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1、第二章 工程构造 第一节 工业与民用建筑工程的分类、组成及构造 建筑是根据人们物质生活和精神生活的要求，为满足各种不同的社会过程的需要而建造的有组织的内部和外部的空间环境。建筑一般包括建筑物和构筑物，满足功台邑要求并提供活动空间和场所的建筑称为建筑物，是供人们生活、学习、工作、居住，以及从事生产和文化活动的房屋，如工厂、住宅、学校、影剧院等；仅满足功能要求的建筑称为构筑物，如水塔、纪念碑等。 建筑物按使用性质分为生产性建筑和民用建筑（非生产性建筑）。 生产性建筑包括工业建筑和农业建筑。工业建筑是指供人们从事各类工业生产的房屋。包括各类生产用房和为生产服务的附属用房，如生产车间、辅助车间、动力车
2、间、仓储建筑等。农业建筑是供人们从事农、牧业生产和加工用的房屋，如种子库、畜禽饲养场、粮食与饲料加工站、拖拉机站等。 民用建筑是供人们工作、学习、生活、居住和从事各种政治、经济、文化活动的房屋，包括居住建筑和公共建筑两大部分。 一、工业与民用建筑工程的分类及应用 （一）工业建筑分类 1按厂房层数分 (1)单层厂房。指层数仅为一层的工业厂房，适用于有大型机器设备或有重型起重运输设备的厂房。 (2)多层厂房。指层数在二层以上的厂房，常用的层数为2-6层，适用于生产设备及产品较轻，可沿垂直方向组织生产的厂房，如食品、电子精密仪器工业等用 r房。 (3)混合层数厂房。同一厂房内既有单层又有多层的厂房称
3、为混合层数的厂房，多用于化学工业、热电站的主厂房等。 2按工业建筑用途分 (1)生产厂房。指进行产品的备料、加工、装配等主要工艺流程的厂房，如机械制造厂中有铸工车间、电镀车间、热处理车间、机械加工车间和装配车间等。 (2)生产辅助厂房。指为生产厂房服务的厂房，如机械制造厂房的修理车间、工具车间等。 (3)动力用厂房。指为生产提供动力源的厂房，如发电站、变电所、锅炉房等。 (4)仓储建筑。贮存原材料、半成品、成品的房屋（一般称仓库）o (5)仓储用建筑。管理、储存及检修交通运输工具的房屋，如汽车库、机车库、起重车库、消防车库等。(6)其他建筑。如水泵房、污水处理建筑等。 3按主要承重结构的形式分
4、 (1)排架结构型。排架结构型是将厂房承重柱的柱顶与屋架或屋面梁作铰接连接，而柱下端则嵌固于基础中，构成平面排架，各平面排架再经纵向结构构件连接组成为一个空间结构。它是目前单层厂房中最基本、应用最普遍的结构形式。 根据承重结构类型，又可以分为钢筋混凝土柱厂房、钢结构厂房两种。钢筋混凝土柱厂房的承重柱可选用钢筋混凝土柱，也可采用钢与钢筋混凝土组合的混合型柱等。屋面结构可选用钢筋混凝土屋架或屋面梁、预应力混凝土屋架或屋面梁，一般柱距为612m，跨度为1230m时采用。钢结构厂房是采用钢柱、钢屋架作为厂房的承重结构，跨度和柱距布置比较灵活。 (2)刚架结构型。刚架结构的基本特点是柱和屋架合并为同一个
5、刚性构件。柱与基础的连接通常为铰接，如吊车吨位较大，也可做成刚接。一般重型单层厂房多采用刚架结构。 一般常采用预制装配式钢筋混凝土刚架、预应力混凝土刚架或钢刚架。钢筋混凝土刚架常用于跨度不大于18m，一般檐高不超过10m，无吊车或吊重10t以下的车间。钢筋混凝土刚架与钢筋混凝土排架相比，可节约钢材约10%，混凝土约30%0在钢结构中，门式刚架结构应用较多，与普通钢结构相比，门式刚架结构的横截面尺寸较小，可以有效地利用建筑空间，降低房屋的高度，建筑造型美观。门式刚架的刚度较好，自重轻，横梁与柱可以组装，为制作、运输、安装提供了有利条件。门式刚架用钢量仅为普通钢屋架用钢量的151/10，是一种经济
