建筑结构选型总

建筑结构选型总第1页，课件共178页，创作于2023年2月绪论结构对于建筑的意义

建筑结构选型的原则

建筑结构的组成与分类

第2页，课件共178页，创作于2023年2月结构如同建筑的骨骼，要承受各种力的作用，形成支撑体系，是建筑物赖以存在的物质基础；通过满足技术要求来满足建筑的使用功能；形成特定的建筑造型；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。一、结构对于建筑的意义第3页，课件共178页，创作于2023年2月建筑结构的定义建筑结构是形成一定空间及造型，并具有承受人为和自然界施加于建筑物的各种荷载作用，使建筑物得以安全使用的骨架，用来满足人类的生产、生活需求以及对建筑物的美观要求。建筑结构是在建筑中，由若干构件（如梁、板、柱等）连接而构成的能承受各种外界作用（如荷载、温度变化、地基不均匀沉降等）的体系。第4页，课件共178页，创作于2023年2月建筑结构与建筑设计的关系（一）建筑结构是建筑三大构成要素中建筑技术的组成内容，是保证房屋安全的重要手段。建筑结构的型式是为了满足建筑功能要求，为创造建筑的美而服务。建筑结构与建筑设计是两个既相互独立又紧密联系的专业工种。第5页，课件共178页，创作于2023年2月建筑结构与建筑设计的关系（二）建筑结构是解决支撑体系问题，处于服务地位，由注册结构师完成。建筑设计是解决功能、适用和美观的问题，处于先行与主导地位，由注册建筑师完成。建筑设计必须和建筑结构有机结合起来，只有真正符合结构逻辑的建筑才具有真实的表现力和实际的可行性，富有建筑的个性。第6页，课件共178页，创作于2023年2月二、建筑结构选型的原则在建筑设计中，空间组合和建筑造型的主要环节是选择最佳结构方案，即结构选型。结构选型应遵循以下原则：（1）适应建筑功能的要求对于有些公共建筑，其功能有视听要求，如：体育馆为保证较好的观看视觉效果，比赛大厅内不能设柱，必须采用大跨度结构；大型超市为满足购物的需要，室内空间具有流动性和灵活性，所以应采用框架结构。第7页，课件共178页，创作于2023年2月（2）满足建筑造型的需要对于建筑造型复杂、平面和立面特别不规则的建筑结构选型，要按实际需要在适当部位设置防震缝，形成较多有规则的结构单元。（3）充分发挥结构自身的优势每种结构型式都有各自的特点和不足，有其各自的适用范围，所以要结合建筑设计的具体情况进行结构选型。第8页，课件共178页，创作于2023年2月（4）考虑材料和施工的条件由于材料和施工技术的不同，其结构形式也不同。例如：砌体结构所用材料多为就地取材，施工简单，适用于低层、多层建筑。当钢材供应紧缺或钢材加工、施工技术不完善时，不可大量采用钢结构。（5）尽可能降低造价当几种结构形式都有可能满足建筑设计条件时，经济条件就是决定因素，尽量采用能降低工程造价的结构形式。第9页，课件共178页，创作于2023年2月三、建筑结构的组成与分类建筑结构的组成主要包括各种构件：柱梁板桁架杆件网架杆件索膜第10页，课件共178页，创作于2023年2月建筑结构按材料分类混凝土结构砌体结构（砖、砌块、石）钢结构木结构索和膜结构组合结构其它金属结构（铝合金、不锈钢）第11页，课件共178页，创作于2023年2月建筑结构按受力和构造特点分类混合结构体系多层和高层建筑结构框架结构体系剪力墙结构体系平面结构体系：排架（桁架）、单层大跨度建筑结构门式刚架、拱空间结构体系：薄壳、网架网壳、悬索、索和膜第12页，课件共178页，创作于2023年2月第一章混合结构体系混合结构是指一个建筑物的承重体系中采用两种或两种以上的结构类型混合结构一般指砖混结构，即墙体、基础等竖向承重构件采用砖砌体结构，楼盖、屋盖等水平承重构件采用装配式或现浇钢筋混凝土结构砖墙既是承重结构，又是围护结构第13页，课件共178页，创作于2023年2月砌体结构所用材料便于就地取材，施工较简单，施工进度快，技术要求低，施工设备简单砌体结构刚度较大，强度低，整体性差，抗震性能差综合经济指标好，实际造价低廉平面布置灵活性差，使用面积较小，建筑立面效果厚实砖墙在防寒、隔热、隔音、抗风雨侵袭和化学稳定性等建筑物理性能方面较为优越、物美价廉，但自重较大适用于六层及以下的住宅、宿舍、办公室、学校、医院等民用建筑以及中小型工业建筑第一节优缺点和应用范围第14页，课件共178页，创作于2023年2月横墙承重方案纵墙承重方案纵横墙承重方案内框架承重方案与结构选型有关的构造要求第二节混合结构房屋的墙体布置第15页，课件共178页，创作于2023年2月横墙承重方案受力特点：楼层荷载通过板、梁传至横墙，横墙作为主要的竖向承重构件，纵墙仅起围护、隔断、自承重及形成整体的作用优点：横墙布置较密，房屋横向刚度大、整体刚度大，外纵墙立面处理较为方便、可开设较大的门窗洞口缺点：横墙间距小，导致房间布置灵活性差适用：宿舍、住宅等居住建筑第16页，课件共178页，创作于2023年2月纵墙承重方案无梁纵墙承重：板→纵墙→基础有梁纵墙承重：板→梁→纵墙→基础受力特点：纵墙是主要承重墙，横墙设置主要为满足房屋刚度及整体性需要，横墙间距可以较大优点：空间较大，平面布置灵活，墙体面积小缺点：刚度较差，纵墙受集中力处需加厚或设墙垛，纵墙门窗洞口大小和位置受限适用：需要大空间或隔墙布置灵活的房屋，如教学楼、办公楼、实验楼、医院、图书馆、食堂、仓库等第17页，课件共178页，创作于2023年2月纵横墙承重方案受力特点：为了满足建筑使用上的功能要求和结构的合理性，将纵墙和横墙均布置为承重墙体，采用预制短向楼板或现浇钢筋混凝土楼板优点：开间较横墙承重体系大缺点：房间布置灵活性较纵墙承重体系差适用：教学楼、办公楼、医院等建筑第18页，课件共178页，创作于2023年2月内框架承重方案受力特点：外墙采用砖墙，内部采用钢筋混凝土梁、柱和预制板，由外部砖墙和内部框架共同组成承重体系优点：内部空间大，梁的跨度较纵墙承重体系小缺点：外部砖墙和内部钢筋混凝土柱差别较大，房屋不均匀沉降导致结构附加内力较大，整体刚度较差适用：多层工业、商业和文教用房等建筑，或仅用于建筑的底层（门面），或底层框架结构、上部砖混结构第19页，课件共178页，创作于2023年2月与结构选型有关的构造要求横墙间距小些，可使结构整体性和空间刚度较好，还可防止地基不均匀沉降引起的墙体开裂纵墙宜贯通，可利于防止墙体开裂，且易于设置圈梁梁跨度较大时，其支承处应加设壁柱适当设置伸缩缝和沉降缝，可预防和减少墙体开裂房屋平、立面布置规则，房屋质量分布和刚度变化均匀，限制房屋的高度、层高和高宽比，设置防震缝，选用配筋砌体，设置圈梁和构造柱，可提高砌体结构的抗震性能第20页，课件共178页，创作于2023年2月装配式楼盖的优点：造价低，施工进度快装配式楼盖的缺点：整体性差，抗震性差现浇楼盖的优点：整体性好，抗震性好，布置灵活现浇楼盖的缺点：造价高，施工工期长装配整体式楼盖的特点：造价、工期介于上述两种之间，整体性和抗震性也介于上述两种之间第三节混合结构房屋的楼盖布置第21页，课件共178页，创作于2023年2月现浇楼盖（一）分为两种：单向板肋梁楼盖；双向板肋梁楼盖单向板和双向板的划分：长短边之比>3为单向板；长短边之比≤3为双向板梁板的经济跨度：单向板2～3m；双向板3～5m；次梁4～7m；主梁5~8m单向板肋梁楼盖荷载传递路线：板→次梁→主梁→柱（墙）→基础→地基双向板肋梁楼盖荷载传递路线：板→梁→柱（墙）→基础→地基第22页，课件共178页，创作于2023年2月现浇楼盖（二）不需做挠度验算的板、梁截面高度要求第23页，课件共178页，创作于2023年2月在大中城市不能作为承重体系，但在围护结构和隔墙方面仍广泛使用在农村和小城镇仍普遍使用，在抗震区使用应提高其抗震能力随着墙体改革的推进，着重新型轻质高效砌体材料的发展震害明显，倒塌破坏严重，在地震区倾向于限制使用第四节混合结构的现有地位和发展趋势第24页，课件共178页，创作于2023年2月第二章框架结构体系混合结构强度低，楼层较高时用料多、自重大，建筑有效面积随着楼层增加大大减少本章讲述的框架结构主要是指钢筋混凝土框架结构，较之砖砌体结构，钢筋混凝土框架结构自重小、强度高，可以用于更多楼层的承重结构体系一般用于不多于15层（不超过50米高度）的多层和高层房屋

