01建筑結(jié)構(gòu)選型-緒論

建筑結(jié)構(gòu)選型主講人：朱凱

上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程簡(jiǎn)介學(xué)分：4，學(xué)時(shí)：64(理論學(xué)時(shí)：64)課程性質(zhì)：學(xué)科專業(yè)課適用專業(yè)：建筑學(xué)專業(yè)適用對(duì)象：本科先修課程：建筑結(jié)構(gòu)概論、建筑力學(xué)考核方式：考試、閉卷。平時(shí)成績(jī)30%、（考勤，作業(yè)，印象等）期終考試70%本課程是建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)必修課。它通過(guò)介紹建筑結(jié)構(gòu)荷載，材料，組成，結(jié)構(gòu)型式的構(gòu)成，受力特點(diǎn)，布置方式，適用范圍，構(gòu)造要點(diǎn)；系統(tǒng)歸納各種建筑結(jié)構(gòu)型式，給學(xué)生一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)體系的概念，從建筑師的觀點(diǎn)出發(fā)，在現(xiàn)代技術(shù)知識(shí)的指導(dǎo)下，分析和解釋建筑設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)選型問(wèn)題，提高學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)選型在建筑設(shè)計(jì)中重要意義的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用結(jié)構(gòu)型式的基本素質(zhì)和技巧，提高學(xué)生的結(jié)構(gòu)意識(shí)，開(kāi)拓學(xué)生的設(shè)計(jì)思路。

本課程教學(xué)的目的課時(shí)內(nèi)容及分配1.緒論2學(xué)時(shí)2.荷載2學(xué)時(shí)3.建筑結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件5學(xué)時(shí)4.建筑結(jié)構(gòu)材料5學(xué)時(shí)5.梁式建筑結(jié)構(gòu)6學(xué)時(shí)6.桁架結(jié)構(gòu)5學(xué)時(shí)7.拱結(jié)構(gòu)5學(xué)時(shí)8.高層建筑結(jié)構(gòu)8學(xué)時(shí)9.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)5學(xué)時(shí)10.網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)3學(xué)時(shí)11.懸索結(jié)構(gòu)4學(xué)時(shí)12.膜結(jié)構(gòu)6學(xué)時(shí)13.混合結(jié)構(gòu)體系2學(xué)時(shí)1.1建筑與結(jié)構(gòu)第一章緒論

建筑結(jié)構(gòu)的定義：建筑結(jié)構(gòu)是形成一定空間及造型，并具有承受人為和自然界施加于建筑物的各種荷載作用，使建筑物得以安全使用的骨架。結(jié)構(gòu)外形建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計(jì)的關(guān)系：

建筑結(jié)構(gòu)是建筑三大構(gòu)成要素中建筑技術(shù)的組成內(nèi)容，是保證房屋安全的重要手段。建筑結(jié)構(gòu)的形式是為了滿足建筑功能要求，為創(chuàng)造建筑的美而服務(wù)。建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計(jì)是兩個(gè)既相互獨(dú)立又緊密聯(lián)系的專業(yè)工種。建筑結(jié)構(gòu)是解決堅(jiān)固問(wèn)題，處于服務(wù)地位，由注冊(cè)結(jié)構(gòu)師完成；建筑設(shè)計(jì)是解決功能、適用和美觀的問(wèn)題，處于先行與主導(dǎo)地位，由注冊(cè)建筑師完成。建筑設(shè)計(jì)必須和建筑結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，只有真正符合結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才具有真實(shí)的表現(xiàn)力和實(shí)際的可行性，富有建筑的個(gè)性。1.2建筑結(jié)構(gòu)選型概念和意義建筑結(jié)構(gòu)選型：建筑選用何種結(jié)構(gòu)形式就是建筑結(jié)構(gòu)選型。結(jié)構(gòu)選型不同于結(jié)構(gòu)造型。建筑造型著重于藝術(shù)，結(jié)構(gòu)選型著重于技術(shù)。結(jié)構(gòu)選型在滿足建筑功能、建筑空間和建筑造型的前提下表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)結(jié)構(gòu)如同建筑的骨骼，支撐著建筑物。要克服重力，形成支撐體系。(2)通過(guò)滿足技術(shù)要求來(lái)滿足建筑使用功能；如無(wú)柱空間設(shè)計(jì)，中廳空間設(shè)計(jì)。(3)形成特定的建筑造型；如現(xiàn)在的一些大跨度建筑，其獨(dú)特的外觀造型是進(jìn)行正確結(jié)構(gòu)選型的結(jié)果(4)結(jié)構(gòu)科學(xué)的進(jìn)步推動(dòng)著建筑的發(fā)展。一部建筑發(fā)展史也是一部建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展史。在建筑設(shè)計(jì)中，空間組合和建筑造型的主要環(huán)節(jié)是選擇最佳結(jié)構(gòu)方案，即結(jié)構(gòu)選型。結(jié)構(gòu)選型應(yīng)遵循以下原則：

