建筑技术概论总结.ppt

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1、建筑技术概论,第一章 建筑结构体系,第一节.建筑结构的基本概念 1.定义：什麽是结构 结构是建筑物的基本受力骨架 结构的作用：承担荷载,目录,一.建筑结构体系 二.建筑声环境设计 三.建筑光环境设计 四.建筑热环境设计 五.建筑防火设计 六.无障碍设计 七.生态建筑技术,第一章 建筑结构体系,2.定义：什麽是荷载 荷载：自重、外部荷载作用（活荷载、风荷载、雪荷载、和地震作用等）、变形作用（温度变化引起的变形、地基沉降等）、环境作用（大气污染作用等） 什么是恒载：,第一章 建筑结构体系,什么是活载：,3.多层与高层建筑物的结构型式,第一章 建筑结构体系,第二节.混合结构体系 1-1混合结构的定义

2、、优缺点 1-2混合结构房屋的墙体布置 1-3现浇式楼盖,1-1混合结构的定义、优缺点,一、定义 同一房屋结构体系中采用两种或两种以上不同材料组成承重结构 砖混结构：钢筋混凝土楼盖和砖墙承重,二、优缺点,.优点： （）主要承重结构用砖砌 （）房屋纵横墙体布置容易满足刚度要求 （）混凝土、钢材主要用于楼屋盖上，造价低 .缺点： （）砖砌体强度低，层数受限制。 （）抗震性能差 （）施工速度慢 解决办法：大型墙板和砌块,1-2混合结构房屋的墙体布置,一、墙体布置方案 （一）横墙承重方案 （二）纵墙承重方案 （三）纵横墙承重方案 （四）内框架承重方案,（一）横墙承重方案,受力特点： 主要靠横墙支撑楼板

3、 横墙：承重 纵墙：维护、分隔、维持横墙的整体作用、承担自身重量 优点： （）横墙较密，房屋横向刚度大，整体刚度好 （）外纵墙立面处理方便，可设较大洞口 缺点：横墙较密，房间布置不灵活 使用范围：宿舍、住宅,（二）纵墙承重方案,受力特点： 板荷载传给梁，由梁传给纵墙 纵墙：承重 横墙：满足房屋刚度和整体性 优点：房间空间大，房间布置灵活，墙面积小 缺点：房屋横向刚度差，纵墙较厚或要加壁柱 使用范围：使用上要求有较大空间或隔墙位置可能变化的房屋,（三）纵横墙承重方案,受力特点： 纵横墙共同承重 优点：房间开间和进深能满足使用要求，房屋横向刚度比纵墙承重方案大,（四）内框架承重方案,钢筋混凝土柱代

4、替内承重墙,受力特点：外墙和内柱共同承重 优点：可获得较大的使用空间 缺点： （）房屋空间刚度差 （）墙柱易发生不均匀沉降 使用范围：使用上要求有较大空间的房屋,1-3、现浇式楼盖的选型,结构型式：单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼盖,楼板结构稳定性分析,楼板传力分析,单向板：两对边支承，或四边支承而l1/l2 2 优点：计算简便，结构简单，施工方便,双向板：四边支承而且l1/l2 2 优点：梁较少，接近正方形，天棚平整，外形美观，适用于门厅部分或公共建筑的的楼盖 缺点：配筋构造复杂，施工不方便,现浇楼盖的传力系统,单向板：板次梁主梁柱或墙基础地基 双向板：板梁柱或墙基础地基,不同结构形式楼盖的优缺

5、点,第一章 建筑结构体系,第三节.高层建筑结构 3-1 国内外高层建筑的发展概况 3-2 高层建筑的基本定义 3-3高层建筑结构的结构体系,高层建筑是近代经济发展和科学技术进步的产物，至今已有100余年的历史。 多年来，世界上最高的高层建筑集中在美国、加拿大，直到80年代末，北美洲一直是世界高层建筑的中心。按1991年公布的排行表，在世界上最高的100座最高建筑中，美国占了78座，加拿大5座，墨西哥1座，即北美洲占了84%，成了当前世界最高建筑的中心。,3-1 国内外高层建筑的发展概况,广州白云宾馆：,33层，112.45米，剪力墙结构，1976年建成，国内首栋百米高层。,广州白云宾馆,金茂大