第25页，课件共178页，创作于2023年2月钢筋混凝土框架的梁柱节点多为刚节点，建筑物整体性好因为刚节点的存在，梁跨中弯矩降低，从而可以跨越更大的跨度，空间布置更为灵活在建筑上能够提供较大的空间，平面布置灵活，适用性强抗侧刚度小、水平位移大，结构柔度较大第一节结构特点和优缺点第26页，课件共178页，创作于2023年2月框架的主要受力构件包括梁和柱梁、柱连接处一般为刚接连接，当为铰接连接时成为排架为利于结构受力合理，框架结构一般要求框架梁宜连通，框架柱在纵横两个方向上应与框架梁连接，梁、柱中心线宜重合，框架柱宜纵横对齐、上下对中为了使用功能或建筑造型的要求，框架结构可采用抽梁、抽柱、内收、外挑、斜梁、斜柱等形式第二节框架的组成与分类第27页，课件共178页，创作于2023年2月框架结构按施工方法分类全现浇框架：承重构件梁、柱、板均在现场绑扎、支模、浇筑、养护而成，整体性和抗震性较好，但现场工程量大、模板耗费多、工期长，在框架结构中使用最广泛装配式框架：梁、柱、板均为预制，用于钢结构框架半现浇式框架：梁、柱为现浇，板为预制，成本低，但整体性和抗震性差，应用较少装配整体式框架：梁、柱为预制，梁柱节点处现浇第28页，课件共178页，创作于2023年2月框架结构按承重方式分类全框架（纯框架）：荷载全部由框架梁、柱承担，墙体仅起围护、隔断作用，受力性能良好内框架（半框架）：荷载由内部框架和外部墙体共同来承担，整体性和抗震性差，易发生地基不均匀沉降底层框架混合结构：底层为框架结构或框架-剪力墙结构，上部为普通混合结构，整个结构上刚下柔，整体性和抗震性差第29页，课件共178页，创作于2023年2月结构布置是否合理，对结构的安全性、实用性以及造价影响很大确定合理的结构布置，需要充分考虑建筑的功能、造型、荷载、高度、施工条件等框架结构布置主要包括柱网布置和梁格布置，并满足抗震的要求第三节框架的结构布置、柱网尺寸

以及构件截面尺寸第30页，课件共178页，创作于2023年2月一、框架结构布置方案根据承重框架布置方向的不同，分为以下三种布置方案：1、主要承重框架横向布置

横向的梁为主梁，纵向的梁为连系梁。用于长宽比较大的房屋，可以有效提高其横向的抗侧力强度和刚度。此种布置在结构上较为合理，在建筑上利于立面处理和室内采光。矩形截面柱的长边为沿着房屋横向第31页，课件共178页，创作于2023年2月2、主要承重框架纵向布置纵向的梁为主梁，横向的梁为连系梁。横向连系梁截面高度较小，便于纵向管道通过而不影响净高。此种布置房屋横向刚度很差，只用于低层非抗震设防区的厂房。矩形截面柱的长边为沿着房屋纵向第32页，课件共178页，创作于2023年2月3、主要承重框架纵横双向布置纵横向的梁均为主梁。用于长宽比较小或抗震设防区的房屋，可使其纵横两个方向均具有足够的强度和刚度。此种布置适用性强、应用广泛。矩形截面柱的长边为沿着柱弯矩较大的方向第33页，课件共178页，创作于2023年2月二、框架柱网布置柱网布置应满足建筑功能的要求：在民用建筑中，柱网布置应与建筑隔墙布置相协调，常将柱子设在纵横墙交错处柱网布置应尽量简单、规则、整齐、间距适中、传力明确、受力合理：框架结构同时承受竖向荷载和水平荷载，并且在框架平面内承载能力较高柱网布置应便于施工：设计时尽量减少构件规格，尽量使梁、板布置也简单、规则，施工方便可加快施工进度、降低工程造价第34页，课件共178页，创作于2023年2月1、多层厂房的柱网尺寸柱距：一般可采用6m跨度：按柱网形式分为以下两种（1）内廊式——常用6.0＋2.4＋6.0（m）或6.9＋3.0＋6.9（m）（2）等跨式——常用6m、7.5m、9m、12m（从经济角度考虑不宜超过9m，最常用为6m）第35页，课件共178页，创作于2023年2月2、多层民用房屋的柱网尺寸柱距：3.3～6m（旅馆常为6～8m，即两个客房的开间之和）跨度：6～12m（从经济角度考虑不宜超过9m）造型复杂或特殊用途的建筑物，以及高层建筑，需要从实际情况和工程经验出发确定柱网布置第36页，课件共178页，创作于2023年2月三、框架构件截面尺寸的初步估算钢筋混凝土框架结构的承载能力取决于梁、柱的强度，其刚度亦与梁、柱的刚度直接相关，因此框架梁、柱截面尺寸的初步选择要考虑强度和刚度的需要：1、框架梁截面尺寸框架梁：截面高度h＝（～）跨长，且h≥400mm连系梁，次梁：截面高度h＝（～）跨长截面宽度b＝（～）h，且b≥200mm截面宽度b＝（～）h，且b≥200mm第37页，课件共178页，创作于2023年2月2、框架柱截面尺寸柱截面长边hc不宜小于300mm，圆柱截面直径不宜小于350mm柱净高与hc之比宜大于4，在抗震设防区应不小于3矩形柱截面长边与短边之比不宜大于3框架柱截面面积可按Ac≥（1.2～1.4）N

/

fc进行初步估算柱子所受轴力N＝18×楼面负载面积×其上楼层数（角柱可取22）第38页，课件共178页，创作于2023年2月四、抗震设防区框架结构体型与布置的要求抗震设计对房屋体型与结构布置有以下要求：1、房屋的平、立面宜用简单体型在水平荷载作用下，体型突变处受力较为复杂，若无法避免则应局部加强立面上有局部突变和刚度突变时应考虑鞭梢效应的影响屋顶突出结构（如女儿墙、建筑造型、水箱、电梯间、烟囱等）的震害较为严重为避免和减轻震害，屋顶突出结构可采用刚度渐变（突出部分逐步收小）的形式以及抗震性良好的材料和结构第39页，课件共178页，创作于2023年2月2、抗侧力结构的布置应尽可能使房屋的刚度中心与地震力合力作用线接近或重合房屋刚度中心与地震力合力作用线相距较远时，结构扭转变形较大，不利于抗震非结构构件（如填充墙、门窗、设备管道等）的震害可予以适当关注第40页，课件共178页，创作于2023年2月3、抗侧力结构的布置应尽可能使房屋各部分的刚度均匀，避免相差过分悬殊在地震力作用下，刚度相差过分悬殊的两部分结构之间会出现相互作用力，使得结构受力更为复杂如无法避免，可采用防震缝隔开刚度相差过分悬殊的两部分结构第41页，课件共178页，创作于2023年2月4、在地震烈度较高的抗震设防区，楼、电梯间不宜布置在结构单元的两端和拐角处在地震力作用下，结构单元两端和拐角处地震效应大、受力复杂各层楼板在楼、电梯间处都要中断，易发生震害如无法避免，应采用加强措施第42页，课件共178页，创作于2023年2月5、应注意控制房屋的侧向变形和层间相对变形可防止竖向荷载引起的附加弯矩的加剧防止填充墙的装修材料的破坏避免相邻房屋结构的相互碰撞减轻摇晃的感觉第43页，课件共178页，创作于2023年2月6、各层楼板应尽量设置在同一标高处或错开很少