結(jié)構(gòu)選型0-1課件

緒論1

建筑設(shè)計(jì)一般要分三個(gè)階段，即方案階段、初步設(shè)計(jì)階段和施工圖階段。在設(shè)計(jì)過(guò)程中各專(zhuān)業(yè)要密切配合，互相協(xié)調(diào)，不斷修改完善，以滿足建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等各方面的要求。建筑師應(yīng)當(dāng)全面了解各種結(jié)構(gòu)形式的基本力學(xué)特點(diǎn)及其適用范圍，并盡可能熟練地掌握。這樣，建筑師不僅與結(jié)構(gòu)工程師有了共同語(yǔ)言，而且在創(chuàng)作建筑空間的時(shí)候，也就能主動(dòng)考慮并建議最適宜的結(jié)構(gòu)體系，并使之與建筑形象融合起來(lái)。也只有這樣，建筑師在設(shè)計(jì)領(lǐng)域里才能比較自由地進(jìn)行創(chuàng)造。建筑結(jié)構(gòu)作為建筑物的基本受力骨架而形成人類(lèi)活動(dòng)的空間，以滿足人類(lèi)的生產(chǎn)、生活需求及對(duì)建筑物的美觀要求。結(jié)構(gòu)是建筑物賴以存在的物質(zhì)基礎(chǔ)。無(wú)論工業(yè)建筑、居住建筑、公共建筑或某些特種構(gòu)筑物，都必須承受自重和外部荷載作用(如活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載和地震作用等)、變形作用(溫度變化引起的變形、地基沉降、結(jié)構(gòu)材料的收縮和徐變變形等)以及環(huán)境作用(陽(yáng)光、雷雨和大氣污染作用等)。結(jié)構(gòu)失效將帶來(lái)生命和財(cái)產(chǎn)的巨大損失。建筑師在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)充分考慮如何更好地滿足結(jié)構(gòu)最基本的功能要求。古羅馬的：維多維丘(Vitruvius)曾為建筑定下基本要求：堅(jiān)固(結(jié)構(gòu)的永久性)、適用和美學(xué)，這至今仍成為指導(dǎo)建筑設(shè)計(jì)的基本原則。在這些原則中，又以堅(jiān)固最為重要，它由結(jié)構(gòu)型式和構(gòu)造所決定。建筑材料和建筑技術(shù)的發(fā)展決定著結(jié)構(gòu)型式的發(fā)展，而結(jié)構(gòu)型式對(duì)建筑的影響最直接最明顯。2在建筑學(xué)中，藝術(shù)和技術(shù)過(guò)去曾長(zhǎng)期是一個(gè)統(tǒng)一體，現(xiàn)在越來(lái)越多地轉(zhuǎn)入工程師的工作范圍。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，各學(xué)科專(zhuān)業(yè)的分工越來(lái)越細(xì)，在建筑工程范圍內(nèi)建筑學(xué)、城市規(guī)劃、建筑材料、工程力學(xué)、結(jié)構(gòu)工程、地基基礎(chǔ)工程、施工組織和管理、施工技術(shù)、房屋設(shè)備等許多學(xué)科發(fā)展都很快。各門(mén)學(xué)科都有各自研究范圍和重點(diǎn)，這對(duì)學(xué)科的發(fā)展是十分重要的。然而，建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中過(guò)細(xì)的分工往往導(dǎo)致人們從各自的專(zhuān)業(yè)著眼，而不能充分地從總體方面考慮問(wèn)題，有時(shí)從方案的最初階段各專(zhuān)業(yè)之間就可能產(chǎn)生分歧。一棟成功的建筑是建筑師、結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師等許多專(zhuān)業(yè)人員創(chuàng)造性合作的產(chǎn)物，其中各專(zhuān)業(yè)相互滲透、密切配合是十分重要的。由于建筑專(zhuān)業(yè)處于龍頭地位，為了扮好統(tǒng)籌者的角色，建筑師對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)有相當(dāng)?shù)牧私?。不難理解如下理由：第一，建筑師唯有對(duì)結(jié)構(gòu)有全面的了解，才能與結(jié)構(gòu)工程師做充分的溝通。第二，建筑師在具備這些知識(shí)后，方能落實(shí)結(jié)構(gòu)工程師的建議，并兼顧設(shè)計(jì)及預(yù)算。第三，建筑師在方案階段和初步設(shè)計(jì)階段目；將結(jié)構(gòu)選型作為一個(gè)重要的考慮內(nèi)容，對(duì)決定建筑總體方案和造型均會(huì)大有益處。3羅得列克·梅爾(A．R。derickMaks)曾指出，“構(gòu)造技術(shù)是一門(mén)科學(xué)，實(shí)行起來(lái)卻是一門(mén)藝術(shù)”。德國(guó)建筑師桐特·西格爾(curts-egel)說(shuō)，“沒(méi)有將建筑設(shè)想變成物質(zhì)現(xiàn)實(shí)的工程技術(shù)，就沒(méi)有建筑藝術(shù)”；他還指出“必須先有一定的技術(shù)知識(shí)，才能理解技術(shù)造型。單憑直覺(jué)是不夠的。同樣對(duì)受技術(shù)影響的建筑造型，沒(méi)有技術(shù)的指引，也不會(huì)完全理解。要想了解建筑造型的世界，就必須具備技術(shù)知識(shí)，這標(biāo)志著冷靜的理智闖進(jìn)了美學(xué)的領(lǐng)域。如果想深入探討具有決定性技術(shù)趨向的現(xiàn)代建筑的造型問(wèn)題時(shí)，必須清楚地認(rèn)識(shí)到這一觀點(diǎn)”。近幾十年來(lái)，世界各國(guó)不乏把完善功能、優(yōu)美造型、先進(jìn)結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代工藝等有機(jī)結(jié)合起來(lái)的建筑實(shí)例，創(chuàng)作了許多適用、新穎、先進(jìn)的建筑作品。然而不容否認(rèn)，也存在不少以追求新奇效果，奇特怪誕造型的建筑實(shí)例，它們完全拋棄了功能適用、經(jīng)濟(jì)合理的原則，使結(jié)構(gòu)方案從屬于不正確合理的建筑設(shè)計(jì)。建筑方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)選型的構(gòu)思是一項(xiàng)帶有高度綜合性和創(chuàng)造性的、復(fù)雜而細(xì)致的工作，只有充分考慮各種影響因素并進(jìn)行科學(xué)的全面綜合分析才有可能得到合理可行的結(jié)構(gòu)選型結(jié)果。一般而言，建筑物的功能要求、建筑結(jié)構(gòu)材料對(duì)結(jié)構(gòu)型式的影響、施工技術(shù)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)選型的影響、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和計(jì)算手段的發(fā)展對(duì)結(jié)構(gòu)選型的影響和經(jīng)濟(jì)因素對(duì)于結(jié)構(gòu)選型的制約等構(gòu)成了影響結(jié)構(gòu)選型的主要因素。這一點(diǎn)已成為業(yè)內(nèi)人士的廣泛公識(shí)，例如，陳章洪在《建筑結(jié)構(gòu)選型手冊(cè)》曾作了比較全面的歸納總結(jié)。下面將影響結(jié)構(gòu)選型的主要因素做一簡(jiǎn)約介紹，以便于學(xué)習(xí)參考，但真正能夠深入理解和善于靈活把握這些影響因素，還有待于讀者在今后的學(xué)習(xí)和工程設(shè)計(jì)過(guò)程中去領(lǐng)會(huì)和實(shí)踐。50．1建筑物的功能要求建筑物的功能要求是建筑物設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的首要因素，功能要求包括使用空間要求、使用要求以及美觀要求，考慮結(jié)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)滿足這些功能要求。0．1．1使用空間的要求

