主要的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)單元課件

1、建筑結(jié)構(gòu)概論丁敏中國農(nóng)業(yè)大學 土木工程系第6章 主要的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)單元 梁主要內(nèi)容 6.1 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2 柱和框架結(jié)構(gòu) 6.3 墻和墻體結(jié)構(gòu) 6.4 桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 6.5 拱結(jié)構(gòu) 6.6 殼體結(jié)構(gòu) 6.7 索結(jié)構(gòu) 6.8 基礎(chǔ) 6.9梁的概述6.1 梁 6.1.1幾何形狀 線形（直線、曲線、折線）受力特征 沿其縱軸的豎向荷載，主要受彎曲和剪切梁的概述（續(xù)）6.1 梁 6.1.1結(jié)構(gòu)特征 單向支承：(1) 懸臂梁、簡支梁、伸臂梁、固端梁 (2) 多點支承的連續(xù)梁、在跨中設(shè)置鉸連接的多跨梁縱剖面 等截面梁、折線或曲線形變截面梁、桁架式梁、空腹式梁梁的概述（續(xù)）6.1 梁 6.1.1

2、橫截面 與所用材料有關(guān)工形、槽形和箱形矩形、圓形、工字形矩形、單或雙T形、工形、正或倒L形、箱形以及空腹式截面梁的概述（續(xù)）6.1 梁 6.1.1布置型式 (1) 平行型：梁肋平行，直接承受來自板的荷載梁梁梁的概述（續(xù)）6.1 梁 6.1.1布置型式（續(xù)） (2) 次主梁型：次梁承受板傳來的荷載再傳給主梁，次梁截面高度小于主梁，當樓面設(shè)有洞口時常用此型 主梁主梁主梁主梁次梁梁的概述（續(xù)）6.1 梁 6.1.1布置型式（續(xù)） (3) 正交叉型：兩方向梁截面等高，相互正交 （井字梁） (4) 斜交叉型：各方向梁截面等高，相互斜交 梁的概述（續(xù)）6.1 梁 6.1.1布置型式（續(xù)） (5) 互交叉型

3、：多用于樓層中部有洞時 (6) 輻射型：梁程輻射狀梁與各種因素的關(guān)系6.1 梁 6.1.2因素抗彎承載力彎曲變形（撓度）說明設(shè)計要求簡支梁：懸臂梁：如圖(a)跨度(l)抗彎承載力 跨度 l 對抗彎承載力和變形很敏感，對撓度更甚，如圖(b)支承條件支承條件對二者影響很大截面形狀(I)截面承載力截面慣性矩的減小對降低截面承載力和加大撓度都不利，其中減小截面高度更為不利，如圖(c)材料(E,f)截面承載力降低材料強度和彈性模量對減小截面承載力和加大撓度都不利，如圖(d)荷載集中情況均布荷載集中到l/2內(nèi)： 均布荷載集中到跨中： 都愈不利，如圖(e)(f)截面沿縱向變化按彎矩圖形，使梁的跨中附近截面大

4、、梁的兩端附近截面小，是有利的：對鋼筋混凝土梁如圖(g)；對鋼梁如圖(h)同體積材料，圖(g)(h)的max將明顯減小如圖(g)(h)梁與各種因素的關(guān)系（續(xù)）6.1 梁 6.1.2(a)板的概述6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.1板的分類 (1) 按平面形狀分：正方形、矩形、圓形、扇形、三角形、梯形 (2) 按支承邊數(shù)分：單邊、兩對邊、兩側(cè)邊、三邊、四邊、四角點 支承 板的概述6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.1板的分類（續(xù)） (3) 按支承約束分：簡支邊（沿支承邊有反力、無彎矩、板端可發(fā)生轉(zhuǎn)角） 固定邊（沿支承邊有反力、有彎矩、板端無轉(zhuǎn)角） 連續(xù)邊（沿支承邊有反力、有彎矩、板端有轉(zhuǎn)角） 自由邊（沿邊

5、無反力、無彎矩、板端可發(fā)生轉(zhuǎn)角） 板的概述6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.1板的分類（續(xù)） (4) 按截面形狀分：板片狀（鋼）、實板狀（鋼混、木）、空心狀（鋼混） 正倒槽形（鋼混）、單雙T形（鋼混）、夾心疊合（鋼混、木） 密肋（鋼混）、壓型鋼板（鋼） 板的概述6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.1板的實際支承情況 (1) 板支承在梁上：邊支承處可視作簡支邊、中間支承處可視作連續(xù)邊 簡支邊連續(xù)邊板的概述6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.1板的實際支承情況（續(xù)） (2) 板支承在磚墻上：邊支承處亦可視作簡支邊、中間支承處可視作連續(xù)邊 簡支邊連續(xù)邊板的概述6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.1板的實際支承情況（續(xù)）

