建筑结构选型讲义(史上最全面)

1、绪论一：结构对于建筑的意义：结构如同建筑的骨骼，支撑着建筑物；要克服重力，形成支撑体系：通过满足技术要求来满足建筑的使用功能；如：无柱空间的设计，中厅空间的设计：形成特定的建筑造型；如现在的一些大跨度建筑，其独特的外观造型是进行了正确的结构选型的结果。：结构科学的进步推动着建筑的发展。一部建筑史也是一部建筑结构发展史二：几个基本结构原理（一） 意义介绍一些反映在力学原理中的普遍规律。 1.可以提高对结构设计分析、判断的直观能力。 2.可以引导和我们合理选择满足功能及力学性能的结构形式。 （二）通过对建筑实践的长期考察、分析，有以下传力的普遍规律。1. 在荷载作用下，结构的安全可靠性是由结构的（

2、）强度（）刚度（）稳定性这三个方面决定的。即：（）足够的抵抗破坏的能力；砖柱与混凝土柱受压比较（取决于材料承载力）（）抵抗变形的能力；大截面梁与小截面梁受弯性能比较（取决于截面大小）（）维持原有平衡状态的能力。长柱与短柱受压比较（取决于其结构构件稳定系数） 现代趋势：轻质高强材料满足对其材料结构断面易导致、破坏，也就是结构受拉力学性能增强，受弯受压性能减弱(同时) 选用以受拉传力方式为主的结构系统是一大关注点 2.在荷载作用下，直接、矩捷的传力路线使结构的工作效能充分利用，减少耗材。选用最短的传力路线组结构构件是一个好的结构设计必须遵循的原则，尽可能减少弯曲应力。分析梁、柱、拱的受力 3.在荷

3、载作用下，结构的连续性可以改进结构的工作性能。结构的连续性是指其整体性，受力范围扩大，同时还表现在结构构件交接处方向渐变的体形特征上，结构构件的交接以微曲线过渡较理想。 力流顺畅同时造型优美例：壳体结构，拱结构。三、课程性质、目的和意义第一章：建筑结构基本构件 1.支撑构件：梁、柱、承重砌体、楼盖、楼梯。 2.覆盖构件：屋盖，填充砌体第一节：梁 一、梁的受力特点 梁主要承受垂直于梁轴线方向的荷载的作用，这在各种受力体中是最不保理的一种：不能完全发挥材料(强度)力学性能。 内力主要为弯矩和剪力；扭矩轴力。 变形与约束条件有关:(1) 两端约束小，变形挠度大，内力大 适用：中小跨度建筑，地基较差，

4、有不均匀沉降 不适用于跨度，外力较大的情况(2) 两端约束大，变形小于，内力小于 当梁刚度柱刚度时最小 当梁刚度=柱刚度时，处于两端固定与两端简支之间。(3) 只有一端有约束，固定端有较大弯矩(倾覆力矩) 抗倾覆安全系数，强度变形 平衡方式四种，上压；下拉，左右自平衡，副跨框架两端外伸的简支梁及连续梁(4) 两端外伸的简支梁及连续梁 充分发挥材料力学性能 特点：内力小，刚度大，抗震好。 对支座变形敏感，易引起附加内力 二、梁的形式及构造特点 1.按材料来分(1) 石梁，古代埃及、西亚、希腊形成狭长式密柱林立的空间，如阿蒙神庙，帕提农神庙。这是因为石村抗弯性能差(抗拉低，抗压高)所以石梁高度很大

5、，极其笨重，跨度受限制， 可达89m (2) 木梁，古代亚州地区大面积才用，形式空间开阔通透，一般为框架结构，也有采用干式结构木材抗腐、防蛀、防火性能差且资源有限，木结构房屋轻巧、精致，且富于装饰(细部)自重轻抗拉、抗压、截面小，跨度大，可达11m 按外观还可分为直梁和月梁 近年来，胶合木结构有所发展 (3)钢梁，适用范围广泛，轻质高强 材料强度高，所需截面小，自重相对较小，抗拉抗压均强防腐防火差，造价高，一般采用土学形式空腹钢梁跨度可达18m以上 (4) 砼梁，受力明确，力学性能好砼受压，纵向钢筋受拉，箍筋受剪受到挠度和裂缝宽度条件的限制，一般不超过12m预压力砼梁石受拉区预压应力控制梁 的

6、裂缝窗度和挠度，跨度达18m；一般梁高为1/141/8L，梁宽为1/31/2梁高。 2.按截面形式分类焊接工字型钢梁，砼有 等变截面梁普通砼薄腹梁612m，预砼梁1218m 3.按支座约束条件分类 静定梁：单跨 多跨 超静定梁：第二节 柱 一、受力特点 柱主要承受平行于柱轴线方向的荷载作用，材料的力学性能利用充分 内力主要为压力。 偏心受压有弯矩和剪力 其变形与柱的长细比有关系，还与荷载作用位置有关(b为截面短也，l为柱的计算长度) 1.长柱：在弯距及轴力共同作用下破坏 较易破坏 失稳 短柱：主要是轴向力作用下发生破坏 值较小，不易破坏，较稳 2.轴心受压：轴向力作用破坏 偏心受压：在弯矩及轴

