建筑结构工程认识实习报告

一、实习目的：1、初步了解建筑结构工程专业背景方向的知识构成。2、了解建筑结构工程系统的基本建筑与结构。3、初步认识建筑结构工程相关知识体系。4、锻炼学生分析问题和解决生产实际问题的能力。二、实习时间：2011年10月22日三、实习地点：燕郊某工业厂房及北京交通大学土木工程结构实验室四、实习过程：乘车至此工业厂房参观学习有关钢结构厂房的知识，了解不同结构在总体结构中的不同作用。回至交大，参观混凝土结构。建筑结构工程相关专业知识建筑结构是指在建筑物（包括构筑物）中，由建筑材料做成用来承受各种荷载或者作用，以起骨架作用的空间受力体系。钢结构工程是以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性和耐腐性较差。主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和仓库等大跨度结构、高层和超高层建筑等。钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。钢结构又分轻钢和重钢。判定没有一个统一的标准，很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白，可以以一些数据综合考虑并加以判断。另外还有无热桥轻钢结构体系，钢结构建筑本身是不节能的，本技术用巧妙的特种连接件解决了建筑的冷热桥问题；小桁架结构使电缆和上下水管道从墙里穿越，施工装修都方便；无比节能是世界上唯一的一家以冷弯薄壁型钢建7层住宅的建筑体系。中国虽然早期在铁结构方面有卓越的成就，但由于2000多年的封建制度的束缚，科学不发达，因此，长期停留于铁制建筑物的水平。直到19世纪末，我国才开始采用现代化钢结构。新中国成立后，钢结构的应用有了很大的发展，不论在数量上或质量上都远远超过了过去。在设计、制造和安装等技术方面都达到了较高的水平，掌握了各种复杂建筑物的设计和施工技术，在全国各地已经建造了许多规模巨大而且结构复杂的钢结构厂房、大跨度钢结构民用建筑及铁路桥梁等，我国的人民大会堂钢屋架，北京和上海等地的体育馆的钢网架，陕西秦始皇兵马佣陈列馆的三铰钢拱架和北京的鸟巢等。轻钢结构的楼面由冷弯薄壁型钢架或组合梁、楼面OSB结构板，支撑、连接件等组成。所用的材料是定向刨花板，水泥纤维板，以及胶合板。在这些轻质楼面上每平方米可承受316～365公斤的荷载。迈特建筑轻钢结构住宅的楼面结构体系重量仅为国内传统的混凝土楼板体系的四分之一到六分之一，但其楼面的结构高度将比普通混凝土板高100～120毫米。轻钢结构住宅的墙体主要由墙架柱、墙顶梁、墙底梁、墙体支撑、墙板和连接件组成。迈特建筑轻钢结构住宅一般将内横墙作为结构的承重墙，墙柱为C形轻钢构件，其壁厚根据所受的荷载而定，通常为0.84～2毫米，墙柱间距一般为400～600毫米，迈特建筑轻钢结构住宅这种墙体结构布置方式，可有效承受并可靠传递竖向荷载，且布置方便，但迈特建筑轻钢结构住宅墙体结构不能承受水平荷载。混凝土结构，以混凝土为主制作的结构。包括素混凝结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。优点和其他材料的结构相比，混凝土结构的主要优点是：整体性好，可灌筑成为一个整体；可模性好，可灌筑成各种形状和尺寸的结构；耐久性和耐火性好;工程造价和维护费用低。缺点主要缺点是：混凝土抗拉强度低，部分地采用了钢筋混凝土楼板。容易出现裂缝；结构自重比钢、木结构大；室外施工受气候和季节的限制；新旧混凝土不易连接，增加了补强修复的困难。在大跨度的公共建筑和工业建筑中，常采用钢筋混凝土桁架、门式刚架、拱、薄壳等结构形式。在工业建设中已经广泛地采用了装配式钢筋混凝土及预应力混凝土。为了节约用地；在工业建筑中多层工业厂房所占比重有逐渐增多的趋势，在多层工业厂房中除现浇框架结构体系以外，装配整体式多层框架结构体系已被普遍采用。