工业和民用建筑概述

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1、建筑工程的结构概述,内容,1 引言 2 建筑的概念 3 建筑物的分类和等级 4 基本构件 5 单层与多层建筑 6 高层与超高层建筑 7 特种结构 8 地下建筑工程 9 著名建筑工程简介,引言,最初的建筑物是人类为了躲避风雨和野兽侵袭的需要而建造。当初人们利用树枝、石块这些较易获取的天然材料，粗略加工后盖起了树枝棚、石头屋等原始建筑。为了满足人们精神上的需求，还建造了石柱。石台等原始的纪念和宗教性建筑物。随着社会生产力的不断发展，人类对建筑物的要求也日益复杂多样化，出现了大量不同的建筑类型。,圆形树枝棚 树枝棚自身的问题显现出来了太不坚固。,Stonehenge 人们的对策还是因地取材石头。最早

2、也是最著名的石头建筑的遗迹是现在英国Salisbury的大石阵，虽然它的用途还不清楚 。,英国苏格兰Lewis镇的史前石屋，上部已损毁,2778 BC的Zoser金字塔,2 建筑的概念,建筑一词英文为architecture，来自拉丁语architectura，可理解为关于建筑物的技术和艺术的系统知识，称为建筑学。 汉语“建筑”是一个多义词，既可以表示建筑工程或土木工程的营造活动，又可表示这种活动的成果。 目前，有关建筑的含义学术界有很多解释，本节按照最通俗的理解去说明，也就是把建筑作为工程实体来对待。,2.1 建筑的概念及其基本属性,建筑通常认为是艺术与工程技术相结合，营造出供人们进行生产、

3、生活或者其他活动的环境、空间、房屋或者场所。一般情况下是指建筑物和构筑物。 建筑物是指供人们生活居住、工作学习、娱乐和从事生产的建筑。 人们不在其中生产、生活的建筑则称为构筑物。,建筑的形成主要涉及建筑学、结构学、给排水、供暖通风、空调技术、电气、消防、自动控制、建筑声学、建筑光学、建筑热工学、建筑材料、建筑施工技术等方面的知识和技术。同时，建筑也受到政治制度、自然条件、经济基础、社会需要以及人工技巧等因素影响。建筑在一定程度上反映了某个地区某个时期的建筑风格与艺术，也反映了当时的社会活动和工程技术水平。因此，建筑是一门融社会、工程技术和文化艺术于一体的综合性学科，是一个时代物质文明、精神文明

4、和政治文明的产物。,（1）建筑的时空性 （2）建筑的工程技术性 （3）建筑的艺术性 （4）建筑的民族性和地方性,建筑的基本属性,雅典卫城,北京故宫,福建客家土楼,苏州拙政园,古罗马斗兽场,蓬皮杜艺术中心建于1972年至1976年，是一座具有未来主义风格的建筑，整个建筑由纵横的玻璃管道、硕大的玻璃墙体和错综的钢架构成。,玻璃金字塔,工程是运用科学原理、技术手段、实践经验，利用和改造自然，生产开发对社会有用的产品和实践活动的总称。而建筑工程是运用数学、物理、化学等基础知识和力学、材料等技术知识，以及专业知识研究各种建筑物设计、修建的一门学科。 由于建筑工程主要涉及房屋等建筑物，所以建筑工程又指房屋

5、建筑工程，即兴建房屋的规划、勘察、设计（建筑、结构和设备）、施工的总称。,2.2 建筑工程的概念,土木工程是一门古老、传统、综合的学科，是人类赖以生存与发展的基础。而作为土木工程学科中最有代表性的分支建筑工程，主要解决社会和科技发展所需的“衣、食、住、行”中“住”的问题。表现为形成人类活动所需要的、功能良好和舒适美观的空间。它满足人类物质方面的需要以及精神方面的需要。,3 建筑物的分类和等级,3.1 建筑物的分类,（1）民用建筑 民用建筑是指供人们居住、生活、工作和学习的房屋和场所。一般分为以下两种： 居住建筑 供人们生活起居的建筑物。 公共建筑 供人们进行各项社会活动的建筑物。,3.1.1

6、按建筑物的使用性质分,（2）工业建筑 工业建筑是指供人们从事各类生产活动的用房（一般称为厂房）。 （3）农业建筑 农业建筑是指供农业、牧业生产和加工用的建筑，如温室、畜禽饲养场、种子库等。,（1）木结构建筑 用木材作为主要承重构件的建筑是我国古建筑中广泛采用的结构形式。 但由于木材易腐、易燃，强度低，以及我国森林资源缺乏等问题，一般仅用于低层、规模较小的建筑物，如别墅、旅游性建筑。,3.1.2 按主要承重结构的材料和结构形式分,（2）砖混结构建筑 用砖墙（或柱）、钢筋混凝土楼板和屋顶承重构件作为主要承重结构的建筑。 这种结构整体性、耐久性、耐火性均较好，且取材方便，但自重较大，广泛用于六层及六

