建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件結(jié)構(gòu)單元和結(jié)構(gòu)體系課件

1、建筑結(jié)構(gòu)概論丁敏中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 土木工程系第5章 建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件、結(jié)構(gòu)單元和結(jié)構(gòu)體系 建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件主要內(nèi)容 5.1 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元 5.2 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系 5.3 主體結(jié)構(gòu)間的變形縫 5.4常見構(gòu)件（約9種）5.1 建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件 5.1.1板 指覆蓋一個具有較大平面尺寸但卻有較小厚度的平面形構(gòu)件，通常在水平方向設(shè)置，承受垂直于板面方向的荷載，以受彎曲為主梁 指承受垂直于其縱軸方向荷載的直線形構(gòu)件，其截面尺寸小于其長向跨度，以受彎曲、受剪切為主柱 指承受平行于其縱軸方向荷載的直線形構(gòu)件，其截面尺寸小于其高度，以受壓縮、受彎曲為主墻 指承受平行于及垂直于墻面方向荷載的豎向平面

2、構(gòu)件，其厚度小于墻面尺寸，以受壓縮為主，有時也受彎曲、受剪切常見構(gòu)件（約9種）5.1 建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件 5.1.1桿 指截面尺寸小于其長度的直線形桿件，承受與其長度方向一致的軸力（拉伸或壓縮），多用于組成桁架或網(wǎng)架或用于單獨(dú)承受拉力的桿件拱 指承受沿其縱軸平面內(nèi)荷載的曲線形構(gòu)件，其截面尺寸小于其弧長，以受壓縮為主，也受彎曲和剪切殼 一種曲面形且具有很好空間傳力性能的構(gòu)件，能以極小厚度覆蓋大跨度空間，以受壓縮為主索 一種以柔性受力的鋼索組成的構(gòu)件，具有直線形或曲線形膜 一種用薄膜材料（如玻璃纖維布、塑料薄膜）制成的構(gòu)件，能受拉基本構(gòu)件分類5.1 建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件 5.1.2按構(gòu)件受力狀態(tài)分類

3、 (1) 受彎、受剪構(gòu)件（M、V）：梁、板、框架梁 (2) 受壓構(gòu)件（含壓彎）：柱、墻、拱、殼壁、框架柱、桁架和網(wǎng)架中的壓桿 (3) 受拉構(gòu)件（含拉彎）：桁架和網(wǎng)架中的拉桿、索、膜 (4) 受扭構(gòu)件：雨篷梁 其本受力狀態(tài)：拉抻(+N)、壓縮(-N) 、彎曲(+M) 、剪切(V) 、扭轉(zhuǎn)(MT)基本構(gòu)件分類5.1 建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件 5.1.2按構(gòu)件幾何形狀分類 (1) 直線形構(gòu)件：指截面尺寸比構(gòu)件長度小得多的直線構(gòu)件，如梁、柱、桿、索基本構(gòu)件分類5.1 建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件 5.1.2按構(gòu)件幾何形狀分類（續(xù)） (2) 曲線形構(gòu)件：指截面尺寸比構(gòu)件弧長小得多的曲線構(gòu)件，如曲梁、拱、懸索基本構(gòu)件分類

4、5.1 建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件 5.1.2按構(gòu)件幾何形狀分類（續(xù)） (3) 平面構(gòu)件：指厚度比平面邊長小得多的構(gòu)件，如板、墻基本構(gòu)件分類5.1 建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件 5.1.2按構(gòu)件幾何形狀分類（續(xù)） (4) 單曲面構(gòu)件：指只有一個方向有曲率，另一方向曲率為零的曲面構(gòu)件，如拱板、單面筒殼、單曲索面基本構(gòu)件分類5.1 建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件 5.1.2按構(gòu)件幾何形狀分類（續(xù)） (5) 雙曲面構(gòu)件：指兩個方向都有曲率的曲面構(gòu)件，如球殼、扭殼、充氣構(gòu)件、雙曲拉索 基本構(gòu)件分類5.1 建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件 5.1.2按構(gòu)件剛性特征分類 (1) 剛性構(gòu)件：指在荷載作用下除有一定撓度和位移外無其他顯著形狀改變的構(gòu)件

