施工員建筑結(jié)構(gòu)知識

1建筑結(jié)構(gòu)知識

及構(gòu)造2

本講主要內(nèi)容：建筑結(jié)構(gòu)的分類；各類結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點及其應(yīng)用和發(fā)展簡況；3一、建筑結(jié)構(gòu)的分類1.建筑結(jié)構(gòu)定義簡單的說就是房屋的承重骨架。2.建筑結(jié)構(gòu)的組成柱下基礎(chǔ)樓板柱梁梁墻樓梯墻下基礎(chǔ)地下室底板43.建筑結(jié)構(gòu)的分類按所用材料的不同分為：1）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)。52）鋼結(jié)構(gòu):以鋼材(鋼板、型鋼）為主制作的結(jié)構(gòu)3）砌體結(jié)構(gòu):由塊材通過砂漿砌筑而成的結(jié)構(gòu)4)木結(jié)構(gòu):指全部或大部分用木材制作的結(jié)構(gòu)5）混合結(jié)構(gòu):由兩種及兩種以上材料作為主要承重結(jié)構(gòu)的房屋此外還有鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土等。

按其承重結(jié)構(gòu)的類型分為：

1）框架結(jié)構(gòu)2）剪力墻結(jié)構(gòu)3）框架——剪力墻結(jié)構(gòu)4）筒體結(jié)構(gòu)。61）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)強度高整體性強，但隨層數(shù)增多抗側(cè)剛度不足。

72）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?！鋲w同時也起圍護及分割房間的作用?！w性好，剛度大，抗震性能好，適于建造高層建筑（10－50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。83）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。

94）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)?！搀w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?？蛲彩巧蟼€世紀60

年代由美國工程師法盧齊－坎恩第一次提出來的。其它結(jié)構(gòu)還有殼體結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)等等，它們大多用于大跨度結(jié)構(gòu)中。10二、各種建筑結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)用情況（一）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

1.鋼筋混凝土的組成：鋼筋+混凝土

(混凝土:現(xiàn)代主要的人造工程結(jié)構(gòu)材料)2.兩種材料的基本力學(xué)特性：

鋼筋

——抗拉與抗壓強度較高，破壞時表現(xiàn)出較好的延性；

混凝土——抗壓強度高，抗拉強度遠低于其抗壓強度（之比約為10%，破壞時具有明顯的脆性性質(zhì)）114.關(guān)于鋼筋混凝土梁與素混凝土梁的比較試驗：

（1）試驗情況介紹：同條件下的對比試驗；3.配筋的基本原則：使鋼筋在結(jié)構(gòu)中處于受拉；使混凝土在結(jié)構(gòu)中處于受壓。

素混凝土梁

—

承載力低，一開裂即告破壞，破壞前無預(yù)兆（為脆性）；

鋼筋混凝土梁—承載力高，混凝土開裂后，其承擔(dān)的拉應(yīng)力轉(zhuǎn)移到鋼筋。（2）試驗結(jié)果小結(jié)：12⑴鋼筋和混凝土之間存在有良好的粘結(jié)力，在荷載作用下，可以保證兩種材料協(xié)調(diào)變形，共同受力；5.鋼筋與混凝土共同工作的條件：

鋼筋（材）和混凝土兩種材料的物理力學(xué)性能很不相同，他們可以結(jié)合在一起共同工作，是因為：熱軋帶肋鋼筋與混凝土間的粘結(jié)作用

主要依靠機械咬合力13⑵鋼筋與混凝土具有基本相同的溫度線膨脹系數(shù)（鋼材為1.2×10-5，混凝土為(1.0~1.5)×10-5），因此當溫度變化時，兩種材料不會產(chǎn)生過大的變形差而導(dǎo)致兩者間的粘結(jié)力破壞。粘結(jié)作用由三部分組成：一是混凝土結(jié)硬時體積收縮，將鋼筋緊緊握住而產(chǎn)生的摩擦力；二是由于鋼筋表面凹凸不平而產(chǎn)生的機械咬合力；三是混凝土與鋼筋接觸表面間的膠結(jié)力。其中機械咬合力約占50%；146.混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點：優(yōu)點⑴材料利用合理：鋼筋和混凝土的材料強度可以得到充分發(fā)揮，結(jié)構(gòu)承載力與剛度比例合適，基本無局部穩(wěn)定問題，單位應(yīng)力價格低，對于一般工程結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟指標優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)。⑵可模性好：