建筑物的三維尺度、體量大小和空間組合關(guān)系都應(yīng)根據(jù)業(yè)主對(duì)建筑物客觀空間環(huán)境的要求來(lái)加以確定。例如，體育館設(shè)計(jì)中首先考慮根據(jù)比賽運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目定出場(chǎng)地的最小尺度及所要求的最小空間高度，然后再根據(jù)觀眾座位數(shù)量、視線要求和設(shè)備布置等最后定出建筑物跨度、長(zhǎng)度和高度。

工業(yè)建筑則應(yīng)考慮車(chē)間的使用性質(zhì)、工藝流程及工藝設(shè)備、垂直及水平運(yùn)輸要求，以及采光通風(fēng)功能要求初步定出建筑物的跨度、開(kāi)間及最低高度。6比如，我國(guó)酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心的火箭垂直總裝測(cè)試廠房是承擔(dān)神舟五號(hào)載人飛船發(fā)射任務(wù)的核心工程，它的總高達(dá)93．75m，相當(dāng)于30多層的高樓，是亞洲目前最高的單層建筑。這座巨型垂直廠房采用的是鋼筋混凝土巨型剛架——多筒體空問(wèn)結(jié)構(gòu)體系，是世界上航天發(fā)射建筑中的首創(chuàng)。廠房擁有世界最重的箱形屋蓋，13000t的屋蓋高15m，距離地面80多112，跨度大、空間高、自重大。高74m，整體質(zhì)量達(dá)350余t的廠房大門(mén)堪稱(chēng)亞洲第一大門(mén)。垂直總裝廠房技術(shù)廠房與勤務(wù)塔的兩項(xiàng)功能合二為一，機(jī)房密布，技術(shù)設(shè)施健全而先進(jìn)，可容納千余人同時(shí)工作。垂直測(cè)試廠房使火箭從檢測(cè)到運(yùn)送發(fā)射的過(guò)程中都處于垂直狀態(tài)，避免了從水平檢測(cè)再到垂直發(fā)射而產(chǎn)生的諸多不利因素，創(chuàng)造了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)火箭垂直總裝測(cè)試廠房世界第一，混凝土箱型屋蓋高、大、重世界第一，單層鋼筋混凝土廠房高度世界第一，混凝土框架支撐高度世界第一。7建筑結(jié)構(gòu)所覆蓋的空間除了使用空問(wèn)外，還包括非使用空間，后者包括結(jié)構(gòu)體系所占用的空間。當(dāng)結(jié)構(gòu)所覆蓋的空間與建筑物的使用空間接近時(shí)，可以提高空間的使用效率、節(jié)省圍護(hù)結(jié)構(gòu)的初始投資費(fèi)用、減少照明采暖空調(diào)負(fù)荷、節(jié)省維修費(fèi)用。因此，這是降低建筑物全壽命期費(fèi)用的一個(gè)重要途徑。為了達(dá)到此目的，在結(jié)構(gòu)選型時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：(1)所選擇的結(jié)構(gòu)形式的剖面形式應(yīng)與建筑物使用空間的要求相適應(yīng)

