建筑結(jié)構(gòu) 緒 論.doc

緒 論 一、建筑結(jié)構(gòu)的概念及分類 建筑是供人們生產(chǎn)、生活和進(jìn)行其他活動(dòng)的房屋或場所。各類建筑都離不開梁、板、墻：柱、基礎(chǔ)等構(gòu)件，它們相互連接形成建筑的骨架。建筑中由若干構(gòu)件連接而成的能承受作用的平面或空間體系稱為建筑結(jié)構(gòu)，在不致混淆時(shí)可簡稱結(jié)構(gòu)。這里所說的“作用”，是指能使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生效應(yīng)(內(nèi)力、變形、裂縫等)的各種原因的總稱。作用可分為直接作用和間接作用。直接作用即習(xí)慣上所說的荷載，是指施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力系，如結(jié)構(gòu)自重、家具及人群荷載、風(fēng)荷載等；問接作用是指引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因，如地震、基礎(chǔ)沉降、溫度變化等。 按照結(jié)構(gòu)所用材料不同，建筑結(jié)構(gòu)可分為以下幾種類型： (一)混凝土結(jié)構(gòu) 混凝土結(jié)構(gòu)是以混凝土為主制作的結(jié)構(gòu)，它包括素昆凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等，其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)易于就地取材。鋼筋混凝土的主要材料是砂、石，而這兩種材料幾乎到處都有，并且水泥和鋼材的產(chǎn)地在我國分布比較廣，這有利于降低工程造價(jià)。 (2)耐久性好。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋被混凝土緊緊包裹而不易銹蝕，并且昆凝土的強(qiáng)度還能隨齡期不斷提高，因此具有很好的耐久性，幾乎不用維修。 (3)抗震性能好。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)特別是現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)具有很好的整體性，能抵御地震作用，這對于地震區(qū)的建筑物有重要意義。 (，4)可塑性好?；炷涟韬臀锸强伤艿?，可根據(jù)工程需要制成各種形狀的構(gòu)件，這給合理選擇結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)件斷面提供了方便。 (5)耐火性好。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋被混凝土包裹著，而混凝土的導(dǎo)熱性很差，因此發(fā)生火災(zāi)時(shí)鋼筋不致很快達(dá)到軟化溫度而造成結(jié)構(gòu)破壞。 由于上述優(yōu)點(diǎn)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不但被廣泛應(yīng)用于多層與高層住宅、賓館、寫字樓以及單層與多層工業(yè)廠房等工業(yè)與民用建筑中，而且水塔、煙囪、核反應(yīng)堆等特種結(jié)構(gòu)也多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，鋼筋混凝土也有一些缺點(diǎn)，主要是自重大，抗裂性能差，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模板用量大、工期長等等。但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這些缺點(diǎn)可以逐漸克服，例如采用輕集料混凝土可以減輕結(jié)構(gòu)自重，采用預(yù)應(yīng)力混凝土可以提高構(gòu)件的抗裂性能，采用預(yù)制構(gòu)件可以減小模板用量、縮短工期。 (二)砌體結(jié)構(gòu)1 由塊體(磚、石材、砌塊)和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)稱為砌體結(jié)構(gòu)，它是磚砌體結(jié)構(gòu)、石砌體結(jié)構(gòu)和砌塊砌體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱。 砌體結(jié)構(gòu)主要有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)容易就地取材。砌體結(jié)構(gòu)所用的原材料如黏土、砂子、天然石材等幾乎到處都有，因而比鋼筋昆凝土結(jié)構(gòu)更為經(jīng)濟(jì)，并能節(jié)約水泥、鋼材和木材。 (2)具有良好的耐火性及耐久性。 (3)具有良好的保溫、隔熱、隔聲性能。 (4)施工簡單，技術(shù)容易掌握和普及，也不需要特殊的設(shè)備。 砌體結(jié)構(gòu)在我國房屋建筑中占有很大比例。砌體結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是自重大、強(qiáng)度尤其抗拉強(qiáng)度低、整體性差。 在實(shí)際工程中，砌體結(jié)構(gòu)主要用作房屋結(jié)構(gòu)中的豎向承重構(gòu)件(如墻、柱等)，而水平承重構(gòu)件(如梁、板等)多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。這種由兩種及兩種以上材料作為主要承重結(jié)構(gòu)的房屋，稱為混合結(jié)構(gòu)。 (三)鋼結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)系指以鋼材為主制作的結(jié)構(gòu)。它具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)材料強(qiáng)度高，自重輕，塑性和韌性好，材質(zhì)均勻； (2)便于工廠生產(chǎn)和機(jī)械化施工，便于拆卸； (3)具有優(yōu)越的抗震性能； (4)無污染、可再生、節(jié)能、安全，符合建筑可持續(xù)發(fā)展的原則，可以說鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展是21世紀(jì)建筑文明的體現(xiàn)。 鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是易腐蝕，耐火性差，工程造價(jià)和維護(hù)費(fèi)用較高。鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用正日益增多，尤其是在高層建筑及大跨度結(jié)構(gòu)(如屋架、網(wǎng)架、懸索等結(jié)構(gòu))中。 (四)木結(jié)構(gòu) 木結(jié)構(gòu)是指全部或大部分用木材制作的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)易于就地取材，制作簡單，但易燃、易腐蝕、變形大，并且木材使用受到國家嚴(yán)格限制，因此已很少采用。 二、建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢 建筑結(jié)構(gòu)有著悠久的歷史。我國黃河流域的仰韶文化遺址就發(fā)現(xiàn)了公元前5000年前3000年的房屋結(jié)構(gòu)痕跡。金字塔(建于公元前2700年前2600年)、萬里長城都是結(jié)構(gòu)發(fā)展史上的輝煌之作。l7世紀(jì)工業(yè)革命后，資本主義國家工業(yè)化的發(fā)展，推動(dòng)了建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展。l7世紀(jì)開始使用生鐵，19世紀(jì)初開始使用熟鐵建造橋梁和房屋。自19世紀(jì)中葉開始，鋼結(jié)構(gòu)得到了蓬勃發(fā)展。l9世紀(jì)20年代水泥的發(fā)明，使混凝土得以問世，隨后出現(xiàn)了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)30年代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，使混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍更為廣泛。目前，鋼結(jié)構(gòu)房屋的高度已達(dá)450m(馬來西亞吉隆坡國營石油公司大廈)，鋼筋昆凝土結(jié)構(gòu)房屋的高度達(dá)3054m(朝鮮平壤柳京飯店)，鋼索橋的跨度達(dá)14108m(英國亨伯鋼索橋)。 。 雖然建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)歷了漫長的發(fā)展過程，但至今仍生機(jī)勃勃，不斷發(fā)展。概括起來，建筑結(jié)構(gòu)主要有以下發(fā)展趨勢： 理論方面，隨著研究的不斷深入、統(tǒng)計(jì)資料的不斷積累，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法將會(huì)發(fā)展至全概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法；衡量結(jié)構(gòu)安全的可靠度理論也在逐漸發(fā)展，目前有學(xué)者提出全過程可靠度理論，將可靠度理論應(yīng)用到工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工與使用的全過程中，以保證結(jié)構(gòu)的安全可靠；隨著模糊數(shù)學(xué)的發(fā)展，模糊可靠度的概念正在建立；隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，工程結(jié)構(gòu)計(jì)算正向精確化方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)的非線性分析是發(fā)展趨勢。 材料方面，混凝土將向輕質(zhì)高強(qiáng)方向發(fā)展。目前我國混凝土強(qiáng)度可達(dá)80100 Nram2，估計(jì)不久將普遍達(dá)到l00Nram2，特殊工程可達(dá)400Nram2。目前高強(qiáng)昆凝土的塑性性能不如普通昆凝土，研制塑性好的高強(qiáng)混凝土是今后的發(fā)展方向。輕質(zhì)混凝土主要是采用輕質(zhì)集料，輕質(zhì)集料主要有輕集料(如浮石、凝灰石等)、人造輕集料(頁巖陶粒、黏土陶粒、膨脹珍珠巖等)、工業(yè)廢料(爐渣、礦渣粉煤灰陶粒等)。輕質(zhì)混凝土的強(qiáng)度目前還不高，一般為520Nmmz，今后要開發(fā)高強(qiáng)度的輕質(zhì)混凝土。為改善混凝土抗拉性能差、延性差的缺點(diǎn)，在混凝土中摻人纖維是有效的途徑，纖維混凝土的研究目前發(fā)展迅速，摻人的纖維有鋼纖維、耐堿玻璃纖維、聚丙烯纖維或尼龍合成纖維等。碾壓混凝土也是近年來發(fā)展較快的新型混凝土，它可用于大體積混凝土結(jié)構(gòu)、公路路面及機(jī)場道面，其特點(diǎn)是施工機(jī)械化程度高、效率高、勞動(dòng)條件好、。工期短。除此之外，r許多特種昆凝土如膨脹混凝土、聚合物昆凝土、浸漬混凝土等也在研制、應(yīng)用之中。