結構概念和體系第0章

1、結構概念和體系結構概念和體系 Structural Concepts and Systems （電子課件）（電子課件） 編制編制 ：計學閏：計學閏 高等教育出版社高等教育出版社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社緒緒 論論(Introduction )(Introduction )緒緒 論論( (Introduction ) ) 第第1 1章章 一些重要的結構概念一些重要的結構概念(Some Important Concepts of Structure) 第第2 2章章 結構設計中的總體問題結構設計中的總體問題 (The General Problems in Structural

2、Design )第第3 3章章 結構的水平體系結構的水平體系(The Horizontal Systems of Structure )第第5 5章章 工程實例簡介工程實例簡介(Introduction to Engineering Examples )第第4 4章章 結構的豎向體系結構的豎向體系(The Vertical Systems of Structure )緒 論（Introduction）結構概念結構概念結構體系結構體系課程意義課程意義0.1 0.1 本課程的意義本課程的意義隨著科學技術的飛速發(fā)展隨著科學技術的飛速發(fā)展專業(yè)之間的聯(lián)系常被忽視，使學生的知識變得零碎了專業(yè)之間的聯(lián)系常被

3、忽視，使學生的知識變得零碎了專業(yè)和學科專業(yè)和學科之間的分工之間的分工越來越細越來越細這對科學技這對科學技術的發(fā)展是術的發(fā)展是非常必要的非常必要的但過細的分但過細的分工有時也帶工有時也帶來一些弊病來一些弊病 平時只重視平時只重視構件的設計計算構件的設計計算，而對，而對結構體系結構體系的構成的構成及其重要及其重要性認識不足。性認識不足。 有的學生雖能有的學生雖能求解復雜的力學問求解復雜的力學問題，卻不會從簡單題，卻不會從簡單的工程結構中抽象的工程結構中抽象出出計算簡圖計算簡圖。 有的學生雖有的學生雖能設計高層或大能設計高層或大跨建筑，但對最跨建筑，但對最基本的基本的結構概念結構概念理解不深。理解不

4、深。 作為一名合格的建筑作為一名合格的建筑師或結構工程師應在師或結構工程師應在設計的設計的最初階段最初階段作出結構決定，對作出結構決定，對結構進行定性判斷，并能夠結構進行定性判斷，并能夠較快地作出近似的定量分析。較快地作出近似的定量分析。 0.1 0.1 本課程的意義本課程的意義 招標書招標書工程結構的設計進程工程結構的設計進程初步設計初步設計施工圖設計施工圖設計方案設計方案設計0.1 0.1 本課程的意義本課程的意義先進的設計思想先進的設計思想充分地體現(xiàn)出來充分地體現(xiàn)出來通過通過方案設計方案設計結結 構構 工工 程程 師師 在特定的建筑空間中用整體概念來設計在特定的建筑空間中用整體概念來設計

5、結構，并能有意識地利用總結構體系與各基結構，并能有意識地利用總結構體系與各基本體系之間力學關系。本體系之間力學關系。主要任務主要任務 不僅能精確地計算和分析一個給定的體不僅能精確地計算和分析一個給定的體系或構件。同時也要求具備豐富、踏實的整系或構件。同時也要求具備豐富、踏實的整體結構概念和基本體系的相互比較概念。體結構概念和基本體系的相互比較概念。同時同時 國際上公認的優(yōu)國際上公認的優(yōu)秀結構，都是由一種秀結構，都是由一種或幾種結構體系有機或幾種結構體系有機結合而成。結合而成。0.1 0.1 本課程的意義本課程的意義本課程是一門理論與實際聯(lián)系密切，多學科綜合性的專業(yè)課本課程是一門理論與實際聯(lián)系密