例如：體育館屋蓋選用懸索結(jié)構(gòu)體系時(shí)，場(chǎng)地兩側(cè)看臺(tái)座位向上升高與屋蓋懸索的垂度協(xié)調(diào)一致，既能符合使用功能要求又能經(jīng)濟(jì)有效地利用室內(nèi)空間，立面造型也可處理成輕巧新穎的形狀。圖0．2為我國(guó)在20世紀(jì)60年代建成的北京工人體育館，建筑平面為圓形，能容納15000名觀眾。比賽大廳直徑94m，外圍為7·5m寬的環(huán)形框架結(jié)構(gòu)，共4層，為休息廊和附屬用房。大廳屋蓋采用圓形雙層懸索結(jié)構(gòu)，由索網(wǎng)、邊緣構(gòu)件(外環(huán))和內(nèi)環(huán)三部分組成。8100．1．2建筑物的使用要求與結(jié)構(gòu)的合理幾何形體相結(jié)合

(1)建筑物的聲學(xué)條件與結(jié)構(gòu)的合理幾何體形

在結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)中應(yīng)注意和善于利用結(jié)構(gòu)幾何體形對(duì)于聲學(xué)效果的影響。這方面，我國(guó)天壇回音壁是人們熟悉的實(shí)例?，F(xiàn)代大型廳堂建筑在聲學(xué)條件上要求有較好的清晰度和豐滿度，要求聲場(chǎng)分布均勻并具有一定的混響時(shí)問(wèn)，還要求在距聲源一定距離內(nèi)有足夠的聲強(qiáng)。

當(dāng)建筑物頂棚為平面時(shí)，由聲源A處發(fā)出的聲波經(jīng)屋頂反射后而分散，聲強(qiáng)亦隨而衰減。當(dāng)建筑物長(zhǎng)度較大時(shí)，有可能產(chǎn)生回聲現(xiàn)象。而在曲面頂蓋(殼頂、拱頂)中，當(dāng)發(fā)聲源A在某位置，其反射聲可能產(chǎn)生焦聚現(xiàn)象。在此點(diǎn)區(qū)域內(nèi)聲強(qiáng)將有很大增長(zhǎng)，聽(tīng)眾將受到較強(qiáng)音響的困擾。當(dāng)焦聚現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，焦聚聲強(qiáng)可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于發(fā)聲源的直達(dá)聲強(qiáng)，使聽(tīng)覺(jué)混淆不清。曲面屋頂?shù)那手行慕咏梭w高度范圍時(shí)，聲焦聚現(xiàn)象的干擾最嚴(yán)重。當(dāng)曲面屋蓋曲率半徑R值小于屋頂高度H之半時(shí)，即R<H／2，聲焦聚點(diǎn)將不在人體高度范圍內(nèi)產(chǎn)生；而當(dāng)R>2H時(shí)，反射聲線將接近于平行，可避免聲焦聚現(xiàn)象。因此為得到良好的聲學(xué)效果，應(yīng)盡量選擇曲率半徑較大的曲面屋蓋。此外下垂的凹面屋頂可避免聲焦聚，例如倒置的殼體單元及懸索結(jié)構(gòu)。1214

