土木工程概論2土木工程結(jié)構(gòu)

土木工程結(jié)構(gòu)是一個(gè)在空間和通道中用各種基本構(gòu)件組合建成的有功能特征的系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件是土木工程結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)成元素，是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能的基本元件。在實(shí)際工程中，采用何種結(jié)構(gòu),選取何種構(gòu)件，是由結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的力學(xué)性能所決定的。２．１

土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件２．２

建筑結(jié)構(gòu)２．３

橋梁結(jié)構(gòu)２．４

路面結(jié)構(gòu)土木工程結(jié)構(gòu)是由按一定規(guī)律排列組合的結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成的骨架，結(jié)構(gòu)構(gòu)件是構(gòu)成結(jié)構(gòu)受力骨架的基本要素。結(jié)構(gòu)構(gòu)件按工程屬性的不同可分為梁、柱、墻、樓板、膜和索等。按照構(gòu)件的受力特征可分為受拉構(gòu)件、受壓構(gòu)件、受彎構(gòu)件、受扭構(gòu)件、受剪構(gòu)件和復(fù)合受力構(gòu)件。按照構(gòu)件的放置位置,還可劃分為豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件。2.1土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件梁和柱板墻2.1土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件2.1.1梁定義：梁是工程結(jié)構(gòu)中截面寬度和高度尺寸遠(yuǎn)小于其長(zhǎng)度尺寸的受彎構(gòu)件。按使用的材料、結(jié)構(gòu)力學(xué)屬性及支承方式、在房屋的不同部位、截面形式和梁寬與梁高比值有不同的分類方法。2.1土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件梁按所用材料可分為：

