建筑工程（土木工程课件）

4.1建筑基本构件建筑工程承受由荷载和作用在结构中产生的内力的是建筑的构件。一般来说，建筑的基本构件有以下几种：（1）板建筑工程板是有较大平面尺寸但厚度较小的平面构件，通常水平方向设置，承受垂直于板面的荷载，以受弯矩为主，如图4-1（a）所示。（2）梁建筑工程梁是承受垂直于其纵轴方向荷载的线形构件，其截面尺寸小于其长向跨度，以受弯矩和剪力为主，如图4-1（b）所示。（3）柱建筑工程柱是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，以受压力和弯矩为主，如图4-1（c）所示。（4）墙建筑工程墙是受平行或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。前者以受压力为主，如图4-1（d）所示，后者以受弯矩和剪力为主，如图4-1（e）所示。（5）索建筑工程索是以柔性受拉钢索组成的构件，呈直线或曲线形，如图4-1（f）所示。（5）索建筑工程索是以柔性受拉钢索组成的构件，呈直线或曲线形，如图4-1（f）所示。（6）杆建筑工程杆是承受轴向力（拉力或压力）的直线形构件，如图4-1（g）所示，其截面尺寸比长度小得多，多用于组成桁架或网架结构，如图4-1（h）、（i）所示。（7）拱建筑工程拱是承受沿其纵轴平面内荷载的曲线形或折线形构件，其截面尺寸小于其弧长或折线总长，以受压力和弯矩、剪力为主，如图4-1（j）所示。（8）壳建筑工程壳是一种曲面形的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，以受压力为主，如图4-1（k）所示。（9）膜建筑工程膜是以薄膜材料（如玻璃纤维布）制成的构件，只能承受拉力，如图4-1（l）所示。4.1建筑基本构件建筑工程4.2.1单层建筑结构建筑工程一般单层建筑结构1大跨度单层建筑结构21.一般单层建筑结构建筑工程民用单层建筑单层工业厂房一般单层建筑结构(1）民用单层建筑建筑工程民用单层建筑（见图4-2）一般采用砖混结构。砖混结构是指建筑物中竖向承重结构的墙、柱等采用砖或者砌块砌筑，横向承重的梁、楼板、屋面板等采用钢筋混凝土结构，即砖混结构是以小部分钢筋混凝土及大部分砖墙承重的结构。(1）民用单层建筑建筑工程(2）单层工业厂房建筑工程单层工业厂房（见图4-3）一般采用钢筋混凝土柱或钢柱，屋盖采用钢屋架结构。按结构形式可分为排架结构和刚架结构。排架结构是指柱与基础的连接为刚接，屋架与柱顶的连接为铰接。刚架结构是指梁或屋架与柱的连接为刚性连接。(2）单层工业厂房建筑工程2.大跨度单层建筑结构建筑工程大跨度建筑是指跨度大于60m的建筑。大跨度建筑的结构体系有很多种，如网架结构、网壳结构、索结构、索膜结构、充气悬浮结构、薄壳结构、应力蒙皮结构等，常用于展览馆、体育馆、飞机机库等。(1）网架结构建筑工程网架结构是由钢杆件组成的平面网格结构，是大跨度结构中最常见的结构形式。网架结构为空间结构，故一般称为空间网架。其杆件多采用钢管或型钢现场安装。常见的网架结构由平面桁架、四角锥体和三角形锥体组成，其节点形式可分为焊接钢板节点、焊接球节点和螺栓球节点三种。(1）网架结构建筑工程(2）网壳结构建筑工程网壳结构是由钢杆件组成的曲面网格结构。网壳与网架的区别在于曲面与平面。网壳结构由于本身特有的曲面而具有较大的刚度，因而有可能做成单层，这是它不同于平板型网架的一个特点。从构造上来看，网壳可分为单层和双层两大类。(2）网壳结构建筑工程(2）网壳结构建筑工程（3）索结构建筑工程索结构是将桥梁中的悬索“移植”到房屋建筑中，可以说是土木工程中结构形式互通互用的典型范例。（3）索结构建筑工程（3）索结构建筑工程（3）索结构建筑工程索膜结构是用钢索和薄膜材料共同形成的结构形式。