工業(yè)與民用建筑2014年

工業(yè)與民用建筑2014年第一頁，共149頁。內(nèi)容1引言2建筑的概念3建筑物的分類和等級(jí)4基本構(gòu)件5單層與多層建筑6地下建筑工程7特種結(jié)構(gòu)8著名建筑工程簡(jiǎn)介第二頁，共149頁。引言最初的建筑物是人類為了躲避風(fēng)雨和野獸侵襲的需要而建造。當(dāng)初人們利用樹枝、石塊這些較易獲取的天然材料，粗略加工后蓋起了樹枝棚。石頭屋等原始建筑。為了滿足人們精神上的需求，還建造了石柱。石臺(tái)等原始的紀(jì)念和宗教性建筑物。隨著社會(huì)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，人類對(duì)建筑物的要求也日益復(fù)雜多樣化，出現(xiàn)了大量不同的建筑類型。第三頁，共149頁。圓形樹枝棚第四頁，共149頁。樹枝棚自身的問題顯現(xiàn)出來了―太不堅(jiān)固。人們的對(duì)策還是因地取材――石頭。最早也是最著名的石頭建筑的遺跡是現(xiàn)在英國Salisbury的大石陣（Stonehenge），雖然它的用途還不清楚。

第五頁，共149頁。英國蘇格蘭Lewis鎮(zhèn)的史前石屋，上部已損毀第六頁，共149頁。2778BC的Zoser金字塔第七頁，共149頁。2建筑的概念建筑一詞英文為architecture，來自拉丁語architectura，可理解為關(guān)于建筑物的技術(shù)和藝術(shù)的系統(tǒng)知識(shí)，稱為建筑學(xué)。漢語“建筑”是一個(gè)多義詞，既可以表示建筑工程或土木工程的營造活動(dòng)，又可表示這種活動(dòng)的成果。目前，有關(guān)建筑的含義學(xué)術(shù)界有很多解釋，本節(jié)按照最通俗的理解去說明，也就是把建筑作為工程實(shí)體來對(duì)待。2.1建筑的概念及其基本屬性

第八頁，共149頁。

建筑通常認(rèn)為是藝術(shù)與工程技術(shù)相結(jié)合，營造出供人們進(jìn)行生產(chǎn)、生活或者其他活動(dòng)的環(huán)境、空間、房屋或者場(chǎng)所。一般情況下是指建筑物和構(gòu)筑物。

建筑物是指供人們生活居住、工作學(xué)習(xí)、娛樂和從事生產(chǎn)的建筑。人們不在其中生產(chǎn)、生活的建筑則稱為構(gòu)筑物。第九頁，共149頁。建筑的形成主要涉及建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)、給排水、供暖通風(fēng)、空調(diào)技術(shù)、電氣、消防、自動(dòng)控制、建筑聲學(xué)、建筑光學(xué)、建筑熱工學(xué)、建筑材料、建筑施工技術(shù)等方面的知識(shí)和技術(shù)。同時(shí)，建筑也受到政治制度、自然條件、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、社會(huì)需要以及人工技巧等因素影響。建筑在一定程度上反映了某個(gè)地區(qū)某個(gè)時(shí)期的建筑風(fēng)格與藝術(shù)，也反映了當(dāng)時(shí)的社會(huì)活動(dòng)和工程技術(shù)水平。因此，建筑是一門融社會(huì)、工程技術(shù)和文化藝術(shù)于一體的綜合性學(xué)科，是一個(gè)時(shí)代物質(zhì)文明、精神文明和政治文明的產(chǎn)物。第十頁，共149頁。（1）建筑的時(shí)空性（2）建筑的工程技術(shù)性（3）建筑的藝術(shù)性（4）建筑的民族性和地方性建筑的基本屬性雅典衛(wèi)城北京故宮福建客家土樓蘇州拙政園

第十一頁，共149頁。古羅馬斗獸場(chǎng)第十二頁，共149頁。

工程是運(yùn)用科學(xué)原理、技術(shù)手段、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，利用和改造自然，生產(chǎn)開發(fā)對(duì)社會(huì)有用的產(chǎn)品和實(shí)踐活動(dòng)的總稱。而建筑工程是運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)和力學(xué)、材料等技術(shù)知識(shí)，以及專業(yè)知識(shí)研究各種建筑物設(shè)計(jì)、修建的一門學(xué)科。由于建筑工程主要涉及房屋等建筑物，所以建筑工程又指房屋建筑工程，即興建房屋的規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)（建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備）、施工的總稱。2.2建筑工程的概念第十三頁，共149頁。土木工程是一門古老、傳統(tǒng)、綜合的學(xué)科，是人類賴以生存與發(fā)展的基礎(chǔ)。而作為土木工程學(xué)科中最有代表性的分支——建筑工程，主要解決社會(huì)和科技發(fā)展所需的“衣、食、住、行”中“住”的問題。表現(xiàn)為形成人類活動(dòng)所需要的、功能良好和舒適美觀的空間。它滿足人類物質(zhì)方面的需要以及精神方面的需要。第十四頁，共149頁。3建筑物的分類和等級(jí)3.1建筑物的分類（1）民用建筑

民用建筑是指供人們居住、生活、工作和學(xué)習(xí)的房屋和場(chǎng)所。一般分為以下兩種：

①居住建筑供人們生活起居的建筑物。

②公共建筑供人們進(jìn)行各項(xiàng)社會(huì)活動(dòng)的建筑物。3.1.1按建筑物的使用性質(zhì)分第十五頁，共149頁。（2）工業(yè)建筑

