建筑結(jié)構(gòu)總結(jié)

1、建筑結(jié)構(gòu)的基本要求1.平衡2.穩(wěn)定3. 承載力：結(jié)構(gòu)的抗力結(jié)構(gòu)上的作用效應(yīng)適用5. 經(jīng)濟(jì)：造價(jià)后期管理、維護(hù)費(fèi)6. 耐久性7. 美觀 概括：安全性、適用性、耐久性§1-2 建筑結(jié)構(gòu)的分類和結(jié)構(gòu)選型一、建筑結(jié)構(gòu)的分類（一）按材料分類1. 混凝土結(jié)構(gòu)：素混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土；2. 砌體結(jié)構(gòu)：塊體材料砂漿；3. 鋼結(jié)構(gòu)：鋼材；4. 木結(jié)構(gòu)：木材。1.混合結(jié)構(gòu) 砌體結(jié)構(gòu)墻體鋼筋混凝土樓、屋蓋；2. 排架結(jié)構(gòu)：屋面橫梁（屋架）柱基礎(chǔ)3.框架結(jié)構(gòu)：梁柱基礎(chǔ)1.梁與柱為剛性連接；2.底層柱腳與基礎(chǔ)頂面固接。剪力墻：整片的鋼筋混凝土墻4.剪力墻結(jié)構(gòu)：剪力墻與鋼筋混凝土樓板、 屋蓋整體連接

2、測(cè)向力豎向力剪力墻5、其它形式的結(jié)構(gòu) 高層和超高層房屋： 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-筒體結(jié)構(gòu)、筒體（筒中筒）結(jié)構(gòu)； 單層房屋（廠房）： 剛架結(jié)構(gòu)，與排架結(jié)構(gòu)的區(qū)別：？ 梁與柱剛性連接； 單層大跨度房屋屋蓋結(jié)構(gòu)： 殼體結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)等。二、建筑結(jié)構(gòu)的選型Ø 建筑結(jié)構(gòu)的分類 按層數(shù)分： 多層房屋結(jié)構(gòu)9層 高層房屋結(jié)構(gòu)10層 (或高度大于28m) 按承重結(jié)構(gòu)體系分： 混合結(jié)構(gòu)體系 框架結(jié)構(gòu)體系 剪力墻結(jié)構(gòu)體系（一）混合結(jié)構(gòu)體系1、定義：墻體、基礎(chǔ)等豎向構(gòu)件采用砌塊，樓蓋、屋蓋等水平構(gòu)件采用鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)。2、混合結(jié)構(gòu)體系承重方案：(2)層高和房屋最大高寬比 普通磚、多孔磚和小砌塊

3、砌體房屋的層高3.6m； 底部框架-抗震墻房屋的底部以及內(nèi)框架房屋的層高4.5m; 多層砌體房屋的最大高寬比：(3)縱橫墻布置及局部尺寸限值 優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重方案； 縱橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ，沿平面內(nèi)宜對(duì)齊，沿豎向應(yīng)上下連續(xù)，同一軸線上的窗間墻宜均勻。 樓梯間不宜設(shè)置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處。4、混合結(jié)構(gòu)房屋的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1. 就地取材（磚），利用工業(yè)廢料；2. 良好的耐火性和耐久性；3. 磚砌體結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱性能好，節(jié)能明顯；4. 砌體結(jié)構(gòu)美觀、舒適；5. 施工設(shè)備、方法簡(jiǎn)單，易連續(xù)施工；缺點(diǎn)：1. 磚砌體強(qiáng)度低，限制房屋的層數(shù)；2. 抗震性能差；3. 砌筑工程量大，施工進(jìn)度慢。

4、（二）框架結(jié)構(gòu)體系1、定義：由梁、柱等構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)2、框架結(jié)構(gòu)承重方案：（二）框架結(jié)構(gòu)體系1、定義：由梁、柱等構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)2、框架結(jié)構(gòu)承重方案：框架結(jié)構(gòu)體系類型Ø 全框架結(jié)構(gòu)(框架結(jié)構(gòu))；Ø 內(nèi)框架外墻砌體結(jié)構(gòu)；Ø 底部框架上部混合結(jié)構(gòu)4、框架結(jié)構(gòu)體系的適用范圍 層數(shù)：廣泛用于615層的多層和高層房屋，如學(xué)校的教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、商業(yè)大樓、辦公樓、醫(yī)院、高層住宅等(其經(jīng)濟(jì)層數(shù)為10層左右、房屋的高寬比以57為宜)。 適宜高度：現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋的適用高度分別為60m(設(shè)防烈度6度)、55m(設(shè)防烈度7度）、45m(設(shè)防烈度8度)和25m(設(shè)防烈度9度)。5

