土木工程概論3.土木工程結(jié)構(gòu)的基本形式(建筑工程)

1、土木工程概論土木工程概論u u 建筑工程的類別和建筑結(jié)構(gòu)體系建筑工程的類別和建筑結(jié)構(gòu)體系土木工程概論土木工程概論 建筑工程就是建筑工程就是房屋工程。它是興房屋工程。它是興建房屋的規(guī)劃、勘建房屋的規(guī)劃、勘察、設(shè)計（建筑、察、設(shè)計（建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備）施工結(jié)構(gòu)和設(shè)備）施工的總稱，目的是為的總稱，目的是為人類生產(chǎn)與生活的人類生產(chǎn)與生活的場所。場所。土木工程概論土木工程概論竹屋石柱群土木工程概論土木工程概論香港維多利亞海灣建筑群土木工程概論土木工程概論單層裝配式鋼筋混凝土廠房單層裝配式鋼筋混凝土廠房土木工程概論土木工程概論建筑結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件建筑結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件 一般分為板、梁、一般分為板、梁、 柱、墻、柱、墻

2、、 基礎(chǔ)、拱等基礎(chǔ)、拱等土木工程概論土木工程概論1 1、基礎(chǔ)、基礎(chǔ)位于建筑物底部，承受建筑物上部結(jié)構(gòu)的重量，位于建筑物底部，承受建筑物上部結(jié)構(gòu)的重量，并將這些重量與本身的重量一同傳給地基。并將這些重量與本身的重量一同傳給地基。常用材料常用材料：磚、石、混凝土或鋼筋混凝土：磚、石、混凝土或鋼筋混凝土等。等。埋置深度埋置深度一般不超過一般不超過5m，只需經(jīng)挖槽、排水等，只需經(jīng)挖槽、排水等施工工序的基礎(chǔ)稱為淺基礎(chǔ)。施工工序的基礎(chǔ)稱為淺基礎(chǔ)。常見的常見的淺基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)有條形基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)和聯(lián)合基有條形基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)和聯(lián)合基礎(chǔ)。礎(chǔ)。土木工程概論土木工程概論條形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)寬度和高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于長度的基礎(chǔ)，又稱

3、寬度和高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于長度的基礎(chǔ)，又稱帶形基礎(chǔ)。帶形基礎(chǔ)。土木工程概論土木工程概論獨立基礎(chǔ)獨立基礎(chǔ)建筑物上部采用框建筑物上部采用框架結(jié)構(gòu)或單排架結(jié)架結(jié)構(gòu)或單排架結(jié)構(gòu)承重時，基礎(chǔ)通構(gòu)承重時，基礎(chǔ)通常為階梯形、錐形常為階梯形、錐形和杯形等形式，此和杯形等形式，此類基礎(chǔ)為獨立基礎(chǔ)。類基礎(chǔ)為獨立基礎(chǔ)。土木工程概論土木工程概論聯(lián)合基礎(chǔ)聯(lián)合基礎(chǔ)有筏型基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、有筏型基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、柱下十字交叉基礎(chǔ)等類型，柱下十字交叉基礎(chǔ)等類型，此類基礎(chǔ)對于跨越此類基礎(chǔ)對于跨越軟土地軟土地基基更加有利。更加有利。土木工程概論土木工程概論1）板l 板的長、寬兩方向的尺寸遠(yuǎn)大于其高度；1 1、平面形或直線形構(gòu)件、平面形或直線

4、形構(gòu)件l 板的作用效應(yīng)主要為受彎土木工程概論土木工程概論單向板：單向板：兩邊支承的矩形板或長邊兩邊支承的矩形板或長邊l 2與短邊與短邊l 1之比之比 l 2l 1 2 的四邊支承矩形板的四邊支承矩形板雙向板：雙向板： 長邊長邊l2與短邊與短邊l1之比之比 小于小于2的四邊支承矩形板的四邊支承矩形板土木工程概論土木工程概論2 2）梁）梁l 其作用效應(yīng)主要為受彎和受剪l 梁的截面寬度和高度尺寸遠(yuǎn)小于其長度尺寸土木工程概論土木工程概論 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（一般梁高度是寬的（一般梁高度是寬的2323倍倍 可用較小截面獲得較大可用較小截面獲得較大抗彎承載力和剛

