第1章工程材料

1、第二章第二章 工程材料与制品工程材料与制品无机材料金属材料黑色金属（铁、钢）、有色金属（铝、铜及合金等）非金属材料天然石材（砂、石及各种岩石加工成的石材），烧土制品（砖、瓦、陶瓷），玻璃胶凝材料（石灰、石膏、水玻璃、水泥），混凝土、砂浆有机材料植物材料沥青材料高分子材料木材、竹材等石油沥青、煤沥青及其制品塑料、涂料、胶粘剂复合材料 钢筋混凝土、聚合物混凝土、玻璃钢、纸面或纤维石膏板 任何土木工程建（构）筑物（包括道路、桥梁、港口、码头、矿井、隧道等）都是用材料按一定的要求打造成的,土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料。 简述简述 2 砖 标准砖的规格：240mm*115mm*53mm按

2、材料分粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣砖和灰砂砖等；按烧结工艺分砖按照生产工艺分为烧结砖和非烧结砖按有无孔洞分实心砖：空心砖尺寸有240mm115mm90mm, 240mm180mm115mm,190mm190mm90mm特点：墙厚小，施工速度快，墙、柱抗压强度高，重量轻 我国 使用率比较低 空心砖强度较低，1020MPa,常用于非承重墙，孔洞竖直。国外 瑞士砖的产量97%为空心砖，强度高17140 MPa，多半用于承重，有水平孔洞。多孔砖砌体概念：石材、砖用砂浆砌筑而成的构件(墙、柱)。无论哪种砌体，砌筑时都应错缝。2.1 早期工程材料早期工程材料2.1.1砖砖空心砖多孔砖实心砖无论

3、哪种砌体，砌筑时都应错缝。2.1.2 瓦瓦2瓦瓦，一般指粘土瓦。以粘土（包括页岩、煤矸石等粉料）为主要原料，经泥料处理、成型、干燥和焙烧而制成。蝴蝶瓦平瓦波形瓦按成分分，有粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦、沥青瓦等；2.1.3石石3. 石种类按密度分：重岩自然石（18KN/m3）花岗岩、砂岩、石灰石轻岩自然石（自然石自然石 砖砖 瓦瓦细骨料：粒径在0.165mm之间的骨料为细骨料(砂)。一般采用天然砂，它是岩石风化后所形成的大小不等、由不同矿物散粒组成的混合物，一般有河砂、海砂及山砂。砂子的粗细按细度模数分为4级。 粗砂：细度模数为3731，平均粒径为o5mm以上

4、。 中砂：细度模数为3023，平均粒径为o5035mm。 细砂：细度模板为2216，平均粒径为035025mm。 特细砂：细度模数为15一o7，平均粒径为o25mm以下。 细度模数越大，表示砂越粗。普通混凝土用砂的细度模数范围在3.7-1.6，以中砂为宜，或者用粗砂加少量的细砂，其比例为4：1。粗骨料：有碎石和卵石。由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得的，粒径大于5mm的岩石颗粒，称为碎石或碎卵石。岩石由于自然条件作用而形成的，粒径大于5mm的颗粒，称为卵石。 2.1.4 砂石砂石2.1.5 灰 石膏 胶粘剂 装饰面板 装饰线材 石灰 胶粘剂 装饰粉刷 石灰砂浆，三合土2.1.6 木材1. 钢筋分

5、类按化学成份分热轧碳素钢，热轧普通低合金钢按截面形式分光面钢筋 施工时端头需作弯钩变形钢筋月牙形施工时直接使用直筋罗纹和人字形按加工方式分热轧冷拉冷轧2.2 近代土木工程材料近代土木工程材料2.2.4 钢材钢材2.2.4 钢筋、钢筋砼和预应力砼钢筋、钢筋砼和预应力砼钢筋钢筋光面钢筋变形钢筋2.2.4 钢筋、钢筋砼和预应力砼钢筋、钢筋砼和预应力砼钢筋钢筋钢筋的不同加工方式热轧钢筋： 632 12mm以下做成圆盘冷加工钢筋冷拉钢筋：为了提高强度以节约钢筋，工程中常按施工规程对钢筋进行冷拉使其伸长45%，其屈服强度较冷拉前提高。冷拉后钢筋的强度提高，但塑性、韧性变差，因此，冷拉钢筋不宜用于受冲击或重