6、可靠的结构形式。门式刚架结构按截面形式分为变截面与等截面两种类型，变截面与等截面相比，前者可以适应弯矩变化，节约材料，但在构造连接及加工制造方面不如等截面方便，故当刚架跨度较大或房屋较高时才设计成变截面。门式刚架结构适用于轻型厂房、物流中心等。 (3)空间结构型。空间结构型是一种屋面体系为空间结构的结构体系。这种结构体系充分发挥了建筑材料的强度潜力，使结构由单向受力的平面结构，成为能多向受力的空间结构体系，提高了结构的稳定性。一般常见的有膜结构、网架结构、薄壳结构、悬索结构等。 4按车间生产状况分 (1)冷加工车间。这类车间是指在常温状态下，加工非燃烧物质和材料的生产车间，如机械制造类的金工车
7、间、修理车间等。 (2)热加工车间。这类车间是指在高温和熔化状态下，加工非燃烧的物质和材料的生产车间，如机械制造类的铸造、锻压、热处理等车间。 (3)恒温湿车间。这类车间是指产品生产需要在稳定的温、湿度下进行的车间，如精密仪器、纺织等车间。 (4)洁净车间。产品生产需要在空气净化、无尘甚至无菌的条件下进行，如药品、集成电路车间等。 (5)其他特种状况的车间。有的产品生产对环境有特殊的需要，如防放射性物质、防电磁波干扰等车间。 （二）民用建筑分类 1按建筑物的层数和高度分 根据民用建筑设计通则GB 50352，民用建筑按层数与高度分类如下： (1)住宅建筑按层数分类：13为低层住宅，46层为多层
8、住宅，79层为中高层住宅，10层及以上为高层住宅。 (2)除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于24m者为单层和多层建筑，大于24m者为高层建筑（不包括建筑高度大于24m的单层公共建筑）o(3)建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。 2按建筑的耐久年限分 (1)一级建筑：耐久年限为100年以上，适用于重要的建筑和高层建筑。 (2)二级建筑：耐久年限为50-100年，适用于一般性建筑。(3)三级建筑：，耐久年限为2550年，适用于次要的建筑。 (4)四级建筑：耐久年限为15年以下，适用于临时性建筑。 3按建筑物的承重结构材料分 (1)木结构。木结构是单纯由木材或主要由木材承受荷载的结构，通过各
9、种金属连接件或榫卯手段进行连接和固定。这种结构因为是由天然材料组成，受着材料本身条件的限制，因而木结构多用在民用和中小型工业厂房的屋盖中。木屋盖结构包括木屋架、支撑系统、吊顶、挂瓦条及屋面板等。 (2)砖木结构。建筑物的主要承重构件用砖木做成，其中竖向承重构件的墙体、柱子采用砖砌，水平承重构件的楼板、屋架采用木材。由于力学工程与工程强度的限制，一般砖木结构适用于低层建筑（13层）o这种结构建造简单，材料容易准备，费用较低。 (3)砖混结构。砖混结构是指建筑物中竖向承重结构的墙、柱等采用砖或者砌块砌筑，横向承重的梁、楼板、屋面板等采用钢筋混凝土结构。砖混结构是以小部分钢筋混凝土及大部分砖墙承重的
10、结构，适合开间进深较小、房间面积小、多层或低层的建筑。 (4)钢筋混凝土结构。由钢筋和混凝土两种材料结合成整体共同受力的工程结构。钢筋混凝土结构的主要承重构件，如梁、板、柱采用钢筋混凝土材料，而非承重墙用砖砌或其他轻质材料做成。 (5)钢结构。主要承重构件均用钢材构成。钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强，抗震性能好，适用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物。 (6)型钢混凝土组合结构：是把型钢埋人钢筋混凝土中的一种独立的结构形式。型钢、钢筋、混凝土三者结合使型钢混凝土结构具备了比传统的钢筋混凝土结构承载力大、刚度大、抗震性能好的优点。与钢结构相比，具有防火性能好，结构局部和整体稳