6、(3) 板與較厚鋼筋混凝土墻或較大截面的鋼筋混凝土圈梁澆筑在一起： 邊支承處可視作固定邊 連續(xù)邊單向板和雙向板6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.2單向板 定義：只有兩對邊，或只有一系列平行的邊支承的板，無論簡支、連續(xù)還是固定或 自由都稱為單向支承板，簡稱單向板 密置單向梁板帶簡單結(jié)合板帶緊密結(jié)合單位寬度板帶組成單向板和雙向板6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.2雙向板 定義：四邊支承（或兩相鄰側(cè)邊和三邊支承）板都可稱為雙向支承板，簡稱雙向板 密置交叉梁單位寬度交叉板帶緊密結(jié)合單向板和雙向板6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.2四邊支承板的判斷與荷載傳遞 (1) l2/l12，按單向板設(shè)計，近似地假定板面荷載僅

7、沿短向傳給支座 (2) l2/l12，按雙向板設(shè)計，板的荷載沿兩個方向傳給各自的支座長邊短邊樓蓋結(jié)構(gòu)的形式6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.3鋼筋混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)體系樓蓋結(jié)構(gòu)的形式6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.3平板樓蓋（傳力途徑：板墻）（典型的板-墻結(jié)構(gòu)單元） 組成：實心現(xiàn)澆鋼筋混凝土平板或空心（槽形）預制鋼筋混凝土平板 無梁 優(yōu)點：樓層頂棚為無肋平面，頂棚下的管道可暢行無租，可節(jié)約模板 缺點：跨度不能過大（不宜超過56m），建筑物內(nèi)隔墻較多，使用受到限制現(xiàn)澆單向板、雙向板裝配式預制板？樓蓋結(jié)構(gòu)的形式6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.3平板樓蓋（續(xù)）(1) 實心平板：一般用于小跨度（1.5m左右），如

8、走道板、陽臺板、雨篷板、管溝蓋板等(2) 空心板：截面孔洞有圓形、方形或長方形 優(yōu)點：節(jié)省材料，隔音隔熱性能較好 缺點：樓蓋整體性差，且板面不能任意開洞(3) 槽形板：正槽形和倒槽形板 優(yōu)點：邊肋承重，板面可開洞 缺點：正槽形板不能提供平頂棚 倒槽形板不能提供平地面(4) 夾心板：帶邊肋夾心板、 單向密肋夾心板、 雙向密肋夾心板材料：加氣混凝土塊 水泥或瀝青珍珠巖結(jié)構(gòu)形式：兩邊支承 四邊支承 四角點支承樓蓋結(jié)構(gòu)的形式6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.3板梁樓蓋（傳力途徑：板梁墻或柱）（板-梁結(jié)構(gòu)單元） 板跨度小于1.5m板跨度小于3m板跨度小于6m樓蓋結(jié)構(gòu)的形式6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.3密肋

9、樓蓋（傳力途徑：板密肋梁墻或大梁）（板-梁結(jié)構(gòu)單元） 優(yōu)點：質(zhì)量輕、材料用量較少，可有平整頂棚，便于開小洞，室內(nèi)凈高較大 應(yīng)用：一般用于鋼筋混凝土樓蓋，如醫(yī)院、學校、書庫等 (1) 無板密肋樓蓋：肋中填充砌塊且與肋同高，取得平整頂棚，肋間距較密 (2) 素混凝土板密肋樓蓋：鋪鋼筋網(wǎng)片的混凝土板面，板下鋪置填充砌塊或空心磚 (3) 鋼筋混凝土板密肋樓蓋：肋間不鋪置填充砌塊，而是采用鋼筋混凝土板無板密肋樓蓋素混凝土板密肋樓蓋鋼筋混凝土板密肋樓蓋樓蓋結(jié)構(gòu)的形式6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.3交叉梁樓蓋（傳力途徑：板交叉梁墻或柱）（板-梁結(jié)構(gòu)單元） 應(yīng)用：鋼筋混凝土樓蓋，其雙向或三向交叉梁的截面相同

10、要求：為更有效地受力，交叉梁樓蓋要求四周柱網(wǎng)或四周墻體按近于方形 尺寸：梁間距或板跨一般取23m，不宜超過4m，板按雙向板設(shè)計井字梁樓蓋結(jié)構(gòu)的形式6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.3次主梁樓蓋（傳力途徑：板次梁主梁墻或柱）（板-梁結(jié)構(gòu)單元） 應(yīng)用：鋼筋混凝土樓蓋或鋼、木樓蓋 特點：主梁截面高度大于次梁截面高度 布置原則：主梁宜布置在整個結(jié)構(gòu)剛度較弱的方向，與柱形成一片框架， 以增強側(cè)向剛度。即主梁一般垂直于縱墻 次梁將各片框架連接起來，即次梁一般平行于縱墻主梁沿柱距較小方向布置主梁沿柱距較大方向布置樓蓋結(jié)構(gòu)的形式6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.3次主梁樓蓋（續(xù)）次主梁樓蓋計算簡圖單向板跨度為23m雙

