建筑工程-土木工程-課件-04

第四章

建筑工程

4.1基本構(gòu)件

4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)

4.3單層及大跨空間結(jié)構(gòu)

4.4高層建筑

4.5智能建筑與綠色建筑

4.6特種結(jié)構(gòu)

4.7地下建筑土木工程概論建筑工程

建筑工程涉及的對象是房屋建筑結(jié)構(gòu)工程師負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)

(承重骨架)設(shè)計和房屋建筑的建造與維護高樓林立的城市、現(xiàn)代化工廠、標(biāo)志性公共建筑，都與建筑工程息息相關(guān)土木工程概論建筑工程土木工程概論建筑工程土木工程概論建筑工程土木工程概論建筑工程土木工程概論建筑工程房屋建筑按層數(shù)分

單層建筑(1)

多層建筑(<8)

高層建筑(8)土木工程概論建筑工程

建筑結(jié)構(gòu)是房屋的承重骨架(關(guān)系到建筑物的承載安全和耐久性)，屬于承重體系，由基本構(gòu)件組成建筑結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件一般分為板、梁、柱、墻、基礎(chǔ)、拱等土木工程概論

4.1基本構(gòu)件梁—

工程結(jié)構(gòu)中水平設(shè)置（通常情況）或斜向設(shè)置（樓梯梁）

的受彎構(gòu)件

普通梁（淺梁）:

截面高度與跨度之比約1／8～1/16

深梁:

高跨比1／4

通常梁的截面高度截面寬度(普通梁)

工程需要時梁寬可以大于梁高(扁梁)

梁高也可沿梁軸線變化(變截面梁)

土木工程概論

4.1基本構(gòu)件-4.1.1梁受彎、剪受彎、剪、扭1、梁按所用材料分：

石梁、木梁、鋼梁、混凝土梁以及鋼-混凝土組合梁等2、按常見支承方式分：

簡支梁、連續(xù)梁、懸臂梁、兩端固定梁、一端簡支一端固定梁等3、按梁軸線形狀分：

直線形梁、折線形梁、曲線形梁等4、按在結(jié)構(gòu)中德作用分：

主梁、次梁、連系梁、圈梁、過梁等土木工程概論

4.1基本構(gòu)件-4.1.1梁1、梁按所用材料分：⑴石梁—古代應(yīng)用較多,現(xiàn)已基本不用

石材抗拉強度低，為滿足承載要求梁截面需要很大，所提供的跨度卻很小，限制柱網(wǎng)尺寸，影響室內(nèi)空間⑵木梁—我國古代應(yīng)用普遍(廟宇,宮殿,民居直到近代仍廣泛采用)

木材自重輕，抗拉、抗壓強度均較高，能用比石梁小得多的截面跨越較大空間截面通常是方木或原木，隨著工業(yè)進步，出現(xiàn)了膠合木

(膠合板、膠合梁)結(jié)構(gòu)膠合木能消除普通木材很多天然缺陷，耐腐防蛀，能阻燃且強度較高，可有效利用木材資源，是發(fā)展和應(yīng)用方向土木工程概論

4.1基本構(gòu)件-4.1.1梁⑶鋼梁

鋼梁材料強度高(所需截面尺寸小，所以自重較輕)，塑性好，便于加工安裝，使用范圍廣鋼材易生銹，防火性能較差，需定期進行維護

鋼梁可由型鋼直接制作，最常用的截面形式有

普通工字形截面和寬翼緣工字形截面梁跨度較時大，可將鋼板焊成組合工字形或箱形截面

普通工字形截面鋼梁高度取其翼緣寬度的3~5倍土木工程概論

4.1基本構(gòu)件-4.1.1梁常用鋼梁截面形狀⑷混凝土梁

—普通鋼筋混凝土梁+預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁普通鋼筋混凝土梁

目前應(yīng)用最廣泛，由混凝土、縱筋和箍筋組成，共同受力混凝土與石材相似抗拉強度低，在梁受拉區(qū)設(shè)縱向鋼筋抵抗彎矩引起的拉力，混凝土受壓，鋼筋受拉剪力由混凝土和箍筋共同承擔(dān)扭矩還需另設(shè)抗扭鋼筋

優(yōu)點：構(gòu)造簡單，施工方便可模性好，造價低廉缺點：自重大,跨度大時撓度和裂縫寬度控制困難(預(yù)應(yīng)力）土木工程概論

4.1基本構(gòu)件-4.1.1梁縱向受力鋼筋箍筋預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁：

通過配置預(yù)應(yīng)力鋼筋，對受拉區(qū)混凝土施加預(yù)壓應(yīng)力并使梁產(chǎn)生向上的預(yù)起拱，可有效控制梁撓度和裂縫寬度

較高強度混凝土+高強預(yù)應(yīng)力縱鋼筋+箍筋

（和酌情+普通縱筋）從經(jīng)濟考慮，宜用于跨度＞12m的梁

施加預(yù)應(yīng)力方法：兩種先張法后張法（有粘結(jié)和無粘結(jié)）預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁一般用張預(yù)應(yīng)力

非地震或低烈度地震設(shè)防區(qū)宜用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁高烈度地震設(shè)防區(qū)宜用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁土木工程概論

4.1基本構(gòu)件-4.1.1梁可節(jié)省材料，減小截面尺寸混凝土梁常用截面形式：

矩形截面（一般梁高度是寬的2~3倍——可用較小截面獲得較大抗彎承載力和剛度）扁梁：寬大于高的梁，用于梁高受限制時

T形截面梁：如梁與板整澆在一起，把與梁相連一定寬度范圍內(nèi)的板也可看作梁的一部分，形成T形截面梁土木工程概論

4.1基本構(gòu)件-4.1.1梁

根據(jù)梁截面彎曲正應(yīng)力分布特征，遠(yuǎn)離中性軸的材料會充分發(fā)揮效能，適當(dāng)減少中性軸附近的材料并把它集中布置在上下邊緣處形成工字形截面或箱形截面，使截面受力合理(施工較復(fù)雜),

用于跨度大時

跨度大荷載大的簡支梁，跨中彎矩最大，可用沿梁長變高度的雙坡梁(屋面梁)和魚腹式(梁吊車)梁等土木工程概論

4.1基本構(gòu)件-4.1.1梁⑸鋼-鋼筋混凝土組合梁受壓區(qū)用混凝土和受拉區(qū)用鋼，二者通過抗剪連接件連接形成(防止水平一層層間的錯動)

的組合結(jié)構(gòu)充分利用了鋼和混凝土各自的強度特點結(jié)構(gòu)延性好承載力高自重輕土木工程概論

4.1基本構(gòu)件-4.1.1梁

2、按常見支承方式分：

(1)簡支梁

梁兩端簡單擱置在支座上，支座限制梁不產(chǎn)生垂直移動和水平移動、但不限制梁端自由轉(zhuǎn)動

一端鉸支座—表示它可以自由轉(zhuǎn)動但不能平移

另一端滾動支座—表示它既可轉(zhuǎn)動,也可平移梁的工程實際支承構(gòu)造與理想的鉸支經(jīng)常有差別

簡支梁屬靜定結(jié)構(gòu)（只用力的平衡原則即可算出內(nèi)力）

支座不均勻沉降不引起附加內(nèi)力

簡支梁一般小跨度時用經(jīng)濟截面高度：跨度的1/8~1/12土木工程概論

4.1基本構(gòu)件-4.1.1梁⑵連續(xù)梁：具有兩個或兩個以上支座的梁

連續(xù)梁特點:

連續(xù)梁在梁的支座截面處為負(fù)彎矩(鉸接邊支座除外),

跨中截面為正彎矩,彎矩最大絕對值比簡支梁小,荷載和跨度相同時,連續(xù)梁截面高相對較小連續(xù)梁是超靜定結(jié)構(gòu)（只用力的平衡原則不能算出內(nèi)力，還須添加變形協(xié)調(diào)原則）

結(jié)構(gòu)剛度大,整體性好,局部破壞不一定導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)破壞支座不均勻沉降,會引起附加內(nèi)力土木工程概論

4.1基本構(gòu)件-4.1.1梁

⑶懸臂梁梁一端固定在支座上，既不能轉(zhuǎn)動也不能水平和垂直移動

(固定支座),

另一端可自由轉(zhuǎn)動和移動(自由端）

廣泛用于陽臺、雨蓬、體育場看臺罩棚等

懸臂梁根部受力最大，同跨、同均勻布分荷載時，懸臂梁最大彎矩是簡支梁的4倍最大撓度是簡支梁的近10倍懸臂梁外伸跨度＜梁根部截面高度6倍外伸跨度較大時可沿梁長變化截面高度使與梁的受力(彎矩)

分布相適應(yīng)，梁會顯得輕盈美觀(如意大利佛羅倫薩運動場看臺挑蓬)

懸臂梁除驗算強度和變形，還特須注意抗傾覆設(shè)計土木工程概論

4.1基本構(gòu)件-4.1.1梁⑷一端簡支一端固定梁：

懸臂梁的自由端加設(shè)滾動支座

⑸兩端固定梁：

梁兩端都是固定支座

3、按梁軸線形狀分：⑴直線形梁(絕大部分梁，可水平放置，也可傾斜放置)⑵折線形梁(主要用于樓梯斜梁，受力特點同直線形梁，計算跨度等于水平投影跨度,要特別注意轉(zhuǎn)折部位處理)⑶曲線形梁(受力特點:

彎矩、剪力、受扭矩)

平面曲線梁(如弧形陽臺)

空間曲線梁(如螺旋樓梯)土木工程概論

4.1基本構(gòu)件-4.1.1梁

4、按在結(jié)構(gòu)中的作用分：次梁:一般直接承受板傳來的荷載，再傳遞給主梁主梁:除承受板直接傳來的荷載外，還承受次梁傳來的荷載

連系梁:連接框架使成為整體圈梁:用于磚混結(jié)構(gòu)，將其箍

成整體，增強結(jié)構(gòu)整體抗震性能過梁：門窗洞口的上部，承受洞口上部結(jié)構(gòu)荷載土木工程概論

4.1基本構(gòu)件-4.1.1梁建筑樓蓋中的主梁、次梁4.1.2板

支承在梁（或柱或墻）上用于覆蓋一個面在長、寬兩個方向上的平面尺寸遠(yuǎn)大于其厚度的受彎構(gòu)件主要承受施加在板面上的垂直重力荷載或風(fēng)載通常水平放置(垂直重力荷載）

斜向設(shè)置(如樓梯板—垂直重力荷載

)

和豎向設(shè)置(如墻板—垂直風(fēng)載)

板可用作樓板、屋面板、基礎(chǔ)板、墻板等土木工程概論

4.1基本構(gòu)件-4.1.2板

板的分類

按平面形式分：方形板、短形板、圃形板及三角形板

按截面形式分：實心板、空心板、槽形板

按所用材料分：木板、鋼板、鋼筋混凝土板、預(yù)應(yīng)力板

按受力形式分：單向板和雙向板

土木工程概論

4.1基本構(gòu)件-4.1.2板單向板：

兩邊支承的矩形板或長邊l2與短邊l

1之比l2／l1>2的四邊支承矩形板

沿長邊l2

方向傳遞的荷載6％土木工程概論

4.1基本構(gòu)件-4.1.2板土木工程概論雙向板：長邊l2與短邊l1之比l2／l1>2的四邊支承矩形板板上荷載沿雙向傳遞到四邊，都不可忽略不計

4.1基本構(gòu)件-4.1.2板柱——工程結(jié)構(gòu)中承受豎向壓力（主要）和彎矩的豎向構(gòu)件

按截面形式分：方柱、圓柱、管拄、矩形柱、工字形柱、H形柱、

L形柱、十字型柱、雙肢柱、格構(gòu)柱

按所用材料分：石柱、磚柱、砌塊柱、鋼柱、鋼筋砼柱、勁性鋼筋砼柱、鋼管砼柱和各種組合柱

按破壞形態(tài)或長細(xì)比分：

短柱、長柱及中長柱

按受力特點分：

軸心受壓柱和偏心受壓柱土木工程概論4.1基本構(gòu)件4.1.3柱軸心受壓與偏心受壓柱

(a)軸心受壓柱(b)偏心受壓柱

鋼柱用于大中型工業(yè)廠房、大跨度公共建筑、高層建筑、輕型活動房屋、工作平臺、棧橋和支架等

按截面形式分:實腹柱和格構(gòu)柱實腹柱——截面為一個整體（常用截面為工字形）格構(gòu)柱——由兩肢或多肢組成、肢間用綴條或綴板連接土木工程概論圖4．9鋼柱的

截面形式(a)實腹柱（b）格構(gòu)柱4.1基本構(gòu)件4.1.3柱鋼筋混凝土柱是最常見的柱

按制造和施工方法分：現(xiàn)澆拄和預(yù)制柱

勁性鋼筋砼柱——內(nèi)部配型鋼與鋼筋砼協(xié)同受力，柱斷面小，提高柱剛度，用鋼量大

鋼管混凝土柱——用鋼管作外殼、內(nèi)澆混凝土，是勁性鋼筋砼柱的另一種形式土木工程概論鋼筋混凝土柱北京建國門地鐵站鋼管混凝土柱4.1基本構(gòu)件4.1.3柱從受力特點分：

承重墻(承受梁、板傳來的壓力及墻的自重，有時還承受水平荷載)

+填充墻

1.砌筑墻:

由砌塊和砂漿砌筑而成

優(yōu)點：就地取材(天然砌塊—石材，人工砌塊—粘土磚、混凝土空心砌塊等，砌筑砂漿有水泥砂漿和混合砂漿),

造價低，保溫隔熱耐火、耐久性好，廣泛用于單多層一般建筑(如教學(xué)樓、住宅等)

不足：整體性差、不利抗震(墻體中設(shè)鋼筋砼構(gòu)造柱和圈梁或用配筋砌體)，手工砌筑，施工質(zhì)量控制難，燒制粘土磚占農(nóng)田(大力推廣粉煤灰空心砌塊，粉煤灰燒結(jié)磚等工業(yè)廢料生產(chǎn)的墻—填充墻為主)