(2)采光照明與結(jié)構(gòu)的合理幾何圖形

傳統(tǒng)的方法是在屋蓋的水平構(gòu)件(屋架)上設(shè)置“Ⅱ”形天窗。通過(guò)多年的實(shí)踐及理論分析，人們認(rèn)識(shí)到此種方法具有種種缺陷。首先屋蓋結(jié)構(gòu)傳力路線迂回曲折，水平構(gòu)件跨中彎矩增大。此外，15天窗和擋風(fēng)板突出屋面使風(fēng)荷載作用下的屋蓋構(gòu)件、柱、基礎(chǔ)的受力增大。突出屋面的天窗架重心高、剛度差、連接弱，不利于抗震。此種天窗還使結(jié)構(gòu)所覆蓋的非使用空間加大。此外室內(nèi)天然采光照度電不均勻。而利用桁架上下弦桿之間設(shè)置下沉式云窗，在結(jié)構(gòu)受力、空間利用與采光效果都比“Ⅱ”形天窗優(yōu)越。(3)排水與結(jié)構(gòu)的合理幾何圖形在結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)中，屋面排水是另一個(gè)需著重考慮的問(wèn)題。例如大跨度平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一般通過(guò)起拱來(lái)解決屋面排水問(wèn)題。由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)單元構(gòu)件組合方案不同以及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造方案不同，結(jié)構(gòu)起拱的靈活性也不同。例如鋼管球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架采用兩坡起拱或四坡起拱均可，而角鋼板節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架宜用兩坡起拱。正方形平面周邊支承兩向正交斜放交叉桁架型網(wǎng)架適于四坡起拱，而兩向正交正放交叉桁架型網(wǎng)架只適于兩坡起拱。正交正放抽空四角錐網(wǎng)架起拱較方便而斜放四角錐網(wǎng)架起拱較困難。150．1．3美觀功能要求不同的使用功能要求不同的建筑空間，處理好建筑功能和建筑空間的關(guān)系，并選擇合理的結(jié)構(gòu)體系，就自然形成建筑的外形。建筑師應(yīng)該在這個(gè)基礎(chǔ)上，根據(jù)建筑構(gòu)圖原理，進(jìn)行藝術(shù)加工，發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)自身具有美學(xué)價(jià)值的因素，并利用它來(lái)構(gòu)成藝術(shù)形象。這樣就可以使建筑最終達(dá)到實(shí)用、經(jīng)濟(jì)和美觀的目的。結(jié)構(gòu)是構(gòu)成建筑藝術(shù)形象的重要因素，結(jié)構(gòu)本身富有美學(xué)表現(xiàn)力。為了達(dá)到安全與堅(jiān)固的目的，各種結(jié)構(gòu)體系都是由構(gòu)件按一定的規(guī)律組成的。這種規(guī)律性的東西本身就具有裝飾效果。建筑師必須注意發(fā)揮這種表現(xiàn)力和利用這種裝飾效果，自然地顯示結(jié)構(gòu)，把結(jié)構(gòu)型式與建筑的空同藝術(shù)形象融合起來(lái)，使兩者成為統(tǒng)一體。在建筑設(shè)計(jì)中，不求建筑自身形體的美，專(zhuān)靠附貼式裝飾，濃妝艷抹，堆砌貴重的裝修材料，這只能給人以虛假、庸俗的感覺(jué)，達(dá)不到真實(shí)的美的效果，既浪費(fèi)了人力和物力，又不堅(jiān)固和耐久。所謂自然地顯示結(jié)構(gòu)，不是說(shuō)結(jié)構(gòu)就是美，而是要袒露具有美學(xué)價(jià)值的因素。經(jīng)過(guò)建筑師的藝術(shù)加工．來(lái)達(dá)到表現(xiàn)建筑美的目的，麗不是簡(jiǎn)單地表現(xiàn)結(jié)構(gòu)本身。世界上有許多被公認(rèn)為成功的建筑，是通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)體系的袒露和藝術(shù)加工而表現(xiàn)建筑美的。下面介紹意大利奈爾維設(shè)計(jì)的兩個(gè)建筑，就是在這方面的典范。16【例01】意大利佛羅倫薩運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的大看臺(tái)這是一個(gè)鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)(圖08)。雨篷的挑梁伸出17m，它的彎矩圖是二次拋物線，建筑師把挑粱的外形與其彎矩圖統(tǒng)一起來(lái)。但又不是簡(jiǎn)單的統(tǒng)一，利用混凝土的可塑性對(duì)挑粱的外輪廓進(jìn)行藝術(shù)處理，在挑梁支座附近挖了一個(gè)帶有橢圓弧線的三角形孔，既減輕了結(jié)構(gòu)自重，又獲得良好藝術(shù)效果。直接顯示結(jié)構(gòu)的自然形體進(jìn)行恰如其分的藝術(shù)加工而又不做任何多余的裝飾，使結(jié)構(gòu)形式與建筑空間藝術(shù)形象高度地融合起來(lái)。這個(gè)例子說(shuō)明，結(jié)構(gòu)的作用是建筑藝術(shù)表現(xiàn)力的重要源泉。17【例0．2】意大利羅馬小體育宮羅馬小體育宮建于1957年，是為1960年在羅馬舉行的奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)修建的練習(xí)館，兼作籃球、網(wǎng)球、拳擊等比賽用。羅馬小體育館可容6000觀眾，加活動(dòng)看臺(tái)能容8000觀眾。設(shè)計(jì)者為意大利建筑師A．維泰洛齊和工程師P．L．奈爾維。這座樸素而優(yōu)美的體育館是奈爾維的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)代表作之一一，在現(xiàn)代建筑史上占有重要地位。182021

