第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)

第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)本章提要1.建筑結(jié)構(gòu)、作用、荷載概念第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)2.結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件和類型3.建筑工程類別及建筑結(jié)構(gòu)體系4.構(gòu)筑物5.地下建筑工程6.建筑結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)7.建筑結(jié)構(gòu)與力學(xué)1.建筑結(jié)構(gòu)、作用、荷載概念結(jié)構(gòu)是房屋的骨架，支承建筑物或構(gòu)筑物存在，承受自然界和人為因素的各種荷載作用并且符合建筑使用要求的受力體系或承重體系。這個體系由梁、板、柱、墻、索、殼、拱、桿以及基礎(chǔ)等有機組合而成。

1.1什么是建筑工程結(jié)構(gòu)和作用？直接施加在結(jié)構(gòu)上的外力（荷載）叫做直接作用，而把引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束的原因叫做間接作用。

作用使結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)力，或者產(chǎn)生變形。通常把結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力和變形等統(tǒng)稱為作用效應(yīng)或者荷載效應(yīng)。

第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)1.建筑結(jié)構(gòu)、作用、荷載概念a.按時間分類1）永久荷載2)可變荷載3)偶然荷載

1.2荷載的分類b.按空間位置分類1）固定荷載2)隨機荷載

c.按結(jié)構(gòu)效應(yīng)特點分類1）靜荷載2)動荷載

第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)2.基本構(gòu)件和類型板是有較大平面尺寸但厚度較小的水平構(gòu)件，通常水平方向設(shè)置，支承在梁（柱、墻）上。板承受施加在板面上的垂直荷載作用，荷載作用效應(yīng)主要使板受彎，產(chǎn)生彎矩和剪力。2.1板現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)2.基本構(gòu)件和類型2.1板澆鋼筋混凝土樓板第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)1）肋梁樓板肋梁樓板一般支承在周邊的次梁、主梁或墻上。分為單向肋梁樓板和雙向肋梁樓板。2.基本構(gòu)件和類型2.1板澆鋼筋混凝土樓板第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)2）井式樓板在柱間梁(主梁)上交叉設(shè)置兩個方向的(次)梁，則構(gòu)成井式樓板。2.基本構(gòu)件和類型2.1板澆鋼筋混凝土樓板第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)3）密肋樓板當井式樓蓋中的雙向肋梁間距較密（間距小于1.2m）時，則構(gòu)成雙向密肋樓蓋。4）無梁樓板無梁樓板為板柱結(jié)構(gòu)體系，板直接支承于柱上。2.基本構(gòu)件和類型2.1板b.裝配式樓板第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)裝配式樓板常用的有預(yù)制空心板和槽形板。2.基本構(gòu)件和類型2.1板c.鋼筋混凝土—壓型鋼板組合樓板第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)在多層、高層鋼結(jié)構(gòu)房屋中，常用壓型鋼板作為鋼筋混凝土樓板的底模，與混凝土澆在一起，成為板的一部分，形成鋼筋混凝土—壓型鋼板組合樓板。2.基本構(gòu)件和類型2.2梁第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)梁是承受垂直于縱軸方向荷載的線形構(gòu)件，其截面尺寸小于其長向的長度，以承受彎矩和剪力作用為主的構(gòu)件，有時也承受扭矩的作用。a.按材料分類1）石梁2）木梁（枋）3）鋼梁4）混凝土梁5）鋼—混凝土組合梁2.基本構(gòu)件和類型2.2梁第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)b.按支承條件分類1）簡支梁2）連續(xù)梁3）懸臂梁2.基本構(gòu)件和類型2.2梁第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)c.