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1、结构概念和体系结构概念和体系StructuralConceptsandSystems 主讲：主讲： 计学闰计学闰 2007 2007年年9 9月月1818日日哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院SchoolofCivilEngineering,HarbinInstituteofTechnology吹溜洼复难缎勘将怨屿俘墩棋瓜耽赊涎酌鹰揭败掌框捎靳蕉桃尸搀骸冷澄结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/20241 本课程教材采用本课程教材采用高等教育出版社出版高等教育出版社出版的新世纪土木工程系的新世纪土木工程系列教材列教材结构概念和结构概念和体系体系一书，由哈尔一书，由
2、哈尔滨工业大学计学闰、滨工业大学计学闰、王力编著，王力编著，20042004年年1111月出版。书后附有月出版。书后附有结构概念和体系结构概念和体系配套电子教案配套电子教案（精简（精简版）。版）。貉柏够怕疥鲁池砰息即僚娃搔烩挺脱犁炒参采霸筷邻君苑嫩则凋厦毡嘴珊结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/20242参考书参考书结构概念和体系结构概念和体系（第二版）中文版（第二版）中文版 美美 林同炎等编著林同炎等编著中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社19991999年出版年出版已腆符格阅兄辫垛瘁恫饲展殷饥侠椿潘捏剁灸涛剂桐辰讨藻契刑撬敖纱持结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22
3、/20243绪绪 论论(Introduction ) (Introduction ) 第一章第一章 一些重要的结构概念一些重要的结构概念(Some Important Concepts of Structure)(Some Important Concepts of Structure) 第二章第二章 结构设计中的总体问题结构设计中的总体问题 (The General Problems in Structural Design ) (The General Problems in Structural Design )第三章第三章 结构的水平体系结构的水平体系(The Horizontal S
4、ystems of Structure )(The Horizontal Systems of Structure )第五章第五章 工程实例简介工程实例简介(Introduction to Engineering Examples )(Introduction to Engineering Examples )第四章第四章 结构的竖向体系结构的竖向体系(The Vertical Systems of Structure )(The Vertical Systems of Structure )提提 纲纲 (Outline) (Outline)嫩尼三窗熙稽郑遵隋孺鸯鸡孪彪木绝弓过湖恢酌儿鄂镁谅窍
5、征枫妓腑站仕结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/20244绪 论（Introduction）结结构构概概念念结结构构体体系系课课程程意意义义琶皖息殊隶翁赡哉揍井腕准忠熟萎揉啼狸多派挑濒朵缠胚档盅梯可夜金约结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/202450.1 Significance of the Course (1)0.1 Significance of the Course (1)随着科学技术的飞速发展随着科学技术的飞速发展专业之间的联系常被忽视，使学生的知识变得零碎了专业之间的联系常被忽视，使学生的知识变得零碎了专业和学科专业和学科之间的分工之间的分工越来越细越
6、来越细这对科学技这对科学技术的发展是术的发展是非常必要的非常必要的但过细的分但过细的分工有时也带工有时也带来一些弊病来一些弊病平时只重视平时只重视构件的设计计算，构件的设计计算，而对结构体系的而对结构体系的构成及其重要性构成及其重要性认识不足。认识不足。有的学生虽能有的学生虽能求解复杂的力学问求解复杂的力学问题，却不会从简单题，却不会从简单的结构构件中抽象的结构构件中抽象出计算简图出计算简图; ;有的学生虽有的学生虽能设计高层或大能设计高层或大跨建筑，但对最跨建筑，但对最基本的结构概念基本的结构概念理解不深理解不深; ;作为一名合格的建筑师作为一名合格的建筑师或结构工程师应在或结构工程师应在设
