建筑结构的组成与分类T112

第2章建筑结构的组成与分类建筑结构=水平构件+竖向构件+基础基本构件：

梁、板、柱、墙、拱、桁架等。基本结构型式：

水平结构分体系——梁板结构、壳体结构、悬索结构、网架结构、膜结构、折板结构等；

竖向结构分体系——混合结构、框架结构、剪力墙、框架－剪力墙结构、筒体结构、排架结构、刚架结构、拱结构等。基本构件板、梁：

板和梁两端支承在支座上以承受荷载，板和梁主要承受弯矩，称为受弯构件。 板和梁在荷载下各截面内将产生弯矩M和剪力V，将产生弯曲变形（挠度）。纵向受力钢筋分布钢筋板配筋示意图111-1简支平板矩形截面简支梁111纵向受力钢筋架立钢筋箍筋1-1简支梁配筋示意图简支支梁梁何谓谓单单向向板板？？何谓谓双双向向板板？？单向向板板和和双双向向板板的的受受力力特特点点：：单向向板板是指指：：仅仅仅仅在在一一个个方方向向或或主主要要在在一一个个方方向向受受弯弯的的板板；；双向向板板是指指：：两两个个方方向向均均受受弯弯的的板板。。单向向板板和和双双向向板板的的受受力力特特点点：：肋形形楼楼盖盖的的板板一一般般四四边边都都有有支支承承，，板板上上的的荷荷载载通通过过双双向向受受弯弯传传到到支支座座上上，，由由于于板板是是一一个个整整体体，，弯弯曲曲时时板板在在任任意意一一点点处处的的挠挠度度在在两两个个的的竖竖向向平平面面方方向向是是相相等等的的，，因因此此，，在在短短跨跨内内曲曲率率较较大大，，弯弯矩矩也也较较大大，，在在长长跨跨的的竖竖向向平平面面内内都都相相反反。单向向板板和和双双向向板板的的受受力力特特点点：：单向向板板、、双双向向板板的的设设计计判判断断:l2/l1≥3按单单向向板板设设计计；；2＜l2/l1＜3宜按按双双向向板板设设计计；；l2/l1≤2应按按双双向向板板设设计计。。楼盖盖的的传传力力路路线线：：双向向板板楼楼盖盖传传力力路路线线：：荷载载→→板板→→（沿短短边边和和长长边边）→次次梁梁和和主主梁梁→→柱柱或或墙墙单向向板板楼楼盖盖传传力力路路线线：：荷载载→→板板→→（沿短短边边）→次次梁梁→→主主梁梁→→柱柱或或墙墙基本本构构件件柱：：柱是是工工程程结结构构中中主主要要承承受受压压力力，，有有时时也也同同时时承承受受弯弯矩矩的的竖竖向向构构件件。。柱柱承承受受的的荷荷载载可可能能是是轴轴心心受受压压、、偏偏心心受受压压、、轴轴心心受受拉拉、、偏偏心心受受拉拉等等。。偏心受压压和偏心心受拉构构件统称称为偏心心受力构构件。柱式式塔斯干式式、多立立克式、、爱奥尼尼克式、、科林斯斯式、复复合式墙：钢筋混凝凝土墙砌体承重重墙基本构件件拱：拱为曲线线结构，，主要承承受轴向向压力，，与梁的的最大区区别在于于拱在竖竖直荷载载作用下下产生水水平反力力。基本构件件桁架：铰接桁架架——铰接桁架架由很多多三角形形组成。。基本构件件桁架：刚接桁架架梁板结构构：水平结构构分体系系双向密肋肋楼盖网架结构构——北京：国国际展览览中心平平面网架架黑龙江速速滑馆网架结构构壳体结构构——美国麻省省理工学学院（MIT）礼堂球壳壳（平面为为正三角角形）北京火车车站正厅厅钢筋混混凝土双双曲扁壳壳屋顶(平面尺寸寸为35m××35m，矢高7m，壳厚80mm)北京：火车站鸟瞰图折板结构构——北京：燕燕山石化化某仓库库张拉膜结结构——上海：八八万人体体育场雨雨篷（300m直径，70m高，悬挑挑70m）悬索结构构——美国旧金金山：金金门大桥桥（主跨1280m，主索直径径910mm，悬索下垂垂122m1937年建成，，曾保持持27年世界记记录）北京：亚亚运会英英东游泳泳馆(主要承重重结构为为1.8m×1.8m的箱形截截面钢梁梁，支承承在两端端的筒体体上，跨跨度达100m。钢梁每侧侧设四排排斜拉索索为钢梁梁提供中中间弹性性支座，，以提高高钢梁的的承载力力和刚度度。)