11、向板跨度可為4m次梁跨度為46m主梁跨度為612m樓蓋結(jié)構(gòu)的形式6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.3無梁樓蓋（傳力途徑：板柱）（板-柱結(jié)構(gòu)單元） 樓蓋結(jié)構(gòu)的形式6.2 板和樓蓋結(jié)構(gòu) 6.2.3無梁樓蓋（傳力途徑：板柱）（板-柱結(jié)構(gòu)單元） 組成：板、柱帽、圈梁 特點：節(jié)約模板，傳力途徑短捷，增大了樓層凈空， 但其板厚較大（四角支承板剛度較小） 適用：多層建筑，如倉庫、書庫、商店等 跨度：樓面活載5kN/m2以上、跨度6m左右較為經(jīng)濟 柱帽的形式： 無頂板柱帽折線形柱帽有頂板柱帽金屬柱帽無柱帽、板支承處加設(shè)箍筋柱和框架概述6.3 柱和框架結(jié)構(gòu) 6.3.1柱（剛性線形支承構(gòu)件） 受力：承受豎向荷載和水平

12、荷載，受壓、彎曲和剪切 截面形式：框架 由豎向構(gòu)件（柱）和水平構(gòu)件（梁）連接成的一個能夠承受豎向荷載和水平荷載的平面結(jié)構(gòu)系統(tǒng)柱和框架概述6.3 柱和框架結(jié)構(gòu) 6.3.1鋼管混凝土格構(gòu)柱柱網(wǎng)和框架結(jié)構(gòu)平面布置6.3 柱和框架結(jié)構(gòu) 6.3.2柱網(wǎng) 定義：柱和框架結(jié)構(gòu)反映在建筑平面布置上是柱在平面上的排列組合，由柱間梁的跨度和柱的間距組成，稱為柱網(wǎng) (1) 均布式：框架構(gòu)件重復布置， 柱間距均等，如(a)(2) 周邊式：同(1)，但周邊有大 體相等的柱間距，如(b)(3) 錯列式：各柱列錯開 并居中布置，如(c)(4) 集中式：柱子相對集中， 梁向兩端外挑，如(d)柱網(wǎng)和框架結(jié)構(gòu)平面布置6.3 柱和

13、框架結(jié)構(gòu) 6.3.2框架結(jié)構(gòu)平面布置正方形圓形十字形多邊形三角形弧線形半圓形柱網(wǎng)和框架結(jié)構(gòu)平面布置6.3 柱和框架結(jié)構(gòu) 6.3.2框架結(jié)構(gòu)平面布置 注意事項： (1) 柱網(wǎng)應(yīng)該有規(guī)律地布置，便于結(jié)構(gòu)受力分析和結(jié)構(gòu)施工 (2) 認清框架結(jié)構(gòu)主要受力方向，主框架平面應(yīng)盡量與建筑結(jié)構(gòu)主要受力方向一致 建筑結(jié)構(gòu)主要受力方向往往為建筑物平面的短向 (3) 框架跨度一般取主梁的合理跨度(612m)；框架間距一般取次梁的合理跨度 (46m)；框架的層間高度一般取建筑物的合理層高(35m)柱網(wǎng)和框架結(jié)構(gòu)平面布置6.3 柱和框架結(jié)構(gòu) 6.3.2典型部位柱網(wǎng)處理方法 (1) 建筑物角隅處的柱網(wǎng)單向受力體系 雙向受

14、力體系90o轉(zhuǎn)角設(shè)變形縫柱網(wǎng)和框架結(jié)構(gòu)平面布置6.3 柱和框架結(jié)構(gòu) 6.3.2典型部位柱網(wǎng)處理方法（續(xù)） (2) 小空間柱網(wǎng)中有特殊大空間（如大教室、多功能廳等）分開布置大空間放在樓頂，對結(jié)構(gòu)布置較為有利需解決人流豎向通道問題 大空間放在底層或中層，需設(shè)置轉(zhuǎn)換梁框（剛）架和排架6.3 柱和框架結(jié)構(gòu) 6.3.3框（剛）架 定義：梁柱節(jié)點是剛節(jié)點的框架稱為框架結(jié)構(gòu)，也稱剛架結(jié)構(gòu) 受力：獨立承擔豎向和水平荷載 應(yīng)用：多高層和單層建筑物（也稱門式剛架結(jié)構(gòu)）排架 定義：梁柱節(jié)點是鉸節(jié)點的框架稱為排架結(jié)構(gòu) 受力：獨立地承擔豎向和水平荷載 應(yīng)用：單層工業(yè)廠房6.4 墻和墻體結(jié)構(gòu) 6.4.1墻的概述孤線形工字

15、形槽形Z形一字形磚墻混凝土空心砌塊或輕質(zhì)材料砌塊墻鋼筋混凝土墻框架內(nèi)填充墻鋼支撐墻玻璃幕墻磚和砌塊夾心墻木板或塑料板墻（內(nèi)為木格柵）網(wǎng)格墻三向（即三維）墻加肋墻實體墻墻系6.4 墻和墻體結(jié)構(gòu) 6.4.1墻的概述類型 (1) 隔墻（ 隔斷墻，非承重墻） 功能：隔斷、隔音（防火） 荷載：自重及約0.25kN/m2的側(cè)向荷載，不能承樓蓋傳來的荷載 材料：磚、空心磚、輕質(zhì)混凝土砌塊或鋼木支架貼飾面板 (2) 幕墻（非承重外墻） 作用：圍護、美觀、結(jié)構(gòu)上承受自重和水平荷載以及約束力 組成：墻面材料（磚、石材、玻離）、支承骨架、 隔離層、防水層和內(nèi)排水結(jié)構(gòu)6.4 墻和墻體結(jié)構(gòu) 6.4.1墻的概述類型 (3