7、力共同作用下破坏。 二、柱的形式及构造特点 1.按材料分(1) 石柱：抗压强度高，但不抗弯，截面依然要比较大(新王国)防蒙神庙柱子直径2.74m-3.57m 有意制造神秘压抑的气氛 古希腊柱式：多立克，爱奥尼，科林斯 特征柱式比例开间框柱高比柱头柱身柱础多立克(1.555.75)粗壮1.21.5d1/3钢园锥台棱角无爱奥尼(1.910)修长2011/4涡卷园面复杂(2)木柱 截面较小，抗弯强度抗压强度较高 中国历史仅见最粗木柱，明十三陵棱恩殿d=1.17m高23m 金丝楠木柱迄今无闪失倾斜，接近1：20 空间开阔 宫殿(清) 1/0101/11 民居1/15左右(3)钢柱 一般为空腹钢柱，来加

8、大截面取得较大 值，增强抗稳性能(4)钢筋混凝土柱 截面尺寸250mm*250mm为避免构件长细比过大承载力降低过多常取lo/b =30 lo/h = 25，柱尺寸宜用整数2.按截面形式第三节 楼盖 一、受力特点 在整个房屋的建造中，楼盖是非常重要的是做为水平向承重结构形式承受垂直向荷载的作用一般由板、梁构成，内力主要为弯矩和剪力。相似于梁的受力，但是做为一个整体受力 二、结构型式 1.肋梁楼盖 2.井格梁楼盖 3.密肋梁楼盖 4.无梁楼盖 1. (1)单向肋梁楼盖 (2)双向肋梁楼盖 所谓肋梁是指支撑梁与板现绕在一起梁板交接处为“T”字形，梁如同肋骨支撑着整个楼盖。 所谓单向，双向是指单抽板

9、、双向板，这与梁间区格形式与大小有关，长边计算跨度/短边计算跨度>2时，按单向板设计，<2时按双向板设计 (1)传力路径 (单向) 板-次梁-主梁-柱-基础板被认为是支承在次梁及外墙上的多跨连续梁次梁被认为支承在主梁上的多跨连续梁 (2)传力路径(双向) 板-梁-柱-基础 荷载向两个方向传递，短跨分配的大些 梁可简化>为支承在柱及外墙上的多跨连续梁 2.井格梁楼盖 是由肋梁楼盖演变过来，是其一种特例，主要特点是两个方向梁的高度相等且一般等间距布置，无主次梁之分，共同工作，形式整体，依靠周边支承或四角柱支承，可以解决大跨度空间的设计要求 受力特点：整体受力属于空间受力体系，采用

10、有限元法借助电子计算机完成。 构造尺寸：梁间距2m，梁高h=(1/15_1/20)l 型式：正交正放 斜交正放 四角柱支承 正交斜放 斜交斜放 周边支承 3.密肋楼盖 梁间距1.5m时称为密肋楼盖 适用于中等或较大跨度的公共建筑普通 跨度可达10m，预应力 跨度可达15m受力特点：肋梁密肋无梁最大较大较小节省 节省不节省复杂更复杂简单 单向密肋梁楼盖 双向密肋楼盖 4.无梁楼盖 将板直接支承在柱子和墙上，且不设梁的楼盖结构为增大柱子的支承面积和减板跨在柱顶设柱帽和托板，柱应尽量按方形网格布置。 间距6m左右较为轻济，板厚较大120mm 优点：顶棚平整，室内净空大，采光、通风好，施工简单 4.装

11、配式楼盖铺板式 将预制板直接放置在承重墙或楼面梁上 (1)板宽可从0.3m整个房间开间 板长为26m 型式：实心，空心， (2)梁一般为简支梁，带悬臂脊简支梁 5.其他形式 第四节 楼梯 一、受力特点第二章 混合结构体系(砖混) 21 混合结构的结构特点 一、结构构成及受力特点这种结构体系主要由两类基本构件共同组合而形成空间：一类是墙、柱形成空间的垂直面，另一类是梁、板，形成空间的水平面，墙或柱承受垂直的压力，梁和板承受弯曲力。 墙体本身受到围隔空间的作用，同时又要承担屋顶的荷重，把围护结构和承重结构合并在一起，正因为如此，混合结构在分隔空间灵活性上有很大的局限性。 二、砌体 （一）砌块 1.

12、实心砖“秦砖汉瓦” 青砖 (炭的不完全燃烧)有金属之声故宫砖墙回音壁(天坛皇穹宇垣墙施工精良磨砖对缝烧结普通砖，非烧结硅酸盐砖。 2、承重粘土空心砖 早在战国时就出现了用长一米宽3040厘米的大块空心砖砌铅的墓室。空心砖孔洞率10%40%之间 减轻自重，隔声效果好，节约资源，保温隔热，“节能”又“环保”已经得到大面积推广。 3、石材 抗压强度高，而久性好，给人以稳定感 4、其他砌块 砼砌块，砼空心砌块，加气砼砌块 我国标准砖的尺寸为240×115×53mm （二）、砌体 (1)无筋砌体 (2)配筋砌体 (3)组合砌体 （三）构造要求 1、墙体的局部尺寸限值 见教材 P201

13、表1114 2、横墙间距1.5建筑物宽度 间距小，建筑刚性增强(抵抗变形) 3、纵墙尽可能贯通 4、适当加设壁柱 墙厚 24cm，而大梁跨度6m时，梁支承处压加壁柱承受吊车荷载的墙体或承受风荷载 为主的的山墙应加壁柱 5、墙体设置偶佰缝，沉降缝 防止热胀冷缩50m(有保温间 30m(无一) 26cm 防止不均匀沉降 5cm_12cm 随层数变化 三、楼盖 1.现浇楼盖 单向肋梁楼盖，双向肋梁楼盖 单向板23 (1.72.5) 双向板 5×5(方) 4m(矩) 次梁46 主梁58m 2,装配式楼盖由预制板和预制梁构成预制板（1） 实心板 跨度范围1.2-2.4米，预应力实心板跨度也只能

