建筑结构基本构件结构单元与结构体系共38页文档

六.截面尺寸初估（方案设计和初步设计时）
1.柱截面：
由轴压比控制
N c c f cbh
轴压比限值 P68表4.4
柱负荷面积 表4.4
单位面积荷载：框架、框-剪12～14kN/m2； 框架柱轴压比限值 剪力墙、筒体13～16
N Q S Qn
结1.1 构～ 体 系 系数 1.2
3.适用范围：适用于200m以下的超高层
代表作品及平面：
深圳国贸大厦
back
五.结构体系（抗侧力体系）的选择
•建筑使用功能 •建筑平面
•建筑高度
•抗震等级 •地质条件 •施工技术 ……
用 途 住 宅 旅 馆 公 共
≤50m 剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、 框架 框架-剪力墙、框架
≥50m 剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、 筒体 框架-剪力墙、筒体
竖向抗侧力构件不连 竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平 续 转换构件（梁、桁架等）向下传递 楼层承载力突变 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的 80％
五.设置变形缝的原则
1.设置原则：
1）尽量不设缝，而调整平面形状、尺寸和结构布置， 采取构造和施工措施。 2）设缝时，应形成独立的结构单元，保证足够的缝宽。
框架结构 框架—剪力墙结构、筒体结构 部分框支剪力墙结构 0.7 0.75 0.6
抗震等级
计算截面以上层数 一级 二级
三级 0.9 0.95 ---
0.8 0.85 0.7
2.梁截面：
由高跨比控制：P18表2.9
注意：梁高有减小的趋势。
抵抗温度应力 3.板厚： 加强顶层约束 提高抗风抗震 一般楼层：80-140 顶层现浇板：≥120，宜双层双向配筋 地下室顶板：≥160

一、建筑结构的概念及分类
钢筋混凝土结构商住楼
钢筋混凝土框架柱筋安装
绪论
土木工程中常用的砼结构主要包括 : 素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土 结构和钢管混凝土结构、钢骨混凝土结构、纤维混 凝土结构等。 2. 砌体结构——走向没落 由块体（砖、石材、各种砌块）和砂浆砌筑而成 的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构，包括砖 砌体结构、石砌体结构和砌块砌体结构。 3. 钢结构——发展方向是超高层、大跨度和特殊造型。 以钢材为主制作的结构。
三、本课程的任务和学习方法
绪论
1.本课程与建筑力学、建筑识图
学习要求
与构造、建筑材料等先修课程联 系紧密，必须要不断复习上述课
程中所涉及到的相关知识；
2.本课程的内容多、符号多、计算公式多、构造规
定也多，学习时要遵循教学大纲的要求，贯彻
“少而精”的原则，加强重点内容的学习，注重
难点的突破；
3. 要求熟练掌握、深刻理解有关结构构造要求，
的楼盖和屋盖采用钢筋混凝土结构（或木结构）， 而墙、柱基础等竖向承重构件采用砌体材料。
纵墙承重方案
横墙承重方案
结构布置方案
纵横墙承重方案
内框架承重方案
一、建筑结构的概念及分类
绪论
2. 框架结构体系—— 以由钢筋混凝土梁、柱组成的框架作为竖向承重
和抗水平作用的结构体系。
优点：建筑室内空间布置灵活，平面和立面变化丰富。 缺点：在水平荷载作用下，结构的侧向刚度较小，水平位 移较大，故称其为柔性结构体系。框架结构抗震性能较差， 适用于非抗震设计、层数较少、 建造高度不超过60m的建筑中。
4.多看、多动、多问、多联想，并能做 到熟能生巧、举一反三。
三、本课程的任务和学习方法