5、、框架結(jié)構(gòu)受力變形特性6、框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1. 建筑平面布置靈活，可以獲得較大的使用空間；2. 可以獲得良好的延性“延性框架”；3. 構(gòu)件易于標(biāo)準(zhǔn)化、定型化；缺點(diǎn)：1. 梁柱截面慣性矩小，側(cè)向變形大；2. 在地震區(qū)，易引起非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞（三） 剪力墻結(jié)構(gòu)體系1、定義：利用建筑物墻體作為承受豎向荷載以及抵抗水平荷載的結(jié)構(gòu)2、剪力墻結(jié)構(gòu)體系的類型a. 剪力墻結(jié)構(gòu)；b. 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)；c. 筒體結(jié)構(gòu);d. 框架-筒體結(jié)構(gòu)3、剪力墻結(jié)構(gòu)的適用范圍（1）地震區(qū)的高層建筑；（2）1030層的住宅、賓館等4、剪力墻變形特性在水平荷載作用下，剪力墻如同一巨大懸臂梁，其整體變形為：？變形5、剪力墻結(jié)

6、構(gòu)的特點(diǎn)F 優(yōu)點(diǎn)1. 結(jié)構(gòu)整體性好、剛度大，側(cè)向變形?。?. 可設(shè)計(jì)為延性結(jié)構(gòu)，抗震性能好；3. 采用大模板、滑升模板等先進(jìn)施工方法時(shí)，施工速度快；4. 可節(jié)省砌筑隔斷等工程量；F 缺點(diǎn)：1. 剪力墻間距較小，結(jié)構(gòu)平面布置不靈活；2. 結(jié)構(gòu)自重大三、高層房屋結(jié)構(gòu)的布置原則Ø 基本原則： 在一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，宜使結(jié)構(gòu)平面和側(cè)移剛度均勻?qū)ΨQ； 盡量減少結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度中心與水平荷載合力中心間的距離“規(guī)則結(jié)構(gòu)” 對(duì)有抗震設(shè)防要求的高層建筑，在結(jié)構(gòu)平面布置和豎向布置時(shí)，應(yīng)考慮下列要求：(1)平面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，盡量減少偏心；(2)結(jié)構(gòu)豎向體型應(yīng)力求規(guī)則、均勻，避免有過(guò)大的外挑和內(nèi)縮；(

7、3)結(jié)構(gòu)沿豎向的側(cè)移剛度變化宜均勻，構(gòu)件截面由下至上應(yīng)逐漸減小、不應(yīng)突變。四、單層大跨度房屋結(jié)構(gòu)1鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu)(1) 排架結(jié)構(gòu) 排架結(jié)構(gòu)承重體系由屋架(或屋面大梁)、柱、基礎(chǔ)組成的橫向平面排架(即沿跨度方向排列的排架)，通過(guò)屋面板、支撐、吊車梁、連系梁等縱向構(gòu)件將各橫向平面排架聯(lián)結(jié)，構(gòu)成整體空間結(jié)構(gòu)。(2)剛架結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土剛架結(jié)構(gòu)常作為中小型單層廠房的主體結(jié)構(gòu)。有三鉸、兩鉸及無(wú)鉸等幾種型式，可以做成單跨或多跨結(jié)構(gòu)(3)拱結(jié)構(gòu) 拱：以承受軸壓力為主的結(jié)構(gòu)。由于拱的各截面上的內(nèi)力大致相等，因而拱結(jié)構(gòu)是一種有效的大跨度結(jié)構(gòu)，在橋梁和房屋中都有廣泛的應(yīng)用。 拱結(jié)構(gòu)的類型：三鉸、雙鉸、無(wú)鉸等