14、到2.7米。厚度为50-80毫米；宽度为500-900毫米（2） 空心板 跨度范围2.4-4.8米，预应力空心板跨度可达6米；厚度为120毫米；宽度为500-800毫米。（3）槽形板 面板板厚大于或等于25毫米，肋高为1/17-1/22跨度；宽度为500-700毫米另外板在墙上的支撑长度大于或等于100毫米，在梁上的支撑长度大于或等于80毫米。22 结构布置及适用范围 根据承重墙布置方式和楼盖选型的不同，可分为以下四种形式 一、横墙承重方式 主要由横墙支承楼板，纵墙主要起维护，隔断和维持横墙的整体作用。横墙是主要承重墙，纵墙是自承重墙特点，横墙较密，房间布置灵活性差； 整体刚度好，外纵墙立面处

15、理方便 适用于：宿舍，住宅等居住建筑 二、纵墙承重方式 （A） （B） A 无梁纵墙承重 板纵墙基础 B 有梁纵墙承重 板梁纵墙基础 纵墙是主要承重墙，横墙为满足房屋刚度及整体性，间距可以较大。 特点：刚度较差，纵墙受力集中，纵墙门窗洞口位置受限 空间较大，布置灵活，墙面积小。 适用：教学楼，办公楼，医院，图书馆，食堂，仓库。三、纵横墙承重方式 屋面板的重量一部分传递给大梁再由大梁传到纵墙基础，另一部分重量传递到横墙基础 特点：平面布置灵活性好，横向刚度介于12之间 适用：在实际工程中应用较多 四、内框架承重方案 外墙为承重墙，内部为 梁，柱的混合承重，方案，外墙和柱子都是主要承重构件。 荷截

16、传递为：板梁外纵墙外纵墙基础地基 板梁柱柱基础 地基 将内承重墙由梁，柱代替，减轻了外纵墙荷载作用。 特点：内部空间任意分割，上面可安排小空间 横墙少，刚度差，基础沉降不一致，结构易产生内应力适用：商住楼，图书馆五、底层框架 上刚下柔不利于抗震 23 混合结构外型特点及发展趋势一、 外型特点 由于砖墙的承重，造成了空间分隔的不灵活，门窗洞口光小的限制，与外空间无交流的种种局限。 1.平面上： 整封闭，整齐划一，不能灵活按功能分隔空间，不能获得宽敞，通透的室内空间。 2.立面上： 门窗洞口狭小，单洞重复，无变化。 3.剖面上 结构占据很多有效空间，愈到底层墙越厚 整体性差，抗震能力弱二、发展趋势

17、结构简单，材料来源方便，经济。不利于机械化施工，在相当长的时间里还将在中小型民用建筑中大量应用。大板建筑、箱形建筑等墙体改革将会使混合结构更适合大量建造的中小型建筑的需要。第三章 框架结构 31 概述一、框架结构结构组成竖直方向的柱与水平方向的梁，板二、 结构特点1，把承重骨架利用来围护和分隔空间的帘幕式的墙面明确的分离开来。材料各自有自己的力学性能和特点，有的适宜做支撑物件而不宜防风避雨，有的适宜于遮蔽空间而不宜于支撑重量，利用材料各自特性，形成围护与承重分开的框架结构2，梁柱交接处为刚性连接，节点为刚节点三、受力与变形。P218页， 四、框架结构的发展 1.木框架 中国木框架传力体系墙倒屋

18、不塌 （1）屋顶举折坡度曲线平缓 （2）斗拱 承托檐口梁重，过渡构件 保护基础和结构，形成挑檐，出檐深远。 （3）灵活多变的建筑形式：厅、堂、杆、亭、榭、廊 （4）空廊、空门、空窗、漏窗、透空屏风格扇，轻巧淡雅、玲珑活泼 北欧木框架建筑： 半木建筑 框架露明 北美殖民地式建筑 柱间加斜撑 木框架建筑特点： 由于木材便于加工，富有弹力和韧性，可做成各种形式的接榫，制做，整体性较强 2.砖石框架 13-15世纪在欧州风行一时的高直式建筑所采用的尖拱拱肋结构，将拱面上的荷重分别集 中在若干根拱肋上，再通过这些交叉的拱肋把重力汇集于平面的四角为克服拱肋的水平推力，分别在建筑物两侧设宽大的飞扶壁，形成向

19、上的动势 石材整体刚性很差,所以梁柱之间的节点不是刚节点,砖石框架不是纯粹意义上的框架结构 3.砼框架 是由砼梁和柱刚性连接的骨架结构，其结构特点就在于“刚节点”形成几何不变体 ，约束杆件转动，减少横梁正弯矩。 (重力传递集中在若干点上，本身并不形成任何空间为空间提供一个骨架，从而按功能与空间艺术处理需要灵活分隔。) 对近现代建筑的发展起了很大的推动作用。如果说西方古典建筑的辉煌成就是建立在砖石结构的基础上；中国古典建筑的辉煌成就建立在木框架结构的基础上的；西方近现代建筑的辉煌成就就是建立在砼或钢框架基础上。 法国(生于瑞士)建筑师柯布西耶现代建筑开创者1926年提出 (1)底层独立支柱 (2