11、定性好，节省钢材的优点。型钢混凝土组合结构应用于大型结构中，力求截面最小化，承载力最大，可节约空间，但是造价比较高。 4按施工方法分 (1)现浇、现砌式。房屋的主要承重构件均在现场砌筑和浇筑而成。 (2)部分现砌、部分装配式。房屋的墙体采用现场砌筑，而楼板、楼梯、屋面板均采用预制构件。 (3)部分现浇、部分装配式。内墙采用现浇钢筋混凝土墙体，而外墙、楼板及屋面均采用预制构件。 (4)全装配式。房屋的主要承重构件，如墙体、楼板、楼梯、屋面板等均为预制构件，在施工现场组装在一起。 5按承重体系分 (1)混合结构体系。混合结构房屋一般是指楼盖和屋盖采用钢筋混凝土或钢木结构，而墙和柱采用砌体结构建造的
12、房屋，大多用在住宅、办公楼、教学楼建筑中。因为砌体的抗压强度高而抗拉强度很低，所以住宅建筑最适合采用混合结构，一般在6层以下。混合结构不宜建造大空间的房屋。混合结构根据承重墙所在的位置，划分为纵墙承重和横墙承重两种方案。纵墙承重方案的特点是楼板支承于梁上，梁把荷载传递给纵墙。横墙的设置主要是为了满足房屋刚度和整体性的要求，其优点是房屋的开间相对大些，使用灵活。横墙承重方案的主要特点是楼板直接支承在横墙上，横墙是主要承重墙，其优点是房屋的横向刚度大，整体性好，但平面使用灵活性差。 (2)框架结构体系。框架结构是利用梁、柱组成的纵、横两个方向的框架形成的结构体系，同时承受竖向荷载和水平荷载，其主要
13、优点是建筑平面布置灵活，可形成较大的建筑空间，建筑立面处理也比较方便；主要缺点是侧向刚度较小，当层数较多时，会产生较大的侧移，易引起非结构性构件（如隔墙、装饰等）破坏，而影响使用。在非地震区，框架结构一般不超过15层。 (3)剪力墙体系。剪力墙体系是利用建筑物的墙体（内墙和外墙）来抵抗水平力。因为剪力墙既承受垂直荷载，也承受水平荷载。对高层建筑主要荷载为水平荷载，墙体既受剪又受弯，所以称剪力墙。剪力墙一般为钢筋混凝土墙，厚度不小于140mm，剪力墙的间距一般为3 -8m，适用于小开间的住宅和旅馆等，一般在30m高度范围内都适用。剪力墙结构的优点是侧向刚度大，水平荷载作用下侧移小；缺点是间距小，
14、结构建筑平面布置不灵活，不适用于大空间的公共建筑，另外结构自重也较大。 (4)框架一剪力墙结构体系。框架一剪力墙结构是在框架结构中设置适当剪力墙的结构，具有框架结构平面布置灵活，有较大空间的优点，又具有侧向刚度较大的优点。框架一剪力墙结构中，剪力墙主要承受水平荷载，竖向荷载主要由框架承担。框架一剪力墙结构一般宜用于10-20层的建筑。 横向剪力墙宜均匀对称布置在建筑物端部附近、平面形状变化处。纵向剪力墙宜布置在房屋两端附近。在水平荷载的作用下，剪力墙好比固定于基础上的悬臂梁，其变形为弯曲型变形，框架为剪切型变形。框架与剪力墙通过楼盖联系在一起，并通过楼盖的水平刚度使两者具有共同的变形。一般情况
15、下，整个建筑的全部剪力墙至少承受80%的水平荷载。 (5)筒体结构体系。在高层建筑中，特别是超高层建筑中，水平荷载愈来愈大，起着控制作用，简体结构是抵抗水平荷载最有效的结构体系。它的受力特点是，整个建筑犹如一个固定于基础上的封闭空心的筒式悬臂梁来抵抗水平力。筒体结构可分为框架一核心筒结构、筒中筒和多筒结构等，见图2.1.10框筒结构一般在中央布置剪力墙薄壁筒，承受大部分水平力，周边布置大柱距的稀柱框架，其受力特点类似于框架一剪力墙结构，也有把多个筒体布置在结构的端部，中部为框架的框筒结构。筒中筒结构的内筒一般由电梯间、楼梯间组成。内筒与外筒由楼盖连接成整体，共同抵抗水平荷载及竖向荷载。这种结构体系适用于30 -50层的房屋。多筒结构是将多个筒组合在一起，使结构具有更大的抵抗水平荷载的能力。 (6)桁架结构体系。桁架是由杆件组成的结构体系。在进行内力分析时，节点一般假定为铰节点，当荷载作用在节点上时，杆件只有轴向力，其材料的强度可得到充分发挥。桁架结构的优点是利用截面较小的杆件组成截面较大的构件。 屋架的弦杆外形和腹杆布置对屋架内力变化规律起决定性作