墻厚滿足受力要求且高厚比不能太大(以免墻平面外失穩(wěn))2.鋼筋混凝土墻

多用于高層建筑(剪力墻結(jié)構(gòu)或框架—剪力墻結(jié)構(gòu)):除承受豎向荷載,主要抵抗地震或風(fēng)的水平作用土木工程概論4.1基本構(gòu)件4.1.4墻

把建筑物、機械設(shè)備等的荷重傳給地基的結(jié)構(gòu)構(gòu)件稱為基礎(chǔ)

（如柱下基礎(chǔ)、墻下基礎(chǔ)）

多用磚、石、混凝土或鋼筋混凝土等材料建成基礎(chǔ)須足夠的底面積和埋置深度(保證地基強度和穩(wěn)定，且不發(fā)生過大變形)

上部結(jié)構(gòu)形式、荷載大小、使用要求、地基土構(gòu)成和物理力學(xué)性質(zhì)、地下水位高低以及施工條件等不同，基礎(chǔ)也不同，類型很多，應(yīng)進行技術(shù)和經(jīng)濟方案比較綜合考慮土木工程概論

4.1基本構(gòu)件4.1.5基礎(chǔ)

軟弱土層(承載力<100kPa的土層)不適于做天然地基上的淺基礎(chǔ)時,可將淺基礎(chǔ)做在人工地基上

天然地基上的淺基礎(chǔ)

埋置深度淺，基坑開挖僅必要才支護坑壁和排水疏干地基不加處理即可修建上部，工期短、造價低設(shè)計時宜優(yōu)先用,困難時用大型或復(fù)雜的基礎(chǔ)形式

（連續(xù)基礎(chǔ),樁基礎(chǔ)等）土木工程概論淺基礎(chǔ)按基礎(chǔ)剛度分：剛性基礎(chǔ)擴展基礎(chǔ)

4.1基本構(gòu)件4.1.5基礎(chǔ)柱下鋼筋砼擴展基礎(chǔ)

由磚、毛石、素混凝土和灰土等材料做成

——滿足剛性角條件

灰土基礎(chǔ)：(石灰和土按三分石灰和七分粘性土(體積比)配制——三七灰土,用于干燥的華北和西北)

水中硬化慢、早期強度低、抗水性差、早期抗凍性差—地下水位以上

三合土基礎(chǔ)：（灰土+水泥——提高灰土的強度和抗水性）

橋梁結(jié)構(gòu)剛性基礎(chǔ)常用材料：混凝土、粗石和片石、磚

可砌成任何形狀、但抗腐蝕性(特別是鹽堿地區(qū))和抗凍性差

——基礎(chǔ)四周最外層磚可浸瀝青來可增加抗腐蝕能力

土木工程概論

(a)磚基礎(chǔ)(b)砌石基礎(chǔ)(c)素混凝土基礎(chǔ)

4.1基本構(gòu)件4.1.5基礎(chǔ)

不能滿足剛性角要求的基礎(chǔ)

（可作成鋼筋混凝土基礎(chǔ)）

為增加基礎(chǔ)的整體性加強基礎(chǔ)縱向抗彎能力

土木工程概論墻下鋼筋砼擴展基礎(chǔ)錐形（墻下和柱下）臺階形（墻下和柱下）有肋（墻下）

4.1基本構(gòu)件4.1.5基礎(chǔ)(1)單獨基礎(chǔ)

房屋建筑的柱基礎(chǔ)(2)條形基礎(chǔ)

房屋建筑的墻基礎(chǔ)——連續(xù)長條形(3)筏板基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)(4)殼體基礎(chǔ)

為改善基礎(chǔ)受力性能、形式做成殼體土木工程概論

4.1基本構(gòu)件4.1.5基礎(chǔ)(1)單獨基礎(chǔ)

房屋建筑的柱基礎(chǔ)(2)條形基礎(chǔ)

房屋建筑的墻基礎(chǔ)——連續(xù)長條形(3)筏板基礎(chǔ)(4)箱形基礎(chǔ)⑸殼體基礎(chǔ)

為改善基礎(chǔ)受力性能、形式做成殼體土木工程概論

4.1基本構(gòu)件4.1.5基礎(chǔ)

深基礎(chǔ)：位于地基深處承載力較高的土層上、埋深5m或埋深基寬的基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)地下連續(xù)墻墩基礎(chǔ)沉井土木工程概論

4.1基本構(gòu)件4.1.5基礎(chǔ)人工挖孔樁問世（100年前的美國）后，灌注樁基礎(chǔ)發(fā)展極大

很多新樁型，單樁承載力達(dá)數(shù)千kN，最大樁徑達(dá)數(shù)米，深度超100m

還有預(yù)應(yīng)力管樁、鋼管樁、空心混凝土樁、勁性水泥土攪拌樁(在樁中心插入型鋼或小直徑預(yù)制混凝土樁)、復(fù)合樁基(考慮樁和土共同工作)等**新樁型是樁基礎(chǔ)施工機械取得突破性進展后發(fā)展的土木工程概論上海金茂大廈

（地上88層、高420.5m、樁深80m）

4.1基本構(gòu)件4.1.5基礎(chǔ)

※采用樁基礎(chǔ)的條件①荷載大，地基軟弱，天然地基承載力不足

②天然地基承載力雖滿足要求，但沉降量過大

或建筑物對沉降要求嚴(yán)

格③防水平力作用下高聳建(構(gòu))筑物傾覆、提高抗傾覆

穩(wěn)定性或限制傾斜

有特殊要求（部分樁將受到上拔力）④防新建建筑物

沉降影響鄰近舊建筑物

⑤有大噸位重級工作制吊車的重型單層工業(yè)廠房（吊車載重量大使用頻繁，車間內(nèi)設(shè)備平臺多、基礎(chǔ)密集，且有地面荷載，地基變形大）土木工程概論

4.1基本構(gòu)件4.1.5基礎(chǔ)⑥精密設(shè)備

基礎(chǔ)（安裝和使用過程中對地基沉降及沉降速率有嚴(yán)格要求）和動力機械

基礎(chǔ)（對允許振幅有要求）⑦地震區(qū)消除或減輕液化

對建筑物的危害、用樁穿過液化土層伸入到下部密實穩(wěn)定土層⑧淺層土為雜填土或欠固結(jié)土、換填或地基處理困難

或處理后仍不滿足要求⑨已有建筑物加層、糾偏、基礎(chǔ)托換

其他

情況依據(jù)“經(jīng)濟合理、技術(shù)可靠”的原則，分析比較后確定

土木工程概論

4.1基本構(gòu)件4.1.5基礎(chǔ)