20、)屋顶花园 (3)自由的平面 (4)横向长窗 (5)自由的力面 深刻揭示出近代框架结构给予建筑创作所开拓的新可能性。现代西方建筑打破了传统六面体空间观念的束缚，创造出“流动空间”概念，少就是多。 如：密斯凡德罗。德国1929年巴塞罗那博览会德国馆八根十字形断面的铜柱。 “空间”概念的树立:平面图案化不等于空间宜人 对自然的约束与操纵从而妨碍了万物共生的亲切自然 凡尔塞宫与江南园林之比较3-2 框架结构类型及结构布置一、柱网尺寸 柱网布置应求做到简单、规则、整齐、柱网尺寸应符合经济原则和尽量符合模数。 (一)多层厂房 (二)多层民用房屋的柱网尺寸 柱距：3.3-6m(旅馆建筑两个客房宽6-8m)

21、 跨度6-12m(不宜超过4m)二、框架布置 1.横向框架横梁为主梁、纵梁为次梁 2.纵向框架 3.纵横两向布置框架 4.无梁框架 柱子与模板整体连接三、结构布置要点 1.房屋平、立面宜用简单的体型体型突变受力复杂平面上有突出部分时，拐角处楼板应避免开洞、突出部分两侧梁、柱适当加 强；立面上有局部突出应考虑其鞭端效应。 2.框架带悬挑与建筑艺术的有效结合 连续梁端部适当悬挑有利于减少跨中弯矩，建筑底层以上的室内空间可向周边延伸，“底层收进”使立面上下强烈对比，同时扩大了建筑使用面积。底层楼盖悬挑成雨罩，使建筑立面高中有宽，耸而不危，多层次空间处理。悬挑外伸长度从力学结构角度来说，外伸越长，内力

22、越大，悬臂变形(挠度)越大，四次方增长。一般说来，均布荷载作用下，外伸长度小于1/2L ，大于1/4L，宜1/3L左右并且两端最好同时挑出。3-3 框架结构外形特点及适用范围 一、外形特点 1.平面、布置灵活、可结合人流流线和使用要求，灵活划分厅室空间和案插各种构图要素，如门斗、楼梯、电梯、通道、轻质隔断、实墙面等打破厅室空间中规则柱网的单调感。形成流动空间，增强内外空间的交融。 2.立面 可利用面积窗与实墙面形成虚实对比的韵律创造风格简洁多变，活泼明快的建筑物外形 二、适用范围 框架房屋为柔性结构，当受水平负载时，侧向力的作用水平位移为重要的控制因素，当层数较高时，柱、梁截面尺才会增大。到不

23、经济、不合理的地步，例十八层、底柱95 95cm，工程实践表明，框架结构的合理层数为6-15层。最经济10层左右一般高宽比约为5-7，产生了新结构物系 剪力墙结构。一些旅馆的购物中心、酒店等所需空间比较灵活的建筑一般采用框架结构。4-2 剪力墙结构 一、力学特点 1.是一种提高建筑抗侧力的刚度的构件，利用建筑的外墙和永久性内隔墙的位置布置砼承重墙。 2.所受外力既有竖向荷载又有水平力，主要承受平行于墙体平面的水平力，并提供强大的抗侧力度。剪力墙在水平力用下的工作犹如悬壁深梁，其抗弯惯性矩很大，从而提高了结构的抗侧力刚度，为整个房屋提供很大的抗剪强度的刚并，因此称之为剪力墙。 二、现代社会生产和

24、生活对使用空间提出了“多”和“大”的要求，也就促使建筑物的使用空间分别向垂直方向和水平方向扩展。 随着使用空间在 介绍一些反映在力学原理中的普遍规律。 1.可以提高对结构设计分析、判断的直观能力。 2.可以引导和我们合理选择满足功能及力学性能的结构形式。 通过对建筑实践的长期考察、分析，有以下传力的普遍规律。 1.在荷载作用下，结构的安全可靠性是由结构的强度刚度和稳定性这三个方面决定的。 即：足够的抵抗破坏的能力，抵抗变形的能力维持原有平衡状态的能力。 现代趋势：轻质高强材料满足对其材料结构断面易导致、破坏，也就是结构受拉力学性能增强，受弯受压性能减弱(同时) 选用以受拉传力方式为主 介绍一些

25、反映在力学原理中的普遍规律。 1.可以提高对结构设计分析、判断的直观能力。 2.可以引导和我们合理选择满足功能及力学性能的结构形式。 通过对建筑实践的长期考察、分析，有以下传力的普遍规律。 1.在荷载作用下，结构的安全可靠性是由结构的强度刚度和稳定性这三个方面决定的。 即：足够的抵抗破坏的能力，抵抗变形的能力维持原有平衡状态的能力。 现代趋势：轻质高强材料满足对其材料结构断面易导致、破坏，也就是结构受拉力学性能增强，受弯受压性能减弱(同时) 选用以受拉传力方式为主升降机(载客)之后，第一个阶段：十九世纪中叶到二十世纪中时，随着新材料、新技术与电梯系统的发明，城市高层建筑不断出现在十九世纪末达到

26、118米高，二十世纪初，高度大幅度上升。1931年在纽约建造号称102层的帝国大厦高381米，在七十年代以前一直保持世界最高的记录。第二阶段：二十世纪中叶以后，六十年代以后，发展了一系列的结构体系，高层建筑出现新的高潮，在世界范围内普及，高度和数量不断增多造型新颖，尤其在公共建筑方面，在住宅等居住建筑方面，各国发展情况不同(与民族文化传统、经济发展水平有关)。如我国北京、上海、美国，越来越多塔式高层：1964-55年芝加哥玛利那城大厦两座60层177米的多瓣圆形平面公寓。187-1973年纽约世贸中心大厦417.415双塔。1970-1975在芝加哥西尔期大厦443米世界最高，纽约电话电报公司