6、厦具有中国传统风格的超高层建筑，是上海迈向21世纪的标志性建筑之一.由美国SOM设计事务所主设计。1998年8月建成。占地236万平方米，建筑面积 28.95万平方米。高420.5米，88层。 大厦充分体现了中国传统的文化与现代高新科技相融合的特点，是中国古老塔式建筑的延伸和发展。,金茂大厦,香港中国银行大厦，由贝聿铭建筑师事务所设计，1990年完工。总建筑面积12.9万平方米，地上70层，总高369米。结构采用4角12层高的巨形钢柱支撑，室内无一根柱子。,(1)世界高层建筑委员会1972年建议，将高层建筑划分为以下四类： 第一类：916层，高度不超过50m; 第二类：1725层，高度不超过7

7、5m; 第三类：2640层，高度不超过100m; 第四类：40层以上，高度100m以上。,3-2 高层建筑的定义,1、高层建筑的分类：,我国民用建筑设计通则(JGJ37-87)中规定： 10层及10层以上的民用建筑和总高度超过24m的公共建筑及综合性建筑为高层建筑。 建筑高度超过100m的建筑均为超高层建筑。,(2)我国对高层建筑的分类：,2 高层建筑的特点,A.高层建筑中，水平荷载和地震作用对结构设计起着决定性的作用。,B.动力反应不可低估； C.结构轴向变形、剪切变形以及温度、沉降的影响加剧； D.材料用量、工程造价呈抛物线关系增长。,3-3高层建筑的结构类型,1 钢结构 2 钢筋混凝土结

8、构 3 组合结构,1、钢结构的特点,钢结构是由钢板、热轧型钢和冷加工成型的薄壁型钢制造而成。与其他材料的结构相比具有以下优点： （1）材料强度高，钢材质量轻。 （2）韧性、塑性好。 （2）材质均匀。 （3）制造简单，施工周期短。 （4）密封性好。,钢结构的缺点有： （1）耐热但不耐火 150摄氏度时强度无变化，600摄氏度时强度约为0。 （2）钢材耐腐蚀性能差，维护费用高。,优点：造价较低，材料来源丰富，可浇注成各种复杂断面形状，可以组成多种结构体系；可节省钢材，承载能力较高，经过合理设计，可获得较好的抗震性能。 缺点：构件断面大，占据面间大，自重大 广州广东国际大厦(63层，200.18m)

9、 底层柱尺寸已达1.8*2.2m,2 钢筋混凝土结构,预应力的定义：在结构承受外荷载之前，预先对其在外荷载作用下的受拉区施加压应力，以改善结构使用性能的这种结构形式称之为预应力。,预应力结构的特点：改善结构的使用性能，提高结构的耐久性；减小构件截面高度，减轻自重；充分利用高强钢材；具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能；提高抗剪承载力；提高抗疲劳强度，此外，预应力混凝土结构具有良好的经济性。,(1)优点： 在钢筋混凝土结构基础上,充分发挥钢结构 优良的抗拉性 能以及混凝土结构的抗压性能,进一步减轻结构重 量，提高结构延性 (2)类型 1)用钢材加强钢筋混凝土构件 钢骨钢筋混凝土构件 钢管钢筋混凝

10、土构件 2)部分抗侧力结构用钢结构，另一部分采用钢筋混凝土结构（或部分采用钢骨钢筋混凝土结构）,3组合结构,组合结构,第一章 建筑结构体系,第四节.建筑结构的抗震 4-1 地震的类型和成因 4-2 震源、震中和地震波 4-3 地震震级、烈度、近震和远震 4-4抗震设防 4-5 概念设计 4-6 震害及其分析,4-1 地震的类型和成因,地震按其成因可划分为3类： 构造地震、火山地震、陷落地震 当地应力达到岩层的强度时，岩层产生断裂或错动（脆性破坏），岩层内部的能量被释放，以波的形式传致地表，引起地面震动。称构造地震。,我国的6个地震活动区 1。台湾及其附近海域地震区 2。喜马拉雅山脉地震活动区

11、3。南北地震带（北起贺兰山，向南延伸至六盘山，穿越秦岭，沿川西至云南省，地质构造复杂，有一系列大断裂带、断陷盆地。） 4。天山地震活动区 5。华北地震活动区 6。东南沿海地震活动区,4-2 震源、震中和地震波,震源：地震发生的部位。不是一个点。 震中：震源正上方的地面位置。附近地面运动最强烈，极震 区。 震源深度（h）：震源到地表的垂直距离。 h 300km 深源地震 地震波：由震源释放的能量以波的形式向四周传播，这种波叫地震波。 体波：在地球内部传播的波 面波：只在地表面传播的波。是体波经多次反射、折射后在地表形成的次生波。,地震现象表明： 纵波使地面产生竖向运动 横波产生水平运动 面波产生

