第5章建筑工程基本结构

第5章建筑工程基本结构本章提要1.建筑结构、作用、荷载概念第5章建筑工程基本结构2.结构基本构件和类型3.建筑工程类别及建筑结构体系4.构筑物5.地下建筑工程6.建筑结构与地基基础7.建筑结构与力学1.建筑结构、作用、荷载概念结构是房屋的骨架，支承建筑物或构筑物存在，承受自然界和人为因素的各种荷载作用并且符合建筑使用要求的受力体系或承重体系。这个体系由梁、板、柱、墙、索、壳、拱、杆以及基础等有机组合而成。

1.1什么是建筑工程结构和作用？直接施加在结构上的外力（荷载）叫做直接作用，而把引起结构外加变形或约束的原因叫做间接作用。

作用使结构内部产生内力，或者产生变形。通常把结构产生的内力和变形等统称为作用效应或者荷载效应。

第5章建筑工程基本结构1.建筑结构、作用、荷载概念a.按时间分类1）永久荷载2)可变荷载3)偶然荷载

1.2荷载的分类b.按空间位置分类1）固定荷载2)随机荷载

c.按结构效应特点分类1）静荷载2)动荷载

第5章建筑工程基本结构2.基本构件和类型板是有较大平面尺寸但厚度较小的水平构件，通常水平方向设置，支承在梁（柱、墙）上。板承受施加在板面上的垂直荷载作用，荷载作用效应主要使板受弯，产生弯矩和剪力。2.1板现浇钢筋混凝土楼板第5章建筑工程基本结构2.基本构件和类型2.1板浇钢筋混凝土楼板第5章建筑工程基本结构1）肋梁楼板肋梁楼板一般支承在周边的次梁、主梁或墙上。分为单向肋梁楼板和双向肋梁楼板。2.基本构件和类型2.1板浇钢筋混凝土楼板第5章建筑工程基本结构2）井式楼板在柱间梁(主梁)上交叉设置两个方向的(次)梁，则构成井式楼板。2.基本构件和类型2.1板浇钢筋混凝土楼板第5章建筑工程基本结构3）密肋楼板当井式楼盖中的双向肋梁间距较密（间距小于1.2m）时，则构成双向密肋楼盖。4）无梁楼板无梁楼板为板柱结构体系，板直接支承于柱上。2.基本构件和类型2.1板b.装配式楼板第5章建筑工程基本结构装配式楼板常用的有预制空心板和槽形板。2.基本构件和类型2.1板c.钢筋混凝土—压型钢板组合楼板第5章建筑工程基本结构在多层、高层钢结构房屋中，常用压型钢板作为钢筋混凝土楼板的底模，与混凝土浇在一起，成为板的一部分，形成钢筋混凝土—压型钢板组合楼板。2.基本构件和类型2.2梁第5章建筑工程基本结构梁是承受垂直于纵轴方向荷载的线形构件，其截面尺寸小于其长向的长度，以承受弯矩和剪力作用为主的构件，有时也承受扭矩的作用。a.按材料分类1）石梁2）木梁（枋）3）钢梁4）混凝土梁5）钢—混凝土组合梁2.基本构件和类型2.2梁第5章建筑工程基本结构b.按支承条件分类1）简支梁2）连续梁3）悬臂梁2.基本构件和类型2.2梁第5章建筑工程基本结构c.按形状分类1）直线形梁2）折线形梁3）曲线形梁2.基本构件和类型2.3柱第5章建筑工程基本结构柱是主要的承受纵轴方向荷载（力）的直线构件，其截面尺寸小于其高度，以承受压力和弯矩作用为主。柱的种类和形式分为：木柱、混凝土柱、钢柱、钢—混凝土组合柱等。2.基本构件和类型2.4墙第5章建筑工程基本结构墙是受平行或垂直墙面方向荷载作用的竖向平面构件。当荷载作用方向平行于墙面时，墙以受压力作用为主；当荷载作用方向垂直于墙面时，墙以受弯矩和剪力为主。墙的种类繁多，常用的有砌筑墙和（钢筋）混凝土墙。中国从古到今还一直在沿用夯土墙和土坯墙。2.基本构件和类型2.5杆第5章建筑工程基本结构杆是承受轴向力的直线形构件，截面尺寸比长度小得多，常用于桁架结构或网架结构中。杆在结构中承受轴向拉力或压力作用。2.基本构件和类型2.6拱第5章建筑工程基本结构拱是承受沿其纵轴平面内荷载的曲线（或折线）构件，其截面尺寸小于弧长（折线总长），以受压力为主，承受弯矩、剪力作用较小。拱按照结构组成和支承方式分为三铰拱、两铰和无铰拱三种。