27、大楼。加拿大1963-1968年多伦多市政大厦31层、25层曲面板型，欧洲意大利米兰皮端利大厦亚洲：马来西业石油大厦双塔450米。中国：50年代，民族饭店21层，60年代68年广州宾馆27层，70年代33层的广州白云宾馆，1977年，80年代，由深圳世贸中心53层160米，90年代，地王大厦，金茂大厦。 二、构造要求 1.剪力墙宽度与高度一般与整个房屋的宽，高相同宽达十几米或更大。高达建筑顶部。 厚度很薄，一般为160-300mm，较厚的达500mm，在高度方向其厚度可逐步减少，但不宜突然减少很多应不小于1/25h及160mm。前者防止剪力墙在两层楼盖之间发生换稳破坏后者保证墙体砼浇筑施工质量

28、。截面：一般为狭长的矩形，有时将从横墙相连，则形成 2.剪力墙宜房量不开洞，少开洞、开小洞。洞口位置对剪力墙抗剪强度有很大影响，洞口大小对剪力墙抗剪强度也有很大影响。 三、结构布置要求 1.剪力墙布置应尽量使抗侧力结构的刚度中心与水平荷荷的合力作用线接近或重合，以避免房屋在侧力作用下扭转。 2.剪力墙刚度沿房屋高度不宜有突变，上下层位置应对齐贯通全高。 3.应增加剪力墙承担的坚向荷载，防止使其产生大偏心受压。 4.全剪结构中横向剪力墙间距一般可以不小于6-8m，相似于砖混结构中的纵横向承重方式。 三、框架一剪力墙结构 由框架和剪力墙共同做为承重结构，克服了框架抗侧刚度小及全剪结构开间小布置不灵

29、活的缺点，可满足常见的30层以下的高层建筑提供抗侧刚度。 1.特点 在侧向力作用下，框架本身形，而剪力墙如竖向悬臂梁，因此二者之间产生内力其最后变形为S形房屋侧移大为减少。 2.结构布置(剪力墙) 在房屋内作为平行墙体布置 还可利用山墙、电梯井、楼梯井等，同时靠近建筑端部 3.适用：层数不高，平面较灵活的高层建筑 30层以下同济医科大学新建医学大楼，一般国内15-25层高屋都为框剪结构 四、筒体结构 1.框筒结构 由周边密集框架柱和窗裙梁共同形成的空腹筒结构角柱截面很大，由囚榀平面框架构成一个空间受力体系。柱距2.0-30不大于4.5m。 中间布置柱以承受楼面减少盖内力及变形。 例 由四周大量

30、的钢性节点形成一个大的外筒体。 美国大量的高层建筑 框筒开洞率不大于50%墙面面积窗洞口尽可能与梁柱轴线网格形状相似，可利用其作为窗墙系统。 (5)在框一剪结构中剪力墙应布置在平面形状或刚度变化处以及靠近房屋区段的两端以有效增加整个结构侧刚度，抵抗水平荷载。 4-3 高屋建筑结构体系 框架结构体系不大于60m(非) 不大于50m(地震区) 二、剪力墙结构体系(全剪力墙结构) 是全部要由剪力墙承重而不没框架的结构体系。实际上相当于将砖混结构中的砖墙换成现浇的砼墙结构特点。 刚度强度都比较高，有一定延性，结构传力均匀直接，整体性好，抗倒塌能力强。 平面布置很多不灵活永久固定隔墙过多，所需较大空间往

31、往采用附加低层或顶层大空间，底层大空间处理框支剪力墙结构。 2.适用范围 适用于需很多隔墙的住宅(高层)及高层旅店，房间内无梁柱外露。不宜大于40层，底层结构厚度过大剪力墙。 剪力墙(部分剪力墙落地，部分剪力墙以框架代替) 部分剪力墙被取消，结构刚度发生突变削弱应采取措施增强结构底部总抗侧刚度使上下刚度较为接近 例：增加落地剪力墙厚度，提高其砼强度等级，将落地一布置或筒状或工字形等。控制落地框数应不小于50%，间距不大于2.5B。 适用范围 2.筒中筒结构 实习厦筒：把电梯间，楼梯间及设备井道的墙布置成钢筋砼的墙，即由剪力墙组成薄壁筒，因其常由于建筑设计的需要置于建筑中部，故常称为核芯筒： 框

32、筒：由柱距3m以内的密柱和高的窗裙梁组成才 木行架筒：由柱矩较大的柱和支撑组成的木行架筒。 由中央核心筒和周边框筒组成，内筒集中布置垂直运输设备服务性。 平面形状 圆形、正三角形、正四边形、正六边形、矩形、轴心对称图形从材料用量、柱子轴力以及结构侧移来看，圆形最好矩形最差。 内筒与外筒之间的矩离以10-16m为宜，内筒边长宜为外筒(相应)边长的1/3左右。 适用 筒体结构只有在细长的情况下，才能类似于箱形截面竖向悬臂构件，用于30层以下的房屋是不经济的。 适用于层数高，刚度要求大，内核与外筒之间要求有广阔自由空间。 3.框架核心筒 外部柱距4-5m左右 4.多重筒 在内外筒之间增设一圈柱或剪力

