土木工程概论建筑工程ppt课件.ppt

1 第2章恢弘浩大的土木工程设施 2 2 1广厦千万间 建筑工程 3 2 1 1上栋下宇说组成 建筑工程 过去称为工业与民用建筑 即工民建 是对兴建房屋过程中规划 勘察 设计 施工的总称 古之建筑技术 师徒相传 一代又一代 尊春秋时期鲁国工匠鲁班为祖师 中国建筑行业最高奖项为 鲁班金像奖 奖项以鲁班命名 体现二千多年的历史传承绵延不绝 4 鲁班其人 公输氏 名般 般与班同音 又叫公输班 因为是鲁国人 故称之为鲁班 鲁班生于鲁定公三年 公元前507年 四十年人生 曾创造攻城的云梯和磨粉的磨子 又曾发明木作工具 被建筑工匠尊称为 祖师爷 2 1 1上栋下宇说组成 5 中国建筑工程鲁班奖 中国建筑工程鲁班奖 国家优质工程 简称 鲁班奖 原名 建筑工程鲁班奖 1987年设立 目的 贯彻执行 百年大计 质量第一 的方针 促进我国建筑工程质量的全面提高 争创国际先进水平 6 1987 2011年 鲁班奖 每年评选与颁奖一次 2012年开始 每年评审一次 两年颁奖一次 授予创建出一流工程的企业 每年评选一次 奖励数额现为每年80个 中国建筑工程鲁班奖 7 济南国际机场航站楼 金沙滩市政环境工程 威海国际商品交易中心 2006年度中国建筑工程鲁班奖 精选 千禧龙花园二期工程 8 2 1 1 1屋顶形式 功能 用于抵御自然界的风霜雪雨 太阳辐射 气温变化以及其他不利因素 干旱地区房屋多用平顶 湿润地区多用坡顶 多雨 多雪地区屋顶坡度较大 屋顶有平顶 坡顶 壳体 折板等形式 2 1 1上栋下宇说组成 9 1 庑殿屋顶 组成 四个倾斜屋面 一条正脊 平脊 四条斜脊 又称五脊殿 屋檐宽深庄重 气势宏伟浩大 最尊贵 为帝王专用 故宫太和殿 故宫太和殿 2 1 1上栋下宇说组成 视频 北京故宫风光 10 2 歇山屋顶 组成 四个倾斜屋面 一条正脊 四条垂脊 四条戗脊 垂脊下端处转折的一条 两侧倾斜屋面上部转折成垂直的三角形墙面 称为 山花 形成两坡和四坡屋顶的混合形式 天安门城楼 天安门城楼 歇山屋顶比较尊贵 大气 多用于城楼 庙堂 2 1 1上栋下宇说组成 11 2 1 1上栋下宇说组成 3 悬山屋顶 双坡屋面 广泛为民间所采用 特点 屋面两侧伸出山墙外 山墙就是房屋端部的外墙 12 2 1 1上栋下宇说组成 4 硬山屋顶 双坡屋面 广泛为民间所采用 特点 两侧山墙同屋面齐平或略高于屋面 13 2 1 1上栋下宇说组成 5 攒尖屋顶 所谓攒尖屋顶 就是平面为圆形 方形或其他正多边形的建筑物上的锥形屋顶 天坛祈年殿 殿内共28根金丝楠木大柱象征天上二十八宿 其中央四柱代表春 夏 秋 冬四季 中间一圈十二柱代表十二个月 外周十二柱代表十二个时辰 14 2 1 1上栋下宇说组成 现代建筑的屋面分为不上人屋面 上人屋面 屋顶花园和屋顶运动场四类 现代坡屋顶 现代上人屋面 15 2 1 1 2楼地面和楼梯 2 1 1上栋下宇说组成 楼面指楼板层 主要构件是梁和楼板 梁和板是水平构件 除承受自身重量外 还要承受楼面上装修材料 人和家具等的重量 16 2 1 1上栋下宇说组成 地面是指建筑底层的地坪 属于底层房屋使用面积 可能是直接回填土后铺筑混凝土形成 也可能是采用架空地板 楼梯是建筑物的垂直交通工具 上下楼层的通道 具有疏散功能 也是紧急情况下 火灾 地震 