12、竖向运动和水平运动 面波和横波对建筑物破坏最严重,4-3 地震震级、烈度、近震和远震,一、震级 指一次地震的大小,一次地震释放能量多少的度量单位。目前国际上通用的李氏震级。 震级是一次地震释放能量的大小，所以一次地震只有一个震级。,二、烈度 是指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响时的强弱程度。 地点不同，烈度不同 场地条件不同，烈度不同 一次地震对应多个地震烈度 抗震设计用的是烈度，而不是震级。,三、近震和远震 近震：震中距较小的地震 远震：震中距较大的地震 为什么区分近震和远震？ 震害调查表明，相同地震烈度的地区，震中距不同，某些建筑物破坏程度不同。 1952年美国克恩县（Kern

13、County）地震，远离震中的洛杉矶市、长滩市高层建筑震害严重。震中地区一、二层砖房破坏严重 1954年美国的迪克希谷（Dixie valley）地震，距震中 300 km处地下水池由于激起长周期水浪破坏，其他建筑物无损坏 1976年唐山地震天津市工业厂房、烟囱破坏严重，一、二层砖房破坏较轻。,相同烈度 震中距大（远震），高柔结构易破坏 原因：地震波在传播过程中要衰减，高频成分衰减得快，低频成分衰减慢，长周期成分多，易与高柔结构发生共振。 震中距小（近震），刚度大的结构破坏严重。 震中附近，高频成分丰富，易产生共振。 所以在抗震设计时要区分近震和远震。,4-4抗震设防 一、抗震设防的目标 抗震

14、设防手段 抗震设防烈度： 一个地区作为抗震设计所依据的地震烈度。 国家有统一规定，一般取地震区划图中规定的基本烈度（或与抗震规范中设计基本加速度值对应的烈度值）。 抗震设防目标：“三水准” 小震不坏、中震可修、大震不倒,4-5 概念设计 一、选择有利的建筑场地 有利、不利、危险地段 二、地基和基础设计 同一结构单元不宜设置在截然不同的地基土上 三、选择有利的建筑平面和立面 1。体形简单，平面布置规则 受力性能明确，便于分析。 2。平、立面刚度、质量力求对称。 质量中心和刚度中心尽量重合，避免扭转振动。 3。建筑物的质量、刚度分布要均匀。 避免质量、刚度产生突变。,短柱,突变,4。设防震缝 四、

15、选择合理的结构体系 1。有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。 2。设多道防线 有一部分构件破坏了，部分或完全退出了工作，有其他构件继续抵抗地震作用。 框架-剪力墙结构 剪力墙破坏了，部分退出了工作，但它吸收了大部分能量 框架继续工作 剪力墙：一道防线。框架：二道防线。,受力状态复杂,防震缝,平面图,强柱弱梁 柱子承载力很强，水平地震作用下， 梁先破坏了，已抵抗了很大部分地震 作用，退出工作后，柱子仍能抵抗地 震作用，不至于结构倒塌。 梁：一道防线。柱：二道防线。 3。加耗能元件，减轻主体结构破坏。“减震” 4。具备足够的强度、变形能力和耗能能力。 结构必须具备一定的强度，但还不够。 必须

16、有良好的变形能力（延性）。 延性可以耗能。 5。合理的刚度、强度分布 避免强度、刚度突变，产生过大的应力集中或过大的塑性变形集中。,6。结构构件和连接部位都应有较好的延性. (1)提高结构构件的延性,改善其变形能力,避免产生脆性破坏. 砌体结构设圈梁、芯柱、构造柱，或配筋。 钢筋混凝土结构，配筋要合理，避免剪切破坏先于弯曲破坏。 钢结构合理选择构件尺寸，防止构件失稳。 (2)连接件具有较好的延性,还要保证充分发挥各构件的强度. 结构构件的节点强度不应低于连接构件的强度. 预埋件的锚固强度不应低于连接件的强度. 装配式结构构件之间应采用保证结构整体性的连接措施. 五、处理好非结构构件 (1)应与