5、如板、梁、柱、墻 可設(shè)計成拉、壓、彎、剪、扭有的的構(gòu)件 (2) 柔性構(gòu)件：指在一種荷載作用下只有一個形狀，一旦荷載性質(zhì)有變（如均布荷 載變?yōu)榧泻奢d），它的形狀也會突然變化的構(gòu)件 如纜索、薄膜 只能設(shè)計成受拉構(gòu)件板-梁結(jié)構(gòu)單元5.2 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元 5.2.1樓（屋）蓋結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)單元組成：樓（屋）面板、梁支承情況：梁是板的支承，梁支承在墻或柱上承受荷載：樓（屋）蓋豎向重力荷載板-墻結(jié)構(gòu)單元5.2 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元 5.2.2布置方式：板直接擱置在墻上，板可以按單向或雙向鋪設(shè)特點(diǎn)：跨度不能過大，所用墻體較多，整體剛性很大，但使用空間不靈活應(yīng)用：宿舍、住宅板-柱結(jié)構(gòu)單元5.2 建筑結(jié)構(gòu)的

6、結(jié)構(gòu)單元 5.2.3布置方式：板直接支承在立柱上特點(diǎn)：若采用柱帽，板跨可以加大，形成寬敞的無梁使用空間應(yīng)用：貯藏性或開敞式娛樂性建筑物梁-柱結(jié)構(gòu)單元5.2 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元 5.2.4布置方式：橫梁擱置在立柱上的基本豎向結(jié)構(gòu)單元，梁柱間為鉸接承受荷載：只能承受豎向重力荷載，不能承受側(cè)向水平荷載要求：必須另有能支承側(cè)向力的支撐構(gòu)件來保證其側(cè)向穩(wěn)定，或者將柱固端連接 在它的支承結(jié)構(gòu)（如基礎(chǔ)）上古代梁柱梁-柱結(jié)構(gòu)單元（續(xù)）5.2 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元 5.2.4鉸連接梁-墻結(jié)構(gòu)單元5.2 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元 5.2.5布置方式：梁直接擱置在墻上的基本豎向結(jié)構(gòu)單元結(jié)點(diǎn)：梁墻間一般有梁墊，為鉸連接； 若

7、將梁端整體放大，與墻粘結(jié)成一體，則宜將梁墻間視作剛結(jié)點(diǎn)應(yīng)用：砌體結(jié)構(gòu)建筑物鉸接剛接框架結(jié)構(gòu)單元5.2 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元 5.2.6布置方式：與梁-柱結(jié)構(gòu)單元相似，但梁柱間為剛性連接承受荷載：既能承受豎向重力荷載又能承受側(cè)向水平荷載，不需另設(shè)支撐構(gòu)件特點(diǎn)：組成的空間寬敞，可以靈活進(jìn)行建筑布置應(yīng)用：適用于多種建筑物，對辦公樓、商業(yè)或科教建筑更為適宜框架結(jié)構(gòu)單元（續(xù)）5.2 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元 5.2.6剛性連接桁架結(jié)構(gòu)單元5.2 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元 5.2.7桁架：將短直線桿件組成為幾何形狀不變的三角形圖形的集合桁架組成：上、下弦和斜、直腹桿，桿件間為鉸連接桁架結(jié)構(gòu)單元組成：具有一定跨度的桁架、

8、兩側(cè)橫梁或支撐（保證側(cè)向穩(wěn)定）支承：柱或墻應(yīng)用：一般用于屋蓋，跨度范圍為1230m網(wǎng)架結(jié)構(gòu)單元5.2 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元 5.2.8演變：是桁架結(jié)構(gòu)的演變 縱橫兩個方向的桁架等高 上、下弦為交錯的網(wǎng)格 腹桿均做成斜向，對兩個方向的上下弦都起腹桿作用支承：少量立柱優(yōu)點(diǎn)：大跨度的開敞空間應(yīng)用：多用于有從多群眾場合的公共建筑， 如體育場館、展覽館拱結(jié)構(gòu)單元5.2 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元 5.2.9特點(diǎn)：曲線形構(gòu)件，拱底有水平推力要求：與能夠承受水平推力的拉桿或墩座連在一起扁平拱結(jié)構(gòu)：可作為屋蓋陡峭拱結(jié)構(gòu)：具有水平跨越、豎向支承功能，可作為單層建筑物的主要覆蓋結(jié)構(gòu) 可用于大型公共建筑或工業(yè)建筑殼體結(jié)構(gòu)單元