时的逃生通道 17 2 1 1上栋下宇说组成 2 1 1 3墙和柱 墙是建筑物的竖向承重构件和围护 分隔构件 讨论 所在教室的墙体是哪种 有何特点 18 2 1 1上栋下宇说组成 柱是房屋的竖向承重构件 支撑梁或楼面 屋顶 承担竖向压力 水平风力和地震作用 混凝土柱 钢柱 19 2 1 1上栋下宇说组成 2 1 1 4门和窗 门主要供人们出入交通和分隔房间的作用 窗主要起通风 采光 分隔 眺望等围护作用 20 2 1 1上栋下宇说组成 2 1 1 5基础 地基 支承基础的土体或岩体 称为地基 天然地基 凡是未经人工处理就能满足设计要求的地基 称为天然地基 人工地基 则需要经过人工加固处理 才能满足设计要求 这样的地基称为人工地基 21 基础 将房屋上部所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分 称为基础 基础的作用 承担上部压力 并将上部压力和自身重量传递给地基 基础底面直接和地基接触 它们之间的作用与反作用 称为基底压力 因地基的抗压能力较低 故基础底面尺寸要加以扩大 以减小基底压力 保证地基安全 课堂讨论 地基和基础 一字之差 有何区别与联系 2 1 1上栋下宇说组成 22 基础底面到地面的距离 称为基础的埋置深度 根据埋置深度的不同 可将基础分为浅基础和深基础两类 埋置深度小于或相当于其底面宽度的基础 称为浅基础 例 浅基础 柱下独立基础 例 浅基础 柱下独立基础 2 1 1上栋下宇说组成 23 对于浅层土质不良 需要利用深处良好地层 采用专门施工方法和机具建造的基础 称为深基础 例 深基础 桩基础 2 1 1上栋下宇说组成 24 2 1 2材料不同分类型 2 1 2 1木结构 木结构是以木材为主要建筑材料 是一种古老的建筑结构 山西应县木塔 木结构房屋 木结构房屋 25 2 1 2材料不同分类型 2 1 2 2砌体结构 由砖 石 混凝土砌块等块体材料和砂浆经砌筑而成的结构 称为砌体结构 砌体结构大量用于居住建筑 住宅 和一般民用房屋 办公楼 商店 宾馆 医院 教学楼等 其中以砖砌体的应用最为广泛 26 2 1 2材料不同分类型 罗马万神殿是欧洲最著名的古代砖石结构 万神庙 位于意大利罗马 跨度43 5m 圆顶净高43 5m 穹顶中央有直径约9m的圆形采光口 27 2 1 2材料不同分类型 2 1 2 3混凝土结构 混凝土结构属于现代主要结构类型 仅有百余年的历史 混凝土结构包括 素混凝土结构 无筋或不配置受力钢筋的混凝土结构 钢筋混凝土结构 配置普通受力钢筋的混凝土结构 预应力混凝土结构 配置受力的预应力筋 通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土结构 28 2 1 2材料不同分类型 钢筋混凝土结构是目前的主流建筑结构形式 广泛应用于工业与民用建筑 其类型主要有 排架结构 框架结构 剪力墙结构 筒体结构 四种结构简况如下 29 2 1 2材料不同分类型 1 排架结构 排架结构可以形成很大的建筑空间 多用于工业厂房 结构体系由排架柱 屋架或屋面大梁 基础 各种支撑等组成 30 2 1 2材料不同分类型 2 框架结构 框架结构由水平构件 梁 和竖向构件 柱 整体连接成刚架 柱脚固定于基础 钢筋混凝土框架结构通常是采用整体现浇的方法建造 