，避免采用复式框架同一楼层的楼板错开较多时，不利于抗震复式框架存在楼板多处中断的情况，框架柱刚度差别较大，易引起震害第44页，课件共178页，创作于2023年2月7、房屋高低层不宜用牛腿相连，宜用防震缝隔开房屋高低层连接处刚度相差悬殊，地震效应较大，牛腿连接处将产生很大的应力集中，震害严重8、柱子净高与截面长边之比宜大于4柱子净高与截面长边之比小于4时，在地震作用下，柱子通常发生剪切破坏，属于脆性破坏，应予以避免设备层较低或柱子半高处连有梁时，可能出现短柱第45页，课件共178页，创作于2023年2月房屋的抗震设计对于其安全性至关重要，需要在进行建筑方案设计时就考虑到抗震设计震害调查和工程经验表明，为了达到既安全又经济合理的要求，多高层框架结构的房屋高度有一定的适用范围框架结构的适用高度包含房屋的适用层数与高宽比两个方面，与结构布置、地震烈度、场地类别等有关第四节框架结构的适用层数与高宽比第46页，课件共178页，创作于2023年2月框架结构的变形与内力在竖向荷载作用下，框架的变形与弯矩随着框架的层数增加没有显著的变化在水平荷载作用下，框架的变形与弯矩随着框架的层数增加迅速加大框架结构的层数达到一定程度时，水平荷载产生的内力远远超过竖向荷载产生的内力水平荷载对设计其主要控制作用时，框架结构的优越性受到较大的限制第47页，课件共178页，创作于2023年2月框架结构的适用层数、高宽比与适用高度框架结构在水平荷载作用下，属于柔性结构，其抗侧移刚度较小，房屋较高时其安全性和经济效益下降框架结构适用层数：6～15层，10层左右最为经济框架结构常用高宽比：5～7场地类别为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类，规则的现浇钢筋混凝土框架结构最大适用高度：60m（烈度6度），55m（烈度7度），45m（烈度8度），25m（烈度9度）场地类别Ⅳ类或不规则结构的最大适用高度还应适当降低第48页，课件共178页，创作于2023年2月第三章剪力墙结构体系剪力墙结构较之框架结构，采用剪力墙来提供很大的抗剪强度和侧向刚度，从而提高整体结构的抗侧移刚度剪力墙就是以承受水平荷载为主要目的而设置的现浇钢筋混凝土成片墙体，在钢结构建筑中也可采用钢板剪力墙剪力墙结构体系主要包括以下三大类：框架-剪力墙（框剪）结构，（全）剪力墙结构，筒体结构适用于10层以上的高层或超高层房屋

第49页，课件共178页，创作于2023年2月框架-剪力墙结构，简称框剪结构，是在框架结构的基础上增设一定数量的横向和纵向剪力墙所构成的双重受力体系在整个体系中，框架仍占主体、以承担竖向荷载为主，剪力墙承担绝大部分的水平荷载，两者协同工作、扬长避短建筑结构相当于基础上的悬臂梁，剪力墙使得该悬臂梁在此位置形成深梁，加强了侧向刚度第一节各类剪力墙结构的性能、

特点与适用范围一、框架-剪力墙结构第50页，课件共178页，创作于2023年2月框架-剪力墙结构变形特点在水平荷载作用下，框架的变形总体来说属于剪切型，剪力墙的变形则属于弯曲型楼面处刚度可视为无穷大，因此此处框架和剪力墙变形协调，框架-剪力墙的变形总体来说属于弯剪型对于层间位移角，框架自上而下逐层增大、底层最大，而剪力墙相反、顶层最大，这样，框架-剪力墙结构下部是剪力墙制约框架变形，结构上部是框架制约剪力墙变形，从而整体结构各层的层间位移角较为均匀，减少了地震作用下非结构构件的破坏第51页，课件共178页，创作于2023年2月框架-剪力墙结构受力特点在框架-剪力墙结构中，剪力墙布置的数量一般不太多、受荷面积有限，故框架承担大部分竖向荷载剪力墙抗侧移刚度远大于框架，故剪力墙承担绝大部分水平荷载（一般在80％以上）框架楼层剪力分布较为均匀，最大值不发生在结构底部，一般是在（0.3～0.6）H之间剪力墙顶端剪力为负值（与框架间产生内部集中力），而在结构下部的剪力很大第52页，课件共178页，创作于2023年2月框架-剪力墙结构的适用范围框架-剪力墙结构属于半刚性结构体系，适用于10～20层房屋，最高不宜超过25层较之框架结构，框架-剪力墙结构中剪力墙的设置在一定程度上影响了建筑平面的灵活布置，适用于办公楼、旅馆、公寓、住宅等建筑以及一些工业厂房框架-剪力墙结构中剪力墙的布置可以较为灵活，可结合隔墙、山墙、电梯井、楼梯间等设置，减少对建筑使用功能上的妨碍第53页，课件共178页，创作于2023年2月框架-筒体结构当框架-剪力墙结构中的剪力墙集中在一处并形成筒体时，称为框架-筒体结构框架-筒体结构的筒体一般位于建筑物中央（也可见到位于一侧的），其框架一般位于筒体四周框架-筒体结构与框架-剪力墙结构的受力和变形特点类似，但因为筒体的存在，其刚度、强度、抗扭性能都增强了，故可以建造高达30～40层的建筑框架-筒体结构的剪力墙设置很集中，建筑平面布置可较为灵活，适用于公共建筑、办公楼和商业建筑等第54页，课件共178页，创作于2023年2月二、剪力墙结构房屋高度超过25层时，水平荷载的影响相当大，需要的剪力墙数量很大，需要采用全剪力墙结构结构整体性更强，抗侧移刚度更大，侧向变形更小，抗震性能更好，用钢量较省，施工相对简便快捷墙体较密，建筑平面布置和空间利用受到较大限制，且结构自重大、刚度大、地震反应大适用于10～40层的住宅、公寓和旅馆等第55页，课件共178页，创作于2023年2月底层大空间剪力墙结构住宅、公寓或旅馆等高层建筑中，往往底部1～3层作商店或停车场而需要大空间，可采用部分框支、部分落地的剪力墙结构，即底层大空间剪力墙结构底层大空间剪力墙结构的底层采用部分框架，故其抗侧移刚度有所削弱，易产生刚度突变而引起较大震害因为框支剪力墙刚度突变很大，在抗震设防区不允许单独使用，即不采用底层全部为框架的剪力墙结构第56页，课件共178页，创作于2023年2月大底盘大空间剪力墙结构底部楼层的商业用房往往扩大其面积，形成大面积裙房，裙房多采用框架结构，这种大空间裙房作为底盘、上部为一个或多个剪力墙塔楼的结构，称为大底盘大空间剪力墙结构，是高层商住楼的一种广泛应用的结构体系

第57页，课件共178页，创作于2023年2月三、筒体结构将房屋的剪力墙集中到房屋的外部或内部组成一个竖向、悬臂的封闭箱体时，可以大大提高房屋的整体空间受力性能和抗侧移能力，这种封闭的箱体称为筒体外部筒体和内部框架结合形成框筒结构，内筒和外筒结合（两者之间不再设柱）形成筒中筒结构筒体结构的剪力墙设置较为集中，建筑平面布置可较为灵活，适用于超高层公共建筑和商业建筑注意框筒结构与框架-筒体结构的区别第58页，课件共178页，创作于2023年2月多筒结构多筒结构主要分为两类：一类是将多个筒体合并在一起形成成束筒，一类是在筒体之间用刚度很大的水平构件相互联系而形成巨型框架成束筒的抗侧刚度比筒中筒更大，可以建造更高的建筑巨型框架不是由普通梁柱组成，而是由筒体作柱子，用高度很大（一层或几层楼高）的水平构件作梁，巨型框架梁可以隔若干层设置一根，巨型框架柱和巨型框架梁之间的小框架只承受竖向荷载成束筒和巨型框架结构均可建造100层以上的超高层建筑第59页，课件共178页，创作于2023年2月各种结构体系的适用层数（括号内为可建层数）砖混结构：5层以下（10）——低层建筑，竖向荷载为主框架结构：15层以下(20)——多高层建筑，水平荷载渐主框剪：10～20层（25）框架-筒体结构：10～40层（50）剪力墙结构：10～30层（40）高层建筑，水平荷载为主框筒结构：40～50层（55）筒中筒结构：40～60层（75）第60页，课件共178页，创作于2023年2月截面布置对刚度的影响设一方形小塔楼，边长5.2m，结构截面4m2方案一：由4根1m见方小柱组成，布置在建筑四角——其截面刚度为4根小柱截面刚度之和（I1＝4×1×13/12＝4/12m4）方案二：若将4根小柱合并为一根大柱，布置在建筑中央——其截面刚度为方案一的4倍（I2＝2×23/12＝4×4/12m4）方案三：若将4根小柱“拍扁”为四片0.2×5m的独立墙体，布置在建筑四边——其截面刚度为方案一的12.5倍（I3＝2×0.2×53/12＝12.5×4/12m4）方案四：若将方案三的四片独立墙体在墙角处连成整体，形成箱形截面——其截面刚度为方案一的50倍（I4＝(5.24－4.84)