17、主体结构有可靠的连接 (2)填充墙、内隔墙、维护结构避免形成短柱，防止平面外倒塌。 (3)装饰贴面与主体结构连接可靠，避免落地伤人。,4-6 震害及其分析,历次地震经验表明，钢筋混凝土结构房屋一般具有较好的抗震性能。结构设计中只要经过合理的抗震计算并采取妥善的抗震构造措施，在一般烈度区建造多层和高层钢筋混凝土结构房屋是可以保证安全的。 主要震害可概述如下： 1、共振效应引起的震害 结构的自振周期与场地土的自振周期接近或一致，引起建筑物的共振，导致结构破坏严重。 2、结构平面或竖向布置不当引起的震害 3、框架柱、梁和节点的震害 未经抗震设计的框架的震害主要反映在梁柱节点区。 柱的震害重于梁；柱顶

18、震害重于柱底；角柱震害重于内 柱；短柱震害重于一般柱。,柱顶震害：柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝。重者混凝土压碎崩落，柱内箍筋拉断，纵筋压曲成灯笼状。 破坏不易修复。 柱底震害：与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。,短柱震害：当柱高小于4倍柱截面高度（H/b4)时形成短 柱。短柱刚度大，易产生剪切破坏。,角柱震害： 由于双向受弯、受剪,加上扭转作用，震害比内柱重。,框架砖填充墙的震害 框架中嵌砌砖填充墙，容易发生墙面斜裂缝，并沿柱周边开裂。端墙、窗间墙和门窗洞口边角部位破坏更加严重。由于框架变形属剪切型，下部层间位移大，填充墙震害呈现“下重上轻”的现象。,抗震墙的震害,在强震

19、作用下，抗震墙的震害主要表现为墙肢之间连梁的剪切破坏。这主要是由于连梁跨度小、高度大形成深梁，在反复荷载作用下形成X形剪切裂缝，这种破坏为剪切型脆性破坏，尤其在房屋13高度处的连梁破坏更为明显。,钢筋混凝土框架结构构件设计,框架结构抗震设计的正确指导思想 1）框架塑性效应较多地发生在梁端，底层柱的塑性效应 较晚形成；强柱弱梁 2）梁柱在弯曲破坏前，避免发生其它形式破坏，如剪切破坏、粘结破坏等；强剪弱弯 3）在梁、柱破坏之前，节点应有足够的强度即变形能力；更强的节点 4）重视非结构构件设计。,加强柱端约束 加密箍筋可以： （1）承担柱子剪力； （2）约束混凝土，改善混凝土的变形性能，提高构件的延

20、性； （3）防止混凝土过早地压溃及防止纵向钢筋的压曲失稳。 加密位置、箍筋直径、箍筋间距等应符合规范规定。,第二章 建筑声环境设计,第一节. 声音的基本知识 1.声波：声源振动引起弹性媒质的压力变化，并在弹性媒质中传播的机械波 2.声源：振动的固体、液体、气体。 3.在空气中传播的声波属于纵波，质点的振动风向与波的传播方向一致。,声波的特性：波长、频率 f、声速 c,古罗马的露天剧场 露天剧场存在的问题是：1、露天状态下，声能下降很快。2、相当大的声能被观众吸收。3、噪声干扰。 解决方法：加声反射罩；控制演出时周围的噪声干扰。,第二章 建筑声环境设计,第二节. 吸声材料,吸声材料最早应用于对听

21、闻音乐和语言有较高要求的建筑物中，如音乐厅，剧院，播音室等，随着人们对居住建筑和工作的声环境质量的要求的提高，吸声材料在一般建筑中也得到了广泛的应用。,吸声材料和吸声结构的的种类很多，根据材料的不同，可以分为以下几类,多孔吸声材料,一.吸声原理 多孔吸声材料中有许多连通的间隙或气泡，声波入射时，声波产生的振动引起小孔或间隙的空气运动，由于与孔壁或纤维表面摩擦和空气的粘滞阻力，一部分声能转变为热能。使声波衰减，其次，小空中空气和孔壁与纤维之间的热交换引起的热损失，也使声能衰减。 二.吸声特性 主要吸收高频声,三.多孔性吸声材料必须具备以下几个条件： （1）材料内部应有大量的微孔或间隙，而且孔隙应

22、尽量细小且分布均匀； （2）材料内部的微孔必须是向外敞开的，也就是说必须通过材料的表面，使得声波能够从材料表面容易地进入到材料的内部； （3）材料内部的微孔一般是相互连通的，而不是封闭的。例如，聚苯乙烯泡沫板虽然从表面看来是一种多孔材料，但却因这些微孔并不连通，相互封闭，因此，声波入射到海绵表面时无法透入材料内部，因此不会产生吸声作用，这种材料只能被称为隔热或绝热材料。,四.基本类型,（一）玻璃棉,玻璃棉具有质量轻，中高频吸声系数大，阻燃，化学性能稳定，安装加工方便等优点。一般小于等于24/m3的玻璃棉称为吸声玻璃棉毡，等于大于32 /m3的叫玻璃棉板。通常在外面包一层透声的织物。,（二）木丝