美国明尼尼亚波利利斯联邦邦储备银银行大厦厦（11层，跨度度达83.2m，用悬索作作为主要要承重结结构，悬悬索锚固固在两侧侧的两个个筒体结结构上，，筒体承承受大楼楼的全部部竖向荷荷载。柱柱顶设有有大梁，，以平衡衡悬索在在柱顶产产生的水水平力，，整个大大楼就悬悬挂在悬悬索和顶顶部大梁梁上。））竖向结构构分体系系混合结构构：民用单层层建筑一一般采用用砖混结结构，即即墙体采采用砖墙墙，屋面面板采用用钢筋混混凝土板板。竖向结构构分体系系框架结构构：指由梁和和柱刚性性连接而而成骨架架的结构构。其中中，梁主主要承受受弯矩和和剪力，，柱主要要承受弯弯矩、压压力和剪剪力。框架结构构北京：京京广大厦厦竖向结构构分体系系剪力墙结结构：剪力墙一一般为一一段钢筋筋混凝土土墙体，，它在平平面内刚刚度和承承载力很很大。广州：白白云宾馆馆（1976年建成，，高115m，33层）广州白云云宾馆标标准层平平面图（地下1层，地上上33层，高112.45m）北京：国国际饭店店(1987年建成，，高104m，3+31层)上海：华华亭饭店店竖向结构构分体系系框架－剪剪力墙体体系：由框架和和剪力墙墙组成的的体系为为框－剪剪体系。。广州中天天广场大大厦（80层，321.9m）竖向结构构分体系系筒体结构构：筒体一般般由剪力力墙组成成。包括括：框筒筒体系、、筒中筒筒体系、、成束筒筒体系等等。框筒体系系深圳华联联大厦（地上26层，高88.8m）内芯由剪剪力墙组组成，周周边为框框架结构构。筒中筒体体系广州广东东国际大大厦（地上63层，高200.18m）当周边柱柱间距较较为密近近时，可可将周边边框架视视为外筒筒，构成成筒中筒筒体系。。成束筒体体系芝加哥Sears塔楼（地上110层，443m）竖向结构构分体系系单层工业业厂房一一般采用用排架结结构。其其中，柱柱与基础础为刚接接，屋架架与柱顶顶的连接接为铰接接。排架结构构：排架结构构装配式单单层工业业厂房装配式多多层厂房房（有梁式式悬挂吊吊车）刚架结构构——网球馆装配配式门式式刚架（两铰刚刚架）拱结构——北京：革革命军事事博物馆馆水平分体体系与竖竖向分体体系的关关系——相互连接接互为为支撑所有建筑筑物都是是修建在在地表上上，建筑筑物上部部结构的的荷载通通过下部部结构最最终都会会传到地地表的土土层或岩岩层上，，这部分分起支撑撑作用的的土体或或岩体就就是地基。将建筑筑物所承承受的各各种作用用传递到到地基上上的下部部承重结结构称为为基础。地基根据据是否经经过人工工处理分分为天然地基基和人工工地基。基础底面面离地面面的深度度称为基础的埋埋置深度度。建筑地基基与基础础土的三相相，即土土粒为固固相；土土中的水水为水相相；土中中的气为为气相。。主要指标标有：比比重、天天然密度度、含水水率（这这三个指指标需用用实验室室实测））和由它它们三位位计算得得出的指指标干密密度、饱饱和密度度、孔隙隙率、孔孔隙比和和饱和度度。一、土的的组成岩土的工工程分类类根据《建筑地基基基础设设计规范范》，作为建建筑地基基的岩土土，可分分为岩石石、碎石石土、砂砂土、粉粉土、粘粘性土和和人工填填土。按我国““土的分分类标准准”，碎碎石土和和砂土属属于粗粒粒土，粉粉土和粘粘性土属属于细粒粒土。粗粗粒土按按粒径级级配分类类，细粒粒土则按按塑性指指数分类类。二、地基基土（岩岩）的工工程分类类按颗粒级级配与塑塑性指数数分类的的分类标标准a.岩石的分分类颗粒间牢牢固粘结结,呈整体或或具有节节理隙的的岩体称称为岩石石，坚硬硬程度可可根据岩岩块的饱饱和单轴轴抗压强强度frk分类。