按形狀分類1）直線形梁2）折線形梁3）曲線形梁2.基本構(gòu)件和類型2.3柱第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)柱是主要的承受縱軸方向荷載（力）的直線構(gòu)件，其截面尺寸小于其高度，以承受壓力和彎矩作用為主。柱的種類和形式分為：木柱、混凝土柱、鋼柱、鋼—混凝土組合柱等。2.基本構(gòu)件和類型2.4墻第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)墻是受平行或垂直墻面方向荷載作用的豎向平面構(gòu)件。當荷載作用方向平行于墻面時，墻以受壓力作用為主；當荷載作用方向垂直于墻面時，墻以受彎矩和剪力為主。墻的種類繁多，常用的有砌筑墻和（鋼筋）混凝土墻。中國從古到今還一直在沿用夯土墻和土坯墻。2.基本構(gòu)件和類型2.5桿第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)桿是承受軸向力的直線形構(gòu)件，截面尺寸比長度小得多，常用于桁架結(jié)構(gòu)或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中。桿在結(jié)構(gòu)中承受軸向拉力或壓力作用。2.基本構(gòu)件和類型2.6拱第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)拱是承受沿其縱軸平面內(nèi)荷載的曲線（或折線）構(gòu)件，其截面尺寸小于弧長（折線總長），以受壓力為主，承受彎矩、剪力作用較小。拱按照結(jié)構(gòu)組成和支承方式分為三鉸拱、兩鉸和無鉸拱三種。2.基本構(gòu)件和類型2.7殼、索、膜第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)曲面形具有很好空間傳力性能的構(gòu)件，構(gòu)件以受壓為主，以殼為主形成的結(jié)構(gòu)稱為殼結(jié)構(gòu)。索是以柔性受拉鋼索組成的構(gòu)件，有直線和曲線形。膜是以薄膜材料制成的構(gòu)件，只能承受拉力作用。3.建筑工程類別及建筑結(jié)構(gòu)體系3.1按建筑物的使用性質(zhì)分類第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)a.住宅建筑其特點是內(nèi)部房間的尺度雖小但使用布局卻十分重要，對朝向、采光、隔熱和隔音等建筑技術(shù)問題有較高要求。其主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件為樓板和墻體。b.公共建筑其特點是大量人群聚集的場所，室內(nèi)空間和尺度都很大，人流走向問題突出，對使用功能及其設(shè)施的要求很高。經(jīng)常采用將梁柱連接在一起的大跨度框架結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)架、拱、殼結(jié)構(gòu)等為主體結(jié)構(gòu)。c.商業(yè)建筑其特點與公共建筑類似的要求，對結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)形式有較高的要求。3.建筑工程類別及建筑結(jié)構(gòu)體系3.1按建筑物的使用性質(zhì)分類第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)d.文教衛(wèi)生建筑其特點是有較強的針對性。經(jīng)常采用框架結(jié)構(gòu)為主體結(jié)構(gòu)。e.工業(yè)建筑其特點是有很大的荷載，沉重的撞擊和振動，需要巨大的空間，而且經(jīng)常有濕度、溫度、防爆、防塵、防菌、潔凈等特殊要求以及要考慮生產(chǎn)產(chǎn)品的起吊運輸設(shè)備和生產(chǎn)路線等。經(jīng)常采用剛接框架結(jié)構(gòu)為主體結(jié)構(gòu)。f.農(nóng)業(yè)建筑經(jīng)常采用輕型鋼結(jié)構(gòu)為主體結(jié)構(gòu)。3.建筑工程類別及建筑結(jié)構(gòu)體系3.1按建筑物的使用性質(zhì)分類第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)3.建筑工程類別及建筑結(jié)構(gòu)體系3.2按建筑物結(jié)構(gòu)采用的材料分類第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)a.生土結(jié)構(gòu)以地殼表層的巖土等天然物質(zhì)作為建筑材料，經(jīng)過采挖、成型、砌筑而建造成的建筑物。b.木結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)采用方木、圓木、條木、板材連接而成。c.砌體結(jié)構(gòu)采用磚、石材、混凝土砌塊等砌體而成。d.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土或者預(yù)應(yīng)力混凝土做成。