7、计的最设计的最初阶段初阶段作出结构决定，对结作出结构决定，对结构进行定性判断，并能够较构进行定性判断，并能够较快地作出近似的定量分析。快地作出近似的定量分析。富揖幂兜露癣勺该息鼻蘑健软饭登已巾绵估歌桑二檬弯姆晾箱贸振酸留偿结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/202460.1 Significance of the Course (2)0.1 Significance of the Course (2) 招招标标书书工程结构的设计进程工程结构的设计进程初初步步设设计计施施工工图图设设计计方方案案设设计计茶碉丑指串奄烫霜蜂痔添岛捏粹柄践徐令萄缓禁隆板谁焊枚砾补审酱喂拱结构概念和体系第
8、0章结构概念和体系第0章7/22/202470.1 Significance of the Course 0.1 Significance of the Course 先进的设计思想先进的设计思想充分地体现出来充分地体现出来通过通过方案设计方案设计结结 构构 工工 程程 师师在特定的建筑空间中用整体概念来设计在特定的建筑空间中用整体概念来设计结构，并能有意识地利用总结构体系与各基结构，并能有意识地利用总结构体系与各基本体系之间力学关系。本体系之间力学关系。主要任务主要任务不仅能精确地计算和分析一个给定的体不仅能精确地计算和分析一个给定的体系或构件。同时也要求具备丰富、踏实的整系或构件。同时也要
9、求具备丰富、踏实的整体结构概念和基本体系的相互比较概念。体结构概念和基本体系的相互比较概念。同时同时国际上公认的国际上公认的优秀结构，都是由优秀结构，都是由一种或几种体系有一种或几种体系有机结合而成。机结合而成。哩网汁谰给琉血捣骆韩捌檀族垮泻绸昼漏汁制侯挨豺谢慧腺庆护居粘袜镍结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/202480.1 Significance of the Course 0.1 Significance of the Course 本课程是一门理论与实际联系密切，多学科综合性的专业课本课程是一门理论与实际联系密切，多学科综合性的专业课引导学生深入理解结构概念，学会从房屋
10、总体（而引导学生深入理解结构概念，学会从房屋总体（而不是结构构件）来分析和理解结构体系。介绍和分析各种不是结构构件）来分析和理解结构体系。介绍和分析各种常见的水平结构体系、竖向结构体系和工程实例。常见的水平结构体系、竖向结构体系和工程实例。介绍国内外著介绍国内外著名的建筑结构名的建筑结构剖析典型剖析典型的工程的工程钢钢结结构构施施工工技技术术钢钢筋筋混混凝凝土土及及砌砌体体结结构构经经济济学学等等建建筑筑设设备备力力学学房房屋屋建建筑筑学学目的在于对各门目的在于对各门课程作横向连系课程作横向连系炎莹搔豪向也苦淡知敛猛话氯淌歌首绩废租傻咎雁知赦侩管咕履讳榷撅耽结构概念和体系第0章结构概念和体系第
11、0章7/22/202490.1 Significance of the Course 0.1 Significance of the Course 使使学生学生 开阔开阔视野视野了解作为建了解作为建筑功能和形式因筑功能和形式因素的结构体系的素的结构体系的基本类型及组成基本类型及组成了解和掌握了解和掌握建筑方案中空间建筑方案中空间形式和结构性能形式和结构性能的相互关系的相互关系 理解理解和体会一和体会一些重要的些重要的结构概念结构概念学学会会从从工工程程中中抽抽象象出出计计算算简简图图，用用近近似似方方法法快快速速估估算算和和比比较较各各种种设设计计方方案案，使使得得在在房房屋屋设设计计的的最最
12、初初阶阶段段就就能能保保证证建建筑筑设设计计与与结结构构设设计计的的基基本本协协调调。了了解解世世界界建建筑筑业业的的现现状以及我国建筑业的发展方向，以提高学生的专业素质。状以及我国建筑业的发展方向，以提高学生的专业素质。剖析典型工程，介绍国内外著名的建筑结构剖析典型工程，介绍国内外著名的建筑结构究孙秤凳谢蜗蚜疟澄汪钟腾冀团裳肩宅莎昔升础难铡阶佳躯荡愁千年湘霞结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/2024100.1 Significance of the Course 0.1 Significance of the Course 一栋优秀的现代建筑必然是众多专业密一栋优秀的现代建筑
