第二節(jié)建筑結(jié)構(gòu)

第二章建筑結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第二節(jié)建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)容提要：1

建筑結(jié)構(gòu)形式2

建筑荷載與結(jié)構(gòu)內(nèi)力3

建筑結(jié)構(gòu)的基本要求4

建筑結(jié)構(gòu)的安全等級5

建筑節(jié)能與建筑防護(hù)第二節(jié)建筑結(jié)構(gòu)一.建筑結(jié)構(gòu)形式簡單的說就是房屋的承重骨架。建筑結(jié)構(gòu)有多種類型和不同的分類方法。第一章總論按結(jié)構(gòu)的空間形態(tài)分為：單層、多層、高層、超高層等。按承重結(jié)構(gòu)傳力體系分為水平和豎向。（一）按結(jié)構(gòu)所使用得材料分類：1）木結(jié)構(gòu):指全部或大部分用木材制作的結(jié)構(gòu)2）混合結(jié)構(gòu):由兩種及兩種以上材料作為主要承重結(jié)構(gòu)的房屋；墻體和屋蓋。3）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)—配置受力的普通鋼筋，鋼筋網(wǎng)或鋼骨架；4）鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)5）鋼結(jié)構(gòu):以鋼材(鋼板、型鋼）為主制作的結(jié)構(gòu)此外還有預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土等。

木結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)6

9鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)特點1.鋼筋混凝土的組成：鋼筋+混凝土

(混凝土:現(xiàn)代主要的人造工程結(jié)構(gòu)材料)2.兩種材料的基本力學(xué)特性：

鋼筋

——抗拉與抗壓強度較高，破壞時表現(xiàn)出較好的延性；

混凝土——抗壓強度高，抗拉強度遠(yuǎn)低于其抗壓強度（之比約為10%，破壞時具有明顯的脆性性質(zhì)）⑴鋼筋和混凝土之間存在有良好的粘結(jié)力，在荷載作用下，可以保證兩種材料協(xié)調(diào)變形，共同受力；⑵鋼筋與混凝土具有基本相同的溫度線膨脹系數(shù)（鋼材為1.2×10-5，混凝土為(1.0~1.5)×10-5），因此當(dāng)溫度變化時，兩種材料不會產(chǎn)生過大的變形差而導(dǎo)致兩者間的粘結(jié)力破壞。3.鋼筋與混凝土共同工作的條件：鋼筋（材）和混凝土兩種材料的物理力學(xué)性能很不相同，他們可以結(jié)合在一起共同工作，是因為：墻體的維護(hù)作用鋼結(jié)構(gòu)14(a)(b)(c)(d)(e)各種型鋼及鋼絞線(a)槽鋼(b)角鋼(c)工字鋼(d)鋼管(e)鋼絞線.鋼結(jié)構(gòu)

1.鋼結(jié)構(gòu)的特點：優(yōu)點：（1）強度高、強重比大；塑性、韌性好；（2）材質(zhì)均勻，符合力學(xué)假定，安全可靠度高；（3）工廠化生產(chǎn)，工業(yè)化程度高，施工速度快；缺點：

鋼結(jié)構(gòu)耐熱不耐火；易銹蝕，耐腐性差。

2.鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用：（1）重型結(jié)構(gòu)及大跨度建筑結(jié)構(gòu)；（2）多層、高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)；（3）輕鋼結(jié)構(gòu)；（4）塔桅等高聳結(jié)構(gòu)；（5）鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)。我國是最早應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的國家，但是歷史的原因致使現(xiàn)代建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及發(fā)展與發(fā)達(dá)國家相比，已有相當(dāng)大的差距。

鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)工程實例美國西雅圖雙聯(lián)廣場大廈58層四根大鋼管混凝土柱混凝土抗壓強度133Mpa直徑3.05m管壁厚30mm承受60%豎向荷載（三）按其承重結(jié)構(gòu)的類型分為：