/12＝50×4/12m4）第61页，课件共178页，创作于2023年2月第62页，课件共178页，创作于2023年2月剪力墙的形状与建筑物的平面布置和对水平荷载的反应有关，即从建筑分隔和受力角度来考虑剪力墙的形状决定了其截面的抗弯惯性矩的大小剪力墙的基本形状可分为开口截面和封闭截面两大类第二节剪力墙的形状和布置原则一、剪力墙的形状第63页，课件共178页，创作于2023年2月二、剪力墙结构布置原则房屋平、立面布置简单对称，利于布置剪力墙和整体刚度合理远离房屋重心，降低房屋重心，可提高抗扭刚度抗侧力结构刚度中心接近水平荷载合力作用线，减轻扭转上下位置对齐，贯通全高，避免刚度突变增加剪力墙承担的竖向荷载，使其受力合理1、总则第64页，课件共178页，创作于2023年2月对于板式建筑，剪力墙布置宜均衡横向剪力墙的间距不宜太密，一般不小于6~8m纵向剪力墙一般设为二道、二道半、三道或四道建筑平面形状任意时，受力复杂处应加密剪力墙2、全剪力墙体系第65页，课件共178页，创作于2023年2月布置数量兼顾结构和经济，太少则抗侧力不足，太多浪费为保证楼板水平刚度，剪力墙间距不宜过大（≤4B）宜设在靠近建筑物两端处、楼电梯间和平面刚度变化处，若能纵横相连可增大整体刚度抗震设防区纵、横向均布置剪力墙横向剪力墙宜布置在房屋近端而非尽端，若布置在尽端增加基础难度（剪力墙嵌固较差），布置在中部不利于抗扭纵向剪力墙宜布置在中部，若布置在端部会使房屋变形受约束而产生温度应力和收缩应力3、框-剪体系第66页，课件共178页，创作于2023年2月采用现浇钢筋混凝土，混凝土强度等级不应低于C20有边框（嵌于梁柱间），厚度≥墙体净高/30且120mm；无边框，三、四级抗震等级时厚度≥墙体净高/25且160mm，一、二级抗震等级时厚度≥墙体净高/20且200mm厚度≥200mm应双层配筋，厚度<200mm可单层配筋，山墙及第一道内隔墙、楼电梯间墙、内纵墙均应双层配筋第三节剪力墙的主要构造要求一、剪力墙的材料、厚度和配筋第67页，课件共178页，创作于2023年2月二、剪力墙的开洞剪力墙的洞口沿竖向成列布置时，根据洞口的分布和大小，可分为实体剪力墙、整体小开口剪力墙、联肢剪力墙，多联单独剪力墙、框支剪力墙等剪力墙不开洞比开洞好，少开洞比多开洞好，开小洞比开大洞好，单排洞比多排洞好，洞口靠中比洞口靠边好第68页，课件共178页，创作于2023年2月变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝伸缩缝和防震缝仅需断开基础以上的房屋上部结构沉降缝需要将房屋连同基础一起断开宜两缝合一或三缝合一尽量不设变形缝，可通过设计方案的调整或构造措施避免设置变形缝后，被分开的几部分房屋在结构上完全独立第四节变形缝一、变形缝的设置第69页，课件共178页，创作于2023年2月二、变形缝的宽度变形缝宽度的确定原则：当结构产生伸缩变形、不均匀沉降或地震变形时，房屋各独立单元间不发生相互碰撞防震缝的宽度宜符合表中规定，并不小于7cm伸缩缝、沉降缝的宽度一般不小于5cm，且随房屋高度增加而加大防震缝兼作沉降缝时，应考虑地基不均匀沉降引起的附加变形，其宽度宜适当加大防震缝兼作伸缩缝时，应符合防震缝宽度的要求第70页，课件共178页，创作于2023年2月第四章高层建筑结构的

其它设计方法选择有效的建筑形式以控制侧移多高层建筑地下室设置与基础类型转换层在多高层建筑中的应用高层建筑的防火第71页，课件共178页，创作于2023年2月高层建筑的设计中，水平荷载起控制作用，如何有效的控制建筑物的侧移随着其高度的增加而愈发重要除了第三章讲述的采用不同的结构形式来控制侧移外，亦可以通过选择有效的建筑形式（建筑物外形）来既合理又经济的控制侧移平面为矩形的棱柱体建筑对侧移较为敏感，可采用对侧向力不甚敏感的建筑形式来提高建筑物的抗侧移刚度第一节选择有效的建筑形式以控制侧移第72页，课件共178页，创作于2023年2月一、外柱倾斜的建筑形式外柱倾斜设置，建筑物成为截锥体，其抗侧移刚度大大增加，侧移可减少10～50％二、上窄下宽的建筑形式将外部框架做成上窄下宽，也可减小侧移第73页，课件共178页，创作于2023年2月三、圆形或类圆形建筑形式圆形、类圆形结构受力较为合理，且其受风面小、风压值相对棱柱体建筑小得多四、三角形建筑形式平面为三角形的棱柱体建筑也是较为有效的形式第74页，课件共178页，创作于2023年2月五、新月形建筑形式新月形建筑类似竖向的悬臂壳体，其弯月般的外形可以象壳体一样工作，能有效地增强本身的抗侧移刚度结语合理的选用有效的建筑物外形，可以配合有效的结构形式，进一步提高结构的抗侧移刚度，使建筑物向更高发展，建筑设计方案也可更为灵活、新颖第75页，课件共178页，创作于2023年2月第二节多高层地下室设置与基础类型一、多高层地下室设置充当停车场，放置附属用房，节约地上建筑面积充当人防工事、防灾应急避难场所公共建筑、商业建筑的地下室与地铁站等公共交通连接提高建筑物嵌固能力，增加结构抗倾覆能力提高结构整体刚度，改善抗震性能减轻地基压力，提高建筑物层数第76页，课件共178页，创作于2023年2月二、多高层基础类型地面以上的结构称为上部结构，地面以下的结构称为下部结构或地下结构、亦即基础基础是建筑物的根基，是结构设计的重要组成部分，承担着将上部结构荷载传至地基的作用，是上部结构安全、适用的根本保障基础类型的选择对整体结构的影响很大，需要考虑多种因素并根据各类型的适用情况合理取用第77页，课件共178页，创作于2023年2月单独基础：用于地基条件较好（承载力高、土层均匀）的多层框架结构，亦称独立基础条形基础：用于上部荷载较大或地基较为软弱的多层框架结构，以提高基础的承载能力、刚度和整体性，减少基础的不均匀沉降十字交叉基础：用于采用条形基础不能满足强度和刚度要求时，可进一步增加基础底面积并提高基础刚度1、单独基础、条形基础和十字交叉基础第78页，课件共178页，创作于2023年2月当地基持力层略深或土层分布不均匀时，亦可采用刚性墙单独基础（以刚性墙连接各单独基础）或刚性墙条形基础上述几种基础类型因为底面积均较小，地基所能提供的承载能力较低，一般应用于层数较少的多层工业厂房和民用建筑中条形基础在地基条件较好时最多可用于6～9层的建筑物第79页，课件共178页，创作于2023年2月片笩基础：适用于建筑物层数较多或地基很软弱时，整个结构下大面积的笩片与地基接触，可传递很大的上部荷载片笩基础的刚度在地基极软弱且不甚均匀时，常难以满足要求，尤其是上部结构对基础不均匀变形敏感时更是如此箱形基础：适用于上部结构高度很大或地基极软弱时，由顶板、底板和内外壁组成非常刚强的箱体，具有较上述各类基础大得多的刚度和整体性箱形基础普遍用于高层建筑的下部结构，作为地下室2、片笩基础和箱形基础第80页，课件共178页，创作于2023年2月桩基础：用于上部荷载很大且地基软弱，或持力层很深，或持力层不均匀时，可配合其它形式基础联合使用桩基通过桩的表面摩擦力和桩头的支承力将上部荷载传递至地基根据荷载传递方式的不同，桩可分为摩擦桩和支承桩摩擦桩：主要通过桩的表面摩擦力来传递荷载，适用于持力层较深时支承桩：主要通过桩头的支承力来传递荷载，适用于持力层较浅时3、桩基础第81页，课件共178页，创作于2023年2月根据施工方法的不同，桩又可分为预制桩和灌注桩预制桩：将桩预制好再通过打桩机打入地基，用钢量很大灌注桩：通过现场机械钻孔或打入钢管成孔，再现场浇筑混凝土而成桩，用钢量较少选择基础形式需要考虑以下几个因素：上部结构的层数和荷载情况。