13、必然是众多专业密切配合、创造性合作的成果。切配合、创造性合作的成果。建筑物建筑物材料材料经济经济设备设备施工施工结构结构建筑建筑其它其它要加强各学科之间的相互渗透，要加强各学科之间的相互渗透，使建筑、结构、设备、环境达到完美统一。使建筑、结构、设备、环境达到完美统一。凋探乳敛疟炕北酷檀洒泉址荒虹不穴怎傲构购瞅轩奢哩预郁弯保蕴案拟倒结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/2024110.1 Significance of the Course 0.1 Significance of the Course 艾菲尔铁塔艾菲尔铁塔从力学方面从力学方面:铁塔可看成是嵌固铁塔可看成是嵌固在地上的
14、悬臂梁，对于在地上的悬臂梁，对于高耸入云的铁塔来说，高耸入云的铁塔来说，风荷载是其主要荷载，风荷载是其主要荷载，由于铁塔的总体外形与由于铁塔的总体外形与风荷引起的弯矩图相似，风荷引起的弯矩图相似，因此充分利用了塔身材因此充分利用了塔身材料的强度和刚度，受力料的强度和刚度，受力非常合理；非常合理；风风荷荷下下的的弯弯矩矩图图M以以巴巴黎黎艾艾菲菲尔尔铁铁塔塔（EiffelTower）为为例例，原原是是18891889年年为为纪纪念念法法国国大大革革命命胜胜利利一一百百周周年年及及巴巴黎黎世世博博会会而而建建的的标标志志性性建建筑筑，高高320 320 m m，为为当当时时世世界界第第一一高高度度
15、，用用钢钢9000t9000t。它它不不仅仅满满足足了了标标志志性性建建筑筑及展览功能，并且由于其精美设计，一直保留至今。及展览功能，并且由于其精美设计，一直保留至今。 邹摘练鸣邻杏韩闸怕豹蔽遇额蕉谍搂阐趋约屠键葛疑藤刽葛估枷肖召院兴结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/2024120.1 Significance of the Course 0.1 Significance of the Course 艾菲尔铁塔艾菲尔铁塔从建筑方面从建筑方面:现现在在，艾艾菲菲尔尔铁铁塔塔已已成成为为巴巴黎黎和和法法国国的的象象征征。可可见见一一栋栋优优秀秀的的建建筑筑在在社社会会、政政治治、经
16、经济济和和文文化化中中所所起起的的重重大大作作用用。每每年年 600600多多万万旅旅游游者者登登塔塔观观光光，旅旅游游收收入入也十分可观。也十分可观。电镁膜锤柔惜氦插翠追羡绣湿打经隶惰酞涨吵销拐哦归壮貌赫室砧扇愿游结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/2024130.1 Significance of the Course 0.1 Significance of the Course 艾菲尔铁塔艾菲尔铁塔从从结结构构方方面面：底底部部斜斜框框架架轻轻易易地地跨跨越越了了大大街街，车车流流人人流流在在塔塔下下畅畅通通无无阻阻，更更显显铁铁塔塔的的雄雄伟伟壮壮观观。艾艾菲菲尔尔铁铁塔
17、塔可可谓谓建建筑、结构完美统一的代表。筑、结构完美统一的代表。哄匝晋香伸嘛抗肥伊赢煞腺潮恫芜阂茬活间粒离磐愁掂谴谱剧眩战蜡腺拯结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/2024140.1 Significance of the Course 0.1 Significance of the Course 艾菲尔铁塔艾菲尔铁塔巧板拦巨弧笼谤荚挂域怂袍顺粳颁阁给咸饥泌拜别鼠郡义肢狭籍优钡愿收结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/2024150.1 Significance of the Course 0.1 Significance of the Course 艾菲尔铁塔艾菲尔铁
18、塔险熄叼沟被遥泪诸芯汉为绸赊器坠惕姿勃辰英面逞煤檀链镭酌镶明挛豢圭结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/202416例：双曲抛物面冷却塔（例：双曲抛物面冷却塔（CoolingTowerwithhyperbolicparaboloidShell）从工艺方面：从工艺方面：汽汽轮轮机机的的效效率率和和进进汽汽温温度度与与出出汽汽温温度度之之差差有有关关，温温差差越越大大，效效率率越越高高，所所以以要要用用水水来来冷冷却却汽汽轮轮机机。冷冷却却水水被被加加热热后后，用用管管道道送送到到冷冷却却塔塔顶顶部部喷喷洒洒下下来来，并并通通过过滴滴水水板板尽尽量量延延长长热热水水下下落落的的路路程程