工業(yè)建筑是指供人們從事各類生產(chǎn)活動(dòng)的用房（一般稱為廠房）。（3）農(nóng)業(yè)建筑

農(nóng)業(yè)建筑是指供農(nóng)業(yè)、牧業(yè)生產(chǎn)和加工用的建筑，如溫室、畜禽飼養(yǎng)場(chǎng)、種子庫等。第十六頁，共149頁。（1）木結(jié)構(gòu)建筑用木材作為主要承重構(gòu)件的建筑是我國古建筑中廣泛采用的結(jié)構(gòu)形式。但由于木材易腐、易燃，強(qiáng)度低，以及我國森林資源缺乏等問題，一般僅用于低層、規(guī)模較小的建筑物，如別墅、旅游性建筑。3.1.2按主要承重結(jié)構(gòu)的材料和結(jié)構(gòu)形式分第十七頁，共149頁。（2）磚混結(jié)構(gòu)建筑用磚墻（或柱）、鋼筋混凝土樓板和屋頂承重構(gòu)件作為主要承重結(jié)構(gòu)的建筑。這種結(jié)構(gòu)整體性、耐久性、耐火性均較好，且取材方便，但自重較大，廣泛用于六層及六層以下的民用建筑和小型工業(yè)廠房。第十八頁，共149頁。（3）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑主要承重構(gòu)件全部采用鋼筋混凝土的建筑。

①全框架結(jié)構(gòu)建筑②內(nèi)框架結(jié)構(gòu)建筑③底層框架結(jié)構(gòu)建筑④全剪力墻結(jié)構(gòu)建筑⑤框架剪力墻結(jié)構(gòu)建筑⑥核心筒建筑⑦筒中筒建筑第十九頁，共149頁。（4）鋼結(jié)構(gòu)建筑主要承重構(gòu)件全部采用鋼材制作，外圍護(hù)墻和分隔內(nèi)墻用輕質(zhì)塊材、板材的建筑。這類結(jié)構(gòu)整體性、剛度和柔性均好，自重較輕，工業(yè)化施工程度高，施工受季節(jié)影響小，但耗鋼量大，耐火性差，施工難度大，主要用于超高層建筑、特大跨度公共建筑和工業(yè)建筑。第二十頁，共149頁。（5）鋼、鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)建筑用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)組成豎向承重體系，用鋼結(jié)構(gòu)組成水平承重體系的大空間結(jié)構(gòu)建筑，其橫向可跨越30m以上的空間。在這類結(jié)構(gòu)中，水平承重體系可采用桁架、懸索、網(wǎng)架、拱、薄殼等結(jié)構(gòu)形式，多用于體育館、大型火車站、航空港等公共建筑。第二十一頁，共149頁。（1）住宅建筑1～3層為低層建筑；4～6層為多層建筑；7～9層為中高層建筑；10層以上為高層建筑。（2）公共建筑建筑物高度超過24ｍ者為高層建筑（不包括高度超過24ｍ的單層建筑），建筑物高度不超過24ｍ者為非高層建筑。3.1.3按建筑的層數(shù)或總高度分第二十二頁，共149頁。（1）大量性建筑主要指建筑規(guī)模不大，但建造數(shù)量多，與人們生活密切相關(guān)的建筑，如住宅、中小學(xué)教學(xué)樓、醫(yī)院等。（2）大型性建筑主要指建造于大中城市的體量大而數(shù)量少的公共建筑，如大型體育館、火車站等。3.1.4按建筑的規(guī)模和數(shù)量分第二十三頁，共149頁。3.2建筑物的等級(jí)例如，民用建筑設(shè)計(jì)等級(jí)一般分為特級(jí)、一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。建筑面積、造價(jià)、高度、層數(shù)等。3.2.1建筑物的設(shè)計(jì)等級(jí)

第二十四頁，共149頁。

建筑物耐久等級(jí)是指建筑物的使用年限。使用年限的長短由建筑物的性質(zhì)決定。影響建筑物使用壽命的主要因素是結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料和結(jié)構(gòu)體系。

例如，我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068—2001）對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的使用年限作了如下規(guī)定：

1類：設(shè)計(jì)使用年限5年，適用于臨時(shí)性的結(jié)構(gòu)；

2類：設(shè)計(jì)使用年限25年，適用于易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件；3.2.2建筑物的耐久等級(jí)

第二十五頁，共149頁。

3類：設(shè)計(jì)使用年限50年，適用于普通房屋和構(gòu)筑物；

4類：設(shè)計(jì)使用年限100年，適用于紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)。第二十六頁，共149頁。

危險(xiǎn)的建筑物（危房）實(shí)際是指結(jié)構(gòu)已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞，或者承重構(gòu)件已屬危險(xiǎn)構(gòu)件，隨時(shí)可能喪失穩(wěn)定性和承載力，不能保證居住和使用安全的房屋。建筑物的危險(xiǎn)性一般分為以下四個(gè)等級(jí)：

A級(jí):結(jié)構(gòu)承載力能滿足正常使用要求，未發(fā)生危險(xiǎn)點(diǎn)，房屋結(jié)構(gòu)安全；3.2.3建筑物的危險(xiǎn)等級(jí)

第二十七頁，共149頁。

B級(jí):結(jié)構(gòu)承載力基本滿足正常使用要求，個(gè)別結(jié)構(gòu)構(gòu)件處于危險(xiǎn)狀態(tài)，但不影響主體結(jié)構(gòu)；

C級(jí):部分承重結(jié)構(gòu)承載力不能滿足正常使用要求，局部出現(xiàn)險(xiǎn)情，構(gòu)成局部危房；

D級(jí):承重結(jié)構(gòu)承載力已不能滿足正常使用要求，房屋整體出現(xiàn)險(xiǎn)情，構(gòu)成整幢危房。第二十八頁，共149頁。我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068—2001）規(guī)定，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果的嚴(yán)重性，采用不同的安全等級(jí)。建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)劃分為以下三個(gè)等級(jí)：