16、) 承重墻 功能：直接承受樓層蓋傳來的豎向荷載、風或地震荷載、自重 若為外墻還要起幕墻作用 分類：砌筑墻由磚塊、混凝土空心砌塊或硅酸砌塊砌筑而成 混凝土墻一般為現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻 筒體墻由現(xiàn)澆混凝土圍成方形、矩形或圓形筒體， 或用鋼筋混凝土密柱深梁做成框架體6.4 墻和墻體結(jié)構(gòu) 6.4.2砌筑墻組成與應(yīng)用 磚或砌塊墻體、一般用于多層建筑物，以承受豎向壓力為主布置注意事項 (1) 要有明確的承重體系 橫墻體系：橫墻主要承重，間距較密，建筑物橫向剛度較強； 縱墻主要起圍護、隔斷并將橫墻連成整體的作用 但房間大小固定，室內(nèi)空間安排不靈活6.4 墻和墻體結(jié)構(gòu) 6.4.2砌筑墻布置注意事項（續(xù)） (1)

17、要有明確的承重體系（續(xù)） 縱墻體系：內(nèi)、外縱墻主要承重，室內(nèi)橫墻間距可增大，建筑物縱向剛度強而 橫向剛度弱；宜在適當距離設(shè)承重橫墻抗側(cè)力，一般橫墻只起隔斷 作用；但縱墻上開門、開窗的限制較大 如(c) 雙向承重體系：承重墻體由兩個方向的線形墻體混合而成， 兩個方向的抗側(cè)力能力都好，抗震性能在三者中最好 如(d)6.4 墻和墻體結(jié)構(gòu) 6.4.2砌筑墻布置注意事項（續(xù)） (2) 注意墻體尺寸要求 應(yīng)符合磚塊或砌塊模數(shù)，如磚墻厚度一般有120mm（半磚）、240mm（一磚）370mm（一磚半）、490mm（兩磚） 每一層的每片墻厚度宜相同，不宜出現(xiàn)橫截面上為階梯形墻體 承重獨立磚柱的截面尺寸不應(yīng)小于

18、240mm370mm (3) 在墻體內(nèi)要布置圈梁和構(gòu)造柱 圈梁：屋蓋、樓蓋隔層、地基不好的基礎(chǔ)頂面； 增強整體剛性 構(gòu)造柱：墻體轉(zhuǎn)角處，沿建筑物高度貫通并與圈梁連成整體； 增強抗震性能6.4 墻和墻體結(jié)構(gòu) 6.4.3鋼筋混凝土墻應(yīng)用與受力 一般用于高層建筑結(jié)構(gòu)，以承受墻體平面內(nèi)的水平荷載為主框架-剪力墻體系 組成：鋼筋混凝土框架（承受豎向荷載）、鋼筋混凝土抗側(cè)力墻體（承受水平荷載） 布置注意事項： (1) 使墻體長度方向與水平荷載方向平行，有抗震設(shè)防要求建筑物沿縱橫兩個方向布置 (2) 抗側(cè)力墻體宜布置在建筑物兩端、樓梯間、電梯間及平面剛度有變化處 (3) 抗側(cè)力墻宜沿建筑物全高設(shè)置，沿高度方

19、向應(yīng)避免剛度突變，墻厚宜分階段減薄6.4 墻和墻體結(jié)構(gòu) 6.4.3鋼筋混凝土墻剪力墻體系 橫墻承重方案：縱墻亦應(yīng)可抵抗側(cè)力，一般將內(nèi)縱墻按承重墻處理 注意事項：剪力墻開設(shè)門窗或其他洞口時，應(yīng)注意洞口大小和位置合理， 以保證抗側(cè)力墻體和整個建筑物剛度不要過大削弱6.4 墻和墻體結(jié)構(gòu) 6.4.4封閉墻體形成的筒體 組成：鋼筋混凝土墻或磚墻形成的封閉筒體 功能：豎向管道集中的場所、垂直運輸通道、抵抗水平荷載 優(yōu)點：極好的抗扭轉(zhuǎn)能力、抗彎剛度遠遠大于框架結(jié)構(gòu)和一般墻體結(jié)構(gòu) 應(yīng)用：高層建筑物單筒（當外圍柱較稀時）筒中筒（當外圍柱較密時）成束筒多筒筒中筒并成束筒6.4 墻和墻體結(jié)構(gòu) 6.4.5擋土墻重力式

20、擋土墻扶壁式擋土墻剪力墻體系 荷載：(1) 側(cè)向土壓力p1；(2) 高處地面荷載產(chǎn)生側(cè)向壓力p2； (3) 擋土墻自重（墻身W1，底板及扶壁W2） (4) 底板以上回填土重E；(5) 側(cè)向水壓力和被動土壓力p3 分類：(1) 重力式擋土墻：低擋土墻H68m時， 沿縱向每23m投扶壁 6.5 桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 6.5.1桁架結(jié)構(gòu)桁架 由直線形桿件組成三角形區(qū)格集合形成的一種平面結(jié)構(gòu)單元基本原理 三角形的穩(wěn)定構(gòu)型節(jié)點 桿件間為鉸接點內(nèi)力 截面法計算：軸向壓力C、軸向拉力T、零桿（內(nèi)力為零） 不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)6.5 桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 6.5.1桁架結(jié)構(gòu)從外形分類 (1) 平行弦桁架 桁架高度不變，上下