6、切，多學科綜合性的專業(yè)課 引導學生深入理解結構概念，學會從房屋總體（而不引導學生深入理解結構概念，學會從房屋總體（而不只是結構構件）來分析和理解結構體系。介紹和分析各種只是結構構件）來分析和理解結構體系。介紹和分析各種常見的水平結構體系、豎向結構體系和工程實例。常見的水平結構體系、豎向結構體系和工程實例。介紹國內(nèi)外著介紹國內(nèi)外著名的建筑結構名的建筑結構剖剖 析析典型工程典型工程鋼鋼 結結 構構施工技術施工技術鋼筋混凝土鋼筋混凝土及砌體結構及砌體結構經(jīng)濟學等經(jīng)濟學等建筑設備建筑設備力力 學學房屋建筑學房屋建筑學 目的在于對各門目的在于對各門 課程作橫向聯(lián)系課程作橫向聯(lián)系0.1 0.1 本課程的意

7、義本課程的意義 使使學生學生 開闊開闊視野視野 了解作為建了解作為建筑功能和形式因筑功能和形式因素的結構體系的素的結構體系的基本類型及組成基本類型及組成 了解和掌握了解和掌握建筑方案中空間建筑方案中空間形式和結構性能形式和結構性能的相互關系的相互關系 理解理解和體會一和體會一些重要的些重要的結構概念結構概念 學會從工程中抽象出計算簡圖，用近似方法學會從工程中抽象出計算簡圖，用近似方法快速快速估算估算和比較各種設計方案，使得在房屋設計的最初階段就能保和比較各種設計方案，使得在房屋設計的最初階段就能保證建筑設計與結構設計的基本協(xié)調。了解世界建筑業(yè)的現(xiàn)證建筑設計與結構設計的基本協(xié)調。了解世界建筑業(yè)的

8、現(xiàn)狀以及我國建筑業(yè)的發(fā)展方向，以提高學生的專業(yè)素質。狀以及我國建筑業(yè)的發(fā)展方向，以提高學生的專業(yè)素質。剖析典型工程，介紹國內(nèi)外著名的建筑結構剖析典型工程，介紹國內(nèi)外著名的建筑結構0.1 0.1 本課程的意義本課程的意義 一棟優(yōu)秀的現(xiàn)代建筑必然是眾多專業(yè)一棟優(yōu)秀的現(xiàn)代建筑必然是眾多專業(yè)密切配合、創(chuàng)造性合作密切配合、創(chuàng)造性合作的成果。的成果。建筑物建筑物材料材料經(jīng)濟經(jīng)濟設備設備施工施工結構結構建筑建筑其他其他 要加強各學科之間的相互滲透，要加強各學科之間的相互滲透，使建筑、結構、設備、環(huán)境等達到完美統(tǒng)一。使建筑、結構、設備、環(huán)境等達到完美統(tǒng)一。0.1 0.1 本課程的意義本課程的意義 艾菲爾鐵塔艾

9、菲爾鐵塔 從力學方面從力學方面: 鐵塔可看成是嵌固鐵塔可看成是嵌固在地上的懸臂梁，對于在地上的懸臂梁，對于高聳入云的鐵塔來說，高聳入云的鐵塔來說，風荷載是其主要荷載，風荷載是其主要荷載，由于鐵塔的總體外形與由于鐵塔的總體外形與風荷引起的彎矩圖相似，風荷引起的彎矩圖相似，因此充分利用了塔身材因此充分利用了塔身材料的強度和剛度，受力料的強度和剛度，受力非常合理。非常合理。風風荷荷下下的的彎彎矩矩圖圖M 以巴黎艾菲爾鐵塔（以巴黎艾菲爾鐵塔（Eiffel Tower）為例，它是）為例，它是1889年為紀年為紀念法國大革命勝利一百周年及巴黎世博會而建的標志性建筑，高念法國大革命勝利一百周年及巴黎世博會而

10、建的標志性建筑，高320 m，為當時世界第一高度，用鋼達，為當時世界第一高度，用鋼達9000t。它不僅滿足了標志。它不僅滿足了標志性建筑及展覽功能要求，并且由于其精美設計，一直保留至今。性建筑及展覽功能要求，并且由于其精美設計，一直保留至今。 0.1 0.1 本課程的意義本課程的意義 艾菲爾鐵塔艾菲爾鐵塔 從建筑方面從建筑方面: 現(xiàn) 在 ， 艾 菲現(xiàn) 在 ， 艾 菲爾鐵塔已成為巴黎爾鐵塔已成為巴黎和法國的象征?？珊头▏南笳??？梢娨粭潈?yōu)秀的建筑見一棟優(yōu)秀的建筑在社會、政治、經(jīng)在社會、政治、經(jīng)濟和文化中所起的濟和文化中所起的重 大 作 用 。 每 年重 大 作 用 。 每 年 600600多萬旅

