结构与建筑的关系(建筑设计)

1、主要内容：主要内容：1 1、结构与结构与建筑的关系建筑的关系2 2、建筑结构、建筑结构上一张 下一张主 页退 出建筑设计，包括平、立、剖面图，在满足使用要求建筑设计，包括平、立、剖面图，在满足使用要求的基础上，还必须综合考虑其他各专业（结构、电的基础上，还必须综合考虑其他各专业（结构、电气、暖通、给排水等）的要求。气、暖通、给排水等）的要求。结构与建筑的关系，是一个协调与统一的关系。建结构与建筑的关系，是一个协调与统一的关系。建筑设计是统领主体，是在主体上满足功能要求和形筑设计是统领主体，是在主体上满足功能要求和形象要求的，结构设计虽然是配合建筑设计的，但是象要求的，结构设计虽然是配合建筑设计

2、的，但是有自己的特点。有自己的特点。结构设计要保证建筑物的安全、使用寿命、能结构设计要保证建筑物的安全、使用寿命、能够抵御自然界的地震、台风等自然灾害。够抵御自然界的地震、台风等自然灾害。所以结构工程师必须在正确分析外部荷载的基所以结构工程师必须在正确分析外部荷载的基础上，经过计算，慎重选择建筑材料和建筑结础上，经过计算，慎重选择建筑材料和建筑结构，确定建筑各个构件的具体尺寸，出具详细构，确定建筑各个构件的具体尺寸，出具详细可执行的施工文件。以保证建筑物的顺利建成。可执行的施工文件。以保证建筑物的顺利建成。 建筑工程师必须懂得一些结构方面的知识，建筑工程师必须懂得一些结构方面的知识，有的建筑设

3、计在结构上不合理，或者在实际施有的建筑设计在结构上不合理，或者在实际施工中难以实现，必须建筑师与结构工程师进行工中难以实现，必须建筑师与结构工程师进行充分和反复的协商。充分和反复的协商。墙体承重体系墙体承重体系：生土建筑、砌体结构；骨架承重体系骨架承重体系：木构架、框架、框剪、剪力墙、筒体、框筒结构、板拄结构；钢框架结构、拱、刚架、桁架、排架、悬挑结构；空间结构体系空间结构体系：网架、折板、薄壳、悬索、薄膜结构。（1 1）生土建筑）生土建筑即采用土质材料承重。硬山或悬山搁檩，其上有木椽屋盖系统，将荷载传给土墙或木柱。优点：就地取材、节约能源、施工方便、造价低廉。缺点：材料强度低、结构整体性弱、

4、抗震能力差。（2 2）砌体结构）砌体结构由块体和砂浆砌筑而成的墙、拄主要受力构件的结由块体和砂浆砌筑而成的墙、拄主要受力构件的结构。构。优点：耐火性好，易于就地取材、隔热、隔声性能优点：耐火性好，易于就地取材、隔热、隔声性能好、构造简单、造价较低。好、构造简单、造价较低。缺点：抗拉、弯、剪及抗震性能差。结构自重大，缺点：抗拉、弯、剪及抗震性能差。结构自重大，砌筑工作强度大，施工进度慢，空间大小受限制。砌筑工作强度大，施工进度慢，空间大小受限制。适用于层数不多的一般性建筑。适用于层数不多的一般性建筑。1 1、木构架结构、木构架结构用木材组成的构件作为屋架，墙体承重或木柱承重的形式。有人字叉手构件

5、、抬梁式木构架、穿斗式构架及平顶式构架。优点：轻、制造容易缺点: 耐火性能不好以梁、板、拄构成建筑物的骨架，传递和支撑建以梁、板、拄构成建筑物的骨架，传递和支撑建筑物的全部荷载，墙体仅起分隔和维护作用，房筑物的全部荷载，墙体仅起分隔和维护作用，房间布置灵活。间布置灵活。结构特征和适用范围：结构特征和适用范围：竖向承重结构刚度大，在水平荷载下，结构承载竖向承重结构刚度大，在水平荷载下，结构承载力低、刚度小、水平位移大，故称为柔性结构体力低、刚度小、水平位移大，故称为柔性结构体系。系。在地震烈度较高地区不宜采用，目前主要用于在地震烈度较高地区不宜采用，目前主要用于1010层左右住宅楼及办公楼等。层

6、左右住宅楼及办公楼等。框架结构框架结构结构特征和适用范围结构特征和适用范围：指竖向承重结构全部由一系列横向和纵向的钢筋指竖向承重结构全部由一系列横向和纵向的钢筋砼剪力墙所组成，这种结构测向刚度大，位移小，砼剪力墙所组成，这种结构测向刚度大，位移小，称为刚性结构体系。平面布置不够灵活。适合于称为刚性结构体系。平面布置不够灵活。适合于小开间的高层住宅。地震区的剪力墙结构一般控小开间的高层住宅。地震区的剪力墙结构一般控制在制在3535层，总高层，总高110m110m以内，非地震区可适当放宽。以内，非地震区可适当放宽。剪力墙施工剪力墙施工结构特征和适用范围结构特征和适用范围：在框架结构中适当布置能抵抗

