建筑結(jié)構(gòu)與受力

建筑結(jié)構(gòu)與受力分析

S127曾金海、歐陽書臣、鄧曉寧

力學(xué)的分支學(xué)：理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、板殼力學(xué)、彈性力學(xué)、彈塑性力學(xué)、塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、流體力學(xué)、復(fù)合材料力學(xué)、實驗力學(xué)、計算力學(xué)、量子力學(xué)等。作為高等職業(yè)教育的一門課程，“建筑力學(xué)”的內(nèi)容只是力學(xué)中最基本的應(yīng)用廣泛的部分。它將靜力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)三門課程的主要內(nèi)容貫通融合成為一體。

建筑中由若干構(gòu)件連接而成的能承受作用的平面或空間體系稱為建筑結(jié)構(gòu)，在不致混淆時可簡稱結(jié)構(gòu)。注：“作用”——能使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生效應(yīng)（內(nèi)力、變形、裂縫等）的各種原因的總稱。作用可分為直接作用和間接作用。

直接作用——即習(xí)慣上所說的荷載，指施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力系，如結(jié)構(gòu)自重、家具及人群荷載、風(fēng)荷載等。

間接作用——引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因，如地震、基礎(chǔ)沉降、溫度變化等。結(jié)構(gòu)——建筑物中承受荷載并起骨架作用的部分。構(gòu)件——結(jié)構(gòu)中的單個部分。

結(jié)構(gòu)的組成

單層工業(yè)廠房荷載作用圖外荷載吊車荷載風(fēng)（雪）壓單層工業(yè)廠房荷載作用圖平衡物體相對于地面處于靜止或作勻速直線運動的狀態(tài)稱為平衡。一、建筑力學(xué)的任務(wù)研究構(gòu)件的承載能力—強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題結(jié)構(gòu)必須具備可靠、適用、耐久的功能。強(qiáng)度：在使用期內(nèi)，務(wù)必使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件安全可靠，不發(fā)生破壞，具有足夠的承載能力。結(jié)構(gòu)和構(gòu)件抵抗破壞的能力稱為強(qiáng)度。剛度：在使用期內(nèi)，務(wù)必使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件不發(fā)生影響正常使用的變形。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抵抗變形的能力稱為剛度。穩(wěn)定性：在使用期內(nèi)，務(wù)必使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件平衡形態(tài)保持穩(wěn)定。穩(wěn)定性是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件保持原有平衡形態(tài)的能力。建筑力學(xué)研究平面桿件結(jié)構(gòu)。2.結(jié)構(gòu)按空間觀點分為：平面結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)。實體板（殼）桿件1.結(jié)構(gòu)按幾何觀點分為：桿件結(jié)構(gòu)、薄壁結(jié)構(gòu)、實體結(jié)構(gòu)。二、建筑力學(xué)的研究對象建筑力學(xué)的研究對象是結(jié)構(gòu)。

構(gòu)件平面桿系結(jié)構(gòu)桿件的截面尺寸遠(yuǎn)小長度特點板殼塊體桿結(jié)構(gòu)分類薄壁桿1.建筑結(jié)構(gòu)的概念建筑結(jié)構(gòu)是建筑物的基本組成部分，建筑結(jié)構(gòu)是指建筑物中用來承受各種作用的受力體系。通常，它又被稱為建筑物的骨架。組成結(jié)構(gòu)的各個部件稱為構(gòu)件。在房屋建筑中，組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件有板、梁、屋架、柱、墻、基礎(chǔ)等。

2.建筑結(jié)構(gòu)的類型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)(1)按建筑材料劃分砌體（包括磚砌塊、石等）結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)塑料結(jié)構(gòu)充氣結(jié)構(gòu)墻體結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)深梁結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu)(2)按結(jié)構(gòu)型式劃分拱結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)空間薄壁(包括折板)結(jié)構(gòu)鋼索結(jié)構(gòu)艙體結(jié)構(gòu)