11、游者登多萬旅游者登塔觀光，旅游收入塔觀光，旅游收入也十分可觀。也十分可觀。0.1 0.1 本課程的意義本課程的意義 菲爾鐵塔菲爾鐵塔 從結構方面：從結構方面： 底部底部斜框架斜框架輕易地跨越了大街，塔下暢通輕易地跨越了大街，塔下暢通無阻，更顯鐵塔的雄偉壯觀。艾菲爾鐵塔可謂建筑、結構完無阻，更顯鐵塔的雄偉壯觀。艾菲爾鐵塔可謂建筑、結構完美統(tǒng)一的代表。美統(tǒng)一的代表。0.1 0.1 本課程的意義本課程的意義 艾菲爾鐵塔艾菲爾鐵塔 0.1 0.1 本課程的意義本課程的意義艾菲爾鐵塔艾菲爾鐵塔例：雙曲拋物面冷卻塔例：雙曲拋物面冷卻塔（Cooling Tower with Hyperbolic Parab

12、oloid Shell）從工藝方面：從工藝方面： 汽輪機的效率和進汽溫度汽輪機的效率和進汽溫度與出汽溫度之差有關，溫差越與出汽溫度之差有關，溫差越大，效率越高，所以要用水來大，效率越高，所以要用水來冷卻汽輪機。冷卻水被加熱后，冷卻汽輪機。冷卻水被加熱后，用管道送到冷卻塔頂部噴灑下用管道送到冷卻塔頂部噴灑下來，并通過來，并通過滴水板滴水板盡量延長熱盡量延長熱水下落的路程，同時冷空氣從水下落的路程，同時冷空氣從冷卻塔下部進入塔內(nèi)，與熱水冷卻塔下部進入塔內(nèi)，與熱水進行熱交換，被加熱的冷空氣進行熱交換，被加熱的冷空氣體積膨脹，容重減輕，緩緩上體積膨脹，容重減輕，緩緩上升。升。 人們在世界各地的火電廠附

13、近常見到鋼筋混凝土雙曲拋物面人們在世界各地的火電廠附近常見到鋼筋混凝土雙曲拋物面冷卻塔冷卻塔（Reinforced Concrete Cooling Tower with hyperbolic paraboloid Shell），其功能是要冷卻汽輪機中被加熱了的冷卻水。其功能是要冷卻汽輪機中被加熱了的冷卻水。 雙曲拋物面冷卻塔塔身中雙曲拋物面冷卻塔塔身中部略細，加速了空氣上升速度，部略細，加速了空氣上升速度，形成上拔力，加速空氣流動。形成上拔力，加速空氣流動。到塔身上部，上升的空氣被繼到塔身上部，上升的空氣被繼續(xù)加熱，體積更加膨脹。此時，續(xù)加熱，體積更加膨脹。此時，上部塔身略為放寬，減少了上上

14、部塔身略為放寬，減少了上升空氣的阻力，有利于空氣流升空氣的阻力，有利于空氣流動。可見，雙曲拋物面冷卻塔動?？梢?，雙曲拋物面冷卻塔在冷卻工藝上是很合理的。在冷卻工藝上是很合理的。熱水熱水冷空氣冷空氣滴水滴水板板例：雙曲拋物面冷卻塔例：雙曲拋物面冷卻塔(Cooling Tower with Hyperbolic Paraboloid Shell)從結構方面從結構方面： 圓形平面與矩形平面相比風圓形平面與矩形平面相比風荷載可減少約荷載可減少約30%; 塔身下部外塔身下部外形與風荷載作用下的彎矩圖相似，形與風荷載作用下的彎矩圖相似，逐漸加大的直徑對塔身穩(wěn)定性十逐漸加大的直徑對塔身穩(wěn)定性十分有利，使自上