6、复荷载作用的结构。冷拔钢筋：冷拔低碳钢丝是用6.5mm8mm的碳素结构钢通过拔丝机进行多次强力拉拔而成。冷拔低碳钢丝由于经过反复拉拔强化，强度大为提高，但塑性显著降低，脆性随之增加，已属硬钢类钢筋冷轧带肋钢筋将普通低碳钢或热轧光圆钢（ 12以下）盘条在冷轧机上，冷轧成二面或三面有月牙横肋。冷加工措施都是为了提高钢筋的强度和增加其在砼中的抗滑移能力。其它建筑用钢材点焊而成的焊网建筑施工工业化高强钢丝和钢绞线预应力钢筋砼中使用精轧高强罗纹钢筋钢纤维（20mm50mm）掺入砼中提高砼的抗裂能力和韧性。施工时喷射到砼上，不振捣。钢筋替代产品塑料纤维、玻璃丝、碳纤维筋使用替代产品作预应历筋时，锚固问题需

7、特别考虑。2.2.4 钢筋、钢筋砼和预应力砼钢筋、钢筋砼和预应力砼钢筋钢筋塑料纤维玻璃纤维网格布碳纤维钢绞线点焊而成的焊网2.2.4 钢筋、钢筋砼和预应力砼钢筋、钢筋砼和预应力砼钢筋钢筋2.2 近代土木工程材料近代土木工程材料2.2.2 水泥水泥胶凝材料：指和水成浆后能硬化成坚实整体的矿物质粉状材料。胶凝材料：指和水成浆后能硬化成坚实整体的矿物质粉状材料。 石灰、烧石膏、水泥等无机粘结剂。石灰、烧石膏、水泥等无机粘结剂。 砂浆：砂浆： 是石膏、石灰或水泥等胶凝材料掺砂或矿渣等无机粘结是石膏、石灰或水泥等胶凝材料掺砂或矿渣等无机粘结 剂等细骨料加水拌合而成剂等细骨料加水拌合而成 1. 水泥的定义

8、和分类 定义：定义：粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。 用途：用途：水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂浆或混凝土，坚固耐久，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。 分类：分类：水泥按用途及性能分 (1)通用水泥通用水泥: 一般土木建筑工程通常采用的水泥。即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。 (2)专用水泥专用水泥:专门用途的水泥。如：G级油井水泥，道路硅酸盐水泥。 (3)特性水泥特性水泥:某种性能比较突出的水泥。如：快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥

9、、膨胀硫铝酸盐水泥。2.2 近代土木工程材料近代土木工程材料2.2.2 水泥水泥 (1) 硅酸盐水泥：硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0%5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，分P.I和P.II,即国外通称的波特兰水泥。 (2) 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6%15%混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）,代号：P.O。 (3) 矿渣硅酸盐水泥：矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料, 称为 矿渣硅酸盐水泥，代号：P.S。 (4) 火山灰质硅酸盐水泥火山灰质

10、硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。称为火山灰质硅酸盐水泥，代号：P.P。 (5) 粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粉煤灰和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号：P.F。 (6) 复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号P.C。 (7) 中热硅酸盐水泥中热硅酸盐水泥：以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料。 (8) 低热矿渣硅酸盐水泥低热矿渣硅酸盐水泥：

11、以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料。 (9)快硬硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成早强度高的以3天抗压强度表示标号的水泥。 (10) 抗硫酸盐硅酸盐水泥抗硫酸盐硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏磨细制成的抗硫酸盐腐蚀性能良好的水泥。 (11) 白色硅酸盐水泥白色硅酸盐水泥：由氧化铁含量少的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成的白色水泥。 (12) 道路硅酸盐水泥道路硅酸盐水泥：由道路硅酸盐水泥熟练，0%10%活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为道路硅酸盐水泥，（简称道路水泥）。 (13) 砌筑水泥

