建筑工程（土木工程課件）

4.1建筑基本構(gòu)件建筑工程承受由荷載和作用在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力的是建筑的構(gòu)件。一般來(lái)說(shuō)，建筑的基本構(gòu)件有以下幾種：（1）板建筑工程板是有較大平面尺寸但厚度較小的平面構(gòu)件，通常水平方向設(shè)置，承受垂直于板面的荷載，以受彎矩為主，如圖4-1（a）所示。（2）梁建筑工程梁是承受垂直于其縱軸方向荷載的線形構(gòu)件，其截面尺寸小于其長(zhǎng)向跨度，以受彎矩和剪力為主，如圖4-1（b）所示。（3）柱建筑工程柱是承受平行于其縱軸方向荷載的直線形構(gòu)件，其截面尺寸小于其高度，以受壓力和彎矩為主，如圖4-1（c）所示。（4）墻建筑工程墻是受平行或垂直于墻面方向荷載的豎向平面構(gòu)件，其厚度小于墻面尺寸。前者以受壓力為主，如圖4-1（d）所示，后者以受彎矩和剪力為主，如圖4-1（e）所示。（5）索建筑工程索是以柔性受拉鋼索組成的構(gòu)件，呈直線或曲線形，如圖4-1（f）所示。（5）索建筑工程索是以柔性受拉鋼索組成的構(gòu)件，呈直線或曲線形，如圖4-1（f）所示。（6）桿建筑工程桿是承受軸向力（拉力或壓力）的直線形構(gòu)件，如圖4-1（g）所示，其截面尺寸比長(zhǎng)度小得多，多用于組成桁架或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，如圖4-1（h）、（i）所示。（7）拱建筑工程拱是承受沿其縱軸平面內(nèi)荷載的曲線形或折線形構(gòu)件，其截面尺寸小于其弧長(zhǎng)或折線總長(zhǎng)，以受壓力和彎矩、剪力為主，如圖4-1（j）所示。（8）殼建筑工程殼是一種曲面形的具有很好空間傳力性能的構(gòu)件，能以極小厚度覆蓋大跨度空間，以受壓力為主，如圖4-1（k）所示。（9）膜建筑工程膜是以薄膜材料（如玻璃纖維布）制成的構(gòu)件，只能承受拉力，如圖4-1（l）所示。4.1建筑基本構(gòu)件建筑工程4.2.1單層建筑結(jié)構(gòu)建筑工程一般單層建筑結(jié)構(gòu)1大跨度單層建筑結(jié)構(gòu)21.一般單層建筑結(jié)構(gòu)建筑工程民用單層建筑單層工業(yè)廠房一般單層建筑結(jié)構(gòu)(1）民用單層建筑建筑工程民用單層建筑（見(jiàn)圖4-2）一般采用磚混結(jié)構(gòu)。磚混結(jié)構(gòu)是指建筑物中豎向承重結(jié)構(gòu)的墻、柱等采用磚或者砌塊砌筑，橫向承重的梁、樓板、屋面板等采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，即磚混結(jié)構(gòu)是以小部分鋼筋混凝土及大部分磚墻承重的結(jié)構(gòu)。(1）民用單層建筑建筑工程(2）單層工業(yè)廠房建筑工程單層工業(yè)廠房（見(jiàn)圖4-3）一般采用鋼筋混凝土柱或鋼柱，屋蓋采用鋼屋架結(jié)構(gòu)。按結(jié)構(gòu)形式可分為排架結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu)。排架結(jié)構(gòu)是指柱與基礎(chǔ)的連接為剛接，屋架與柱頂?shù)倪B接為鉸接。剛架結(jié)構(gòu)是指梁或屋架與柱的連接為剛性連接。(2）單層工業(yè)廠房建筑工程2.大跨度單層建筑結(jié)構(gòu)建筑工程大跨度建筑是指跨度大于60m的建筑。大跨度建筑的結(jié)構(gòu)體系有很多種，如網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、索結(jié)構(gòu)、索膜結(jié)構(gòu)、充氣懸浮結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)、應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)等，常用于展覽館、體育館、飛機(jī)機(jī)庫(kù)等。(1）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建筑工程網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由鋼桿件組成的平面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，是大跨度結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為空間結(jié)構(gòu)，故一般稱為空間網(wǎng)架。其桿件多采用鋼管或型鋼現(xiàn)場(chǎng)安裝。