15、而下逐漸增大的分有利，使自上而下逐漸增大的結構自重均勻分布。結構自重均勻分布。從施工方面從施工方面： 雙曲拋物面是一個旋轉曲面，雙曲拋物面是一個旋轉曲面，可由一根傾斜母線繞縱軸旋轉而可由一根傾斜母線繞縱軸旋轉而成，成，曲面上曲面上存在兩個母線方向。存在兩個母線方向。即即曲面上任一點都存在兩根曲面曲面上任一點都存在兩根曲面上的直線上的直線，施工比較方便，施工比較方便。軸線軸線母母線線例：雙曲拋物面冷卻塔例：雙曲拋物面冷卻塔（ Cooling Tower with hyperbolic paraboloid Shell） 雙曲拋物面冷卻塔可謂建筑造型、結構形式和使雙曲拋物面冷卻塔可謂建筑造型、結構

16、形式和使用功能的完美結合，世界各地到處都可看到雙曲拋物用功能的完美結合，世界各地到處都可看到雙曲拋物面冷卻塔。面冷卻塔?？梢?，即使設計像冷卻塔這樣一種可見，即使設計像冷卻塔這樣一種工程構工程構筑物筑物也要求設計者具有淵博的知識。也要求設計者具有淵博的知識。 雙曲拋物面冷卻塔優(yōu)美的結構形雙曲拋物面冷卻塔優(yōu)美的結構形式，加上冉冉升起的水氣形成地平線上式，加上冉冉升起的水氣形成地平線上一道美麗的風景線，十分壯觀。采用雙一道美麗的風景線，十分壯觀。采用雙曲拋物面殼這種薄壁空間結構，受力合曲拋物面殼這種薄壁空間結構，受力合理，自重輕，不但安全可靠，也經(jīng)濟合理，自重輕，不但安全可靠，也經(jīng)濟合理。理。例例:

17、 聲音聚焦聲音聚焦 SonicFocussing 球形或拋物面形的屋蓋結構球形或拋物面形的屋蓋結構( (殼體或拱結構殼體或拱結構) )，若曲面的，若曲面的焦點位置處理不當，會形成焦點位置處理不當，會形成聲聚焦聲聚焦。在焦點附近，強大的噪。在焦點附近，強大的噪音音會使人難以忍受，嚴重影響使用功能。音音會使人難以忍受，嚴重影響使用功能。 改變曲率改變曲率或或加設吊頂加設吊頂，可以減少或消除這種聲聚焦的現(xiàn)，可以減少或消除這種聲聚焦的現(xiàn)象?？梢姡谠O計的方案階段，應注意基本的建筑功能、空象?？梢?，在設計的方案階段，應注意基本的建筑功能、空間形式與結構體系的協(xié)調一致。間形式與結構體系的協(xié)調一致。(b)(

18、a)(b)(a) 拱形天棚的聲音聚焦現(xiàn)象拱形天棚的聲音聚焦現(xiàn)象0.1 0.1 本課程的意義本課程的意義更深入地理解和體會一些重要的結構概念更深入地理解和體會一些重要的結構概念本課程的本課程的意義意義 了解作為了解作為建筑功能和形建筑功能和形式因素的結構式因素的結構體系的基本類體系的基本類型及組成型及組成 了解和掌了解和掌握建筑方案握建筑方案中空間形式中空間形式和結構性能和結構性能的相互關系的相互關系學會用近似方法學會用近似方法快速快速估估算和比較各種設計方案算和比較各種設計方案 學會從工程中學會從工程中抽象出抽象出計算簡圖計算簡圖 使得在房屋設計的方使得在房屋設計的方案階段就能保證建筑設案階段

19、就能保證建筑設計與結構設計的基本協(xié)計與結構設計的基本協(xié)調。調。 概 述（Introduction） 結構概念結構概念結構體系結構體系課程意義課程意義0.2 結構概念結構概念自自 重重結構結構(Structure)是建筑物的是建筑物的基本受力骨架基本受力骨架 外部荷載作用外部荷載作用 變形作用變形作用環(huán)境作用環(huán)境作用 結構自結構自重，如梁、重，如梁、板、柱、墻板、柱、墻及構造層荷及構造層荷重等重等 活荷活荷載、風荷載、風荷載、雪荷載、雪荷載、地震載、地震作用等作用等 溫度變化引溫度變化引起的變形、地基起的變形、地基沉降、結構材料沉降、結構材料的收縮和徐變變的收縮和徐變變形等形等 陽光、陽光、雷雨