并发展了整体预应力装配式板柱体系，由于其构件类型少，装配化程度高、整体性好、平面布置灵活，是一种有发展前途的结构体系。同时升板结构、滑模结构也有所发展。此外，如电视塔、水培、水池、冷却塔、烟囱、贮罐、筒仓等特殊构筑物也普遍采用了钢筋混凝土和预应力混凝土。混凝土结构在水利工程、桥隧工程、地下结构工程中的应用也极为广泛。钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁也有很大的发展。随着混凝土结构在工程建设中的大量使用，我国在混凝土结构方面的科学研究工作已取得较大的发展。在混凝土结构基本理论与设计方法、可靠度与荷载分析、单层与多层厂房结构、大板与升板结构、高层、大跨、特种结构、工业化建筑体系、结构抗震及现代化测试技术等方面的研究工作都取得了很多新的成果，基本理论和设计工作的水平有了很大提高，已达到或接近国际水平。混凝土结构主要种类素混凝土素混凝土是针对钢筋混凝土、预应力混凝土等而言的。素混凝土是钢筋混凝土的重要组成部分，由水泥、砂（细骨料）、石子（粗骨料）、矿物参合料、外加剂等，按一定比例混合后加一定比例的水拌制而成。普通混凝土干表观密度为1900～2500kg/m3，是由天然砂、石作骨料制成的。当构件的配筋率小于钢筋混凝土中纵向受力钢筋最小配筋百分率时，应视为素混凝土结构。这种材料具有较高的抗压强度，而抗拉强度却很低，故一般在以受压为主的结构构件中采用，如柱墩、基础墙等。钢筋混凝土当在混凝土中配以适量的钢筋，则为钢筋混凝土。钢筋和混凝土这种物理、力学性能很不相同的材料之所以能有效地结合在一起共同工作，主要靠两者之间存在粘结力，受荷后协调变形。再者这两种材料温度线膨胀系数接近，此外钢筋至混凝土边缘之间的混凝土，作为钢筋的保护层，使钢筋不受锈蚀并提高构件的防火性能。由于钢筋混凝土结构合理地利用了钢筋和混凝土两者性能特点，可形成强度较高，刚度较大的结构，其耐久性和防火性能好，可模性好，结构造型灵活，以及整体性、延性好，适用于抗震结构等特点，因而在建筑结构及其他土木工程中得到广泛应用。预应力混凝土预应力混凝土是在混凝土结构构件承受荷载之前，利用张拉配在混凝土中的高强度预应力钢筋而使混凝土受到挤压，所产生的预压应力可以抵销外荷载所引起的大部分或全部拉应力，也就提高了结构构件的抗裂度。这样的预应力混凝土一方面由于不出现裂缝或裂缝宽度较小，所以它比相应的普通钢筋混凝土的截面刚度要大，变形要小；另一方面预应力使构件或结构产生的变形与外荷载产生的变形方向相反（习惯称为“反拱”），因而可抵销后者一部分变形，使之容易满足结构对变形的要求，故预应力混凝土适宜于建造大跨度结构。混凝土和预应力钢筋强度越高，可建立的预应力值越大，则构件的抗裂性越好。同时，由于合理有效地利用高强度钢材，从而节约钢材，减轻结构自重。由于抗裂性高，可建造水工、储水和其它不渗漏结构。一、建筑结构类型建筑结构按使用材料、用途、建筑高度和结构体系有多种分类。按所用材料分类建筑结构分为：钢筋混凝土结构、钢结构、预应力混凝土结构、砖混结构、木结构等。砖混结构顾名思义，就是以砖和钢筋混凝土混合结构。由于砖的生产能够就地取材，因而房屋的造价相对较低。但砖的力学性能较差，承载力小，房屋的抗震性能不好。设计中通过圈梁、构造柱等措施可以是房屋的抗震性能提高，但一般只能建造7层以下的房屋。砖混结构的房屋的承重墙厚一般为370毫米或240毫米，占用房屋的使用面积，使房屋的有效使用率变小。另外砖混结构的房屋的楼板较多采用预应力空心楼板，房间开间不能太大，否则，楼板会发生饶度，影响使用和美观，并会给使用人造成一定的心理压力。虽然，现在许多砖混结构的楼板结构采用全现浇的钢筋混凝土，但因砖混结构整体抗震性能限制，开间仍不能设计的太大。砖混房屋受到结构的限制，空间布置不灵活，不能象框架结构那样，用户可以比较随意的根据自己的需要灵活分割布置空间。