8、幾種型式。拱軸線的確定 拱軸線常采用拋物線形狀。拱的矢高 f 一般為(1/21/8)l0；矢高小的拱水平推力大，拱體受力也大；矢高大時(shí)則相反，但拱體長(zhǎng)度增加。合理選擇矢高是設(shè)計(jì)中的重要問(wèn)題。2其他型式的結(jié)構(gòu)(1)薄殼結(jié)構(gòu)以受壓力為主的空間受力曲面結(jié)構(gòu)。其曲面厚度很薄(壁厚往往小于曲面主曲率的1/20)。（2）薄殼結(jié)構(gòu)的類型旋轉(zhuǎn)曲面；平移曲面；直紋曲面。旋轉(zhuǎn)曲面 平面曲線繞豎軸旋轉(zhuǎn)所形成的曲面 典型的旋轉(zhuǎn)曲面：球殼，由圓弧繞豎軸旋轉(zhuǎn)而成。 球殼的受力較簡(jiǎn)單，殼身(殼體)主要承受壓力；其邊緣構(gòu)件(支座環(huán))對(duì)殼身起箍的作用，約束殼體的變形，承受環(huán)向拉力和彎矩(圖1-17)。 現(xiàn)澆鋼筋混凝土球殼，跨度

9、可達(dá)100m，殼體厚度可為圓頂曲率半徑的1/600，但不小于60mm。平移曲面 一豎向曲線(母線)沿另一曲線(導(dǎo)線)平行移動(dòng)時(shí)所形成的曲面稱為平移曲面。(2)網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 網(wǎng)架是由平面桁架衍生出來(lái)的空間受力結(jié)構(gòu)。 在節(jié)點(diǎn)荷載作用下，網(wǎng)架桿件主要承受軸力。 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的類型：平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架。(3)懸索結(jié)構(gòu) 懸索結(jié)構(gòu)：由索網(wǎng)、側(cè)邊構(gòu)件及下部支承結(jié)構(gòu)組成(圖1-30)。 索網(wǎng)：由多根懸掛于側(cè)邊構(gòu)件上的鋼索組成，柔性的懸索(鋼索)只受軸心拉力作用，并只能單向受力，其水平拉力 T 與懸索的下垂度 f 成反比(如圖) 。 側(cè)邊構(gòu)件：用來(lái)固定索網(wǎng)的，一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 下部支承結(jié)構(gòu)：一般為立柱或斜撐柱，

10、工程實(shí)際中有不少是用拱兼作側(cè)邊構(gòu)件和支承結(jié)構(gòu)。(4)折板結(jié)構(gòu) 折板結(jié)構(gòu)：可視為柱面殼的曲線由內(nèi)接多邊形代替的結(jié)構(gòu)。 其計(jì)算和組成構(gòu)造也大致相同。 折板的截面形式可以多種多樣。§1-3 課程的任務(wù)和特點(diǎn)一、任務(wù)教：常用材料的力學(xué)性能；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法；并較全面地介紹鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件、砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；并對(duì)結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)選型等內(nèi)容作適當(dāng)介紹。學(xué)：1、應(yīng)具有建筑結(jié)構(gòu)方面的總體知識(shí)；2、掌握多層及高層建筑結(jié)構(gòu)體系的類型、適用范圍及其特點(diǎn)并對(duì)結(jié)構(gòu)體系的受力變形特點(diǎn)有一定了解；3、熟練掌握一般結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算。課程特點(diǎn)(1)材料的特殊性：混凝土、砌塊“混”字當(dāng)頭；(2)公式的實(shí)驗(yàn)性：經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)

11、驗(yàn)公式注意其適用范圍；(3)設(shè)計(jì)的規(guī)范性：建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)汁算依據(jù)是現(xiàn)行的各種有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范具有強(qiáng)制性、法制性；(4)解答的多樣性：無(wú)論是進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置還是結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)，同一問(wèn)題往往有多種方案或解答，故需綜合考慮多方面因素，以選擇較合理的解答沒(méi)有最好只有更好。第二章一、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所采用的荷載統(tǒng)計(jì)參數(shù)、與時(shí)間有關(guān)的材料性能取值，都需要選定一個(gè)時(shí)間參數(shù)，即，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。 我國(guó)所采用的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年。設(shè)計(jì)使用年限：在規(guī)定的時(shí)期內(nèi)，房屋建筑在正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維護(hù)下不需要進(jìn)行大修就能按其預(yù)定目的使用注意：設(shè)計(jì)使用年限不同于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。但對(duì)于普通房屋和構(gòu)筑物，設(shè)計(jì)使用年限和

