建筑初步課件 第三章 建筑結構.ppt

1、建 筑 初 步,建筑概論 建筑歷史 建筑結構 設計方法 建筑形態(tài)構成,Preliminary Architecture Design,歷史,概論,結構,方法,構成,建筑初步,第一章 建筑概論 第二章 建筑歷史 第三章 建筑結構 第四章 設計方法 第五章 建筑形態(tài)構成,第一節(jié) 建筑設計與結構設計 關系：建筑設計與結構設計是整個建筑的設計過程中的兩個最重要的環(huán)節(jié)，對整個建筑物的外觀效果、結構穩(wěn)定起著至關重要的作用。而兩者之間又存在著相互協(xié)調(diào)、互相制約的關系。任何一個建筑設計方案，都會對具體的結構設計產(chǎn)生影響，而有限的結構設計技術水平又制約著建筑設計層次。因此，在做建筑設計的過程中，建筑設計者應具備

2、有一定的結構方面基礎，能與結構設計適當結合，相互調(diào)協(xié)，使兩者相統(tǒng)一，才能創(chuàng)作出真正優(yōu)秀的建筑設計作品。,第三章 建筑結構,建筑設計與結構設計,蘇州博物館建筑結構,01,在建筑設計中，任何一個建筑設計方案，都會對具體的結構設計產(chǎn)生影響，而有限的結構設計技術水平又制約著建筑設計層次。因此，在做建筑設計的過程中，建筑師應具備有一定的結構方面基礎，能與結構設計適當結合，相互調(diào)協(xié)，使二者相統(tǒng)一，才能創(chuàng)作出真正優(yōu)秀的建筑設計作品。,蘇州博物館,建筑設計與結構設計,蘇州博物館建筑結構,01,第二節(jié) 建筑結構的體系分類 墻體承重體系:（一）生土（墻）建筑；（二）砌體結構； 骨架承重體系:（一）木構架結構；（二

3、）框架結構；（三）剪力墻結構；（四）框架剪力墻結構；（五）筒體結構；（六）框架筒體結構；（七）板柱結構；（八）鋼結構；（九）拱結構；（十）剛架結構；（十一）桁架結構；（十二）排架結構；（十三）懸挑結構 空間結構體系：（一）網(wǎng)架結構;（二）折板結構 ;（三）薄殼結構;（四）懸索結構;（五）薄膜結構。,第三章 建筑結構,一、墻體承重體系,（一）生土（墻）建筑,墻體承重體系一般是指由承重墻體和梁板組成共同受力的結構體系。 （一）生土（墻）建筑 采用土質(zhì)材料承重的傳統(tǒng)民居一般將其稱為生土（墻）建筑。這種建筑的特點是便于就地取材、易于施工、便于自建、造價低廉、冬暖夏涼、節(jié)約能源等。缺點是材料強度低，結構

4、整體性弱、抗震能力差。,01,土筑建筑,一、墻體承重體系,（一）生土（墻）建筑 陜西吳堡石城,02,一、墻體承重體系,（二）砌體結構,由塊體和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構件的結構，稱為砌體結構，包括石砌體、磚砌體、砌塊砌體。砌體結構根據(jù)豎向荷載傳遞路線的不同，可以劃分為五種不同的類型：縱墻承重體系、橫墻承重體系、縱橫墻承重體系、內(nèi)框架承重體系及底部框架上部砌體結構承重體系。,01,多排孔磚（磚砌體）,一、墻體承重體系,（二）砌體結構,砌體結構的優(yōu)點是耐火性好、易于就地取材、節(jié)約鋼材；墻體既是承重構件，又有圍護和分隔室內(nèi)外空間的作用。其缺點是：抗拉、彎、剪及抗震性能差；材料用量多，結

5、構自重大；砌筑工作強度大，施工進度慢；房間尺寸受鋼筋混凝土梁板跨度的限制，房間組合不夠靈活。砌體結構適用于房間不大、層數(shù)不多的學校建筑、醫(yī)院、居住建筑等。,02,條石結構建筑,二、骨架承重體系,（一）木構架結構,木構架結構中國傳統(tǒng)房屋主要結構形式。中國古代建筑從原始社會起，一脈相承，以木構架為其主要結構方式，并創(chuàng)造與這種結構相適應的各種平面和外觀，形成了一種獨特的風格。木構架又有抬梁、穿斗、井干三種不同的結構方式，而抬梁式使用范圍較廣，在三者中居于首要地位。,01,抬梁式,二、骨架承重體系,（一）木構架結構,沿著房屋的進深方向在石礎上立柱，柱上架梁，再在梁上重疊數(shù)層瓜柱和梁，自下而上，逐層縮短