21、弦為平行的水平線，力臂r與高度H相同 特點： M/r沿跨度不均勻，各桿件受力不均勻，用料較多，不夠合理6.5 桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 6.5.1桁架結(jié)構(gòu)從外形分類（續(xù)） (2) 拱形桁架 上弦呈拋物線形，上弦各節(jié)點的均落在拋物線上，r與M變化規(guī)律幾乎一致 特點：M/r沿跨度變化很小，上下弦桿軸力比較均勻，而腹桿幾乎為零桿 受力合理，但由于上弦各節(jié)點在拋物線上，尺寸零碎，施工不便6.5 桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 6.5.1桁架結(jié)構(gòu)從外形分類（續(xù)） (3) 三角形桁架 上弦為斜直線，腹桿高度按直線變化，r向兩端減小的趨勢比拋物線快 特點：M/r往兩端漸增，上下弦桿軸力中間小、兩頭大，且軸力值與其他類型相比 是最大的

22、，不經(jīng)濟，但施工方便 一般僅適用于較小跨度的屋蓋結(jié)構(gòu)（跨度在12m以內(nèi)） 6.5 桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 6.5.1桁架結(jié)構(gòu)從外形分類（續(xù)） (4) 折線形桁架 是對三角形桁架和拱形桁架的一種改進，上弦由左右各兩段折線桿件組成，上弦節(jié)點坐落在拋物線附近 特點：受力比較合理，施工也比較方便 在實際工程采用較多 6.5 桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 6.5.1桁架結(jié)構(gòu)從外形分類（續(xù)） (5) 梯形桁架 上弦桿由兩個坡度較小的斜直線組成，半邊桁架的外輪廓線為梯形，斜腹桿呈人字形 特點：剛度較好，構(gòu)造比較簡單，但自重較大 一般用于跨度為2436m的工業(yè)建筑物 6.5 桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 6.5.1桁架結(jié)構(gòu)實際屋架節(jié)點 鋼桁架、

23、鋼筋混凝土桁架、木桁架 均不是完全的鉸節(jié)點，會產(chǎn)生不同程度的彎矩和剪力，稱為次內(nèi)力，可忽略，計算中不予考慮鋼屋架節(jié)點鋼筋混凝土屋架節(jié)點木屋架節(jié)點6.5 桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 6.5.2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架 由直線形桿件組成的空間結(jié)構(gòu)單元網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點 (1) 剛度大、整體性好、抗震能力強，能夠承受由于地基不均沉降所帶來的不利影響，即使在個別桿件受到損傷的情況下，也能自動調(diào)節(jié)桿件的內(nèi)力，保持結(jié)構(gòu)的安全 (2) 自重輕，節(jié)約鋼材；結(jié)構(gòu)高度較小，可有效利用建筑空間 (3) 適用性大，即適用于小跨度建筑，也適用于大跨度屋面，并適用于各種平面形式的建筑，如矩形、圓形、扇形及各種多邊形的平面建筑形式 (4) 取材方便，

24、一般多用Q235鋼或Q345鋼，桿件截面形式多采用鋼管或型鋼 (5) 桿件規(guī)格劃一，適應(yīng)工廠化生產(chǎn)，可加速工程進度 6.5 桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 6.5.2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)用 公共建筑：體育館、展覽館、影劇院、車站候車大廳、餐廳、倉庫和飛機庫等 工業(yè)建筑 100m以上的大跨度建筑物、幾米跨度的門頭裝飾或廣告牌常用網(wǎng)架形式 (1) 由平面桁架組成 兩向正交正放網(wǎng)架兩向正交斜放網(wǎng)架三向網(wǎng)架6.5 桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 6.5.2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)常用網(wǎng)架形式（續(xù)） (2) 由四角錐體組成 正放四角錐網(wǎng)架星形四角錐網(wǎng)架斜放四角錐網(wǎng)架6.5 桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 6.5.2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)常用網(wǎng)架形式（續(xù)） (3) 由三角錐體組成 三角錐網(wǎng)架

25、抽空三角錐網(wǎng)架6.5 桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 6.5.2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架節(jié)點 空間節(jié)點，合理選擇節(jié)點形式和相互連接方法，對整個網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的受力性能、制造安裝、用鋼量和造價的影響都很大 (1) 角鋼節(jié)點板節(jié)點（形式簡單、平面尺寸較小的網(wǎng)架，角鋼為桿件） 6.5 桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 6.5.2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架節(jié)點（續(xù)） (2) 空心球節(jié)點（焊接空心球節(jié)點，當前應(yīng)用最廣泛） 桿件與節(jié)點為焊接，節(jié)點剛度較大，能有效地傳遞桿端的彎矩和扭矩 缺點：現(xiàn)場焊接工作量大，工期長，焊縫質(zhì)量不易保證 6.5 桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 6.5.2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架節(jié)點（續(xù)） (3) 螺栓球節(jié)點 組成：鋼球、套筒、錐頭、螺栓、銷釘 適用：高空安裝 6.5

