機(jī)構(gòu)設(shè)計原理1

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計原理輔導(dǎo)資料一主 題：結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的輔導(dǎo)文章建筑結(jié)構(gòu)的組成、分類學(xué)習(xí)時間為：2017年3月27日4月2日內(nèi) 容：我們這周主要學(xué)習(xí)第1章建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容。希望通過下面的內(nèi)容能使同學(xué)們加深對建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)知識的理解。一、學(xué)習(xí)要求本章的主要內(nèi)容是：建筑結(jié)構(gòu)的組成以及建筑結(jié)構(gòu)的分類。二、主要內(nèi)容（一）建筑的概念（需要熟練掌握的基本概念）建筑：是建筑物和構(gòu)筑物的統(tǒng)稱。建筑物：是人類利用物質(zhì)技術(shù)手段，在科學(xué)規(guī)律和美學(xué)法則的支配下，通過對空間的限定、組織和創(chuàng)造而形成的人為社會生活與生產(chǎn)環(huán)境。構(gòu)筑物：是人們一般不進(jìn)入其內(nèi)生活或直接進(jìn)行生產(chǎn)活動的建筑，如煙囪、水塔等。廣義地說，道路、橋梁、鐵路、水利工程

2、等都屬于構(gòu)筑物之列。（二）建筑結(jié)構(gòu)的組成建筑結(jié)構(gòu)由豎向承重結(jié)構(gòu)體系、水平承重結(jié)構(gòu)體系和下部結(jié)構(gòu)三部分組成。豎向承重的結(jié)構(gòu)構(gòu)件有墻、柱等，承受豎向荷載和水平荷載；水平承重的結(jié)構(gòu)有樓蓋、屋蓋、樓梯等，主要承受豎向荷載；下部結(jié)構(gòu)主要指基礎(chǔ)，也包括地下室等。基礎(chǔ)把建筑物的荷載傳至地基。1.豎向承重結(jié)構(gòu)體系豎向承重結(jié)構(gòu)體系也就是沿高度方向的結(jié)構(gòu)體系，有墻體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。2.水平承重結(jié)構(gòu)體系（1）平板結(jié)構(gòu)體系平板結(jié)構(gòu)常用于墻體結(jié)構(gòu)中，板直接支承在墻上，在板柱結(jié)構(gòu)體系中可以采用無梁樓蓋。其優(yōu)點是底板平整，層高較低，但板的跨度不宜過大，否則樓板過厚會增加結(jié)構(gòu)自重。圖1.1 平板結(jié)

3、構(gòu)體系：（a）支承在墻上的板；（b）無柱帽無梁樓蓋；（c）有柱帽無梁樓蓋（2）梁板結(jié)構(gòu)體系由梁、板結(jié)構(gòu)組成，也稱肋梁樓蓋。應(yīng)用廣泛，適用于不同的跨度要求，是最常見的水平結(jié)構(gòu)體系。（3）密肋結(jié)構(gòu)體系板由間距較密的梁肋支承，常用于跨度較大而梁高受到限制的場合。圖1.2 梁板結(jié)構(gòu)體系 圖1.3 密肋結(jié)構(gòu)體系3.下部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)主要指基礎(chǔ)，也包括地下室結(jié)構(gòu)等?；A(chǔ)材料主要采用鋼筋混凝土，當(dāng)荷載較小時也可采用磚、砌塊、毛石等砌體材料。（三）建筑結(jié)構(gòu)的分類1.按建筑材料分類按建筑材料分類，有混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)等。（1）混凝土結(jié)構(gòu)包含素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

4、和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)三類?；炷两Y(jié)構(gòu)的施工建造方式有現(xiàn)澆和裝配之分。 素混凝土結(jié)構(gòu)僅用于承受壓力為主的結(jié)構(gòu)中，混凝土結(jié)構(gòu)的特點是抗壓強(qiáng)度較高，而抗拉強(qiáng)度較低，受拉時很容易斷裂。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為了充分利用混凝土的抗壓強(qiáng)度，又不致使構(gòu)件在不大的荷載下就發(fā)生斷裂破壞，可以在構(gòu)件的受拉部位沿拉力方向配置適量的鋼筋，形成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。鋼筋和混凝土共同工作的原理在于：混凝土結(jié)硬以后，與鋼筋之間形成很強(qiáng)的粘結(jié)作用，能夠保證使用期間兩者之間不產(chǎn)生或僅有極小的相對滑移；鋼筋與混凝土的線膨脹系數(shù)非常接近：鋼筋1.2× EMBED Equation.DSMT4 ,混凝土為1.0× EMBED