2.基本构件和类型2.7壳、索、膜第5章建筑工程基本结构曲面形具有很好空间传力性能的构件，构件以受压为主，以壳为主形成的结构称为壳结构。索是以柔性受拉钢索组成的构件，有直线和曲线形。膜是以薄膜材料制成的构件，只能承受拉力作用。3.建筑工程类别及建筑结构体系3.1按建筑物的使用性质分类第5章建筑工程基本结构a.住宅建筑其特点是内部房间的尺度虽小但使用布局却十分重要，对朝向、采光、隔热和隔音等建筑技术问题有较高要求。其主要结构构件为楼板和墙体。b.公共建筑其特点是大量人群聚集的场所，室内空间和尺度都很大，人流走向问题突出，对使用功能及其设施的要求很高。经常采用将梁柱连接在一起的大跨度框架结构以及网架、拱、壳结构等为主体结构。c.商业建筑其特点与公共建筑类似的要求，对结构体系和结构形式有较高的要求。3.建筑工程类别及建筑结构体系3.1按建筑物的使用性质分类第5章建筑工程基本结构d.文教卫生建筑其特点是有较强的针对性。经常采用框架结构为主体结构。e.工业建筑其特点是有很大的荷载，沉重的撞击和振动，需要巨大的空间，而且经常有湿度、温度、防爆、防尘、防菌、洁净等特殊要求以及要考虑生产产品的起吊运输设备和生产路线等。经常采用刚接框架结构为主体结构。f.农业建筑经常采用轻型钢结构为主体结构。3.建筑工程类别及建筑结构体系3.1按建筑物的使用性质分类第5章建筑工程基本结构3.建筑工程类别及建筑结构体系3.2按建筑物结构采用的材料分类第5章建筑工程基本结构a.生土结构以地壳表层的岩土等天然物质作为建筑材料，经过采挖、成型、砌筑而建造成的建筑物。b.木结构木结构采用方木、圆木、条木、板材连接而成。c.砌体结构采用砖、石材、混凝土砌块等砌体而成。d.钢筋混凝土结构采用钢筋混凝土或者预应力混凝土做成。3.建筑工程类别及建筑结构体系3.2按建筑物结构采用的材料分类第5章建筑工程基本结构e.钢—混凝土组合结构建筑物的承重构件部分为钢构件、部分为混凝土构件，或者承重构件的同一截面内有混凝土和型钢或钢管同时存在，依靠交互作用或材料粘结作用协同工作的结构。f.钢结构采用各种热轧型钢、冷弯薄壁型钢或钢管通过焊接、螺栓和铆钉等连接方法连接而成。g.薄膜充气结构3.建筑工程类别及建筑结构体系3.2按建筑物结构采用的材料分类第5章建筑工程基本结构3.建筑工程类别及建筑结构体系3.3按房屋建筑的主要结构体系分类第5章建筑工程基本结构a.承重墙结构利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗水平荷载的结构。墙体同时也可作为围护及房间分隔构件用。b.框架结构采用梁、柱组成的框架作为房屋的竖向承重结构，同时承受水平荷载。分为刚接框架结构和铰接框架结构。c.筒体结构利用房间四周墙体形成的封闭筒体作为主要抵抗水平荷载的结构。d.错列桁架结构利用整层高的桁架横向跨越房屋两外柱之间的空间，并利用桁架交替在各楼屋平面上错列的方法增加整个房屋的刚度的结构体系。3.建筑工程类别及建筑结构体系3.3按房屋建筑的主要结构体系分类第5章建筑工程基本结构e.拱结构以在一个平面内受力的，由曲线（或折线）形构件组成的拱所形成的结构，来承受整个房屋的竖向荷载和水平荷载的结构。f.空间薄壳结构由曲面形板与边缘构件（梁、拱或桁架）组成的空间结构。g.空间折板结构由多块平板组合而成的空间薄壁结构。h.网架结构由多根杆件按照一定的网格形式，通过节点连接而成的空间结构。3.建筑工程类别及建筑结构体系3.3按房屋建筑的主要结构体系分类第5章建筑工程基本结构i.钢索结构楼面荷载通过吊索或吊杆传递到支承柱上去，再由柱传递到基础的结构，又称悬挂式结构。(a)墙体结构(b)框架结构(c)错列桁架结构(d)筒体结构(e)拱结构(f)网架结构(g)空间薄壳结构(h)钢索结构(i)空间折板结构4.