33、墙。 5.束筒 由框筒或实腹筒组合而成 西尔期大厦 五、巨型框架结构 实质为二重传力系统，每隔一定层数就有设备层，布置一些强度和刚度都很大的水平构件形成水平刚性层连接建筑物四周柱子，约束周边框架及核芯筒变形(侧移)这些大梁或大型木行架与四周大型柱和大梁开筒连接巨型框架之间部分为次框架，其竖向荷载和水平力传 给巨框地基。 六、竖向桁架结构 在框架梁柱之间增设斜撑或直接高为竖放桁架蓬皮杜艺术中心。 七、悬挂结构体系 以核芯筒，刚架等作为主要承重结构，通过悬索支撑楼盖。 香港汇丰银行 八、转换层 彩梁、板、桁架、拱及合并柱式等作为结构层实现上下部结构类型或结构布置的转换。 1.转换梁 2.转换桁架

34、3.转换拱 4.转换板 5.合并柱。 几种高层建筑结构体系比较。 外型特点及适用范围 一、外形特点及选型原则 1.外形雄伟高峻，常利用简单几何形体餐厅，形成鲜明艺术形象。 2.常利用旋转餐厅，裙房等形成对比，丰富世界形象。 3.建筑体型常迭用上窄下宽的形式，形成稳定感或迭用园形、三角形等有效控制侧移的建筑形式。 二、适用 城市中心区，用地紧张地带，城市滨海区办公楼、住宅、旅馆或建筑综合体。 周围常辅以一城市广场或绿地等大面积非建筑用地，营造出现代城市景观。 第五章 桁架结构5-1 结构特点 一、概念桁架是由直杆在端部相互连接而组成的格构体系，是由梁式结构发展产生的：二、结构计算假定 a.组成桁

35、架各杆为直杆，其中心线都在同一平面-中心平面上（保证为平面受力体系）。 b.杆件之间连接的节点均为铰接点。（节点不传递弯矩） c.所有外力都作用在桁架的中心平面内，集中作用于节点上。（保证屋面板宽等于桁架节点宽）三、受力与变形1、 受力简支梁在外力作用下，产生弯矩和剪力，在其截面上产生正应力和剪应力，但其分而极不均匀，若以下边缘处材料强度作为控制值，中间部分材料不能充分发挥作用。且分布在上下边缘处材料剪力为0不能充分发挥其抗剪作用。因此，将中间部分挖空可减轻自重、节省材料，纵截面与横截面都可以进行这种改变，当大幅度挖空后，中间只剩几根截面很小的连杆时，形成桁架。 由梁到桁架虽然其结构整体来说其

36、内力情况与简支梁完全一致，但它已由受弯构件变为轴向受力构件，传力路线发生了根本变化，将材料的抵抗力集中在最外边缘的纤维上，此时力臂最大上弦受压、下弦受拉，由此形成力偶来平衡外荷载产生的弯矩，剪力则由斜腹杆中的竖向分量来承担。2、桁架结构内力与外形的关系 在桁架各杆件单元中内力的分布是不均匀的。（1）平行弦桁架 上下弦各节间内力随外荷载所产生的总弯矩而变化，跨中节间轴力大，支座处轴力较小。（2）三角形桁架 跨中节间轴力小 靠近支座处最大（3）抛物线形桁架 形状与简支梁弯矩图形相似，符合受荷后的内力变化规律，内力分布均匀。 （4）折线形桁架 便于施工制作，将上弦各节点与弯矩图重合，在之间取直线，上

37、下弦杆内各节间轴力基本相等。 （5）梯形桁架 介于矩形和三角形之间 有缓坡(接近矩形)与陡坡(接近三角形)之分。 腹杆受力与弦杆受力情况类似，在矩形、三角形相反抛物线、折线内力为零。 其间受力最为合理的为3和4。四、优点扩大了梁式结构的适用跨度；充分发挥了材料的力学性能；施工方便；体型多样。5-2 屋架结构的型式一、按材料 1、木屋架 （1）木屋架的典型型式是豪式屋架，因其适于木屋架表现在 a.屋架节间均匀杆件内力突变不致太大。 b.腹杆长度与杆件内力变化相一致。 c.屋架结点上相交的结点不多，适于木屋架的齿联结。 (2)豪式屋架可有：三角形、梯形、三角形适于18m以内跨度。 (3)节间长度应

38、控制在2-3m，适用跨度为12-18m，高跨比宜在1/5-1/4之间。 2、钢木组合屋架 将屋架下弦或腹杆等承受拉力较大的杆件采用钢材，提高屋架结构刚度和强度。 对于三角形屋架适用跨度为12-18m，梯形为18-24m。3、钢屋架 （1）典型型式是芬克式屋架，适用于钢屋架，因其： a.杆件长度较短 b.下弦受拉 c.施工方便 （2）形式主要有三角形、梯形、矩形。（3）主要用于大跨度建筑中，适用跨度为12-60m三角形高跨比1/6-1/4之间，梯形节间长度应与屋面板协调 三角形 芬克式12-18m 高跨比1/6-1/4梯 形 豪式12-30m 高跨比1/6-1/10 再分式24-60m 高跨比1