整体性和抵抗变形的能力都较大 31 2 1 2材料不同分类型 3 剪力墙结构 剪力墙 结构中布置的钢筋混凝土墙体具有较大的承受水平剪力的能力 这种墙体称为剪力墙 剪力墙承担竖向力 抵抗水平风力和水平地震荷载作用 常见于十几层到三十几层的高层建筑 32 4 筒体结构 筒体结构是一种空间筒状结构 整体性强 抵抗水平作用的能力很大 适合于修建超高层建筑 高度超过100m 台北101大楼 33 2 1 2材料不同分类型 2 1 2 4钢结构 1883年 美国建成芝加哥家庭保险公司大楼 是世界首栋钢结构 地面10层 地下1层 共11层 1927年建成沈阳皇姑屯机车厂钢结构厂房 是中国的首栋钢结构 34 现代钢结构是指以钢材为主制作的结构 而楼板可以采用压型钢板 也可以采用钢筋混凝土 我国工业与民用建筑钢结构的应用范围大致如下 1 工业厂房结构的承重骨架例如冶金工厂的平炉车间 混铁炉车间等 重型机器厂的铸钢车间 水压机车间 锻压车间等 电厂锅炉框架钢结构 造船厂的船台车间 飞机制造厂的装配车间 2 1 2材料不同分类型 35 单层厂房 多层工业厂房 工业厂房 金陵石化总厂 36 我国建成的大跨度工业厂房 2 1 2材料不同分类型 37 2 大跨结构用于飞机库 汽车库 火车站 大会堂 体育馆 展览厅 影剧院等 其结构体系主要采用框架结构 拱架结构 网架结构 悬挂结构以及预应力钢结构等 2 1 2材料不同分类型 38 2008年北京奥运会主场馆 鸟巢 39 鸟巢效果图 国家体育场建筑体形上像鸟巢 可容纳8万人 平面为椭圆形 长轴340m 短轴292m 采用加肋薄壁箱形截面 总用钢量达16万顿 2 1 2材料不同分类型 40 鸟巢内景 41 沈阳桃仙国际机场屋盖 42 跨度135m 沈阳桃仙国际机场屋盖 43 国家大剧院 总建筑面积近15万平方米 该工程外部围护结构为钢结构网壳 是半椭圆球形 东西长轴212 2m 南北短轴143 64m 总高度46 285m 设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师 整体结构用钢量达6750吨 大跨度建筑 2 1 2材料不同分类型 44 3 高层建筑用于旅馆 饭店 公寓等高层楼房 长春光大银行 28层 113m高 是一幢从设计 钢材生产 制作 施工全部国产化的全钢结构建筑 45 帝王大厦 金茂大厦88层420米 北京财富中心 马来西亚石油双塔 46 4 钢结构住宅用于中 小型房屋 有弯曲薄壁型钢结构 圆钢结构 钢管结构等 钢结构住宅 视频 宝钢钢结构住宅广告片 2 1 2材料不同分类型 47 2 1 2材料不同分类型 2 1 2 5混合结构 由两种或两种以上材料为主制作的结构称为混合结构 1 砖木结构 老式多层砌体房屋 砖墙 砖柱作为竖向承重构件 木梁 木楼板作为水平承重构件 再配上瓦屋盖 48 砖墙 砖柱作为竖向承重构件 钢筋混凝土作为水平承重构件 钢筋混凝土梁 楼板 屋盖 2 砖混结构 现代多层砌体房屋 一般采用砖混结构 讨论 1 指出图中的钢筋混凝土构件 2 为何还有钢筋混凝结土柱 答案 按抗震设置的构造柱 49 3 钢 混凝土混合结构 超高层建筑中的混合结构一般是钢 钢筋混凝土混合结构 由钢框架或钢骨混凝土框架与钢筋混凝土筒体结构所组成的结构体系共同承受竖向作用和水平作用 