5、度）抗彎承載力和剛度） 扁梁：扁梁：寬大于高的梁，用于梁高受限制時寬大于高的梁，用于梁高受限制時 T T 形截面梁：形截面梁：如梁與板整如梁與板整 澆在一起，把與梁相連一定澆在一起，把與梁相連一定寬度范圍內(nèi)的板也可看作梁寬度范圍內(nèi)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論土木工程概論 鋼鋼 梁梁 截截 面面 形形 狀狀 鋼梁材料強(qiáng)度高鋼梁材料強(qiáng)度高( (所需截面尺寸小，所以自重較輕所需截面尺寸小，所以自重較輕) )，塑性好，塑性好， 便于加工安裝，使用范圍廣便于加工安裝，使用范圍廣 鋼材易生銹，防火性能較差，需定期進(jìn)行維護(hù)鋼材易生銹，防火性能較差，需定期進(jìn)行

6、維護(hù) 鋼梁可由型鋼直接制作，最常用的截面形式有鋼梁可由型鋼直接制作，最常用的截面形式有 普通工字形截面和寬翼緣工字形截面普通工字形截面和寬翼緣工字形截面 梁跨度較大時，可將鋼板梁跨度較大時，可將鋼板焊成組合工字形或箱形截面焊成組合工字形或箱形截面 普通工字形截面鋼梁高度普通工字形截面鋼梁高度取其翼緣寬度的取其翼緣寬度的3535倍倍土木工程概論土木工程概論 鋼鋼- -鋼筋混凝土組合梁鋼筋混凝土組合梁 受壓區(qū)用混凝土和受拉區(qū)用鋼受壓區(qū)用混凝土和受拉區(qū)用鋼，二者通過抗剪連接件連，二者通過抗剪連接件連接形成接形成( (防止水平一層層間的錯動防止水平一層層間的錯動) )的組合結(jié)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu) 充分利用了鋼

7、和混凝土充分利用了鋼和混凝土 各自的強(qiáng)度特點各自的強(qiáng)度特點 結(jié)構(gòu)延性好結(jié)構(gòu)延性好 承載力高承載力高 自重輕自重輕土木工程概論土木工程概論按常見支承方式按常見支承方式 (1) (1) 簡簡 支支 梁梁 梁兩端簡單擱置在支座上，支座限制梁不產(chǎn)生垂直梁兩端簡單擱置在支座上，支座限制梁不產(chǎn)生垂直移動和水平移動、但不限制梁端自由轉(zhuǎn)動移動和水平移動、但不限制梁端自由轉(zhuǎn)動 一端鉸支座一端鉸支座表示它可以自由轉(zhuǎn)動但不能平移表示它可以自由轉(zhuǎn)動但不能平移 另一端滾動支座另一端滾動支座表示它既可轉(zhuǎn)動表示它既可轉(zhuǎn)動, ,也可平移也可平移 梁的實際支承構(gòu)造與理想的鉸支經(jīng)常有差別梁的實際支承構(gòu)造與理想的鉸支經(jīng)常有差別 簡

8、支梁屬靜定結(jié)構(gòu)簡支梁屬靜定結(jié)構(gòu)（只用力的平衡原則即可算出內(nèi)力）（只用力的平衡原則即可算出內(nèi)力） 簡支梁一般小跨度時用簡支梁一般小跨度時用 土木工程概論土木工程概論 連連 續(xù)續(xù) 梁梁： 具有兩個或兩個以上支座的梁具有兩個或兩個以上支座的梁 結(jié)構(gòu)剛度大結(jié)構(gòu)剛度大, , 整體性好整體性好, , 局部破壞不一定導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)破壞局部破壞不一定導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)破壞 支座不均勻沉降支座不均勻沉降, ,會引起附加內(nèi)力會引起附加內(nèi)力 懸懸 臂臂 梁梁 梁一端固定在支座上，既不能轉(zhuǎn)動也不能水平和垂直移動梁一端固定在支座上，既不能轉(zhuǎn)動也不能水平和垂直移動 ( (固定支固定支座座), ),另一端可自由轉(zhuǎn)動和移動另一端可自