12、砌筑水泥：由活性混合材料，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏，磨细制成主要用于砌筑砂浆的低标号水泥。 (14) 油井水泥油井水泥：由适当矿物组成的硅酸盐水泥熟料、适量石膏和混合材料等磨细制成的适用于一定井温条件下油、气井固井工程用的水泥。 (15) 石膏矿渣水泥石膏矿渣水泥：以粒化高炉矿渣为主要组分材料，加入适量石膏、硅酸盐水泥熟料或石灰磨细制成的水泥。 最早的砼粘土、石灰和砂按一定比例拌合而成。现在的砼水泥、砂（细骨料）、碎石（粗骨料）。砼的种类普通砼 组分为水泥、石子、砂等轻骨料砼 组份中骨料有：粉煤灰陶粒、粘土陶粒、页岩陶粒、膨胀矿渣珠、浮石、煤矸石加气砼和泡沫砼 在砂浆中分别掺入发气剂和泡沫

13、剂。水泥制品特点1) 水泥在新制成的砼中与水起水化作用，释放水合热。在大体积砼结构中水合热不易散发，当坝外层结硬后，坝内不断产生的水合热使内部砼膨胀而导致坝外裂缝，所以应采用低热水泥。矿渣水泥较普通水泥的水合热低。2) 膨胀水泥结硬后，体积会膨胀。3) 矾士水泥是一种硬化很快并有高强度的水硬性胶凝材料。可用于紧急工程、冬季工程、海水建筑和处于矿物质水中的砼。4) 耐碱性砼，耐酸性砼。5) 砼可制成砌块2.2 工程材料与制品工程材料与制品2.2.3 混凝土（砼）混凝土（砼）小型砼砌块大型砼砌块2.2.3 混凝土（砼）混凝土（砼）中 和 面拉压钢 筋细 混 凝 土1. 钢筋砼梁板构件受力简图钢筋砼

14、为了更好地利用砼高的抗压强度，在混凝土板的受拉边加设抗拉强度高的钢筋事实证明，除了钢筋外，竹筋、各种纤维都可以用来加强混凝土。能否加强除混凝土以外的高抗压材料？可以加强石材简图2.2.3 -4 钢筋砼和预应力砼钢筋砼和预应力砼钢筋混凝土构件内应力图钢筋混凝土构件构造图2.2.3 -4 钢筋砼和预应力砼钢筋砼和预应力砼钢筋混凝土的优缺点 主要优点：主要优点： （1 1）就地取材）就地取材 （2 2）耐久性）耐久性 （3 3）耐火性）耐火性 （4 4）整体性）整体性 （5 5）刚性）刚性 （6 6）可塑性）可塑性 主要缺点：主要缺点： （1 1）自重大）自重大 （2 2）抗裂性差）抗裂性差 （3

15、3）费工大、耗用木料多）费工大、耗用木料多 2.2.3 -4 钢筋砼和预应力砼钢筋砼和预应力砼 预应力混凝土预应力混凝土 预应力混凝土预应力混凝土 Prestressed Concrete 【定义】为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，设法在混凝土结构或构件承受使用荷载前，预先对受拉区的混凝土施加压力后的混凝土就是预应力混凝土。 【目的】预压应力用来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而将结构构件的拉应力控制在较小范围，甚至处于受压状态,以推迟混凝土裂缝的出现和开展，从而提高构件的抗裂性能和刚度。 【分类】根据预加应力值大小对构件截面裂缝控制程度的不同分类：

16、【优点】【优点】1、抗裂性好，刚度大。2、节省材料，减小自重。3、提高构件的抗剪能力。4、提高受压构件的稳定性。5、提高构件的耐疲劳性能。【缺点】【缺点】1、工艺较复杂，对质量要求高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍。2、需要有一定的专门设备，如张拉机具、灌浆设备等。预应力混凝土的优缺点预应力混凝土的优缺点施加预应力的方法 三种 先张法、后张法 、电热法 先张法就是在绑扎完钢筋之后，对钢绞线进行预应力张拉，然后进行混凝土浇筑。 后张法是先在钢筋笼里埋设波纹管或者其他管道，浇筑混凝土，然后把钢绞线穿进波纹管进行张拉。先张法 是为了提高钢筋混凝土构件的抗裂性能以及避免钢筋混凝土构件过早出现裂缝