23、吸声板 用松木等天然材料，经过特殊处理制成纤维状的木丝，再用天然矿粉等作为粘结剂，压制成板材。,具有吸声，隔热，防潮，防菌等特点，防火性能达到难燃B1级，同时强度和刚度较高。有一定耐撞击能力。,（三）纤维喷涂吸声材料 纤维喷涂技术是将经过预先特殊工艺处理的无机超细纤维，纤维素，抗火化合物以及粘结剂等原料，通过专用配套的喷涂设备混合，在施工现场喷涂于混凝土，钢板，石膏板等各种基体表面上，形成具有一定厚度的喷涂层。,五.影响多孔材料吸声性能的因素,（一）材料中空气的流阻 空气流阻，指空气流稳定的流过材料时，材料两面的静压差和流速之比，空气粘性越大，材料越厚，越密实，流阻就越大，材料透气性越低。如果

24、流阻过大，则克服摩擦力，粘滞阻力从而使声能转化为热能的效率就很低。多孔材料存在最佳的空气流阻。 （二）空隙率 指材料中的空隙体积和材料总体积之比。一般多孔材料空隙率在70%以上。,（三）材料厚度 同一种材料，随着厚度的增加，中，低频范围的吸声系数会有所增加，并且吸声材料的有效频率范围也会扩大。在设计上，通常按照中，低频范围所需要的吸声系数值选择材料的厚度。,（四）材料表观密度（容重） 同一种材料，厚度不变，容重改变时，吸声特性也会发生变化。,（五）材料背后空气层,对于厚度，表观密度一定的多孔材料，当其与坚实壁面之间留有空气层时，吸声特性会有所改变。由下图可以看出，由于背后增加了空气层，在很宽的

25、频率范围，使得同一种多孔材料的吸声系数增加。,（六）饰面的影响 为了尽可能的保持原来的吸声特性，饰面应具有良好的透气性。例如可以使用金属网，塑料窗纱，透气性好的纺织品等，也可以使用厚度小于0.05mm的塑料薄膜，穿孔薄膜和穿孔率在20%以上的薄穿孔板等。使用穿孔板面层，低频吸声系数将有所提高，使用薄膜面层，中频吸声系数将有所提高。,（七）声波的频率和入射条件 多孔材料的吸声系数随入射频率的增大而增大，常用的厚度大致为5cm成型多孔材料。,（八）材料吸湿，吸水 多孔材料吸水后，材料的 间隙和小孔中的空气被水分所代替，使得孔隙率降低，因此会大大改变其吸声性能。,共振吸声材料和结构,一.吸声原理 当

26、吸声材料和结构的自振频率与声波的频率一致时，发生共振，声波激发吸声材料和结构产生振动，并使振幅达到最大，从而消耗声能，达到吸声的目的，因此共振吸声材料和结构的吸声特征呈现峰值吸声的现象，即吸声系数在某一个频率达到最大，在离开这个频率附近的吸声系数逐渐降低，在远离这个频率的频段则吸声系数很低。,二.吸声特性 主要对中低频有很好的吸声特性 。,三.基本类型 （一）亥姆霍兹共振器 最简单的单腔共振吸声结构是亥姆霍兹共振器。它是一个封闭的空腔通过一个开口与外部空间相联系的结构，当入射声波的频率等于系统的固有频率时，孔径中的空气柱由于共振产生剧烈振动，消耗声能。亥姆霍兹共振器最大的吸声系数在其共振频率附近。,亥姆霍兹共振器,（二）薄板 1.吸声原理 薄板吸声结构的吸声原理是当声波入射到薄板结构时，薄板在声波交变压力的激发下而振动，使薄板发生弯曲变形，出现了板内部摩擦损耗，而将机械能变为热能，在共振频率时，消耗声能最大。 2.吸声特性 因为低频声比高频声更容易激起薄板振动，所以它具有低频的吸声特性。工程中常用的薄板共振吸声结构的共振频率在80-300Hz之间，其吸声系数为0.2-0.5。,（三）穿孔板 穿孔板可以看成是许多个亥姆霍兹共振器组合在一起。它的吸声特性取决于板厚、孔径、板的穿孔率、板后面的空腔厚度以及空腔内填充的材料等因素。,穿孔银特板,木制穿孔板,