6、，逐層加高，至最上層梁上立脊瓜柱，構成一組木構架。,03,抬梁式,二、骨架承重體系,（一）木構架結構,穿斗式木構架的特點是沿房屋的進深方向按檁數(shù)立一排柱，每柱上架一檁，檁上布椽，屋面荷載直接由檁傳至柱，不用梁。每排柱子靠穿透柱身的穿枋橫向貫穿起來，組成一榀構架。,02,穿斗式,二、骨架承重體系,（一）木構架結構,井干式木構架使用天然圓木或方形、矩形、六角形斷面的木料，層層累疊，構成房屋的壁體。,04,二、骨架承重體系,（一）木構架結構,隨著當今社會低碳、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的時代要求，現(xiàn)代木構架也進入了一個新的發(fā)展階段。其典型特點是：不再單一地使用大塊整料，而是采用現(xiàn)代化的科學技術和設備，通過改料

7、、黏合、高壓熱彎、真空防腐等一系列工藝流程，生產(chǎn)或定制具有更高物理性能、更耐火、更防腐的復合木質(zhì)材料，廣泛應用于建筑等各個領域。,05,現(xiàn)代木架,二、骨架承重體系,（二）框架結構,01,框架結構是以梁、板、柱構成建筑物的骨架，傳遞和支撐建筑物的全部荷載，而墻體僅起分隔室內(nèi)外空間和圍護作用?？蚣芙Y構豎向承重結構全部由框架組成。 在水平荷載下，其結構承載力低、剛度小，水平位移大，故稱為柔性結構體系。在地震烈度較高地區(qū)不宜使用。目前主要用于10層左右住宅樓及辦公樓等?？蚣苤孛娉榫匦?，也可設計成T形等其他形狀。框架結構從縱向柱列的多少可分為單排、雙排、三排、四排及多排柱幾種形式。,二、骨架承重體系

8、,（二）框架結構,02,框架結構透視圖,二、骨架承重體系,（二）框架結構,03,框架結構布置的幾種方式,框架結構布置,二、骨架承重體系,（三）剪力墻結構,剪力墻結構是豎向承重結構全部由一系列橫向和縱向的鋼筋混凝土剪力墻所組成，側向剛度大、位移小，稱為剛性結構體系。剪力墻a通常為橫向布置，間距小，一般為36m，平面布置不夠靈活，適用于小開間的高層住宅、旅館、辦公樓等。一般是橫墻短而數(shù)量多，縱墻長而數(shù)量少。,01,二、骨架承重體系,（四）框架剪力墻結構,這種結構的房屋的豎向荷載由框架柱和剪力墻共同承擔，水平荷載主要由剛度較大的剪力墻來承擔。 框架剪力墻結構既有框架結構布置靈活的特點，又能承受水平推

9、力。其一般為25層以下建筑，總高度在90m以內(nèi)。其結構布置原則為合理布置剪力墻的位置，達到既滿足建筑使用空間的要求，又使剪力墻承受大部分水平推力的目的。,02,二、骨架承重體系,（四）框架剪力墻體系,03,框架剪力墻實例,二、骨架承重體系,（五）筒體結構,筒體結構由一個或幾個筒體作為豎向結構，并以各層樓板將井筒四壁相互連接起來，形成一個空間構架的高層房屋結構體系。這種結構不僅能承受豎向荷載，而且能承受很大的水平荷載。筒體結構內(nèi)部空間較大，建筑平面布局靈活，適用于超高層建筑，常用于寫字樓。,01,芝加哥西爾斯大廈,筒體結構,二、骨架承重體系,（六）框架筒體結構,框架筒體結構是由若干個框架和筒體共