一級(jí):破壞后果很嚴(yán)重，適用于重要的房屋；

二級(jí):破壞后果嚴(yán)重，適用于一般的房屋；

三級(jí):破壞后果不嚴(yán)重，適用于次要房屋。3.2.4建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)

第二十九頁，共149頁。4基本構(gòu)件建筑物的基本構(gòu)建分為：板、梁、柱和拱第三十頁，共149頁。4.1板板指平面尺寸較大而厚度較小的受彎構(gòu)件，通常水平放置，但有時(shí)也斜向設(shè)置（如樓梯板）或豎向設(shè)置（如墻板）。板在建筑工程中一般用于：樓板、屋面板、基礎(chǔ)板、墻板等。第三十一頁，共149頁。第三十二頁，共149頁。板按照受力形式可分為：?jiǎn)蜗虬搴碗p向板單向板—指板上的荷載沿一個(gè)方向傳遞到支承構(gòu)件上的板。只在一個(gè)方向彎曲或者主要在一個(gè)方向彎曲。雙向板——指板上的荷載沿兩個(gè)方向傳遞到支承構(gòu)件上的板。在兩個(gè)方向彎曲，且不能忽略任一方向彎曲。第三十三頁，共149頁。第三十四頁，共149頁。4.2梁梁是工程構(gòu)件中的受彎構(gòu)件，通常水平放置，但有時(shí)也斜向設(shè)置以滿足使用要求，如樓梯梁。梁的截面高度與跨度之比一般為1/8~1/16，高跨比大于1/4的梁稱為深梁；梁的截面高度通常大于截面的寬度，但因工程需要，梁寬大于梁高時(shí)，稱為扁梁；梁的高度沿軸線變化時(shí)，稱為變截面梁。第三十五頁，共149頁。梁按截面形式可分為：矩形梁、T形梁、倒T形梁、花藍(lán)梁、L形梁、Z形梁、槽形梁、箱形梁、空腹梁、迭合梁等。矩形截面梁T形截面梁花藍(lán)梁第三十六頁，共149頁。梁按材料可分為：鋼梁、鋼筋混凝土梁、預(yù)應(yīng)力混凝土梁、木梁以及鋼與混凝土組成的組合梁等。梁按支承方式可分為：簡(jiǎn)支梁：梁的兩端擱置在支座上，支座僅使梁不產(chǎn)生垂直移動(dòng)，但可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。懸臂梁：梁的一端固定在支座上，使該端不能轉(zhuǎn)動(dòng)，也不能產(chǎn)生水平和垂直移動(dòng)，稱為固定支座；連續(xù)梁：有兩個(gè)以上支座的梁。第三十七頁，共149頁。梁按其在結(jié)構(gòu)中的位置可分為：主梁、次梁、連梁、圈梁和過梁。次梁一般直接承受板傳來的荷載，再將板傳來的荷載傳遞給主梁。主梁除承受板直接傳來的荷載外，還承受次梁傳來的荷載。連梁主要用于連接兩榀框架，使其成為一個(gè)整體。圈梁一般用于磚混結(jié)構(gòu)，將整個(gè)建筑圍成一體，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能。過梁一般用于門窗口的上部，用以承受洞口上部結(jié)構(gòu)的荷載。第三十八頁，共149頁。4.3柱柱是工程結(jié)構(gòu)中主要承受壓力，有時(shí)也同時(shí)承受彎距的豎向構(gòu)件。柱按照截面形式可分為：方柱、圓柱、管柱、矩形柱、工字形柱、H形柱、L形柱、十字形柱等；按其材料分為：石柱、磚柱、砌塊柱、木柱、鋼柱、鋼筋混凝土柱、鋼管混凝土柱和各種組合柱。按照柱的破壞特征或長細(xì)比可分為：短柱、長柱及中長柱。按受力可分為：軸心受壓柱和偏心受壓柱。第三十九頁，共149頁。4.4拱

以在一個(gè)平面內(nèi)受力的由曲線（或折線）形構(gòu)件組成的拱所形成的結(jié)構(gòu)，來承受整個(gè)房屋的豎向荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)，廣泛用于拱橋，在房屋建筑中應(yīng)用較少，其典型應(yīng)用為磚混結(jié)構(gòu)中的磚砌門窗圓形過梁，也有拱形的大跨度結(jié)構(gòu)。拱按鉸數(shù)可分為三鉸拱、無鉸拱、雙鉸拱、帶拉桿的雙鉸拱。第四十頁，共149頁。

雙鉸拱(最常見，制作安裝方便，較經(jīng)濟(jì)，溫度應(yīng)力低)