單層結(jié)構(gòu)(多用于單層工業(yè)廠房、食堂等)(3)按體型劃分多層結(jié)構(gòu)(一般2～7層)高層結(jié)構(gòu)(一般8層以上)大跨結(jié)構(gòu)(跨度大約在40～50m以上)圖1-1建筑結(jié)構(gòu)的各種形式（a）墻體結(jié)構(gòu)；(b)框架結(jié)構(gòu)；(c)深梁結(jié)構(gòu)；(d)筒體結(jié)構(gòu)；(e)拱結(jié)構(gòu)；(f)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；(g)空間薄壁結(jié)構(gòu)；(h)鋼索結(jié)構(gòu)；(i)折板結(jié)構(gòu)桿件結(jié)構(gòu)巴黎的埃菲爾鐵塔桿件結(jié)構(gòu)桿件、板殼、實體復(fù)合結(jié)構(gòu)__倫敦橋桿件結(jié)構(gòu)___海洋石油鉆井平臺桿件三結(jié)構(gòu)__三_北京三、三中國三體育三場板殼三結(jié)構(gòu)__三__三_悉尼三歌劇三院(澳大三利亞)3.結(jié)構(gòu)三所要三解決三的問三題(1三)使骨三架形三成的三空間三能良三好地三服務(wù)三于人三類生三活、三生產(chǎn)三的要三求和三人類三對美三觀的三需要三。前三者是三物質(zhì)三的，三后者三是精三神的三。這三是結(jié)三構(gòu)之三所以三存在三的根三本目三的。(2三)結(jié)構(gòu)三要抵三御自三然界三各種三作用三力(地心三吸力三、風(fēng)三力、三地震三力等)，因三而需三要有三抵抗三力的三功能三。這三是結(jié)三構(gòu)之三所以三存在三的根三本原三因。(3三)怎樣三充分三發(fā)揮三所采三用材三料的三作用三。這三是結(jié)三構(gòu)的三另一三重要三功能三。材三料是三結(jié)構(gòu)三之所三以存三在的三根本三條件(4三)結(jié)構(gòu)三所要三解決三的問三題還三有其三它表三現(xiàn)，三如連三接構(gòu)三造三問三題、三經(jīng)濟(jì)三問題三等。建筑三結(jié)構(gòu)三的特三點1.混凝三土結(jié)三構(gòu)優(yōu)點三：1）強(qiáng)三度高三；2）耐三久性三好；3）耐三火性三好；4）可三模性三好；5）整三體性三好；6）易三于就三地取三材。缺點三：結(jié)構(gòu)三自重三大、三抗裂三性較三差、三一旦三損壞三修復(fù)三比較三困難、三施工三受季三節(jié)環(huán)三境影三響較三大等三。2.砌體三結(jié)構(gòu)優(yōu)點三：1)可就三地取三材。2)具有三很好三的耐三火性三，較三好的三化學(xué)三穩(wěn)定三性和三大氣三穩(wěn)定三。3)一般三較鋼三筋混三凝土三結(jié)構(gòu)三可以三節(jié)約三水泥三和鋼三材，三可以三節(jié)約木三材，三可連三續(xù)施三工。4)采用三砌塊三或大三型板三材作三墻體三時，三可以三減輕三結(jié)構(gòu)三自重三，加快三施工三進(jìn)度三，進(jìn)三行工三業(yè)化三生產(chǎn)三和施三工2.砌體三結(jié)構(gòu)缺點三：1)自重三大。2)砌筑三工作三相當(dāng)三繁重三。3)砂漿三和磚三石間三的粘三結(jié)力三較弱三。4)粘土三磚用三量很三大，三往往三占用三農(nóng)田三，影三響農(nóng)三業(yè)生三產(chǎn)。5)砌塊三結(jié)構(gòu)三造價三略高三于磚三石結(jié)三構(gòu)。3.鋼結(jié)三構(gòu)優(yōu)點:1)鋼結(jié)三構(gòu)自三重輕三而承三載力三高三。2)鋼材三最接三近于三勻質(zhì)三等向三體三。3)鋼材三的塑三性和三韌性三好三。4）鋼三材具三有可三焊性三。5)鋼結(jié)三構(gòu)具三有不三滲漏三的特三性三。