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第一篇第一篇 公共建筑设计原理公共建筑设计原理 2-2建筑结构 绪：建筑结构是指什么？绪：建筑结构是指什么？2.2.12.2.1 结构形式结构形式 2.2.2 2.2.2 结构造型结构造型 1 绪：建筑结构是指什么？绪：建筑结构是指什么？建筑结构的定义建筑结构的定义 建筑结构（结构）建筑结构（结构）建筑中由若干构件连接而成的建筑中由若干构件连接而成的能承受能承受作用作用的平面或空间体系。的平面或空间体系。注：注：“作用”“作用”能使结构或构件产生效应（内力、能使结构或构件产生效应（内力、变形、裂缝等）的各种原因的总称。变形、裂缝等）的各种原因的总称。1）直接作用）直接作用 即荷载：如结构自重、即荷载：如结构自重、作用分为：作用分为：人群荷载、风人群荷载、风 荷载等；荷载等；2）间接作用：如地震、基础沉降、）间接作用：如地震、基础沉降、温度变化温度变化 2 建筑上部结构建筑上部结构作为承担建筑作为承担建筑荷载的主要实荷载的主要实体构件，与屋体构件，与屋盖结构共同构盖结构共同构成建筑形体的成建筑形体的“骨架”。影“骨架”。影响建筑形体结响建筑形体结构构 柱下基础 楼板 柱 梁 梁 墙 楼梯 墙下基础 地下室底板 建筑基础结构建筑基础结构 2.2.1建筑结构包括建筑结构包括 2.2.1.1建筑上部结构建筑上部结构 2.2.1.3屋盖结构屋盖结构 3 4 5 6 7 北京饭店新楼北京饭店新楼 8 广州白云宾馆广州白云宾馆 3600 4000 8000 8000 66000 3000 36000 3000 66000 8000 8000 4000 3600 70000 7850 7850 2300 3333层，层，112.45112.45米，剪力墙结构，米，剪力墙结构，19761976年建年建成，国内首栋百米高层。成，国内首栋百米高层。9 10 钢管混凝土结构钢管混凝土结构 工程实例工程实例 美国西雅图美国西雅图 双联广场大厦双联广场大厦 58层层 四根大钢管混凝土柱四根大钢管混凝土柱 混凝土抗压强度混凝土抗压强度133Mpa 直径直径3.05m 管壁厚管壁厚30mm 承受承受60%竖向荷载竖向荷载 11 12 筒中筒结构体系筒中筒结构体系 深圳发展中心深圳发展中心 13 多筒结构体系多筒结构体系 成成 束束 筒筒 14 主框架次框架 3次框架 2次框架 1巨形框架结构巨形框架结构 15 16 17 18 19 砌体结构砌体结构 20 钢结构钢结构 21 木结构木结构 22 混合结构混合结构 23 24 25 基础结构是指基础结构是指：建筑底部与地基接触的承重构建。建筑底部与地基接触的承重构建。基础作用：把建筑上部荷载传递给地基基础作用：把建筑上部荷载传递给地基 埋墙基为基，立柱墩为础埋墙基为基，立柱墩为础 基础分类：按基础分类：按形式形式、材料材料、传力特点传力特点 形式：独立基础、带形基础、联合基础形式：独立基础、带形基础、联合基础 材料：砖、石、混凝土、毛石混凝土、钢筋混凝土材料：砖、石、混凝土、毛石混凝土、钢筋混凝土 传力特点：刚性基础、柔性基础传力特点：刚性基础、柔性基础 26 影响因素：影响因素：1.建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施下设施 2.基础的形式和够着基础的形式和够着 3.作用在地基上的荷载大小和性质作用在地基上的荷载大小和性质 4.工程地质条件和水文地质条件工程地质条件和水文地质条件 浅基浅基5M 5.相邻建筑物的基础埋深相邻建筑物的基础埋深 深基深基5M 6.地基冻胀深度因素地基冻胀深度因素 和和 融陷的影响融陷的影响 27 建筑上部结构指：建筑上部结构指：建筑基础以上的竖向垂直结构。建筑基础以上的竖向垂直结构。竖向构件：柱、墙等，其作用是支承水平构件或竖向构件：柱、墙等，其作用是支承水平构件或承受水平荷载。承受水平荷载。