10、同組成的結構體系。筒體承受水平荷載，框架主要承擔豎向荷載。建筑平面布置靈活，便于設置大房間，又具有較大的側向剛度和水平承載力?？蛲步Y構和框架筒體結構的區(qū)別在于框筒；框筒結構在筒體內(nèi)部設置柱子，也稱外筒內(nèi)框，而框架筒體結構為內(nèi)筒外框。,01,吉隆坡石油雙塔,二、骨架承重體系,（七）板柱結構,板柱結構由樓板、柱等構件組成，承受豎向和水平荷載的空間結構體系。板柱結構承受水平荷載能力較差，宜在建筑物中布置適量剪力墻，常用于醫(yī)藥、食品、冷庫、商場及醫(yī)院等建筑。,01,二、骨架承重體系,（八）鋼結構,01,鋼結構工程是以鋼材制作為主的結構，是主要的建筑結構類型之一。以鋼材制作為主的結構是主要的建筑結構類型

11、之一。鋼材具有強度高、自重輕、整體剛性好、變形能力強等特點，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特別適宜。,二、骨架承重體系,（九）拱結構,01,拱是一種主要承受軸向壓力并由兩端推力維持平衡的曲線或折線形構件，是古代大跨度建筑的主要形式。拱結構所形成的巨大空間常常用來建造商場、展覽館、體育館、散裝倉庫等。,二、骨架承重體系,（十）剛架結構,01,剛架結構是橫梁和柱以整體連接方式構成的一種門形結構。由于大多數(shù)剛架的橫梁是向上傾斜的，不但受力合理，且結構下部的空間增大，對某些要求高大空間的建筑特別有利，一般適用于體育館、禮堂、食堂、菜場等。,二、骨架承重體系,（十一）桁架結構,01,桁架結構在實

12、際工程中很少獨立使用，常為排架結構的屋架。桁架內(nèi)力分布均勻，材料強度能充分利用，還能減少材料耗量和結構自重，使結構跨度增大，主要用于體育館、影劇院、展覽館、食堂、菜場、商場等公共建筑。桁架結構的形式有三角形、梯形、拱形等。,二、骨架承重體系,（十二）排架結構,排架結構是指在兩排柱子上放一個屋架支撐在柱子上，形成一個空架連續(xù)的房子。排架結構由屋架（或屋面梁）、柱、基礎等組成，在單層工業(yè)廠房中有廣泛應用。,05,排架結構示意圖,二、骨架承重體系,（十三）懸挑結構,01,懸挑結構是將梁、板、桁架等構件從支座處向外作遠距離延伸，構成一種無視線阻隔的空間，可為建筑空間的靈活組合帶來方便，使建筑造型輕盈活

13、潑。當懸挑長度不大時，可采用梁板結構；當懸挑距離較遠時，應選用自重較輕的結構形式。,懸挑結構實例,三、空間結構體系,（一）網(wǎng)架結構,網(wǎng)架結構是由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過節(jié)點連結而成的空間結構。網(wǎng)架結構是高次超靜定結構體系。目前中國的網(wǎng)架結構絕大部分采用板型網(wǎng)架結構。,01,三、空間結構體系,（一）網(wǎng)架結構,這種結構具有以下優(yōu)點： 桿件之間相互起支撐作用，整體性強、穩(wěn)定性好、空間剛度大，有利于抗震；節(jié)省材料；高度小，能有效利用空間；桿件規(guī)格統(tǒng)一，有利于工業(yè)生產(chǎn)；網(wǎng)架形式多樣，可創(chuàng)造豐富的建筑形式。 網(wǎng)架結構根據(jù)外形不同，可分為雙層的板型網(wǎng)架結構、單層和雙層的殼型網(wǎng)架結構。,02,三、空間結

14、構體系,（一）網(wǎng)架結構,板型網(wǎng)架結構按組成形式主要分三類： 第一類是由平面桁架系組成，有兩向正交正放網(wǎng)架、兩向正交斜放網(wǎng)架、兩向斜交斜放網(wǎng)架及三向網(wǎng)架四種形式； 第二類由四角錐體單元組成，有正放四角錐網(wǎng)架、正放抽空四角錐網(wǎng)架、斜放四角錐網(wǎng)架、棋盤形四角錐網(wǎng)架及星形四角錐網(wǎng)架五種形式； 第三類由三角錐體單元組成，有三角錐網(wǎng)架、抽空三角錐網(wǎng)架及蜂窩形三角錐網(wǎng)架三種形式。殼型網(wǎng)架結構按殼面形式分主要有柱面殼型網(wǎng)架、球面殼型網(wǎng)架及雙曲拋物面殼型網(wǎng)架。網(wǎng)架結構按所用材料分有鋼網(wǎng)架、鋼筋混凝土網(wǎng)架以及鋼與鋼筋混凝土組成的組合網(wǎng)架，其中鋼網(wǎng)架使用較為廣泛。,03,三、空間結構體系,（一）網(wǎng)架結構,04,網(wǎng)架