0.3施工技術(shù)水平對(duì)建筑結(jié)構(gòu)型式的影響

0·3·1施工技術(shù)是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)結(jié)構(gòu)型式的保障

0·3·2結(jié)構(gòu)選型要考慮實(shí)際施工條件230·4結(jié)構(gòu)計(jì)算手段的提升和設(shè)計(jì)理論的發(fā)展0．4．1計(jì)算手段的提升對(duì)復(fù)雜新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響0．4、2抗震設(shè)計(jì)理論的研究和發(fā)展(1)選擇對(duì)抗震有利的場(chǎng)地、地基和基礎(chǔ)(2)采用對(duì)抗震有利的建筑平面和立面(3)選擇技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上合理的結(jié)構(gòu)體系⑷處理好非結(jié)構(gòu)構(gòu)件(5)注意材料的選擇和施工質(zhì)量241砌體結(jié)構(gòu)本章提要本章內(nèi)容包括了砌體結(jié)構(gòu)的組成和優(yōu)缺點(diǎn)，常用材料和結(jié)構(gòu)布置形式，與結(jié)構(gòu)選型有關(guān)的構(gòu)造要求；防止和減輕砌體結(jié)構(gòu)墻體裂縫的主要措施；還介紹了砌體結(jié)構(gòu)抗震要求和砌體結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨向。學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)理解砌體材料的特性和局限性，掌握根據(jù)建筑功能要求選擇合理的承重體系，重點(diǎn)了解不同結(jié)構(gòu)布置時(shí)的傳力途徑及其結(jié)構(gòu)特性，結(jié)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)合理考慮結(jié)構(gòu)抗震性能和砌體結(jié)構(gòu)墻體裂縫問(wèn)題。