常見(jiàn)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由平面桁架、四角錐體和三角形錐體組成，其節(jié)點(diǎn)形式可分為焊接鋼板節(jié)點(diǎn)、焊接球節(jié)點(diǎn)和螺栓球節(jié)點(diǎn)三種。(1）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建筑工程(2）網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)建筑工程網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是由鋼桿件組成的曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。網(wǎng)殼與網(wǎng)架的區(qū)別在于曲面與平面。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由于本身特有的曲面而具有較大的剛度，因而有可能做成單層，這是它不同于平板型網(wǎng)架的一個(gè)特點(diǎn)。從構(gòu)造上來(lái)看，網(wǎng)殼可分為單層和雙層兩大類。(2）網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)建筑工程(2）網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)建筑工程（3）索結(jié)構(gòu)建筑工程索結(jié)構(gòu)是將橋梁中的懸索“移植”到房屋建筑中，可以說(shuō)是土木工程中結(jié)構(gòu)形式互通互用的典型范例。（3）索結(jié)構(gòu)建筑工程（3）索結(jié)構(gòu)建筑工程（3）索結(jié)構(gòu)建筑工程索膜結(jié)構(gòu)是用鋼索和薄膜材料共同形成的結(jié)構(gòu)形式。膜結(jié)構(gòu)所用膜材料由基布和涂層兩部分組成，基布主要采用聚酯纖維和玻璃纖維材料，涂層材料主要是聚氯乙烯和聚四氟乙烯。（4）索膜結(jié)構(gòu)建筑工程索膜結(jié)構(gòu)是用鋼索和薄膜材料共同形成的結(jié)構(gòu)形式。膜結(jié)構(gòu)所用膜材料由基布和涂層兩部分組成，基布主要采用聚酯纖維和玻璃纖維材料，涂層材料主要是聚氯乙烯和聚四氟乙烯。（4）索膜結(jié)構(gòu)建筑工程（4）索膜結(jié)構(gòu)建筑工程（5）充氣懸浮結(jié)構(gòu)建筑工程充氣懸浮結(jié)構(gòu)是充氣膜結(jié)構(gòu)中的一種，它是在增強(qiáng)塑料薄膜或尼龍布罩內(nèi)充入較輕的氣體，使其形成一定的形狀，并懸浮起來(lái)作為建筑的覆蓋物。（5）充氣懸浮結(jié)構(gòu)建筑工程（6）薄殼結(jié)構(gòu)建筑工程薄殼結(jié)構(gòu)為曲面的薄板結(jié)構(gòu)，可分為筒殼、折板、雙曲扁殼、雙曲拋物面殼和圓頂薄殼等形式。（6）薄殼結(jié)構(gòu)建筑工程（6）薄殼結(jié)構(gòu)建筑工程（7）應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)建筑工程應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)是在空間構(gòu)架的縱、橫肋上（如網(wǎng)架上每個(gè)網(wǎng)格的周邊桿件上）蒙上一層金屬板。該金屬板不僅可以承受板面外的荷載，也可以承受板面內(nèi)的荷載，使薄板和桿件形成共同受力體系。（7）應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)建筑工程4.2.2多層建筑結(jié)構(gòu)建筑工程多層、高層和超高層結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于居民住宅、商場(chǎng)、辦公樓、旅館等建筑。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和房地產(chǎn)行業(yè)的興起，多層、高層和超高層建筑在我國(guó)大量涌現(xiàn)。4.2.2多層建筑結(jié)構(gòu)建筑工程多層建筑的結(jié)構(gòu)形式2多層結(jié)構(gòu)的施工33多層建筑的劃分311.多層建筑的劃分建筑工程多層與高層建筑的界限各國(guó)不一，且沒(méi)有絕對(duì)的、嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)《民用建筑設(shè)計(jì)通則》（GB50352—2005）中給出了如下的民用建筑按高度和層數(shù)劃分的方法與標(biāo)準(zhǔn)：1.