12、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期均為50年。§2-2 結(jié)構(gòu)的功能要求、作用和抗力一、結(jié)構(gòu)的功能要求(一)安全性(1)在正常施工和正常使用時(shí)，結(jié)構(gòu)能承受可能出現(xiàn)的各種作用；(2)在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。整體穩(wěn)定性：在偶然事件發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，建筑結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部的損壞而不致發(fā)生連續(xù)倒塌。(二)適用性結(jié)構(gòu)在正常使用時(shí)具有良好的工作性能。如受彎構(gòu)件在正常使用時(shí)不出現(xiàn)過(guò)大的撓度、裂縫，結(jié)構(gòu)振動(dòng)等； (三) 耐久性 耐久性：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的工作環(huán)境下，在預(yù)定時(shí)期內(nèi)，其材料性能的惡化不致導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不可接受的失效概率。 從工程概念上講，就是指在正常維護(hù)條件下結(jié)構(gòu)能夠正常使用到規(guī)定的設(shè)計(jì)使

13、用年限。 對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)，其耐久性根據(jù)環(huán)境類別和設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)。 混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別共分為五類，見(jiàn)表2-2。二、作用和作用效應(yīng)(一)作用1、定義：施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力(稱為直接作用，即通常所說(shuō)的荷載)以及引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因(稱為間接作用)；本課程主要涉及直接作用，即荷載。2、分類：1）按時(shí)間的變異分類 永久作用 可變作用 偶然作用(1)永久作用：是指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)量值不隨時(shí)間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì)的作用，如結(jié)構(gòu)及建筑裝修的自重、土壤壓力、基礎(chǔ)沉降及焊接變形等。(2)可變作用：是指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)其量值隨時(shí)間而變化且其變化與平均值相比不可忽略的作用，如

14、樓面活荷載、雪荷載、風(fēng)荷載等。(3)偶然作用：是指在設(shè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)不一定出現(xiàn)，而一且出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時(shí)間很短的作用，如地震、爆炸、撞擊等。2按隨空間位置的變異分類 固定作用：在結(jié)構(gòu)上具有固定分布，如自重； 自由作用：在結(jié)構(gòu)上一定范圍內(nèi)可以任意分布，如樓面上的人群荷載、吊車荷載等。3. 按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)特點(diǎn)分類 靜態(tài)作用: 對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的動(dòng)力影響可以忽略不計(jì))；一般的結(jié)構(gòu)荷載，如自重、樓面人群荷載、屋面雪荷載等，都可視為靜態(tài)作用； 動(dòng)態(tài)作用：對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的動(dòng)力影響不可忽略；如地震作用、吊車荷載、設(shè)備振動(dòng)等，則是動(dòng)態(tài)作用。(二)作用效應(yīng) 定義：由作用引起的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的反應(yīng)，例如內(nèi)力、變形和裂縫等，

15、稱為作用效應(yīng)；荷載引起的結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，稱為荷載效應(yīng)。 效應(yīng)的確定：根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接方式(支承情形)、跨度、截面幾何特性以及結(jié)構(gòu)上的作用，用材料力學(xué)或結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算出作用效應(yīng)：例如，當(dāng)簡(jiǎn)支梁的計(jì)算跨度為l，荷載為均布荷載q時(shí)，則該簡(jiǎn)支梁的跨中彎距M為？；支座邊的剪力為？等。三、抗力 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身的承載能力 影響結(jié)構(gòu)抗力的主要因素：結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)和所用材料的數(shù)量及性能。 當(dāng)作用效應(yīng)已知，如何確定構(gòu)件的幾何尺寸和材料用量以提供足夠的抗力本課程的重點(diǎn)§2-3 結(jié)構(gòu)可靠度理論和極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法一、結(jié)構(gòu)的可靠性和可靠度 結(jié)構(gòu)的可靠性：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、在規(guī)定的條件下完成預(yù)定功能的能力。取決于結(jié)構(gòu)的作用和作用效應(yīng)，也取決于結(jié)構(gòu)的抗力。 結(jié)構(gòu)的可靠度：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)(結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限)、在規(guī)定的條件下(正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用條件，不考慮人為過(guò)失的影響)完成預(yù)定功能的概率。二、結(jié)構(gòu)可靠度理論簡(jiǎn)介(一)結(jié)構(gòu)的可靠概率和失效概率1結(jié)構(gòu)的功能函數(shù) 設(shè)R為結(jié)構(gòu)抗力，S為作用效應(yīng)，則用功能函數(shù)ZR-S來(lái)描述結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。 當(dāng)Z0時(shí)，即RS，