基本结构形式建筑工程

第三讲 基本结构型式 建筑工程 基本结构型式 建筑工程 建筑 结构与设备基本结构型式建筑工程 3 1建筑 结构与设备 建筑物与构筑物 建筑物 通常称为建筑 是指供人们进行生产 生活或其他活动的房屋或场所 如工业建筑 民用建筑 农业建筑 铁路建筑等构筑物 是指人们一般不直接在内进行生产 生活活动的建筑物 如水塔 烟囱 栈桥 堤坝 蓄水池 囤仓等 建筑 结构与设备 房屋好比一个人 它的规划就好象人生活的环境 是由规划师负责的它的布局和艺术处理相应于人的体型 容貌 气质 是由建筑师负责的它的结构好比人的骨骼和寿命 是由结构工程师负责的它的给排水 供热通风和电气等设施就如人的器官 神经 是由设备工程师负责的 3 2基本结构型式 基础 承受墙 柱传来的压力并将它扩散到地基上去的结构组成部分 基础 梁 梁是一种直线或曲线形构件 其截面宽度和高度远小于其长度方向的尺寸 大梁 伸臂梁 楼梯梁等都属于这一类 梁主要承受其上板传来的压力以及梁的自重 荷载作用的方向通常与梁轴线相垂直 梁的作用效应主要是弯距 剪力 有时也承受扭矩 梁的分类 连梁 主梁 梁 梁 梁 柱 柱是一种竖向直线形构件 其截面尺寸远小于其高度 柱主要承受与其相连的梁传来的压力以及柱的自重 荷载作用方向通常与柱轴线平行 当荷载作用于截面形心时为轴心受压 当荷载偏离截面形心时为偏心受压 柱的主要作用效应是轴力 拉或压 弯矩 剪力 有时还承担扭矩 柱 墙 墙是一种竖向平面或曲面构件 墙的长度和宽度两方向的尺寸远大于其厚度 墙主要承受其上梁 板传来的压力以及墙的自重 荷载作用方向通常与墙面平行 这与板不同 墙的主要作用效应为轴向压力 当荷载作用于墙的截面形心轴线上 有时还可能有弯矩 当荷载偏离形心轴线时 板 板是一种平面构件 其长度和宽度方向的尺寸远大于其高度 也称厚度 楼板 阳台板 楼梯板都属于这一类 它主要承受施加在板面上并与板面垂直的重力荷载 包括楼板 地面层 顶棚层的恒载和楼面上人群 家具 设备等活载 板的作用效应主要是弯距和剪力 板的分类 板按受力形式可分为 单向板和双向板 单向板指板上的荷载沿一个方向传递到支承构件上的板 双向板指板上的荷载沿两个方向传递到支承构件上的板 当矩形板为两边支承时为单向板 当四边支撑时 板上的荷载沿双向传递到四边 则为双向板 但是 当板的长边比短边长的多时 板的荷载主要沿短边方向传递到支承构件上 而沿长边方向传递的荷载则很少 可以忽略不计 这样的四边支承板则认定为单向板 杆 截面尺寸远小于其长度的构件 主要承受轴向压力或拉力 房屋结构中常由他们组成平面桁架或空间网架以承受荷载 拱 由曲线形构件 称为拱圈 或折线形构件及其支座组成 在荷载作用下主要承受轴向压力 有时也承受弯矩和剪力 它比同跨度的梁要节约材料 拱桥 壳 壳是一种空间曲面形的结构构件 由曲线形板与作为边缘构件的梁 拱或桁架组成 在荷载作用下主要承受中面内的压力 有时也承受中面外的弯距 剪力或扭矩 壳就象动物蛋壳以最薄的壳面能构成强大的蛋体一样 能以较小的构件厚度形成承载能力很高的结构 蒙特利尔体育馆 3 3建筑工程主要结构类型简介和著名建筑工程掠影 按材料分类按层数分类按受力分类按使用性质分类其它 3 3 1按材料分类 木结构 采用方木 圆木 条木 板材等通过齿 螺栓 钉 键和胶连接而成的结构 我国古时采用的木结构房屋很多 如宫殿 庙宇 塔楼 民居等 近年来因木材资源匮乏 