（1）適應(yīng)建筑功能的要求

對(duì)于有些公共建筑，其功能有視聽(tīng)要求，如：體育館為保證較好的觀看視覺(jué)效果，比賽大廳內(nèi)不能設(shè)柱，必須采用大跨度結(jié)構(gòu)；大型超市為滿足購(gòu)物的需要，室內(nèi)空間具有流動(dòng)性和靈活性，所以應(yīng)采用框架結(jié)構(gòu)。1.3建筑結(jié)構(gòu)選型的原則（2）滿足建筑造型的需要對(duì)于建筑造型復(fù)雜、平面和立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)選型，要按實(shí)際需要在適當(dāng)部位設(shè)置防震縫，形成較多有規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。（3）充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢(shì)每種結(jié)構(gòu)形式都有各自的特點(diǎn)和不足，有其各自的適用范圍，所以要結(jié)合建筑設(shè)計(jì)的具體情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型。（4）考慮材料和施工的條件由于材料和施工技術(shù)的不同，其結(jié)構(gòu)形式也不同。例如：砌體結(jié)構(gòu)所用材料多為就地取材，施工簡(jiǎn)單，適用于低層、多層建筑。當(dāng)鋼材供應(yīng)緊缺或鋼材加工、施工技術(shù)不完善時(shí)，不可大量采用鋼結(jié)構(gòu)。（5）盡可能降低造價(jià)當(dāng)幾種結(jié)構(gòu)形式都有可能滿足建筑設(shè)計(jì)條件時(shí)，經(jīng)濟(jì)條件就是決定因素，盡量采用能降低工程造價(jià)的結(jié)構(gòu)形式。1.4建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)可靠性：結(jié)構(gòu)在正常條件下，在既定設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)完成預(yù)定功能的能力。正常條件：正常設(shè)計(jì)，正常施工，正常使用條件，不考慮人為過(guò)失和錯(cuò)誤?？煽啃灾饕ò踩?、適用性和耐久性三個(gè)方面的功能。安全性：建筑結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用時(shí)能夠承受可能出現(xiàn)的各種作用，并能在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)和發(fā)生后保持必須的結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。耐久性：結(jié)構(gòu)在正常維修條件下在規(guī)定設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)滿足安全、適用性能的要求。適用性：結(jié)構(gòu)在正常使用過(guò)程中保持良好的工作性能，不發(fā)生過(guò)大的振動(dòng)和變形。極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)由可靠轉(zhuǎn)變?yōu)槭У呐R界狀態(tài)。承載力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài)。<建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)>GB50068-2001規(guī)定的極限狀態(tài)情況：當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，應(yīng)認(rèn)為超過(guò)了承載能力極限狀態(tài)：1）整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）；2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過(guò)材料強(qiáng)度而破壞（包括疲勞破壞），或因過(guò)度變形而不適于繼續(xù)承載；3）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系；4）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如壓屈等）；5）地基喪失承載能力而破壞（如失穩(wěn)等）。正常使用極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能中某項(xiàng)規(guī)定限度的狀態(tài)稱為正常使用極限狀態(tài)。