17、，而在混凝土构件预制过程中对其预先施加应力以提高构件性能的一种方法。通常在浇灌混凝土之前张拉钢筋的制作方法也称为先张法，它在工程建设中起着重要作用。 后张法, 指的是先浇筑水泥混凝土，待达到设计强度的75%以上后再张拉预应力钢材以形成预应力混凝土构件的施工方法。 其实区别就是在后张法是先制作构件留孔道，再穿筋张拉。锚固形成整体，先张法则是预先张拉预应力筋，锚固，再浇铸混凝土。简述先张法和后张法的施工过程 及其优缺点（或先张法和后张法的异同点? ） （预应力混凝土结构与钢筋混凝土结构相比较，其减轻自身重量，但施工过程较繁琐。）先张法与后张法的一个重要区别在于钢筋是否放张 (1)先张法 即先张拉钢

18、筋后浇注混凝土.其主要张拉程序为:在台座上按设计要求将钢筋张拉到控制应力用锚具临时固定浇注混凝土待混凝土达到设计强度75%以上切断放松钢筋.其传力途径是依靠钢筋与混凝土的粘结力阻止钢筋的弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力 6.1.2 预加应力的方法 先张法施工简单,靠粘结力自锚,不必耗费特制锚具,临时锚具可以重复使用(一般称工具式锚具或夹具),大批量生产时经济,质量稳定.适用于中小型构件工厂化生产. (2)后张法 有粘结预应力混凝土 先浇混凝土,待混凝土达到设计强度75%以上,再张拉钢筋(钢筋束).其主要张拉程序为:埋管制孔浇混凝土抽管养护穿筋张拉锚固灌浆(防止钢筋生锈).其传力途径是依靠锚具

19、阻止钢筋的弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力,如图6.2所示.这种做法使钢筋与混凝土结为整体,称为有粘结预应力混凝土. 有粘结预应力混凝土由于粘结力(阻力)的作用使得预应力钢筋拉应力降低,导致混凝土压应力降低,所以应设法减少这种粘结.这种方法设备简单,不需要张拉台座,生产灵活,适用于大型构件的现场施工. 无粘结预应力混凝土 其主要张拉程序为预应力钢筋沿全长外表涂刷沥青等润滑防腐材料包上塑料纸或套管(预应力钢筋与混凝土不建立粘结力)浇混凝土养护张拉钢筋锚固. 施工时跟普通混凝土一样,将钢筋放入设计位置可以直接浇混凝土,不必预留孔洞,穿筋,灌浆,简化施工程序,由于无粘结预应力混凝土有效预压应力增大

20、,降低造价,适用于跨度大的曲线配筋的梁体. 优点是张拉钢筋时，不需要台座，只需夹具它的锚固是依靠预应力钢筋与混凝土的粘结力自锚于混凝土之中，可以进行曲线配筋 。 缺点：工艺比先张复杂，锚具一旦破坏，整个预应力体系丧失，成本较高，对大型构件因运输困难往往采用后张法。 电热法 电热法是利用对钢筋通电讲其加热，一般小于等于300C然后锚固钢筋，待冷却以后钢筋回缩产生预应力，可用于先张法和后张法中，仅是用电热代替千斤顶的机械张拉。钢钢 应用于工程结构的钢材，除钢板外，还有各应用于工程结构的钢材，除钢板外，还有各种型钢：角钢、槽钢、工字钢、冷弯型钢等。种型钢：角钢、槽钢、工字钢、冷弯型钢等。利用钢板和各

21、种型钢通过连接可组成各种形状的截面利用钢板和各种型钢通过连接可组成各种形状的截面钢结构的主要优缺点：钢结构的主要优缺点： 主要优点：主要优点： （1 1）结构重量轻）结构重量轻 钢容重与屈服点的比值相对较低，钢结构构件截面较小，重量钢容重与屈服点的比值相对较低，钢结构构件截面较小，重量较轻。一般为钢筋混凝土结构的较轻。一般为钢筋混凝土结构的1/2-1/51/2-1/5。特别适用于大跨、超高、承。特别适用于大跨、超高、承载重的结构。载重的结构。 （2 2）结构性能好）结构性能好 钢材塑性、韧性好，变形能力强，计算准确性好，可靠性高。钢材塑性、韧性好，变形能力强，计算准确性好，可靠性高。 （3 3