7、层以下的民用建筑和小型工业厂房。,（3）钢筋混凝土结构建筑 主要承重构件全部采用钢筋混凝土的建筑。 全框架结构建筑 内框架结构建筑 底层框架结构建筑 全剪力墙结构建筑 框架剪力墙结构建筑 核心筒建筑 筒中筒建筑,（4）钢结构建筑 主要承重构件全部采用钢材制作，外围护墙和分隔内墙用轻质块材、板材的建筑。 这类结构整体性、刚度和柔性均好，自重较轻，工业化施工程度高，施工受季节影响小，但耗钢量大，耐火性差，施工难度大，主要用于超高层建筑、特大跨度公共建筑和工业建筑。,（5）钢、钢筋混凝土混合结构建筑 用钢筋混凝土结构组成竖向承重体系，用钢结构组成水平承重体系的大空间结构建筑，其横向可跨越30m以上的

8、空间。 在这类结构中，水平承重体系可采用桁架、悬索、网架、拱、薄壳等结构形式，多用于体育馆、大型火车站、航空港等公共建筑。,（1）住宅建筑 13层为低层建筑；46层为多层建筑；79层为中高层建筑；10层以上为高层建筑。 （2）公共建筑 建筑物高度超过24者为高层建筑（不包括高度超过24的单层建筑），建筑物高度不超过24者为非高层建筑。,3.1.3 按建筑的层数或总高度分类,（1）大量性建筑 主要指建筑规模不大，但建造数量多，与人们生活密切相关的建筑，如住宅、中小学教学楼、医院等。 （2）大型性建筑 主要指建造于大中城市的体量大而数量少的公共建筑，如大型体育馆、火车站等。,3.1.4 按建筑的规

9、模和数量分类,3.2 建筑物的等级,例如，民用建筑设计等级一般分为特级、一级、二级和三级。,3.2.1 建筑物的设计等级,建筑物耐久等级是指建筑物的使用年限。使用年限的长短由建筑物的性质决定。影响建筑物使用寿命的主要因素是结构构件的材料和结构体系。 例如，我国现行标准建筑结构可靠度设计统一标准（GB500682001）对结构设计的使用年限作了如下规定： 1类：设计使用年限5年，适用于临时性的结构； 2类：设计使用年限25年，适用于易于替换的结构构件； 3类：设计使用年限50年，适用于普通房屋和构筑物； 4类：设计使用年限100年，适用于纪念性建筑和特别重要的建筑结构。,3.2.2 建筑物的耐久

10、等级,危险的建筑物（危房）实际是指结构已经严重损坏，或者承重构件已属危险构件，随时可能丧失稳定性和承载力，不能保证居住和使用安全的房屋。 建筑物的危险性一般分为以下四个等级： A级:结构承载力能满足正常使用要求，未发生危险点，房屋结构安全；,3.2.3 建筑物的危险等级,B级:结构承载力基本满足正常使用要求，个别结构构件处于危险状态，但不影响主体结构； C级:部分承重结构承载力不能满足正常使用要求，局部出现险情，构成局部危房； D级:承重结构承载力已不能满足正常使用要求，房屋整体出现险情，构成整幢危房。,我国现行标准建筑结构可靠度设计统一标准（GB500682001）规定，建筑结构设计时，应根

11、据结构破坏可能产生的后果的严重性，采用不同的安全等级。 建筑结构安全等级划分为以下三个等级： 一级:破坏后果很严重，适用于重要的房屋； 二级:破坏后果严重，适用于一般的房屋； 三级:破坏后果不严重，适用于次要房屋。,3.2.4 建筑结构的安全等级,4 基本构件,建筑物的基本构件分为： 板、梁、柱和拱,板指平面尺寸较大而厚度较小的受弯构件，通常水平放置，但有时也斜向设置（如楼梯板）或竖向设置（如墙板）。 板在建筑工程中一般用于： 楼板、屋面板、基础板、墙板等。,4.1 板,楼梯,雨蓬,地下室底板,挡土墙,板按照受力形式可分为：单向板和双向板,单向板四边支承的长方形的板，如长跨与短跨之比等于或大于