结构分类：材料受力方式、结构分类：材料受力方式、材料形式材料形式 墙体结构墙体结构 框架结构框架结构 结构按受力方式分类结构按受力方式分类 剪力墙结构剪力墙结构 框架框架剪力墙结构剪力墙结构 筒体结构筒体结构 空间结构空间结构 28 1 1）框架结构）框架结构 采用梁、柱组成的结构体系作为建筑承重结构。采用梁、柱组成的结构体系作为建筑承重结构。框架结构的主要构件是梁和柱，而墙体只是作为框架结构的主要构件是梁和柱，而墙体只是作为 围护构件。围护构件。可以做成预制或现浇框架，平面布置比较灵活，可以做成预制或现浇框架，平面布置比较灵活，可以获得较大的使用空间，可以获得较大的使用空间，比混合结构强度高整体性强，但随层数增多抗侧比混合结构强度高整体性强，但随层数增多抗侧 刚度不足。刚度不足。请看框架结构组成请看框架结构组成 29 2 2）剪力墙结构）剪力墙结构 利用建筑物的纵向及横向的钢筋混凝土墙体作为利用建筑物的纵向及横向的钢筋混凝土墙体作为 主要承重构件，再配以梁板组成的承重结构体系。主要承重构件，再配以梁板组成的承重结构体系。其墙体同时也起围护及分割房间的作用。其墙体同时也起围护及分割房间的作用。整体性好，刚度大，抗震性能好，适于建造高层整体性好，刚度大，抗震性能好，适于建造高层 建筑（建筑（10105050层范围内都适用）。层范围内都适用）。不过剪力墙间距太小，平面布置不灵活，自重不过剪力墙间距太小，平面布置不灵活，自重 大，不适应建造公共建筑，一般适用于建造住宅。大，不适应建造公共建筑，一般适用于建造住宅。请看剪力墙结构组成请看剪力墙结构组成 30 3 3）框架）框架剪力墙结构剪力墙结构 框架结构的基础上框架结构的基础上，沿框架纵沿框架纵、横方向的某些位横方向的某些位 置置，在柱与柱之间设置数道钢筋混凝土墙体作为在柱与柱之间设置数道钢筋混凝土墙体作为 剪力墙剪力墙。因此它是框架和剪力墙因此它是框架和剪力墙 的有机结合的有机结合，综合了二者综合了二者 的优点：一个布置灵活的优点：一个布置灵活，一个抗侧力高一个抗侧力高。31 4 4）筒体结构）筒体结构 用钢筋混凝土墙组成一个筒体作为房屋的承重结构用钢筋混凝土墙组成一个筒体作为房屋的承重结构 筒体可以筒体可以由由密柱深梁密柱深梁组成一个筒体，也可以用组成一个筒体，也可以用多个多个 筒体组成筒中筒、束筒，还可以将框架和筒体联合筒体组成筒中筒、束筒，还可以将框架和筒体联合 起来组成框筒结构。起来组成框筒结构。筒体结构在各个方向的抗侧刚度都很大，是目前高筒体结构在各个方向的抗侧刚度都很大，是目前高 层建筑中较多采用的结构形式。框筒是上个世纪层建筑中较多采用的结构形式。框筒是上个世纪6060 年代由美国工程师法卢齐坎恩第一次提出来的。年代由美国工程师法卢齐坎恩第一次提出来的。请看筒体结构组成请看筒体结构组成 32 空间结构：指结构构件三向受力的大跨度的，空间结构：指结构构件三向受力的大跨度的，中间不放柱子，用特殊结构解决的叫做空间结中间不放柱子，用特殊结构解决的叫做空间结构。构。网架结构网架结构 悬索结构悬索结构 空间结构空间结构 壳体结构壳体结构 管桁架结构管桁架结构 膜结构膜结构 33 34 35 材料形式分类的不同分为：材料形式分类的不同分为：1 1）砌体结构）砌体结构:用砖砌体、石砌体或砌块砌体建造用砖砌体、石砌体或砌块砌体建造的结构，又称的结构，又称砖石结构砖石结构。由于砌体的抗压强度较高而抗拉强度很低，因此，由于砌体的抗压强度较高而抗拉强度很低，因此，砌体结构构件主要承受轴心或小偏心压力，而很砌体结构构件主要承受轴心或小偏心压力，而很少受拉或受弯，一般民用和工业建筑的墙、柱和少受拉或受弯，一般民用和工业建筑的墙、柱和基础都可采用砌体结构。基础都可采用砌体结构。在采用钢筋混凝土框架和其他结构的建筑中，常在采用钢筋混凝土框架和其他结构的建筑中，常用砖墙做围护结构，如框架结构的填充墙用砖墙做围护结构，如框架结构的填充墙 36 砌体结构的主要优点是：砌体结构的主要优点是：容易就地取材。砖主要用粘土烧制容易就地取材。