15、結構圖 a雙層板型網(wǎng)架 b單層殼型網(wǎng)架 c雙層殼型網(wǎng)架,三、空間結構體系,（二）折板結構,折板結構是以一定傾斜角度整體相連的一種薄板體系，是由多塊條形平板組合而成的空間結構。這是一種既能承重，又可圍護、用料較省、剛度較大的薄壁結構，具有良好的力學性能。折板結構用來建造大跨度屋頂，可用作車間、倉庫、車站、商店、學校、住宅、亭廊、體育場看臺等工業(yè)與民用建筑的屋蓋。此外，折板還可用作外墻、基礎及擋土墻。,05,三、空間結構體系,（三）薄殼結構,殼是一種曲面構件，主要承受各種作用產(chǎn)生的內(nèi)力。薄殼結構是用混凝土、塑料等剛性材料以各種曲面形式構成的薄壁結構，按曲面生成的形式分為筒殼、圓頂薄殼、雙曲扁殼和雙

16、曲拋物面殼等。殼體能充分利用材料強度，同時又能將承重與圍護兩種功能融合為一。,06,悉尼歌劇院,三、空間結構體系,（三）薄殼結構,實際工程中還可利用對空間曲面的切削與組合，形成造型奇特、新穎且能適應各種平面的建筑，但較為費工和費模板。這種結構的優(yōu)點是自重輕、省材料、跨度大、外形多樣等；缺點是費工、費時、費模板，結構計算復雜，不易承受集中荷載，影響推廣使用，常用的有筒殼、圓頂殼、雙曲扁殼、鞍形殼等。,06,悉尼歌劇院,三、空間結構體系,（四）懸索結構,懸索結構是由柔性受拉索及其邊緣構件所形成的承重結構。索的材料可以采用鋼絲束、鋼絲繩、鋼絞線、鏈條、圓鋼以及其他受拉性能良好的線材。懸索結構由索網(wǎng)、

17、邊緣構件和下部支撐結構三部分組成，能充分利用高強材料的抗拉性能，具有跨度大、自重小、材料省、易施工等優(yōu)點。,07,東京奧運會代代木體育館,三、空間結構體系,（五）薄膜結構,薄膜建筑是用薄膜材料作圍護結構的建筑。薄膜多為纖維織物（如合成纖維、玻璃纖維、金屬纖維的織物），表面敷加聚酯薄膜、金屬薄膜等涂層。這種薄膜質(zhì)量輕、強度高、透明度好、耐溫，具有防火、防塵、防紫外線等功能。按空間承托手段的不同，可分為篷帳薄膜建筑和充氣 薄膜建筑兩類。,08,美國邁阿密因特拉瑪劇場,三、空間結構體系,（五）薄膜結構,09,篷帳薄膜結構是利用骨架、網(wǎng)索將各種現(xiàn)代薄膜材料繃緊形成建筑空間的一種結構。這種結構的主要優(yōu)點

18、是輕巧柔軟、采光好、省材料、安裝快速等。 其缺點是抗風能力差而易失去穩(wěn)定。帳篷薄殼結構適用于臨時性或半永久性建筑，在城市景觀和廣場設計中使用較多。,1967年加拿大蒙特利爾的世界博覽會上的德國大帳篷,三、空間結構體系,（五）薄膜結構,10,薄膜結構-農(nóng)業(yè)溫棚,第三節(jié) 建筑材料與建筑設計 建筑材料的地位作用：建筑材料，是建筑工程不可缺少的原材料，是建筑事業(yè)的物質(zhì)基礎。 建筑材料的發(fā)展過程：建筑材料與建筑、結構、施工之間存在著相互促進、相互依存的密切關系。,第三章 建筑結構,第三節(jié) 建筑材料與建筑設計 三、建筑材料的藝術表現(xiàn)：（一）石材（二）木材（三）鋼材（四）混凝土（五）玻璃（六）復合材料 四、