层数越多，荷载越大，对基础强度和刚度的要求就越高上部结构的结构形式和结构体系。上部结构对地基不均匀变形越敏感，对基础刚度的要求就越高地基条件。如土层分布、各土层性能、地下水位情况等经济合理，施工便利。建筑物高度越大，基础工程在整个工程造价中所占的比例就越高第82页，课件共178页，创作于2023年2月现代建筑的尺度越来越大，对建筑空间多层次、多功能的要求也越来越高，综合性很强的建筑物越来越多转换层结构可以较好地满足上述建筑功能上的要求转换层属于水平结构，用来改变下方楼层柱网的布置，或过渡上下层剪力墙的布置，以获得特别的楼层柱网——创造大空间并将上部荷载传递到下面较少的结构构件上转化层（大梁）结构特殊，可达数个楼层高第三节转换层在多高层建筑中的应用第83页，课件共178页，创作于2023年2月一、转换层的基本特点“鸡腿柱”大梁与支承柱连接处应力高度集中，需要特殊的抗震构造设计竖向荷载成为转换层（大梁）设计的控制因素转换层（大梁）跨度很大，其挠度需要严格控制转换层尺度很大，浪费了一定的建筑空间，且其自重大、材料耗费多、造价高昂连续施工强度大，施工过程复杂，技术要求高第84页，课件共178页，创作于2023年2月二、转换层结构的设置原则转换层结构跨越底层建筑平面两端，将上部荷载集中于数个支承点处，亦称桥式结构转换层中部支承于一个强劲的筒体上，四面向外悬挑转换层（大梁）可以采用多种结构形式1、底层要求大空间2、任意层上要求敞开空间或改变柱网第85页，课件共178页，创作于2023年2月高层建筑具有建筑高度高、建筑面积大、功能综合性高、人员集中等特点，故其防火问题特别突出高层建筑一旦发生火灾，情况错综复杂，扑救难度大，极易引发群死群伤一些高层建筑存在先天设计缺陷、消防布局不合理，或者缺乏有效消防管理和设施维护防火设计属于建筑方案中的重要环节第四节高层建筑的防火第86页，课件共178页，创作于2023年2月一、结构防火火灾隐患：热工设备，电气设备火灾荷载：建筑物中的可燃物数量1、火灾的因素2、火灾控制阻止火灾蔓延到相邻建筑物：规定建筑物间距，或者设置外部防火墙阻止火灾在建筑物内部蔓延：设置防火分区，或者设置自动消防系统第87页，课件共178页，创作于2023年2月消防车抵达建筑物的通道需要一定的宽度和高度以及足够的承载能力建筑物内应多设消防队员接近起火中心的各种安全通道应有规定尺寸和容量的消防栓为灭火供水3、消防通道第88页，课件共178页，创作于2023年2月4、救护工作安全疏散通道是火灾时保障人身安全的首要条件安全疏散通道应尽可能不受气体和烟雾的影响高层民用建筑，特别是酒店、宾馆、卡拉OK厅、商场等人员密集场所均设有火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统和防排烟系统，发生火灾时，上述系统均应能联动动作，自动报火警，自动开启灭火系统和排烟系统第89页，课件共178页，创作于2023年2月5、结构防火方式结构防火分为被动防火和主动防火两种方式被动防火措施：（1）在火灾中保持建筑结构稳定的措施；（2）在水平和垂直两个方向上把建筑物划分为可控制火灾的若干区段；（3）布置安全疏散通道主动防火措施：（1）火灾自动报警装置，如烟火探测器；（2）自动灭火装置，如喷水器第90页，课件共178页，创作于2023年2月二、防火措施的范围结构防火的目的：人身保护，以及防止建筑物本身和毗邻财产的物质损失1、结构防火的目的2、人身保护（一级防火）人身的保护与抢救是防火设计的首要问题采取预防措施的内容和范围不能以经济尺度来衡量，而应由一系列对人身的潜在危害来决定人身伤害可能性很小时，可减少相应保护措施第91页，课件共178页，创作于2023年2月3、财产保护（二级防火）为防止物质损失，应采取措施阻止火灾蔓延，并防止建筑物倒塌高层建筑投资规模大，我国社会经济还不甚发达，在设计中既要考虑到消防的安全性，又要考虑到投资的合理性可以通过合理的防火设计，有效地安排消防设施的数量和位置，在保证安全可靠的同时达到经济合理，尽量节省消防设施的投资，并方便其日常管理与维护第92页，课件共178页，创作于2023年2月4、防火有效时间结构防火的措施只须在一个有限的范围内或一个有限的时间内保持有效如：（1）安全疏散通道应在建筑物内所有人员来得及撤离前保持安全通行；（2）防火墙和重要的承重构件应在规定时间内保持稳定“完全防火”并不是防火的目的，过高的防火规定会造成费用大增和浪费第93页，课件共178页，创作于2023年2月5、防火程度与范围的标准结构防火的要求及其防火措施的范围，取决于众多因素一般准则为：无可燃物则无须保护，无人则无须人身保护如：（1）指定时间内建筑物内的人数；（2）建筑物内人员的活动能力；（3）火灾荷载的要求；（4）建筑物的面积和布置；（5）建筑物的高度，是否超过标准消防梯的到达高度；（6）消防队到达时间第94页，课件共178页，创作于2023年2月第五章门式刚架平面结构体系：门式刚架，薄腹梁，桁架，拱结构门式刚架的结构特点与适用范围门式刚架的类型与构造第95页，课件共178页，创作于2023年2月横梁与柱子的连接为刚接与铰接相比，刚接下横梁的跨中弯矩得以减少，故能适用于更大的跨度杆件少，制作方便，结构内部空间大，便于利用广泛应用于工业厂房（吊车起重量不能太大）、体育馆、仓库、礼堂、食堂等建筑门式刚架从材料上来看，可采用钢筋混凝土结构或钢结构第一节门式刚架的结构特点与适用范围第96页，课件共178页，创作于2023年2月从结构上来分类可分为：无铰刚架、两铰刚架和三铰刚架等三种无铰刚架属于超静定结构，结构刚度大，但柱底弯矩较大（基础造价大），且地基不均匀沉降会导致附加内力，应用很少三铰刚架属于静定结构，柱底无弯矩，且不会产生附加内力，但刚度较差，适用于小跨度和地基较差的情况两铰刚架与三铰刚架的情况较为接近，钢结构常用该形式第二节门式刚架的类型与构造第97页，课件共178页，创作于2023年2月门式刚架的外形选择主要考虑建筑排水和建筑造型的需要主要分为：单跨，双跨，多跨，带毗屋，带挑檐等形式第98页，课件共178页，创作于2023年2月门式刚架钢结构体系主要包括：主结构——刚架，吊车梁次结构——檩条，墙架柱（抗风柱），墙梁支撑结构——屋盖支撑，柱间支撑，系杆围护结构——屋面系统（屋面板、采光板、通风器等），墙面系统（墙板、门窗）第99页，课件共178页，创作于2023年2月第100页，课件共178页，创作于2023年2月第六章薄腹梁结构薄腹梁属于受弯构件，是用于屋盖的梁为了