土木工程概论3土木工程结构的基本形式(建筑工程)

1、土木工程概论土木工程概论u u 建筑工程的类别和建筑结构体系建筑工程的类别和建筑结构体系土木工程概论土木工程概论 建筑工程就是建筑工程就是房屋工程。它是兴房屋工程。它是兴建房屋的规划、勘建房屋的规划、勘察、设计（建筑、察、设计（建筑、结构和设备）施工结构和设备）施工的总称，目的是为的总称，目的是为人类生产与生活的人类生产与生活的场所。场所。土木工程概论土木工程概论竹屋石柱群土木工程概论土木工程概论香港维多利亚海湾建筑群土木工程概论土木工程概论单层装配式钢筋混凝土厂房单层装配式钢筋混凝土厂房土木工程概论土木工程概论建筑结构基本构件建筑结构基本构件 一般分为板、梁、一般分为板、梁、 柱、墙、柱、墙

2、、 基础、拱等基础、拱等土木工程概论土木工程概论1 1、基础、基础位于建筑物底部，承受建筑物上部结构的重量，位于建筑物底部，承受建筑物上部结构的重量，并将这些重量与本身的重量一同传给地基。并将这些重量与本身的重量一同传给地基。常用材料常用材料：砖、石、混凝土或钢筋混凝土：砖、石、混凝土或钢筋混凝土等。等。埋置深度埋置深度一般不超过一般不超过5m，只需经挖槽、排水等，只需经挖槽、排水等施工工序的基础称为浅基础。施工工序的基础称为浅基础。常见的常见的浅基础浅基础有条形基础、独立基础和联合基有条形基础、独立基础和联合基础。础。土木工程概论土木工程概论条形基础条形基础宽度和高度远远小于长度的基础，又称

3、宽度和高度远远小于长度的基础，又称带形基础。带形基础。土木工程概论土木工程概论独立基础独立基础建筑物上部采用框建筑物上部采用框架结构或单排架结架结构或单排架结构承重时，基础通构承重时，基础通常为阶梯形、锥形常为阶梯形、锥形和杯形等形式，此和杯形等形式，此类基础为独立基础。类基础为独立基础。土木工程概论土木工程概论联合基础联合基础有筏型基础、箱形基础、有筏型基础、箱形基础、柱下十字交叉基础等类型，柱下十字交叉基础等类型，此类基础对于跨越此类基础对于跨越软土地软土地基基更加有利。更加有利。土木工程概论土木工程概论1）板l 板的长、宽两方向的尺寸远大于其高度；1 1、平面形或直线形构件、平面形或直线

4、形构件l 板的作用效应主要为受弯土木工程概论土木工程概论单向板：单向板：两边支承的矩形板或长边两边支承的矩形板或长边l 2与短边与短边l 1之比之比 l 2l 1 2 的四边支承矩形板的四边支承矩形板双向板：双向板： 长边长边l2与短边与短边l1之比之比 小于小于2的四边支承矩形板的四边支承矩形板土木工程概论土木工程概论2 2）梁）梁l 其作用效应主要为受弯和受剪l 梁的截面宽度和高度尺寸远小于其长度尺寸土木工程概论土木工程概论 混凝土梁常用截面形式：混凝土梁常用截面形式： 矩形截面矩形截面（一般梁高度是宽的（一般梁高度是宽的2323倍倍 可用较小截面获得较大可用较小截面获得较大抗弯承载力和刚

5、度）抗弯承载力和刚度） 扁梁：扁梁：宽大于高的梁，用于梁高受限制时宽大于高的梁，用于梁高受限制时 T T 形截面梁：形截面梁：如梁与板整如梁与板整 浇在一起，把与梁相连一定浇在一起，把与梁相连一定宽度范围内的板也可看作梁宽度范围内的板也可看作梁的一部分，形成的一部分，形成 T T形截面梁形截面梁土木工程概论土木工程概论 钢钢 梁梁 截截 面面 形形 状状 钢梁材料强度高钢梁材料强度高( (所需截面尺寸小，所以自重较轻所需截面尺寸小，所以自重较轻) )，塑性好，塑性好， 便于加工安装，使用范围广便于加工安装，使用范围广 钢材易生锈，防火性能较差，需定期进行维护钢材易生锈，防火性能较差，需定期进行