上海金茂大厦 上海环球金融中心 台北101大楼 其结构形式都是采用的钢 混凝土混合结构 50 2 1 3 1薄壳结构 2 1 3空间结构大跨越 1 罗马小体育馆 1957年建成 屋顶是混凝土网格型薄壳结构 圆顶直径60m 由1620个钢筋混凝土预制菱形构件联合而成 最薄处仅25mm 采用36根外露的叉形斜柱将巨大的球形壳托起 外观和平面俯视或仰视都像一朵盛开的葵花 51 2 巴黎工业与技术展览中心大厅 1959年建成 屋盖为钢筋混凝土装配整体式薄壳结构 其薄壳平面呈三角形 每边长219m 720英尺 即跨度 壳顶离地高度为46m 是当前世界上跨度最大的钢筋混凝土公共建筑 2 1 3空间结构大跨越 52 3 悉尼歌剧院 1973年建成 外观由三组巨大的壳片组成 且三面临水 建筑长183m 宽118m 高67m 由于结构复杂 施工的困难 使该建筑的工期长达17年 造价超过预算的十几倍 混凝土壳体施工复杂 现在较少采用 用大跨度钢结构取代 2 1 3空间结构大跨越 53 2 1 3 2网格结构 若干杆件按照某种有规律的几何图形通过节点连接起来的钢结构 称为网格结构 四川大学体育馆 杆件通常采用圆钢管 偶尔也采用方钢管 平板形网格结构 称为网架结构 曲面形网格结构 称为网壳结构 2 1 3空间结构大跨越 54 网壳结构的跨度以日本福冈体育馆为最大 屋盖直径222m 球形屋盖由三块可以旋转的扇形网壳组成 最下面一块扇形网壳固定 中间和上面两块扇形网壳可以沿圆周导轨移动 体育馆可呈全封闭 开启1 3或开启2 3等不同状态 2 1 3空间结构大跨越 55 2 1 3 3空间桁架结构 1 中国国家大剧院 平面投影 东西方向长轴尺寸为212 2m 南北方向短轴尺寸为143 6m 建筑物高46 3m 比人民大会堂低3 3m 2007年秋建成 迎接2008年北京奥运会 椭球壳体外环绕人工湖 湖面面积达3 55万平方米 各种通道和入口都设在水面下 行人需从一条80米长的水下通道进入演出大厅 视频 建筑奇观 国家大剧院 2 1 3空间结构大跨越 56 2 新世纪环球中心 2013年秋建成 位于成都 它由星级酒店 购物中心 中央商务城 海洋乐园等项目组成 主体平面尺寸500m 400m 高约100m 建筑面积约176万平方米 是目前世界上最大的单体建筑 2 1 3空间结构大跨越 57 2 1 3 4张拉结构 张拉结构就是将柔软材料通过某种方式施加拉力 使其张紧 作为屋盖的组成部分 覆盖较大空间 1 悬索结构 悬索结构是以一系列受拉钢索为主要承重构件 按照一定规律布置 并悬挂在边缘构件或支撑结构上而形成的一种空间结构 由钢索的拉伸来抵抗外部作用力 屋面位于钢索之上 中国悬索结构的代表之一 是建成于1961年的北京工人体育馆 屋盖为圆形平面 直径94m 2 1 3空间结构大跨越 58 北京工人体育馆 2 1 3空间结构大跨越 59 北京工人体育馆建于1961年 是我国悬索结构的代表作 屋盖形如自行车轮 圆形屋盖采用车幅式双层悬索体系 直径达94m 60 2 膜结构 膜结构可以分为气承式膜结构和张拉式膜结构两类 1975年建成的美国密歇根州庞蒂亚克 银色穹顶 平面为间等八边形 短边183m 长边234 9m 为气承式充气膜结构 2 1 3空间结构大跨越 61 3 索穹顶结构 