建筑結(jié)構(gòu) 課件

1、第一篇 公共建筑設(shè)計原理2-2建筑結(jié)構(gòu) 緒：建筑結(jié)構(gòu)是指什么？2.2.1 結(jié)構(gòu)形式2.2.2 結(jié)構(gòu)造型 1編輯版緒：建筑結(jié)構(gòu)是指什么？建筑結(jié)構(gòu)的定義 建筑結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)） 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。 注： “作用” 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。 1）直接作用 即荷載：如結(jié)構(gòu)自重、 作用分為： 人群荷載、風(fēng) 荷載等； 2）間接作用：如地震、基礎(chǔ)沉降、 溫度變化2編輯版建筑上部結(jié)構(gòu)作為承擔(dān)建筑荷載的主要實體構(gòu)件，與屋蓋結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成建筑形體的“骨架”。影響建筑形體結(jié)構(gòu)柱下基礎(chǔ)樓板柱梁梁墻樓梯墻下基礎(chǔ)地下室底板 建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)2.2.1建筑結(jié)構(gòu)包

2、括 2.2.1.1建筑上部結(jié)構(gòu) 2.2.1.3屋蓋結(jié)構(gòu)3編輯版4編輯版5編輯版 6編輯版7編輯版北京飯店新樓8編輯版 廣州白云賓館36004000800080006600030003600030006600080008000400036007000078507850230033層，112.45米，剪力墻結(jié)構(gòu)，1976年建成，國內(nèi)首棟百米高層。9編輯版10編輯版鋼管混凝土結(jié)構(gòu) 工程實例美國西雅圖雙聯(lián)廣場大廈58層四根大鋼管混凝土柱混凝土抗壓強(qiáng)度133Mpa直徑3.05m管壁厚30mm承受60%豎向荷載11編輯版12編輯版筒中筒結(jié)構(gòu)體系深圳發(fā)展中心13編輯版多筒結(jié)構(gòu)體系成 束 筒14編輯版巨形框架

3、結(jié)構(gòu)15編輯版16編輯版17編輯版18編輯版19編輯版砌體結(jié)構(gòu)20編輯版鋼結(jié)構(gòu)21編輯版木結(jié)構(gòu)22編輯版混合結(jié)構(gòu)23編輯版24編輯版25編輯版基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是指 ： 建筑底部與地基接觸的承重構(gòu)建?；A(chǔ)作用：把建筑上部荷載傳遞給地基埋墻基為基，立柱墩為礎(chǔ)基礎(chǔ)分類：按形式、材料、傳力特點形式：獨立基礎(chǔ)、帶形基礎(chǔ)、聯(lián)合基礎(chǔ)材料：磚、石、混凝土、毛石混凝土、鋼筋混凝土傳力特點：剛性基礎(chǔ)、柔性基礎(chǔ)26編輯版影響因素： 1 . 建筑物的用途，有無地下室、設(shè)備基礎(chǔ)和地下設(shè)施 2 . 基礎(chǔ)的形式和夠著 3 . 作用在地基上的荷載大小和性質(zhì) 4 . 工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件 淺基5M 5 . 相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深

4、深基5M 6 . 地基凍脹深度因素 和 融陷的影響27編輯版建筑上部結(jié)構(gòu)指： 建筑基礎(chǔ)以上的豎向垂直結(jié)構(gòu)。豎向構(gòu)件：柱、墻等，其作用是支承水平構(gòu)件或承受水平荷載。結(jié)構(gòu)分類：材料受力方式、材料形式 墻體結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)按受力方式分類 剪力墻結(jié)構(gòu) 框架剪力墻結(jié)構(gòu) 筒體結(jié)構(gòu) 空間結(jié)構(gòu)28編輯版1）框架結(jié)構(gòu)采用梁、柱組成的結(jié)構(gòu)體系作為建筑承重結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件是梁和柱，而墻體只是作為 圍護(hù)構(gòu)件?？梢宰龀深A(yù)制或現(xiàn)澆框架，平面布置比較靈活， 可以獲得較大的使用空間，比混合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高整體性強(qiáng)，但隨層數(shù)增多抗側(cè) 剛度不足。 請看框架結(jié)構(gòu)組成29編輯版2）剪力墻結(jié)構(gòu) 利用建筑物的縱向及橫向的鋼筋混凝土墻