6、维护 钢梁可由型钢直接制作，最常用的截面形式有钢梁可由型钢直接制作，最常用的截面形式有 普通工字形截面和宽翼缘工字形截面普通工字形截面和宽翼缘工字形截面 梁跨度较大时，可将钢板梁跨度较大时，可将钢板焊成组合工字形或箱形截面焊成组合工字形或箱形截面 普通工字形截面钢梁高度普通工字形截面钢梁高度取其翼缘宽度的取其翼缘宽度的3535倍倍土木工程概论土木工程概论 钢钢- -钢筋混凝土组合梁钢筋混凝土组合梁 受压区用混凝土和受拉区用钢受压区用混凝土和受拉区用钢，二者通过抗剪连接件连，二者通过抗剪连接件连接形成接形成( (防止水平一层层间的错动防止水平一层层间的错动) )的组合结构的组合结构 充分利用了钢

7、和混凝土充分利用了钢和混凝土 各自的强度特点各自的强度特点 结构延性好结构延性好 承载力高承载力高 自重轻自重轻土木工程概论土木工程概论按常见支承方式按常见支承方式 (1) (1) 简简 支支 梁梁 梁两端简单搁置在支座上，支座限制梁不产生垂直梁两端简单搁置在支座上，支座限制梁不产生垂直移动和水平移动、但不限制梁端自由转动移动和水平移动、但不限制梁端自由转动 一端铰支座一端铰支座表示它可以自由转动但不能平移表示它可以自由转动但不能平移 另一端滚动支座另一端滚动支座表示它既可转动表示它既可转动, ,也可平移也可平移 梁的实际支承构造与理想的铰支经常有差别梁的实际支承构造与理想的铰支经常有差别 简

8、支梁属静定结构简支梁属静定结构（只用力的平衡原则即可算出内力）（只用力的平衡原则即可算出内力） 简支梁一般小跨度时用简支梁一般小跨度时用 土木工程概论土木工程概论 连连 续续 梁梁： 具有两个或两个以上支座的梁具有两个或两个以上支座的梁 结构刚度大结构刚度大, , 整体性好整体性好, , 局部破坏不一定导致整个结构破坏局部破坏不一定导致整个结构破坏 支座不均匀沉降支座不均匀沉降, ,会引起附加内力会引起附加内力 悬悬 臂臂 梁梁 梁一端固定在支座上，既不能转动也不能水平和垂直移动梁一端固定在支座上，既不能转动也不能水平和垂直移动 ( (固定支固定支座座), ),另一端可自由转动和移动另一端可自

9、由转动和移动 ( (自由端）自由端） 广泛用于阳台、雨蓬、体育场看台罩棚等广泛用于阳台、雨蓬、体育场看台罩棚等土木工程概论土木工程概论3 3）柱）柱l 属于竖向承重构件。主要承受梁传来的压力以及柱自重。l 柱的截面尺寸远小于其高度，荷载作用方向与柱轴线平行。土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论4 4）墙）墙l 墙的长宽两方向尺寸远大于其厚度l 荷载作用方向与墙面平行l 作用效应主要为受压。土木工程概论土木工程概论2 2、直线形杆件或曲面、直线形杆件或曲面、曲线形构件曲线形构件1 1）杆）杆 截面尺寸远小于其长度的构件，主要承受轴向压力或拉力。组成平面桁架或空间网架。土木工程概论土木

10、工程概论2 2）拱）拱 由曲线形构件（拱圈）或折线形构件及其支座组成，在荷载作用下主要承受轴向压力，有时也承受弯矩和剪力。它比同跨度的梁要节省材料。土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论3 3）壳）壳 由曲线形板与作为边缘构件的梁、拱或桁架组成，是一种空间形的结构构件，主要承受压力。犹如蛋壳以最薄的壳面能构成强大的蛋体一样，能以较小的构件厚度形成承载能力很高的结构。土木工程概论土木工程概论3 3、房屋水平方向结构、房屋水平方向结构 概念：由板、梁或用杆件做成的桁架、网架组成。它一般是房屋的楼盖和屋盖。土木工程概论土木工程概论 楼盖的类型楼盖的类型有梁楼盖无梁楼盖交叉密肋型无梁楼盖混凝