坚硬程度类别饱和单轴抗压强度frk(MPa)坚硬岩较硬岩较软岩软岩极软岩30＜frk≤60frk＞6015＜frk≤305＜frk≤15frk≤5土的名称漂石块石卵石碎石圆砾角砾颗粒形状圆形及亚圆形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主颗粒级配粒径大于200mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于20mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50％注：定名时时应根据据颗粒级级配由大大到小以以最先符符合者确确定碎石土的的分类b.碎石土的的分类粒径大于于2mm的颗粒含含量超过过全重50%的土称为为碎石土土c.砂土的分分类粒径大于于2mm的颗粒含含量不超超过全重重50%的土，且且粒径大大于0.075mm的颗粒含含量超过过全重50%的土注：定名时时应根据据颗粒级级配由大大到小以以最先符符合者确确定土的名称砾砂粗砂中砂细砂粉砂颗粒级配粒径大于2mm的颗粒含量占全重25％～50％粒径大于0.5mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于0.25mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重85％粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50％砂土的分分类d.粉土的分分类粒径大于于0.075mm的颗粒含含量超过过全重50%，塑性指指数IP≤10的土称为为粉土。。e.粘性土的的分类粒径大于于0.075mm的颗粒含含量不超超过全重重50%，塑性指指数IP＞10的土称为为粘性土土，粘性性土根据据塑性指指数细分分注：塑性指指数由由相应应于76g圆锥体体沉入入土样样中深深度为10mm测定的的液限限计算算而得得。土的名称粘土粉质粘土塑性指数IP＞1710＜IP≤17f.人工填填土的的分类类由于人人类活活动而而形成成的堆堆积物物称为为人工工填土土。素填土土：碎碎石、、砂、、素土土等组组成的的填土土压实填填土：：经分分层压压实的的填土土杂填土土：废废弃物物等构构成的的填土土冲填土土：水水力冲冲填泥泥砂形形成的的填土土g.特殊土土湿陷性性土：：黄土土等软土：：淤泥泥、淤淤泥质质土、、泥炭炭质土土、泥泥炭等等混合土土、冻冻土等等2建筑基基础无筋扩扩展基基础系系指由由砖、、毛石石、混混凝土土或毛毛石混混凝土土、灰灰土和和三合合土等等材料料组成成的墙墙下条条形基基础或或柱下下独立立基础础，如图12.1所示。这些材材料都都是脆脆性材材料，，有较较好的的抗压压性能能，但但抗拉拉、抗抗剪强强度往往往很很低。。2.1浅基础础2.1.1无筋扩扩展基基础为保证证基础础的安安全，，必须须限制制基础础内的的拉应应力和和剪应应力不不超过过基础础材料料强度度的设设计值值，基基础设设计时时，通通过基基础构构造的的限制制来实实现这这一目目标，，即基基础的的外伸伸宽度度与基基础高高度的的比值值应小小于规规范规规定的的台阶阶宽高高比的的允许许值。。由于于此类类基础础几乎乎不可可能发发生挠挠曲变变形，，所以以常称称为刚刚性基基础或或刚性性扩大大基础础。图12.1无筋扩扩展基基础（a）砖基基础；；（b）毛石石基础础；（（c）灰土土基础础；（d）毛石石混凝凝土基基础、、混凝凝土基基础图12.2无筋扩扩展基基础构构造示示意图图图12.3基础大大放脚脚形式式（a）“二二皮一一收””砌法法；（（b）“二二、一一间隔隔收””砌法法扩展基基础是是指柱柱下钢钢筋混混凝土土独立立基础础和墙墙下钢钢筋混混凝土土条形形基础础，见图12.4。这种种基础础抗弯弯和抗抗剪性性能良良好，，特别别适用用于““宽基基浅埋埋”或或有地地下水水时。。由于扩扩展基基础有有较好好的抗抗弯能能力，，通常常被看看作柔柔性基基础。。这种种基础础能发发挥钢钢筋的的抗弯弯性能能及混混凝土土抗压压性能能，适适用范范围广广。