1）框架結(jié)構(gòu)2）剪力墻結(jié)構(gòu)3）框架——剪力墻結(jié)構(gòu)4）筒體結(jié)構(gòu)。5)無梁樓蓋結(jié)構(gòu)（二）按承重結(jié)構(gòu)的體系分為：

1）平面結(jié)構(gòu)2）空間結(jié)構(gòu)1）框架結(jié)構(gòu)※采用梁、柱組成的結(jié)構(gòu)體系作為建筑承重結(jié)構(gòu)。※框架結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件是梁和柱，而墻體只是作為圍護(hù)構(gòu)件?！梢宰龀深A(yù)制或現(xiàn)澆框架，平面布置比較靈活，可以獲得較大的使用空間，※比混合結(jié)構(gòu)強度高整體性強，但隨層數(shù)增多抗側(cè)剛度不足?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的組成主梁連系梁柱板由梁和柱剛性連接而成的骨架結(jié)構(gòu)體系巨形框架結(jié)構(gòu)2）剪力墻結(jié)構(gòu)

※利用建筑物的縱向及橫向的鋼筋混凝土墻體作為主要承重構(gòu)件，再配以梁板組成的承重結(jié)構(gòu)體系?！鋲w同時也起圍護(hù)及分割房間的作用?！w性好，剛度大，抗震性能好，適于建造高層建筑（10－50層范圍內(nèi)都適用）?！贿^剪力墻間距太小，平面布置不靈活，自重大，不適應(yīng)建造公共建筑，一般適用于建造住宅。

廣州白云賓館36004000800080006600030003600030006600080008000400036007000078507850230033層，112.45米，剪力墻結(jié)構(gòu)，1976年建成，國內(nèi)首棟百米高層。3）框架—剪力墻結(jié)構(gòu)※框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，沿框架縱、橫方向的某些位置，在柱與柱之間設(shè)置數(shù)道鋼筋混凝土墻體作為剪力墻?！虼怂强蚣芎图袅Φ挠袡C結(jié)合，綜合了二者的優(yōu)點：一個布置靈活，一個抗側(cè)力高。

框架－剪力墻結(jié)構(gòu)的組成框架和剪力墻共同作為豎向承重結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系框架剪力墻豎向荷載主要由框架承擔(dān)、水平荷載由剪力墻承擔(dān)4）筒體結(jié)構(gòu)

※用鋼筋混凝土墻組成一個筒體作為房屋的承重結(jié)構(gòu)※筒體可以由密柱深梁組成一個筒體，也可以用多個筒體組成筒中筒、束筒，還可以將框架和筒體聯(lián)合起來組成框筒結(jié)構(gòu)?！搀w結(jié)構(gòu)在各個方向的抗側(cè)剛度都很大，是目前高層建筑中較多采用的結(jié)構(gòu)形式?？蛲彩巧蟼€世紀(jì)60

年代由美國工程師法盧齊－坎恩第一次提出來的。其它結(jié)構(gòu)還有殼體結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)等等，它們大多用于大跨度結(jié)構(gòu)中。筒中筒結(jié)構(gòu)體系深圳發(fā)展中心筒體結(jié)構(gòu)筒中筒體系框筒體系多筒結(jié)構(gòu)體系成束筒（一）建筑荷載二、建筑荷載與結(jié)構(gòu)內(nèi)力建筑荷載通常是指直接作用在建筑結(jié)構(gòu)上的各種力；直接作用荷載和間接作用荷載（地基不均勻沉降、溫度變化，混凝土收縮，地震）；荷載效應(yīng)或作用效應(yīng)。靜荷載、恒載