•第二节 桁架的特点和形式
• •（一）、桁架结构的组成 • 桁架多应用于受弯构件，在外荷载的作用下，简支桁架 所产生的弯矩图和剪力图都与简支梁式的情况相似。但桁架 结构具有与简支梁完全不同的受力性能。 • 简支梁在竖向均布荷载作用下，沿梁轴线的弯矩和剪力 的分布和截面内的正应力和剪应力的分布都极不均匀。
同一标高。 在力学上可简化为铰接支座。 当跨度较小时，把屋架直接搁置在墙、柱或圈梁上；跨度
较大时，应采取专门的构造措施。
（四）屋架结构的支撑 包括：屋架之间的垂直支撑、水平系杆、设置在上、下
弦平面内的横向支撑、下弦平面内的纵向水平支撑。 作用：保证屋架在使用和安装时的侧向稳定性，增强屋
盖的整体刚度，增强排架的空间工作性能。
结构体系篇桁架结构讲 义
2024年2月5日星期一
第一节 概述
•桁架结构是由直杆在端部相互连接而成的以抗弯为主的 格构式结构。
•（桁架是由直线形杆件组成三角形区格集合形成的一种 平面结构单元。）
桁架一般由上弦杆、腹杆（竖杆和斜腹杆）组成。
桁架结构受力合理，计算简单，施工方便，适应性强 ，对支座没有横向推力，因此在工程中得到广泛的应 用。
•（三）钢屋架
• 三角形屋架：
•
用于屋面坡度较大的屋盖结构
中。内力变化较大，弦杆内力在支
座处最大，在跨中最小，材料强度
不能充分发挥作用。一般用于中小
跨度的轻屋盖结构。
•
芬克式屋架，腹杆受力合理，
长杆受拉，短杆受压，可分为两榀
小屋架制作，现场安装，施工方便
。
梯形屋架 用于屋面坡度较小的屋盖中
，受力性能比三角形屋架优 越，适用于较大跨度或荷载 的工业厂房。 用于无檩体系屋盖，屋面材 料大多用大型屋面板。

基本构件分类
➢按构件几何形状分类（续） (5) 双曲面构件：指两个方向都有曲率的曲面构件，如球壳、扭壳、充气构件、双
曲拉索
2.1 建筑结构的基本构件
基本构件分类
➢按构件刚性特征分类 (1) 刚性构件：指在荷载作用下除有一定挠度和位移外无其他显著形状改变的构件 如板、梁、柱、墙 可设计成拉、压、弯、剪、扭有的的构件 (2) 柔性构件：指在一种荷载作用下只有一个形状，一旦荷载性质有变（如均布荷 载变为集中荷载），它的形状也会突然变化的构件 如缆索、薄膜 只能设计成受拉构件
悬臂梁 一端简支一端固定梁
2.1 建筑结构的基本构件
两端固定梁 连续梁
2.1 建筑结构的基本构件
肋形
曲梁
井格梁
2.1 建筑结构的基本构件
➢柱 是一种竖向直线形构件，其截面尺寸远小于其高度。柱主要承受与其相连的梁传
来的压力以及柱的自重，荷载作用方向通常与柱轴线平行。当荷载作用于截面形心 时为轴心受压，当荷载偏离截面形心时为偏心受压。
2.2 建筑结构的结构单元
板-梁结构单元
➢楼（屋）盖结构的基本结构单元 ➢组成：楼（屋）面板、梁 ➢支承情况：梁是板的支承，梁支承在墙或柱上 ➢承受荷载：楼（屋）盖竖向重力荷载
2.2 建筑结构的结构单元
板-墙结构单元
➢布置方式：板直接搁置在墙上，板可以按单向或双向铺设 ➢特点：跨度不能过大，所用墙体较多，整体刚性很大，但使用空间不灵活 ➢应用：宿舍、住宅
在它的支承结构（如基础）上
古代梁柱
.2 建筑结构的结构单元 梁-柱结构单元（续）
铰连接
2.2 建筑结构的结构单元
梁-墙结构单元
➢布置方式：梁直接搁置在墙上的基本竖向结构单元 ➢结点：梁墙间一般有梁垫，为铰连接；

二、建筑结构的构件特点
2
梁
梁一般指承受垂直于其纵轴方向荷载的线型构件。柱和墙都是
建筑结构中的承受轴向压力的承重构件，柱是承受平行于其纵轴
方向荷载的线型构件，截面尺寸小于高度，墙主要承受平行于墙
体方向荷载的竖向构件。
二、建筑结构的构件特点
3
墙、柱
柱和墙都是建筑结构中的承 受轴向压力的承重构件，柱是 承受平行于其纵轴方向荷载的 线型构件，截面尺寸小于高度， 墙主要承受平行于墙体方向荷 载的竖向构件，它们都属于受 压构件，并将荷载传到筑结构的组成
一、建筑结构组成
1
组成
建筑结构是由板、梁、 柱、墙、基础等建筑构件 形成的具有一定空间功能， 并能安全承受建筑物各种 正常荷载作用的骨架结构。
二、建筑结构的构件特点
1
板
板是建筑结构中直接承受荷载的平面型构件，具有较大平面尺 寸，但厚度却相对较小，属于受弯构件，通过板将荷载传递到梁 或墙上。
二、建筑结构的构件特点
4
基础
基础是地面以下部分的结构构件，将柱及墙等传来的上部结构荷载传 递给地基。
二、建筑结构的构件特点
5
楼梯
建筑物中作为楼层间垂直交通 用的构件。用于楼层之间和高差 较大时的交通联系。楼梯由连续 梯级的梯段（又称梯跑）、平台 （休息平台）和围护构件等组成。 楼梯的最低和最高一级踏步间的 水平投影距离为梯长，梯级的总 高为梯高。