7、水平推力的墙体，并在框架结构中适当布置能抵抗水平推力的墙体，并使框架拄楼板有可靠连接而形成的结构体系。房间使框架拄楼板有可靠连接而形成的结构体系。房间的竖向荷载由剪力墙和框架结构共同承担，而水平的竖向荷载由剪力墙和框架结构共同承担，而水平荷载主要由刚度较大的剪力墙来承担。在我国一般荷载主要由刚度较大的剪力墙来承担。在我国一般适用于适用于2525层以下的建筑，总高度在层以下的建筑，总高度在90m90m以内。以内。在这类结构中，如何合理布置剪力墙的位置，数量在这类结构中，如何合理布置剪力墙的位置，数量及间距对受力、变形及经济性有很大影响。及间距对受力、变形及经济性有很大影响。框架剪力墙结构框架剪力

8、墙结构框架剪力墙结构框架剪力墙结构结构特征和适用范围结构特征和适用范围：是指由一个或几个筒体作为竖向结构，并以各层楼是指由一个或几个筒体作为竖向结构，并以各层楼板将井筒四壁相互连接起来，形成一个空间构架的板将井筒四壁相互连接起来，形成一个空间构架的高层房屋结构体系。筒体结构比单片框架或剪力墙高层房屋结构体系。筒体结构比单片框架或剪力墙的空间刚度大的多，在水平荷载作用下，整个筒体的空间刚度大的多，在水平荷载作用下，整个筒体就像一个粗壮的拔地而起的悬臂梁把水平力传至地就像一个粗壮的拔地而起的悬臂梁把水平力传至地面。筒体结构不仅能承受竖向荷载，而且能承受很面。筒体结构不仅能承受竖向荷载，而且能承受很

9、大的水平荷载。另外，筒体结构所构成的内部空间大的水平荷载。另外，筒体结构所构成的内部空间较大，建筑平面布局灵活。筒体结构适用于超高层较大，建筑平面布局灵活。筒体结构适用于超高层建筑，尤其在地震区更能显示其优越性。建筑，尤其在地震区更能显示其优越性。美国芝加哥西尔斯大厦美国芝加哥西尔斯大厦1974年建年建110层采用钢束层采用钢束筒结构筒结构。结构特征和适用范围：结构特征和适用范围：有若干个框架与筒体共同组成的结构体系。其中有若干个框架与筒体共同组成的结构体系。其中筒体主要承担水平荷载。框架主要承担竖向荷载，筒体主要承担水平荷载。框架主要承担竖向荷载，这种结构体系兼有框架结构和筒体结构的优点，这

10、种结构体系兼有框架结构和筒体结构的优点，建筑平面布置灵活，便于设置大房间，又具有较建筑平面布置灵活，便于设置大房间，又具有较大的测向刚度和水平承载力，因此得到广泛应用。大的测向刚度和水平承载力，因此得到广泛应用。框筒结构与框架框筒结构与框架- -筒体结构的区别：筒体结构的区别：框筒结构是纯筒体结构，属于外筒内框架。框架框筒结构是纯筒体结构，属于外筒内框架。框架- -筒体结构是框架与筒体的结合，属于内筒外框架筒体结构是框架与筒体的结合，属于内筒外框架结构。结构。由楼板、拄等构件组成，承受竖向及水平荷载的由楼板、拄等构件组成，承受竖向及水平荷载的空间结构体系，也可称为无梁楼盖。板拄结构除空间结构体

11、系，也可称为无梁楼盖。板拄结构除了有框架结构的优点外，结构高度小，增大了结了有框架结构的优点外，结构高度小，增大了结构净空，但楼板较厚，用材料较多。构净空，但楼板较厚，用材料较多。承受水平荷载的能力较差，使用时，宜在建筑物承受水平荷载的能力较差，使用时，宜在建筑物中布置适量减力墙，作出楼梯间或电梯间抵抗水中布置适量减力墙，作出楼梯间或电梯间抵抗水平荷载。平荷载。筒体平面形状及结构类型筒体平面形状及结构类型12461、2、框架-筒体 3、框筒结构 5、成束筒结构4、6、多边形筒中筒 3 5结构特征和适用范围：结构特征和适用范围：普通钢结构是主要的建筑结构类型之一。它的工业化程度高，工作性能可靠，