三鉸拱(應(yīng)用不廣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜)無鉸拱(最經(jīng)濟(jì)，須設(shè)強(qiáng)支座，溫度應(yīng)力高)第四十一頁，共149頁。拱結(jié)構(gòu)第四十二頁，共149頁。南京明孝陵第四十三頁，共149頁。5單層與多層建筑5.1單層建筑單層建筑按使用目的可分為民用單層建筑和單層工業(yè)廠房。民用單層建筑一般采用磚混結(jié)構(gòu)，即墻體采用磚墻，屋面板采用鋼筋混凝土板。單層廠房一般采用鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)柱，屋蓋采用鋼屋架結(jié)構(gòu)。按結(jié)構(gòu)形式可分為：排架結(jié)構(gòu)和鋼架結(jié)構(gòu)。單層工業(yè)廠房通常由下列構(gòu)件組成：屋蓋結(jié)構(gòu)、吊車梁、柱子、支撐、基礎(chǔ)和維護(hù)結(jié)構(gòu)。第四十四頁，共149頁。鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)第四十五頁，共149頁。圖11.3鋼框架結(jié)構(gòu)第四十六頁，共149頁。第四十七頁，共149頁。5.2大跨度建筑大跨度結(jié)構(gòu)是指跨度大于60m的建筑。它常用于展覽館、體育館、飛機(jī)庫等。結(jié)構(gòu)形式主要有：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、索膜結(jié)構(gòu)、充氣結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)、應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)等。第四十八頁，共149頁。5.2.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式，通過節(jié)點(diǎn)連接而成的空間結(jié)構(gòu)，具有空間受力、重量輕、剛度大、可跨越較大跨度、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，因其為空間結(jié)構(gòu)，故一般稱為空間網(wǎng)架。其桿件多采用鋼管或型鋼，現(xiàn)場(chǎng)安裝。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)示例——平板網(wǎng)架第四十九頁，共149頁。網(wǎng)架表示法第五十頁，共149頁。兩向正交斜放第五十一頁，共149頁。首都體育館平面尺寸99m×112.2m，為我國矩形平面屋蓋中跨度最大的網(wǎng)架；上海體育館平面為圓形，直徑110m，挑檐7.5m，是我國目前跨度最大的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；1999年新建成的廈門機(jī)場(chǎng)太古機(jī)庫，平面尺寸312m×70m，是我國當(dāng)前建筑覆蓋面積最大的單體網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，也是目前世界上最大的機(jī)庫。第五十二頁，共149頁。5.2.2網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是以鋼桿件組成的曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。網(wǎng)殼與網(wǎng)架的區(qū)別在于曲面與平面。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由于本身特有的曲面而具有較大的剛度，因而有可能做成單層，這是它不同于平板型網(wǎng)架的一個(gè)特點(diǎn)。網(wǎng)殼可分為單層和多層。第五十三頁，共149頁。網(wǎng)殼類別(以曲面外形分類)柱面網(wǎng)殼單層柱面網(wǎng)殼的網(wǎng)格形式a)單斜桿柱面網(wǎng)殼：桿件數(shù)量少，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單；剛度差b)人字形柱面網(wǎng)殼：亦稱弗普爾形柱面網(wǎng)殼c)雙斜桿柱面網(wǎng)：殼桿件數(shù)量多；剛度好d)聯(lián)方網(wǎng)格柱面網(wǎng)殼：桿件組成菱形，夾角為3050e)三向網(wǎng)格柱面網(wǎng)殼：聯(lián)方網(wǎng)格柱面加縱向桿件第五十四頁，共149頁。球面網(wǎng)殼a)肋環(huán)型球面網(wǎng)殼b)Schwedler型球面網(wǎng)殼c)Schwedler型球面網(wǎng)殼d)聯(lián)方型球面網(wǎng)殼e)三向網(wǎng)格型球面網(wǎng)殼單層球面網(wǎng)殼的網(wǎng)格形式a):剛度差，適用于中，小跨度b):剛度好，適用于大，中跨度c):交叉斜桿Schwedler型還有其它Schwedler型d):菱形網(wǎng)格，造型美觀e):適用于中，小跨度第五十五頁，共149頁。a)

正交正放類b)

正交斜放類c)

正交斜放設(shè)斜桿類d)

正交斜放設(shè)斜桿類e)

正交斜放設(shè)斜桿類雙曲面網(wǎng)殼的網(wǎng)格形式1.正交正放類

a):單層時(shí)在方格內(nèi)設(shè)斜桿雙層時(shí)組成四角錐體2.正交斜放類

b):抗剪強(qiáng)度弱

c):第三方向局部設(shè)斜桿

d):全部方格內(nèi)設(shè)雙斜桿

e):第三方向全局設(shè)斜桿雙曲面網(wǎng)殼第五十六頁，共149頁。5.2.3懸索結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)是將橋梁中的懸索“移植”房屋中，可以說是土木工程結(jié)構(gòu)形式互通互用的典型范例。特點(diǎn)軸向拉伸抵抗外荷作用，充分利用鋼材強(qiáng)度施工方便，費(fèi)用低便于建筑造型分為單層懸索結(jié)構(gòu)和雙層懸索結(jié)構(gòu)第五十七頁，共149頁。水平梁和框架一起承受懸索拉力水平梁承受懸索拉力懸索直接錨掛于框架斜拉索將懸索拉力拉向地錨單層懸索結(jié)構(gòu)平行布置形式(跨度可達(dá)80m，德國多特蒙特一展覽廳，1956)第五十八頁，共149頁。懸索結(jié)構(gòu)(2)幅射式布置形式(適用于圓形，橢圓形平面)下凹雙曲率碟形屋面不便于排水，最大的碟形屋面：美國阿拉美達(dá)比賽館，跨徑128m(1967)傘形屋面最大的傘形屋面：前蘇聯(lián)伊利姆斯克汽車庫，跨徑206m受拉內(nèi)環(huán)采用鋼制，受壓外環(huán)采用鋼筋混凝土制作?？杀绕叫胁贾米龅捷^大跨度。網(wǎng)狀布置形式(適用于圓形，矩形等各種平面)設(shè)計(jì)要點(diǎn)單層懸索體系垂跨比經(jīng)驗(yàn)取值：