除林区和农村房屋外 很少采用 但用木材做木梁 木屋架 木屋面板者有之 砌体结构 采用砖 石 混凝土砌块等砌体建成的结构 主要用于墙体结构 按材料分类 混凝土结构 采用混凝土 钢筋混凝土和预应力混凝土建成的结构 包括素混凝土结构 钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构 主要用于框架结构 剪力墙结构 筒体结构 拱结构 空间薄壳和空间折板结构 钢结构 采用各种型钢或钢管等钢材建成的结构 按材料分类 混合结构 同一截面或各杆件由两种或两种以上材料制作的结构 如金贸大厦 组合结构 采用钢构件和钢筋混凝土构件 或钢 混凝土组合构件共同组成的承重结构体系或抗侧力结构体系 这种组合可使钢和混凝土两种材料都取长补短 有良好的技术经济效益 索膜结构 采用薄膜材料和钢索共同形成的结构型式 木塔 我国是木结构应用木结构的国家之一 西安半坡村遗址显示了5000年前的木结构建筑 古代的大量的宫殿 庙宇 民间建筑采用的是抬梁式木结构 今天 木结构的建筑则可以作成木制 板 梁 柱 式或 板 屋架 柱 式的传统的结构体系 也可以作成木钢架 木架木网状拱状或木薄壳式的新型结构体系 目前我国最高的木结构建筑是山西应县木塔 该塔建于公元1056年 外观5层 内有4暗层 实为9层 平面为八角形 底层直径30 27米 塔高67 31米 砌体建筑结构 砌体建筑结构是人类最早兴建的建筑工程结构 享有悠久历史声誉的埃及胡夫金字塔 建于公元2000多年 建于公元537年的位于伊斯坦布尔的索菲亚大教堂 也是一个用砖砌球壳和石砌半圆拱组成的宏伟砖石建筑 中国古代的砌体结构也有辉煌的成就 明代建造的南京灵谷寺无梁殿以砖拱卷为主体结构 河北定县开元寺塔于公元1055年建成 是当时世界最高的砌体结构 砌体结构 普通的民用建筑大多为砌体结构 混凝土结构建筑 混凝土以其可模性好 价格低 体内能按照受力需要配置各种钢筋等优点 可用于各种受力结构体系 又由于其能做成预应力混凝土 高强度混凝土和轻质混凝土 而大大扩展了应用范围 可以认为混凝土结构为当今最有发展前途的结构 法国巴黎国家工业与技术展览中心大厅的混凝土薄壳结构是当前世界上跨度最大的公用建筑 意大利罗马小体育馆的房盖也为混凝土网格型薄壳结构 是世界建筑界高度赞颂的建筑设计与结构设计融为一体的典范 混凝土结构建筑 钢结构通常为型钢 钢管 钢板等制成的钢梁 钢柱 钢行架等构件组成 各构件之间采用焊缝 螺栓 或铆钉连接 有些钢结构还用钢绞丝 钢丝绳组成 钢结构常用于跨度大 高度大 荷载大 动力作用大的各种建筑及其他土工程结构中 钢结构建筑 目前世界最高的全钢结构建筑是美国芝加哥的西尔斯大厦 混合结构 在高层建筑和超高层建筑中往往为混合结构 如我国上海的金茂大厦就是混凝土和钢结构的组合结构 马来西亚的石油双塔从底层至84层采用的都是混凝土结构 支持84层以上的则是钢柱和钢环梁 单层建筑多层建筑高层建筑超高层建筑 3 3 2按层数分类 单层建筑 可分为一般单层建筑和大跨度建筑 一般单层建筑按使用目的可分为民用单层建筑和单层工业建筑 大跨度建筑常用于展览馆 体育馆 飞机库 上海体育馆 网架结构 悬索结构 悬吊结构 索膜结构 多层建筑 多层建筑在我国以八层为界 低于八层的建筑为多层建筑 多层建筑常用的结构形式为混合结构 框架结构 混合结构 框架结构 混合结构指用不同的材料建造的房屋 