跨越较大的跨度，基于减轻自重的考虑，截面采用工字形或T形，从外观上看梁腹很薄，故称“薄腹梁”优点：制作、构造、设计、施工等简便，侧向刚度较大缺点：自重较大，适用跨度较小梁的高度可随着梁轴方向逐渐变化，以节省材料和更经济第101页，课件共178页，创作于2023年2月薄腹梁的设计尺寸由施工条件、钢筋布置、构造要求以及刚度等因素决定屋面坡度：1/8～1/12梁端部高度一般不小于60cm梁截面高度主要由刚度控制梁腹板宽度一般为6～10cm上翼缘宽度：取决于屋面板的支承稳定，可取25～40下翼缘宽度：取决于钢筋布置，可取20～30薄腹梁的设计要点和大致尺寸第102页，课件共178页，创作于2023年2月第七章桁架结构桁架的结构特点与优点桁架外形与内力的关系屋架形式与材料的关系屋架基本尺寸及其适用范围屋架结构的选型排架结构简介第103页，课件共178页，创作于2023年2月薄腹梁无法满足跨度继续增大的情况，从梁结构的应力分布出发，将材料布在应力较大的地方，可达到节省材料和减少自重的目的桁架结构从梁式结构发展而来，其实质是利用截面的几何特性，在截面面积不变的情况下增大其惯性矩和抵抗矩桁架结构杆件主要承受轴向力，可以较为充分地利用材料的强度，也因此较之受弯构件（梁）受力更为合理第一节桁架的结构特点与优点第104页，课件共178页，创作于2023年2月桁架结构的优点主要有：较之梁式结构可适用于更大的跨度可用钢筋混凝土、钢、木等多种材料制造由杆件组成，型式多样化，选型范围较广施工方便，可整体吊装，亦可高空拼装第105页，课件共178页，创作于2023年2月桁架是由杆件组成的平面格构体系，其节点可视为铰接连接，荷载一般作用于节点上平行弦桁架的杆件内力不均匀，弦杆的内力两端小而跨中大，腹杆的内力两端大跨中小三角形桁架的杆件内力亦不均匀，弦杆的内力两端大而跨中小，腹杆的内力两端小跨中大拱形桁架的杆件内力较为均匀，其外形与简支梁弯矩图相似，受力较为合理，结构形式较为理想，故经济性较好第二节桁架外形与内力的关系第106页，课件共178页，创作于2023年2月当屋面板宽度与上弦节间长度不等时，或吊顶梁间距下弦与下弦节间长度不等时，上、下弦将产生节间荷载，上、下弦杆将由承受轴向力转变为承受轴向力和弯矩，材料的强度将得不到充分利用，材料用量会增加桁架节间的划分应考虑屋面板、檩条、吊顶梁等的布置要求，尽量使荷载作用在节点上钢屋架常采用再分式来减少上弦的节间长度，以使屋面荷载直接作用在上弦节点上第107页，课件共178页，创作于2023年2月用于房屋上的桁架称为屋架屋架形式根据材料的不同，可分为木屋架、钢屋架、钢-木组合屋架、轻型钢屋架、钢筋混凝土屋架、预应力混凝土屋架、钢筋混凝土-钢组合屋架等屋架形式根据外形的不同，可分为三角形屋架、梯形屋架、拱形（折线形）屋架、平行弦屋架等各种材料的力学性能各不相同，由不同材料制造的屋架也采用各不相同的形式第三节屋架形式与材料的关系第108页，课件共178页，创作于2023年2月一、木屋架木屋架的典型形式为豪式屋架，其特点有：（1）节间大小均匀，杆件内力变化较为均匀；（2）腹杆长度与杆件内力变化相一致，两者较为协调；（3）节点处杆件不多，易于木屋架所用的齿联结豪式木屋架的适用跨度为9～21m，最经济跨度为9～15m，节间长度为1.5～2.5m屋架跨度超过15m时，常采用竖杆为钢杆、其它杆件为木杆的钢-木组合豪式屋架第109页，课件共178页，创作于2023年2月二、钢屋架常用形式为三角形屋架、梯形屋架和平行弦屋架等轻型钢屋架的常用形式为芬克式屋架和三铰拱式屋架芬克式屋架的特点：（1）上弦受压杆较短，与钢结构受压存在稳定问题相适应；（2）下弦中段受拉杆较长，与钢结构受拉不存在稳定问题相适应钢屋架适用于大跨度情况，轻型钢屋架适用于小跨度情况第110页，课件共178页，创作于2023年2月三、钢筋混凝土屋架钢筋混凝土屋架无固定形式，为节点构造简单起见，每个节点处杆件数不多于5根，且杆件夹角不小于30o第111页，课件共178页，创作于2023年2月屋架跨度一般以3m为模数弦杆通常设计为等截面，以方便设计和施工；故确定屋架的形式时，应尽量使弦杆内力分布基本相同屋架上弦的坡度应与屋面材料及其防水构造相适应，瓦类屋面坡度应大些，大型屋面板并做卷材防水时可平缓些屋架的高度应根据刚度条件满足一定的高跨比，即确定最小高度；最大高度则取决于运输界限；经济高度应根据杆件总自重最小来确定第四节屋架基本尺寸及其适用范围第112页，课件共178页，创作于2023年2月一、三角形屋架三角形屋架形成坡屋顶，造型美观，适用于较小跨度上弦坡度较陡，利于屋面排水瓦类屋面的坡度i为1/2～1/3；高跨比h/l为1/4～1/6第113页，课件共178页，创作于2023年2月二、梯形屋架梯形屋架空间较大，便于管道和人员通过，可用于剧院等端部高度为1.8～2.2m；节间长度上弦为3m、下弦为6m；坡度i为1/12；高跨比h/l为1/6～1/8梯形钢屋架可采用再分式来减少受压上弦的长度第114页，课件共178页，创作于2023年2月三、拱形（折线形）屋架拱形屋架上弦呈抛物线形，为制作方便多采用折线性屋架高跨比f/l为1/6～1/8第115页，课件共178页，创作于2023年2月四、平行弦屋架平行弦屋架腹杆规格统一，制作方便杆件内力分布不均匀，但杆件截面仍应力求统一；故不宜用于杆件内力相差悬殊的情况上弦水平，可用于厂房中的吊车梁和托架梁第116页，课件共178页，创作于2023年2月五、无斜腹杆屋架无斜腹杆屋架结构造型简单，便于制作屋面板可支承在下弦杆上，构成下沉式或横向天窗，故可省去天窗架并降低厂房高度，综合经济效益较好第117页，课件共178页，创作于2023年2月六、钢筋混凝土-钢组合屋架受压上弦和腹杆采用钢筋混凝土杆件，受拉下弦和腹杆采用钢拉杆，可以充分利用材料的优势，故自重轻、省材料常用形式包括：折线形屋架，下撑式五角形屋架，三铰、两铰屋架第118页，课件共178页，创作于2023年2月七、板状屋架上弦采用钢筋混凝土屋面板，下弦和腹杆采用钢材屋架与屋面板合而为一，传力简捷，省材料、自重轻，经济指标较好制造复杂，构造不便第119页，课件共178页，创作于2023年2月屋架的选型必须综合考虑建筑物的使用要求、建筑造型、屋面防水构造、跨度和荷载大小、材料供应、施工技术条件等因素，并进行全面的技术经济分析，做到受力合理、技术先进、经济适用、外形美观和制造简便建筑跨度在36m以上时宜选用钢屋架有振动、腐蚀或高温车间，宜选用预应力钢筋混凝土屋架相对湿度大于75％、通风不良或有腐蚀性介质的建筑不宜选用木屋架和钢屋架第五节屋架结构的选型第120页，课件共178页，创作于2023年2月排架结构一般由预制的钢筋混凝土屋架、吊车梁、柱、基础等组成，多用于单层工业厂房工业厂房与民用房屋相比，基建投资多，占地面积大，常受生产工艺条件的制约排架结构传力明确，构造简单，有利于实现设计标准化、构件生产工业化以及施工机械化，提高建筑工业化水平第六节排架结构简介第121页，课件共178页，创作于2023年2月一、排架结构的类型柱头与屋架铰接，柱脚与基础刚接根据生产工艺与使用要求，排架可做成单跨和多跨，亦可做成等高、不等高和锯齿形等跨度可达30m，高度可达30m以上，吊车吨位可达150t以上第122页，课件共178页，创作于2023年2月二、排架结构的组成单层厂房排架结构通常由屋面板、屋架、吊车梁、排架柱、抗风柱、基础梁、基础等构件组成上述构件分