20、、海水、雷雨、海水、大氣污染作大氣污染作用等用等結構失效將帶來生命和財產(chǎn)的巨大損失。結構失效將帶來生命和財產(chǎn)的巨大損失。因此在設計中對結構要有因此在設計中對結構要有最基本的功能要求最基本的功能要求。0.2 結構概念結構概念可靠可靠Safety 適用適用Serviceability耐久耐久 Durability 在偶然事故在偶然事故后后 ( afteranaccident ) 仍能保仍能保持結構的整體穩(wěn)持結構的整體穩(wěn)定性定性（GeneralStability）1. 失效（破壞）失效（破壞）后果后果是否嚴重是否嚴重2.2.失效（破壞）失效（破壞）預兆預兆是否明顯是否明顯3.3.失效（破壞）失效（破

21、壞）概率概率的大小的大小 在結構局部遭到破壞在結構局部遭到破壞后，仍能保持有足夠的承載后，仍能保持有足夠的承載能力，不產(chǎn)生傾覆或失穩(wěn)，能力，不產(chǎn)生傾覆或失穩(wěn)，不產(chǎn)生過大的變形和裂縫，不產(chǎn)生過大的變形和裂縫，使損失控制在局部范圍內(nèi)。使損失控制在局部范圍內(nèi)。結結 構構 的的 基基 本本 功功 能能 要要 求求TheBasicPerformanceofStructure 世界上世界上沒有絕對的安沒有絕對的安全可靠！所謂全可靠！所謂安全就是失效安全就是失效概率小到人們概率小到人們可以接受的程可以接受的程度。度。0.2 結構概念結構概念武漢長江大橋武漢長江大橋 工程中工程中通常采用多通常采用多次次超靜定

22、超靜定結結構。當某個構。當某個桿件遭到破桿件遭到破壞后結構會壞后結構會產(chǎn)生內(nèi)力重產(chǎn)生內(nèi)力重分布，保證分布，保證結構整體不結構整體不倒塌。倒塌。 概 述 （Introduction） 結構概念結構概念結構體結構體系系課程意義課程意義結構體系結構體系：是是由許多結構構件由許多結構構件有效地組合有效地組合起來起來的的結結構構的整體的整體，用，用以承受各種以承受各種可能的可能的外部作用。外部作用。0.3 結構體系和其他體系（系統(tǒng)）結構體系和其他體系（系統(tǒng)）僅僅為人類提供一個擋風避雨的場所僅僅為人類提供一個擋風避雨的場所不僅要為人們提供有效的空間和環(huán)境，不僅要為人們提供有效的空間和環(huán)境，還提供良好的還提

23、供良好的設備和其它環(huán)境保障系統(tǒng)設備和其它環(huán)境保障系統(tǒng)早期早期房屋房屋現(xiàn)代現(xiàn)代建筑建筑0.3 結構體系和其他體系（系統(tǒng)）結構體系和其他體系（系統(tǒng)）水水(Water and Waste water)一幢現(xiàn)代建筑中的其他設施系統(tǒng)主要有一幢現(xiàn)代建筑中的其他設施系統(tǒng)主要有: 暖暖(Energy)電電(Electrical and Information works ) 上水系上水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、消防水統(tǒng)、消防水系統(tǒng)等系統(tǒng)等 能源系統(tǒng)包能源系統(tǒng)包括煤氣、燃油、括煤氣、燃油、蒸汽、熱水、采蒸汽、熱水、采暖或空調系統(tǒng)等暖或空調系統(tǒng)等 動力電和照明電系統(tǒng)、應急動力電和照明電系統(tǒng)、應急照明系統(tǒng)、電報、電