通常墙体采用砖砌体 屋面和楼板采用钢筋混凝土结构 亦称为砖混结构 框架结构指用梁和柱刚性连接而成骨架的结构 框架结构的优点是强度高 自重轻 整体性和抗震性能好 高层建筑 在我国高于八层的建筑称为高层建筑 高层和超高层没有明确的界限 高层建筑的结构形式有 框架结构 框架 剪力墙结构 剪力墙结构 框支剪力墙结构 筒体结构 框架结构因其受力体系由梁 柱组成 用于承受竖向荷载是合理的 在承受水平荷载方面能力很差 因此仅适用于房屋高度不高 层数不多时采用 高层建筑 框架 剪力墙结构中框架和剪力墙协同受力 剪力墙承受大部分水平荷载 框架则以承受竖向荷载为主 这种体系一般用于办公楼 旅馆 住宅以及某些工业用房 剪力墙结构因剪力墙的存在 其空间分隔固定 建筑布置极不灵活 所以一般用于住宅 旅馆等建筑 超高层建筑 在我国 层数超过30 40层的高层建筑称为超高层建筑 但随着建设事业的发展 划分标准也将改变 我国上海的金茂大厦属于超高层建筑 高420 5米 共88层 1999年建成 马来西亚的双塔石油大厦 高452米 由两座相似的塔楼组成 建于1998年 美国的西尔斯大厦 高443米 共110层 建于1974年 金茂大厦 西尔斯大厦 双塔石油大厦 按受力系统分类 墙体结构 在高层建筑中也称剪力墙结构 利用房屋的墙体作为竖向承重和抵抗水平荷载 如风 地震作用等 的结构 框架结构 采用梁 柱组成的框架作为房屋的竖向承重结构 并同时承受水平荷载的结构 筒体结构 利用房间四周墙体形成的封闭筒体 也可利用房屋外围由间距很密的柱与截面很高的梁 组成一个形式上像框架 实质上是一个有许多窗洞的筒体 作为主要抵抗水平荷载的结构 3 3 3按受力系统分类 按受力系统分类 框 剪结构 由框架和剪力墙共同组成的结构 框 筒结构 由框架和筒体共同组成的结构 网架结构 由多根杆件按照一定的网格形式 通过节点连接而形成的空间结构 具有空间受力 重量轻 刚度大 可跨越较大跨度 抗震性能好等优点 拱结构 由在一个平面内受力的 由曲线 或折线 形构件组成的拱所形成的结构 来承受整个房屋的竖向荷载和水平荷载 按受力系统分类 空间薄壳结构 由曲面形板与边缘构件 梁 拱或桁架 组成的空间结构 它能以较薄的板面形成承载能力高 刚度大的承重结构 能覆盖大跨度的空间而无需中间支柱 空间折板结构 由多块平板组合而成的空间结构 是一种既能承重又能围护 用料较省 刚度较大的薄壁结构 钢索结构 楼面荷载通过吊索或吊杆传递到支承柱上去 再由柱传递到基础的结构 墙体结构 框架结构 筒体结构 框剪结构 居民住宅楼 框筒结构 网架结构 拱结构 拱桥 赵州桥 空间薄壳 钢索结构 3 3 4按使用性质分类 住宅建筑如宿舍 别墅 公寓 公共建筑如剧院 体育馆 展览馆 候机楼 商业建筑如商店 银行 商业写字楼 宾馆 综合楼 文教卫生建筑如图书馆 实验楼 医院 工业建筑如机械厂房 食品厂房 农业建筑如暖棚 畜牧场 住宅 公共建筑 商业建筑 文教卫生 工业建筑 农业建筑 传统粮库 3 3 5其它类型 特种建筑智能建筑古建筑生态建筑 古代建筑 生态建筑 生态建筑 是综合运用建筑学 生态学 及其它技术的成果 把住宅建造成一个小小的生态系统 为居住者提供生机盎然 自然气息浓厚的 方便适应并技能 没有污染的居住环境 生态建筑又称绿色建筑 其绿色的本质是物质系统的首尾相连 无废无污 高效和谐 开放式闭合的良性循环 生态建筑 为了把生态建筑变成现实 国