9、由轉(zhuǎn)動和移動 ( (自由端）自由端） 廣泛用于陽臺、雨蓬、體育場看臺罩棚等廣泛用于陽臺、雨蓬、體育場看臺罩棚等土木工程概論土木工程概論3 3）柱）柱l 屬于豎向承重構(gòu)件。主要承受梁傳來的壓力以及柱自重。l 柱的截面尺寸遠(yuǎn)小于其高度，荷載作用方向與柱軸線平行。土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論4 4）墻）墻l 墻的長寬兩方向尺寸遠(yuǎn)大于其厚度l 荷載作用方向與墻面平行l(wèi) 作用效應(yīng)主要為受壓。土木工程概論土木工程概論2 2、直線形桿件或曲面、直線形桿件或曲面、曲線形構(gòu)件曲線形構(gòu)件1 1）桿）桿 截面尺寸遠(yuǎn)小于其長度的構(gòu)件，主要承受軸向壓力或拉力。組成平面桁架或空間網(wǎng)架。土木工程概論土木

10、工程概論2 2）拱）拱 由曲線形構(gòu)件（拱圈）或折線形構(gòu)件及其支座組成，在荷載作用下主要承受軸向壓力，有時也承受彎矩和剪力。它比同跨度的梁要節(jié)省材料。土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論3 3）殼）殼 由曲線形板與作為邊緣構(gòu)件的梁、拱或桁架組成，是一種空間形的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，主要承受壓力。猶如蛋殼以最薄的殼面能構(gòu)成強(qiáng)大的蛋體一樣，能以較小的構(gòu)件厚度形成承載能力很高的結(jié)構(gòu)。土木工程概論土木工程概論3 3、房屋水平方向結(jié)構(gòu)、房屋水平方向結(jié)構(gòu) 概念：由板、梁或用桿件做成的桁架、網(wǎng)架組成。它一般是房屋的樓蓋和屋蓋。土木工程概論土木工程概論 樓蓋的類型樓蓋的類型有梁樓蓋無梁樓蓋交叉密肋型無梁樓蓋混凝

11、土與壓型鋼板、鋼梁組合樓蓋土木工程概論土木工程概論 按施工方法樓蓋又分為裝配式和現(xiàn)澆式兩大類型土木工程概論土木工程概論 桁架桁架土木工程概論土木工程概論桁架結(jié)構(gòu)桁架結(jié)構(gòu)：由以鉸接三角形為單元：由以鉸接三角形為單元 ( (空腹桁架是剛接四邊空腹桁架是剛接四邊形形) )格構(gòu)體系格構(gòu)體系 與梁相比桁架的優(yōu)點：與梁相比桁架的優(yōu)點： 桁架是把梁縱截面上受力較小的中間部分挖空桁架是把梁縱截面上受力較小的中間部分挖空, , 到只剩到只剩幾根小截面連桿而成幾根小截面連桿而成 （1 1） 受力合理，受力合理，重量變輕重量變輕， 適用跨度適用跨度 梁結(jié)構(gòu)梁結(jié)構(gòu) （2 2） 桁架節(jié)點一般假定鉸結(jié)桁架節(jié)點一般假定鉸結(jié)

12、, , 設(shè)計計算簡單設(shè)計計算簡單 （3 3） 桁架由桿件拼裝組成，桁架由桿件拼裝組成，體系多樣化體系多樣化 ( (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), ), 適應(yīng)性強(qiáng)適應(yīng)性強(qiáng) 施工方便施工方便，桁架可整體制造后吊裝，也可在施工現(xiàn)，桁架可整體制造后吊裝，也可在施工現(xiàn)場高空拼裝場高空拼裝土木工程概論土木工程概論網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 由許多桿件從兩個方向或幾個方向按一定規(guī)律組成由許多桿件從兩個方向或幾個方向按一定規(guī)律組成的高次超靜定空間結(jié)構(gòu)的高次超靜定空間結(jié)構(gòu)（能承受來自各個方向的荷載，最（能承受來自各個方向的荷載，最常見的大跨度結(jié)構(gòu)形式，桿件采用