19、，同同时时冷冷空空气气从从冷冷却却塔塔下下部部进进入入塔塔内内，与与热热水水进进行行热热交交换换，被被加加热热的的冷冷空空气气体体积积膨膨胀胀，容容重重减减轻轻，缓缓缓缓上上升。升。人人们们在在世世界界各各地地的的火火电电厂厂附附近近常常见见到到钢钢筋筋混混凝凝土土双双曲曲抛抛物物面面冷冷却却塔塔（ReinforcedConcreteCoolingTowerwithhyperbolicparaboloidShell），其功能是要冷却汽轮机中被加热了的冷却水。其功能是要冷却汽轮机中被加热了的冷却水。双双曲曲抛抛物物面面冷冷却却塔塔塔塔身身中中部部略略细细，加加速速了了空空气气上上升升速速度度，形
20、形成成上上拔拔力力，加加速速空空气气流流动动。到到塔塔身身上上部部，上上升升的的空空气气被被继继续续加加热热，体体积积更更加加膨膨胀胀。此此时时，上上部部塔塔身身略略为为放放宽宽，减减少少了了上上升升空空气气的的阻阻力力，有有利利于于空空气气流流动动。可可见见，双双曲曲抛抛物物面面薄薄壳壳冷冷却塔在冷却工艺上是很合理的。却塔在冷却工艺上是很合理的。热水热水冷冷空空气气滴滴水水板板撒艾灸赣夏裸稗圾斩汞耳阉太局危威皮袁壮黄兆内瞻协缝透意眠舱婪拜午结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/202417例：双曲抛物面冷却塔例：双曲抛物面冷却塔(CoolingTowerwithhyperboli
21、cparaboloidShell)从结构方面从结构方面： 圆圆形形平平面面与与矩矩形形平平面面相相比比风风荷荷载载可可减减少少约约30%30%，塔塔身身下下部部外外形形与与风风荷荷载载作作用用下下的的弯弯矩矩图图相相似似，逐逐渐渐加加大大的的直直径径对对塔塔身身稳稳定定性性十十分分有有利利，使使自自上上而而下下逐逐渐渐增增大大的的结构自重均匀分布。结构自重均匀分布。从施工方面从施工方面：双双曲曲抛抛物物面面是是一一个个旋旋转转曲曲面面，可可由由一一根根倾倾斜斜母母线线绕绕纵纵轴轴旋旋转转而而成成，曲曲面面上上存存在在两两个个母母线线方方向向。即即曲曲面面上上任任一一点点都都存存在在两两根根曲曲
22、面面上的直线，施工比较方便上的直线，施工比较方便。轴线轴线母母线线劫喉环等畴蕴型涡装遏提把甫必开镑芽柳休痕犬匝侦驶助霉婶愚晴榷酚剥结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/202418例：双曲抛物面冷却塔（例：双曲抛物面冷却塔（CoolingTowerwithhyperbolicparaboloidShell）双双曲曲抛抛物物面面冷冷却却塔塔可可谓谓建建筑筑造造型型、结结构构形形式式和和使使用用功功能能的的完完美美结结合合，世世界界各各地地到到处处都都可可看看到到双双曲曲抛抛物物面面冷冷却却塔塔。可可见见，即即使使设设计计象象冷冷却却塔塔这这样样一一种种工工程程构构筑物筑物也要求设计者
23、具有渊博的知识。也要求设计者具有渊博的知识。双双曲曲抛抛物物面面冷冷却却塔塔优优美美的的结结构构形形式式，加加上上冉冉冉冉升升起起的的水水气气形形成成地地平平线线上上一一道道美美丽丽的的风风景景线线，十十分分壮壮观观。采采用用双双曲曲抛抛物物面面壳壳这这种种薄薄壁壁空空间间结结构构，受受力力合合理理，自自重重轻轻，不不但但安安全全可可靠靠，也也经经济济合合理。理。罚哎瞻哑窑咱豁鄙秽管蹭杭撬停群丝咎澎捡鞘腾躁农抡义脾拣和武峦领腺结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/202419声音聚焦声音聚焦Sonic FocussingSonic Focussing球球形形或或抛抛物物面面形形的的
24、屋屋盖盖结结构构( (壳壳体体或或拱拱结结构构) )，若若曲曲面面的的焦焦点点位位置置处处理理不不当当，会会形形成成声声音音聚聚焦焦。在在焦焦点点附附近近，强强大大的躁音会使人难以忍受，严重影响使用功能。的躁音会使人难以忍受，严重影响使用功能。改改变变曲曲率率或或加加设设吊吊顶顶，可可以以减减少少或或消消除除这这种种声声聚聚焦焦的的现现象象。可可见见，在在设设计计的的方方案案阶阶段段，应应注注意意基基本本的的建建筑筑功功能能、空空间形式与结构体系的协调一致。间形式与结构体系的协调一致。(b)(a)(b)(a) 拱形天棚的声聚焦现象拱形天棚的声聚焦现象霹陷致疮择婉私暮毕仍粹督院尧己诡阎债毕潭称恃
25、褒捷袭醇酌绎贤歪锚衍结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/2024200.1 Significance of the Course 0.1 Significance of the Course 更深入地理解和体会一些重要的结构概念更深入地理解和体会一些重要的结构概念本课程的本课程的意义意义了解作为了解作为建筑功能和形建筑功能和形式因素的结构式因素的结构体系的基本类体系的基本类型及组成型及组成了解和掌了解和掌握建筑方案握建筑方案中空间形式中空间形式和结构性能和结构性能的相互关系的相互关系学会用近似方法学会用近似方法快速估快速估算和比较算和比较各种设计方案各种设计方案学会从工程中学会从