鋼梁、鋼筋混凝土梁、木梁以及鋼與混凝土組合梁等。2.1土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件2．梁按結(jié)構(gòu)力學(xué)屬性及支承方式可分為靜定梁和超靜定梁。3．梁按其在房屋的不同部位，可分為屋面梁、樓面梁、地下框架梁、基礎(chǔ)梁和樓梯梁。4．梁按截面形式，可分為矩形截面梁、T形截面梁、倒T形截面梁、十字形截面梁、工字形截面梁、槽(C)形截面梁、箱(囗)形截面梁和不規(guī)則截面梁。5．梁按梁寬與梁高的比值,可分為深梁、普通梁、寬扁梁和變截面梁。2.1土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件2.1.2柱柱是主要承受壓力和彎矩的豎向構(gòu)件。按截面形式可分為方柱、圓柱、多邊形柱、管柱和工字形柱。2.1土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件按所用材料可分為石柱、磚柱、木柱、鋼柱和鋼筋混凝土柱。按柱的受力特點(diǎn)可分為軸心受壓柱和偏心受壓。按照工程屬性可分為框架柱、構(gòu)造柱和剪力墻暗柱。2.1土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件2.1.3墻墻是建筑物中起圍護(hù)、分隔和承重作用,并具有保溫隔熱、隔聲和防火等功能的豎直方向的主要構(gòu)件。按墻體所在位置可分為縱墻、內(nèi)墻、山墻、窗間墻、窗下墻和女兒墻。2.1土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件2.1土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件按構(gòu)造方式可分為實(shí)體墻、空體墻和組合墻。按墻體施工方法可分為疊砌墻、板筑墻和預(yù)制墻。按墻體受力情況可分為承重墻、非承重墻和剪力墻。2.1土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件2.1.4樓板樓板是平面尺寸較大而厚度較小的受彎構(gòu)件，是一種分隔承重構(gòu)件,是樓板層中的承重部分，它將房屋垂直方向分隔為若干層，并把人和家具等豎向荷載及樓板自重通過(guò)墻體、梁或柱傳給基礎(chǔ)。2.1土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件樓板按平面形式可分為方形板、矩形板、圓形板和三角形板。按所用材料的不同可分為木樓板、磚拱樓板、鋼筋混凝土樓板以及壓型鋼板與鋼梁組合的樓板等多種形式。按其受力特點(diǎn)和支承情況樓板可分為單向板和雙向板。2.1土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件按所用材料的不同可分為木樓板、磚拱樓板、鋼筋混凝土樓板以及壓型鋼板與鋼梁組合的樓板等多種形式。1.現(xiàn)澆式鋼筋混凝土樓板現(xiàn)澆式鋼筋混凝土樓板根據(jù)結(jié)構(gòu)形式,可分為肋梁樓板、無(wú)梁式樓板、密肋樓板、井式樓板和壓型鋼板組合樓板。2.1土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件2.1土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件2.預(yù)制鋼筋混凝土樓板預(yù)制鋼筋混凝土樓板按板型可分為:預(yù)制混凝土空心樓板預(yù)制混凝土T形板、預(yù)制混凝土槽形板和預(yù)制混凝土實(shí)心板;按板中鋼筋受力形式的不同,有預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制板和非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制板。2.1土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件2.1.5膜膜是指以具有強(qiáng)度高和柔韌性好的薄膜材料制成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。2.1土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件2.1.6索索是由柔性材料制成的受拉構(gòu)件。材料可以采用鋼絲束、鋼絲繩、鋼絞線、鏈條、圓鋼和其他受拉性能良好的線材。2.1土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件2.2.1建筑結(jié)構(gòu)的組成建筑結(jié)構(gòu)主要由建筑的承重結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)三個(gè)部分組成。承重結(jié)構(gòu)是指直接將本身自重與各種外加作用力系統(tǒng)地傳遞給地基，由梁、柱、承重墻體、樓板、支墩、屋架和懸索等組成。2.2建筑結(jié)構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)是指為構(gòu)成建筑空間,抵御外界環(huán)境不利影響的構(gòu)件,亦指建筑物及房間各面的圍護(hù)物,包括圍合建筑空間四周的墻體、門和窗等。按是否同室外空氣接觸，可分為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)。2.2建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是指建筑底部與地基接觸的承重構(gòu)件,它的作用是把建筑上部的荷載傳給地基,是房屋、橋梁、碼頭及其他構(gòu)筑物的重要組成部分?；A(chǔ)按使用的材料分為灰土基礎(chǔ)、磚基礎(chǔ)、毛石基礎(chǔ)、混凝土基礎(chǔ)和鋼筋混凝土基礎(chǔ)。2.2建筑結(jié)構(gòu)按埋置深度可分為淺基礎(chǔ)(埋置深度不超過(guò)5m)和深基礎(chǔ)(埋置深度大于5m);按受力性能可分為剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ);按構(gòu)造形式可分為條形基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)。2.2建筑結(jié)構(gòu)2.2.2建筑結(jié)構(gòu)的分類建筑結(jié)構(gòu)依據(jù)結(jié)構(gòu)使用材料的不同可分為混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)依據(jù)受力和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同可分為磚混結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)、拱結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)2.2建筑結(jié)構(gòu)依據(jù)組成建筑結(jié)構(gòu)的體型可分為單層結(jié)構(gòu)、多層結(jié)構(gòu)(2~9層)、高層結(jié)構(gòu)(10層及10層以上的居住建筑或高度大于24m的公共建筑)、超高層結(jié)構(gòu)(高度超過(guò)100m的建筑)和大跨度結(jié)構(gòu)(跨度在60m以上的建筑)。依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的受力空間分布,可分為平面受力結(jié)構(gòu)和空間受力結(jié)構(gòu)。2.2建筑結(jié)構(gòu)（1）混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)是以混凝土為主制作的建筑結(jié)構(gòu)，包括素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。2.2建筑結(jié)構(gòu)（2）鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)是由鋼制材料組成的結(jié)構(gòu),是主要的建筑結(jié)構(gòu)類型之一，主要由型鋼與鋼板等制成的鋼梁、鋼柱和鋼桁架等構(gòu)件組成,各構(gòu)件或部件之間通常采用焊縫、螺栓或鉚釘連接。2.2建筑結(jié)構(gòu)（3）砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)是指用磚砌體、石砌體或砌塊砌體建造的結(jié)構(gòu),又稱磚石結(jié)構(gòu)。2.2建筑結(jié)構(gòu)（4）木結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)是指全部或大部分用木材制作的結(jié)構(gòu)。2.2建筑結(jié)構(gòu)（5）混合結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)是指由同一結(jié)構(gòu)體系兩種及兩種以上材料作為主要承重結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系。有鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)、薄膜充氣結(jié)構(gòu)、生土結(jié)構(gòu)和塑料結(jié)構(gòu)。2.2建筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)按受力和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類：（1）磚混結(jié)構(gòu)磚混結(jié)構(gòu)是指建筑物中豎向承重結(jié)構(gòu)的墻采用磚或者砌塊砌筑,構(gòu)造柱以及橫向承重的梁、樓板和屋面板等采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。2.2建筑結(jié)構(gòu)依據(jù)承重墻布置方式的不同,磚混結(jié)構(gòu)可分為橫墻承重結(jié)構(gòu)、縱墻承重結(jié)構(gòu)和縱橫墻混合承重結(jié)構(gòu)三種。（2）