261.1砌體結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)砌體結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)較易就地取材，在農(nóng)村丘陵地區(qū)可以就地?zé)普惩链u；在山區(qū)可以就地開(kāi)采石料；還可以就地利用工業(yè)廢料(如礦渣、粉煤灰等)生產(chǎn)各種新型砌塊，來(lái)源方便，價(jià)格較便宜。(2)磚石砌體具有良好的耐火性，而且化學(xué)穩(wěn)定性和大氣穩(wěn)定性都比較好，可以滿足房屋耐久性的要求。(3)砌筑砌體時(shí)不需要模板和特殊的施工設(shè)備，節(jié)省木材、鋼材和水泥。新鋪砌體上即可承受一定的荷載，因而可以連續(xù)施工。在寒冷的冬季，還可以采用凍結(jié)法施工，無(wú)需特殊的保溫措施。(4)磚墻和砌塊墻體的隔熱保溫性能較好，所以既是較好的承重結(jié)構(gòu)，也是較有利于建筑節(jié)能的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。(5)當(dāng)采用砌塊和大型板材作墻體時(shí)，可以減輕結(jié)構(gòu)自重，加快施工進(jìn)度，有利于工業(yè)化生產(chǎn)和施工。砌體結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)也比較突出：(1)磚石砌體的強(qiáng)度相對(duì)比較低，一般需要采用較大截面的構(gòu)件，材料用量多，自重大(在一般的磚混住宅中，磚墻自重可占建筑總自重的50％)，運(yùn)輸成本也高。(2)現(xiàn)場(chǎng)砌體砌筑難以采用機(jī)械替代手工操作，施工繁重、條件差(在一般磚混住宅中，砌磚用工量可占總用工量的25j％以上)。(3)磚石塊體與砂漿之間的粘結(jié)強(qiáng)度較低，無(wú)筋砌體的抗拉、抗彎和抗剪強(qiáng)度均較低，房屋的整體性差，在沒(méi)有采取必要的抗震措拖的情況下，砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力是很差的。271.2砌體結(jié)構(gòu)的沿革和應(yīng)用天然石是最原始的建筑材料之一，古代大量具有紀(jì)念性的建筑物采用磚、石建造。如用加工的巨大石塊建成的金字塔一直保存到現(xiàn)代，其中在尼羅河三角洲的吉薩建造的三座大金字塔(公元前2723～前2563年)，是精確的正方錐體，其中最大的胡夫金字塔，塔高146．6m，底邊長(zhǎng)230．60m，約用230萬(wàn)塊質(zhì)量為2．5×103kg的石塊建成。又如公元70～82年建造的羅馬大斗獸場(chǎng)(科洛西姆圓形競(jìng)技場(chǎng))，平面為橢圓形，長(zhǎng)軸189m，短軸156．4m，高48．5m，分4層，可以容納5～8萬(wàn)觀眾，也用塊石砌成。中世紀(jì)在歐洲用加工的天然石和磚砌筑的拱、券、穹窿和圓頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)型式得到很大發(fā)展。如公元532～537年在君士坦丁堡建造的圣索菲啞教堂，東西長(zhǎng)77m，南北長(zhǎng)71．7m，正中是直徑32．6m、高15m的穹頂，墻和穹頂都是磚砌。12～15世紀(jì)西歐以法國(guó)為中心的哥特式建筑集中了十字拱、骨架券、二凰心尖拱、尖券等結(jié)構(gòu)形式。281949年中華人民共和國(guó)成立以后，砌體結(jié)構(gòu)得到較快發(fā)展和廣泛應(yīng)用，住宅建筑、多層民用建筑大量采用磚墻承重。中小型單層工業(yè)建筑和多層輕工業(yè)建筑也常采用磚墻承重。中國(guó)傳統(tǒng)的空斗磚墻，經(jīng)過(guò)改進(jìn)已經(jīng)用敞2～4層建筑的承重墻。自20世紀(jì)50年代末開(kāi)始，采用振動(dòng)磚墻板建造5層住宅，承重墻厚度僅為12cm。在地震區(qū)，采取在承重磚墻轉(zhuǎn)角和內(nèi)外縱橫墻交接處設(shè)置鋼筋混凝土抗震柱也稱(chēng)構(gòu)造柱，及在空心磚或空心砌塊孔內(nèi)配置縱向鋼筋和澆灌混凝土等措施，提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能。從20世紀(jì)90年代初期，在總結(jié)圍內(nèi)外配筋混凝土砌塊試驗(yàn)研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我國(guó)在配筋砌塊結(jié)構(gòu)的配套材料、配套應(yīng)用技術(shù)的研究上獲得了突破．在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了更具代表性和針對(duì)性的試點(diǎn)工程，如1997年建成的盤(pán)錦市國(guó)稅局15層砌塊住宅、l998年建成的上海18層混凝土空心磚塊配筋砌體住宅試點(diǎn)工程。試點(diǎn)工程實(shí)踐表明，中高層配筋砌塊建筑具有明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。此外我國(guó)在古代建橋技術(shù)的基礎(chǔ)上，于1959年建成跨度60m、高52m的石拱橋，接著又建成了敞肩式現(xiàn)代公路橋，最大跨度達(dá)120m——湖南烏巢河大橋。我國(guó)建成的100m以上的石拱橋已超過(guò)10座。傳統(tǒng)的石拱橋的跨度已大大增加而厚度相對(duì)減薄。用于公路的變截面腹式石拱橋的跨度已達(dá)100多m。此外，還大量采用石砌拱壩和渡槽。如在福建省建造的橫跨云霄、東山兩縣的大型引水工程中的陳岱渡槽，全長(zhǎng)4400多m，高20m。在新結(jié)構(gòu)方面，研究和建造了各種型式的磚薄殼。磚砌的特種結(jié)構(gòu)也廣泛應(yīng)用，如江蘇省鎮(zhèn)江市建成的頂部外徑2．18m、底部外徑4．78m、高60m的磚煙囪；用料石建成的80m排氣塔；在湖南建造的高12．4m、直徑6．3m、壁厚240mm的磚砌糧倉(cāng)群。在新材料方面，研制了粉煤灰和煤矸石燒結(jié)磚，蒸汽養(yǎng)護(hù)粉煤灰磚和煤渣磚以及灰砂磚等；采用和改進(jìn)硅酸鹽砌塊及各種承重和非承重空心磚。在新技術(shù)方面，采用各種配筋砌體，包括預(yù)應(yīng)力空心磚樓板。30l．3砌體結(jié)構(gòu)的常用材料和結(jié)構(gòu)形式目前我國(guó)磚砌體所使用的磚按制造方法不同，可分為燒結(jié)磚和非燒結(jié)磚兩大類(lèi)。1．3．1燒結(jié)磚燒結(jié)普通磚：以粘土、頁(yè)巖、煤矸石或粉煤灰為主要原料，經(jīng)過(guò)焙燒而成的實(shí)心或孔洞率不大于規(guī)定值且外形尺寸符合規(guī)定的磚。分燒結(jié)粘土磚、燒結(jié)頁(yè)巖磚、燒結(jié)煤矸石磚、燒結(jié)粉煤灰磚等。

燒結(jié)多孔磚：以粘土、頁(yè)巖、煤矸石或粉煤灰為主要原料，經(jīng)焙燒而成，孔洞率不小于25％，孔的尺寸小而數(shù)量多，主要用于承重部位的磚，簡(jiǎn)稱(chēng)多孔磚。目前我國(guó)各地生產(chǎn)的多孔磚有多種型式和規(guī)格。1．3．2非燒結(jié)磚

蒸壓灰砂磚：以石灰和砂為主要原料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、蒸壓養(yǎng)護(hù)而成的實(shí)心磚。簡(jiǎn)稱(chēng)灰砂磚。

31蒸壓粉煤灰磚：以粉煤灰、石灰為主要原料，摻加適量石膏和集料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)面成的實(shí)心磚，簡(jiǎn)稱(chēng)粉煤灰磚。