2.1.2扩展基基础图12.4扩展基基础（a）钢筋筋混凝凝土条条形基基础；；（b）现浇浇独立立基础础；（（c）预制制杯形形基础础图12.5扩展基基础底底板受受力钢钢筋布布置示示意图图图12.6现浇柱柱的基基础中中的插插筋构构造示示意图图当上部部结构构荷载载较大大、地地基土土的承承载力力较低低时，，采用用无筋筋扩展展基础础或扩扩展基基础往往往不不能满满足地地基强强度和和变形形的要要求。。为增增加基基础刚刚度,防止由由于过过大的的不均均匀沉沉降引引起的的上部部结构构的开开裂和和损坏坏，常常采用用柱下下条形形基础础。根根据刚刚度的的需要要，柱柱下条条形基基础可可沿纵纵向设设置，，也可可沿纵纵横向向设置置而形形成双双向条条形基基础，，称为为交梁梁基础础，如图12.7所示。如果柱柱网下下的地地基土土较软软弱，，土的的压缩缩性或或柱荷荷载的的分布布沿两两个柱柱列方方向都都很不不均匀匀，则则可采采用交交梁基基础。。该基基础形形式多多用于于框架架结构构。2.1.3柱下条条形基基础图12.7柱下条条形基基础（a）柱下下单向向条形形基础础；（（b）交梁梁基础础图12.8现浇柱柱与条条形基基础梁梁交接接处构构造当地基基特别别软弱弱，上上部荷荷载很很大，，用交交梁基基础将将导致致基础础宽度度较大大而又又相互互接近近时，，或有有地下下室，，可将将基础础底板板联成成一片片而成成为筏筏形基基础。。筏形基基础可可分为为墙下下筏形形基础础和柱柱下筏筏形基基础，，如图12.9所示。柱下下筏形形基础础常有有平板板式和和梁板板式两两种。。平板板式筏筏形基基础是是在地地基上上做一一块钢钢筋混混凝土土底板板，柱柱子通通过柱柱脚支支承在在底板板上；；梁板板式筏筏形基基础分分为下下梁板板式和和上梁梁板式式，下下梁板板式基基础底底板上上面平平整，，可作作建筑筑物底底层地地面。。2.1.4高层建建筑筏筏形基基础筏形基基础，，特别别是梁梁板式式筏形形基础础整体体刚度度较大大，能能很好好地调调整不不均匀匀沉降降，常常用于于高层层建筑筑中。。筏形基基础的的混凝凝土强强度等等级不不应低低于C30。采用筏筏形基基础的的地下下室应应沿四四周布布置钢钢筋混混凝土土外墙墙，外外墙厚厚度不不应小小于250mm，内墙墙厚度度不应应小于于200mm。筏形基基础的的钢筋筋间距距不应应小于于150mm，宜为为200～300mm，受力力钢筋筋直径径不宜宜小于于12mm。图12.9筏形基基础（a）墙下下筏形形基础础；(b)平板式式柱下下筏形形基础础；(c)下梁板板式柱柱下筏筏形基基础；；(d)上梁板板式柱柱下筏筏形基基础图12.10地下室室底层层柱、、剪力力墙与与基础础梁连连接的的构造造要求求箱形基基础是是由底底板、、顶板板、钢钢筋混混凝土土纵横横隔墙墙构成成的整整体现现浇钢钢筋混混凝土土结构构，如图12.11所示。箱形基础础具有较较大的基基础底面面、较深深的埋置置深度和和中空的的结构形形式，上上部结构构的部分分荷载可可用开挖挖卸去的的土的重重量得以以补偿。。与一般般的实体体基础比比较，它它能显著著地提高高地基的的稳定性性，降低低基础沉沉降量。。2.1.5高层建筑筑箱形基基础图12.11箱形基础础当地基土土上部为为软弱土土，且荷荷载很大大，采用用浅基础础已不能能满足地地基强度度和变形形的要求求，可利利用地基基下部比比较坚硬硬的土层层作为基基础的持持力层设设计成深深基础。。桩基础础是最常常见的深深基础，，广泛应应用于各各种工业业与民用用建筑中中。桩基础是是由桩和和承台两两部分组组成，如图12.12所示。桩在平平面上可可以排成成一排或或几排，，所有桩桩的顶部部由承台台联成一一个整体体并传递递荷载。。2.2桩基础在承台上上再修筑筑上部结结构。