9、5.2 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元 5.2.10特點(diǎn)：曲面形構(gòu)件組成：殼壁、邊緣構(gòu)件（直梁、曲梁、拱）應(yīng)用：可作為屋蓋 單層建筑物的主要覆蓋結(jié)構(gòu) （形式新穎，多用于各類中小型可供觀賞的建筑物以及大跨度的公共建筑物） 建筑結(jié)構(gòu)組成5.2 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元 5.2.11建筑結(jié)構(gòu) 基本結(jié)構(gòu)單元1 基本結(jié)構(gòu)單元2 基本結(jié)構(gòu)單元3 基本結(jié)構(gòu)單元n 結(jié)構(gòu)類型構(gòu)件組成跨度間距連接構(gòu)造支承條件優(yōu)缺點(diǎn) 集合形式？ 建筑結(jié)構(gòu)組成（續(xù)）5.2 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元 5.2.11如住宅建筑或文教建筑、工業(yè)建筑如公共建筑如高層建筑如高層建筑如文教、商業(yè)或公共建筑如大型建筑水平跨越結(jié)構(gòu)體系5.3 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系 5.3.1樓

10、蓋結(jié)構(gòu) 位置：建筑物樓層的結(jié)構(gòu)組成部分 組成：各種板或板-梁結(jié)構(gòu)單元 承載：樓面活載、樓蓋構(gòu)件及其構(gòu)造層自重屋蓋結(jié)構(gòu) 位置：屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成部分 類型：(1) 板-梁結(jié)構(gòu)體系（類似樓蓋）屋面板、屋面梁 (2) 桁架結(jié)構(gòu)體系屋面板、檁條梁、桁架 (3) 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系屋面板、網(wǎng)架 (4) 拱結(jié)構(gòu)體系或殼結(jié)構(gòu)體系拱板、殼體 (5) 索結(jié)構(gòu)體系或膜結(jié)構(gòu)體系索、薄膜 豎向支撐結(jié)構(gòu)體系5.3 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系 5.3.2組成 墻、柱作用 豎向抗重力支承體系、豎向抗側(cè)力支承體系類型 (1) 墻結(jié)構(gòu)體系：承重墻結(jié)構(gòu)（全由磚墻或砌塊墻構(gòu)成） 剪力墻結(jié)構(gòu)（全由混凝土墻構(gòu)成） (2) 筒體結(jié)構(gòu)體系：由鋼筋混凝土墻或

11、密柱深梁構(gòu)成封閉豎筒 (3) 框架結(jié)構(gòu)體系：梁、柱剛接，15層以下可抗重力和側(cè)力，15層以上用來抗重力 (4) 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系 (5) 框架-筒體結(jié)構(gòu)體系 (6) 支撐結(jié)構(gòu)體系：由直線桿件做成交叉斜撐、立柱構(gòu)成 或由立柱和豎向桁架構(gòu)成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)體系5.3 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系 5.3.3定義 承受由柱或墻傳來豎向力和抗側(cè)力支承體系傳來水平力的基礎(chǔ)構(gòu)件淺基礎(chǔ)（埋深16m） 柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、墻下條形基礎(chǔ)、高層建筑物的筏型基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)獨(dú)立基礎(chǔ)筏形基礎(chǔ)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)體系（續(xù)）5.3 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系 5.3.3深基礎(chǔ)（埋深6m以上，甚至幾十米） (1) 樁基礎(chǔ)：四周受土約束的立柱 (2) 沉井基礎(chǔ)：四周

12、受土約束的筒體 (3) 沉箱基礎(chǔ)：有頂蓋的沉井各結(jié)構(gòu)體系的作用5.3 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系 5.3.4水平跨越結(jié)構(gòu)體系 (1) 在豎向，通過構(gòu)件彎曲承受樓面或屋面豎向荷載，并傳至豎向支承結(jié)構(gòu)體系 (2) 在水平方向，為水平隔板并支承豎向構(gòu)件，保證豎向構(gòu)件的整體性和側(cè)向穩(wěn)定豎向支承結(jié)構(gòu)體系 (1) 在豎向，承受由水平跨越結(jié)構(gòu)體系傳來的合部荷載，并傳至基礎(chǔ) (2) 在水平方向，抵抗水平荷載，如風(fēng)載、地震作用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)體系 (1) 足夠的強(qiáng)度，將豎向支承結(jié)構(gòu)體系傳來的水平和豎向作用傳遞地基， 需足夠的基底面積 (2) 足夠的剛度，地基的不均勻沉降會影響建筑物的水平和豎向結(jié)構(gòu)體系混合結(jié)構(gòu)體系舉例5.3 建

