結(jié)構(gòu)形式的發(fā)展歷史1古代原始的建筑結(jié)構(gòu)，如木結(jié)構(gòu)和石結(jié)構(gòu)，以其樸素和堅(jiān)固著稱。例如，埃及金字塔和中國(guó)的長(zhǎng)城是古代結(jié)構(gòu)技術(shù)的杰作。2中世紀(jì)磚石結(jié)構(gòu)和拱券結(jié)構(gòu)逐漸成為主流，并見(jiàn)證了教堂等宏偉建筑的出現(xiàn)。例如，歐洲哥特式建筑的尖拱和飛扶壁，展現(xiàn)出精湛的結(jié)構(gòu)技術(shù)。3近代鋼鐵和混凝土的應(yīng)用，為結(jié)構(gòu)形式帶來(lái)了革命性的變化。例如，埃菲爾鐵塔和悉尼歌劇院，體現(xiàn)了現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的輕盈與美感。4現(xiàn)代高層建筑、橋梁和大型公共設(shè)施，對(duì)結(jié)構(gòu)技術(shù)提出了更高的要求。例如，現(xiàn)代的索結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精巧和創(chuàng)新。2.結(jié)構(gòu)的基本類型桿件結(jié)構(gòu)由桿件和節(jié)點(diǎn)組成的結(jié)構(gòu)，桿件承受軸向拉伸或壓縮力。平面結(jié)構(gòu)所有桿件和節(jié)點(diǎn)都位于同一個(gè)平面上的結(jié)構(gòu)，主要承受平面荷載。空間結(jié)構(gòu)桿件和節(jié)點(diǎn)分布在空間中的結(jié)構(gòu)，能承受來(lái)自各個(gè)方向的荷載。2.1桿件結(jié)構(gòu)定義由桿件和節(jié)點(diǎn)組成的結(jié)構(gòu)，桿件主要承受軸向拉力或壓力。特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于分析，應(yīng)用廣泛，如橋梁、塔架等。類型包括桁架、框架、索結(jié)構(gòu)等，根據(jù)桿件的連接方式和受力情況進(jìn)行分類。2.2平面結(jié)構(gòu)橋梁橋梁是一種常見(jiàn)的平面結(jié)構(gòu)，用于跨越河流、道路或其他障礙物。建筑樓層建筑物的樓層通常由平面結(jié)構(gòu)組成，例如梁、柱和樓板。桁架桁架是一種由桿件組成的平面結(jié)構(gòu)，常用于橋梁、屋頂和其他結(jié)構(gòu)中。2.3空間結(jié)構(gòu)斜拉橋利用鋼索將橋面懸掛在高聳的塔柱上，結(jié)構(gòu)輕盈，跨越能力強(qiáng)。球形網(wǎng)架由桿件構(gòu)成球形網(wǎng)格，整體剛度高，抗震性能好，常用作大型場(chǎng)館屋頂。3.結(jié)構(gòu)的荷載分析定義結(jié)構(gòu)的荷載分析是指對(duì)結(jié)構(gòu)物所受荷載進(jìn)行識(shí)別、分類和計(jì)算的過(guò)程，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。類型常見(jiàn)的荷載類型包括：永久荷載、活荷載、風(fēng)荷載、地震荷載等。計(jì)算方法荷載計(jì)算方法包括：理論計(jì)算、經(jīng)驗(yàn)公式、規(guī)范規(guī)定等，根據(jù)荷載類型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇合適的計(jì)算方法。常見(jiàn)荷載類型1恒載建筑物本身重量，如樓板、墻體、屋頂?shù)取?活載使用過(guò)程中產(chǎn)生的可變荷載，如人員、家具、設(shè)備等。3風(fēng)載風(fēng)力對(duì)建筑物產(chǎn)生的荷載，主要影響高層建筑。4雪載積雪對(duì)屋頂產(chǎn)生的荷載，主要影響寒冷地區(qū)建筑。3.2荷載計(jì)算方法1靜力荷載計(jì)算考慮重量、風(fēng)力、雪載等穩(wěn)定荷載2動(dòng)力荷載計(jì)算考慮地震、振動(dòng)等動(dòng)態(tài)荷載3組合荷載計(jì)算綜合考慮各種荷載的影響4.結(jié)構(gòu)受力分析1靜力學(xué)原理2受力分析方法3力學(xué)模型4.1靜力學(xué)原理平衡條件力的合成與分解力矩的計(jì)算4.2常見(jiàn)受力分析方法平衡方程運(yùn)用力學(xué)平衡原理，通過(guò)建立方程組求解結(jié)構(gòu)受力情況。截面法將結(jié)構(gòu)分解成多個(gè)截面，分析每個(gè)截面的受力情況。虛擬功原理利用虛擬功原理，通過(guò)求解虛擬功來(lái)確定結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力。5.結(jié)構(gòu)材料選擇1鋼材強(qiáng)度高，韌性好，易于加工和塑形。2混凝土抗壓能力強(qiáng)，價(jià)格低廉，易于施工。3木材可再生資源，強(qiáng)度適中，價(jià)格相對(duì)低廉。4新型材料如碳纖維、玻璃纖維等，具有高強(qiáng)度、輕質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。5.1常用結(jié)構(gòu)材料鋼材鋼材具有強(qiáng)度高、塑性好、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代建筑中最常用的結(jié)構(gòu)材料之一?；炷粱炷翉?qiáng)度高、耐久性好、價(jià)格低廉，是現(xiàn)代建筑中應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)材料之一。木材木材具有天然紋理、可再生、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在建筑中常用于屋架、地板、墻面等部位。磚磚具有耐火性能好、施工簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，常用于墻體、柱子等部位。