5、體作為 主要承重構(gòu)件，再配以梁板組成的承重結(jié)構(gòu)體系。其墻體同時也起圍護(hù)及分割房間的作用。整體性好，剛度大，抗震性能好，適于建造高層 建筑（1050層范圍內(nèi)都適用）。不過剪力墻間距太小，平面布置不靈活，自重 大，不適應(yīng)建造公共建筑，一般適用于建造住宅。 請看剪力墻結(jié)構(gòu)組成30編輯版3）框架剪力墻結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，沿框架縱、橫方向的某些位 置，在柱與柱之間設(shè)置數(shù)道鋼筋混凝土墻體作為 剪力墻。 因此它是框架和剪力墻 的有機(jī)結(jié)合，綜合了二者 的優(yōu)點：一個布置靈活， 一個抗側(cè)力高。 31編輯版4）筒體結(jié)構(gòu) 用鋼筋混凝土墻組成一個筒體作為房屋的承重結(jié)構(gòu)筒體可以由密柱深梁組成一個筒體，也可以用多個 筒

6、體組成筒中筒、束筒，還可以將框架和筒體聯(lián)合 起來組成框筒結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)在各個方向的抗側(cè)剛度都很大，是目前高 層建筑中較多采用的結(jié)構(gòu)形式。框筒是上個世紀(jì)60 年代由美國工程師法盧齊坎恩第一次提出來的。 請看筒體結(jié)構(gòu)組成 32編輯版空間結(jié)構(gòu)：指結(jié)構(gòu)構(gòu)件三向受力的大跨度的，中間不放柱子，用特殊結(jié)構(gòu)解決的叫做空間結(jié)構(gòu)。 網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 懸索結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu) 殼體結(jié)構(gòu) 管桁架結(jié)構(gòu) 膜結(jié)構(gòu)33編輯版34編輯版35編輯版材料形式分類的不同分為：1）砌體結(jié)構(gòu):用磚砌體、石砌體或砌塊砌體建造的結(jié)構(gòu)，又稱磚石結(jié)構(gòu)。由于砌體的抗壓強(qiáng)度較高而抗拉強(qiáng)度很低，因此，砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要承受軸心或小偏心壓力，而很少受拉或受彎，一般民用和

7、工業(yè)建筑的墻、柱和基礎(chǔ)都可采用砌體結(jié)構(gòu)。在采用鋼筋混凝土框架和其他結(jié)構(gòu)的建筑中，常用磚墻做圍護(hù)結(jié)構(gòu)，如框架結(jié)構(gòu)的填充墻36編輯版砌體結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點是：容易就地取材。磚主要用粘土燒制;石材的原料是天然石砌體結(jié)構(gòu);砌塊可以用工業(yè)廢料礦渣制作，來源方便，價格低廉。磚、石或砌塊砌體具有良好的耐火性和較好的耐久性。砌體砌筑時不需要模板和特殊的施工設(shè)備，可以節(jié)省木材。新砌筑的砌體上即可承受一定荷載，因而可以連續(xù)施工。在寒冷地區(qū)，冬季可用凍結(jié)法砌筑，不需特殊的保溫措施。磚墻和砌塊墻體能夠隔熱和保溫，節(jié)能效果明顯。所以既是較好的承重結(jié)構(gòu)，也是較好的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用砌塊或大型板材作墻體時，可以減輕結(jié)構(gòu)自重，加快

8、施工進(jìn)度，進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)和施工。37編輯版砌體結(jié)構(gòu)的缺點是：與鋼和混凝土相比，砌體的強(qiáng)度較低，因而構(gòu)件的截面尺寸較大，材料用量多，自重大。砌體的砌筑基本上是手工方式，施工勞動量大。砌體的抗拉、抗剪強(qiáng)度都很低，因而抗震較差，在使用上受到一定限制；磚、石的抗壓強(qiáng)度也不能充分發(fā)揮；抗彎能力低。粘土磚需用粘土制造，在某些地區(qū)過多占用農(nóng)田，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。38編輯版2）混凝土結(jié)構(gòu)（以混凝土為主要材料的結(jié)構(gòu)）包括： 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)配置受力的普通鋼筋，鋼筋網(wǎng)或鋼骨架； 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) 配置預(yù)應(yīng)力鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)； 素混凝土結(jié)構(gòu) 沒有配置受力的鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)。39編輯版鋼筋砼是指 通過在混凝土中加入鋼筋鋼筋