12、二时，大荷载作用下，主要沿较小的板宽方向产生弯矩，可作为单向板计算。单向板的受力钢筋为单向配筋，沿短跨方向配置。但在长跨方向亦有弯矩产生，需要配置分布钢筋。,双向板四边支承的长方形的板，如长跨与短跨之比相差不大，其比值小于二时称之为双向板。在荷载作用下，将在纵横两个方向产生弯矩，沿两个垂直方向配置受力钢筋。,梁是工程构件中的受弯构件，通常水平放置，但有时也斜向设置以满足使用要求，如楼梯梁。 梁的截面高度与跨度之比一般为1/81/16，高跨比大于1/4的梁称为深梁。 梁的截面高度通常大于截面的宽度，但因工程需要，梁宽大于梁高时，称为扁梁。 梁的高度沿轴线变化时，称为变截面梁。,4.2 梁,梁按截

13、面形式可分为： 矩形梁、T形梁、倒T形梁、花蓝梁、L形梁、Z形梁、槽形梁、箱形梁、空腹梁、迭合梁等。,矩形截面梁,T形截面梁,花蓝梁,梁按材料可分为： 钢梁、钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁、木梁以及钢与混凝土组成的组合梁等。 梁按支承方式可分为： 简支梁：梁的两端搁置在支座上，支座仅使梁不产生垂直移动，但可自由转动。 悬臂梁：梁的一端固定在支座上，使该端不能转动，也不能产生水平和垂直移动，称为固定支座； 连续梁：有两个以上支座的梁。,梁按其在结构中的位置可分为： 主梁、次梁、连梁、圈梁和过梁。 次梁一般直接承受板传来的荷载，再将板传来的荷载传递给主梁。 主梁除承受板直接传来的荷载外，还承受次梁传

14、来的荷载。 连梁主要用于连接两榀框架，使其成为一个整体。 圈梁一般用于砖混结构，将整个建筑围成一体，增强结构的抗震性能。 过梁一般用于门窗口的上部，用以承受洞口上部结构的荷载。,柱是工程结构中主要承受压力，有时也同时承受弯距的竖向构件。 柱按照截面形式可分为：方柱、圆柱、管柱、矩形柱、工字形柱、H形柱、L形柱、十字形柱等。 按其材料分为：石柱、砖柱、砌块柱、木柱、钢柱、钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱和各种组合柱。 按照柱的破坏特征或长细比可分为：短柱、长柱及中长柱。 按受力可分为：轴心受压柱和偏心受压柱。,4.3 柱,以在一个平面内受力的由曲线（或折线）形构件组成的结构，来承受整个房屋的竖向荷载和

15、水平荷载，广泛用于拱桥，在房屋建筑中应用较少，其典型应用为砖混结构中的砖砌门窗圆形过梁，也有拱形的大跨度结构。拱按铰数可分为三铰拱、无铰拱、双铰拱、带拉杆的双铰拱。,4.4 拱,双铰拱(最常见，制作安装方便，较经济，温度应力低),三铰拱(应用不广，结构复杂),无铰拱(最经济，须设强支座，温度应力高),拱结构,南京明孝陵,5 单层与多层建筑,5.1 单层建筑,单层建筑按使用目的可分为民用单层建筑和单层工业厂房。 民用单层建筑一般采用砖混结构，即墙体采用砖墙，屋面板采用钢筋混凝土板。 单层厂房一般采用钢筋混凝土或钢结构柱，屋盖采用钢屋架结构。按结构形式可分为：排架结构和刚架结构。 单层工业厂房通常

16、由下列构件组成： 屋盖结构、吊车梁、柱子、支撑、基础和维护结构。,钢筋混凝土排架结构 （a）单跨厂房；（b）双跨厂房 （c）混合层次；（d）多跨厂房,图11.3 钢框架结构,5.2 大跨度建筑 大跨度结构是指跨度大于60m的建筑。它常用于展览馆、体育馆、飞机库等。 结构形式主要有： 网架结构、网壳结构、悬索结构、索膜结构、充气结构、薄壳结构、应力蒙皮结构等。,5.2.1 网架结构,网架结构示例平板网架,网架结构由多根杆件按照一定的网格形式，通过节点连接而成的空间结构，具有空间受力、重量轻、刚度大、可跨越较大跨度、抗震性能好等优点，因其为空间结构，故一般称为空间网架。其杆件多采用钢管或型钢，现场安装。,网架表示法,两向正交斜放,两向斜交斜放,首都体育馆平面尺寸99m112.2m，为我国矩形平面屋盖中跨度最大的网架； 上海体育馆平面为圆形，直径110m，挑檐7.5m，是我国目前跨度最大的网架结构； 1999年新建成的厦门机场太古机库，平面尺寸31