建筑结构及选型资料

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1、建筑结构体系及选型,绪 论,一、 为什么要学习建筑结构体系及选型 建筑结构选型是作为一个建筑师必须具备的基本能力 （1）建筑设计方案阶段建筑师必须考虑的问题 （2）注册建筑师必考的内容之一 （3）认真贯彻国家建筑方针：“安全、适用、美观、经济”应具备的基本功能 2. 建筑结构的合适与否直接决定建筑方案可行性及实施性 实例：图书馆 3. 建筑结构选型是建筑力学、建筑结构应用的直接体现，同时也体现过建筑师的基本素质。,第一小节,二、如何学好建筑结构选型 要有一定的建筑力学知识 （1）要掌握建筑构件及建筑结构受力的基本类型,轴向力（轴力） 拉力压力 剪力（横向力） 扭矩（力偶）平行构建横切面 弯矩（

2、力偶）垂直于构建横截面,内 力,（2）要掌握构建的基本变形 构建的基本变形有四种：,拉压变形 剪切变形 扭转变形 弯曲变形,变形类型,（3）要学会把复杂变形分解成简单变形,2. 要有一定的建筑结构知识 （1）建筑结构的分类 按材料分类 刚性结构 砖、石结构、砖混结构、砼结构 特 点：主要由脆性材料组成，脆性材料是主要承力材料。 范 围：以竖向受力荷载为主，小跨度，低层及多层建筑、 基础大坝等块体结构,柔性结构：主要以弹性材料作为主要承力材料，如： 钢筋砼结构、钢结构、网架结构、悬索结构 接受力特性分类： 梁板结构 2. 框架结构 3. 排架结构 4. 剪力墙结构 5. 框架剪力墙结构 6. 简

3、体结构 7. 网架结构 8. 拱结构 9. 壳结构 10. 悬索结构 11. 膜结构,(2)各结构类型的应用范围 略（后面章节具体论述） 3. 要有一定建筑材料知识 脆性材料：砖、瓦、砂、石、砼 特点：耐压、不耐拉、抗剪能力差 弹性材料：钢材 特点：抗压、抗拉能力相当，抗剪能力较差 三、建筑结构选型对建筑学专业的学生的要求 主要是定性了解，不要求作定量计算 要了解选型的原则 要掌握各个结构体系的适用范围,第二小节,建筑结构形式的影响因素及其与建筑的关系 (一)影响因素 建筑材料 建筑技术 社会需求 (二)与建筑的关系 影响建筑的风格 影响和发展了建筑艺术 扩大了建筑物的应用范围,第三小节,结构

4、的艺术表现力： 这一节主要介绍建筑结构非建筑结构功能。 一 、结构本身富含美学的表现力，是构成建筑艺术形象的重要因素。 等强梁的结构美 拱劵结构的结构美 薄壳结构的结构美 拱劵、斗拱、悬挑等，要善于把结构的形式美与建筑空间艺术美有机的结合，创造出建筑的内在美,最速水线 大屋顶（游泳馆）最速滑线方程 f(z)=ex+ ey z 双曲面方程 二、结构的美学表现力需要建筑师艺术再创造,第四小节-建筑结构选型的原则 总原则：安全、适用、美观、经济 具体有以下几个方面： 一、选择能充分发展材料性能的结构形式 （1）根据力学原理选择合理结构形式，使结构处于无弯矩状态，已达到受力合理，节约材料的目的。 梁

5、矩形 工字型 直线桁架 折线桁架,B. 拱（轴心受压） 两端周定拱 两端铰支拱 三铰拱 C. 悬索：主要承拉构件（轴心受拉构件） D. 薄壳结构：轴向受力 （2）合理调整结构弯矩峰值，使结构受力合理。 二、合理的选用结构材料 （1）充分利用结构材料的长处 （2）提倡结构形的优选组合 （3）采用轻质较强的结构材料,三、要充分考虑建筑功能要求（住宅、商业、教育、体育、宗教、宫殿） 四、 要控制合理的造价,Page 13,上 篇：平板结构体系,引 言： 平板结构和非平板结构： 平板结构：是以受弯为主的结构构件：梁、板、楼梯、柱、墙等。 非平板结构（曲面结构）以轴向受力为主结构类型 如：拱、薄壳、悬索