构筑物第5章建筑工程基本结构a.水池和水塔构筑物是相对于建筑物而言，指人们不在其中生产、生活的建筑。水池是建造在地面上或地下或者半地下的给水排水工程的构筑物。水塔是用各种形式的支架支撑，高于地面，矗立在空中的给水工程中储水和配水的高耸构筑物，用于调节与稳定供水区的水压、水量等。4.构筑物第5章建筑工程基本结构b.烟囱烟囱是排放工业与民用炉窑高温烟气的构筑物。从所采用的材料来区分，有砖砌体烟囱、钢筋混凝土烟囱或钢烟囱。从烟囱的外形来区分，有单筒式、双筒（筒中筒）式和多筒式。4.构筑物第5章建筑工程基本结构c.筒仓筒仓是一种立式容器，常用于储存粒状和粉状松散物体。d.冷却塔冷却塔是为了冷却各种液体、气体和蒸汽的高耸结构，广泛应用于火力发电厂和化学工业。4.构筑物第5章建筑工程基本结构e.纪念碑纪念碑是一种纪念性的构筑物，用于纪念重大历史事件，或重要历史人物，也可作为城市的标志性建筑。f.电视塔由于电视广播和电信事业的发展，国内外兴建了大量各种类型的电视塔。4.构筑物第5章建筑工程基本结构g.输电塔输电塔是架设导线，用于电力空中传送的高耸构筑物。输电塔塔身有钢塔和钢筋混凝土塔。h.挡土墙挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的最常见支挡结构物。5.地下建筑工程第5章建筑工程基本结构地下建筑工程是建筑工程的分支。即建造在岩石中、土中或水底以下的建筑工程统称地下建筑工程。一般它们都是以地下建筑物和地下构筑物的形式出现。5.1地下建筑工程的概念和特点5.地下建筑工程第5章建筑工程基本结构地下建筑工程可按照使用功能进行分类:5.1地下建筑工程的概念和特点a.工业建筑工程b.民用建筑工程c.交通运输工程d.矿山建筑工程e.水工建筑工程f.军事工程g.公用服务性地下建筑工程5.地下建筑工程第5章建筑工程基本结构地下建筑工程的特点:5.1地下建筑工程的概念和特点a.优点：地下建筑物不受气象条件影响；对地面的工作和活动很少干扰；对环境保护有利；节约地面建筑占地；地下建筑物中气温一般温和而稳定；抗外界的噪声或震动的能力强；隐蔽性和防护性强。b.缺点：场地狭小，施工工序多，组织不好则彼此干扰大；地质和水文地质条件复杂，围岩安全稳定性要求严格；地下采光、通风、除尘等在施工时条件差；投资较大。c.在结构处理上有独特之处，即与岩（土）层接触处必须有衬砌结构。5.地下建筑工程第5章建筑工程基本结构衬砌结构5.1地下建筑工程的概念和特点衬砌结构的作用主要是承受岩（土）层和爆炸等静力和动力荷载，防止地下水和潮气的侵入。衬砌结构的材料一般为钢筋混凝土或砖、石等圬工材料。(a)土中衬砌结构(b)衬砌四壁受力(c)常用衬砌形式5.地下建筑工程第5章建筑工程基本结构5.2地下建筑应用6.建筑结构与地基基础第5章建筑工程基本结构6.1土和土力学在天然状态下，土体一般由固相（固体颗粒）、液相（土中水）和气相（气体）三部分组成，简称三相体系。土具有碎散性、孔隙性和多相性的特点。土力学是力学的一个分支，研究土的特性及其受力后变化规律的学科，它是地基基础设计的理论基础。6.建筑结构与地基基础第5章建筑工程基本结构6.2地基、基础建筑结构的全部荷载都由它下面的土层（岩层）来承担，其荷载使土层（岩层）一定范围内的应力状态发生变化，受影响的土层称为地基。地基分为天然地基和人工地基。与地基接触的建筑物下部结构称为基础。基础是建筑物的一部分，由它将建筑物上部结构与地基联结起来。根据基础的埋置深度不同可分为浅基础和深基础。6.建筑结构与地基基础第5章建筑工程基本结构6.3地基基础的设计要求地基基础的设计满足三个基本条件：1）作用在地基上的荷载效应不超过地基的承载能力，保证建筑物不因地基承载力不足造成整体破坏或影响正常使用，具