26、桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 6.5.2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)平板網(wǎng)架的主要尺寸參考 (1) 平板網(wǎng)架的高跨比一般可取 跨度小于30m時，為1/101/13 跨度3060m時，為1/121/16 跨度大于60m時，為1/141/20 (2) 平板網(wǎng)架網(wǎng)格尺寸與網(wǎng)格短向跨度比一般可取 跨度小于30m時，為1/81/12 跨度3060m時，為1/111/14 跨度大于60m時，為1/131/186.6 拱結(jié)構(gòu) 6.6.1拱結(jié)構(gòu)概述結(jié)構(gòu)特征 在支承處有水平推力的結(jié)構(gòu)，主要承受壓力，兼有彎矩和剪力纜繩受力示意兩端絞支承拋物線拱受力示意兩端固定拱受力示意6.6 拱結(jié)構(gòu) 6.6.1拱結(jié)構(gòu)概述拱結(jié)構(gòu)的組成 拱身、支承件（拱底拉桿）拱的

27、形狀6.6 拱結(jié)構(gòu) 6.6.1拱結(jié)構(gòu)概述拱的內(nèi)力比較拱截面承受彎矩的不同（彎矩：ql2；反力、水平推力：ql ）三鉸拱兩鉸拱無鉸拱6.6 拱結(jié)構(gòu) 6.6.1拱結(jié)構(gòu)概述拱的合理軸線 使拱的各個截面均處于彎矩為零狀態(tài)的拱軸曲線 拱軸線選擇原則：使拱結(jié)構(gòu)在主體荷載作用下主要承受軸向壓力， 盡量減小可能產(chǎn)生的彎矩和剪力6.6 拱結(jié)構(gòu) 6.6.2拱的分類按支承條件 三鉸拱、兩鉸拱、無鉸拱按承受水平推力的構(gòu)造措施 (1) 推力由拉桿承受的拱結(jié)構(gòu) 組成：拱身、拉桿、豎向吊桿（減小水平拉桿的自由長度，避免水平拉桿在自重下有過大撓度） 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)自身平衡，由拱腳處設(shè)置的水平拉桿承受拱身的推力 應(yīng)用：建筑物主體結(jié)

28、構(gòu)構(gòu)件，可使基礎(chǔ)受力簡單 上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可替代大跨度屋架、墻梁等，使結(jié)構(gòu)跨度加大，自重減輕 截面形式：型鋼（推力較大時）、圓鋼（推力較小時）拉桿拱拱作屋架拱作墻梁6.6 拱結(jié)構(gòu) 6.6.2拱的分類按承受水平推力的構(gòu)造措施（續(xù)） (2) 推力由基礎(chǔ)直接承受的拱結(jié)構(gòu) 適用：水平推力不太大或地基承載力較高時 特點：基礎(chǔ)尺寸一般都比較大 為有效抵抗水平推力，基礎(chǔ)底面常做成斜面形狀 (3) 推力由側(cè)面結(jié)構(gòu)承受的拱結(jié)構(gòu) 要求：側(cè)面結(jié)構(gòu)（框架結(jié)構(gòu)或墻體結(jié)構(gòu)）有足夠的水平剛度， 以抵抗結(jié)構(gòu)傳來的水平推力 落地拱由框架結(jié)構(gòu)支承的拱6.6 拱結(jié)構(gòu) 6.6.2拱的分類按承受水平推力的構(gòu)造措施（續(xù)） (4) 推力由側(cè)

29、面水平構(gòu)件承受的拱結(jié)構(gòu) 傳力：水平推力水平屋蓋構(gòu)件兩端拉桿或豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu) 特點：拱體內(nèi)部設(shè)置水平拉桿，可取得較好的使用效果 由水平屋蓋支承的拱抗側(cè)力構(gòu)件（剪力墻）水平屋蓋構(gòu)件兩側(cè)拉桿6.6 拱結(jié)構(gòu) 6.6.3拱結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點拱軸線形狀 (1) 雙折線拱結(jié)構(gòu) 應(yīng)用：雙坡屋架構(gòu)件 舉例：兩鉸拱雙坡屋架、三鉸拱雙坡屋架 (2) 二次拋物線拱結(jié)構(gòu) 優(yōu)點：均布荷載作用下，沿拱軸各截面彎矩為零 缺點：施工制作比較復雜 應(yīng)用：建筑物的主體結(jié)構(gòu) 落地拱拉桿拱6.6 拱結(jié)構(gòu) 6.6.3拱結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點拱軸線形狀（續(xù)） (3) 圓弧形拱結(jié)構(gòu) 適用：承受徑向均布荷載的結(jié)構(gòu) 優(yōu)點：有利于拱身分段的標準化，便于施工制