13、筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系 5.3.5上海希爾頓酒店的主樓平面，該建筑地面以上43層，高143m，設(shè)防烈度為7度 框架-筒體結(jié)構(gòu)體系 5.3 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系 5.3.5多筒鋼梁結(jié)構(gòu) 美國New Haven Knights of Columbus保險公司大樓，地面以上23層，樓層平面為正方形主體結(jié)構(gòu)采用多筒-鋼梁結(jié)構(gòu)體系：樓層平面中心處設(shè)置一個方形鋼筋混凝土核心筒；樓層平面的4個轉(zhuǎn)角處各設(shè)置一個直徑為8.7m的鋼筋混凝土圓筒；在各層樓面各個鋼筋混凝土筒體之間設(shè)置單跨空腹桁架式鋼梁，作為主要承重構(gòu)件，其上再布置次梁混合結(jié)構(gòu)體系舉例5.3 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系 5.3.5多筒懸掛體系 沈陽國稅局大廈主體結(jié)構(gòu)

14、圖，該建筑地下2層，地上23層，高97m 主樓采用多筒懸掛體系：在建筑矩形平面的四個角部各設(shè)置一個鋼筋混凝土筒體，平面尺寸為6m7.2m各筒之間每隔4個樓層設(shè)置縱、橫向鋼梁，由兩片一層樓高的鋼桁架通過上、下弦水平支撐連接而成鋼梁與筒體采用剛性連接，形成混合結(jié)構(gòu)立體巨型框架，每層鋼梁之下的幾層樓蓋，通過鋼吊桿懸掛到鋼桁架的節(jié)點(diǎn)上 混合結(jié)構(gòu)體系舉例5.3 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系 5.3.5核心筒懸掛體系南非共和國約翰內(nèi)斯堡市的標(biāo)準(zhǔn)銀行大樓(Standard Bank)，地面以上共37層主體結(jié)構(gòu)采用核心筒懸掛體系：整座大樓設(shè)置3道懸挑結(jié)構(gòu)每一懸挑結(jié)構(gòu)層，是由核心筒向四面懸挑出桁架然后通過鋼吊桿，懸掛其下

15、的12層樓蓋 混合結(jié)構(gòu)體系舉例5.3 建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系 5.3.5支撐筒體系：組成：大型立體支撐、 支撐節(jié)間內(nèi)小框架、 內(nèi)部鋼框架或內(nèi)部立體支撐受力：大型立體支撐是主構(gòu)件，承 擔(dān)絕大部分豎向荷載和水平荷載支撐平面內(nèi)小框架及樓面內(nèi)部 鋼框架是次構(gòu)件，擔(dān)負(fù)著若干 樓層的豎向荷載和局部水平 荷載，并將它傳遞給主構(gòu)件 香港中國銀行大樓 315m混合結(jié)構(gòu)體系舉例5.4 主體結(jié)構(gòu)間的變形縫伸縮縫（建筑物過長時，基礎(chǔ)可不斷開）縫寬3050mm砌體結(jié)構(gòu)超過60100m鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)超過5060m5.4 主體結(jié)構(gòu)間的變形縫沉降縫（建筑結(jié)構(gòu)類型、地基土質(zhì)顯著不同時，基礎(chǔ)應(yīng)斷開）縫寬50mm以上(1) 建筑物在高

16、度或荷載方面有顯著差異的部位(2) 建筑物有顯著不同主體結(jié)構(gòu)交界的部位(3) 建筑物地基上的壓縮性有顯著差異的部位(4) 建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)類型有顯著不同的部位(5) 建筑物分期建造的交界部位5.4 主體結(jié)構(gòu)間的變形縫防震縫（建筑物有突變處，基礎(chǔ)可不斷開）不宜小于70mm平面或立面布置不規(guī)則的建筑物，剛度變化處思考與習(xí)題(1) 列出在你學(xué)習(xí)和生活的教室樓、餐廳或宿舍里你所能看到的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)件， 畫示意圖表明它們的形態(tài)(2) 試述下列基本構(gòu)件的區(qū)別： 梁和拱、板和墻、桁架和網(wǎng)架、墻體和筒體、拱板和殼體(3) 梁架設(shè)在磚墻上，為什么說它是鉸支承？混凝土基礎(chǔ)上的柱，為什么說它是固定 支承在基礎(chǔ)上的？從墻體伸