22、）工业化程度高）工业化程度高 工业化程度高，施工精度好，劳动生产率高。工业化程度高，施工精度好，劳动生产率高。 （4 4）符合可持续发展要求）符合可持续发展要求 钢材可重复利用程度高，符合可持续发展要求。钢材可重复利用程度高，符合可持续发展要求。钢结构主要缺点：钢结构主要缺点：（1 1）耐火性差。）耐火性差。 钢结构在温度钢结构在温度250250以内性质变化很小，温度达到以内性质变化很小，温度达到300 300 以后，强度逐渐下降，达到以后，强度逐渐下降，达到450450650 650 时，强度降为零。时，强度降为零。（2 2）易锈蚀。）易锈蚀。（3 3）价格较贵。）价格较贵。3.63.6、木

23、、木 1.1.圆木圆木 直径常在直径常在120mm120mm以上，长度一般为以上，长度一般为9m9m以内。以内。 2.2.方料方料 （1 1）大料：两面锯开及四面锯开。）大料：两面锯开及四面锯开。 （2 2）条料：四面锯平，厚度小于）条料：四面锯平，厚度小于100mm100mm，宽度小于厚度，宽度小于厚度2 2倍。倍。 （3 3）板料：厚度不大于）板料：厚度不大于100mm100mm，宽度大于厚度的，宽度大于厚度的2 2倍，其中倍，其中 厚度在厚度在35mm35mm以下的为薄板，大于以下的为薄板，大于35mm35mm的为厚板的为厚板4 4、土木工程材料发展展望、土木工程材料发展展望4.1.4.

24、1.墙体材料墙体材料 我国粘土砖的用量很大，墙体材料产值约占建材工业总产值的我国粘土砖的用量很大，墙体材料产值约占建材工业总产值的1/31/3，但新墙体材料只占，但新墙体材料只占5 5左右。左右。 改革墙体材料势在必行：改革墙体材料势在必行：v 利用工业废料，大力应用各种砌块。利用工业废料，大力应用各种砌块。v 适当扩大承重空心砖类型和孔洞率。适当扩大承重空心砖类型和孔洞率。v 大力发展各种功能型环保复合墙体材料。如大力发展各种功能型环保复合墙体材料。如ALCALC、NALCNALC、FCLCFCLC墙板等。墙板等。 4.2.4.2.混凝土混凝土 混凝土应以混凝土应以“轻质、高强、高性能轻质、

25、高强、高性能”作为主要发展方向。作为主要发展方向。 （1 1）提高结构混凝土的强度。）提高结构混凝土的强度。 （2 2）发展轻混凝土。）发展轻混凝土。 （3 3）发展改性混凝土。）发展改性混凝土。 （4 4）广泛使用外加剂、合理使用掺和料。）广泛使用外加剂、合理使用掺和料。 （5 5）逐步改造混凝土生产工艺。）逐步改造混凝土生产工艺。 （6 6）大力提高混凝土质量。）大力提高混凝土质量。 （7 7）加强基础理论研究）加强基础理论研究 。4.3.4.3.预应力混凝土预应力混凝土 （1 1）应提高我国高强钢材的产量。）应提高我国高强钢材的产量。 20002000年我国预应力混凝土产量达年我国预应力

26、混凝土产量达25002500万吨，需高强度钢材万吨，需高强度钢材8080万吨，与现有生产水平差万吨，与现有生产水平差距较大。距较大。 （2 2）应提高预应力基本工艺水平，发展预应力混凝土工业化生产。）应提高预应力基本工艺水平，发展预应力混凝土工业化生产。 （3 3）逐步建立完整、先进的构件制作、钢丝成束、穿束、）逐步建立完整、先进的构件制作、钢丝成束、穿束、 张拉、锚固和最后灌浆等工业体系。张拉、锚固和最后灌浆等工业体系。 （4 4）提高张拉和锚固能力。）提高张拉和锚固能力。4.4 4.4 金属材料金属材料 合金改性材料合金改性材料 耐候钢材耐候钢材 新型型材新型型材4.5 4.5 功能材料功