13、鋼管或型鋼現(xiàn)場安裝）常見的大跨度結(jié)構(gòu)形式，桿件采用鋼管或型鋼現(xiàn)場安裝） 土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論網(wǎng)架與平面桁架結(jié)構(gòu)相比的特點：網(wǎng)架與平面桁架結(jié)構(gòu)相比的特點：(1) 多向受力的空間結(jié)構(gòu)，比單向受力的平面桁架適用跨度多向受力的空間結(jié)構(gòu)，比單向受力的平面桁架適用跨度更大（一般更大（一般3060m，甚至，甚至60m以上）以上） (2) 網(wǎng)架是網(wǎng)架是高次超靜定高次超靜定空間結(jié)構(gòu)，空間結(jié)構(gòu)，安全度大安全度大 (3）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體空間剛度大，整體空間剛度大，穩(wěn)定性能及抗震性能好穩(wěn)定性能及抗震性能好，安，安全儲備高，對于承受集中荷載、非對稱荷載、局部超載、全儲備高，對于承受集中

14、荷載、非對稱荷載、局部超載、地基不均勻沉陷等均為有利地基不均勻沉陷等均為有利(4）便于定型化、工業(yè)化便于定型化、工業(yè)化、工廠化、商品化生產(chǎn)、工廠化、商品化生產(chǎn)，集裝箱運，集裝箱運輸，零件尺寸小，重量輕，便于存放、裝卸、運輸和安裝，輸，零件尺寸小，重量輕，便于存放、裝卸、運輸和安裝，現(xiàn)場安裝不需要大型起重設(shè)備現(xiàn)場安裝不需要大型起重設(shè)備 土木工程概論土木工程概論4 4、房屋豎向承重結(jié)構(gòu)、房屋豎向承重結(jié)構(gòu) 概念：由柱、墻概念：由柱、墻和用墻做成的井筒和用墻做成的井筒組成房屋的豎向結(jié)組成房屋的豎向結(jié)構(gòu)。構(gòu)。 它是房屋的主它是房屋的主體結(jié)構(gòu)。主要承受體結(jié)構(gòu)。主要承受房屋的全部重量并房屋的全部重量并把它們

15、通過基礎(chǔ)傳把它們通過基礎(chǔ)傳給地基。給地基。土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論 房屋建筑工程的類別有多種分法。房屋建筑工程的類別有多種分法?？砂捶课莸氖褂眯再|(zhì)分；按房屋結(jié)構(gòu)所可按房屋的使用性質(zhì)分；按房屋結(jié)構(gòu)所采用的材料分；也可按房屋主體結(jié)構(gòu)的采用的材料分；也可按房屋主體結(jié)構(gòu)的型式和受力系統(tǒng)（結(jié)構(gòu)體系）分。建筑型式和受力系統(tǒng)（結(jié)構(gòu)體系）分。建筑師習(xí)慣于第一種，結(jié)構(gòu)工程師和施工工師習(xí)慣于第一種，結(jié)構(gòu)工程師和施工工程師習(xí)慣于第二、尤其是第三種分法。程師習(xí)慣于第二、尤其是第三種分法。土木工程概論土木工程概論（1）住宅建筑 如別墅、宿舍、公寓等。這類建筑對房屋使用的布局、朝向、采光、隔熱、隔

16、音等建筑技術(shù)問題有較高要求。主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件為樓板、墻體，建筑層數(shù)1-2層至10-20層不等。1.1.按房屋的使用性質(zhì)分按房屋的使用性質(zhì)分土木工程概論土木工程概論深深圳圳金金海海灣灣花花園園土木工程概論土木工程概論（2 2）公共建筑）公共建筑特點：大量人群集聚，室內(nèi)空間和尺度都很大，人流走向問題突出。結(jié)構(gòu)采用梁柱連接在一起的大跨度框架結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)架、拱、殼結(jié)構(gòu)等為主體結(jié)構(gòu)。層數(shù)以單層或低層居多。低層低層 1 13 3層層多層多層4 46 6層、層、中高層中高層7 79 9層層高層高層1010層（層（2424m m）超高層超高層100100m m土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論（3 3

