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建筑结构 主讲 冯诚诚Tel课程考核 建筑结构的概念和组成 模块0绪论 0 1 建筑结构的分类 特点及应用 0 2 0 3 建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 0 4 建筑结构和工程管理的关系 建筑结构的任务 0 1建筑结构的概念和组成 服务于人类对社会的应用和美观需求物质需求 如各类房间 门厅 楼梯 过道等 精神需求 历史 文化 艺术的产物 各类建筑都要用结构来实现 抵御自然界或人为施加于建筑物的各种荷载或作用建筑结构支撑 承受自然界或人为施加的各种荷载或作用 使建筑物在这些作用力施加下不破坏 不倒塌 利用建筑材料并充分发挥其作用建筑结构的物质基础是建筑材料 结构是由各种材料组成的 如钢结构 钢筋混凝土结构 砌体结构 建筑结构实质上是材料的强度 刚度性能的反映 建筑结构是指能够承受和传递各种 作用 的建筑骨架 0 1建筑结构的概念和组成 概念 作用来自两类现象自然现象如地心引力即重力 风力 冰 雪的自重 材料性能产生的热胀冷缩和干缩 地质原因产生的地基沉降等 人为现象如机械运行产生的周期运动 爆炸产生的冲击 人为施加的预应力等建筑结构上的作用分为直接作用 也叫荷载 和间接作用 直接作用 直接施加在结构上使它产生内力和变形 间接作用 因某种原因 非直接施加 使结构产生内力和变形 如混凝土的收缩 温度变化 基础的差异沉降 地震等 建筑结构是由水平构件 梁 板 网架 竖向构件 柱 墙 基础组成 基础的作用是将建筑物承受的荷载传至地基 水平构件包括梁 板等 用以承受竖向荷载 竖向构件其作用是支承水平构件或承受水平荷载 0 1建筑结构的概念和组成 组成 0 1建筑结构的概念和组成 建筑结构的分类 0 2建筑结构的分类 特点及应用 按所使用的材料分类 混凝土结构 砌体结构 钢结构 木结构 组合结构混凝土结构分为 素混凝土结构 钢筋混凝土结构 也可简称RC 预应力混凝土结构 也简称PC 和钢管混凝土结构 钢骨混凝土结构 纤维混凝土结构等 素混凝土结构 由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构 抗拉性能差 主要用于受压为主的结构 钢筋混凝土结构 将钢筋和混凝土组合在一起共同工作的结构 整体受力性能好 是目前最广泛使用的结构 预应力混凝土结构 由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预应力的混凝土制成的结构 主要是针对钢筋混凝土结构抗裂性差的缺点 适用于跨度较大的梁板等结构 0 2建筑结构的分类 特点及应用 预应力混凝土结构 先张法 后张法 0 2建筑结构的分类 特点及应用 砌体结构由砖砌体 砌块砌体或石砌体用砂浆砌筑组合在一起的结构 主要用于地层 多层建筑 缺点 承载能力低 自重大 抗震性能差 钢结构以钢材为主要承重骨架而制作的结构 适用于底层 多层建筑 当用于高层建筑时费用较高 优点 承载能力高 自重小 抗震性能好 施工速度快 缺点 钢材易腐蚀 耐火性差 成本高 0 2建筑结构的分类 特点及应用 组合结构组合结构是指钢与混凝土共同承受荷载的结构 分为钢骨混凝土结构 混合结构 钢骨混凝土结构 将型钢配置在钢筋混凝土的梁 柱中而形成的结构 如型钢混凝土框架结构 混合结构 一部分为钢筋混凝土结构 另一部分为钢结构 如钢框架 钢筋混凝土筒体 型钢混凝土框架 钢筋混凝土筒体 木结构木结构是以木材为主的结构 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 板指覆盖一个具有较大平面尺寸但却有较小厚度的平面形构件 通常在水平方向设置 承受垂直于板面方向的荷载 以受弯曲为主 梁指承受垂直于其纵轴方向荷载的直线形构件 其截面尺寸小于其长向跨度 以受弯曲 受剪切为主 柱指承受平行于其纵轴方向荷载的直线形构件 其截面尺寸小于其高度 以受压缩 受弯曲为主 墙指承受平行于及垂直于墙面方向荷载的竖向平面构件 其厚度小于墙面尺寸 以受压缩为主 有时也受弯曲 受剪切 建筑结构的基本构件 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 杆指截面尺寸小于其长度的直线形杆件 承受与其长度方向一致的轴力 拉力或压力 多用于组成桁架或网架或用于单独承受拉力的杆件 拱指承受沿其纵轴平面内荷载的曲线形构件 其截面尺寸小于其弧长 以受压缩为主 也受弯曲和剪切 壳一种曲面形且具有很好空间传力性能的构件 能以极小厚度覆盖大跨度空间 以受压缩为主 索一种以柔性受力的钢索组成的构件 具有直线形或曲线形 膜一种用薄膜材料 如玻璃纤维布 塑料薄膜 制成的构件 只能受拉 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 按构件受力状态分类 1 受弯 受剪构件 M V 梁 板 框架梁 2 受压构件 含压弯 柱 墙 拱 壳壁 框架柱 桁架和网架中的压杆 3 受拉构件 含拉弯 桁架和网架中的拉杆 索 膜 4 受扭构件 雨篷梁基本受力状态 拉抻 N 压缩 N 弯曲 M 剪切 V 扭转 MT 基本构件分类 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 板 梁结构单元楼 屋 盖结构的基本结构单元 由楼 屋 面板和梁组成 最广泛地运用于各类建筑 支承情况 梁是板的支承 梁支承在墙或柱上承受荷载 楼 屋 盖竖向重力荷载 建筑物的结构单元 