拱——曲線結(jié)構(gòu)，主要承受軸向壓力

廣泛用于房建(磚砌門窗拱形過梁或拱形大跨結(jié)構(gòu))和橋梁(拱橋)工程

1、按鉸數(shù)分：

三鉸拱

無鉸拱

雙鉸拱

帶拉桿的雙鉸拱

土木工程概論

拱的分類

4.1基本構(gòu)件4.1.6拱土木工程概論4.1基本構(gòu)件4.1.6拱2、拱的受力特點

自重作用下懸索自然成拋物線而受軸向拉力，拱與拋物線方向相反,

受軸向壓力,而彎矩和剪力很小或為零拱腳支座有水平推力,拱越平緩,水平推力越大拱腳支座應(yīng)能可靠地傳遞和承受水平推力,否則無法保證安全倫敦證券交易所長78米橫跨鐵路之上,架空的辦公室10層用4榀高達(dá)7層的鋼制拋物線無鉸拱支撐,落在拱上的支撐柱承壓,吊于拱下的吊柱受拉，承載樓板梁土木工程概論4.1基本構(gòu)件4.1.6拱大廳跨度95米，矢高18.4米，鋼筋砼波形拱屋頂，拱身由每段長4.5米的預(yù)制鋼絲網(wǎng)水泥拱段組成，預(yù)制拱段先裝在臨時支架，再局部現(xiàn)澆鋼筋混凝土成整體

意大利都靈展覽大廳土木工程概論4.1基本構(gòu)件4.1.6拱兩鉸落地柱桿拱矢高和外形合適建筑功能與結(jié)構(gòu)形式協(xié)調(diào)統(tǒng)一有效地利用建筑空間,效果良好湖南湘澧鹽礦散裝鹽庫

由以鉸接三角形為單元

(空腹桁架是剛接四邊形)、不承受垂直桿軸的荷載的桿件組成的格構(gòu)體系

1、與梁相比桁架的優(yōu)點：桁架是把梁縱截面上受力較小的中間部分挖空,到只剩幾根小截面連桿而成

（1）受力合理，重量變輕，適用跨度＞

梁結(jié)構(gòu)（2）桁架節(jié)點一般假定鉸結(jié),設(shè)計計算簡單

（3）桁架由桿件拼裝組成，體系多樣化

(平行弦桁架、三角形桁架、梯形桁架、弧形桁架等),適應(yīng)性強

⑷

施工方便，桁架可整體制造后吊裝，也可在施工現(xiàn)場高空拼裝土木工程概論4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)4.2.1桁架2、桁架結(jié)構(gòu)受力特點：

⑴節(jié)點一般假定為鉸結(jié)

(空腹桁架為剛接）

⑵結(jié)點荷載作用下，桁架各桿件只受軸心力

⑶上弦受壓,下弦受拉,

形成力偶平衡外載彎距

外荷剪力表現(xiàn)為腹桿軸心壓力或拉力

⑷梁式桁架無橫向支座推力，房屋建筑中桁架常作屋蓋承重結(jié)構(gòu)—屋架

⑸桁架桿件內(nèi)力與桁架外形關(guān)系密切，桁架外形與均載下的簡支梁彎矩圖越接近，各桿件內(nèi)力越均勻土木工程概論4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)—屋架3、屋架結(jié)構(gòu)形式

按使用材料分：

木屋架、鋼-木組合屋架、鋼屋架、輕型鋼屋架、鋼筋混凝土屋架、鋼筋混凝土-鋼組合屋架等

按屋架外形分：

三角形屋架、梯形屋架、拋物線屋架、平行弦屋架等

按受力特點及材料性能分：

橋式屋架、無斜腹桿屋架或剛接桁架、立體桁架等土木工程概論4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)—屋架（1）木屋架

豪式屋架

(HoweTruss—最常用)：三角形+梯形兩種

特點：

①節(jié)間宜大小均勻，桿內(nèi)力不致突變太大，有利于用強度較低的木料桿件

②

腹桿長度與桿內(nèi)力變化相協(xié)調(diào)一致

③

結(jié)點上相交桿件不多，可用齒聯(lián)結(jié)結(jié)點

④節(jié)間長度宜控制在2~3m，一般4~8節(jié)間，適用跨度12~18m土木工程概論4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)—屋架上弦下弦腹桿（2）鋼－木組合屋架

鋼材拉桿、木材壓桿制作的組合桁架

用于跨度較大或濕木材時，平米建筑面積用鋼量增加很少卻能顯著提高結(jié)構(gòu)可靠性和剛度(消除了接頭非彈性變形)

適用跨度：三角形屋架：12~18m

梯形、折線形等多邊形屋架：18~24m（3）鋼屋架

典型形式：三角形屋架+梯形屋架+平行弦(矩形)屋架等土木工程概論4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)—屋架

選擇屋架外形、劃分弦桿節(jié)間和布置腹桿的原則：

1）要滿足使用功能要求

2）要使桿件受力合理均勻：外形與梁彎距圖相近，短桿受壓、長桿受拉；荷載布置在節(jié)點

3）要便于施工：桿件類型宜少，節(jié)點構(gòu)造簡單，桿間夾角30ο~60ο4）要滿足運輸要求：必要時可分為若干尺寸較小的運送單元

三角形屋架：

外形與均載梁彎矩圖相差較大，受力沿跨度分布不均勻

支座最大、跨中最??；跨中屋架高=(1/4~1/6)跨度

從建筑物整體布局和屋面防水需要上弦坡度較陡時常用土木工程概論4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)—屋架梯形屋架：用于小屋面坡度的屋蓋結(jié)構(gòu)外形較接近均荷下彎矩圖者腹桿較短弦桿受力較勻屋架跨中高度=(1/6~1/10)屋架跨度端部高度:1800~2100mm(緩坡)500~1000mm(陡坡)

且≥(1/18)屋架跨度平行弦桁架:

用于托架或支撐體系上、下弦平行，腹桿長度一致桿件類型少，符合標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化土木工程概論4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)—屋架（4）輕型鋼屋架

按結(jié)構(gòu)形式分：三角形屋架+三角拱屋架+棱形屋架三種

上弦—小角鋼下弦和腹桿—小角鋼或圓鋼

屋面：斜坡屋面+平坡屋面兩種三角形輕型鋼屋架和三角拱輕型鋼屋架

坡度：1/2~1/3適用跨度≤18m、柱距4~6m、設(shè)有起重量≤50kN的中、輕級工作制橋式吊車的工業(yè)建筑和跨度≤18m的民用房屋的屋蓋結(jié)構(gòu)

芬克式+豪式兩種土木工程概論4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)—屋架棱形：屋面坡度較平坦1/12~1/8最常用：（5）鋼筋混凝土屋架

常見形式：梯形屋架、折線形屋架、拱形屋架、無斜腹桿屋架等

按是否對下弦施加預(yù)應(yīng)力分：鋼筋混凝土屋架+預(yù)應(yīng)力混凝土屋架

鋼筋混凝土屋架的適用跨度15~24m

預(yù)應(yīng)力混凝土屋架的適用跨度≥18~36m

梯形屋架：上弦直線，屋面坡度1/10~1/12，卷材防水屋面

一般上弦節(jié)間3m，下弦節(jié)間6m，矢跨比(矢高與跨度之比)1/6~1/8，屋架端部高1.8~2.2m

自重較大，剛度好

適用于重型、高溫及采用井式或橫向天窗的廠房土木工程概論4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)—屋架