混凝土可根據(jù)需要澆筑成各種性質(zhì)和尺寸，適用于各種形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如空間薄殼、箱形結(jié)構(gòu)等。⑶耐久性和耐火性較好，維護費用低：

鋼筋有混凝土的保護層，不易產(chǎn)生銹蝕，而混凝土的強度隨時間而增長；混凝土是不良熱導(dǎo)體，30mm厚混凝土保護層可耐火2小時，使鋼筋不致因升溫過快而喪失強度。15⑷現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的整體性好：通過合適的配筋，可獲得較好的延性，適用于抗震、抗爆結(jié)構(gòu)；同時防振性和防輻射性能較好，適用于防護結(jié)構(gòu)。⑸剛度大、阻尼大：

有利于結(jié)構(gòu)的變形控制。⑹易于就地取材：

混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年來，已有利用工業(yè)廢料來制造人工骨料，或作為水泥的外加成分，改善混凝土的性能。16缺點：⑴自重大：不適用于大跨、高層結(jié)構(gòu)。⑵抗裂性差：普通RC結(jié)構(gòu)，在正常使用階段往往帶裂縫工作，環(huán)境較差(露天、沿海、化學(xué)侵蝕)時會影響耐久性；也限制了普通RC用于大跨結(jié)構(gòu)，高強鋼筋無法應(yīng)用。⑶承載力有限：在重載結(jié)構(gòu)和高層建筑底部結(jié)構(gòu)，構(gòu)件尺寸太大，減小使用空間。⑷施工復(fù)雜，工序多（支模、綁鋼筋、澆筑、養(yǎng)護），工期長，施工受季節(jié)、天氣的影響較大。⑸混凝土結(jié)構(gòu)一旦破壞，其修復(fù)、加固、補強比較困難。172005年11月15日，“鳥巢”工程混凝土主體結(jié)構(gòu)提前封頂。該工程總建筑面積25.8萬平方米，地上高度69.21米，整個建筑造型呈橢圓的馬鞍形。此次完工的混凝土結(jié)構(gòu)主體分地下一層，地上七層，三層碗狀斜看臺可容納觀眾9.1萬人?！傍B巢”設(shè)計用鋼量4.2萬噸，是目前國內(nèi)外體育場館中用鋼量最多、規(guī)模最大、施工難度最大、擁有多項世界頂級施工技術(shù)難題的大型鋼結(jié)構(gòu)工程。該工程設(shè)計使用年限為100年。該工程總承包方北京城建集團表示，混凝土結(jié)構(gòu)封頂后，“鳥巢”工程進入難度最大的大型鋼結(jié)構(gòu)和土建二次結(jié)構(gòu)施工。北京奧運主體育場

“鳥巢”工程在建設(shè)中

189.混凝土的發(fā)展與應(yīng)用狀況

材料的發(fā)展趨勢：1）混凝土結(jié)構(gòu)材料向輕、強、新、復(fù)發(fā)展；2）高強鋼筋快速發(fā)展；3）砌體材料向輕、強發(fā)展；4）鋼結(jié)構(gòu)材料向高效能方向發(fā)展。1）大跨結(jié)構(gòu)向空間鋼網(wǎng)架、懸索結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)方向發(fā)展；2）組合結(jié)構(gòu)發(fā)展很快；（勁性鋼筋混凝土、鋼管混凝土、型鋼混凝土、外鋼框架-內(nèi)核心筒等）3）高層砌體結(jié)構(gòu)已開始應(yīng)用。（磚墻-核心筒、預(yù)應(yīng)力砌體等）結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢：19