11、土与压型钢板、钢梁组合楼盖土木工程概论土木工程概论 按施工方法楼盖又分为装配式和现浇式两大类型土木工程概论土木工程概论 桁架桁架土木工程概论土木工程概论桁架结构桁架结构：由以铰接三角形为单元：由以铰接三角形为单元 ( (空腹桁架是刚接四边空腹桁架是刚接四边形形) )格构体系格构体系 与梁相比桁架的优点：与梁相比桁架的优点： 桁架是把梁纵截面上受力较小的中间部分挖空桁架是把梁纵截面上受力较小的中间部分挖空, , 到只剩到只剩几根小截面连杆而成几根小截面连杆而成 （1 1） 受力合理，受力合理，重量变轻重量变轻， 适用跨度适用跨度 梁结构梁结构 （2 2） 桁架节点一般假定铰结桁架节点一般假定铰结

12、, , 设计计算简单设计计算简单 （3 3） 桁架由杆件拼装组成，桁架由杆件拼装组成，体系多样化体系多样化 ( (平行弦桁架、三平行弦桁架、三角形桁架、梯形桁架、弧形桁架等角形桁架、梯形桁架、弧形桁架等), ), 适应性强适应性强 施工方便施工方便，桁架可整体制造后吊装，也可在施工现，桁架可整体制造后吊装，也可在施工现场高空拼装场高空拼装土木工程概论土木工程概论网架结构网架结构 由许多杆件从两个方向或几个方向按一定规律组成由许多杆件从两个方向或几个方向按一定规律组成的高次超静定空间结构的高次超静定空间结构（能承受来自各个方向的荷载，最（能承受来自各个方向的荷载，最常见的大跨度结构形式，杆件采用

13、钢管或型钢现场安装）常见的大跨度结构形式，杆件采用钢管或型钢现场安装） 土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论网架与平面桁架结构相比的特点：网架与平面桁架结构相比的特点：(1) 多向受力的空间结构，比单向受力的平面桁架适用跨度多向受力的空间结构，比单向受力的平面桁架适用跨度更大（一般更大（一般3060m，甚至，甚至60m以上）以上） (2) 网架是网架是高次超静定高次超静定空间结构，空间结构，安全度大安全度大 (3）网架结构）网架结构整体空间刚度大，整体空间刚度大，稳定性能及抗震性能好稳定性能及抗震性能好，安，安全储备高，对于承受集中荷载、非对称荷载、局部超载、全储备高，对于承受集中

14、荷载、非对称荷载、局部超载、地基不均匀沉陷等均为有利地基不均匀沉陷等均为有利(4）便于定型化、工业化便于定型化、工业化、工厂化、商品化生产、工厂化、商品化生产，集装箱运，集装箱运输，零件尺寸小，重量轻，便于存放、装卸、运输和安装，输，零件尺寸小，重量轻，便于存放、装卸、运输和安装，现场安装不需要大型起重设备现场安装不需要大型起重设备 土木工程概论土木工程概论4 4、房屋竖向承重结构、房屋竖向承重结构 概念：由柱、墙概念：由柱、墙和用墙做成的井筒和用墙做成的井筒组成房屋的竖向结组成房屋的竖向结构。构。 它是房屋的主它是房屋的主体结构。主要承受体结构。主要承受房屋的全部重量并房屋的全部重量并把它们

15、通过基础传把它们通过基础传给地基。给地基。土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论 房屋建筑工程的类别有多种分法。房屋建筑工程的类别有多种分法。可按房屋的使用性质分；按房屋结构所可按房屋的使用性质分；按房屋结构所采用的材料分；也可按房屋主体结构的采用的材料分；也可按房屋主体结构的型式和受力系统（结构体系）分。建筑型式和受力系统（结构体系）分。建筑师习惯于第一种，结构工程师和施工工师习惯于第一种，结构工程师和施工工程师习惯于第二、尤其是第三种分法。程师习惯于第二、尤其是第三种分法。土木工程概论土木工程概论（1）住宅建筑 如别墅、宿舍、公寓等。这类建筑对房屋使用的布局、朝向、采光、隔热、隔