3.建筑工程類別及建筑結(jié)構(gòu)體系3.2按建筑物結(jié)構(gòu)采用的材料分類第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)e.鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)建筑物的承重構(gòu)件部分為鋼構(gòu)件、部分為混凝土構(gòu)件，或者承重構(gòu)件的同一截面內(nèi)有混凝土和型鋼或鋼管同時存在，依靠交互作用或材料粘結(jié)作用協(xié)同工作的結(jié)構(gòu)。f.鋼結(jié)構(gòu)采用各種熱軋型鋼、冷彎薄壁型鋼或鋼管通過焊接、螺栓和鉚釘?shù)冗B接方法連接而成。g.薄膜充氣結(jié)構(gòu)3.建筑工程類別及建筑結(jié)構(gòu)體系3.2按建筑物結(jié)構(gòu)采用的材料分類第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)3.建筑工程類別及建筑結(jié)構(gòu)體系3.3按房屋建筑的主要結(jié)構(gòu)體系分類第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)a.承重墻結(jié)構(gòu)利用建筑物的墻體作為豎向承重和抵抗水平荷載的結(jié)構(gòu)。墻體同時也可作為圍護及房間分隔構(gòu)件用。b.框架結(jié)構(gòu)采用梁、柱組成的框架作為房屋的豎向承重結(jié)構(gòu)，同時承受水平荷載。分為剛接框架結(jié)構(gòu)和鉸接框架結(jié)構(gòu)。c.筒體結(jié)構(gòu)利用房間四周墻體形成的封閉筒體作為主要抵抗水平荷載的結(jié)構(gòu)。d.錯列桁架結(jié)構(gòu)利用整層高的桁架橫向跨越房屋兩外柱之間的空間，并利用桁架交替在各樓屋平面上錯列的方法增加整個房屋的剛度的結(jié)構(gòu)體系。3.建筑工程類別及建筑結(jié)構(gòu)體系3.3按房屋建筑的主要結(jié)構(gòu)體系分類第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)e.拱結(jié)構(gòu)以在一個平面內(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)，來承受整個房屋的豎向荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)。f.空間薄殼結(jié)構(gòu)由曲面形板與邊緣構(gòu)件（梁、拱或桁架）組成的空間結(jié)構(gòu)。g.空間折板結(jié)構(gòu)由多塊平板組合而成的空間薄壁結(jié)構(gòu)。h.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)點連接而成的空間結(jié)構(gòu)。3.建筑工程類別及建筑結(jié)構(gòu)體系3.3按房屋建筑的主要結(jié)構(gòu)體系分類第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)i.鋼索結(jié)構(gòu)樓面荷載通過吊索或吊桿傳遞到支承柱上去，再由柱傳遞到基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)，又稱懸掛式結(jié)構(gòu)。(a)墻體結(jié)構(gòu)(b)框架結(jié)構(gòu)(c)錯列桁架結(jié)構(gòu)(d)筒體結(jié)構(gòu)(e)拱結(jié)構(gòu)(f)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)(g)空間薄殼結(jié)構(gòu)(h)鋼索結(jié)構(gòu)(i)空間折板結(jié)構(gòu)4.構(gòu)筑物第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)a.水池和水塔構(gòu)筑物是相對于建筑物而言，指人們不在其中生產(chǎn)、生活的建筑。水池是建造在地面上或地下或者半地下的給水排水工程的構(gòu)筑物。水塔是用各種形式的支架支撐，高于地面，矗立在空中的給水工程中儲水和配水的高聳構(gòu)筑物，用于調(diào)節(jié)與穩(wěn)定供水區(qū)的水壓、水量等。4.構(gòu)筑物第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)b.煙囪煙囪是排放工業(yè)與民用爐窯高溫煙氣的構(gòu)筑物。從所采用的材料來區(qū)分，有磚砌體煙囪、鋼筋混凝土煙囪或鋼煙囪。從煙囪的外形來區(qū)分，有單筒式、雙筒（筒中筒）式和多筒式。4.構(gòu)筑物第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)c.筒倉筒倉是一種立式容器，常用于儲存粒狀和粉狀松散物體。d.