6、结构等。该结构能充分发挥结构性能。,第一章 一般平板结构,本章主要介绍建筑结构水平分系统中的一般平板结构。即最常见，量大面广的结构类型：即梁、板、楼梯，结构悬挑及工例实例。 1.1板式结构 板的定义 ( l1 l2 ) l3 2. 平板结构包含的内容：楼梯、屋盖板，以受弯为主墙板，楼梯段，阳台板等。 3. 板的分类 （1）接受力特征分类 单向板： l2l12 按短跨传力 双向板： l2/ l1 2 双向传力,（2）按支座的形式分类,四边固定 三边固定，一边简支。 两邻固定，两邻边简支。 两对边固定，两对边简支。 一边固定，一边简支，其它两边自由。 两邻边固定，两邻边自由。 一边固定，三边自由。

7、 三边简支，一边自由。,4. 板厚度的确定 板的厚度主要决定于板的跨度，同时要考虑荷载及支撑情况。具体估算见表1：,钢筋砼板截面尺寸估算参考值,1.2、梁板式结构： 与板式结构相比，梁板式结构受力合理，更节省材料，但静空受到限制。 1.21： 1）简支梁：（独立梁） （1）静定梁：支座约力差，利用沉降。 （2）梁截面尺寸，是由跨中弯矩决定， 跨度越大，梁高越大，为了经济， 跨度不宜过大。 （3）对于跨度很大，宜采用箱形结构。 （4）施工：多采用予制。,2）连续梁： （1）超静定梁： 刚度，抵抗变形能力强。 与简支梁相比，弯矩小，挠度小，布置灵活，可做成主次梁结构， 也可做成井字梁结构。总跨度可

8、比简支梁大。 （2）连续梁最大弯矩在支座处，梁最高截面在支座处，跨中挠度较小，便 于利用空间，如加腋。,（3）弹性较好，可产生内力重分布，提高抗破坏性能，节约材料； （4）不适宜应用于地基承载力不均匀的地段。 3）多跨简支梁： 如檩条，大桥的桥梁等。 1.22： 1）折线形梁：楼梯 板式楼梯 2）曲线式梁： 旋转楼梯，曲线外挑阳台 内力由：弯矩M 剪力Q 扭矩T,1.23、梁的截面尺寸确定： 钢筋混凝土梁的截面尺寸估算参考值,1.3、结构的悬挑： 悬挑结构目前应用越来越多，它可以提供优美的造型，开阔的空间，良好的视野。 另一方面，其受力特点比较独特，易破坏，可以特别论述按特别论述。,1.3.1

9、、悬挑梁的受力特点： 特点1：产生的内力大，变形大。 特点2：存在倾覆的可能。 1.3.2、结构的抗倾覆验算及措施： 1）抗倾覆验算： Ne /Pd1.5 2）措施： （1）拉力平衡 （2）压力平衡 （3）用压力支撑平衡,（4）用支撑和拉力相结合平衡 （5）用基础平衡 （6）用自重平衡 1.4、悬挑结构在建筑中的应用： 中央电视台 MOMA公寓 小结： 1、掌握受力特点及应用范围； 2、掌握各构件尺寸选择数据。,第二章 桁架与屋架,2.1、桁架与屋架的概念： 1）、桁架与屋架是杆件结构体系，整体相当于梁的作用，承受弯矩，而每一个杆件则是承受轴力。 2）、桁架与屋架适用于跨度大于18M的大跨度。

10、 3）、桁架可以平面桁架，也可以是空间桁架，可以是直线型也可以是折线及曲线型。4）、桁架可以是钢筋混凝土，钢材，木材。 2.2、屋架的形式与受力特点：2.2.1、屋架的受力特点： 1）、整体的受力构件，内力有弯矩和剪力。弯矩中间大，两端小，剪 力中间小，两端大，而每一个杆件均为轴力。,2）弦杆内力： M=NR 弦杆的内力是轴力。上压，下拉，大小相等方向相反形成的力矩， 即弯矩。 弦杆的主要作用是平衡弯矩。 3）腹杆内力： Y=V。 腹杆主要承受的剪力变形，主要是平衡剪力。,4）、不用形式屋架内力的分析比较（内力分布与外形的关系） M=Nh （1）当M为定值时，h越大，N越小 （2）当N为定值时

11、，h随M的变化而变化 2.3、屋架形式的选择和设计要求： 2.3.1. 1）屋架选型的影响因素：（1）使用要求 （2）跨度 （3）荷载大小 2）屋架矢高的确定： 主要由结构的刚度条件确定，就是一句最大挠度的数值，通过高跨比来确定。,2.3.2、屋架的设计要求： 主要由三项内容： 1）跨度： 三角屋架 ： L18m 梯形屋架 1836m 再大跨度最好应用钢屋架。 抛物线屋架：应用范围同上 折线形型：特点，受力合理，经济指标好。 平行屋架：多用钢屋架，多用于荷载大， 有悬挂式吊车。（托架） 无斜腹杆屋架： 跨度： 18L 36m 热加工车间，下沉式天窗。 2）高跨比： 1/10 1/4 坡度 1/