别组成屋盖结构、横向平面排架、纵向连系体系、围护结构等（1）屋架结构：分为有檩体系与无檩体系，有檩体系由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑组成，无檩体系由大型屋面板、屋架及屋盖支撑组成，前者用于小型厂房，后者用于大、中型厂房第123页，课件共178页，创作于2023年2月第124页，课件共178页，创作于2023年2月（2）横向平面排架：由屋架、横向柱列及基础等组成，是厂房基本承重结构第125页，课件共178页，创作于2023年2月（3）纵向连系体系：由纵向柱列、连系梁、吊车梁、柱间支撑及基础等组成，主要传递纵向水平力（4）围护结构：由纵墙、横墙（山墙）、抗风柱及基础梁等组成，主要承受墙体自重和其上的风荷载第126页，课件共178页，创作于2023年2月第八章拱结构拱的受力特点与适用范围拱的类型拱轴的形式与合理轴线拱水平推力的平衡拱的截面形式与主要尺寸拱的结构选型与布置第127页，课件共178页，创作于2023年2月拱在竖向荷载下，两端支承处产生竖向反力和水平推力，使拱内产生轴向压力，并大大减小了跨中弯矩拱结构的材料利用率高，可充分利用抗压强度较高而抗拉强度差的圬工材料（石材、砖、混凝土）来建造拱桥，现在多采用钢筋混凝土、钢材、钢管混凝土等来建造拱结构桥梁和民用建筑拱的形式多种多样，有利于丰富建筑外形，不仅适用于大跨度结构（桥梁），也适用于中小跨度的房屋建筑（展览馆、体育馆、商场等公共建筑物和商业建筑物）第一节拱的受力特点与适用范围第128页，课件共178页，创作于2023年2月按建造材料，可分为砖石砌体拱结构、钢筋混凝土拱结构、钢管混凝土拱结构、钢拱结构、胶合木拱结构等按结构组成，可分为无铰拱、两铰拱和三铰拱按有无水平推力，可分为无系杆拱和有系杆拱按拱轴形式，可分为半圆拱和抛物线拱等按拱身截面，可分为实腹式和格构式、等截面和变截面等按支承方式，可分为上承式、下承式和中承式第二节拱的类型第129页，课件共178页，创作于2023年2月第130页，课件共178页，创作于2023年2月确定拱轴的形式主要考虑拱的合理轴线以及拱的矢高在一定荷载作用下，使拱处于无弯矩状态的拱轴曲线，称为拱的合理轴线，其形式与支承条件和荷载形式有关三铰拱在均布竖向荷载作用下，合理拱轴为一抛物线；在垂直拱轴均布压力下，合理拱轴为一圆弧线拱的矢高对拱的外形影响很大，直接影响建筑造型和构造处理，还影响拱身轴力和拱脚推力的大小（水平推力与矢高成反比）第三节拱轴的形式与合理轴线第131页，课件共178页，创作于2023年2月第132页，课件共178页，创作于2023年2月拱的矢高的合理选择：（1）满足建筑造型和建筑使用功能的要求——矢高决定了建筑内部空间的大小和建筑外形（2）尽量使结构受力合理——矢高小，则水平推力大，拱身轴力大；矢高大，则相反，可降低基础造价，但拱身长度增大、上部结构用料增加、风力影响大（3）满足屋面排水构造的要求——对于瓦屋面，要求屋面坡度较大，则矢高较大拱的矢高一般取为(1/8～1/2)跨度，经济范围为(1/7～1/5)跨度；系杆拱的矢高较小；落地拱的矢高较大第133页，课件共178页，创作于2023年2月拱为有推力的结构，拱脚（支座）应能可靠地承受水平推力，从而保证拱结构发挥作用对于无铰拱、两铰拱等超静定结构，在水平推力下拱脚的变位会引起结构较大的附加内力（弯矩），应严格限制实际工程中采用以下方式来平衡拱脚的水平推力：落地拱、竖向结构承担、系杆拱和刚性水平结构传递给总拉杆等第四节拱水平推力的平衡第134页，课件共178页，创作于2023年2月一、落地拱——利用地基基础直接承受水平推力拱脚落地与基础刚接，基础尺寸很大、用料多、造价较高为更有效地抵抗水平推力，基础底部常做成斜面形状适用于水平推力不太大或地质条件较好时第135页，课件共178页，创作于2023年2月二、水平推力由竖向结构承担亦用于无系杆拱，水平推力由支承拱脚的竖向结构承担要求竖向结构及其基础有足够大的刚度来抵抗拱的反力扶壁墙墩适用于小跨度、推力小时，如哥特式建筑斜柱墩适用于较大跨度、推力大时，可做到传力合理、经济美观，如西安秦始皇兵马俑展览厅拱跨较大、两侧有边跨附属用房时，可由边跨结构来提供拱脚反力，边跨结构可为单层或多层、单跨或多跨的墙体或框架结构，如北京崇文门菜市场第136页，课件共178页，创作于2023年2月三、系杆拱——水平推力由系杆直接承担两端拱脚之间用钢杆连系起来，利用钢杆受拉来抵抗拱的水平推力，水平拉杆所承受的拉力等于拱的水平推力，故传力路线简短、构造合理、安全可靠可用于搁置在墙、柱上的屋盖结构，也可用于落地拱结构作为屋盖结构时，竖向承重构件不承担水平推力，相当于排架结构，屋架及柱子用料经济，但室内可见水平系杆、影响净高，应用受到限制为了避免系杆太长而在自重作用下下垂太大，可设置吊杆来减少拉杆的自由长度第137页，课件共178页，创作于2023年2月四、水平推力由刚性水平结构传递给总拉杆仅在结构两端山墙处设置拉杆，水平推力由拱脚标高处的刚性水平构件（可为圈梁、天沟板、副跨现浇钢筋混凝土屋盖等）传递给总拉杆若刚性水平构件在其平面内刚度足够大，则可认为竖向承重结构顶部不承担水平推力优点：室内无系杆，建筑空间利用率高第138页，课件共178页，创作于2023年2月拱身可做成实腹式和格构式两种型式，一般采用等截面钢筋混凝土拱一般采用实腹式，拱身的截面高度可按拱跨的1/30～1/40估算，截面宽度为25～40cm钢结构拱多采用格构式，拱身的截面高度，格构式按拱跨的1/30～1/60，实腹式按拱跨的1/50～1/80当拱身内力（轴压力、弯矩）沿轴向改变较大时，可采用变截面形式，即改变拱身截面高度而保持宽度不变第五节拱的截面形式与主要尺寸第139页，课件共178页，创作于2023年2月拱的截面除了常用的矩形截面外，还可采用Ｔ形截面、双曲拱、波形拱、折板拱等更大跨度的拱可采用钢管、钢管混凝土截面，也可用型钢、钢管或钢管混凝土组成组合截面组合截面拱自重轻，截面回转半径大，其稳定性和抗弯能力大大提高，可以跨越很大的跨度，跨高比也可做得更大第140页，课件共178页，创作于2023年2月拱结构的选型需要考虑结构的支承形式、拱轴形式、拱的矢高、拱身形式、拱的结构布置与支撑体系设置静定三铰拱不会产生附加内力，但构造复杂，适用于地基特别软弱时，一般工程不大使用两铰拱和无铰拱属于超静定结构，要考虑基础不均匀沉降和温度变化引起的附加内力的影响两铰拱受力合理，用料经济，制作和安装简便，最常用无铰拱受力最为合理，但对支座要求高，适用于地基条件好或支承可靠时，一般用于桥梁结构，很少用于房屋建筑第六节拱的结构选型与布置第141页，课件共178页，创作于2023年2月拱结构根据建筑平面形式的不同，可以有以下布置方案：并列布置：建筑平面为矩形，可用等间距、等跨度、并列布置的平面拱结构，纵向需加支撑径向布置：建筑平面为非矩形，常采用径向布置的空间拱结构，其空间刚度和稳定性都较好环向布置：建筑平面为圆形，采用环向布置的空间拱结构最合理，各拱沿周围排列、拱脚相抵、推力互消井式布置：仿效井字梁布置，多向承受荷载、共同传力多叉布置：适用于任意建筑平面形状，围绕一个中心铰或环、径向布置辐射状的拱肋，呈多叉状的肋形拱，拱脚与拱顶多为铰接，多叉拱肋的顶端汇聚于中心，各叉拱脚形成的平面宜为正多边形或圆形第142页，课件共178页，创作于2023年2月第九章薄壳结构与平面结构体系不同，空间结构体