19、建筑材料的形態(tài)創(chuàng)造：根據(jù)空間需求和環(huán)境條件進行結構選型是建筑設計的重要組成部分。充分挖掘結構形態(tài)自身的美學潛力，并對特定的結構形態(tài)加以美學表現(xiàn)是建筑形象創(chuàng)作的重要手段之一。,第三章 建筑結構,一、建筑材料的地位作用,地位與作用,建筑材料與建筑、結構、施工之間存在著相互促進、相互依存的密切關系。建筑工程中許多技術問題的突破和創(chuàng)新，往往依賴于建筑材料性能的改進與提高。而新的建筑材料的出現(xiàn)，又促進了建筑設計、結構設計和施工技術的發(fā)展，也使建筑物的功能、適用性、藝術性、堅固性和耐久性等得到進一步的改善。 在建筑造價中材料費所占比例很大，建筑材料的費用約占總造價的5060。因而建筑材料的經(jīng)濟性直接影響著

20、建筑物的造價，正確選用建筑材料，對于降低工程造價具有重要的實際意義。,01,二、建筑材料的發(fā)展過程,發(fā)展過程,建筑材料的發(fā)展經(jīng)歷了一個很長的歷史時期。建筑材料的發(fā)展伴隨著人類社會生產(chǎn)力的發(fā)展而發(fā)展。人類最初“穴居巢處”，后來鑿石成洞，伐木為棚，即所謂“茅茨土階”。人類開始使用的建筑材料是從自然界可以直接獲取的物質(zhì)開始，草、木、石、土、冰及獸皮等天然材料首先被人類用作建筑材料。 隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，人們掌握了燒窯、冶煉技術，便開始生產(chǎn)和使用磚瓦、石灰、三合土、玻璃、青銅、陶瓷等建筑材料。,01,二、建筑材料的發(fā)展過程,發(fā)展過程,18世紀以前，在封建奴隸制度下，建筑材料的發(fā)展非常緩慢。直到19世

21、紀工業(yè)革命興起之后，隨著生產(chǎn)力的解放和發(fā)展，建筑材料才迅速發(fā)展。鋼材和水泥的問世，使建筑技術發(fā)生了革命性的變化，使人類的建筑活動擺脫了幾千年來受土木磚石的限制。鋼材、水泥、混凝土、鋼筋混凝土、預應力鋼筋混凝土已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑的主要材料。 20世紀以來，隨著科學技術的進步和建筑工業(yè)的發(fā)展需要，一大批新型建筑材料應運而生，特別是作為現(xiàn)代建筑材料的代表，鋁合金、不銹鋼及塑料得到了迅猛的發(fā)展，塑料、涂料、新型建筑陶瓷與玻璃、新型復合材料等在建筑工程中得到了越來越廣泛的應用。,01,三、建筑材料的藝術表現(xiàn),（一）石材,石材是人類建筑史上應用最早的建筑材料。石材堅不可摧的強度使得建筑的基石承受著千百年的風

22、雨，仍然在現(xiàn)代建筑叢林中熠熠生輝。石材在世界建筑史上留下了許多經(jīng)典佳作。最早利用大塊石材的建筑當數(shù)公元前2500年前后建造的埃及金字塔。,01,三、建筑材料的藝術表現(xiàn),（一）石材,02,雅典衛(wèi)城（580 BC. ）,隈研吾石材博物館,三、建筑材料的藝術表現(xiàn),（二）木材,西方傳統(tǒng)建筑藝術表現(xiàn)形式以石材為代表，東方（中國為代表）的傳統(tǒng)建筑則以木建筑為代表。類型說：建筑的原型對應生活的原型。埃及洞穴（金字塔）；希臘木屋到仿木結構；遠東帳幕，游牧民族。德昆西（Thomas De Quincey，17851859年）。,03,瓦山專家接待中心,三、建筑材料的藝術表現(xiàn),（三）鋼材,在建筑的美學表現(xiàn)元素中，建筑造型與結構的聯(lián)系最為直接，建筑美主要體現(xiàn)在造型上，而造型美的