30、作 應(yīng)用：圓形水管（圓孤形拱特例） (4) 馬蹄形拱結(jié)構(gòu) 適用：鐵路、公路的隧洞襯砌 6.6 拱結(jié)構(gòu) 6.6.3拱結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點承受荷載 (1) 滿跨作用有沿水平方向均布的豎向荷載 (2) 半跨承受均布荷載 (3) 風荷載或水平地震作用 (4) 豎向地震作用 (5) 拱腳支座可能有水平或豎向移動（如拉桿伸長、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)移、基礎(chǔ)不均勻沉降） (6) 因拱環(huán)壓縮變形和溫度伸縮而引起的拱身內(nèi)力變化 不可能在估算時同時考慮，但初步估算時要留有足夠余地6.6 拱結(jié)構(gòu) 6.6.3拱結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點拱結(jié)構(gòu)的主要尺寸 (1) 跨度l（按使用需要確定） 跨度小的拱：地下通道的頂蓋，跨度可1.52m 跨度大的拱

31、：公共建筑的主體結(jié)構(gòu)，跨度一般為3040m，甚至95200m (2) 矢高f（與建筑外形、使用要求、屋面構(gòu)造處理、結(jié)構(gòu)內(nèi)力（如軸力、彎矩、拱腳推力）計算等因素有關(guān)） 規(guī)律：矢跨比（f/l）越大，拱腳推力越小 常用矢高：屋蓋結(jié)構(gòu)f/l=0.10.2；公共建筑主體結(jié)構(gòu)f/l=0.20.5 6.6 拱結(jié)構(gòu) 6.6.3拱結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點拱結(jié)構(gòu)的主要尺寸（續(xù)） (3) 截面形狀和尺寸（與建筑材料、結(jié)構(gòu)跨度有關(guān)） 鋼筋混凝土拱采用實體形截面：矩形、工字形、波形、折板形 鋼或木結(jié)構(gòu)拱采用格構(gòu)式 箱形截面（清華綜合體育中心，l=116m，f/l=1/3.7）格構(gòu)式6.6 拱結(jié)構(gòu) 6.6.3拱結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點拱結(jié)構(gòu)

32、的主要尺寸（續(xù)） (4) 拱結(jié)構(gòu)的預防失穩(wěn) 拱身以承受壓力為主，有發(fā)生屈曲失穩(wěn)的可能性 措施：拱身抗壓承載能力的驗算中考慮乘以小于1的穩(wěn)定系數(shù) 拱身側(cè)向設(shè)置支撐構(gòu)件，為橫向檁梁、交叉斜撐等，使幾榀拱結(jié)構(gòu)聯(lián)合成一個整體 屈曲失穩(wěn)預防措施6.7 殼體結(jié)構(gòu) 6.7.1殼體結(jié)構(gòu)概述自然界與日常應(yīng)用的殼體結(jié)構(gòu)古希臘的圓筒倉庫羅馬萬神廟厚跨比約1/10直徑61mm，殼壁加肋110mm，厚跨比約1/550羅馬小體育宮6.7 殼體結(jié)構(gòu) 6.7.1殼體結(jié)構(gòu)概述幾何特征：曲面結(jié)構(gòu)特征：空間薄壁結(jié)構(gòu)受力特征：薄膜內(nèi)力（軸向壓力或拉力和剪力，以軸向壓力為主）優(yōu)點 (1) 比類似尺寸的直線形、曲線形或平面形結(jié)構(gòu)有更大的

33、強度和剛度 (2) 合理利用材料，節(jié)約材料，降低造價缺點 (1) 壓屈失穩(wěn) (2) 施工費用高（模板、腳手架、人工費），可抵消優(yōu)點(2) 措施 骨架式殼面、改現(xiàn)澆混凝土為預制裝配式分片澆筑、重復使用模具、利用永久性模具、充氣模具等6.7 殼體結(jié)構(gòu) 6.7.2殼體結(jié)構(gòu)的曲面形式旋轉(zhuǎn)曲面 由一平面曲線（或直線）作為母線繞其平面內(nèi)的一根軸線旋轉(zhuǎn)而成的曲面曲紋平移曲面 由一根豎向曲母線沿另一豎向曲導線平移而成球形曲面圓錐曲面旋轉(zhuǎn)雙曲面橢圓拋物面雙曲拋物面6.7 殼體結(jié)構(gòu) 6.7.2殼體結(jié)構(gòu)的曲面形式直紋平移曲面 一根直母線，其兩端各沿兩固定曲導線平移而成柱曲面柱狀曲面劈錐曲面錐面扭面6.7 殼體結(jié)構(gòu)

34、6.7.2殼體結(jié)構(gòu)的曲面形式由上述三類曲面切割組合形成麻省理工學院大會堂著名建筑師薩瑞南(E.Saarinon)西班牙Algeciras市場著名建筑結(jié)構(gòu)大師托羅哈(E.Torroja)兩柱形曲面正交八個雙曲拋物面六個扭殼6.7 殼體結(jié)構(gòu) 6.7.3圓球殼體圓球殼體 圓球體的一個截段圓球殼結(jié)構(gòu)組成 圓球殼體（承受自重等恒載和風、雪荷載）、支承圓環(huán)（將荷載傳給墻、柱或基礎(chǔ)）受力分析豎拱：上半部分下陷、下半部分外擴傾向水平圓環(huán)：上半部分受壓、下半部分受拉，界線=4552o底部支承圓環(huán)：經(jīng)向受豎向壓力、緯向受拉力豎拱底部被約束擴張而受彎曲內(nèi)力因此：下部和底部圓環(huán)抗拉性能好，則豎拱不致壓屈失穩(wěn)6.8 索