砖主要用粘土烧制;石材的原料是天石材的原料是天然石然石 砌体结构砌体结构;砌块可以用工业废料砌块可以用工业废料矿渣制作，来矿渣制作，来源方便，价格低廉。源方便，价格低廉。砖、石或砌块砌体具有良好的耐火性和较好的耐久砖、石或砌块砌体具有良好的耐火性和较好的耐久性。砌体砌筑时不需要模板和特殊的施工设备，可性。砌体砌筑时不需要模板和特殊的施工设备，可以节省木材。新砌筑的砌体上即可承受一定荷载，因以节省木材。新砌筑的砌体上即可承受一定荷载，因而可以连续施工。在寒冷地区，冬季可用冻结法砌筑，而可以连续施工。在寒冷地区，冬季可用冻结法砌筑，不需特殊的保温措施。不需特殊的保温措施。砖墙和砌块墙体能够隔热和保温，节能效果明显。砖墙和砌块墙体能够隔热和保温，节能效果明显。所以既是较好的承重结构，也是较好的围护结构。所以既是较好的承重结构，也是较好的围护结构。当采用砌块或大型板材作墙体时，可以减轻结构自当采用砌块或大型板材作墙体时，可以减轻结构自重，加快施工进度，进行工业化生产和施工。重，加快施工进度，进行工业化生产和施工。37 砌体结构的缺点是：砌体结构的缺点是：与钢和混凝土相比，砌体的强度较低，因与钢和混凝土相比，砌体的强度较低，因而构件的截面尺寸较大，材料用量多，自重而构件的截面尺寸较大，材料用量多，自重大。大。砌体的砌筑基本上是手工方式，施工劳动砌体的砌筑基本上是手工方式，施工劳动量大。砌体的抗拉、抗剪强度都很低，因量大。砌体的抗拉、抗剪强度都很低，因而抗震较差，在使用上受到一定限制；砖、而抗震较差，在使用上受到一定限制；砖、石的抗压强度也不能充分发挥；抗弯能力低。石的抗压强度也不能充分发挥；抗弯能力低。粘土砖需用粘土制造，在某些地区过多占粘土砖需用粘土制造，在某些地区过多占用农田，影响农业生产。用农田，影响农业生产。38 2 2）混凝土结构混凝土结构（以混凝土为主要材料的结构以混凝土为主要材料的结构）包括：包括：钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构配置受力的普通钢筋，配置受力的普通钢筋，钢筋网或钢骨架；钢筋网或钢骨架；预应力混凝土结构预应力混凝土结构 配置预应力钢筋的配置预应力钢筋的混凝土结构；混凝土结构；素混凝土结构素混凝土结构 没有配置受力的钢筋的没有配置受力的钢筋的混凝土结构混凝土结构。39 钢筋砼是指钢筋砼是指 通过在混凝土中加入钢筋钢筋网、钢板或纤维通过在混凝土中加入钢筋钢筋网、钢板或纤维而构成的一种组合材料与之共同工作来改善混凝土力学性而构成的一种组合材料与之共同工作来改善混凝土力学性质的一种组合材料。质的一种组合材料。钢筋混凝土的发明出现在近代，于钢筋混凝土的发明出现在近代，于1849年发明钢筋混凝土年发明钢筋混凝土并于并于1867年取得包括钢筋混凝土花盆以及紧随其后应用于年取得包括钢筋混凝土花盆以及紧随其后应用于公路护栏的钢筋混凝土梁柱的专利。公路护栏的钢筋混凝土梁柱的专利。1872年，世界第一座年，世界第一座钢筋混凝土结构的建筑在美国纽约落成钢筋混凝土结构的建筑在美国纽约落成 40 钢筋混凝土结构的优点钢筋混凝土结构的优点（1）可模性好：新拌和的混凝土是可塑的，可根）可模性好：新拌和的混凝土是可塑的，可根据需要设计制成各种形状和尺寸的结构或构件。据需要设计制成各种形状和尺寸的结构或构件。（2）整体性好：现浇钢筋混凝土结构的整体性较）整体性好：现浇钢筋混凝土结构的整体性较好，设计合理时具有良好的抗震、抗爆和抗振动的好，设计合理时具有良好的抗震、抗爆和抗振动的性能。性能。（3）耐久性好：钢筋混凝土结构具有很好的耐久）耐久性好：钢筋混凝土结构具有很好的耐久性。正常使用条件下不需要经常性的保养和维修。性。正常使用条件下不需要经常性的保养和维修。（4）耐火性好：钢筋混凝土结构与钢结构相比具）耐火性好：钢筋混凝土结构与钢结构相比具有较好的耐火性。有较好的耐火性。（5）易于就地取材：钢筋混凝土结构所用比重较）易于就地取材：钢筋混凝土结构所用比重较大的砂、石材料易于就地取材，且可有效利用矿渣、