高強(qiáng)鋼筋目前也發(fā)展較快?，F(xiàn)在強(qiáng)度達(dá)400600Nmm2的高強(qiáng)度普通鋼筋已開始應(yīng)用，今后將超過1000 Nram2。目前高強(qiáng)鋼筋主要是冷軋鋼筋，包括冷軋帶肋鋼筋和冷軋扭鋼筋。為減小裂縫寬度，焊成梯格形的雙鋼筋也在開始應(yīng)用。砌體結(jié)構(gòu)材料也在向輕質(zhì)高強(qiáng)方向發(fā)展。途徑之一是發(fā)展空心磚。國外空心磚的抗壓強(qiáng)度已普遍達(dá)3060Nmm2，甚至高達(dá)100Nmm2 以上，孔洞率也達(dá)40以上。另一途徑是在黏土內(nèi)摻入可燃性植物纖維或塑料珠，煅燒后形成氣泡空心磚，它不僅自重輕，且隔聲、隔熱性能好。砌體結(jié)構(gòu)材料另一個(gè)發(fā)展趨勢是高強(qiáng)砂漿。鋼結(jié)構(gòu)材料主要是向高效能方向發(fā)展。除提高材料強(qiáng)度外，還應(yīng)大力發(fā)展型鋼，如H型鋼可直接作梁和柱，采用高強(qiáng)度螺栓連接，施工非常方便。壓型鋼板也是一種新產(chǎn)品，它能直接作屋蓋，也可在上面澆上一層混凝土作樓蓋，作樓蓋時(shí)壓型鋼板既是樓板的受拉鋼筋，又是模板。 結(jié)構(gòu)方面，空間鋼網(wǎng)架發(fā)展十分迅速，最大跨度已逾百米。懸索結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)也是大跨度結(jié)構(gòu)發(fā)展的方向。高層砌體結(jié)構(gòu)也開始應(yīng)用。為克服傳統(tǒng)體系砌體結(jié)構(gòu)水平承載力低的缺點(diǎn)，一個(gè)途徑是使墻體只受豎向荷載，將所有的水平荷載由鋼筋混凝土內(nèi)核心筒承受，形成磚墻一筒體體系；另一個(gè)途徑就是對墻體施加預(yù)應(yīng)力，形成預(yù)應(yīng)力磚墻。組合結(jié)構(gòu)也是結(jié)構(gòu)發(fā)展的方向。目前型鋼混凝土、鋼管昆凝土、壓型鋼板疊合梁等已廣泛應(yīng)用。另外在超高層建筑結(jié)構(gòu)中還采用鋼框架與內(nèi)核心筒共同受力的組合體系，能充分利用材料優(yōu)勢。 三、本課程的任務(wù)和學(xué)習(xí)方法 本課程包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、地基基礎(chǔ)和建筑結(jié)構(gòu)抗震五部分內(nèi)容。通過該課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)能了解建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本原則，掌握鋼筋昆凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的計(jì)算方法，理解結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑基礎(chǔ)的構(gòu)造要求，能正確識(shí)讀結(jié)構(gòu)施工圖，并能理解建筑施工中的一般結(jié)構(gòu)問題。 本課程是工業(yè)與民用建筑專業(yè)的主干專業(yè)課。要學(xué)好本課程，除應(yīng)像學(xué)習(xí)其他課程那樣，做到勤看、勤思、勤記、勤練、勤問之外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1)本課程的內(nèi)容涉及數(shù)學(xué)、力學(xué)、建筑識(shí)圖與構(gòu)造、建筑材料等先修課，同時(shí)又是學(xué)習(xí)建筑施工技術(shù)、建筑工程預(yù)算等課程的基礎(chǔ)。因此，學(xué)習(xí)本課程時(shí)，應(yīng)與相關(guān)知識(shí)相聯(lián)系，必要時(shí)還要舊課重溫，只有這樣才能使新知識(shí)植根于舊知識(shí)，才能培養(yǎng)自己的綜合分析能力和歸納能力，使新知識(shí)得到鞏固和提高。 (2)本課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，其理論本身就來源于生產(chǎn)實(shí)踐，它是前人通過大量工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。因此，學(xué)習(xí)本課程時(shí)，不能滿足于學(xué)好書本知識(shí)，應(yīng)通過實(shí)習(xí)、參觀等各種渠道向工程實(shí)踐學(xué)習(xí)，真正做到理論聯(lián)系實(shí)際。只有這樣，書本知識(shí)才能得到升華。 (3)本課程同力學(xué)課既有聯(lián)系又有區(qū)別。本課程所研究的對象，除鋼結(jié)構(gòu)外都不符合勻質(zhì)彈性材料的條件，因此力學(xué)公式多數(shù)不能直接應(yīng)用，但從通過幾何、物理和平衡關(guān)系來建立基本方程來說，二者是相同的。所以，在應(yīng)用力學(xué)原理和方法時(shí)，必須考慮材料性能上的特點(diǎn)。 (4)識(shí)圖能力是中職工民建專業(yè)學(xué)生的核心能力之一，而正確識(shí)讀結(jié)構(gòu)施工圖正是本課程的落腳點(diǎn)。為了達(dá)到這一目的，一方面要注意掌握基本的結(jié)構(gòu)概念，另一方面應(yīng)理解和熟悉有關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求，這是識(shí)圖的基礎(chǔ)。當(dāng)然，實(shí)際的識(shí)圖訓(xùn)練是必不可少的。讀者最