1/201/10加強(qiáng)形狀穩(wěn)定性的措施：采用重屋面采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土懸掛薄殼采用橫向加勁構(gòu)件兩向索正交布置屋面板規(guī)格統(tǒng)一邊緣構(gòu)件彎矩大于幅射式布置第五十九頁，共149頁。雙層懸索結(jié)構(gòu)一般形式由下凹的承重索，上凸的穩(wěn)定索及它們之間的連系桿組成承重索垂跨比一般取1/201/15，穩(wěn)定索拱跨比一般取1/201/25平行布置形式第六十頁，共149頁。幅射式及網(wǎng)狀布置形式上索既是穩(wěn)定索，又直接承載a)雙層內(nèi)環(huán)梁b)雙層外環(huán)梁c)雙層內(nèi)外環(huán)梁d)單層外環(huán)梁網(wǎng)狀布置e)雙層外環(huán)梁網(wǎng)狀布置第六十一頁，共149頁。鞍形索網(wǎng)布置形式第六十二頁，共149頁。一些典型建筑單層懸索德國烏柏特市游泳館德國多特蒙特展覽大廳前蘇聯(lián)克達(dá)斯若牙爾斯克車庫日本古川市民會(huì)館第六十三頁，共149頁。雙層懸索瑞典斯德哥爾摩約翰尼紹夫滑冰場(chǎng)芬蘭赫爾辛基冰上運(yùn)動(dòng)場(chǎng)德國法蘭克福機(jī)動(dòng)車檢修場(chǎng)羅馬尼亞布加勒斯特文體宮第六十四頁，共149頁。鞍形索網(wǎng)前南斯拉夫萊士科瓦克紡織博覽館加拿大卡爾加里滑冰館第六十五頁，共149頁。5.2.4索膜結(jié)構(gòu)伴隨著新型高分子膜材料的使用，索膜和充氣結(jié)構(gòu)大量出現(xiàn)，索-膜結(jié)構(gòu)是利用薄膜材料和鋼索共同形成的結(jié)構(gòu)形式。它或者在薄膜覆蓋的空間內(nèi)充氣，利用內(nèi)外氣壓差來承受荷載，并與鋼索共同形成結(jié)構(gòu)，稱為氣承式索-膜結(jié)構(gòu)；或者將薄膜與鋼索張緊在剛性或柔性的邊緣構(gòu)件上，通過張拉建立預(yù)應(yīng)力，獲得確定的形狀，稱為張拉式索-膜結(jié)構(gòu)。索-膜結(jié)構(gòu)中膜材料主要有玻璃纖維布、塑料薄膜、金屬編織物等。第六十六頁，共149頁。馬來西亞吉隆坡國際機(jī)場(chǎng)候機(jī)大廳的膜結(jié)構(gòu)屋頂?shù)诹唔摚?49頁。5.2.5充氣結(jié)構(gòu)充氣結(jié)構(gòu)又稱充氣薄膜結(jié)構(gòu)，是向玻璃絲纖維增強(qiáng)塑料薄膜或尼龍布罩內(nèi)充氣形成一定的形狀，作為建筑空間的覆蓋物。日本大阪世博會(huì)富士館第六十八頁，共149頁。5.2.6薄殼結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)構(gòu)常用的形狀為圓頂、筒殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼。悉尼歌劇院第六十九頁，共149頁。5.2.7應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)一般是用金屬板做成很多塊各種板片單元焊接而成的空間結(jié)構(gòu)。考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的空間整體作用時(shí)，利用蒙皮抗剪可以大大提高結(jié)構(gòu)整體的抗側(cè)剛度，減少側(cè)向支撐的設(shè)置。美國艾爾邁拉學(xué)院體育中心－鋁質(zhì)應(yīng)力蒙皮第七十頁，共149頁。5.3多層建筑多層主要應(yīng)用于居民住宅、商場(chǎng)、辦公樓、旅館等建筑。常用形式為：混合結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)第七十一頁，共149頁?；旌辖Y(jié)構(gòu)指用不同的材料建造的房屋，通常墻體采用磚砌體，屋面和樓板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。第七十二頁，共149頁?？蚣芙Y(jié)構(gòu)是采用梁、柱組成的框架作為房屋的豎向承重結(jié)構(gòu)，同時(shí)承受水平荷載。其中，梁和柱整體連接，相互之間不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)但可以承受彎矩時(shí)，稱為剛接框架結(jié)構(gòu)；如梁和柱非整體連接，其間可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)但不能承受彎矩時(shí)，稱為鉸接框架結(jié)構(gòu)。第七十三頁，共149頁。5.3高層和超高層建筑聯(lián)合國1972年國際高層建筑會(huì)議將高層建筑按高度分成4類：（1）9～16層（最高50m）（2）17～25層（最高75m）（3）26～40層（最高100m）（4）40層以上（超高層建筑）我國規(guī)定超過100m為超高層第七十四頁，共149頁。高層和超高層的主要結(jié)構(gòu)形式：（1）框架結(jié)構(gòu)；（2）框架剪力墻結(jié)構(gòu)；（3）剪力墻結(jié)構(gòu)；（4）框支剪力墻結(jié)構(gòu)；（5）筒體結(jié)構(gòu)等。第七十五頁，共149頁?？蚣芙Y(jié)構(gòu)是采用梁、柱組成的框架作為房屋的豎向承重結(jié)構(gòu)，同時(shí)承受水平荷載。廣泛應(yīng)用于多層工業(yè)廠房及多高層辦公樓、醫(yī)院、旅館、教學(xué)樓、住宅等?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的適用高度為6～15層，非地震區(qū)也可建到15～20層。第七十六頁，共149頁。剪力墻結(jié)構(gòu)：利用建筑物的墻體作為豎向承重和抵抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻實(shí)質(zhì)上是固結(jié)于基礎(chǔ)的鋼筋混凝土墻片，具有很高的抗側(cè)移能力。因其既承擔(dān)豎向荷載，又承擔(dān)水平荷載—剪力，故名剪力墻。一般情況下，剪力墻結(jié)構(gòu)樓蓋內(nèi)不設(shè)梁，樓板直接支承在墻上，墻體既是承重構(gòu)件，又起圍護(hù)、分隔作用。第七十七頁，共149頁。鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)橫墻多，側(cè)向剛度大，整體性好，對(duì)承受水平力有利；無凸出墻面的梁柱，整齊美觀，特別適合居住建筑，并可使用大模板、隧道模、桌模、滑升模板等先進(jìn)施工方法，利于縮短工期，節(jié)省人力。但剪力墻體系的房間劃分受到較大限制。一般用于住宅、旅館等開間要求較小的建筑，適用高度為15～50層。第七十八頁，共149頁?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)：在框架結(jié)構(gòu)中的適當(dāng)部位增設(shè)一定數(shù)量的鋼筋混凝土剪力墻，形成的框架和剪力墻結(jié)合在一起共同承受豎向和水平力的體系叫做框架-剪力墻體系簡(jiǎn)稱框-剪體系。第七十九頁，共149頁?？蚣?剪力墻體系的側(cè)向剛度比框架結(jié)構(gòu)大，大部分水平力由剪力墻承擔(dān)，而豎向荷載主要由框架承受，因而用于高層房屋比框架結(jié)構(gòu)更為經(jīng)濟(jì)合理；同時(shí)由于它只在部份位置上有剪力墻，保持了框架結(jié)構(gòu)易于分割空間、立面易于變化等優(yōu)點(diǎn)；此外，這種體系的抗震性能也較好?？?剪體系廣泛應(yīng)用于多層及高層辦公樓、旅館等建筑中。適用高度為15～25層，一般不宜超過30層。第八十頁，共149頁?？蛑Ъ袅Y(jié)構(gòu)：當(dāng)高層剪力墻結(jié)構(gòu)的底部要求有較大空間時(shí)，可將底部一層或幾層部份剪力墻設(shè)計(jì)為框支剪力墻，形成部份框支剪力墻體系。部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)屬豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，上、下層不同結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形通過轉(zhuǎn)換層傳遞，抗震性能較差，烈度為9度的地區(qū)不應(yīng)采用。第八十一頁，共149頁。筒體結(jié)構(gòu)：由筒體為主組成的承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)稱為筒體結(jié)構(gòu)體系。筒體是由若干片剪力墻圍合而成的封閉井筒式結(jié)構(gòu)，其受力與一個(gè)固定于基礎(chǔ)上的筒形懸臂構(gòu)件相似。第八十二頁，共149頁。根據(jù)開孔的多少，筒體有空腹筒和實(shí)腹筒之分。第八十三頁，共149頁。實(shí)腹筒一般由電梯井、樓梯間、管道井等形成，開孔少，因其常位于房屋中部，故又稱核心筒?？崭雇灿址Q框筒，由布置在房屋四周的密排立柱和截面高度很大的橫梁組成。梁高一般0.6～1.22m。筒體體系就是由核心筒、框筒等基本單元組成的。第八十四頁，共149頁。根據(jù)房屋高度及其所受水平力的不同，筒體體系可以布置成核心筒結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)、成束筒結(jié)構(gòu)和多重筒結(jié)構(gòu)等形式。筒中筒結(jié)構(gòu)通常用框筒作外筒，實(shí)腹筒作內(nèi)筒。第八十五頁，共149頁。筒體結(jié)構(gòu)第八十六頁，共149頁。筒體結(jié)構(gòu)第八十七頁，共149頁。第八十八頁，共149頁。除上述四種常用結(jié)構(gòu)體系外，高層建筑中尚有懸掛結(jié)構(gòu)、巨型框架結(jié)構(gòu)、巨型桁架結(jié)構(gòu)、懸挑結(jié)構(gòu)等新的豎向承重結(jié)構(gòu)體系，但目前應(yīng)用較少。