12、21/5 三角形： 1/101/4 坡度 1/5 1/2 梯形屋架：1/81/6（跨中） 1/121/10（端部）,3）屋架构件的宽度：宽度由上弦宽度确定，压杆稳定性要求，构造要求。 4）特点： 2.4、平面桁架的空间支撑与空间桁架： 2.4.1、平面桁架的空间支撑： 1）平面桁架空间支撑的作用： （1）保证屋架平面外的空间刚度和整体稳定 A、施工阶段：纵向支杆，檩条及垂直支撑， B、使用阶段：屋盖支撑系统，及屋盖结构自身共同完成，檩条，大型屋面板。 （2）屋架支撑的布置： A、常用支撑的种类,上弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑，下弦纵向水平支撑， 纵向垂直支撑，纵向水平支杆。,B、设置原则：

13、 总的原则： 上弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑，纵向垂直支撑。 无山墙承重，设在第一开间。 有山墙承重，设在第二开间。 有伸缩缝设在伸缩缝两侧的第一开间， 当建筑物长度大于40m，应加设一道上述支撑。 具体设置方法：,第三章 刚架结构与排架结构,3.1、刚架结构与排架结构的概念： 1、结构特点： （1）相同点：都由直杆组成，都为单层结构； （2）不同点：结点不同：前者为刚结点，后者为铰结点。 2、受力特点的异同： 刚架：跨中弯矩小，内力分析较均匀，M峰值小。 （1）垂直荷载作用 排架：M峰值大。 刚架：柱的M峰值小。 （2）水平荷载作用 （主要对柱的影响） 排架：柱的Mmax大。,3.2、刚

14、架结构与排架结构的种类及受力特点： 3.2.1、刚架结构种类及受力特点： 1、种类：无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架。 组成多跨刚架。 2、受力特性。 门式刚架的结构特点与适用范围 横梁与柱子的连接为刚接 与铰接相比，刚架下横梁的跨中弯矩得以减少，故能适用于更大的跨度,杆件少，制作方便，结构内部空间大，便于利用 广泛应用于工业厂房（吊车起重量不能太大）、体育馆、仓库、礼堂、食堂等建筑 门式刚架从材料上来看，可采用钢筋混凝土结构或钢结构 门式刚架的类型与构造 从结构上来分类可分为：无铰刚架、两铰刚架和三铰刚架等三种 无铰刚架属于超静定结构，结构刚度大，但柱底弯矩较大（基础造价大），且地基不均匀沉降会

15、导致附加内力，应用很少。,三铰刚架属于静定结构，柱底无弯矩，且不会产生附加内力，但刚度较差，适用于小跨度和地基较差的情况 两铰刚架与三铰刚架的情况较为接近，钢结构常用该形式 门式刚架的外形选择主要考虑建筑排水和建筑造型的需要 主要分为：单跨，双跨，多跨，带毗屋，带挑檐等形式,门式刚架钢结构体系主要包括： 主结构 刚架，吊车梁 次结构 檩条，墙架柱（抗风柱），墙梁 支撑结构 屋盖支撑，柱间支撑，系杆 围护结构 屋面系统（屋面板、采光板、通风器等），墙面系统（墙板、门窗）,3.2.2、排架结构的种类及受力特点： 排架结构简介 排架结构一般由预制的钢筋混凝土屋架、吊车梁、柱、基础等组成， 多用于单层

16、工业厂房。 工业厂房与民用房屋相比，基建投资多，占地面积大，常受生产工艺条件的制约。 排架结构传力明确，构造简单，有利于实现设计标准化、构件生产工业化以及施工机械化，提高建筑工业化水平。,2. 排架结构的类型 柱头与屋架铰接，柱脚与基础刚接 根据生产工艺与使用要求，排架可做成单跨和多跨，亦可做成等高、不等高和锯齿形等 跨度可达30m，高度可达30m以上，吊车吨位可达150t以上,3. 排架结构的组成 单层厂房排架结构通常由屋面板、屋架、吊车梁、排架柱、抗风柱、基础梁、基础等构件组成。 上述构件分别组成屋盖结构、横向平面排架、纵向连系体系、围护结构等 （1）屋架结构：分为有檩体系与无檩体系，有檩体系由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑组成，无檩体系由大型屋面板、屋架及屋盖支撑组