冷卻塔冷卻塔是為了冷卻各種液體、氣體和蒸汽的高聳結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠和化學(xué)工業(yè)。4.構(gòu)筑物第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)e.紀念碑紀念碑是一種紀念性的構(gòu)筑物，用于紀念重大歷史事件，或重要歷史人物，也可作為城市的標志性建筑。f.電視塔由于電視廣播和電信事業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)外興建了大量各種類型的電視塔。4.構(gòu)筑物第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)g.輸電塔輸電塔是架設(shè)導(dǎo)線，用于電力空中傳送的高聳構(gòu)筑物。輸電塔塔身有鋼塔和鋼筋混凝土塔。h.擋土墻擋土墻是指支承路基填土或山坡土體、防止填土或土體變形失穩(wěn)的最常見支擋結(jié)構(gòu)物。5.地下建筑工程第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)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。一般它們都是以地下建筑物和地下構(gòu)筑物的形式出現(xiàn)。5.1地下建筑工程的概念和特點5.地下建筑工程第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)地下建筑工程可按照使用功能進行分類:5.1地下建筑工程的概念和特點a.工業(yè)建筑工程b.民用建筑工程c.交通運輸工程d.礦山建筑工程e.水工建筑工程f.軍事工程g.公用服務(wù)性地下建筑工程5.地下建筑工程第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)地下建筑工程的特點:5.1地下建筑工程的概念和特點a.優(yōu)點：地下建筑物不受氣象條件影響；對地面的工作和活動很少干擾；對環(huán)境保護有利；節(jié)約地面建筑占地；地下建筑物中氣溫一般溫和而穩(wěn)定；抗外界的噪聲或震動的能力強；隱蔽性和防護性強。b.缺點：場地狹小，施工工序多，組織不好則彼此干擾大；地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復(fù)雜，圍巖安全穩(wěn)定性要求嚴格；地下采光、通風、除塵等在施工時條件差；投資較大。c.在結(jié)構(gòu)處理上有獨特之處，即與巖（土）層接觸處必須有襯砌結(jié)構(gòu)。5.地下建筑工程第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)5.1地下建筑工程的概念和特點襯砌結(jié)構(gòu)的作用主要是承受巖（土）層和爆炸等靜力和動力荷載，防止地下水和潮氣的侵入。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。(a)土中襯砌結(jié)構(gòu)(b)襯砌四壁受力(c)常用襯砌形式5.地下建筑工程第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)5.2地下建筑應(yīng)用6.建筑結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)6.1土和土力學(xué)在天然狀態(tài)下，土體一般由固相（固體顆粒）、液相（土中水）和氣相（氣體）三部分組成，簡稱三相體系。土具有碎散性、孔隙性和多相性的特點。土力學(xué)是力學(xué)的一個分支，研究土的特性及其受力后變化規(guī)律的學(xué)科，它是地基基礎(chǔ)設(shè)計的理論基礎(chǔ)。6.建筑結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)6.2地基、基礎(chǔ)建筑結(jié)構(gòu)的全部荷載都由它下面的土層（巖層）來承擔，其荷載使土層（巖層）一定范圍內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，受影響的土層稱為地基。地基分為天然地基和人工地基。與地基接觸的建筑物下部結(jié)構(gòu)稱為基礎(chǔ)?；A(chǔ)是建筑物的一部分，由它將建筑物上部結(jié)構(gòu)與地基聯(lián)結(jié)起來。根據(jù)基礎(chǔ)的埋置深度不同可分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)。6.建筑結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)第5章建筑工程基本結(jié)構(gòu)6.3地基基礎(chǔ)的設(shè)計要求地基基礎(chǔ)的設(shè)計滿足三個基本條件：1）作用在地基上的荷載效應(yīng)不超過地基的承載能力，保證建筑物不因地基承載力不足造成整體破壞或影響正常使用，具