第八十九頁，共149頁。6地下建筑工程地下建筑工程是建筑工程的分支。即建造在巖石中、土中或水底以下的建筑工程，統(tǒng)稱地下建筑工程。它們一般都是以地下建筑物和地下構(gòu)筑物的形式出現(xiàn)。地下建筑工程可按照使用功能進(jìn)行如下分類：

（1）工業(yè)建筑工程

（2）民用建筑工程6.1地下建筑工程的概念及特點(diǎn)

第九十頁，共149頁。

（3）交通運(yùn)輸工程

（4）礦山建筑工程

（5）水工建筑工程

（6）軍事工程另外，還有各種公用服務(wù)性地下建筑工程。地下建筑物的優(yōu)點(diǎn)很多。地下建筑物的形式可以多種多樣。第九十一頁，共149頁。由于地下建筑物要承受四周巖層和土層傳來的壓力作用，因此，地下建筑物的橫截面最常用圓形、矩形、拱頂直墻、拱頂曲墻、落地拱和穹頂直墻等形式。地下建筑物因所處的位置與地上建筑物不同，因此，在結(jié)構(gòu)處理上有獨(dú)特之處。即與巖（土）層接觸處必須有襯砌結(jié)構(gòu)。襯砌結(jié)構(gòu)的作用主要是承受巖（土）層和爆炸等靜力和動(dòng)力荷載，防止地下水和潮氣的侵入。第九十二頁，共149頁。

襯砌結(jié)構(gòu)的材料一般為鋼筋混凝土或磚、石等圬工材料。襯砌結(jié)構(gòu)的形式，主要考慮地下建筑物的使用性質(zhì)、地質(zhì)水文條件以及施工方法等因素。為了保證襯砌四壁基本處于受壓而較少受彎、受拉的受力條件，最適宜的襯砌結(jié)構(gòu)外形是介于圓形和蛋形之間。第九十三頁，共149頁。圖1.2地下建筑工程示意1—出入口；2—儲(chǔ)藏室第九十四頁，共149頁。圖1.3襯砌結(jié)構(gòu)示意(a)土中襯砌結(jié)構(gòu)；(b)襯砌四壁受力；(c)常用襯砌形式第九十五頁，共149頁。人類在原始時(shí)期就利用天然洞穴作為群居、活動(dòng)場(chǎng)所和墓室。