自重、固定設(shè)備等活載

風(fēng)、雪、動力設(shè)備、

車輛、人等。地震荷載動荷載另：垂直荷載水平荷載荷載的分類荷載永久荷載

結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮、基礎(chǔ)沉降、焊接變形等可變荷載

安裝荷載、雪雨風(fēng)荷載等。偶然荷載

地震、颶風(fēng)等。房屋荷載示意圖風(fēng)荷載雪荷載屋面自重地下室地基反力樓板自重土壓力家具及人荷載墻自重人及欄桿荷載水平推力屋架自重荷載的傳遞屋面屋面板梁墻基礎(chǔ)地基柱墻荷載傳遞路線圖受力構(gòu)件由屋頂開始，依次將荷載向下傳遞，最后通過基礎(chǔ)將荷載傳至地基；

鳥巢的荷載效應(yīng)

結(jié)構(gòu)內(nèi)力有很多種（二）結(jié)構(gòu)內(nèi)力結(jié)構(gòu)內(nèi)力常見三種

溫差引起的內(nèi)力地基的不均勻沉降地震引起的內(nèi)力基本要求強度

抵抗變形和破壞剛度抵抗變形耐久抵抗“退化”和“衰老”平衡抵抗運動三、建筑結(jié)構(gòu)的基本要求穩(wěn)定抵抗倒塌、滑移、顛覆耐久抵抗“退化”和“衰老”穩(wěn)定抵抗倒塌、滑移、顛覆耐久抵抗“退化”和“衰老”四、建筑結(jié)構(gòu)的安全等級

（一）耐火等級1、建筑材料的燃燒性能A;B1;B2;B3（不，難，可，易）2、建筑構(gòu)件的燃燒性能不燃燒；難燃燒；燃燒3、建筑構(gòu)件的耐火極限一級(1.5)；二級(1.0)；三級(.5)；四級(0.25)四、建筑結(jié)構(gòu)的安全等級

一級二級三級四級15年以下、臨時性建筑25~50年、次要性建筑50~100年、一般性建筑，人員密集100年以上、重要和高層建筑（二）耐久等級(使用性質(zhì)及耐久年限）作用效應(yīng)（拉壓彎剪扭）

抗力失效

失效由于荷載超過結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強度極限而破壞(與力的大小有關(guān))。由于構(gòu)件或者結(jié)構(gòu)在荷載作用下所產(chǎn)生的變形超過變形極限(與剛度有關(guān))。由于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的整體位移超過所允許的范圍而失去繼續(xù)承載的能力(失穩(wěn))。由于時間效應(yīng)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在達(dá)到服務(wù)期限之前失效。(時效破壞)(耐久性不夠)由于外部環(huán)境的作用(比如腐蝕作用)而使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件改變力學(xué)性質(zhì)。(腐蝕破壞)由于冷熱交替作用而使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的力學(xué)性能發(fā)生改變。(熱力作用破壞)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在“往復(fù)”荷載作用下產(chǎn)生的“疲勞”破壞。結(jié)構(gòu)由于受到?jīng)_擊荷載的作業(yè)而破壞。(沖擊破壞，或者動力破壞)25/33五、建筑結(jié)構(gòu)的失效六、建筑節(jié)能與建筑防護(hù)

建筑節(jié)能亦稱適應(yīng)氣候條件的建筑，是指采取相應(yīng)的措施利用當(dāng)?shù)赜欣臍庀髼l件，避免不利的氣象條件設(shè)計的低能耗的建筑?；蛘哒f，使設(shè)計的建筑在少使用或不使用采暖、制冷設(shè)備的前提下，讓一年四季的室內(nèi)氣溫盡可能地維持或接近在舒適的范圍內(nèi)。事實上，我們所使用的采暖和制冷設(shè)備的主要任務(wù)就是輔助調(diào)整室內(nèi)自然溫度使之達(dá)到舒適的范圍之內(nèi)。（一）建筑節(jié)能的概念