膜结构所用膜材料由基布和涂层两部分组成，基布主要采用聚酯纤维和玻璃纤维材料，涂层材料主要是聚氯乙烯和聚四氟乙烯。（4）索膜结构建筑工程索膜结构是用钢索和薄膜材料共同形成的结构形式。膜结构所用膜材料由基布和涂层两部分组成，基布主要采用聚酯纤维和玻璃纤维材料，涂层材料主要是聚氯乙烯和聚四氟乙烯。（4）索膜结构建筑工程（4）索膜结构建筑工程（5）充气悬浮结构建筑工程充气悬浮结构是充气膜结构中的一种，它是在增强塑料薄膜或尼龙布罩内充入较轻的气体，使其形成一定的形状，并悬浮起来作为建筑的覆盖物。（5）充气悬浮结构建筑工程（6）薄壳结构建筑工程薄壳结构为曲面的薄板结构，可分为筒壳、折板、双曲扁壳、双曲抛物面壳和圆顶薄壳等形式。（6）薄壳结构建筑工程（6）薄壳结构建筑工程（7）应力蒙皮结构建筑工程应力蒙皮结构是在空间构架的纵、横肋上（如网架上每个网格的周边杆件上）蒙上一层金属板。该金属板不仅可以承受板面外的荷载，也可以承受板面内的荷载，使薄板和杆件形成共同受力体系。（7）应力蒙皮结构建筑工程4.2.2多层建筑结构建筑工程多层、高层和超高层结构主要应用于居民住宅、商场、办公楼、旅馆等建筑。随着经济的发展和房地产行业的兴起，多层、高层和超高层建筑在我国大量涌现。4.2.2多层建筑结构建筑工程多层建筑的结构形式2多层结构的施工33多层建筑的划分311.多层建筑的划分建筑工程多层与高层建筑的界限各国不一，且没有绝对的、严格的标准。我国《民用建筑设计通则》（GB50352—2005）中给出了如下的民用建筑按高度和层数划分的方法与标准：1.多层建筑的划分建筑工程（1）住宅建筑按层数划分：1~3层为低层，4~6层为多层，7~9层为中高层，10层以上为高层。（2）公共建筑及综合性建筑总高度超过24m者为高层（不包括高度超过24m的单层主体建筑）。（3）建筑物高度超过100m时，不论住宅或公共建筑，均为超高层。2.多层建筑的结构形式建筑工程混合结构框架结构多层建筑的结构形式（1）混合结构建筑工程混合结构是指用不同的材料建造的房屋。多层住宅通常采用砖混结构（见图4-15），即墙体采用砖砌体，屋面和楼板采用钢筋混凝土结构。（1）混合结构建筑工程（2）框架结构建筑工程框架结构是指由梁和柱刚性连接而构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的竖向荷载和水平荷载（如地震荷载），如图4-16所示。（2）框架结构建筑工程3.多层结构的施工建筑工程多层结构的施工方式有现浇式、装配式和装配整体式三种。其中，现浇钢筋混凝土结构整体性好，适应各种有特殊布局的建筑；装配式和装配整体式结构采用预制构件，现场组装，其整体性较差，但便于工业化生产和机械化施工，施工速度快，造价较现浇式低。4.2.3高层与超高层建筑结构建筑工程高层和超高层建筑的主要结构形式有框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、框支剪力墙结构和筒体结构等。2.1.5高分子材料建筑工程高分子材料及其复合材料在土木工程中应用十分广泛。自然界的蛋白质、淀粉、纤维，以及人工合成的塑料、橡胶等都属于高分子化合物。4.2.3高层与超高层建筑结构建筑工程框架结构1框架剪力墙结构2剪力墙结构3框支剪力墙结构4筒体结构51.框架结构建筑工程框架结构的受力体系由梁和柱组成，用以承受竖向荷载是合理的，但承受水平荷载（如风荷载和地震水平荷载）的能力很差。因此仅在房屋高度不大、层数不多时采用，此时竖向荷载对结构的设计起控制作用。1.框架结构建筑工程2.框架剪力墙结构建筑工程当建筑物高度更高时，水平荷载的影响将很大，如采用框架结构，需要将梁、柱的截面尺寸做得很大，这是不经济的，而用钢筋混凝土墙体承担水平荷载更合理。此钢筋混凝土墙体的抗剪能力很强，故称为剪力墙。