26、工程中抽象出计算简图抽象出计算简图使得在房屋设计使得在房屋设计的方案阶段就能保的方案阶段就能保证建筑设计与结构证建筑设计与结构设计的基本协调。设计的基本协调。絮霄绑窟菱寸浆洪伏陵漏朋筒佛珐末徒藩贞磁绎袖丫匝日瓣咽替决讹擞美结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/202421 概 述（IntroductionIntroduction） 结结构构概概念念结结构构体体系系课课程程意意义义赏饵委昼诛缸恋挠级奎幌雕品比悉炕虚痔帮郡瑶迹迈桂濒针弘庐郊姥匆嘱结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/2024220.2 0.2 Structural ConceptsStructural Co
27、ncepts (1) (1)自自 重重结构结构(Structure)是建筑物的基本受力骨架是建筑物的基本受力骨架 外部荷载作用外部荷载作用变形作用变形作用环境作用环境作用 结构自结构自重，如梁、重，如梁、板、柱、墙板、柱、墙及构造层荷及构造层荷重等；重等；活荷活荷载、风荷载、风荷载、雪荷载、雪荷载、地震载、地震作用等；作用等；温度变化引温度变化引起的变形、地基起的变形、地基沉降、结构材料沉降、结构材料的收缩和徐变变的收缩和徐变变形等；形等；阳光、阳光、雷雨、海水、雷雨、海水、大气污染作大气污染作用等。用等。结构失效将带来生命和财产的巨大损失。结构失效将带来生命和财产的巨大损失。因此在设计中要对
28、结构有因此在设计中要对结构有最基本的功能要求最基本的功能要求。骄井鼎滤致焰弧禽粘癣砾匠尹灵过闻驼抢换责迫耘咏亡夷季耀移庄徊舍庚结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/2024230.2 0.2 Structural ConceptsStructural Concepts (2) (2)安全安全Safety 适用适用Serviceability耐久耐久 Durability在偶然事故在偶然事故后后(afteranaccident)仍能仍能保持结构的整体保持结构的整体稳定性稳定性（GeneralStability）影影影影响响响响因因因因素素素素1.失效（破坏）失效（破坏）后果后果是否严
29、重是否严重2.2.失效（破坏）失效（破坏）预兆预兆是否明显是否明显3.3.失效（破坏）失效（破坏）概率概率的大小的大小在结构局部遭到破坏在结构局部遭到破坏后，仍能保持有足够的承后，仍能保持有足够的承载能力，不产生倾覆或失载能力，不产生倾覆或失稳，不产生过大的变形和稳，不产生过大的变形和裂缝，使损失控制在局部裂缝，使损失控制在局部范围内。范围内。结结 构构 的的 基基 本本 功功 能能 要要 求求TheBasicPerformanceofStructure世界上世界上没有绝对的没有绝对的安全可靠！安全可靠！所谓安全就所谓安全就是失效概率是失效概率小到人们可小到人们可以接受的程以接受的程度。度。症
30、棋棠莱谚晰按示职箔粤蠕表漆抉访阜砒邻寅称茨镰信来掩宿聚鲤迢墟瑶结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/2024240.2 0.2 Structural ConceptsStructural Concepts 纽约：长途汽车总站纽约：长途汽车总站工程中工程中常采用多次常采用多次超静定结构。超静定结构。当某个杆件当某个杆件遭到破坏后遭到破坏后结构会产生结构会产生内力重分布，内力重分布，保证结构整保证结构整体不倒塌。体不倒塌。牺晌憋寺佑徽蜗瞧胯墒如基岭涧挨璃跌往繁含含惊瓤萤兜咽灾劲提卜泌今结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/2024250.2 0.2 Structural C
31、onceptsStructural Concepts 一些重要的结构概念一些重要的结构概念一些重要的结构概念一些重要的结构概念(Some Important Concepts of Structure ) (Some Important Concepts of Structure ) (Some Important Concepts of Structure ) (Some Important Concepts of Structure ) 1.1 1.1 基本受力状态基本受力状态 ( (The Basic Mechanical StatesThe Basic Mechanical State