多層建筑的劃分建筑工程（1）住宅建筑按層數(shù)劃分：1~3層為低層，4~6層為多層，7~9層為中高層，10層以上為高層。（2）公共建筑及綜合性建筑總高度超過(guò)24m者為高層（不包括高度超過(guò)24m的單層主體建筑）。（3）建筑物高度超過(guò)100m時(shí)，不論住宅或公共建筑，均為超高層。2.多層建筑的結(jié)構(gòu)形式建筑工程混合結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)多層建筑的結(jié)構(gòu)形式（1）混合結(jié)構(gòu)建筑工程混合結(jié)構(gòu)是指用不同的材料建造的房屋。多層住宅通常采用磚混結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖4-15），即墻體采用磚砌體，屋面和樓板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。（1）混合結(jié)構(gòu)建筑工程（2）框架結(jié)構(gòu)建筑工程框架結(jié)構(gòu)是指由梁和柱剛性連接而構(gòu)成承重體系的結(jié)構(gòu)，即由梁和柱組成框架共同抵抗使用過(guò)程中出現(xiàn)的豎向荷載和水平荷載（如地震荷載），如圖4-16所示。（2）框架結(jié)構(gòu)建筑工程3.多層結(jié)構(gòu)的施工建筑工程多層結(jié)構(gòu)的施工方式有現(xiàn)澆式、裝配式和裝配整體式三種。其中，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體性好，適應(yīng)各種有特殊布局的建筑；裝配式和裝配整體式結(jié)構(gòu)采用預(yù)制構(gòu)件，現(xiàn)場(chǎng)組裝，其整體性較差，但便于工業(yè)化生產(chǎn)和機(jī)械化施工，施工速度快，造價(jià)較現(xiàn)澆式低。4.2.3高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)建筑工程高層和超高層建筑的主要結(jié)構(gòu)形式有框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框支剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)等。2.1.5高分子材料建筑工程高分子材料及其復(fù)合材料在土木工程中應(yīng)用十分廣泛。自然界的蛋白質(zhì)、淀粉、纖維，以及人工合成的塑料、橡膠等都屬于高分子化合物。4.2.3高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)建筑工程框架結(jié)構(gòu)1框架剪力墻結(jié)構(gòu)2剪力墻結(jié)構(gòu)3框支剪力墻結(jié)構(gòu)4筒體結(jié)構(gòu)51.框架結(jié)構(gòu)建筑工程框架結(jié)構(gòu)的受力體系由梁和柱組成，用以承受豎向荷載是合理的，但承受水平荷載（如風(fēng)荷載和地震水平荷載）的能力很差。因此僅在房屋高度不大、層數(shù)不多時(shí)采用，此時(shí)豎向荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)起控制作用。1.框架結(jié)構(gòu)建筑工程2.框架剪力墻結(jié)構(gòu)建筑工程當(dāng)建筑物高度更高時(shí)，水平荷載的影響將很大，如采用框架結(jié)構(gòu)，需要將梁、柱的截面尺寸做得很大，這是不經(jīng)濟(jì)的，而用鋼筋混凝土墻體承擔(dān)水平荷載更合理。此鋼筋混凝土墻體的抗剪能力很強(qiáng)，故稱為剪力墻。2.框架剪力墻結(jié)構(gòu)建筑工程2.框架剪力墻結(jié)構(gòu)建筑工程3.剪力墻結(jié)構(gòu)建筑工程當(dāng)房屋的層數(shù)更多、高度更高時(shí)，橫向水平荷載成為主要荷載，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起控制作用。這時(shí)如仍采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻將需布置得很密集。此時(shí)，宜采用剪力墻結(jié)構(gòu)，即用縱橫布置的鋼筋混凝土墻體承受水平荷載和豎向荷載，如圖4-20所示。3.剪力墻結(jié)構(gòu)建筑工程3.剪力墻結(jié)構(gòu)建筑工程4.框支剪力墻結(jié)構(gòu)建筑工程框支剪力墻結(jié)構(gòu)適用于上部為住宅樓或辦公樓，而下部開(kāi)設(shè)商場(chǎng)的商住樓（見(jiàn)圖4-22），這類建筑的上部墻體多、開(kāi)間小，下部開(kāi)間大、墻體少。