9、網(wǎng)、鋼板或纖維而構(gòu)成的一種組合材料與之共同工作來改善混凝土力學(xué)性質(zhì)的一種組合材料。鋼筋混凝土的發(fā)明出現(xiàn)在近代，于1849年發(fā)明鋼筋混凝土并于1867年取得包括鋼筋混凝土花盆以及緊隨其后應(yīng)用于公路護(hù)欄的鋼筋混凝土梁柱的專利。1872年，世界第一座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑在美國紐約落成40編輯版鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點（1）可模性好：新拌和的混凝土是可塑的，可根據(jù)需要設(shè)計制成各種形狀和尺寸的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件。（2）整體性好：現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體性較好，設(shè)計合理時具有良好的抗震、抗爆和抗振動的性能。（3）耐久性好：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有很好的耐久性。正常使用條件下不需要經(jīng)常性的保養(yǎng)和維修。（4）耐火性好：鋼筋混凝

10、土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)相比具有較好的耐火性。（5）易于就地取材：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所用比重較大的砂、石材料易于就地取材，且可有效利用礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢渣有利于保護(hù)環(huán)境。41編輯版鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有下述主要缺點：（1）自重大。鋼筋混凝土的重力密度約為25kN/m3，比砌體和木材的重度都大。盡管比鋼材的重度小，但結(jié)構(gòu)的截面尺寸較大，因而其自重遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過相同跨度或高度的鋼結(jié)構(gòu)的重量。（2）抗裂性差。如前所述，混凝土的抗拉強(qiáng)度非常低，因此，普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常帶裂縫工作。盡管裂縫的存在并不一定意味著結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，但是它影響結(jié)構(gòu)的耐久性和美觀。當(dāng)裂縫數(shù)量較多和開展較寬時，還將給人造成一種不安全感。（3）性質(zhì)脆?；?/p>

11、凝土的脆性隨混凝土強(qiáng)度等級的提高而加大。42編輯版3）鋼結(jié)構(gòu): 以鋼材(鋼板、型鋼）為主制作的結(jié)構(gòu)優(yōu)點：1材料強(qiáng)度高，自身重量輕2、鋼材韌性，塑性好，材質(zhì)均勻，結(jié)構(gòu)可靠性高3、鋼結(jié)構(gòu)制造安裝機(jī)械化程度高4、鋼結(jié)構(gòu)密封性能好 5 耐熱 6抗震7抗風(fēng)8耐久9環(huán)保（可回收）10節(jié)能缺點：不耐腐蝕，不耐火，特定條件下易折斷，造價高43編輯版2. 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 ：（1）重型結(jié)構(gòu)及大跨度建筑結(jié)構(gòu)；（2）多層、高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)；（3）輕鋼結(jié)構(gòu)；（4）塔桅等高聳結(jié)構(gòu)；（5）鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。我國是最早應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的國家，但是歷史的原因致使現(xiàn)代建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及發(fā)展與發(fā)達(dá)國家相比，已有相當(dāng)大的差距。 44編輯

12、版組合結(jié)構(gòu)即混合結(jié)構(gòu)：同一截面或各桿件由兩種或兩種以上材料制作的結(jié)構(gòu)稱組合結(jié)構(gòu)。具體而言，包括兩種結(jié)構(gòu)：1鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)；2組合砌體結(jié)構(gòu)。此外還有木結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土。 45編輯版2.2.1.2結(jié)構(gòu)適用范圍：砌體結(jié)構(gòu)適用于非抗震區(qū)的底層、多層建筑?？蚣芙Y(jié)構(gòu)適用于非抗震設(shè)計時的多層及高層建筑，抗?fàn)幵O(shè)計時的多層及小高層建筑（7度區(qū)以下）抗震設(shè)計的高烈度地區(qū)不宜采用純框架結(jié)構(gòu)。7度區(qū)以下、小于等于三層的多層建筑可不采用框架結(jié)構(gòu)地震烈度：6度：驚慌人站立不穩(wěn)，家畜外逃，器皿翻落，簡陋棚舍損壞，陡坎滑坡7度：房屋損壞房屋輕微損壞，牌坊，煙囪損壞，地表出現(xiàn)裂縫及噴沙冒水8度：建筑物破壞房屋多有損壞，少數(shù)