32、s) )1.2 1.2 材料对结构的影响材料对结构的影响( (The Effects of Material on Structure The Effects of Material on Structure ) )1.3 1.3 关于构件尺度的概念关于构件尺度的概念( (The Concepts of Members Dimension The Concepts of Members Dimension ) )1.4 1.4 构件构件受力后的变形受力后的变形( (The Deformations of Member after Loading The Deformations of Memb
33、er after Loading ) )1.5 1.5 预应力的概念预应力的概念( (The Concepts of Pre-stress The Concepts of Pre-stress ) )破烷舒伊极毖狗霍庄化白苏银咆喳盗黔肖昆瓦轿贾瑞堪祈赞逻铸瘫枣负亮结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/202426 概 述 （IntroductionIntroduction） 结结构构概概念念结结构构体体系系课课程程意意义义六无功奶蚜导藩窟俺眶池埃硷典莉跃迸怯底三疚征石辗早啮胆旭枣饺侦饼结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/202427结构体系：结构体系：是是由许多结构构
34、件有效地组合起来由许多结构构件有效地组合起来的的结结构构的整体，用的整体，用以承受各种以承受各种可能的可能的外部作用。外部作用。0.3 0.3 结构体系结构体系(Structural Systems)(Structural Systems)和其他体系（系统）和其他体系（系统） 仅仅为人类提供一个挡风避雨的场所仅仅为人类提供一个挡风避雨的场所不仅要为人们提供有效的空间和环境，不仅要为人们提供有效的空间和环境，还提供良好的还提供良好的设备和其它环境保障系统设备和其它环境保障系统早期的早期的房屋房屋现代的现代的建筑建筑阅眷差浸漂厄悼洱竣盛逝猪单而峰瞥哲家磅旦苹尹挣俯樟椿鳖怯烙省势叙结构概念和体系第0
35、章结构概念和体系第0章7/22/2024280.3 0.3 结构体系结构体系( (Structural Systems)Structural Systems)和其他体系（系统）和其他体系（系统）水水(WaterandWastewater)一幢现代建筑中的其他设施系统主要有一幢现代建筑中的其他设施系统主要有 暖暖(Energy)电电(ElectricalandInformationworks) 上水系上水系统、排水系统、排水系统、消防水统、消防水系统等系统等 能源系统包能源系统包括煤气、燃油、括煤气、燃油、蒸汽、热水、采蒸汽、热水、采暖或空调系统等暖或空调系统等 动力电和照明电系统、应急动力电和
36、照明电系统、应急照明系统、电报、电传、电话、照明系统、电报、电传、电话、电视、信息网络系统、信息传电视、信息网络系统、信息传感系统、安全监控系统等感系统、安全监控系统等这这些些系系统统都都有有其其各各自自的的特特殊殊要要求求，又又必必须须统统一一安安置置在在房房屋屋内内部部。既既要要保保证证这这些些设设施施正正常常有有效效地地运运行行，又又要要满满足足房房屋屋的的使使用用功功能能，有有时时会会发发生生一一些些矛矛盾盾，这这就就要要求求设设计计人人员员在在建建筑筑设设计的最初阶段计的最初阶段协调好各个系统的基本要求。协调好各个系统的基本要求。理红酿湃乔炮瑟景郁朽劲耳棋绕共舱聋酿赢苔俯兼糯割勘扭琢
37、惹删闺弓度结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/2024290.3 0.3 结构体系结构体系( (Structural Systems)Structural Systems)和其他体系（系统）和其他体系（系统） 例例如如，设设备备系系统统往往往往需需要要竖竖井井，通通风风管管道道，这这些些竖竖井井和和通通风风管管道道难难免免与与建建筑筑使使用用功功能能或或结结构构构构件件发发生生矛矛盾盾，这这就就需需要要在在总总体体方方案案中中给给予予充充分分考考虑虑，一一旦旦方方案案确确定定，各各专专业业系系统统的的设设计计已已完完成成，再再作作修修改改就就很很困困难难了了，有有时时会会造造成成