(3) 梁架设在砖墙上，为什么说它是铰支承？混凝土基础上的柱，为什么说它是固定 支承在基础上的？从墙体伸出的悬臂梁，你认为它应具有怎样的支承条件？
(4) 试示意表示一栋高层建筑物所承受的风力和重力是由哪些结构构件承受的？它们 最后又是怎么样将这些力传到哪里？（结构体系任你假设）
(5) 设想桁架可使用在哪些场合？列出你所看到的桁架形式（画出它的简图），这些 桁架的支承方式怎样？
(6) 板在一般情况下为什么只考虑受弯，不考虑受压和受剪？索为什么只能受拉，不 能受压、受弯？梁为什么只考虑受弯受剪，不考虑受压、受拉？
(7) 建筑结构中常见的构件有哪几种？受内力情况如何？ (8) 建筑主体结构间的变形缝有哪几种？
5.3 建筑结构的结构体系 基础结构体系（续）
5.3 建筑结构的结构体系 各结构体系的作用
5.3 建筑结构的结构体系 混合结构体系举例
5.3 建筑结构的结构体系
5.3 建筑结构的结构体系
5.3 建筑结构的结构体系
5.3 建筑结构的结构体系
5.4 主体结构间的变形缝
伸缩缝（建筑物过长时，基础可不断开） 缝宽30～50mm
5.2 建筑结构的结构单元 拱结构单元
5.2 建筑结构的结构单元 壳体结构单元
5.2 建筑结构的结构单元 建筑结构组成
5.2 建筑结构的结构单元 建筑结构组成（续）
5.3 建筑结构的结构体系 水平跨越结构体系
5.3 建筑结构的结构体系 竖向支撑结构体系
5.3 建筑结构的结构体系 基础结构体系
5.2 建筑结构的结构单元 梁-柱结构单元
5.2 建筑结构的结构单元 梁-柱结构单元（续）
5.2 建筑结构的结构单元 梁-墙结构单元
5.2 建筑结构的结构单元 框架结构单元

西塔平面图
三、框架体系
框架体系是由竖向构件（柱）和水平构件（梁） 连接而成的一个能够承受竖向荷载与水平荷载 的平面结构系统。
框架结构平面布置和剖面示意图
框架结构的特点
优点 空间分隔灵活，利于安排较大空间，自重轻，有利
于抗震，节省材料；计算理论比较成熟；采用装配整 体式框架时，梁、柱构件易于标准化、定型化，可以 显著缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时，结构的 整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震 效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。 缺点
无梁楼盖构造做法
柱帽宽度一般取相邻区格柱间距的较 大值的0.2~0.3倍，如是有顶板的 柱帽，顶板宽度不小于相邻区格 柱间距的较大值的0.35倍，其厚 度一般是所顶楼板厚度的一半。
二、板-梁体系
次梁的不同做法
压型钢板楼面
三、井字梁（双向密肋）体系
经济肋跨2.5-4.5m, 板厚10-13mm,平 面又正方形、三角 形、六边形。
正放与斜放交叉梁挠度对比
四、桁架体系
对大跨度屋 盖，沿一个方 向用桁架作为 主承重构件， 在桁架垂直的 较小桁架，这 类似与主次梁 体系。
各种形式的桁架
桁架的形式有： 平行桁架、拱 形、三角形、折 线行桁架、梯形 等。
桁架中杆件只受 轴力，不受弯 矩。
新客站网架
五、网架（双向桁架)体系
当需要两个跨度都在20米以上的大空间时，可 采用空间网架结构。
井筒壁洞口对其强度和刚度都会有影响，在初 步设计中，空洞少于30%可以忽略，空洞大于 60%，就接近框筒。
井筒的高宽比≥3 的矮宽时，主要是 抗剪井筒；当井筒 的高宽比在3—5 时，剪力将不起控 制作用，由弯矩决 定；对高宽比＞5 的更细长的井筒， 由抗弯要求控制设 计；当高宽比＞ 7， 则结构过分柔，需 要用联系梁将几个 井筒连接起来，形 成巨型框架。