39、/8-1/10 4.轻型钢屋架： 三角形、三角拱、梭形屋架三种 轻型钢采用高强钢材质量轻、截面小。三角形相似于普通钢屋架，三角拱由两要斜梁一根拉杆组成梭形，取材方面，截面重心低空间刚度好，可不设支撑。由于腹杆不能受压，不能设置水平支撑和垂直支撑，因此侧向刚度小，适用跨度为18米以下，高跨比为1/9-1/12。 5.砼屋架 屋架形式多样，各项受力强度高，防腐蚀性能好。 屋架适用跨度为15-24m，预应力砼屋架适用跨度为18-36m。 6.砼一钢组合屋架 上弦和受压腹杆为砼构件，下弦和受拉腹杆为柔性钢筋，对材料的利用颇为充分。常见有：折线型组合一、三砼两级组合屋架。桥式屋架是将屋面板与屋架合二为一

40、的结构体系。二、按形式分1、三角形：最大特点是上弦为两根直杆制作简单，但弦杆内力分布不均，一般用于小于18m的建筑中，可用钢木，砼坡度为1/3-1/6，适用于小别墅等中小型民用建筑。2、梯形：上弦平坦1/10-1/12适于上铺预应力大型屋面板，减少油钻下滑，油膏流淌现象，屋架之间便于架设管道和人穿行，常用于18-36m，有的可达72m，适用于影剧院舞台和观众厅屋顶。3、弧形屋架：内力均匀，受力合理。可在弦杆端部加短立柱来改变屋面坡度。 4.平行弦屋架 杆件尺寸和节点形式划一，制作简便，适应性强，在均布荷载作用下，内力分布不均匀，不宜用于杆件内力相差大的大跨一常用作厂房吊车梁和托架。 三、按受力

41、特点 1.平面 2.立体桁架： 截面形式：矩形、正三角形、倒三角形，是由两榀平面桁架隔一定距设连接杆件将两榀平面桁架成90度或45度的夹角。为减少连接杆件，可采用三角形截面的立体桁架正三角形适于小跨度，倒三角形适于大跨(跨度大、截面大，可分，反之不可分)。立体桁架采用钢球节点，使各杆件中心汇交于球节点中心，受力明确均匀，施工方便。 3.无斜腹杆(刚接)桁架 由于使用或造型的要求无斜腹杆，桁架节点必须采用刚接桁架例：上海大剧院。5-3屋架结构的选型与布置 一、屋架结构的主要尺寸 1.矢高：结构的高度 2.坡度：大于1/3或1/8-1/12大板 3.节间长度：3m，1.5-4m 二、屋架结构的选型

42、 1、屋架结构的受力2、屋架结构的跨度15-24米适用于混凝土结构；18-36米适用于予应力混凝土结构；36米以上适用于钢结构。 3、屋面防水构造 4、材料耐久性及使用环境 三、屋架结构的布置 1.跨度 2.间距 3.支座 四、屋架结构的支撑第六章 单层刚架结构6-1概述 一、受力特点1. 概念：梁柱等杆件之间为刚性连接的构件均为刚架单层刚架是直线性杆件组成的具有刚性结点的结构 2.特点 门架顶部可看做两端有固定端的横梁由于与柱子刚性连接、横梁弯矩比较接情况下的M减少(柱对梁的约束减少梁的跨中弯矩)。同时梁对柱的约束作用也减少了柱内弯矩，峰值小很多，(在水平荷载下)二、影响其结构内力的因素 1

43、.约束条件 三砼刚架，最大优点是静定结构，计算简便，不会引起附加内力，与其他刚架相比节点弯矩稍大，刚度略差的适用于2m跨度以内，或地基较差的情况。两砼刚架：超静定结构，基础无弯矩，省料省工，但地基不均匀沉降对结构内力也有影响。 无砼刚架：二次超静定结构，节点弯矩小，基础有弯矩，费工费料，对温差与支 沉降差很敏感。易产生附加内力。实际工程中常采用三砼刚或两砼刚架以及由它们组成的多跨结构 2.梁、柱线刚度比 竖向均布荷载：梁/柱很大时，刚架大约等于简支梁(内力分布)，梁/柱很小时，刚架大约等于两端固定梁。 水平荷载：刚架梁无弯曲，柱无转动(柱相当于支座)，刚架梁相当于连杆大约等于排架。 3.高跨比

44、 压力线：如何理解。 刚架高度的减小将使支座推力增大(相同跨度下)。 4.其他因素： 节点构造：温度变化，支座变化(平移，转动，沉降)。 三、截面形式及尺寸，构造及尺寸适用范围 1.截面形式6-2型式 约束条件：三砼、两砼、无砼。 一、结构材料：胶合木、钢、砼。 二、截面形式：变截面、空腹式、格构化刚架。结构型体：平顶、坡顶、拱顶、单跨、多跨、施工技术。 一、1.胶合木刚架 优点：构造简单、造型美观，便于运输安装。二、 1、变截面刚架刚架的梁柱截面应按照受力特点随内力而变化。弯矩大时截面高一些，通常加大梁柱相交的截面，减小 点附近的截面。同时为避免应力集中现象，转角处做成圆弧或加腋的形式，加腋

45、长度自柱边起为10.150.25. 为梁跨变化形式可结合建筑立面要求确定立柱可以做成里直外斜或外斜里直。2、空腹式刚架把杆件做成空心截面在杆件上留洞3格构化刚架刚架的格构化可以使刚架的各杆不受弯而只受轴向力。 刚架格构化很普遍。三按结构形体分四，按施工方式分一单层刚架的截面尺寸刚架梁高可按连续梁确定一般取h=( )l(l)为梁跨应250mm柱底截面高度h1300mm柱顶h2(2-3)h1梁柱截面宽bH0/20(H0为柱高且200mm)63选型与布置二、布置1、一般情况下矩形平面建筑都采用等间距等跨度的结构布置间间距一般6m跨度由各项条件等确定。2、根据不同平面可呈辐射状，扇形等多种排列方式形成