24、傳、電話、照明系統(tǒng)、電報、電傳、電話、電視、信息網(wǎng)絡系統(tǒng)、信息傳電視、信息網(wǎng)絡系統(tǒng)、信息傳感系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)等感系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)等 這些系統(tǒng)都有其各自的特殊要求，又必須統(tǒng)一安置在房屋這些系統(tǒng)都有其各自的特殊要求，又必須統(tǒng)一安置在房屋內(nèi)部。既要保證這些設施正常有效地運行，又要滿足房屋的使內(nèi)部。既要保證這些設施正常有效地運行，又要滿足房屋的使用功能，有時會發(fā)生一些矛盾，這就要求設計人員用功能，有時會發(fā)生一些矛盾，這就要求設計人員在建筑設計在建筑設計的最初階段的最初階段協(xié)調好各個系統(tǒng)的基本要求。協(xié)調好各個系統(tǒng)的基本要求。0.3 結構體系和其他體系（系統(tǒng)）結構體系和其他體系（系統(tǒng)） 例如，設備系統(tǒng)

25、往例如，設備系統(tǒng)往往需要豎井，通風管道，往需要豎井，通風管道，這些豎井和通風管道難這些豎井和通風管道難免與建筑使用功能或結免與建筑使用功能或結構構件發(fā)生矛盾，這就構構件發(fā)生矛盾，這就需要在總體方案中給予需要在總體方案中給予充分考慮，一旦方案確充分考慮，一旦方案確定，各專業(yè)系統(tǒng)的設計定，各專業(yè)系統(tǒng)的設計已完成，再作修改就很已完成，再作修改就很困難了，有時會造成設困難了，有時會造成設計工作的大量返工，或計工作的大量返工，或嚴重影響使用功能。嚴重影響使用功能。 圖示為鋸齒形紡織圖示為鋸齒形紡織廠中風道與結構構件的廠中風道與結構構件的結合，使結合，使車間內(nèi)部整齊車間內(nèi)部整齊美觀。美觀。 左圖為在多層廠

26、左圖為在多層廠房中利用梁間空間作通房中利用梁間空間作通風和排風道，使風和排風道，使結構系結構系統(tǒng)和通風系統(tǒng)有機地結統(tǒng)和通風系統(tǒng)有機地結合在一起。合在一起。 風道梁風道天溝出風口送風道回風道梁 以單層工以單層工業(yè)廠房中的業(yè)廠房中的屋架為例屋架為例0.3 結構體系和其他體系（系統(tǒng)）結構體系和其他體系（系統(tǒng)）結構體系結構體系荷荷 載載結構構件結構構件構件設計構件設計內(nèi)內(nèi) 力力構件設計構件設計配筋計算配筋計算結構設計結構設計在結構體系中構件的受力狀態(tài)與構件設計時的計算簡圖不完全相同在結構體系中構件的受力狀態(tài)與構件設計時的計算簡圖不完全相同 設計屋架時我們只考慮用屋架來承受作用在屋架設計屋架時我們只考慮

27、用屋架來承受作用在屋架平面內(nèi)的荷載，屋架在豎向能承受很大的豎向荷載，平面內(nèi)的荷載，屋架在豎向能承受很大的豎向荷載，也有很大的抗彎剛度。但也有很大的抗彎剛度。但屋架在其出平面方向屋架在其出平面方向( (垂直垂直屋架平面方向屋架平面方向) )的剛度和承載力都非常小，甚至小到的剛度和承載力都非常小，甚至小到可以忽略不計?？梢院雎圆挥嫛?但是，完成屋蓋支撐系統(tǒng)和蓋上屋面板以后，屋蓋就成為但是，完成屋蓋支撐系統(tǒng)和蓋上屋面板以后，屋蓋就成為一個剛度很大的一個剛度很大的“剛性盤體剛性盤體”，可以承受各個方向的荷載，協(xié)，可以承受各個方向的荷載，協(xié)調各柱的變形，屋蓋體系在水平方向還可以承受很大的水平彎調各柱的變