(1)影響正常使用或外觀的變形;(2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）；(3)影響正常使用的振動(dòng)；(4)影響正常使用的其他特定狀態(tài)；1.5建筑結(jié)構(gòu)的種類與組成一、建筑結(jié)構(gòu)的組成承受豎向荷載的水平構(gòu)件（1）板板的長(zhǎng)、寬兩個(gè)方向的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其厚度尺寸。板有平板、曲面板和斜板。（2）梁梁的截面寬度和高度尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其跨度尺寸。梁有直梁、曲梁和斜梁。（3）桁架、網(wǎng)架由桿件組成，且桿件截面尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其長(zhǎng)度尺寸。

支撐水平構(gòu)件或承擔(dān)水平荷載的構(gòu)件（1）柱柱截面尺寸遠(yuǎn)小于其高度，承受梁傳來(lái)的荷載。（2）墻體墻體的長(zhǎng)、寬兩個(gè)方向的尺寸遠(yuǎn)大于其厚度尺寸，承受梁、板傳來(lái)的荷載。（3）基礎(chǔ)基礎(chǔ)是建筑物與地基相聯(lián)系的部分，承受建筑物的全部荷載并傳至地基。二、建筑結(jié)構(gòu)的分類

1.根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的外形特點(diǎn)分類（1）單層結(jié)構(gòu)（1～3層，多用于單層廠房、食堂、影劇院、倉(cāng)庫(kù)）；（2）多層結(jié)構(gòu)（2～6層）；（3）高層結(jié)構(gòu)（一般在7層以上）；（4）大跨度結(jié)構(gòu)（跨度為40～50m以上）。2.根據(jù)結(jié)構(gòu)所采用的材料分類（1）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；（2）砌體結(jié)構(gòu)（磚砌體、石砌體、小型砌塊、大型砌塊、多孔磚砌體）；（3）鋼結(jié)構(gòu)；（4）木結(jié)構(gòu)；（5）塑料結(jié)構(gòu)；（6）薄膜充氣結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)形式分類（1）墻體結(jié)構(gòu)（以墻體作為支撐水平構(gòu)件及承擔(dān)水平力的結(jié)構(gòu)）；（2）框架結(jié)構(gòu)（由梁和柱剛性連接的骨架結(jié)構(gòu)）；（3）框架－剪力墻（抗震墻）結(jié)構(gòu)；（4）剪力墻結(jié)構(gòu)（墻體既承擔(dān)水平構(gòu)件傳來(lái)的豎向荷載，同時(shí)也承擔(dān)風(fēng)力和地震力傳來(lái)的水平荷載）；（5）筒體結(jié)構(gòu)（由剪力墻組成或密柱框筒組成）；（6）桁架結(jié)構(gòu)；（7）拱形結(jié)構(gòu)；（8）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（以網(wǎng)架做屋蓋）；（9）空間薄壁結(jié)構(gòu)（包括薄殼、折板、幕式結(jié)構(gòu)）；（10）鋼索結(jié)構(gòu)（懸索結(jié)構(gòu)，以鋼纜或鋼拉桿為主要承重構(gòu)件）。4.根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)分類（1）平面結(jié)構(gòu)體系；（2）空間結(jié)構(gòu)體系。1.6建筑結(jié)構(gòu)選型案例圖1-1北京故宮圖1-2周莊建筑圖1-3住宅建筑

圖1-4

上海大劇院

圖1-5（鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)）辦公樓

圖1-6（鋼結(jié)構(gòu)）工業(yè)廠房

圖1-7混凝土結(jié)構(gòu)

（三峽重力壩）圖1-8

國(guó)家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）

圖1-9奧運(yùn)會(huì)老山自行車館圖1-10桂林國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓圖1-11日本明石海峽大橋

圖1-12薄殼結(jié)構(gòu)

1.7如何學(xué)好這門(mén)課？1目標(biāo)：立足本專業(yè)，確立自己的觀察點(diǎn)，注重結(jié)構(gòu)中的幾何和力學(xué)概念2