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 板 墙结构单元布置方式 板直接搁置在墙上 板可以按单向或双向铺设特点 跨度不能过大 所用墙体较多 整体刚性很大 但使用空间不灵活应用 宿舍 住宅 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 板 柱结构单元布置方式 板直接支承在立柱上特点 若采用柱帽 板跨可以加大 形成宽敞的无梁使用空间应用 贮藏性或开敞式娱乐性建筑物 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 梁 柱结构单元布置方式 横梁搁置在立柱上的基本竖向结构单元 梁柱间为铰接承受荷载 只能承受竖向重力荷载 不能承受侧向水平荷载要求 必须另有能支承侧向力的支撑构件来保证其侧向稳定 或者将柱固端连接在它的支承结构 如基础 上 古代梁柱 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 铰连接 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 梁 墙结构单元布置方式 梁直接搁置在墙上的基本竖向结构单元结点 梁墙间一般有梁垫 为铰连接 若将梁端整体放大 与墙粘结成一体 则宜将梁墙间视作刚结点应用 砌体结构建筑物 铰接 刚接 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 框架结构单元布置方式 与梁 柱结构单元相似 但梁柱间为刚性连接承受荷载 既能承受竖向重力荷载又能承受侧向水平荷载 不需另设支撑构件特点 组成的空间宽敞 可以灵活进行建筑布置应用 适用于多种建筑物 对办公楼 商业或科教建筑更为适宜 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 刚性连接 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 混合结构体系竖向承重构件采用砌体材料 楼 屋 盖用钢筋混凝土等材料组成的结构 适用条件 层数不多的民用建筑中 如住宅 宿舍等 建筑物的结构体系 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 框架结构体系由梁 柱等构件刚性连接组成的承重骨架 框架结构中梁 柱节点都是刚性连接 故结构在不太高的建筑物中可以用作竖向承重结构分体系和竖向抗侧力结构分体系 过高时它只用作竖向承重结构分体系 适用于15层以下的建筑物 主要用于多层工业厂房 仓库 需要较大空间的商业 旅馆 办公建筑 以及建筑组合较复杂的多层住宅建筑 建筑物的结构体系 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 剪力墙结构体系墙体由钢筋混凝土墙构成 既是竖向承重结构分体系 也是竖向抗侧力结构分体系 优点 更强的侧向和竖向刚度 抵抗水平力的能力强 缺点 平面布置 竖向布置受到一定的局限 适用于住宅 旅馆等高层建筑 a 外立面 b 结构标准层平面 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 框架 剪力墙结构体系在框架结构的基础上 沿框架纵 横方向的某些位置 在柱与柱之间设置数道钢筋混凝土墙体作为剪力墙 它是框架和剪力墙的有机结合 共同承受竖向 水平荷载作用 综合了二者的优点 空间布置灵活 抗侧刚度大 广泛用于高层建筑 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 a 立面 b 结构二层平面 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 筒体结构体系用钢筋混凝土墙组成一个筒体作为房屋的承重结构 筒体可以由密柱深梁组成一个筒体 也可以用多个筒体组成筒中筒结构 束筒结构 还可以将框架和筒体联合起来组成框筒结构 筒体结构在各个方向的抗侧刚度都很大 是目前高层建筑中较多采用的结构形式 框筒结构体系 筒体位于结构核心部位 周边由间距很密的柱和截面很高的梁组成的密柱深梁框架而成的结构 筒中筒结构体系 由内外筒体组成的结构 通常内筒为剪力墙薄壁筒 外筒为密柱组成的框筒 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 a 框筒 b 筒中筒 0 3建筑结构基本构件 结构单元和结构体系 束筒结构体系 由多个筒体组合在一起而形成的结构 具有竖向和水平刚度都很大的优点 如芝加哥西尔斯大厦 0 4建筑结构和工程管理的关系 1 建筑物全生命周期和结构全生命周期建筑物全生命周期 全寿命周期 是指项目的前期阶段 也称决策阶段 实施阶段 试用阶段 直到项目废除 建筑结构生命全周期分为三个阶段 建造阶段 即施工阶段 正常使用阶段和老化阶段 0 4建筑结构和工程管理的关系 2 工程管理的概念与结构设计对三大目标的影响工程管理的核心任务是为工程建设增值 表现为两个方面 为工程建设增值 为工程使用 或运营 增值 工程管理的三大目标 费用 质量和进度 管理的任务主要包括 费用控制 质量控制 进度控制 安全管理 合同管理 信息管理等 3 结构设计与工程造价结构造价与工程造价的比例此处 工程造价仅指施工阶段建筑安装费用结构设计与建筑物全生命周期费用结构设计一定程度上制约施工方法并影响工程造价在确定结构体系和结构布置的同时要考虑结构的施工方法三种施工方法 传统施工法 工业化施工法 特殊技术施工法 0 4建筑结构和工程管理的关系 4 结构设计与工程质量结构设计是