折線形屋架：屋架外形比較合理，屋面坡度平緩，用于卷材防水屋面的中型廠房。常在端部增加兩個桿件使屋面坡度均勻一些，減少油氈下滑和油膏流淌

拱形屋架：

上弦為曲線形（一般用拋物線形，為制作方便，改用節(jié)點落在拋物線上的折線形），矢高比：1/6~1/8

屋架外形合理，桿件受力均勻，自重輕、經(jīng)濟指標(biāo)好端部屋面坡度太陡，常在上弦上部加設(shè)短柱而不改變屋架上弦坡度，使屋面適合于卷材防水土木工程概論4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)—屋架（6）鋼筋混凝土－鋼組合屋架

屋架上弦（承受壓力有時還承受彎距）和受壓腹桿用鋼筋混凝土桿件，下弦和受拉腹桿用鋼拉桿制作的屋架常見形式：折線形、三鉸、兩鉸、五角形組合屋架等折線形屋架：屋面坡度約1/4，用于石棉瓦、瓦楞鐵、構(gòu)件自防水等屋面(常在端部上弦加設(shè)短柱使屋面坡度均勻一致)

兩鉸或三鉸組合屋架：上弦鋼筋砼或預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件下弦型鋼或鋼筋頂接點剛接（兩鉸組合屋架）或鉸接（三鉸組合屋架）

特點：桿件少,自重輕,受力明確,構(gòu)造簡單,施工方便(特適用于農(nóng)村中小型建筑),屋面坡度：卷材防水—1/5,非卷材防水—1/4土木工程概論4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)—屋架折線形三鉸兩鉸五角形由梁和柱在節(jié)點處剛接而組成的結(jié)構(gòu)稱作框架結(jié)構(gòu)

優(yōu)點：建筑平面布置靈活，能夠獲得較大的使用空間建筑立面容易處理，適用于不同房屋造型多用于多層建筑，高層建筑用的較少

原因：框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較小，過高時，水平荷載作用下會產(chǎn)生較大側(cè)移

現(xiàn)澆鋼筋砼框架高度：非地震區(qū)：

≤60m

地震區(qū)：≤55m(設(shè)防烈度為7度,0.05g)≤45m(設(shè)防烈度為8度,0.10g)≤25m(設(shè)防烈度為9度,0.20g)

國內(nèi)建成的最高鋼筋砼框架——北京長城飯店22層，高80m土木工程概論4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)4.2.2框架

框架結(jié)構(gòu)分類

1、按所用材料分類：鋼框架+鋼筋混凝土框架

鋼框架：工廠預(yù)制鋼梁鋼柱，施工現(xiàn)場拼裝連接成整體自重輕、抗震（振）性能好、施工速度快、機械化程度高用鋼量大、造價高、耐火性能差、維修費用高

鋼筋砼框架：取材方便、造價低廉、耐久性好、可模性好

土木工程概論4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)4.2.2框架鋼筋砼框架分類：

按施工方法分：整體式+裝配式+裝配整體式三種

整體式框架(全現(xiàn)澆框架):

現(xiàn)場支模澆注而成，整體性好，抗震能力強。泵送混凝土和組合鋼模板的應(yīng)用，改變了現(xiàn)場攪拌、費工費時的缺點，目前整體式框架得廣泛應(yīng)用

裝配式框架:

梁、柱等構(gòu)件預(yù)制，施工時吊裝就位，通過節(jié)點進行連接。機械化程度高、施工速度快，但整體性較差，抗震性能亦弱，目前工程應(yīng)用已少

裝配整體式框架：兼有裝配式和整體式框架的優(yōu)點，預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場吊裝就位后，用在其上澆注疊合層等措施，使框架連成整體。工程中應(yīng)用較多土木工程概論4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)4.2.2框架

2、按框架結(jié)構(gòu)布置方案分類：

橫向承重+縱向承重+縱橫雙向承重方案三種

橫向承重方案：

豎向荷載主要由橫向框架承擔(dān)預(yù)制樓板沿橫向布置現(xiàn)澆樓板可設(shè)次梁傳至橫向框架橫向框架同時承受橫向水平風(fēng)荷載和地震作用縱向設(shè)置連系梁連接橫向框架,連系梁與柱形成縱向框架,承受

縱向水平風(fēng)荷載和地震作用，縱向水平風(fēng)荷載常忽略不記

(房端橫墻受風(fēng)面積小，縱向框架跨度一般較多，故分配的框架內(nèi)力不大)

縱向地震作用不能忽略土木工程概論4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)4.2.2框架

縱向承重方案：

豎向荷載主要由縱向框架承擔(dān)預(yù)制樓板沿縱向布置,現(xiàn)澆樓板可設(shè)次梁將荷載傳至縱向框架縱向框架同時承受縱向水平風(fēng)荷載和縱向地震作用橫向設(shè)置連系梁與柱形成橫向框架

承受橫向水平風(fēng)荷載和橫向地震作用

縱橫雙向承重方案：

柱網(wǎng)為正方形或接近正方形或樓面荷載較大時采用樓面常為現(xiàn)澆雙向板樓蓋或井字梁樓蓋

兩方向框架同時承受豎向和水平荷載土木工程概論4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)4.2.2框架4.2.3排架結(jié)構(gòu)

由屋架(或屋面梁)、柱和基礎(chǔ)組成，柱與屋架鉸接，而與基礎(chǔ)剛接

按生產(chǎn)工藝和使用要求：

等高，不等高和鋸齒形（常用于單向采光的紡織廠）等

鋼筋混凝土排架：我國單廠的基本結(jié)構(gòu)形式

跨度可超過30m

高度可達(dá)20~30m或更高吊車噸位可達(dá)150t或更大土木工程概論4.2桁架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)4.2.3排架土木工程概論

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)土木工程概論

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)

單層建筑分為一般單層建筑和大跨度建筑。

一般單層建筑按使用目的分:

民用單層建筑+單層工業(yè)廠房

民用單層建筑：磚混結(jié)構(gòu)（墻體用磚墻、屋面板用鋼筋混凝土板

——單層住宅、公共建筑、別墅等）

單層工業(yè)廠房

——鋼筋混凝土柱或鋼柱+鋼屋架按結(jié)構(gòu)形式分：排架結(jié)構(gòu)（柱與基礎(chǔ)為剛接、屋架與柱頂鉸接）剛架結(jié)構(gòu)（框架結(jié)構(gòu)——梁、屋架與柱剛接）土木工程概論

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)：承受屋面荷載屋面板+天窗架+屋架或屋面粱+托架

屋面板以前多用自重較大的大型預(yù)制混凝土板、現(xiàn)用壓型鋼板、天窗架為車間通風(fēng)和采光用而架設(shè)在屋架上。屋架(屋面梁)是主要承重構(gòu)件，多用鋼桁架或變截面的H形鋼、托架僅用于柱距比屋架的間距大時來支承屋架吊車梁：承受吊車的荷載，將其傳到柱上柱子：主要承重構(gòu)件，將上部結(jié)構(gòu)荷載傳給基礎(chǔ)支撐：增加整體穩(wěn)定性基礎(chǔ)：將柱子和基礎(chǔ)梁傳來的荷載傳給地基維護結(jié)構(gòu)：多由磚砌筑，也有用壓型鋼板的土木工程概論