排架結(jié)構(gòu)排架結(jié)構(gòu)是指由固結(jié)于基礎(chǔ)的柱子同橫向屋架梁鉸接而成的結(jié)構(gòu)。適用于有較高凈空、較大跨度和較重起重設(shè)備要求的建筑,是單層工業(yè)廠房最常見的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)跨數(shù)多少,排架可分成單跨排架結(jié)構(gòu)和多跨排架結(jié)構(gòu);依據(jù)高度相同與否,排架結(jié)構(gòu)亦可分成等高排架結(jié)構(gòu)、不等高排架結(jié)構(gòu)和鋸齒形排架結(jié)構(gòu)等。2.2建筑結(jié)構(gòu)2.2建筑結(jié)構(gòu)（3）框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)是由梁和柱主要通過(guò)剛性連接形成的,承受水平和豎向荷載作用的結(jié)構(gòu)體系。適用于不考慮抗震設(shè)防或抗震設(shè)防等級(jí)較低地區(qū)的層數(shù)較少的多高層建筑,一般適用層數(shù)為6~20層(地震區(qū)為6~15層,非地震區(qū)可建到15~20層)?？煞譃槿蚣芙Y(jié)構(gòu)、內(nèi)框架結(jié)構(gòu)和底層框架結(jié)構(gòu)。2.2建筑結(jié)構(gòu)武鋼新辦公樓2.2建筑結(jié)構(gòu)（4）剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)是指縱橫向的主要承重結(jié)構(gòu)全部為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)體系。適用于房間空間較小,有抗震設(shè)防要求的地區(qū)的層數(shù)為10~30的高層建筑。2.2建筑結(jié)構(gòu)依據(jù)剪力墻的結(jié)構(gòu)形式分類,可將剪力墻結(jié)構(gòu)分為落地式剪力墻結(jié)構(gòu)和框支剪力墻結(jié)構(gòu)。廣州白云賓館2.2建筑結(jié)構(gòu)（5）框架-剪力墻結(jié)構(gòu)框架剪力墻結(jié)構(gòu)也稱框剪結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)是在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻,構(gòu)成靈活自由的使用空間,滿足不同建筑功能的要求，適用于15~25層的建筑。2.2建筑結(jié)構(gòu)（6）筒體結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu)是由固定于基礎(chǔ)上的豎向封閉的箱形截面懸臂筒體組成的結(jié)構(gòu)體系。筒體由剪力墻圍成豎向封閉箱形截面的薄壁筒(實(shí)腹筒體)和密柱或桁架組成豎向封閉的箱形截面的框筒(空腹筒體)。筒體結(jié)構(gòu)可分為框筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)和框架-核心筒結(jié)構(gòu)和束筒結(jié)構(gòu)。2.2建筑結(jié)構(gòu)上海金茂大廈2.2建筑結(jié)構(gòu)平面為52×52m的正方形，72層，高319m，上部結(jié)構(gòu)為4個(gè)巨形三角形桁架，斜腹桿為鋼結(jié)構(gòu)，豎桿為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，巨形桁架支承在底部三層高的巨大鋼筋砼框架上，由4根巨形柱將全部荷載傳至基礎(chǔ)，是典型的桁架筒結(jié)構(gòu)，1990年建成。香港中銀大廈2.2建筑結(jié)構(gòu)美國(guó)西爾斯大廈2.2建筑結(jié)構(gòu)