系为空间受力，可以更好地解决大跨度屋盖的问题薄壳结构采用钢筋混凝土，其壳体内主要承受以压力为主的薄膜应力，且薄膜应力沿壳体厚度方向均匀分布，故材料强度能得到充分发挥；此外，壳体为曲面，处于空间受力状态，各向刚度均较大，故其厚度往往很小6m×6m的钢筋混凝土双向板，最小厚度需130mm；35m×35m的双向扁壳屋盖，壳板厚度仅需80mm第143页，课件共178页，创作于2023年2月薄壳必须具备的两个条件：曲面的；刚性的薄壳的结构组成：曲面的壳板；周边的边缘构件优点：强度高，刚度大，用料省，自重轻，覆盖大面积；曲面多样活，造型多变，曲线优美，表现力强适用于：展览厅，食堂，剧院，天文馆，厂房，飞机库等缺点：体型多为曲线、复杂多变，费工费模板，施工难度大；壳壁薄，保温隔热性能差，耐久性较差；某些壳体易产生回音不适用：对音响效果要求高的大会堂、体育馆、影剧院等第144页，课件共178页，创作于2023年2月薄壳的结构效能薄壳结构是一种薄得不至于产生明显弯曲应力，但厚度可以承受轴力和剪力的形抵抗结构形抵抗结构即将材料造成一定的形状从而获得一定强度和刚度的结构（薄纸卷起即可抗弯），获得此种能力靠的不是用料的增加、而是适当的形式薄壳结构赖以获得这种能力的“形”就是其曲面特征薄壳的结构效能就归功于曲面的曲率及其几何特征第145页，课件共178页，创作于2023年2月薄壳的型式以及典型曲面形式薄壳的型式有：球面壳，圆柱壳，双曲面壳，折结构，幕结构，等等薄壳的各种型式都是由若干曲面进行切割、组合而创造出来的，几种基本的曲面形式包括：1、旋转曲面由一平面曲线作母线绕其平面内的轴旋转而成该平面曲线可有不同形状，可用于得到球形曲面、旋转抛物线曲面、椭圆曲面和双曲面等第146页，课件共178页，创作于2023年2月2、平移曲面由一竖向曲线作母线沿作导线的另一竖向曲线平移而成椭圆抛物面：竖向抛物线沿凸向相同的抛物线平移而成双曲抛物面：竖向抛物线沿凸向相反的抛物线平移而成4、复杂曲面由上述基本曲面任意切取一部分或将曲线进行不同组合，可得到各种各样的复杂曲面曲面形式过于复杂，施工难度很大，很少采用第147页，课件共178页，创作于2023年2月3、直纹曲面由一直线的两端沿二固定曲线移动而成，施工方便应用多鞍壳、扭壳：前者亦可形成双曲抛物面；后者为一直线沿两根互相倾斜且不相交的直线移动而成柱面、柱状面：前者为一直线沿一竖向曲线移动而成；后者为一直线沿两根曲率不同的竖向曲线、并始终平行于一导平面移动而成锥面、锥状面：前者为一直线沿一竖向曲线移动、且始终通过一固定点而成；后者为一直线一端沿一直线、另一端沿一曲线、并始终平行于一导平面移动而成第148页，课件共178页，创作于2023年2月第十章网架结构网架的受力特点与适用范围平板网架的结构形式及其选型平板网架的主要尺寸网架的杆件和节点网架的支承方式网架的屋面做法第149页，课件共178页，创作于2023年2月网架是由平面桁架发展而来，是由复杂的杆件系统组成超静定次数极高的空间结构在节点荷载作用下，网架的杆件主要承受轴力，能够充分发挥材料的强度，自重轻，较为节省材料网架结构各杆件互相起支撑作用，故其整体性强、稳定性好、空间刚度大、抗震性能好，支承跨度更大，用料更省网架的结构高度较小，可有效利用建筑空间，且能利用较小规格的杆件建造大跨度结构，还具有杆件类型统一、便于工业化生产、可地面拼装再整体吊装等优点第一节网架的受力特点与适用范围第150页，课件共178页，创作于2023年2月网架结构可分为平板网架和曲面网架平板网架均为双层网架，双层网架有上、下弦之分曲面网架可为单层、双层、单曲、双曲等形式网架杆件多为钢管或角钢制作，节点多为空心球节点或钢板焊接节点平板网架与网壳相比，是一种无水平推力的空间结构，支座构造较为简单，便于下部支承结构的处理网架结构的适用性很强，应用很广泛，造型灵活而恢宏第151页，课件共178页，创作于2023年2月第二节平板网架的结构形式及其选型平板网架从结构形式方面可以分为以下两大类：交叉桁架体系网架：由不同方向的平行弦桁架相互交叉组成角锥体系网架：由三角锥、四角锥、六角锥等各种锥体单元组成，较之交叉桁架体系网架，其刚度更大、受力性能更好第152页，课件共178页，创作于2023年2月一、交叉桁架体系网架是由许多上下弦平行的平面桁架相互交叉联成一体的网状结构，可由两向或三向相互交叉的桁架组成两向交叉为90o正交或任意角度相交，三向交叉的交角为60o由两组相互交叉成90o（“正交”）的平面桁架组成，且两组桁架分别与其相应的建筑平面边线平行（“正放”）适用于四点支承的正方形建筑平面，跨度宜为30～60m网格平面为几何可变，必须加设水平支撑1、两向正交正放网架（井字形网架）第153页，课件共178页，创作于2023年2月由三组互成60o的平面桁架相交而成刚度更大，内力均匀，但杆件多，适宜采用钢管杆件球节点适用于大跨度建筑（＞60m），特别适合于三角形、多边形和圆形的建筑平面3、三向交叉网架由两组相互交叉成90o（“正交”）的平面桁架组成，且两组桁架分别与其相应的建筑平面边线成45o（“斜放”）适用于周边支承的矩形建筑平面，刚度较大、用料较省，用于大跨度经济效果好2、两向正交斜放网架第154页，课件共178页，创作于2023年2月二、角锥体系网架锥体网架因不是桁架交叉组成，故网架的上下层网格之间设有竖向腹杆，即锥体的棱角斜杆可预制成标准锥体单元，方便加工、运输、存放、安装三角锥网架：上下弦平面均为三角形网格抽空三角锥网架：基于三角锥网架，抽去部分三角锥单元的腹杆和下弦杆而成，上弦面为三角形网格，下弦面为三角形和六边形网格或全部为六边形网格1、三角锥体网架（a）第155页，课件共178页，创作于2023年2月抽空三角锥网架杆件减少、用料较省、构造较易，但刚度稍差，适用于较小跨度的三角形、六边形和圆形建筑平面蜂窝形三角锥网架：上弦面为三角形和六边形，下弦面为六边形网格，适用于周边支承的中小跨度六边形、矩形和圆形建筑平面三角锥体系网架受力均匀，空间刚度较其他类型的网架大在大跨度建筑中应用广泛，适用于矩形、三角形、六边形和圆形等建筑平面1、三角锥体网架（b）第156页，课件共178页，创作于2023年2月上下弦平面均为正方形网格且相互错开半格，使下弦网格的角点对准上弦网格的形心，再用斜腹板将上下弦的网格节点连接起来，即形成一个个互连的四角锥体正方四角锥网架：单元底边与相应的建筑平面边线平行，锥尖可向上、亦可向下；受力均匀、刚度较好，上下弦面均为四角形，杆件统一、构造简单；但杆件量大、用料较多；适用于周边支承的中小跨度接近正边形建筑平面，也适用于大柱网、点支承、设有悬挂吊车的工业厂房2、四角锥体网架（a）第157页，课件共178页，创作于2023年2月正方抽空四角锥网架：基于正方四角锥网架，为节约钢材、采光通风，适当抽去一部分四角锥单元的腹杆和下弦杆，使得下弦网格尺寸扩大一倍斜方四角锥网架：上弦与建筑平面边线成45o，下弦与建筑平面边线平行或垂直，上弦杆长为下弦杆长的0.7倍，上弦受压、下弦受拉，受力合理、节点处杆件少、构造简单，适用于中小跨度的矩形平面建筑六角锥体网架：杆件多、节点构造复杂、施工困难，少用2、四角锥体网架（b）第158页，课件共178页，创作于2023年2月三、网架的结构选型平面形状为矩形的周边支承网架，当其长宽比小于等于1.5时，宜选用斜放四角锥、正放抽空四角锥、两向正交斜放、两向正交正放、正放四角锥网架平面形状为矩形的周边支承网架，当其长