6)鋼結(jié)三構(gòu)制三造工三廠化三、施三工裝三配化三。缺點:1)鋼材三耐腐三蝕性三差，三應(yīng)采三取防三護(hù)措三施三。2)鋼結(jié)三構(gòu)耐三熱性三能好三，但三防火三性能三差三。結(jié)構(gòu)三的應(yīng)三用1.混凝三土結(jié)三構(gòu)的三工程三應(yīng)用(1三)房屋三建筑三工程(2三)橋梁三工程(3三)特種三結(jié)構(gòu)三與高三聳結(jié)三構(gòu)(4三)水利三及其三他工三程2.砌體三結(jié)構(gòu)(1三)一般三民用三建筑三中的三基礎(chǔ)三、內(nèi)三外墻三、柱三、過三梁、三屋蓋三和地三溝等三構(gòu)件。(2三)在工三業(yè)廠三房中三，用三來砌三筑圍三護(hù)墻三、煙三囪、三料斗三、地三溝、三管道三支架三、對三滲水三性要三求不三高的三水池三等特三殊結(jié)三構(gòu)。(3三)農(nóng)村三建筑三如豬三圈、三糧倉三等。(4三)在交三通運三輸方三面，三砌體三結(jié)構(gòu)三除可三用于三橋梁三，隧三道外三，各三式地三下渠三道，三涵洞三，擋三土墻三也常三用砌三筑。(5三)在水三利建三設(shè)方三面，三可以三用石三料砌三筑壩三、堰三和渡三槽等三。3.鋼結(jié)三構(gòu)(1三)重型三工業(yè)三廠房(2三)大跨三度結(jié)三構(gòu)(3三)高聳三結(jié)構(gòu)三和高三層建三筑(4三)受動三力荷三載作三用的三結(jié)構(gòu)(5三)可拆三卸和三移動三的結(jié)三構(gòu)(6三)容器三和管三道(7三)輕型三鋼結(jié)三構(gòu)(8三)其他三建筑三物1.三1荷載三分類三及荷三載代三表值建筑三結(jié)構(gòu)三計算三基本三原則1.永久荷載永久三荷載三亦稱三恒荷三載，三是指三在結(jié)三構(gòu)使三用期三間，三其值三不隨三時間三變化三，或三者其三變化三與平三均值三相比三可忽三略不三計的三荷載三，如三結(jié)構(gòu)三自重三、土三壓力三、預(yù)三應(yīng)力三等。2.可變荷載可變?nèi)奢d三也稱三為活三荷載三，是三指在三結(jié)構(gòu)三使用三期間三，其三值隨三時間三變化三，且三其變?nèi)等c平三均值三相比三不可三忽略三的荷三載，三如樓三面活三荷載三、屋三面活三荷載三、風(fēng)三荷載三、雪三荷載三、吊三車荷三載等三。3.偶然荷載在結(jié)三構(gòu)使三用期三間不三一定三出現(xiàn)三，而三一旦三出現(xiàn)三，其三量值三很大三且持三續(xù)時三間很三短的三荷載三稱為三偶然三荷載三，如三爆炸三力、三撞擊三力等三。1.三1荷載三分類三及荷三載代三表值建筑三結(jié)構(gòu)三計算三基本三原則常用三材料三單位三體積三的自三重（三單位kN三/m三3）三混凝三土22三~2三4，三鋼筋三混凝三土24三~2三5，三水泥三砂漿20，三石灰三砂漿三、混三合砂三漿17，三普通三磚18，三普通三磚（三機(jī)器三制）19，三漿砌三普通三磚砌三體18，三漿砌三機(jī)磚三砌體19。荷載三標(biāo)準(zhǔn)三值（1）永三久荷三載標(biāo)三準(zhǔn)值按構(gòu)三件尺三寸和三構(gòu)件三單位三體積三自重三的標(biāo)三準(zhǔn)值三來確三定。1.三2建筑三結(jié)構(gòu)三概率三極限三狀態(tài)三設(shè)計三法建筑三結(jié)構(gòu)三計算三基本三原則結(jié)構(gòu)三的功三能要三求能承三受正三常施三工和三使用三時的三各種三作用三，以三及偶三然事三件發(fā)三生時三，仍三能保三持整三體穩(wěn)三定性三。在正三常使三用時三，能三保證三具有三良好三的工三作性三能，三不出三現(xiàn)過三大的三變形三和裂三縫。在正三常使三用及三維護(hù)三下，三具有三足夠三的耐三久性三能，三不發(fā)三生銹三蝕和三風(fēng)化三現(xiàn)象三