高443m，共110層，建筑面積41.38萬(wàn)m2。標(biāo)準(zhǔn)層為9個(gè)23m×23m成束筒結(jié)構(gòu)全鋼結(jié)構(gòu)，1974年建于芝加哥。2.2建筑結(jié)構(gòu)（7）桁架結(jié)構(gòu)桁架結(jié)構(gòu)是由桿件的兩端用鉸鏈連接而成的結(jié)構(gòu),桿件主要承受軸向拉力或壓力。桁架結(jié)構(gòu)按照受力特征不同可分為平面桁架結(jié)構(gòu)和空間桁架結(jié)構(gòu)。按材料不同可分為木桁架結(jié)構(gòu)、鋼桁架結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土桁架結(jié)構(gòu)和組合桁架結(jié)構(gòu)。按桁架的結(jié)構(gòu)及外形可分為三角形桁架結(jié)構(gòu)、梯形桁架結(jié)構(gòu)、平行弦桁架結(jié)構(gòu)、多邊形桁架結(jié)構(gòu)和異形桁架結(jié)構(gòu)。2.2建筑結(jié)構(gòu)2.2建筑結(jié)構(gòu)2.2建筑結(jié)構(gòu)（8）拱結(jié)構(gòu)拱結(jié)構(gòu)是指由拱為主要受力單元的承重結(jié)構(gòu),是一種主要承受軸向壓力并由兩端推力維持平衡的曲線或折線形結(jié)構(gòu)。按照其受力體系和構(gòu)造特點(diǎn)不同可以分為帶拉桿的拱結(jié)構(gòu)和不帶拉桿的拱結(jié)構(gòu)。2.2建筑結(jié)構(gòu)（9）空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)是指具有三維空間形體,且在荷載作用下具有三維受力特性的結(jié)構(gòu)。主要有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)、管桁架結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)。2.2建筑結(jié)構(gòu)單曲網(wǎng)架外景單曲網(wǎng)架內(nèi)景

2.2建筑結(jié)構(gòu)大連帶雨林館2.2建筑結(jié)構(gòu)

中央大拱的跨度近100m，兩片索網(wǎng)的承重索錨掛在鋼筋砼大拱上；另一端錨掛在墻頂端的鋼筋砼曲梁上，索網(wǎng)施加預(yù)應(yīng)力后使索網(wǎng)形成極為美觀的造型。1958年建成。美國(guó)耶魯大學(xué)溜冰館2.2建筑結(jié)構(gòu)浙江黃龍?bào)w育中心體育場(chǎng)

體育場(chǎng)外環(huán)梁直徑244m，挑蓬外挑50m。挑蓬結(jié)構(gòu)由吊塔、斜拉索、內(nèi)環(huán)梁、網(wǎng)殼、外環(huán)梁和穩(wěn)定所組成。網(wǎng)殼支撐于內(nèi)、外環(huán)梁上，內(nèi)環(huán)梁通過(guò)斜拉索懸掛在兩端58m高的吊塔上。2.2建筑結(jié)構(gòu)北京理工大學(xué)體育館

采用雙曲金屬屋面，支撐體系采用“提籃式”屋頂結(jié)構(gòu)體系，手里鋼管桁架形成雙道圓弧拱，并通過(guò)六道空間桁架相連組成馬鞍型，下部懸吊整個(gè)屋蓋體系。2.2建筑結(jié)構(gòu)建筑面積11296m2，其交響樂(lè)演奏大廳采用48×48m雙曲拋物面鋼筋砼薄殼結(jié)構(gòu)。是亞洲最大的鋼筋砼殼體工程。2.2建筑結(jié)構(gòu)澳大利亞悉尼歌劇院2.2建筑結(jié)構(gòu)2.2建筑結(jié)構(gòu)北京工業(yè)大學(xué)體育館