38、设设计计工工作作的的大大量量返返工工，或或严重影响使用功能。严重影响使用功能。图图示示为为锯锯齿齿形形纺纺织织厂厂中中风风道道与与结结构构构构件件的的结结合合，使使车车间间内内部整齐美观。部整齐美观。左左图图为为在在多多层层厂厂房房中中利利用用梁梁间间空空间间作作通通风风和和排排风风道道，使使结结构构系系统统和和通通风风系系统统有有机地结合在一起。机地结合在一起。 风道梁风道天沟出风口送风道回风道梁军丰茄虹剁潞淌缆碾哀盛僻姜钢曾穴怎孔币蛤躁曳月坛泽菏椽瘟廓较汇逊结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/202430以单层工以单层工业厂房中的业厂房中的屋架为例屋架为例0.3 0.3 结构
39、体系结构体系( (Structural Systems)Structural Systems)和其他体系（系统）和其他体系（系统） 结构体系结构体系荷荷载载结构构件结构构件构件设计时构件设计时内内力力构构件件设设计计配配筋筋计计算算结结构构设设计计在结构在结构体系中构件的受力状态与构件设计时的计算简图不完全相同体系中构件的受力状态与构件设计时的计算简图不完全相同设设计计屋屋架架时时我我们们只只考考虑虑用用屋屋架架来来承承受受作作用用在在屋屋架架平平面面内内的的荷荷载载，屋屋架架在在竖竖向向能能承承受受很很大大的的竖竖向向荷荷载载，也也有有很很大大的的抗抗弯弯刚刚度度。但但屋屋架架在在其其出出平
40、平面面方方向向( (垂垂屋屋架架平平面面方方向向) )的的刚刚度度和和承承载载力力都都非非常常小，甚至小到可以忽略不计。小，甚至小到可以忽略不计。但但是是，完完成成屋屋盖盖支支撑撑系系统统和和盖盖上上屋屋面面板板以以后后，屋屋盖盖就就成成为为一一个个刚刚度度很很大大的的“刚刚性性盘盘体体”，可可以以承承受受各各个个方方向向的的荷荷载载，协协调调各各柱柱的的变变形形，屋屋盖盖体体系系在在水水平平方方向向还还可可以以承承受受很很大大的的弯弯矩矩和和剪剪力力。此此时时，屋屋架架只只是是屋屋盖盖体体系系的的一一部部分分，甚甚至至只只相相当当于于整整个个屋屋盖盖系系统统的的“加加劲劲肋肋”。由由于于结结
41、构构体体系系的的有有效效高高度度很很大大，按按结结构构体体系系工工作作时时附附加加给给各各个个构构件件的的内内力力一一般般都都很很小小，在设计中常忽略不计，不会影响各构件的承载力。在设计中常忽略不计，不会影响各构件的承载力。稻孕萨函班隆舆物相徐最拖烯弹蛤橡踞饯夹唁丁歧玫蜡曹榴怂魏乔绦鞋窄结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/2024310.3 0.3 结构体系结构体系( (Structural Systems)Structural Systems)和其他体系（系统）和其他体系（系统） 如何将各结构构件组合如何将各结构构件组合成有效的结构体系，对结构设成有效的结构体系，对结构设计人员
42、来说，是十分重要的，计人员来说，是十分重要的，在高层建筑和抗震结构设计中在高层建筑和抗震结构设计中显得尤其重要。显得尤其重要。结构设计中都要求解结构内力，可是在许多结构设计中都要求解结构内力，可是在许多情况下，引起内力的荷载是含糊不清的。情况下，引起内力的荷载是含糊不清的。例如，地基例如，地基不均匀下沉引起不均匀下沉引起的结构内力。由的结构内力。由于地基和结构的于地基和结构的交互作用，实际交互作用，实际结构内力的大小，结构内力的大小，很难准确求得。很难准确求得。 再再如如，抗抗震震设设计计中中，地地震震本本身身就就是是个个随随机机量量，地地震震荷荷载载是是个个惯惯性性力力，它它与与结结构构刚刚
43、度度有有关关，随随着着地地震震的的发发展展，结结构构刚刚度度也也在在变变化化。尽尽管管我我们们对对地地震震已已进进行行了了许许许许多多多多的的调调查查研研究究，但但至至今今房房屋屋的的抗抗震震主主要要还还依依靠靠“概概念念设设计计”，即即提提高高结结构构的的整整体体性性，形形成成可可靠靠的的结结构构体体系系，以抵抗各种可能的不利作用以抵抗各种可能的不利作用。把房屋组成可靠的结构体系显得尤为重要把房屋组成可靠的结构体系显得尤为重要屈昭踪滋抑履琵臃雪纂燃但标赐巩怜垄窥轴尘沮牢敬吧缮吨傈讣许碌叛哄结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/202432下沉下沉下沉下沉下沉下沉0.3 0.3 结
44、构体系结构体系( (Structural Systems)Structural Systems)和其他体系（系统）和其他体系（系统） 以以常常见见的的混混合合结结构构房房屋屋为为例例，设设置置圈圈梁梁和和构构造造柱柱对对形形成成结结构构体体系系十十分分有有利利。当当地地基基产产生生不不均均匀匀沉沉降降时时，房房屋屋就就会会有有较较大大的的整整体体变变形形，如图所示。如图所示。我我们们可可把把整整个个房房屋屋看看作作一一受受弯弯的的“梁梁”， 当当房房屋屋中中部部下下沉沉时时，设设在在基基础础顶顶面面的的圈圈梁梁就就象象“梁梁”的的配配筋筋一一样样承承受受拉拉力力。尽尽管管圈圈梁梁的的配配筋筋很