13、破壞，路基塌方，地下管道破裂46編輯版框架剪力墻框架-剪力墻結(jié)構(gòu)屬于半剛性結(jié)構(gòu)體系，適用于1020層房屋，最高不宜超過25層。適用于辦公樓、旅館、公寓、住宅等建筑以及一些工業(yè)廠房。框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置可以較為靈活，可結(jié)合隔墻、山墻、電梯井、樓梯間等設(shè)置，減少對建筑使用功能上的妨礙?？蚣芎诵耐步Y(jié)構(gòu)：就是在建筑的中央部分，由電梯井道、樓梯、通風(fēng)井、電纜井、公共衛(wèi)生間、部分設(shè)備間圍護(hù)形成中央核心筒，與外圍框架形成一個外框內(nèi)筒結(jié)構(gòu)，以鋼筋混凝土澆筑。此種結(jié)構(gòu)十分有利于結(jié)構(gòu)受力，并具有極優(yōu)的抗震性。同時，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性還在于可爭取盡量寬敞的使用空間，使各種輔助服務(wù)性空間向平面 的中央集中，使

14、主功能空間占據(jù)最佳的采光位置，并達(dá)到視線良好、內(nèi)部交通便捷的效果。造型美觀 使用靈活適用于高度為100M或更高的高層和超高層建筑47編輯版2.2.1.3 屋蓋結(jié)構(gòu)屋 蓋：是房屋最上部的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)滿足相應(yīng)的使用功能要求，為建筑提供適宜的內(nèi)部空間環(huán)境。屋蓋也是房屋頂部的承重結(jié)構(gòu)，受到材料、結(jié)構(gòu)、施工條件等因素的制約。對大跨度建筑而言，常見的屋蓋結(jié)構(gòu)有平面結(jié)構(gòu)與空間結(jié)構(gòu)48編輯版結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)特點及適用范圍平面結(jié)構(gòu)梁式結(jié)構(gòu)梁屬于受彎構(gòu)件，此結(jié)構(gòu)包括實體梁（薄腹梁）和空腹梁（桁架、格構(gòu)梁）結(jié)構(gòu)拱式結(jié)構(gòu)拱屬于受壓構(gòu)件，包括實體拱和格構(gòu)拱結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架屬于格構(gòu)式受彎構(gòu)件，其作用如同多孔材料制成的厚板、其

15、結(jié)構(gòu)如同桁架，其形態(tài)呈平板狀，一般用作屋蓋、幕墻，也可用作屋面外部的懸掛結(jié)構(gòu)，或建筑主體的承托結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)懸索屬于受拉構(gòu)件，常用于大跨度橋梁、建筑屋蓋，也可用作屋面外部的懸掛結(jié)構(gòu)，或建筑主體的承托結(jié)構(gòu)拉索結(jié)構(gòu)拉索形體由拉力產(chǎn)生，符合拉力圖解原理。拉索建筑具有張力感及表現(xiàn)力。拉索結(jié)構(gòu)被用大跨度建筑、橋梁設(shè)計中殼體結(jié)構(gòu)殼體結(jié)構(gòu)屬于受壓為主構(gòu)件，包括實體殼結(jié)構(gòu)和格構(gòu)殼結(jié)構(gòu)張拉結(jié)構(gòu)張拉結(jié)構(gòu)屬于收拉結(jié)構(gòu)，包括實體張拉結(jié)構(gòu)（膜）和格構(gòu)張拉結(jié)構(gòu)（索網(wǎng)）2.2.2結(jié)構(gòu)造型49編輯版格構(gòu)式：由型鋼、鋼管或組合截面桿件連接而成的桿系結(jié)構(gòu)，多作成桁架和格構(gòu)柱 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)的自重輕，風(fēng)的通過性好缺點：制造工藝復(fù)雜（不便采用自動焊）、節(jié)點處應(yīng)力集中較大。桁架是承受橫向載荷的典型格構(gòu)式結(jié)構(gòu)型式。50編輯版51編輯版52編輯版53編輯版54編輯版55編輯版拉索與桁架結(jié)構(gòu)56編輯版57編輯版58編輯版59編輯版60編輯版61編輯版62編輯版中承式懸索橋在橋下凈空容許的情況下，為減少它的建筑高度，可以采用中承式，跨中部分吊桿改為支撐桿，橋梁的整體剛度較大，空氣動力性能較好63編輯版64編輯版65編輯版66編輯版 多層、高層建筑 超高層建筑結(jié)構(gòu)造型 異型結(jié)構(gòu) 平面結(jié)構(gòu)