屋蓋采用預(yù)應(yīng)力張弦穹頂結(jié)構(gòu)，上部是一個(gè)球冠頂面的單層網(wǎng)殼，下部用鋼索撐起來(lái)，最大跨度達(dá)93m。2.2建筑結(jié)構(gòu)2.3.1橋梁結(jié)構(gòu)的組成橋梁結(jié)構(gòu)一般由上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)和附屬構(gòu)造物組成。上部結(jié)構(gòu)又稱橋跨結(jié)構(gòu),是跨越障礙的主要結(jié)構(gòu)。下部結(jié)構(gòu)包括橋臺(tái)、橋墩和基礎(chǔ)。附屬構(gòu)造物則指橋面鋪裝、排水系統(tǒng)、伸縮縫、燈光照明和欄桿(或防撞欄桿)等。2.3橋梁結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)附屬構(gòu)造物2.3橋梁結(jié)構(gòu)（1）橋梁上部結(jié)構(gòu)橋梁上部結(jié)構(gòu)又被稱為橋跨結(jié)構(gòu),指的是橋梁支座以上(無(wú)鉸拱起拱線或框架主梁底線以上)跨越橋孔部分的總稱,是在路線中斷時(shí)跨越障礙的主要承重結(jié)構(gòu)。包括橋跨系統(tǒng)和支座系統(tǒng)兩部分。2.3橋梁結(jié)構(gòu)（2）橋梁下部結(jié)構(gòu)橋梁下部結(jié)構(gòu)指的是支承橋梁上部結(jié)構(gòu)并將其荷載傳遞至地基的橋墩、橋臺(tái)和橋梁基礎(chǔ)的總稱。包括橋跨系統(tǒng)和支座系統(tǒng)兩部分。2.3橋梁結(jié)構(gòu)（3）橋梁附屬構(gòu)造物指的是為了滿足橋梁行車的舒適性和結(jié)構(gòu)物的觀賞性而采用的構(gòu)造設(shè)施。主要包括橋面鋪裝、排水系統(tǒng)、伸縮縫、燈光照明和欄桿(或防撞欄桿)等幾部分。2.3橋梁結(jié)構(gòu)2.3.2橋梁結(jié)構(gòu)的分類橋梁結(jié)構(gòu)依據(jù)使用的材料不同,可分為木橋、圬工橋(包括磚橋、石橋和混凝土橋)、鋼筋混凝土橋和鋼橋。依據(jù)受力特點(diǎn)可分為梁式結(jié)構(gòu)橋、拱結(jié)構(gòu)橋、剛架結(jié)構(gòu)橋、懸索結(jié)構(gòu)橋和斜拉結(jié)構(gòu)橋。依據(jù)橋跨結(jié)構(gòu)的不同位置也可分為上承式橋、下承式橋和中承式橋。2.3橋梁結(jié)構(gòu)2.3橋梁結(jié)構(gòu)2.3橋梁結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)依據(jù)受力特點(diǎn)的分類方式1.梁式結(jié)構(gòu)橋指以受彎為主的主梁作為主要承重構(gòu)件的橋梁結(jié)構(gòu)。按受力特點(diǎn),可分為簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)橋、連續(xù)梁結(jié)構(gòu)橋和懸臂梁結(jié)構(gòu)橋。2.3橋梁結(jié)構(gòu)2.拱結(jié)構(gòu)橋指以承受軸向壓力為主的拱圈或拱肋作為主要承重構(gòu)件的橋梁,由拱圈(拱肋)及其支座組成。拱橋按其結(jié)構(gòu)體系分為簡(jiǎn)單體系拱橋和組合體系拱橋。2.3橋梁結(jié)構(gòu)3.剛架結(jié)構(gòu)橋是一種介于梁與拱之間的一種橋梁結(jié)構(gòu)體系,它是由受彎的上部梁(或板)結(jié)構(gòu)與承壓的下部柱(或墩)整體結(jié)合在一起的結(jié)構(gòu)。按構(gòu)造方式可分為門式剛架橋和斜腿剛架橋。2.3橋梁結(jié)構(gòu)4.懸索結(jié)構(gòu)橋懸索結(jié)構(gòu)橋又名吊橋,指的是以通過(guò)索塔懸掛并錨固于兩岸(或橋兩端)的纜索(或鋼鏈