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)土木工程概論圖4.13單層裝配式甲筋混凝土廠房

1屋‘面板；2一天溝板；3‘天窗架；4一屋架；5一托架；6一吊車染；7三排架柱

8一抗風(fēng)柱；9一基礎(chǔ)；10一連系梁；11二基礎(chǔ)粱；12一天窗架垂直支撐廠

13一屋架下弦橫向水平支撐；14一屋架端部垂直支撐；15一柱間支撐

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)輕型鋼結(jié)構(gòu)：柱子和梁均采用變截面H型鋼，梁柱節(jié)點剛接施工方便、施工周期短、跨度大、用鋼量經(jīng)濟廣泛應(yīng)用于單層廠房、倉庫、冷庫、候機廳、體育館土木工程概論

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)

沈陽科迅集團有限公司輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房

拱形彩板屋頂建筑：用拱形彩色熱鍍鋅鋼板作為屋面自重輕、工期短、造價低、彩板之間不漏水（專門機具咬合縫）土木工程概論拱形彩板屋頂建筑

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)

大跨度房屋結(jié)構(gòu)常用于公共建筑（大會堂、影劇院、會展中心、體育館、體育場罩棚、火車站、航空港等）和工業(yè)建筑（特別是航空工業(yè)和造船工業(yè)中的總裝配車間、飛機庫、船體結(jié)構(gòu)車間等，根據(jù)裝配的船舶、飛機等機器的大型尺寸或工藝過程要求而定）

大跨度結(jié)構(gòu)方案具有多樣性特點（受制于建筑物用途、使用條件及造型要求差異性）常用的大跨結(jié)構(gòu)體系有：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、薄膜結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)、充氣結(jié)構(gòu)、砼拱形桁架等土木工程概論

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)4.3.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

由許多桿件從兩個方向或幾個方向按一定規(guī)律組成的高次超靜定空間結(jié)構(gòu)（能承受來自各個方向的荷載，最常見的大跨度結(jié)構(gòu)形式，桿件采用鋼管或型鋼現(xiàn)場安裝）上海師范學(xué)院球類房（31.5m40.5m,1964,

角鋼—我國第一座網(wǎng)架)

首都體育館（99mll2.2m矩形)

—我國跨度最大的矩形網(wǎng)架）深圳體育館（90m×90m—間距63m四柱支承網(wǎng)架，每邊懸挑13.5m）廣州天河體育館（對角線跨度107m—三向網(wǎng)架，正六邊形）上海體育館

（直徑110m

—三向網(wǎng)架、圓形平面土木工程概論

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)首都機場四機位飛機庫(雙跨153m×90m)

土木工程概論

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)圖4.43北京首都機場的四機位飛機庫網(wǎng)架圖4-44網(wǎng)架形式4.3.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)1.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點及應(yīng)用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種新型結(jié)構(gòu)形式，它是由許多桿件從兩個方向或幾個方向按一定規(guī)律組成的高次超靜定空間結(jié)構(gòu)。能承受來自各個方向的荷載。與平面桁架結(jié)構(gòu)相比具有以下特點：1、網(wǎng)架與平面桁架結(jié)構(gòu)相比的特點：(1)多向受力的空間結(jié)構(gòu)，比單向受力的平面桁架適用跨度更大（一般30→60m，甚至60m以上）(2)網(wǎng)架是高次超靜定空間結(jié)構(gòu)，安全度大

(3）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體空間剛度大，穩(wěn)定性能及抗震性能好，安全儲備高，對于承受集中荷載、非對稱荷載、局部超載、地基不均勻沉陷等均為有利(4）便于定型化、工業(yè)化、工廠化、商品化生產(chǎn)，集裝箱運輸，零件尺寸小，重量輕，便于存放、裝卸、運輸和安裝，現(xiàn)場安裝不需要大型起重設(shè)備土木工程概論

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)圖4.43北京首都機場的四機位飛機庫網(wǎng)架4.3.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)1.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點及應(yīng)用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種新型結(jié)構(gòu)形式，它是由許多桿件從兩個方向或幾個方向按一定規(guī)律組成的高次超靜定空間結(jié)構(gòu)。能承受來自各個方向的荷載。與平面桁架結(jié)構(gòu)相比具有以下特點：2、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分類按外形：平板型網(wǎng)架

+殼型網(wǎng)架（單曲、雙曲）可單層也可雙層雙層網(wǎng)架分上、下弦平板型網(wǎng)架殼型網(wǎng)架（單層雙曲）

殼型網(wǎng)架（單層單曲）

土木工程概論

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)圖4.43北京首都機場的四機位飛機庫網(wǎng)架4.3.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)1.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點及應(yīng)用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種新型結(jié)構(gòu)形式，它是由許多桿件從兩個方向或幾個方向按一定規(guī)律組成的高次超靜定空間結(jié)構(gòu)。能承受來自各個方向的荷載。與平面桁架結(jié)構(gòu)相比具有以下特點：4.3.2懸索結(jié)構(gòu)

以一系列受拉索作為主要承重構(gòu)件，這些索按一定規(guī)律組成各種不同形式的體系，并懸掛在相應(yīng)的支承結(jié)構(gòu)上

一般用由高強鋼絲組成的高強鋼絲束、鋼鉸線或鋼絲繩，也可用圓鋼筋、帶鋼或薄鋼板等

懸索結(jié)構(gòu)在工程上的最早應(yīng)用是橋梁

我國漢朝已有鏈索建橋，后又有鐵索、繩索橋出現(xiàn)（跨度104m大渡河瀘定鐵索橋）

19世紀(jì)后國外出現(xiàn)跨越海峽的大跨鋼纜橋土木工程概論

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)圖4.43北京首都機場的四機位飛機庫網(wǎng)架4.3.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)1.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點及應(yīng)用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種新型結(jié)構(gòu)形式，它是由許多桿件從兩個方向或幾個方向按一定規(guī)律組成的高次超靜定空間結(jié)構(gòu)。能承受來自各個方向的荷載。與平面桁架結(jié)構(gòu)相比具有以下特點：

1、懸索結(jié)構(gòu)的特點

（1）主要承重構(gòu)件是“索”。只受軸向拉力，無彎距剪力，受力簡單，利于用高強鋼鉸線或鋼絲繩等鋼材做“索”。自重小強度大，能跨越大跨度。支承結(jié)構(gòu)耗費材較多，用鋼量超過鋼索。但只要合理設(shè)計施工，亦可取得好綜合經(jīng)濟效益（2）需注意用合理支座形式對支座水平反力進行處理

（3）施工便捷，施工設(shè)備簡單，索的架設(shè)安裝不需大型起重設(shè)備、腳手架和模板；還可用架設(shè)好的鋼索安裝屋面材料（4）適應(yīng)性強，造型美觀。適用于各種建筑平面和外形輪廓。利用曲線索和不同支承形式，創(chuàng)造出新穎獨特建筑造型

（5）可創(chuàng)造具有良好物理性能的建筑物——雙曲下凹碟形屋蓋音響效果極好土木工程概論

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)圖4.43北京首都機場的四機位飛機庫網(wǎng)架4.3.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)1.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點及應(yīng)用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種新型結(jié)構(gòu)形式，它是由許多桿件從兩個方向或幾個方向按一定規(guī)律組成的高次超靜定空間結(jié)構(gòu)。能承受來自各個方向的荷載。與平面桁架結(jié)構(gòu)相比具有以下特點：懸索結(jié)構(gòu)分：單層索系+雙層索系+橫向加勁索系+索網(wǎng)四大類