2、按建筑物的用途分类建筑结构按用途分为：工业建筑和民用建筑。3、按建筑物的高度分类建筑结构按楼层和建筑高度分为：单层、多层、高层和超高层建筑，我国《民用建筑设计通则》（JGJ37-87）中规定，10层及10层以上的民用建筑和总高度超过24m的公用建筑及综合性建筑为高层建筑，建筑高度超过100m的建筑为超高层建筑。按建筑物的结构体系分类（1）框架结构体系：采用梁、柱组成的结构体系作为建筑竖向承重结构，并同时承受水平荷载时，称其为框架结构体系，它适用于多层及高度不大的高层建筑。（2）剪力墙结构体系：利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构，称为剪力墙结构体系。墙体同时也作为维护及房间分隔构件。剪力墙结构的抗震性能好，适用于建造高层建筑。（3）框架-剪力墙及框架-筒体结构体系：框架结构侧向刚度差，抵抗水平荷载能力较低，地震作用下变形大，但它具有平面灵活、有较大空间、立面处理易于变化等优点。而剪力墙结构则相反，抗侧力刚度、强度大，但限制了使用空间。把两者结合起来，取长补短，在框架中设置一些剪力墙，形成框架-剪力墙体系。剪力墙若是单片式的分散布置形式，则结构刚度比较小，如果把剪力墙连在一起，做成井筒式，井筒的刚度和承载力都将大大提高，也增加了抗扭能力，井筒和框架结合在一起成为框架-筒体结构，可以建造30-40层的建筑。（1）筒中筒结构体系和多筒结构体系：筒中筒结构是由建筑平面外边缘为框筒、内部为实腹墙筒体组成的结构。多筒结构是由若干单元筒体并联组成的空间刚度极大的结构体系。（2）混合结构体系及组合结构体系：混凝土-钢混合结构体系，是采用钢筋混凝土构件和钢结构共同组成的结构体系。钢结构构件虽然具有材料强度高、截面尺寸小、能跨越较大跨度、自重轻、抗震性能好等优点，但也存在着由于抗侧移刚度小而导致结构侧移较大的缺点。由钢筋混凝土墙形成的筒体正好具有较大的抗侧移刚度和较高的抗剪能力。合理地将混凝土构件和钢构件混合在一起使用，相互取长补短，充分发挥各自的特点，则可以显著提高建筑结构的抗震和抗风能力。这种结构体系不仅具有高效的抗侧力能力，而且与钢结构相比用钢梁较少，造价较低。因此，在高层建筑中得到了广泛的应用，并取得了良好的社会效益和经济效益。钢-混凝土组合结构体系，是通过连接件（或粘接力）把钢部件和混凝土部件连接在一起共同受力和变形，形成“一体”。混凝土具有交好的抗压性能，但抗拉性能较差，而钢具有较好的抗拉性能，把两者合理地结合在一起使用，可以得到具有很好组合性能的结构。钢筋混凝土柱及型钢混凝土就是具有很好组合性能的组合构件，它们在高层建筑中的应用已日益广泛。（3）大跨结构体系：大跨结构体系分为柔性空间结构、刚性空间结构和组合结构三大类。其中柔性空间结构主要是指悬索结构、张拉整体结构及薄膜结构；刚性空间结构主要是指空间网格结构、薄壳结构、表皮应力结构、单、双层网壳结构等；组合结构有组合网架结构、张拉网架结构等。结构的最基本组成为：板、梁、柱（墙）和基础。1、板板承受竖向荷载，当板面较大时，可设梁将板面划分成多个区格，通常梁是相互垂直的。每一个板区格一般四边都有梁或墙支撑着，荷载将通过板的双向受弯传给四周的支承，荷载向两个方向传递的多少，将随着板区格的长边计算跨度与短边计算跨度的比值而变化。当的比值较大时，板上的荷载主要沿短向传递给支承构件，而沿长向传递的荷载很少，以至可以略去，这种主要沿短跨受弯的板称为单向板。当的比值较小时，沿长跨方向传递的荷载将不能略去，这种沿两个方向受弯的板称为双向板。2、梁梁包括次梁、主梁、井字梁、密肋梁等多种形式。次梁承受板传来的荷载，并通过自身受弯将荷载传递到主梁上，主梁作为次梁的不动支点承受次梁传来的荷载。在有些建筑中，用梁将楼板划分成若干个正方形或接近正方形的小区格，两个方向的梁截面相同，不分主次梁，均直接承受板传来的荷载的，这种梁成为井字梁。梁和板是典型的受弯构件。3、柱（墙）柱（墙）是承