27、能材料 隔热保温材料隔热保温材料 吸声材料吸声材料4.6 4.6 装饰材料装饰材料 环保材料环保材料4.7 4.7 智能材料智能材料 记忆合金记忆合金土木工程的基本结构形式土木工程的基本结构形式 1 1 工程结构的基本元件工程结构的基本元件 工程结构的类型随着建筑材料与工程力学的工程结构的类型随着建筑材料与工程力学的进展和人类生产与生活的需要而不断发展，由简进展和人类生产与生活的需要而不断发展，由简单到复杂。但其单到复杂。但其基本元件基本元件按其受力持点仍分成按其受力持点仍分成梁、梁、板、柱、拱、壳与索板、柱、拱、壳与索( (拉杆拉杆) )六大类。六大类。 这些基本元件可以单独作为结构使用，在

28、多这些基本元件可以单独作为结构使用，在多数情况下常组合成多种多样的结构类型使用。数情况下常组合成多种多样的结构类型使用。 2 2 工程结构的基本类型工程结构的基本类型 工程结构中常用的基本类型有：工程结构中常用的基本类型有： 梁、板、柱梁、板、柱 桁架、网架结构桁架、网架结构 拱、壳体结构、折板结构拱、壳体结构、折板结构 悬索结构、悬吊结构悬索结构、悬吊结构 排架、框架、排架、框架、 剪力墙、筒体结构、板柱结构、墙板结构剪力墙、筒体结构、板柱结构、墙板结构 充气结构等。充气结构等。 其它常用结构分类概念其它常用结构分类概念 工程结构按其构成的形式可分为工程结构按其构成的形式可分为实体结构实体结

29、构与与组合结构组合结构两大类。坝、桥墩、基础等通常为实体两大类。坝、桥墩、基础等通常为实体结构，房屋、桥梁、码头等通常由若干种元件组结构，房屋、桥梁、码头等通常由若干种元件组成，称为组合结构。成，称为组合结构。 连接节点如只能承受拉力、压力的，称为连接节点如只能承受拉力、压力的，称为铰铰接接，同时能承受弯矩等其他力的，称为，同时能承受弯矩等其他力的，称为刚接刚接或或半半刚接刚接。 若组成的结构与其所受之外力，在计算中可若组成的结构与其所受之外力，在计算中可视为皆在同一平面之内则称该结构为视为皆在同一平面之内则称该结构为平面结构平面结构。若组成的结构承受不在同一平面内的外力，且计若组成的结构承受

30、不在同一平面内的外力，且计算时也按空间受力考虑，则称该结构为算时也按空间受力考虑，则称该结构为空间结构空间结构。3 基本结构简介3.1 3.1 板、梁板、梁 板和梁两端支承在支座上以承受荷载，板和梁主要承受板和梁两端支承在支座上以承受荷载，板和梁主要承受弯矩，称为受弯构件。板和梁在荷载下各截面内将产生弯弯矩，称为受弯构件。板和梁在荷载下各截面内将产生弯矩矩M和剪力和剪力V，将产生弯曲变形（挠度）。，将产生弯曲变形（挠度）。 3.2 3.2 柱柱 柱承受的荷载可能柱承受的荷载可能是轴心受压、偏心受压、是轴心受压、偏心受压、轴心受拉、偏心受拉等。轴心受拉、偏心受拉等。 偏心受压和偏心受偏心受压和偏

31、心受拉构件统称为偏心受力拉构件统称为偏心受力构件。构件。 拱 3.4 3.4 桁架桁架 (1).(1).铰接桁架铰接桁架 铰接桁架由很多三角形组成。铰接桁架由很多三角形组成。(2).(2).刚接桁架刚接桁架3.5 3.5 框架框架由梁或屋架和柱联接而成的结构称为框架。框架节点有铰接和刚接，前者称为排架，后者称为由梁或屋架和柱联接而成的结构称为框架。框架节点有铰接和刚接，前者称为排架，后者称为刚架。刚架。排架的结构，排架的组成是以排架的结构，排架的组成是以柱柱子，两边的柱子，有一个子，两边的柱子，有一个屋架屋架支撑在柱子上，形成了这样的一支撑在柱子上，形成了这样的一排，下面又是一排，在这两排上面