材料性能比較抗壓強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度彈性模量結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則承載能力結(jié)構(gòu)應(yīng)能安全可靠地承受各種荷載，例如自重、活荷載、風(fēng)荷載、地震荷載等。剛度要求結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的剛度，以防止過(guò)度變形，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和使用功能。穩(wěn)定性控制結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的穩(wěn)定性，防止傾覆、失穩(wěn)或局部屈曲。6.1承載能力結(jié)構(gòu)安全承載能力是結(jié)構(gòu)能夠承受的最大荷載，確保結(jié)構(gòu)在荷載作用下不會(huì)發(fā)生破壞，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的首要目標(biāo)。安全系數(shù)設(shè)計(jì)中通常采用安全系數(shù)來(lái)保證結(jié)構(gòu)的承載能力，安全系數(shù)越高，結(jié)構(gòu)越安全，但成本也越高。6.2剛度要求1變形控制結(jié)構(gòu)在荷載作用下，應(yīng)滿足一定的變形要求，避免過(guò)度變形影響正常使用。2振動(dòng)控制對(duì)于承受動(dòng)態(tài)荷載的結(jié)構(gòu)，需控制振動(dòng)幅度，防止共振現(xiàn)象的發(fā)生。3舒適度對(duì)于居住建筑，應(yīng)控制結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和變形，保證舒適的居住環(huán)境。6.3穩(wěn)定性控制側(cè)向穩(wěn)定確保結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載或地震荷載作用下，不會(huì)發(fā)生整體傾覆或失穩(wěn)。豎向穩(wěn)定保證結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，不會(huì)發(fā)生整體倒塌或失穩(wěn)。局部穩(wěn)定防止結(jié)構(gòu)的構(gòu)件在荷載作用下發(fā)生局部屈曲或失穩(wěn)。結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1節(jié)點(diǎn)類型鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)2節(jié)點(diǎn)形式焊接節(jié)點(diǎn)3節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算7.1常見(jiàn)節(jié)點(diǎn)形式焊接節(jié)點(diǎn)通過(guò)焊接將不同構(gòu)件連接在一起，形成牢固的連接。螺栓節(jié)點(diǎn)使用螺栓將構(gòu)件緊固在一起，便于拆卸和更換。鉚接節(jié)點(diǎn)通過(guò)鉚釘將構(gòu)件連接在一起，適用于承受較大的拉力。7.2節(jié)點(diǎn)受力分析1外力節(jié)點(diǎn)承受來(lái)自桿件的拉力或壓力2內(nèi)力節(jié)點(diǎn)內(nèi)部產(chǎn)生抵抗外力的反作用力3平衡節(jié)點(diǎn)處于靜力平衡狀態(tài)8.結(jié)構(gòu)施工技術(shù)裝配式施工預(yù)制構(gòu)件在工廠加工，現(xiàn)場(chǎng)組裝。提高效率、降低成本。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)中施加預(yù)應(yīng)力，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗裂能力。8.1裝配式施工工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)拼裝縮短工期，提高效率質(zhì)量可控，降低成本8.2預(yù)應(yīng)力技術(shù)通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力來(lái)提高結(jié)構(gòu)的承載能力和抗裂性。常用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，提高材料強(qiáng)度，減少裂縫。應(yīng)用廣泛，如橋梁、樓板、預(yù)制構(gòu)件等。結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估1極限狀態(tài)設(shè)計(jì)評(píng)估結(jié)構(gòu)在各種荷載條件下的承載能力，確保結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)能夠安全可靠地運(yùn)行。2可靠性分析考慮結(jié)構(gòu)材料的不確定性，施工誤差等因素，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性能進(jìn)行概率分析，確保結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期的安全可靠性水平。9.1極限狀態(tài)設(shè)計(jì)承載能力極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)在荷載作用下，達(dá)到其承載能力極限，出現(xiàn)破壞或失穩(wěn)。正常使用極限狀態(tài)