上部比較適合采用剪力墻結(jié)構(gòu)，而下部適合采用框架結(jié)構(gòu)。因而需要在兩部分的交界位置設(shè)置巨型的轉(zhuǎn)換大梁，將上部剪力墻的力傳到下部的柱子上。4.框支剪力墻結(jié)構(gòu)建筑工程5.筒體結(jié)構(gòu)建筑工程筒體結(jié)構(gòu)是指由一個(gè)或多個(gè)筒體作為承受水平和豎向荷載的高層建筑結(jié)構(gòu)，適用于層數(shù)較多的高層建筑。采用這種結(jié)構(gòu)形式的建筑，其平面形式宜為正方形或接近于正方形。筒體在水平荷載的作用下的受力類似剛性的箱形截面懸臂梁。1.防水材料建筑工程框筒體系1筒中筒體系2桁架筒體系3成束筒體系45.筒體結(jié)構(gòu)建筑工程5.筒體結(jié)構(gòu)建筑工程5.筒體結(jié)構(gòu)建筑工程5.筒體結(jié)構(gòu)建筑工程4.2.4特種結(jié)構(gòu)建筑工程特種結(jié)構(gòu)是指具有特殊用途的工程結(jié)構(gòu)，包括高聳結(jié)構(gòu)、海洋工程結(jié)構(gòu)、管道結(jié)構(gòu)、容器結(jié)構(gòu)和核電站結(jié)構(gòu)等。本節(jié)僅介紹常見(jiàn)的幾種特種結(jié)構(gòu)：煙囪、水塔、水池和筒倉(cāng)。1.煙囪建筑工程磚煙囪1鋼筋混凝土煙囪2鋼煙囪3玻璃鋼煙囪41.煙囪建筑工程1.煙囪建筑工程1.煙囪建筑工程1.煙囪建筑工程1.煙囪建筑工程2.水塔建筑工程水塔是用于儲(chǔ)水和配水的高聳結(jié)構(gòu)，是建筑工程中常用的給水工程構(gòu)筑物，用來(lái)保持和調(diào)節(jié)給水管網(wǎng)中的水量和水壓。水塔由水箱、塔身和基礎(chǔ)三部分組成。它的施工需要特別精心，若施工質(zhì)量不好，輕則造成永久性滲、漏水，重則報(bào)廢不能使用。2.水塔建筑工程2.水塔建筑工程2.水塔建筑工程2.水塔建筑工程3.水池建筑工程從廣義上講，自然形成的和人工建造的用于不同目的的蓄水設(shè)施，都可以稱為水池。水池具有儲(chǔ)水功能，這一點(diǎn)和水塔是相同的，不同的是水塔用支架或支筒支承，建于高處，而水池多建造在地面上或地下。3.水池建筑工程3.水池建筑工程3.水池建筑工程3.水池建筑工程3.水池建筑工程4.筒倉(cāng)建筑工程筒倉(cāng)是用于儲(chǔ)存粒狀和粉狀松散物體（如糧食、面粉、水泥、碎煤、精礦粉等）的筒狀立式容器（見(jiàn)圖4-41）。筒倉(cāng)可作為生產(chǎn)企業(yè)調(diào)節(jié)和短期儲(chǔ)存生產(chǎn)用原料的附屬設(shè)施，也可作為長(zhǎng)期儲(chǔ)存糧食的倉(cāng)庫(kù)。4.筒倉(cāng)建筑工程4.2.5智能建筑建筑工程智能建筑（intelligentbuilding）一詞，首次出現(xiàn)于1984年美國(guó)一家建筑公司對(duì)其所改建的一座大樓的宣傳廣告語(yǔ)中。1.智能建筑的定義建筑工程目前，各國(guó)關(guān)于智能建筑的定義并不相同，這主要是因?yàn)殡S著信息技術(shù)的發(fā)展，智能建筑的含義也在不斷地變化，很難用一個(gè)具體的概念對(duì)其內(nèi)涵加以概括。2.智能建筑的分類建筑工程智能建筑技術(shù)由最初的單一系統(tǒng)向多系統(tǒng)拓展和延伸，智能建筑的應(yīng)用也從最初的酒店和寫字樓逐步向各類建筑拓展。3.智能建筑的系統(tǒng)組成建筑工程智能建筑以建筑物為平臺(tái)，由四大系統(tǒng)組成。這四大系統(tǒng)即信息設(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)和公共安全系統(tǒng)。4.我國(guó)智能建筑的發(fā)展概況建筑工程我國(guó)智能建筑從20世紀(jì)90年代開(kāi)始興起，從整體上看經(jīng)歷了初始、初級(jí)和中級(jí)三個(gè)階段。4.我國(guó)智能建筑的發(fā)展概況建筑工程4.我國(guó)智能建筑的發(fā)展概況建筑工程4.我國(guó)智能建筑的發(fā)展概況建筑工程4.我國(guó)智能建筑的發(fā)展概況建筑工程4.我國(guó)智能建筑的發(fā)展概況建筑工程4.3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本概念建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的就是要用最經(jīng)濟(jì)的手段使結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下，完成各項(xiàng)功能的預(yù)定要求。