28、形，屋蓋體系在水平方向還可以承受很大的水平彎矩和水平剪力。此時，矩和水平剪力。此時，屋架只是屋蓋體系的一部分，甚至只相屋架只是屋蓋體系的一部分，甚至只相當于整個屋蓋系統(tǒng)的當于整個屋蓋系統(tǒng)的“加勁肋加勁肋”。由于結構體系的有效高度很。由于結構體系的有效高度很大，按結構體系工作時附加給各個構件的內(nèi)力一般都很小，在大，按結構體系工作時附加給各個構件的內(nèi)力一般都很小，在設計中常忽略不計，不會影響各構件的承載力。設計中常忽略不計，不會影響各構件的承載力。0.3 結構體系和其他體系（系統(tǒng)）結構體系和其他體系（系統(tǒng)） 如何將各結構構件組合如何將各結構構件組合成有效的結構體系，對結構成有效的結構體系，對結構設

29、計人員來說，是十分重要設計人員來說，是十分重要的。在高層建筑和抗震結構的。在高層建筑和抗震結構設計中顯得尤其重要。設計中顯得尤其重要。 結構設計中都要求解結構內(nèi)力，可是在許多結構設計中都要求解結構內(nèi)力，可是在許多情況下，引起內(nèi)力的荷載是含糊不清的。情況下，引起內(nèi)力的荷載是含糊不清的。 例如，地例如，地基不均勻下沉基不均勻下沉引起的結構內(nèi)引起的結構內(nèi)力。由于地基力。由于地基和結構的交互和結構的交互作用，實際結作用，實際結構內(nèi)力的大小，構內(nèi)力的大小，很難準確求得。很難準確求得。 再如，抗震設計中，地震本身就是再如，抗震設計中，地震本身就是個隨機量，地震荷載是個慣性力，它與個隨機量，地震荷載是個慣性

30、力，它與結構剛度有關，隨著地震的發(fā)展，結構結構剛度有關，隨著地震的發(fā)展，結構剛度也在變化。盡管我們對地震已進行剛度也在變化。盡管我們對地震已進行了許許多多的調查研究，但至今房屋的了許許多多的調查研究，但至今房屋的抗震主要還依靠抗震主要還依靠“概念設計概念設計”，即提高，即提高結構的整體性，形成可靠的結構體系，結構的整體性，形成可靠的結構體系，以抵抗各種可能的不利作用以抵抗各種可能的不利作用。把房屋組成可靠的結構體系顯得尤為重要把房屋組成可靠的結構體系顯得尤為重要0.3 結構體系和其他體系（系統(tǒng)）結構體系和其他體系（系統(tǒng)） 以常見的以常見的混合結構房屋混合結構房屋為例，設置圈為例，設置圈梁和構造

31、柱對梁和構造柱對形成結構體系形成結構體系十分有利。當十分有利。當?shù)鼗a(chǎn)生不均地基產(chǎn)生不均勻沉降時，房勻沉降時，房屋就會有較大屋就會有較大的整體變形，的整體變形，如圖所示。如圖所示。 我們可把整個房我們可把整個房屋 看 作 一 受 彎 的屋 看 作 一 受 彎 的“梁梁”， 當房屋中部當房屋中部下沉時，設在基礎頂下沉時，設在基礎頂面的圈梁就像面的圈梁就像“梁梁”的配筋一樣承受拉力。的配筋一樣承受拉力。盡管圈梁的配筋很少盡管圈梁的配筋很少( ( 一 般 只 配一 般 只 配 4 1 0 或或412) )，然而這根，然而這根“梁梁”的有效高度相當于房的有效高度相當于房屋總高，內(nèi)力臂很大，屋總高，內(nèi)力臂很大，很少的幾根鋼筋就可很少的幾根鋼筋就可以承受很大的彎矩，以承受很大的彎矩，阻止砌體開裂，并減阻止砌體開裂，并減少不均勻沉降。少不均勻沉降。 當房屋兩端下沉時，設在房屋頂當房屋兩端下沉時，設在房屋頂部的圈梁，作用完全相同部的圈梁，作用完全相同。 0.3 結構體系和其他體系（系統(tǒng)）結構體系和其他體系（系統(tǒng)） 從這個例子中我們可以看出，從這個例子中我們可以看出，圈梁不是梁，只是一