5、Equation.DSMT4 ，構(gòu)件中適量的鋼筋與混凝土形成了良好的共同工作機(jī)制，不僅提高了承載能力，變形能力也明顯改善。（需要熟練掌握的基本原理）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)所謂預(yù)應(yīng)力，是在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受荷載之前，通過張拉鋼筋等方法預(yù)先對結(jié)構(gòu)施加壓力，從而在結(jié)構(gòu)中人為地造成一種與荷載作用下應(yīng)力狀態(tài)相反的應(yīng)力，借以抵消結(jié)構(gòu)在使用時的一部分拉力。（需要熟練掌握的基本概念）（2）鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)是由型鋼、鋼板等鋼材制成的桿件組成的結(jié)構(gòu)，桿件或桿件之間采用焊接、螺栓或鉚釘連接。鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：材質(zhì)均勻、可靠性高；強(qiáng)度高、重量輕；塑性和韌性好，抗沖擊和振動的能力強(qiáng)，抗震性能好，在一般條件下不會因偶然或局部超載而突然斷裂

6、破壞；適宜機(jī)械加工，工業(yè)化生產(chǎn)程度高，運輸、安裝方便，建造速度快以及耐熱性能好；鋼材可以回收，鋼結(jié)構(gòu)建筑工業(yè)可以形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)。鋼結(jié)構(gòu)的缺點：耐火性差，且鋼結(jié)構(gòu)容易銹蝕，一般要求定期檢修，維修費用高。（3）鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件用型鋼和混凝土制作，或用型鋼、鋼筋和混凝土制作的結(jié)構(gòu)，有組合梁板結(jié)構(gòu)、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)等。（4）砌體結(jié)構(gòu)（5）木結(jié)構(gòu)（6）混合結(jié)構(gòu)2.按主體結(jié)構(gòu)體系分類（1）結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度的概念假設(shè)在一根柱子的頂部施加一單位水平力，柱頂產(chǎn)生的水平位移為，則為了使柱頂產(chǎn)生單位水平位移，就需要在柱頂施加的水平力，顯然，材料相同時，柱子截面越大，需要施加的柱

7、頂水平力越大。可見，的大小反映了柱抵抗側(cè)移的能力，一般就稱為柱的抗側(cè)移剛度。（2）主體結(jié)構(gòu)體系主體結(jié)構(gòu)體系一般指豎向承重結(jié)構(gòu)體系，承受豎向荷載也承受水平方向的荷載。主要有墻體結(jié)構(gòu)體系、框架結(jié)構(gòu)體系、鋼筋混凝土墻結(jié)構(gòu)體系、型鋼混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系。墻體結(jié)構(gòu)體系1）砌體墻結(jié)構(gòu)體系砌體墻結(jié)構(gòu)體系大量用于多層房屋結(jié)構(gòu)，在砌體結(jié)構(gòu)體系中，還有底部框架剪力墻砌體結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)框架砌體結(jié)構(gòu)。2）鋼筋混凝土墻體結(jié)構(gòu)體系通常稱為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系，體系的抗側(cè)移剛度大，空間整體性好，因而建造高度比較大，且抗震性能較好。但是，由于結(jié)構(gòu)中墻體多，不容易布置面積較大的房間，平面設(shè)計不靈活，使用功能上受到一定的限制。

8、剪力墻結(jié)構(gòu)體系中還有一種短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，與普通剪力墻結(jié)構(gòu)相比，它的多數(shù)墻肢較短，主要布置在縱橫墻的交接處，因此多為T形、L形、槽形、Z形截面，有時也采用一字形截面。在這種結(jié)構(gòu)體系中，除了由剪力墻形成的結(jié)構(gòu)核心筒（常用作電梯間）以外，墻肢布置靈活，數(shù)量視抗側(cè)移剛度以及建筑平面分隔的需要確定，特別適用于高層住宅、公寓等建筑。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中的墻體數(shù)量較普通剪力墻結(jié)構(gòu)少，減輕了結(jié)構(gòu)的自重?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系有橫梁和立柱組成的結(jié)構(gòu)稱為框架結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)體系屬于柔性結(jié)構(gòu)體系，建造高度受到限制?？蚣芙Y(jié)構(gòu)房屋的主要優(yōu)點是平面布置比較靈活，能提供較大的室內(nèi)空間，對于辦公樓、旅館、醫(yī)院、學(xué)校、住宅及多層輕工業(yè)廠房等建