2.框架剪力墙结构建筑工程2.框架剪力墙结构建筑工程3.剪力墙结构建筑工程当房屋的层数更多、高度更高时，横向水平荷载成为主要荷载，对结构设计起控制作用。这时如仍采用框架剪力墙结构，剪力墙将需布置得很密集。此时，宜采用剪力墙结构，即用纵横布置的钢筋混凝土墙体承受水平荷载和竖向荷载，如图4-20所示。3.剪力墙结构建筑工程3.剪力墙结构建筑工程4.框支剪力墙结构建筑工程框支剪力墙结构适用于上部为住宅楼或办公楼，而下部开设商场的商住楼（见图4-22），这类建筑的上部墙体多、开间小，下部开间大、墙体少。上部比较适合采用剪力墙结构，而下部适合采用框架结构。因而需要在两部分的交界位置设置巨型的转换大梁，将上部剪力墙的力传到下部的柱子上。4.框支剪力墙结构建筑工程5.筒体结构建筑工程筒体结构是指由一个或多个筒体作为承受水平和竖向荷载的高层建筑结构，适用于层数较多的高层建筑。采用这种结构形式的建筑，其平面形式宜为正方形或接近于正方形。筒体在水平荷载的作用下的受力类似刚性的箱形截面悬臂梁。1.防水材料建筑工程框筒体系1筒中筒体系2桁架筒体系3成束筒体系45.筒体结构建筑工程5.筒体结构建筑工程5.筒体结构建筑工程5.筒体结构建筑工程4.2.4特种结构建筑工程特种结构是指具有特殊用途的工程结构，包括高耸结构、海洋工程结构、管道结构、容器结构和核电站结构等。本节仅介绍常见的几种特种结构：烟囱、水塔、水池和筒仓。1.烟囱建筑工程砖烟囱1钢筋混凝土烟囱2钢烟囱3玻璃钢烟囱41.烟囱建筑工程1.烟囱建筑工程1.烟囱建筑工程1.烟囱建筑工程1.烟囱建筑工程2.水塔建筑工程水塔是用于储水和配水的高耸结构，是建筑工程中常用的给水工程构筑物，用来保持和调节给水管网中的水量和水压。水塔由水箱、塔身和基础三部分组成。它的施工需要特别精心，若施工质量不好，轻则造成永久性渗、漏水，重则报废不能使用。2.水塔建筑工程2.水塔建筑工程2.水塔建筑工程2.水塔建筑工程3.水池建筑工程从广义上讲，自然形成的和人工建造的用于不同目的的蓄水设施，都可以称为水池。水池具有储水功能，这一点和水塔是相同的，不同的是水塔用支架或支筒支承，建于高处，而水池多建造在地面上或地下。3.水池建筑工程3.水池建筑工程3.水池建筑工程3.水池建筑工程3.水池建筑工程4.筒仓建筑工程筒仓是用于储存粒状和粉状松散物体（如粮食、面粉、水泥、碎煤、精矿粉等）的筒状立式容器（见图4-41）。筒仓可作为生产企业调节和短期储存生产用原料的附属设施，也可作为长期储存粮食的仓库。4.筒仓建筑工程4.2.5智能建筑建筑工程智能建筑（intelligentbuilding）一词，首次出现于1984年美国一家建筑公司对其所改建的一座大楼的宣传广告语中。1.智能建筑的定义建筑工程目前，各国关于智能建筑的定义并不相同，这主要是因为随着信息技术的发展，智能建筑的含义也在不断地变化，很难用一个具体的概念对其内涵加以概括。2.智能建筑的分类建筑工程智能建筑技术由最初的单一系统向多系统拓展和延伸，智能建筑的应用也从最初的酒店和写字楼逐步向各类建筑拓展。3.智能建筑的系统组成建筑工程智能建筑以建筑物为平台，由四大系统组成。这四大系统即信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统和公共安全系统。4.我国智能建筑的发展概况建筑工程我国智能建筑从20世纪90年代开始兴起，从整体上看经历了初始、初级和中级三个阶段。4.我国智能建筑的发展概况建筑工程4.我国智能建筑的发展概况建筑工程4.我国智能建筑的发展概况建筑工程4.我国智能建筑的发展概况建筑工程4.我国智能建筑的发展概况建筑工程4.3.1结构设计的基本概念建筑工程结构设计的目的就是要用最经济的手段使结构在规定的时间内和规定的条件下，完成各项功能的预定要求。