32、上屋架之间放上一个板子形成个空架连续的房子排，下面又是一排，在这两排上面上屋架之间放上一个板子形成个空架连续的房子 .排架由屋架（或屋面梁）、柱和基础组成，柱与屋架铰接，与基础刚接。是单层厂房结构的基本结构形式。 排架结构排架结构：顾名思义，一排一排的。主要用于单层厂房，由屋架、柱子和基础构成横向平面排架，是厂房的主要承重体系，再通过屋面板、吊车梁、支撑等纵向构件将平面排架联结起来，构成整体的空间结构。 刚架：当梁和柱整体联接则形成刚架3.6 剪力墙剪力墙 (shear wall) 也称抗风墙或抗震墙，房屋或构筑物中主要承受风或地震产生的水平力的墙体，一般用钢筋混凝土做成。 分类 ：剪力墙包括

33、平面剪力墙和筒体剪力墙两大类。3.7 3.7 网架结构网架结构 (spatial grid structure)(spatial grid structure)由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。具有空由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点；可用作体育馆、影剧间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点；可用作体育馆、影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、双向大柱距车间等院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、双向大柱距车间等建筑的屋盖。缺点是汇交于节点上的杆件数量较多，制作安装较平面建筑的屋盖。缺点

34、是汇交于节点上的杆件数量较多，制作安装较平面结构复杂。结构复杂。 分类分类 网架结构根据外形不同，可分为双层的板型网架结构、单层网架结构根据外形不同，可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦秆、和双层的壳型网架结构。板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦秆、下弦杆和腹杆，主要承受拉力和压力。单层壳型网架杆件除承受拉力下弦杆和腹杆，主要承受拉力和压力。单层壳型网架杆件除承受拉力外，还承受弯矩和剪力。外，还承受弯矩和剪力。3.8 3.8 壳体结构壳体结构 (shell structure)(shell structure)由曲面形板与边缘构件由曲面形板

35、与边缘构件( (梁、拱或桁架梁、拱或桁架) )组成的空间结构，具有很好的空组成的空间结构，具有很好的空间传力性能，能以较小的构件厚度形成承载能力高、刚度大的承重结间传力性能，能以较小的构件厚度形成承载能力高、刚度大的承重结构，能覆盖或围护大跨度的空间而不需中间支柱，能兼具承重和围护构，能覆盖或围护大跨度的空间而不需中间支柱，能兼具承重和围护的双重作用，从而节约结构材料。壳体结构可做成各种形状，以适应的双重作用，从而节约结构材料。壳体结构可做成各种形状，以适应工程造形的需要，广泛用于工程结构中。如大跨度建筑物顶盖、各种工程造形的需要，广泛用于工程结构中。如大跨度建筑物顶盖、各种工业用管道、压力容

36、器与冷却塔、反应堆安全壳、无线电塔、贮液罐工业用管道、压力容器与冷却塔、反应堆安全壳、无线电塔、贮液罐等。工程结构中采用的壳体多由钢筋混凝土做成。也可用钢、木、石、等。工程结构中采用的壳体多由钢筋混凝土做成。也可用钢、木、石、砖或玻璃钢做成。砖或玻璃钢做成。 分类分类 壳体的种类很多，多根据曲面的几何特性壳体的种类很多，多根据曲面的几何特性( (即两个万间主曲率即两个万间主曲率k1k1、k2k2的乘积的乘积K K，称为高斯曲率，称为高斯曲率) )进行分类。当进行分类。当k1k1、k2k2同号时，同号时，K K为正为正值，称正面斯曲率壳；当值，称正面斯曲率壳；当k1k1、k2k2异号时，异号时，K K为负值，称负高斯曲率壳；为负值，称负高斯曲率壳；当当k1k1和和k2k2中有中有个为零时，个为零时，K K为零，称零高斯曲率壳；此外，尚有混为零，称零高斯曲率壳；此外，尚有混合型曲率壳，