迪拜塔又稱迪拜大廈或比斯迪拜塔，是位于阿拉伯聯(lián)合酋長國迪拜的一棟摩天大樓，于2009年1月23日封頂，迪拜塔封頂最終高度818米，共有162層。項目由美國芝加哥公司的美國建筑師阿德里安·史密斯（AdrianSmith）設(shè)計，韓國三星公司負責(zé)實施。建筑設(shè)計采用了一種具有挑戰(zhàn)性的單式結(jié)構(gòu)，由連為一體的管狀多塔組成，具有太空時代風(fēng)格的外形，基座周圍采用了富有伊斯蘭建筑風(fēng)格的幾何圖形——六瓣的沙漠之花。它不僅是世界第一高樓，還是世界第一高建筑。迪拜塔與其他知名的高層建筑比較最高的建筑：818米（先前為美國北達科塔州高628.8米（2,063英尺）的KVLY電視塔）；最高的自立建筑：818米（先前為加拿大國家電視塔-553.3米（1,815英尺））；最多樓層數(shù)：162層（先前為已完成的西爾斯大樓—110層、記錄上最多的紐約世貿(mào)中心—110層）；最高混凝土結(jié)構(gòu)：601.0米（先前為臺北101屋頂-449.2米（1,474英尺）。

20迪拜塔迪拜是世界建筑上的一個傳奇。十幾年前，迪拜還是中東地區(qū)一個貌不驚人的城市，但現(xiàn)在已經(jīng)成為世界矚目的中心，被譽為“夢幻城市”?！笆澜绲谝桓叨取?、“世界上最大的購物中心”、“世界上最豪華的地鐵”，關(guān)于迪拜的新聞頻頻見諸報端。21（二）砌體結(jié)構(gòu)

1.砌體結(jié)構(gòu)的組成：砌塊＋砂漿

2.材料的基本力學(xué)特性：

砌體抗壓強度較高，但抗拉強度很低；3.砌體結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點：優(yōu)點：較易就地取材、具有很好的耐火性，以及較好的化學(xué)及大氣穩(wěn)定性、成本低較經(jīng)濟。缺點：自重大，強度低、砌筑工作繁重、砂漿和砌塊的粘結(jié)力較弱、占用農(nóng)田，影響環(huán)境。22（三）鋼結(jié)構(gòu)

1.鋼結(jié)構(gòu)的特點：優(yōu)點：（1）強度高、強重比大；塑性、韌性好；（2）材質(zhì)均勻，符合力學(xué)假定，安全可靠度高；（3）工廠化生產(chǎn)，工業(yè)化程度高，施工速度快；缺點：

鋼結(jié)構(gòu)耐熱不耐火；易銹蝕，耐腐性差。

232.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)達國家相比，已有相當大的差距。

244.鋼結(jié)構(gòu)的初始缺陷幾何缺陷：初彎曲初傾斜桿件長度誤差材料缺陷：鋼材并非理想的勻質(zhì)體和各向同性體工廠制造：驗收、放樣、加工、裝配、矯正、除銹和涂漆工地安裝：擴大拼裝、吊裝就位、臨時固定、最后固定3鋼結(jié)構(gòu)的建造過程5.鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展發(fā)展低合金高強度鋼材和型鋼品種結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計計算方法的深入研究結(jié)構(gòu)形式的革新結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計25三、建筑結(jié)構(gòu)基本理論及設(shè)計方法的發(fā)展1.結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的發(fā)展過程

1）彈性理論為基礎(chǔ)的容許應(yīng)力設(shè)計方法2）破壞階段設(shè)計方法3）極限狀態(tài)設(shè)計方法4）概率設(shè)計法：以近似概率為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法。未來：全概率設(shè)計法、生命全過程設(shè)計法26五、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容建筑工程設(shè)計內(nèi)容建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計給排水設(shè)計暖通設(shè)計電氣設(shè)計建筑設(shè)計基本要求功能要求美觀要求經(jīng)濟要求環(huán)保要求結(jié)構(gòu)設(shè)計過程：方案設(shè)計結(jié)構(gòu)分析構(gòu)件設(shè)計繪施工圖建筑設(shè)備工藝設(shè)計27建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計流程方案設(shè)計結(jié)構(gòu)分析構(gòu)件設(shè)計截面尺寸估算結(jié)構(gòu)選型結(jié)構(gòu)布置變形縫設(shè)置計算單元計算簡圖內(nèi)力及變形計算荷載計算荷載、內(nèi)力組合承載能力抗震設(shè)計正常使用282930

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