高层建筑结构的发展
目前世界10幢最高的高层建筑（2008）
序号 1 2 3 4 5 建筑物
101大厦 双塔大厦 西尔斯大厦 金茂大厦 世贸中心北楼
城市
台北 吉隆坡 芝加哥 上海 纽约
建成年份
层数 101 88 110 88 110
高度 （m）
材料
钢－混凝土 钢－混凝土 钢 钢－混凝土 钢
2004 1997 1974 1998 1972
建筑就像人的容貌、体型、气质； 结构就像人的骨骼、耐力、寿命。
第1章 绪论 1.1 工程结构的基本概念
空间的组织者 建筑中的结构
形状的表现者 荷载的支承者
材料的利用者
“建筑就是结构、结构就是建筑！”
建筑结构作为支撑者的预定功能
• 1、结构能够承受正常使用和施工时，荷 载并有足够的可靠度； • 2、不出现过大的挠度和裂缝 • 3、足够的耐久性 • 4、偶然荷载下不倒塌 • 1和4是安全性，2是适用性，3是持久性
世贸大厦Biblioteka • 1976年建成 ，由两座110 层（另有6层地下室）高 411.5米的塔式摩天楼和4 幢办公楼及一座旅馆组成 。 • 曾是纽约市最高的建筑物， 也曾是全美第二高建筑。 曾为世界上最高的双塔， 纽约市的标志性建筑，也 曾是世界上最高的建筑物 之一。 • 钢结构——钢框架套筒体 系
帝国大厦
主要缺点： 易腐蚀，需经常油漆维护，故维护费用较高； 钢结构的耐火性差，当温度达到250℃时，钢结 构的材质将会发生较大变化；当温度达到600℃ 时，结构会瞬间崩溃，完全丧失承载能力。
4.钢-混凝土组合结构
（1）概念
指结构构件用型钢和混凝土制作，或用型
钢、钢筋和混凝土制作的结构。有组合梁板结

土木工程概论
（2）框架结构
受力特点：采用梁、柱组成的框架作为房屋的竖向结构， 并同时承受水平荷载。
北京长城饭店
土木工程概论
（3）框架－剪力墙结构
剪力墙即为一段钢筋混凝土墙体，因其抗剪能力很强， 故得此名。
广州中天大厦
土木工程概论
（4）筒体结构
受力特点：利用房间四周墙体形成的封闭筒体（也可利用房屋外 围由间距很密的柱与截面很高的梁组成一个形式上像框架，实质 上是一个有许多窗洞的筒体）作为主要抵抗水平荷载的结构。
土木工程概论
楼盖的类型
a. 有梁楼盖 b. 无梁楼盖 c. 交叉密肋型
无梁楼盖 d. 混凝土与压
型钢板、钢 梁组合楼盖
土木工程概论
按施工方法楼盖又分为装配式和现浇式两大类型
土木工程概论
桁架
土木工程概论
桁架结构：由以铰接三角形为单元 (空腹桁架是刚接四边 形)格构体系
与梁相比桁架的优点：
土木工程概论
混凝土梁常用截面形式：
矩形截面（一般梁高度是宽的2~3倍 —— 可用较小截面获得较大
抗弯承载力和刚度）
扁梁：宽大于高的梁，用于梁高受限制时 T 形截面梁：如梁与板整 浇在一起，把与梁相连一定 宽度范围内的板也可看作梁 的一部分，形成 T形截面梁
土木工程概论
钢梁截面形状
钢梁材料强度高(所需截面尺寸小，所以自重较轻)，塑性好， 便于加工安装，使用范围广
土木工程概论
1、平面形或直线形构件 1）板
板的长、宽两方向的尺 寸远大于其高度；
板的作用效应主要为受 弯
土木工程概论
单向板：
两边支承的矩形板或长边l 2与短边l 1之比 l 2／l 1 > 2 的四边支承矩形板