北京亞運會朝陽體育館

——橄欖形平面、長徑96m、短徑66m

屋面結(jié)構(gòu)：索網(wǎng)——索拱結(jié)構(gòu)

雙曲鋼拱+預(yù)應(yīng)力三角大墻土木工程概論北京亞運村朝陽體育館

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)土木工程概論

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)

4.3.3網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)：

1、單層圓柱面網(wǎng)殼按桿件排列方式分

(a)、單向斜桿正交正放網(wǎng)格(b)交叉斜桿正交正放網(wǎng)格

(c)、聯(lián)防網(wǎng)格(d)、三向網(wǎng)格土木工程概論

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)

2、球面網(wǎng)殼按網(wǎng)格布置分：肋環(huán)斜桿形網(wǎng)格肋環(huán)形網(wǎng)格扇形三向網(wǎng)格葵花形三向網(wǎng)格短程線形三向網(wǎng)格土木工程概論

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)

北京體育學(xué)院體育館：

3000座席，面積7200m2，屋蓋外圍尺寸：59m×59m

四片雙曲拋物面雙層網(wǎng)殼組成，網(wǎng)殼構(gòu)造兩向正交桁架

網(wǎng)格與高均2.9m

因高度限制與建筑要求組合網(wǎng)殼中間矢高僅為3.5m

(跨度的1/17)

土木工程概論平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上海體育館（直徑110m圓形)——是我國跨度最大的圓形網(wǎng)架）廣州新體育館內(nèi)景

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)土木工程概論節(jié)點形式：焊接鋼板節(jié)點、焊接空心球節(jié)點和螺栓球節(jié)點

焊接空心球節(jié)點：兩個空心半球?qū)嘎菟ㄇ蚬?jié)點：螺栓（高強）、鋼球、銷子、套筒和錐頭螺栓球節(jié)點焊接空心球節(jié)點

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)

3．薄殼結(jié)構(gòu)

常用形狀:圓頂、筒殼、折板、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼圓頂結(jié)構(gòu)(軸對稱，在軸對稱荷載下，只產(chǎn)生兩種對稱力)

——徑向力（沿經(jīng)線——垂直荷載下是壓力）

——環(huán)向力（沿緯線——垂直荷載下、上部受壓收縮直徑變小、環(huán)向壓力，下部靠近支承處受拉直徑增大、環(huán)向拉力）

——中間有一截面是環(huán)向壓力向環(huán)向拉力轉(zhuǎn)變的交界面，環(huán)向力為0，稱為“過渡縫”圓頂可光滑，也可帶肋

我國最大的砼圓頂為新疆某車間圓頂屋蓋

世界最大的砼圓頂為美國西雅圖金郡圓球頂（直徑為202m）

加拿大多倫多體育館可伸縮鋼圓頂(1989)（外墻間距218m、直徑為192.4m）

日本福岡體育館可伸縮鋼圓頂（1993）（直徑為213m）土木工程概論

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)

圓頂結(jié)構(gòu)是軸對稱結(jié)構(gòu)，在軸對稱荷載下，只產(chǎn)生兩種軸對稱力

——徑向力（沿經(jīng)線）垂直荷載下是壓力

——環(huán)向力（沿緯線）垂直荷載下、上部

受壓收縮直徑變小、環(huán)向壓力，下部靠近支承處受拉直徑增大、環(huán)向拉力

——中間有一截面是環(huán)向壓力向環(huán)向拉力轉(zhuǎn)變的交界面，環(huán)向力為0，稱為“過渡縫”土木工程概論受壓環(huán)受拉環(huán)砼殼板壓力拉力

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)

4．混凝土拱形桁架

自重較大，施工復(fù)雜，現(xiàn)已很少采用貝爾格萊德的機庫（預(yù)應(yīng)力砼桁架結(jié)構(gòu)，跨度為135.8m——跨度最大的拱形桁架）

5．充氣結(jié)構(gòu)（薄膜結(jié)構(gòu)）

在玻璃絲增強塑料薄膜或尼龍布罩內(nèi)部充氣形成一定的形狀，作為建筑空間的覆蓋物

美國密執(zhí)安州龐蒂亞光城“銀色穹頂”空氣薄膜結(jié)構(gòu)室內(nèi)體育館（1975）（234.9ml83.0m，62.5m高

——最大的空氣薄膜結(jié)構(gòu)）土木工程概論

4.3單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)6．應(yīng)力膜皮結(jié)構(gòu)

用多塊鋼薄板板片單元焊接而成的空間結(jié)構(gòu)用于大跨的第一例:

美國巴頓魯治的應(yīng)力膜皮屋蓋（1959）直徑為117m、高35.7m

由一個外部管材骨架形成的短程線絎架支承804個雙邊長為4.6m的六角形鋼板片單元，鋼板厚3.2mm，鋼管直徑152mm，壁厚3.2mm土木工程概論

4.3

單層及大跨度房屋結(jié)構(gòu)土木工程概論用于居民住宅、商場、辦公樓乙旅館等大量高層（8層）多層（8層）建筑涌現(xiàn)

多層高層的界限、各國不一、各專業(yè)也不一（建筑以10層為界，結(jié)構(gòu)以8層為界）上海浦東陸家嘴金融區(qū)規(guī)劃圖

4．4多層及高層建筑常用結(jié)構(gòu)形式：混合結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)

混合結(jié)構(gòu)：用不同的材料建造的房屋（通常墻體用磚砌體，屋面和樓板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)——磚混結(jié)構(gòu)）我國最高已達(dá)11層，局部達(dá)12層?普通粘土磚破壞耕地資源，國家逐漸禁止使用、而推廣空心砌塊土木工程概論4．4多層與高層建筑

（多層）土木工程概論4．4多層與高層建筑

（多層）

現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體性好適應(yīng)各種有特殊布局的建筑?多層建筑可用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，也可用裝配式或裝配整體式結(jié)構(gòu)

裝配式和裝配整體式結(jié)構(gòu)采用預(yù)制構(gòu)件，現(xiàn)場組裝、其整體性較差，但便于工業(yè)化生產(chǎn)翱機械化施工?泵送混凝土（澆筑方便快捷、機械化施工程度高）使現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)逐漸趨于取代裝配式結(jié)構(gòu)

土木工程概論4．4多層與高層建筑

（多層）由梁和柱剛性連接成骨架的結(jié)構(gòu)

強度高、自重輕、整體性和抗震性能好

承重梁柱之間有空間，平面布置靈活，使用空間大

使用廣泛，主要有多層工業(yè)廠房、倉庫、商場、辦公樓等土木工程概論4．4多層與高層建筑（框架結(jié)構(gòu)）框架結(jié)構(gòu)1998年土木工程概論

20世紀(jì)90年代后我國發(fā)展迅速，高層和超高層建筑如雨后春筍般在各大城市涌現(xiàn)