混凝土小型空心砌塊：由普通混凝土或輕骨料混凝土制成，主規(guī)格尺寸為390mm×190mm×190mm空心率在25％～50％的空心砌塊。簡(jiǎn)稱(chēng)混凝土砌塊或砌塊。

為改善普通無(wú)配筋砌體的結(jié)構(gòu)性能，我國(guó)也開(kāi)始應(yīng)用配筋砌體結(jié)構(gòu)。配筋砌體結(jié)構(gòu)是指由配置鋼筋的砌體作為建筑物主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，是網(wǎng)狀配筋砌體柱、水平配筋砌體墻、磚砌體和鋼筋混凝土面層或鋼筋砂漿面層組合砌體柱(墻)、磚砌體和鋼筋混凝土構(gòu)造柱組合墻和配筋砌塊砌體剪力墻結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱(chēng)。

這里的配筋砌塊砌體剪力墻結(jié)構(gòu)是由承受豎向和水平作用的配筋砌塊砌體剪力墻和混凝土樓、屋蓋所組成的房屋建筑結(jié)構(gòu)。3233341．4根據(jù)建筑功能要求選擇合理的承重體系在砌體結(jié)構(gòu)房屋中，由梁、板、屋架等構(gòu)件組成的樓蓋或屋蓋是建筑水平方向的承重結(jié)構(gòu)，而墻和柱則是建筑豎直方向的承重結(jié)構(gòu)。使用荷載作用在樓蓋或屋蓋上，然后由墻和柱逐層往下傳遞直至基礎(chǔ)。墻體既是建筑物的主要承重結(jié)構(gòu)，又是圍護(hù)結(jié)構(gòu)。不同用途的建筑物，建筑平面設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)使用要求考慮房間的布局和大小，但是，從結(jié)構(gòu)的承重體系來(lái)看，按房屋豎向荷載傳遞路線的不同，可以劃分為五種不同類(lèi)型：縱墻承重體系、橫墻承重體系、縱橫墻承重體系、內(nèi)框架承重體系以及底部框架上部砌體結(jié)構(gòu)承重體系。由于它們的承重墻體布置不同，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)和性能也有所不同，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)也采用了不同的分析模型，即按不同的結(jié)構(gòu)靜力方案進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。在房屋建筑設(shè)計(jì)時(shí)，除了應(yīng)滿足使用要求以外，還應(yīng)合理考慮結(jié)構(gòu)選型。351．4．1橫墻承重體系為某學(xué)生宿舍樓結(jié)構(gòu)平面布置方案，房間樓板采用預(yù)制空心板擱置在橫墻上，走道為預(yù)制小平板支承在內(nèi)縱墻上，外縱墻為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，僅承受墻體自重。這類(lèi)房屋的樓板、屋面板或檁條沿房屋縱向擱置在橫墻上，由橫墻承重。主要樓面荷載的傳遞途徑是：板一橫墻一基礎(chǔ)一地基，故稱(chēng)為橫墻承重體系。它有如下特點(diǎn)：(1)每一開(kāi)間均設(shè)橫墻，橫墻數(shù)量多、間距較密(通常為3～4．5m)，并與內(nèi)外縱墻拉結(jié)，因此房屋的空間剛度大，整體性好，有利于抵抗風(fēng)力和水平地震作用，電有利于凋整地基的不均勻沉降。(2)橫墻承受了大部分豎向荷載；縱墻則主要起圍護(hù)、隔斷和將橫墻連成整體的作用，受力比較小，對(duì)設(shè)置門(mén)窗大小和位置的限制較少，建筑設(shè)計(jì)上容易滿足采光和通風(fēng)的要求。(3)結(jié)構(gòu)布置比較簡(jiǎn)單和規(guī)則，可不用梁，樓板采用預(yù)制構(gòu)件，施工比較簡(jiǎn)單方便，分項(xiàng)造價(jià)較低。但橫墻占面積多，房間布置的靈活性差，墻體用材比較多。橫墻承重體系多用于橫墻問(wèn)距較密、房間開(kāi)間較小的房屋，如宿舍、招待所、住宅、辦公樓等民用建筑。36371．4．2縱墻承重體系如圖1．8所示的結(jié)構(gòu)平面布置方案，房屋的進(jìn)深較大，樓板、屋面板或檁條鋪設(shè)在梁(或屋架)上、梁(或屋架)支承在縱墻上，主要由縱墻承受豎向荷載，荷載的傳遞路線為：板一梁(或屋架)一縱墻一基礎(chǔ)一地基。對(duì)于進(jìn)深不大的房屋，可有另一種布置方案，如圖所示，樓板、屋面板直接擱置在外縱墻上，豎向荷載的傳遞路線是：板一縱墻一基礎(chǔ)一地基。這類(lèi)房屋的特點(diǎn)是：(1)縱墻是主要的承重墻。設(shè)置橫墻的目的主要是為了滿足房屋空間剛度和結(jié)構(gòu)整體性的要求，間距可以相當(dāng)大，因而容易滿足使用上大空間和靈活布置平面的要求。(2)由于縱墻承受的荷載比較大，一般不能任意開(kāi)設(shè)門(mén)窗洞口，采光和通風(fēng)的要求往往受到限制，縱墻較厚或要加壁柱。(3)相對(duì)于橫墻承重體系，縱墻承重體系的橫向剛度較差，樓(屋)蓋用料較多，而墻體用料較少。