16、音等建筑技术问题有较高要求。主要结构构件为楼板、墙体，建筑层数1-2层至10-20层不等。1.1.按房屋的使用性质分按房屋的使用性质分土木工程概论土木工程概论深深圳圳金金海海湾湾花花园园土木工程概论土木工程概论（2 2）公共建筑）公共建筑特点：大量人群集聚，室内空间和尺度都很大，人流走向问题突出。结构采用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。层数以单层或低层居多。低层低层 1 13 3层层多层多层4 46 6层、层、中高层中高层7 79 9层层高层高层1010层（层（2424m m）超高层超高层100100m m土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论（3 3

17、）商业建筑）商业建筑如商店、银行、宾馆、商业写字楼等。特点：有着与公共建筑类似的要求。往往做成高层建筑，对结构体系和结构型式有较高的要求。土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论（4 4）文教卫生建筑）文教卫生建筑如图书馆、实验楼、学校、医院等。这类建筑有较强的针对性。一般采用框架结构为主体结构。土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论（5 5）工业建筑）工业建筑如重型机械厂房、纺织厂房（单层轻工业）、制药厂房、食品厂房（多层轻工业）等。特点：荷载巨大且往往是撞击、振动荷载。需要空间大，并有特殊要求。（温湿度、防爆、防尘、防菌等）单层采用铰接框架（排架）结构。多层工业建筑一般采

18、用刚接框架。土木工程概论土木工程概论（6 6）农业建筑）农业建筑如暖棚、畜牧场等。土木工程概论土木工程概论2.2.按房屋结构所采用的材料分按房屋结构所采用的材料分（1）砌体结构 采用砖、石、砼砌块等砌体做成。主要用于墙体结构。土木工程概论土木工程概论（2 2）钢筋混凝土结构）钢筋混凝土结构 采用钢筋混凝土或采用钢筋混凝土或预应力混凝土做成，主预应力混凝土做成，主要用于框架结构、剪力要用于框架结构、剪力墙结构、筒体结构等。墙结构、筒体结构等。土木工程概论土木工程概论（3）钢结构 采用各种型钢或钢管连接做成，在上述结构中，除墙体结构、薄壳、折板结构外，均可选做钢结构。土木工程概论土木工程概论（4）

19、木结构 采用方木、圆木、条木、板材连接做成。我国古时，木结构房屋很多，如宫殿、庙宇、塔等。近年来，因木材匮乏，很少采用。土木工程概论土木工程概论（5）薄膜充气结构用于屋盖结构是在玻璃丝增强塑料薄膜或尼龙布罩内部形成一定的形状，作为建筑空间的覆盖物。目前尚不普及。土木工程概论土木工程概论3 3. .按组成房屋主体结构的型式和受力系统即结构体系分按组成房屋主体结构的型式和受力系统即结构体系分（1 1）墙体结构）墙体结构在高层建筑中也称剪力墙结构。受力特点：利用房屋的墙体作为竖向承重和抵抗水平荷载（风、地震荷载等）的结构。同时墙体也作为维护及房间分隔的构件。土木工程概论土木工程概论（2 2）框架结构

20、）框架结构 受力特点：采用梁、柱组成的框架作为房屋的竖向结构，并同时承受水平荷载。北京长城饭店北京长城饭店土木工程概论土木工程概论 剪力墙即为一段钢筋混凝土墙体，因其抗剪能力很强，故得此名。 广州中天大厦广州中天大厦（3 3）框架剪力墙结构）框架剪力墙结构土木工程概论土木工程概论（4 4）筒体结构）筒体结构受力特点：利用房间四周墙体形成的封闭筒体（也可利用房屋外围由间距很密的柱与截面很高的梁组成一个形式上像框架，实质上是一个有许多窗洞的筒体）作为主要抵抗水平荷载的结构。筒体与其它结构组合可成为：框筒结构、筒中筒结构、桁架筒体结构等。土木工程概论土木工程概论n 框筒结构：框筒结构：指内芯由剪力墙构成，周边为框架结构。深圳华联大厦深圳华联大厦土木工程概论土木工程概论n