20世紀(jì)中葉以來，城市人口增多造成城市用房緊張、地皮昂貴、環(huán)境污染日益嚴(yán)重以及能源危機(jī)等，迫使建筑物在向空間發(fā)展的同時(shí)，地下建筑工程在一些國家和地區(qū)也得到高速發(fā)展。我國自20世紀(jì)50年代初開始，修建了大量的防空地下建筑工程，據(jù)統(tǒng)計(jì)約有700萬m2。6.2地下建筑物的應(yīng)用

第九十六頁，共149頁。美國目前已建有4000余座人防指揮所。有的指揮所還配有醫(yī)院、水庫和能儲(chǔ)藏30天用量的食品、物品的倉庫，并安裝了最現(xiàn)代化的指揮、通信、警報(bào)設(shè)備和防震設(shè)施。另外，隧道工程也屬于地下工程的一種類型。即修建在巖體、土體或水底的兩端有出入口供車輛、行人水流及管線等通過的通道，包括交通運(yùn)輸方面的鐵路、道路、水底隧道和各種水工隧洞等。連接英法兩國的英吉利海峽隧道1990年順利貫通，全長50.5km。第九十七頁，共149頁。圖1.4英吉利海峽隧道示意(a)縱斷面；(b)橫斷面第九十八頁，共149頁。7構(gòu)筑物建筑工程中常用的給水排水工程構(gòu)筑物，用于儲(chǔ)存水。水池一般位于地表面以上或地下或者半地下，有時(shí)還可以放置在建筑物的屋面上。水塔則是用各種形式的支架支撐，高于地面，矗立在空中，。目前世界上容量最大的水塔是瑞典的馬爾墨水塔，容量10000m3，水塔頂上還設(shè)有供人們用餐的旋轉(zhuǎn)餐廳。7.1水池和水塔

第九十九頁，共149頁。水塔結(jié)構(gòu)形式示意第一百頁，共149頁。常用于工業(yè)生產(chǎn)上的構(gòu)筑物。一般用砌體、鋼筋混凝土或型鋼制造。煙囪的外形呈圓臺(tái)形居多。另外，煙囪還可以做成單筒、多筒或筒中筒等結(jié)構(gòu)形式。我國單筒煙囪最高的是山西神頭二電廠的煙囪，高270m。7.2煙囪

第一百零一頁，共149頁。

筒倉是一種立式容器，常用于儲(chǔ)存粒狀和粉狀松散物體，例如，儲(chǔ)存谷物、面粉、碎煤、水泥等。平面形狀可為圓形、矩形、多邊形或者多個(gè)筒組合形成群倉。

1941年建成的加拿大特朗斯康谷倉（TransconaGrainElevator）由65個(gè)圓筒倉組成，谷倉平面呈矩形，長59m，寬23m，高31m，容積36368m3，是著名的構(gòu)筑物，后因地基發(fā)生失穩(wěn)破壞而倒塌。7.3筒倉

第一百零二頁，共149頁。加拿大特朗斯康谷倉地基整體滑動(dòng)。第一百零三頁，共149頁。冷卻塔是為了冷卻各種液體、氣體和蒸汽的高聳結(jié)構(gòu)。在冷卻塔內(nèi)依靠水的蒸發(fā)將水的熱量傳給空氣而使水冷卻。冷卻塔廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠、核電廠和化學(xué)工業(yè)。在水源缺乏的地區(qū)利用冷卻塔使冷卻水回收，循環(huán)利用，節(jié)約水資源。目前為了節(jié)約能源，一些大型冷卻塔多數(shù)采用自然通風(fēng)冷卻塔，它是由通風(fēng)筒、支柱和基礎(chǔ)組成。通風(fēng)筒的外形和材料多采用鋼筋混凝土雙曲線旋轉(zhuǎn)殼，充分利用它的結(jié)構(gòu)力學(xué)和流體力學(xué)良好的特性。7.4冷卻塔

第一百零四頁，共149頁。退役的核電廠冷卻塔第一百零五頁，共149頁。

紀(jì)念碑是一種紀(jì)念性的建筑，用于紀(jì)念重大歷史事件或重要?dú)v史人物，也可作為城市的標(biāo)志性建筑。

例如，1956年我國建成的人民英雄紀(jì)念碑為一石砌體結(jié)構(gòu)，高39.40m，它是我國近代革命歷史中具有重要政治意義的紀(jì)念性建筑。1885年在美國首都華盛頓建成的華盛頓紀(jì)念碑高169.2m，至今仍是世界上最高的砌體承重結(jié)構(gòu)。7.5紀(jì)念碑

第一百零六頁，共149頁。人民英雄紀(jì)念碑華盛頓紀(jì)念碑第一百零七頁，共149頁。廣播電視事業(yè)的快速發(fā)展需要電視塔。電視塔一般為筒體懸臂結(jié)構(gòu)或空間框架結(jié)構(gòu)，由塔基、塔座、塔身、塔樓及桅桿等五部分組成。目前世界上最高的電視塔是加拿大多倫多CN電視塔，塔高553m。我國上海1994年建成的東方明珠塔高468m，其高度居中國第一，世界第三。7.6電視塔