（1）建筑能耗的范圍（建造和使用）

（2）建筑得熱與失熱的途徑（二）建筑節(jié)能的內(nèi)容

3、建筑節(jié)能實現(xiàn)的途徑教材P58\64

（1）選擇建筑表面積小的住宅外形。表面積越小則建筑熱損失亦越小。

（2）合適的窗面積及方位。為了充分利用太陽輻射熱和有利于夏季的通風(fēng)，把南側(cè)窗設(shè)計大些，北側(cè)窗設(shè)計小些。

（3）調(diào)整日照。在南面窗戶上做遮陽板或種植樹木擋住日照，可減緩夏季的酷熱。建筑節(jié)能的具體做法1概述

（4）平面規(guī)劃。在建筑周圍植樹，擋寒擋風(fēng)擋塵等。

（5）防止縫隙進(jìn)風(fēng)。防止門窗縫隙的冷風(fēng)滲透，加以密封。

（6）使用絕熱材料。對地板、墻、頂棚以及屋頂進(jìn)行絕熱，以減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)四周的傳熱系數(shù)，從而可有效地減少住宅的供暖、供冷的負(fù)荷量。對墻體實施復(fù)合保溫是目前外墻節(jié)能的主要措施，它采用保溫材料與基層墻體復(fù)合，從而提高外墻的保溫和隔熱性能。復(fù)合保溫措施可根據(jù)保溫材料在墻體中的位置分為內(nèi)保溫、中保溫、組合保溫和外保溫四種。

外墻內(nèi)保溫是上海地區(qū)習(xí)慣使用的一種墻體保溫措施，具有施工方便、造價較低等優(yōu)點。內(nèi)保溫墻體一般用高效保溫材料復(fù)合，保溫材料與主墻體之間可設(shè)或不設(shè)空氣間層，其表面覆以紙面石膏板。2外墻的絕熱（1）采用節(jié)能建筑玻璃采用熱反射鍍膜玻璃，對波長在0.3~2.5μm范圍內(nèi)的太陽光有良好的反射和吸收能力，能夠明顯減少太陽光的輻射熱能向室內(nèi)的傳遞，保持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定達(dá)到節(jié)能。（2）加密封條或密封材料單層窗上貼透明薄膜或采用單框雙玻璃。3門窗的絕熱多孔磚外墻保溫（3）采用保溫門和陽臺門在門窗中層可填充25mm厚的巖棉、保溫性能與370mm的磚墻相近。在陽臺的門心板上貼2.5cm厚的聚苯板，保溫效果良好。平屋面節(jié)能應(yīng)改變過去把保溫層密封在屋面防水層與結(jié)構(gòu)層之間的不利做法，并盡量采用高效保溫材料作屋面保溫層，如發(fā)泡聚苯板（EPS板）或擠塑型聚苯板（XPS板）等。在構(gòu)造形式上盡量采用目前國外流行的倒置保溫做法，把保溫層置于屋面防水層之上，從而簡化屋面構(gòu)造，減薄屋面厚度，并有效保護(hù)防水層。在屋面采用帶鋁箔的玻璃棉板這種高效保溫隔熱材料，可以大大提高屋面的傳熱阻值，有效地減少熱量的流通量，保溫隔熱效果顯著。4屋面節(jié)能措施使用各種輕便、可調(diào)的遮陽設(shè)備可以卓有成效地抵御夏季太陽間接或直接輻射對室內(nèi)氣溫的影響，大大降低夏季室內(nèi)溫度。根據(jù)美國研究人員對墻體與玻璃的太陽輻射熱量通過情況進(jìn)行比較，通過玻璃進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射量是墻體的30倍以上。但如果附近加了一定的遮陽措施，這種熱量通過則明顯減少，只占原先的1/3左右。5遮陽板系統(tǒng)太陽能在建筑中的熱利用是建筑節(jié)能有效而又經(jīng)濟(jì)可行的重要措施，它與建筑師對于建筑物應(yīng)與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)的觀點一致，由此而產(chǎn)生了太陽能建筑，并受到國際上的普遍重視。在20世紀(jì)80年代召開的世界太陽能會議上，參加太陽能建筑的代表人數(shù)最多，現(xiàn)已出現(xiàn)了“太陽能建筑學(xué)”新專業(yè)，這是值得我們建筑界重視的一