這種承重體系的房屋適用于使用上要求較大空間或隔斷墻位置有可能改變的場(chǎng)合，多見(jiàn)于食堂、會(huì)堂、廠房、倉(cāng)庫(kù)、俱樂(lè)部、展覽廳等建筑。381．4．3縱橫墻承重體系在某些場(chǎng)合，也有將縱墻和橫墻均布置為承重墻體，以滿足建筑使用上的功能要求和結(jié)構(gòu)的合理性。常見(jiàn)的有兩種情況，一種是采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，另一種是采用預(yù)制短向樓板的大房間。為一教學(xué)樓的平面布置，其樓蓋為預(yù)制板枯房屋縱向兩端支承在橫墻和大粱上，豎向荷載由縱墻和橫墻共同承受并傳遞到基礎(chǔ)和地基。其開(kāi)間比橫墻承重體系大，但空間布置不如縱墻承重體系靈活，整體剛度也介于兩者之間，墻體用材、樓蓋用材、房屋自重也介于兩者之間，多用于教學(xué)樓、辦公樓、醫(yī)院等建筑。391．4．4內(nèi)框架承重體系在某些情況下，要求砌體房屋內(nèi)部有較大的使用空間，則有用鋼筋混凝土梁和柱子取代內(nèi)部磚墻來(lái)承重，形成所謂的內(nèi)框架承重體系。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：(1)豎向荷載既不是全由框架承重，也不是全由磚墻承重，而是由外部的磚墻和內(nèi)部的框架共同組成承重體系。這樣的好處是可在使用上取得較大空間，而不需要增加梁的跨度。(2)由于豎向承重構(gòu)件的材料不同，鋼筋混凝土柱和磚墻的壓縮性能和強(qiáng)度不一樣，以及柱下基礎(chǔ)和墻下條形基礎(chǔ)的沉降量也不容易一致，房屋在使用中往往難以避免不均勻的豎向變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，設(shè)計(jì)時(shí)需要注意處理。房屋同一層中柱和墻使用不同的材料，給施工組織也帶來(lái)一定的不便。(3)房屋內(nèi)部磚墻較少，使得結(jié)構(gòu)的空間剛度較差，不利于抵御水平方向的荷載作用。

內(nèi)框架承重體系一般可見(jiàn)于多層工業(yè)、商業(yè)和文教用房等建筑。有時(shí)在某些建筑的底層，為了取得較大的使用空間，也采用這種承重結(jié)構(gòu)方式，或采用底部框架上部磚房結(jié)構(gòu)。40411．4．5底部框架上部磚房結(jié)構(gòu)在城鎮(zhèn)的臨街建筑，往往被建成底部為商業(yè)用房、上部為居住用房的多層樓房，即所謂的商住樓。這類(lèi)房屋的底部一層或二層用做商場(chǎng)，要求較大空間；上部幾層用于住宅，房間相對(duì)較小，層高也相對(duì)較低。為滿足這種使用要求，特別是在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的城鎮(zhèn)臨街建筑中，常采用鋼筋混凝土框架建造底部一層或二層商業(yè)用房，而上部幾層住宅仍采用砌體結(jié)構(gòu)，形成所謂的底框磚房。

底框磚房是由兩種承重體系和抗側(cè)力體系組成，上部幾層為磚墻承重，縱、橫墻間距較小，具有一定的承載能力，各層抗側(cè)剛度通常也較大，但變形和耗能能力較差；底部一層或兩層框架具有較好的承載能力、變形和耗能能力。由于框架間距一般較大，其抗側(cè)剛度比上部磚墻小得多，這樣，房屋剛度沿高度方向會(huì)有一突變，形成上剛下柔結(jié)構(gòu)，這對(duì)抗震來(lái)說(shuō)是不利的。因而，往往通過(guò)設(shè)置抗震剪力墻來(lái)提高抗側(cè)剮度，但有時(shí)受到建筑平面使用要求的限制，其設(shè)置數(shù)量和位置均需精心設(shè)計(jì)。若設(shè)置不當(dāng)，容易形成薄弱樓層，在強(qiáng)烈地震作用下因彈塑性變形集中而造成嚴(yán)重破壞，進(jìn)而危及整個(gè)樓房的安全。底框磚房的受力和變形都較單一結(jié)構(gòu)體系(如：磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)等)的樓