第一百零八頁，共149頁。加拿大多倫多電視塔第一百零九頁，共149頁。

20世紀(jì)80年代以后，中國的電視塔逐步朝著多功能方向發(fā)展。例如，電視塔除了電視通訊方面的功能外，還具有城市旅游景點(diǎn)、環(huán)保、氣象、娛樂和餐館等功能。另外，由法國工程師古斯塔夫·埃菲爾設(shè)計(jì)和主持建造的埃菲爾鐵塔也是世界上著名的塔建筑。埃菲爾鐵塔位于法國巴黎的塞納河畔，高300m，1887年始建，1889年建成，是19世紀(jì)世界上最高的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物，這個(gè)高度保持了40年的世界領(lǐng)先地位。埃菲爾鐵塔是為1889年巴黎展覽會(huì)而建。第一百一十頁，共149頁。第一百一十一頁，共149頁。8著名建筑工程簡(jiǎn)介木結(jié)構(gòu)建筑是人類歷史上最早興建的建筑工程。古代大量宮殿、廟宇、民居建筑采用的是抬梁式木結(jié)構(gòu)（或稱木舉架）。當(dāng)今木結(jié)構(gòu)建筑則可以做成木制“板-梁-柱”式或“板-屋架-柱”式的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系，也可以做成木剛架、木拱、木網(wǎng)狀筒拱或木薄殼式的新型結(jié)構(gòu)體系。8.1木結(jié)構(gòu)建筑

第一百一十二頁，共149頁。目前中國現(xiàn)存最高的木結(jié)構(gòu)建筑是山西應(yīng)縣木塔（佛宮寺釋迦塔。此塔建于公元1056年，外觀5層，內(nèi)有4暗層，實(shí)為9層，平面為八角形，底層直徑30.27m，塔高67.31m。近幾年由于木材資源逐年匱乏，為節(jié)約木材，合理使用木材資源，建筑工程中采用膠合木代替整體木材做成的結(jié)構(gòu)成為發(fā)展趨勢(shì)，這包括層板膠合結(jié)構(gòu)和膠合板結(jié)構(gòu)等，體現(xiàn)“次材大用、小材大用”的理念。第一百一十三頁，共149頁。圖1.6山西應(yīng)縣木塔示意第一百一十四頁，共149頁。砌體結(jié)構(gòu)建筑同樣是人類歷史上最早興建的建筑工程。砌體結(jié)構(gòu)建筑在古代取得了輝煌的成就。歷史悠久、享譽(yù)世界的古埃及胡夫金字塔于公元前2000多年建成，是一座用230余萬塊巨石砌筑起來的高146.6m的宏偉建筑，是一個(gè)偉大的人間奇跡。8.2砌體結(jié)構(gòu)建筑

第一百一十五頁，共149頁。巴黎圣母院是世界著名哥特式教堂建筑，始建于1163年，大約建成于1180年。建筑平面寬47m，深125m，可容納萬人。它是12世紀(jì)西方典型的有劃時(shí)代意義的砌體結(jié)構(gòu)建筑。第一百一十六頁，共149頁。中國古代的砌體建筑同樣有著輝煌的成就。明代建成的南京靈谷寺無梁殿就是其中之一。靈谷寺以磚拱券為主體結(jié)構(gòu)，室內(nèi)空間為一大型磚拱，總長53.5m，總寬37.35m，縱橫兩個(gè)方向均為磚砌穹拱，無一根梁。

第一百一十七頁，共149頁。近代（20世紀(jì)以前）世界上最高的砌體結(jié)構(gòu)辦公用樓房是1891年在美國芝加哥建成的莫納德·洛克大樓，長62m，寬21m，高61層，是一幢帶有電梯的大廈，沿用至今。第一百一十八頁，共149頁。

20世紀(jì)50年代以來，中國的砌體建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了由磚砌體→配筋磚砌體→配筋混凝土砌塊砌體的發(fā)展過程。目前我國最高的砌體結(jié)構(gòu)建筑是1998年在上海建成的18層住宅樓。該建筑采用190mm厚的混凝土空心砌塊配筋砌體，是配筋砌塊剪力墻結(jié)構(gòu)體系的高層建筑。第一百一十九頁，共149頁。

1824年英國人阿斯普丁取得了波特蘭水泥（在我國稱為硅酸鹽水泥）的專利權(quán)后，于1850年開始生產(chǎn)水泥。水泥的出現(xiàn)使混凝土結(jié)構(gòu)的建筑成為可能。加之混凝土的可模性、整體性、剛性均較好，而且還可以與鋼筋、型鋼有良好粘結(jié)等特點(diǎn)，因此，混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑工程的主要結(jié)構(gòu)形式之一。世界上利用混凝土建造的第一幢混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑是1903年在美國辛辛那提州建成的英格爾大樓。8.3混凝土結(jié)構(gòu)建筑

第一百二十頁，共149頁。我國的水泥工業(yè)起步較晚，始于1889年。19世紀(jì)末20世紀(jì)初，在上海等沿海城市的個(gè)別建筑物中，部分地采用了鋼筋混凝土樓板。1908年建造的上海電話公司大樓是中國最早的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑。解放后，混凝土結(jié)構(gòu)才在建筑工程中得到廣泛的應(yīng)用。著名的混凝土建筑是馬來西亞吉隆坡的石油雙塔大廈。它曾經(jīng)是世界最高的摩天大樓，直到2003年10月17日才被臺(tái)北101超越，但仍是目前世界最高的雙塔樓第一百二十一頁，共149頁。馬來西亞吉隆坡的石油雙塔大廈平面圖示意第一百二十二頁，共149頁。石油雙塔第一百二十三頁，共149頁。臺(tái)北101曾是世界第一高樓，以實(shí)際建筑物高度來計(jì)算已在2007年7月21日被當(dāng)時(shí)興建到141樓的迪拜塔（阿聯(lián)酋迪拜）所超越，2010年1月4日迪拜塔的建成（828米）使得臺(tái)北101退居世界第二高樓。第一百二十四頁，共149頁?！暗习菟?/p>