9、筑，是最常用的結(jié)構(gòu)體系?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)體系框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系是部分為框架結(jié)構(gòu)、部分為剪力墻結(jié)構(gòu)（或筒體結(jié)構(gòu)）的復(fù)合結(jié)構(gòu)體系。一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其中的框架也可用鋼結(jié)構(gòu)。由鋼框架或型鋼混凝土框架與鋼筋混凝土剪力墻等組成的混合結(jié)構(gòu)?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)體系兼有框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，布置靈活，使用方便，又具有較大的抗側(cè)移剛度和較強(qiáng)的抗震能力，廣泛應(yīng)用于高層住宅、辦公樓和旅館建筑中。筒體結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)基本上是平面的，隨著建筑層數(shù)、高度要求和抗震設(shè)防要求的提高，它們已經(jīng)難以滿足要求。這時，可以把剪力墻圍城筒體。由一個或多個筒體構(gòu)成的結(jié)構(gòu)為筒體結(jié)構(gòu)體系。單筒結(jié)構(gòu)類似于豎向懸臂的箱

10、型結(jié)構(gòu)；框筒結(jié)構(gòu)是加密柱子并加強(qiáng)梁的剛度（密柱高粱）形成的空間整體受力結(jié)構(gòu)，此外，有用周邊稀柱框架和核心筒體組成的框架筒體結(jié)構(gòu)，多個筒體則構(gòu)成束筒結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)的特點是空間工作性能強(qiáng)，結(jié)構(gòu)受力更合理，抗側(cè)移剛度大、位移小，建造高度可以更大。3.按結(jié)構(gòu)層數(shù)分類1）單層建筑結(jié)構(gòu)單層磚房倉庫、食堂、廠房，單層鋼筋混凝土廠房和鋼結(jié)構(gòu)廠房等。2）多層建筑結(jié)構(gòu)一般采用砌體材料和鋼筋混凝土材料，當(dāng)荷載較大或有特殊要求時也有采用鋼結(jié)構(gòu)的。3）高層建筑結(jié)構(gòu)我國國家規(guī)范定義以10層和10層或28m以上的建筑為高層建筑。建筑高度超過30層或100m的稱為超高層建筑。鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)的最大適用高度分為A級和B級

11、，如下表所示：表1.1 A級高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計抗震設(shè)防烈度6度7度8度9度框架7060554525框架剪力墻14013012010050剪力墻全部落地剪力墻15014012010060部分框支剪力應(yīng)采用筒體框架核心筒16015013010070筒中筒20018015012080板柱剪力墻70403530不應(yīng)采用表1.2 B級高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計抗震設(shè)防烈度6度7度8度框架剪力墻170160140120剪力墻全部落地剪力墻180170150130部分框支剪力墻150140120100筒體框架核心筒22

12、0210180140筒中筒300280230170表1.3 鋼結(jié)構(gòu)和有混凝土剪力墻的鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的最大適用高度結(jié)構(gòu)種類結(jié)構(gòu)體系非抗震結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度6度、7度8度9度鋼結(jié)構(gòu)框架1101109070框架支撐（剪力墻板）260220200140各類筒體360300260180有混凝土剪力墻的鋼結(jié)構(gòu)鋼框架混凝土剪力墻鋼框架混凝土核心筒22018010070鋼框筒混凝土核心筒220180150704.按豎向荷載的傳遞途徑分類建筑結(jié)構(gòu)平面的短向稱為橫向，長向稱為縱向。按樓蓋荷載傳遞至豎向承重結(jié)構(gòu)的途徑，分為橫向承重結(jié)構(gòu)、縱向承重結(jié)構(gòu)及縱橫向混合承重結(jié)構(gòu)三種。以下圖裝配式樓蓋框架結(jié)構(gòu)為例予以說明。按圖中

13、預(yù)制樓板的擱置方向，樓蓋荷載由橫向框架傳至地基的稱為橫向承重結(jié)構(gòu)，此時縱向框架并不承重。樓蓋荷載由縱向框架傳至地基的稱為縱向承重結(jié)構(gòu)，此時橫向框架并不承重。樓蓋荷載由橫向、縱向框架共同傳至地基的稱為縱橫向混合承重結(jié)構(gòu)。圖1.4 按承重方向的結(jié)構(gòu)分類（a）橫向承重結(jié)構(gòu)；（b）縱向承重結(jié)構(gòu)；（c）縱橫向混合承重結(jié)構(gòu)5.按結(jié)構(gòu)的空間作用分類按結(jié)構(gòu)的空間作用分類，可分為空間結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)?？臻g結(jié)構(gòu)主要包含以下幾種形式：1） 殼體結(jié)構(gòu)2） 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)3） 膜結(jié)構(gòu)4） 懸索結(jié)構(gòu)三、典型習(xí)題（一）單選題1、人們不進(jìn)入其內(nèi)生活或直接進(jìn)行生產(chǎn)活動的建筑是（）。A.住宅C.煙囪B.體育館D.發(fā)電廠答案：C2、不屬于水平承重結(jié)構(gòu)的是（）。A.墻B.樓蓋C.屋蓋D.樓梯答案