45、很少少( (一一 般般 只只 配配 410410或或412)412)，然然而而这这根根“梁梁”的的有有效效高高度度相相当当于于房房屋屋总总高高，内内力力臂臂很很大大，很很少少的的几几根根钢钢筋筋就就可可以以承承受受很很大大的的弯弯矩矩，阻阻止止砌砌体体开开裂裂，并减少不均匀沉降。并减少不均匀沉降。当当房房屋屋两两端端下下沉沉时时，则则设设在在房房屋屋顶部的圈梁受拉，作用完全相同顶部的圈梁受拉，作用完全相同。 底底底底圈圈圈圈梁梁梁梁上上上上圈圈圈圈梁梁梁梁盂刹戒藕血庶箭白它簇流钓乍迈峡预采因贫牙嘲柏嘘重拉杨傲他面焊狠醚结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/2024330.3 0.3
46、 结构体系结构体系( (Structural Systems)Structural Systems)和其他体系（系统）和其他体系（系统） 从从这这个个例例子子中中我我们们可可以以看看出出，圈圈梁梁不不是是梁梁，只只是是一一个个受受拉拉杆杆件件，真真正正起起作作用用的的是是其其中中很很少少的的一一点点配配筋筋。圈圈梁梁的的混混凝凝土土只只是是钢钢筋筋和和砌砌体体共共同同工工作作的的媒媒体体，以以保保证证钢钢筋筋和和墙墙体体的的整整体体工工作作。当当我我们们正正确确认认识识到到圈圈梁梁是是一一个个受受拉拉杆杆件件后后，我我们们就就不不难难理理解解为为什什么么圈圈梁梁要要成成“圈圈”，圈圈梁梁不不能
47、能随随意意弯弯折折，圈圈梁梁的的钢钢筋筋不不能能有有“内折角内折角”，必须锚固可靠等，必须锚固可靠等。 汾域淡八甸煤哉疮打眠茅板王匡肿菜诵啦营禄的烁胰谗瑟灯俄蔼缺捣捅弥结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/2024340.3 0.3 结构体系结构体系( (Structural Systems)Structural Systems)和其他体系（系统）和其他体系（系统） 在在混混合合结结构构的的抗抗震震构构造造中中还还广广泛泛采采用用构构造造柱柱。构构造造柱柱和和圈圈梁梁一一样样，截截面面小小，配配筋筋少少，而而且且没没有有基基础础，往往往往不不被被重重视视。然然而而，构构造造柱柱和和
48、圈圈梁梁象象从从整整体体上上加加的的箍箍一一样样，把把房房屋屋紧紧紧紧地地捆捆绑绑在在一一起起，大大大大加加强了房屋的整体性强了房屋的整体性。地震中，尽管房屋的局部可能有损伤，构造柱地震中，尽管房屋的局部可能有损伤，构造柱和圈梁可保证房屋整体不散架，不塌落。从而有效和圈梁可保证房屋整体不散架，不塌落。从而有效地提高了房屋的抗震能力。不难看出，地提高了房屋的抗震能力。不难看出，构造柱也不构造柱也不是是“柱柱”，在抗震中它主要起捆绑作用，从抗震意，在抗震中它主要起捆绑作用，从抗震意义上讲，也义上讲，也只是个拉杆只是个拉杆。圈梁构造柱摔瞧饿湖看努黎揖淹夫拎简媒卿椎披荧祁堰五询谤霍孙柬亢鬃担湾责秸鞍结
49、构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/2024350.3 0.3 结构体系结构体系( (Structural Systems)Structural Systems)和其他体系（系统）和其他体系（系统） 以以上上只只是是简简单单地地介介绍绍了了圈圈梁梁和和构构造造柱柱在在混混合合结结构构房房屋屋体体系系中中的的作作用用，没没有有复复杂杂的的理理论论，只只是是作作为为实实例例举举出出，希希望望同同学学从从中中领领悟悟出出一一些些思思考考和和分分析析问问题题的的思思路路，加加深深对对结结构构性性质质和和结结构构体体系系的的认认识识和和体体会会。学学会会从从不不同同视视角角去去观观察察和和分分析析问问题题。关关于于结结构构体体系系的的概概念念在以后几章中还要详细讨论。在以后几章中还要详细讨论。第三章第三章 结构的水平体系结构的水平体系第四章第四章 结构的竖向体系结构的竖向体系结结构构体体系系首咕袱帽颂被事琴社腊押坠钟倡硒炕碉恒拭珊级蒲球灸导缸雕狡躯洁漳篱结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/202436The introductionThe introduction is Over is Over篇冰绅托练希爸韭樟藐椰钨嗣杀哑童睦漳归秦悯舵乳琐篇砒阉宜绞汉刚剩结构概念和体系第0章结构概念和体系第0章7/22/202437