國內(nèi)大陸最高

——

上海金茂大廈88層、高421.5m，世界第44．4多層與高層建筑（高層）世界最大最重的“風(fēng)阻尼器”兩臺世界最高速電梯1樓到89樓僅39秒中國臺北國際金融中心大廈101大樓101層、高508米世界第1馬來西亞吉隆坡國家石油雙子星座大廈（雙塔）88層、高451.9m，世界第22004年1996年土木工程概論4．3多層與高層建筑（高層）1974年土木工程概論高層結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)形式：

框架結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)框支剪力墻結(jié)構(gòu)簡體結(jié)構(gòu)等

美國芝加哥西爾斯大樓110層、高443m世界第34．4多層與高層建筑（高層）土木工程概論4．4多層與高層建筑（高層）土木工程概論4．4多層與高層建筑（高層）土木工程概論4．4多層與高層建筑（高層）土木工程概論4．4多層與高層建筑（高層）土木工程概論4．4多層與高層建筑（高層）土木工程概論4．4多層與高層建筑（高層）土木工程概論4．4多層與高層建筑（高層）受力體系由梁和柱組成承受豎向荷載合理、承受水平荷載能力差

用于房屋高度不大、層數(shù)不多時（風(fēng)、地震等水平荷載影響小，豎載對結(jié)構(gòu)設(shè)計起控制作用）

房屋高度大、層數(shù)多時，水平荷載影響大，造成梁、柱截面尺寸過大，不合理

長城飯店主樓

地下2層，地上22層地上高

82.85m土木工程概論4．4多層與高層建(一、高層框架)長富宮飯店結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層平面地下、上+26層,高90.85m

剪力墻即一段鋼筋混凝土墻體，因抗剪能力強而稱剪力墻

（在一定程度上限制了建筑平面布置的靈活性）由框架與剪力墻協(xié)同受力，剪力墻承擔(dān)絕大部分水平荷載（80%左右），框架則以承受豎向荷載為主（可大大減小柱子的截面）

用于辦公樓、旅館、住宅、及某些工藝用房土木工程概論4．4多層與高層建筑（二、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)）框架—剪力墻結(jié)構(gòu)4．4多層與高層建筑（二、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)）土木工程概論廣州中天廣場大廈（80層）平面北京工業(yè)大學(xué)科技綜合樓（16層）北京聯(lián)大職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院（13層）房屋更高、水平荷載更大時，宜用剪力墻結(jié)構(gòu)

（全部由縱橫布置的剪力墻組成）

剪力墻同時承受水平和豎向荷載

剪力墻使空間分隔固定，建筑布置不靈活

一般用于住宅、旅館等土木工程概論4.4多層與高層建筑（三、剪力墻結(jié)構(gòu)）廣州白云賓館標(biāo)準(zhǔn)層平面圖（1976年)1+33層、高112.45m，我國第一座100m建筑剪力墻結(jié)構(gòu)因土地緊張、采用上部住宅或辦公、下部商店的建筑，兩者功能不同，上部住宅和辦公室需小開間，適合用剪力墻結(jié)構(gòu)，下部商店需大空間，適合用框架結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)構(gòu)組合在一起，在交界位置設(shè)巨型的轉(zhuǎn)換大梁（常接近于一個層高、用做設(shè)備層），將上部剪力墻荷載傳到下部柱子——這種結(jié)構(gòu)體系即框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系

設(shè)計時應(yīng)注意：

上部剪力墻剛度大，下部框架剛度小，二者差別大，對整體抗震不利轉(zhuǎn)換梁作為連接節(jié)點受力復(fù)雜

在高抗震設(shè)防區(qū)慎用4．4多層與高層建筑(四、框支剪力墻結(jié)構(gòu))

土木工程概論框支剪力墻結(jié)構(gòu)由一個或多個筒體作承重結(jié)構(gòu)的高層建筑體系

適用于層數(shù)較多的高層建筑

筒體在側(cè)向風(fēng)荷載作用下，受力類似于剛性的箱型截面的懸臂梁，迎風(fēng)面受拉，背風(fēng)面受壓筒體結(jié)構(gòu)分：

框筒體系筒中筒體系桁架筒體系成束筒體系等

1．框筒體系

內(nèi)芯為剪力墻、周邊為框架的筒體土木工程概論4．4多層與高層建筑(五、筒體結(jié)構(gòu))深圳華聯(lián)大廈(1989)1+26層，88．8m高

2．筒中筒體系

當(dāng)周邊框架柱布置較密時，可將其視為外筒，將內(nèi)芯的剪力墻視為內(nèi)筒，則構(gòu)成筒中筒體系

廣東國際大廈(1990年)

地上63層，地下3層高200.18m。土木工程概論4．4多層與高層建筑(五、筒體結(jié)構(gòu))筒中筒體系平面示意圖土木工程概論4．4多層與高層建筑(五、筒體結(jié)構(gòu))香港中國銀行大廈

3．桁架筒體系

增設(shè)了斜撐以體系體系剛度和結(jié)構(gòu)承受水平荷載的能力的筒體結(jié)構(gòu)體系1990年建成52mx52m正方形平面70層、315m高天線頂367.4m上部4個巨型三角形桁架（鋼斜腹桿、鋼筋砼豎桿）延伸到不同高度，僅一個桁架到頂鋼樓面支承在巨型桁架上桁架支承在底部三層高的鋼筋砼框架上，由4根巨柱將荷載傳至基礎(chǔ)香港奔達(dá)中心土木工程概論4．4多層與高層建筑(五、筒體結(jié)構(gòu))芝加哥西爾斯塔樓(1974)4．成束筒體系

由多個筒體組成的筒體結(jié)構(gòu)地上110層，地下3層高443m兩根天線高475.18m1—50層由9個小方筒連組成一個大方形簡體51-66層截去對角線上的2個筒67～90層又截去另一對角線上的另2個筒91層以上只保留2個筒立面參差錯落，富有變和層次，簡潔明快

4.5.1智能建筑（IB——intelligentbuilding）

以建筑為平臺兼?zhèn)浣ㄖO(shè)備、辦公自動化及通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及其最優(yōu)化組合能提供安全、高效、舒適、便利建筑環(huán)境的建筑多學(xué)科,多技術(shù)系統(tǒng)綜合集成，涉及建筑、土木、機械、動力、通訊、計算機、人體學(xué)、心理學(xué)、行為學(xué)、美術(shù)等領(lǐng)域

基本內(nèi)涵：以綜合布線系統(tǒng)為基礎(chǔ)，計算機網(wǎng)絡(luò)為橋梁，綜合配置建筑及建筑群內(nèi)的各功能子系統(tǒng)，全面實現(xiàn)對通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、建筑及建筑群內(nèi)各種設(shè)備（空調(diào)、供熱、給排水、變配電、照明、電梯、消防、公共安全）等的綜合管理土木工程概論

4.5智能建筑與綠色建筑智能建筑的目的：

應(yīng)用現(xiàn)代4C技術(shù)（計算機、控制、通訊和圖形顯示）構(gòu)成智能建筑結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)代化的服務(wù)與管理方式給人們提供安全、舒適的生活、學(xué)習(xí)與工作環(huán)境空間

智能建筑主要體現(xiàn)：

⑴能“知道”建筑內(nèi)外所發(fā)生的一切⑵能確定有效的方式,為用戶