桩桩基础的的作用是是将承台台以上上上部结构构传来的的外力通通过承台台，由桩桩传到较较深的地地基持力力层中，，承台将将各桩联联成一个个整体共共同承受受荷载，，并将荷荷载较均均匀地传传给各个个基桩。。由于桩基基础的桩桩尖通常常都进入入到了比比较坚硬硬的土层层或岩层层，因此此，桩基基础具有有较高的的承载力力和稳定定性，具具有良好好的抗震震性能，，是减少少建筑物物沉降与与不均匀匀沉降的的良好措措施。图12.12桩基础图12.13承台配筋筋示意(a)矩形承台台配筋；；(b)三桩承台台配筋；；(c)承台梁桩的分类类1、按承载载状态分分类，可可分为摩摩擦型桩桩和端承承型桩。。2、按桩的的施工方方法分类类，可分分为预制制桩、灌灌注桩。。3、按成桩桩方法分分类，可可分为非非挤土桩桩部分挤挤土桩、、挤土桩桩。建筑结构构的分类类建筑结构构应用最广广泛混凝土结构砌体结构钢结构木结构按材料分分类优点缺点应用范围建筑结构混凝土结构强度高、耐久性好、抗震性好、并具可塑性自重大、抗裂能力差、费工费模板一般民用建筑、多高层建筑、工业厂房、大跨结构砌体结构造价低廉、耐火性好、施工方便、工艺简单、就地取材自重大、强度低、抗震性能差、砌筑工作繁重、粘土用量大五六层以下的民用房屋、中小厂房的沉重结构、大型工业厂房的围护结构钢结构强度高、重量轻、质地均匀、运输方便易锈蚀、耐火性能差大跨重型结构、受动荷载结构、可拆卸结构、轻型结构、容器及其它木结构取材加工方便、材质轻且强度较大各向异性、易燃、易裂、易翘曲、易腐蚀大中城市基本停用1.混凝土结结构（1）混凝土土结构的的概念素混凝土土结构混凝土结结构钢钢筋混混凝土结结构预应力混混凝土结结构1）就地取取材；2）耐久性性好；3）整体性性好；4）可模性性好；5）耐火性性好。1）自重大大；2）抗裂性性能差；；3）现浇结结构模板板用量大大；4）工期长长等等。。（2）钢筋混混凝土结结构的特特点主要优点点：主要缺点点：92（2）钢筋和和混凝土土共同工工作的原原因1）钢筋表表面与混混凝土之之间存在在粘结作作用。2）变形协协调作用用3）混凝土土对钢筋筋的保护护作用在以上各各种作用用中，钢钢筋与混混凝土之之间存在在粘结作作用是钢钢筋与混混凝土能能够一起起共同工工作的最最主要原原因。摩擦力机械咬合力胶结力粘结作用2.砌体结构构（1）概念由块体（（砖、石石材、砌砌块）和和砂浆砌砌筑而成成的墙、、柱作为为建筑物物主要受受力构件件的结构构称为砌砌体结构构。（2）特点主要优点：1）取材方便，造造价低廉；2）具有良好的耐耐火性及耐久久性；3）具有良好的保保温、隔热、、隔音性能，，节能效果好好；4）施工简单，，技术容易掌掌握和普及，，也不需要特特殊的设备。主要缺点：自重大，强度度低，整体性性差，砌筑劳劳动强度大。。以钢材为主制制作的结构。3.钢结构（1）概念（2）特点主要优点：1）材料强度高高，自重轻，，塑性和韧性性好，材质均均匀；2）便于工厂生生产和机械化化施工，便于于拆卸，施工工工期短；3）具有优越的的抗震性能；；4）无污染、可可再生、节能能、安全，符符合建筑可持持续发展的原则，可以说说钢结构的发发展是21世纪建筑文明明的体现。主要缺点：易腐蚀，需经经常油漆维护护，故维护费费用较高；钢钢结构的耐火火性差，当温温度达到250℃时，，钢钢结结构构的的材材质质将将会会发发生生较较大大变变化化；；当当温温度度达达到到500℃时，，结结构构会会瞬瞬间间崩崩溃溃，，完完全全丧丧失失承承载载能能力力。。4.木结结构构（1）概概念念指全全部部或或大大部部分分用用木木材材制制作作的的结结构构。。按受受力力体体系系分分类类混合合结结构构：：即即砖砖混混结结构构，，墙墙体体承承重重；；排架架结结构构：：主主要要由由屋屋架架、、柱柱、、基基础础组组成成，，柱柱段段铰铰接接；；框架架结结构构：：主主要要(竖向向)受力力体体系系由由梁梁和和柱柱组组成成；；剪力力墙墙结结构构：：主主要