索穹顶结构是以索 杆 膜合理组合而成的一种张拉结构 首次应用在韩国1988年汉城奥运会体操馆和击剑馆 1996年美国亚特兰大奥运会主赛馆的屋盖结构改进为双曲抛物面形张拉整体索穹顶结构 穹顶平面为椭圆形 193m 240m 造型美观 受力合力 节约材料 曾被评为全美最佳设计 2 1 3空间结构大跨越 62 穹顶直径320m 由12根100m的桅杆 通过总长度超过70km的钢缆绳悬挂 外形酷似飞碟 是目前世界上跨度最大的屋盖 伦敦千年穹顶 伦敦千年穹顶是联合王国政府专门为迎接2000年而兴建的时代标志性建筑 福布斯 民意调查 世界十大最丑东西 首位 伦敦千年穹 烧钱无底洞 2000年12月份关闭 2 1 3空间结构大跨越 63 2 1 4直上云霄超高层 中国将高度超过100m的建筑称为超高层建筑 国外将高度超过500英尺 约152m 的建筑称为摩天大楼 2 1 4 1摩天大楼的发展 起源于美国 1883年 芝加哥家庭保险公司大楼 采用钢梁铁柱框架结构 为人类历史上第一栋高层建筑 1891年 芝加哥 带电梯的16层砖砌体结构大厦 莫纳德 洛克大楼 沿用至今 1913年 纽约乌尔沃斯大厦 57层全钢结构 建筑高度241m 开启了摩天大楼的时代 64 帝国大厦 1931年建成 工期410天 高度381m 保持世界纪录长达四十年之久 帝国大厦用材33万吨 是当时使用材料最轻的建筑 造价6700万美元 帝国大厦和自由女神一起被称为纽约的标志 2 1 4直上云霄超高层 65 马来西亚佩特纳斯大厦 亦称双塔大厦 地上88层 考虑夹层共95层 总高度452m 底层至84层采用钢筋混凝土结构 84层以上为钢柱和钢环梁 钢结构 属于钢和钢筋混凝土混合结构 2 1 4直上云霄超高层 66 本世纪初 摩天大楼的高度一举突破500m 并很快超过800m 这种速度不得不令人惊叹 目前 世界第一高楼为位于阿拉伯联合酋长国迪拜的哈里发塔楼 总高度为828m 共163层 该塔楼的结构体系为核心筒 剪力墙 端部柱 601m以下采用钢筋混凝土结构 601m以上采用钢框架结构 施工时混凝土泵送的最大高度达到601m 为世界之最 2 1 4直上云霄超高层 67 高度超过帝国大厦的摩天大楼一览表 68 高度超过帝国大厦的摩天大楼一览表 69 高度超过帝国大厦的摩天大楼一览表 人肉搜索 现在在建 本表之外 的超高层建筑有哪些 70 2 1 4 2中国超高层建筑 1934年 上海国际饭店 24层 保持国内最高建筑长达40年 1976年 广州白云宾馆 33层 高112 45m 首次突破100m 1989年 京城大厦 地上52层 地下4层 建造总高度183 5m 成为名副其实的摩天大楼 中国高层建筑发展缓慢 2 1 4直上云霄超高层 71 上海环球金融中心 中国超高层建筑代表 1997年开工 2008年8月竣工 地上101层 地下3层 建筑高度492m 上海环球金融中心 72 楼层 地上101层 地下3层总建筑面积 381 600m2业主 上海环球金融中心有限公司上海秀仕酒店经营有限公司上海秀仕观光会务有限公司总包 中国建筑股份有限公司牵头与上海建工组成的总承包联合体设计 KPF建筑师事务所 美 入江三宅设计事务所 日 构造计画研究所 日 赖思里 罗伯逊联合股份公司 美 建筑设备设计研究所 日 华东建筑设计研究院中船第九