35、結(jié)構(gòu) 6.8.1索結(jié)構(gòu)概述舉例北京工人體育館6.8 索結(jié)構(gòu) 6.8.1索結(jié)構(gòu)概述索結(jié)構(gòu)特征 (1) 索只能受拉，不能受壓，也不能受彎曲，因而索構(gòu)件沒有壓屈問題 (2) 索沒有剛度，用索做成結(jié)構(gòu)必須采取穩(wěn)定措施，從而能使索結(jié)構(gòu)在荷載有變化時不必變其總體形狀 (3) 索結(jié)構(gòu)一般用高強度材料和輕型覆蓋面做成，故有柔性和輕盈的特征，在陣風作用下會引起振顫，因而需采取措施阻止這種振顫 （措施：采用雙層纜索系統(tǒng)、增加屋蓋恒載、增設(shè)有錨固的拉索（即風纜） (4) 必須設(shè)置拉力錨固件以保證索能夠承受足夠的拉力；有時還要預先施加機械預拉力來調(diào)整索的形狀 (5) 索所用材料一般為鋼絞線和鋼索；但并非一定是索，采用

36、比索具有一定剛性的型鋼、鋼管或預應(yīng)力混凝土板也是可以的6.8 索結(jié)構(gòu) 6.8.1索結(jié)構(gòu)概述索結(jié)構(gòu)分類 懸索結(jié)構(gòu)(ae) 懸掛結(jié)構(gòu)(f, g) 索支承結(jié)構(gòu)(hl) （斜拉結(jié)構(gòu)）1承重索2穩(wěn)定索3側(cè)緣構(gòu)件4中心拉環(huán)單曲面索（無穩(wěn)定索）單曲面索（有穩(wěn)定索）徑向雙曲面索（無穩(wěn)定索）徑向雙曲面索（有穩(wěn)定索）鞍形雙曲面索懸掛索1懸掛索2斜拉橋索支承屋蓋索支承屋蓋索支承梁索支承梁6.8 索結(jié)構(gòu) 6.8.2索結(jié)構(gòu)的基本受力原理索形：繩索承受荷載后天然變形所形成的形狀集中荷載作用下均布荷載作用下 力的平衡，求得同一集中力P在不同位置時索的變形和反力同一集中力P，索的矢高 f 不同時f /L=0.040.16.8

37、 索結(jié)構(gòu) 6.8.3懸索結(jié)構(gòu)的組成和支承處理方式懸索結(jié)構(gòu)的組成 索網(wǎng)：以直徑0.55mm的高強鋼絲組成，分束索、鋼絞線、鋼絲繩 邊緣構(gòu)件：與懸索結(jié)構(gòu)類型、建筑平面有關(guān) 一般可采用鋼筋混凝土材料做成的梁、環(huán)梁、拱等構(gòu)件 要求：足夠的剛度 支承構(gòu)件支承處理方式（與拱相反，支承處受拉力） (1) 采用斜向牽索將懸索拉到基礎(chǔ)上1承重索2穩(wěn)定索6.8 索結(jié)構(gòu) 6.8.3懸索結(jié)構(gòu)的組成和支承處理方式支承處理方式（續(xù)） (2) 設(shè)置懸臂柱或支腿柱 (3) 設(shè)置對稱的斜撐體系平衡內(nèi)拉力1承重索9懸臂柱10支腿柱1承重索3斜撐14立柱15基礎(chǔ)板6.8 索結(jié)構(gòu) 6.8.3懸索結(jié)構(gòu)的組成和支承處理方式支承處理方式（

38、續(xù)） (4) 設(shè)置對稱的斜拱體系平衡內(nèi)拉力 (5) 設(shè)置封閉圓形梁或馬鞍形曲線環(huán)梁平衡內(nèi)拉力1承重索2穩(wěn)定索4斜拱8拉桿14立柱16倒置V型支架及基礎(chǔ)1承重索2穩(wěn)定索5圓形環(huán)梁6拉環(huán)7鞍形曲線環(huán)梁8拉桿14立柱6.8 索結(jié)構(gòu) 6.8.3懸索結(jié)構(gòu)的組成和支承處理方式支承處理方式（續(xù)） (6) 設(shè)置橫向水平桁架和縱墻體系或橫向水平框架和立柱體系平衡內(nèi)拉力1承重索11水平桁架12縱墻13鋼檁條6.9 基礎(chǔ) 6.9.1基礎(chǔ)概述基礎(chǔ)的概念 建筑物和地基間的連接體基礎(chǔ)的作用 把建筑物中柱、墻、筒體等豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件傳來的荷載分散給地基，使基礎(chǔ)底面上的土壓力不超過地基的長期承載力基礎(chǔ)分類 (1) 淺基礎(chǔ)（埋深不大于3