17、）商業(yè)建筑）商業(yè)建筑如商店、銀行、賓館、商業(yè)寫字樓等。特點：有著與公共建筑類似的要求。往往做成高層建筑，對結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)型式有較高的要求。土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論（4 4）文教衛(wèi)生建筑）文教衛(wèi)生建筑如圖書館、實驗樓、學(xué)校、醫(yī)院等。這類建筑有較強(qiáng)的針對性。一般采用框架結(jié)構(gòu)為主體結(jié)構(gòu)。土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論（5 5）工業(yè)建筑）工業(yè)建筑如重型機(jī)械廠房、紡織廠房（單層輕工業(yè)）、制藥廠房、食品廠房（多層輕工業(yè)）等。特點：荷載巨大且往往是撞擊、振動荷載。需要空間大，并有特殊要求。（溫濕度、防爆、防塵、防菌等）單層采用鉸接框架（排架）結(jié)構(gòu)。多層工業(yè)建筑一般采

18、用剛接框架。土木工程概論土木工程概論（6 6）農(nóng)業(yè)建筑）農(nóng)業(yè)建筑如暖棚、畜牧場等。土木工程概論土木工程概論2.2.按房屋結(jié)構(gòu)所采用的材料分按房屋結(jié)構(gòu)所采用的材料分（1）砌體結(jié)構(gòu) 采用磚、石、砼砌塊等砌體做成。主要用于墻體結(jié)構(gòu)。土木工程概論土木工程概論（2 2）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 采用鋼筋混凝土或采用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土做成，主預(yù)應(yīng)力混凝土做成，主要用于框架結(jié)構(gòu)、剪力要用于框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。土木工程概論土木工程概論（3）鋼結(jié)構(gòu) 采用各種型鋼或鋼管連接做成，在上述結(jié)構(gòu)中，除墻體結(jié)構(gòu)、薄殼、折板結(jié)構(gòu)外，均可選做鋼結(jié)構(gòu)。土木工程概論土木工程概論（4）

19、木結(jié)構(gòu) 采用方木、圓木、條木、板材連接做成。我國古時，木結(jié)構(gòu)房屋很多，如宮殿、廟宇、塔等。近年來，因木材匱乏，很少采用。土木工程概論土木工程概論（5）薄膜充氣結(jié)構(gòu)用于屋蓋結(jié)構(gòu)是在玻璃絲增強(qiáng)塑料薄膜或尼龍布罩內(nèi)部形成一定的形狀，作為建筑空間的覆蓋物。目前尚不普及。土木工程概論土木工程概論3 3. .按組成房屋主體結(jié)構(gòu)的型式和受力系統(tǒng)即結(jié)構(gòu)體系分按組成房屋主體結(jié)構(gòu)的型式和受力系統(tǒng)即結(jié)構(gòu)體系分（1 1）墻體結(jié)構(gòu)）墻體結(jié)構(gòu)在高層建筑中也稱剪力墻結(jié)構(gòu)。受力特點：利用房屋的墻體作為豎向承重和抵抗水平荷載（風(fēng)、地震荷載等）的結(jié)構(gòu)。同時墻體也作為維護(hù)及房間分隔的構(gòu)件。土木工程概論土木工程概論（2 2）框架結(jié)構(gòu)

20、）框架結(jié)構(gòu) 受力特點：采用梁、柱組成的框架作為房屋的豎向結(jié)構(gòu)，并同時承受水平荷載。北京長城飯店北京長城飯店土木工程概論土木工程概論 剪力墻即為一段鋼筋混凝土墻體，因其抗剪能力很強(qiáng)，故得此名。 廣州中天大廈廣州中天大廈（3 3）框架剪力墻結(jié)構(gòu)）框架剪力墻結(jié)構(gòu)土木工程概論土木工程概論（4 4）筒體結(jié)構(gòu)）筒體結(jié)構(gòu)受力特點：利用房間四周墻體形成的封閉筒體（也可利用房屋外圍由間距很密的柱與截面很高的梁組成一個形式上像框架，實質(zhì)上是一個有許多窗洞的筒體）作為主要抵抗水平荷載的結(jié)構(gòu)。筒體與其它結(jié)構(gòu)組合可成為：框筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、桁架筒體結(jié)構(gòu)等。土木工程概論土木工程概論n 框筒結(jié)構(gòu)：框筒結(jié)構(gòu)：指內(nèi)芯由剪力墻構(gòu)成，周邊為框架結(jié)構(gòu)。深圳華聯(lián)大廈深圳華聯(lián)大廈土木工程概論土木工程概論n