46、风格多变的建筑造型。3、在结构总体布置时，应加强结构的整体性，保证纵横两个方向的刚度，要求在建筑物两端布置水平支撑，纵向设置柱间支撑和联系梁。4、刚架可达30m，预经刚架可达4050m钢刚架可达75m。三、选型（影响因素）1、建筑使用功能例游泳馆，采用不对称刚架，体育馆采用对称刚架2、根据跨度选择3、根据防水及屋面板材料4、根据建筑物美观要求第七章：拱结构71概述（结构特点）二受力特点1无论是木行架还是刚架从整体上来看仍相当于受弯构件，而拱结构已根本不再受弯。因此拱结构是使构件弯曲摆脱弯曲变形的一种突破性发展。为抗压性能好的材料提供了一种理想的结构形式。2拱结构的支卒会产生水平推力。水平推力大

47、小等于相同跨度简支梁在相同荷载作用下所产生的在相应于顶铰C截面上的弯矩Mc除以拱的 f，因此荷载一定时H与f或反比。三内力1M<同跨简支梁内弯矩2V同跨简支梁剪力3轴力较大四合理轴线拱轴线的竖向坐标与相同跨度作用相同荷载下简支梁弯矩值成比例，可使拱截面内仅有轴力无弯矩，满足这一条件的拱轴线为拱的合理轴线。在竖向均布荷载作用下为一抛物线在径向均布荷载作用下为一圆弧线72 型式一、按拱脚分类（水平推力平衡方式）1、落地拱利用地基基础直接随水平推力，不需立柱支承。例如：帐蓬或蒙古包，造型别致拱端部空间高度较小，常用于仓库或小型体育健身房2、（1）在地下拱脚间设置拉杆基础受力简单节省材料2拉杆拱

48、经济合理安全可靠（2）当做为屋盖结构时支承拱式屋盖的砖墙或柱子不随拱的水平推力，整个房屋如排架结构，用料较省。室内有拉杆存在，内景欠佳，若设吊顶则浪费空间（3）通过刚性水平结构传递给总拉杆需要有水平刚度很大的位于拱脚处的天沟板或副跨屋盖结构作为刚性水平构件以传递拱的推力。这些水平构件可看成一根水平放置的深梁，其刚度足够大时可认为柱子不承担水平推力，柱内力较小。室内无拉杆，可充分利用室内建筑空间，效果较好。3利用竖向承重结构来随受水平推力这种结构措施是建筑功能与结构需要有效结合的好方法，建筑大厅屋盖采用拱结构，侧面的框架可做为提供服务性的附属建筑，水平推力由侧面框架承受也可采用两侧斜柱墩，要求两

49、侧副框架必须具有足够的刚度。二从材料1钢结构拱可分为实腹式和格构式两种实腹式可作成弧形，格构式分段制做2 拱一般采用实腹式，I字形或矩形截面上大型预帛板还可做成折板拱，波形拱或网状简拮成为梁板合一结构节省材料，取得较好室内效果73选型与布置一构造1结构支承方式三铰拱两铰拱无铰拱2拱的 高ff影响拱的外形，拱身本助与拱推力与f成反比因此对于屋盖结构f=对于三铰拱和两铰拱，自防水时坡度应油毡屋面坡度3拱身截面实体式拱高度h=钢实体式高度h=钢格构式高度h=二结构布置1并列布置。等间距跨度并列布置，侧向刚度由支撑解决2径向布置。空间刚度和稳定性都比较好例加拿大蒙特利尔市梅字纳夫公司奥林匹克体育中心赛

50、车场沿建筑横向在各肢 肋间布置双Y形肋形梁间镶丙烯酸酯玻璃，满足场内充足阳光。3环向布置古罗马万神庙4交叉布置构成圆形或正多边形平面例法国巴黎工业技术展览中心大厅屋顶再平方米 折算厚度仅180mm厚度与跨度之比鸡蛋壳厚跨 0.4mm/40mm用料省跨度大意大利都灵展览大厅，跨度m，采用 波形拱由每段长4.5m的预制钢丝水泥拱段组成，波宽2.5m高1.45m，先安装在临时支架上再局部现浇或整体。第八章：薄壳结构81概述（结构特点）一概述二1空间结构特点空间结构体系从单向板到双向板再到由板来说明空间结构受力状态的合理性受力状态的合理性一1薄壳结构的概念当壳体结构两个曲面之间的距离远远小于壳体的最小

51、曲率半径R时称为薄壳一般要求8R （蛋壳的 ）2发展广泛存在于自然界中，种子，果核，蛋壳，贝壳等人类伤生帛品广泛存在于日常生活中一锅，碗，帽，灯泡，乒乓球罗马及拜占庭穹顶的干裂（P110平法国首先密排拱短筒壳19801970年壳体结构盛行。我国1950筒壳屋顶1954年，北展馆1955年上展馆3优缺点优：材料省经济自重轻大跨曲面多样建筑造型丰富缺：施工复杂，费模板保温隔热效果不好，易开裂曲面易引起混响与反射，不适合于音响效果要求高的大会堂，影剧院等。吸声设备多用于市场食堂博物馆车站航站楼机库体育馆等二1受力特点双向受力受薄腹轴力和薄膜剪力的作用可在较大范围内随多种分布荷载不致发生弯曲空间整体工作性能好，内力比较均匀屋面覆盖结构与承重结构合一传力路