12、结构自重轻，在工程中得到了广泛的应用。有一下特点：1）、强度高截面小，运输装拆方便；2）材料的均匀性和同向性好，符合一般工程力学的基本规定，应力计算比较可靠；3）材料的可焊性好，可简化制造工艺；4）耐火性和耐腐蚀性差，维护费用较高；1、重型车间的承重骨架；2、受动力荷载影响的结构；3、高耸结构；4、超高层建筑中。钢结构的连接方式：1、焊接2、铆接3、普通螺栓和高强螺栓连接结构特征和适用范围：结构特征和适用范围：是横梁和拄以整体连接方式构成的一种门形结构。在竖向荷载作用下拄对梁有约束作用，因而能减少梁的跨中弯矩；同样在水平荷载下梁对拄也有约束作用，能减少拄内的弯矩。刚架结构比屋架和拄组成的排架结

13、构轻巧，可节省钢材和水泥。一般用于体育馆、礼堂、食堂、菜场等大空间的民用建筑。也可用于工业建筑，但刚架的刚度较差，当吊车起重量超过100kN时不宜使用。当建筑物跨度较大，（超过当建筑物跨度较大，（超过30m30m）平面形状为矩形）平面形状为矩形和其他形状时，还可采用各种形式的空间结构，由和其他形状时，还可采用各种形式的空间结构，由于空间结构更好的发挥了材料的力学性能，因此常于空间结构更好的发挥了材料的力学性能，因此常能取得较好的经济效果，并使建筑物的形象具有一能取得较好的经济效果，并使建筑物的形象具有一定的表现力。空间结构系统包括各种形状的网架结定的表现力。空间结构系统包括各种形状的网架结构、

14、折板结构、薄壳结构、悬索结构、帐篷薄膜结构、折板结构、薄壳结构、悬索结构、帐篷薄膜结构、充气薄膜结构等。构、充气薄膜结构等。（1 1）结构特征和适用范围）结构特征和适用范围：是由很多杆件以一定规律组成的网状结构，具有以下优点：1）、杆间之间相互起支撑作用，形成多向受力的空间结构故其整体性强、稳定性好。2）当荷载作用于网架各节点时，杆件主要承受轴向力，故能充分利用材料的强度。3）网架结构占高度小，增大空间。4）杆件规格统一，便于工厂化生产。5) 形式多样，可创造丰富多彩的建筑形式。按其外形分为平板网架和曲面网架。按建筑造材料可分为钢网架、木网架、钢筋混凝土网架，单层网架和双层网架；按网架本身的构

15、造又可分为单层网架或双层网架。平板网架多采用钢管和角钢制作，曲面网架可采用木、钢、钢筋砼。平板网架自身不产生推力，支座为简支，构造比较简单。曲面网架多数是由推力的结构，支座条件比较复杂，但外形美观建筑造型独具特色。我国在我国在5 5世纪就已建造了悬索桥梁，跨度达世纪就已建造了悬索桥梁，跨度达104m104m的大渡河泸定桥就是著名的铁索桥实例。的大渡河泸定桥就是著名的铁索桥实例。5050年代以年代以后，由于高强钢丝的出现国外开始用悬索结构来建后，由于高强钢丝的出现国外开始用悬索结构来建造大跨度建筑的屋顶。造大跨度建筑的屋顶。悬索结构由索网、边缘构件和下部支撑结构三部分悬索结构由索网、边缘构件和下

16、部支撑结构三部分组成。索网只能承受轴向拉力，它通过锚固件固定组成。索网只能承受轴向拉力，它通过锚固件固定在边缘构件上。根据不同的建筑形式要求，边缘构在边缘构件上。根据不同的建筑形式要求，边缘构件可以采用梁、桁架、拱等结构形式，他们必须具件可以采用梁、桁架、拱等结构形式，他们必须具有足够的刚度，以承受索网的拉力，悬索的下部支有足够的刚度，以承受索网的拉力，悬索的下部支撑结构一般是受压体，常采用柱子。撑结构一般是受压体，常采用柱子。是利用骨架、网索将各种现代薄膜材料绷紧形成建筑空间的一种结构，它的历史仅有几十年，是在悬索结构的基础上发展起来的。它的主要优点是：轻巧柔软、采光好、生材料、构造简单、安装方便。易出现的弊病是：抗风能力差而易失去稳定，设计时必须合理选择拉索的支点、曲率和预应力值。充气薄膜结构是利用薄膜材料制成气囊，充气后形成建筑空间，并承受外力。它在任何情况下都必须处于受拉状态才能保持结构的稳定。兼有承重和维护双重功能，故大大减轻了建筑构造，薄膜充气后均匀受拉，能充分发挥材料的力学性能。复习与思考：1、框剪结构是如何分配荷载的？2、筒体结构的主要特点是什么？3、钢结构的优缺点各是什么？4、网架结构按其外形分为那两种网架？5、悬索结构的主要组成部分是什么？1、注意 制图