资源简介

(共50张PPT)
学习情境引入
1.建筑结构的组成 ；
2.建筑结构的分类及优缺点 ；
3.建筑结构课程的要求、注意的问题 。
学习情境引入
本章主要内容
一、建筑结构的组成
建筑：建筑物和构筑物的通称。
建筑物：人们社会生活和生产的环境，如住宅、厂房。
构筑物：一般不直接进入其间进行生活和生产的空间。如
烟囱、水塔等。
建筑物构成的基本要素：建筑功能、物质技术条件和
建筑形象。
建筑结构：建筑物的空间承重骨架系统。
建筑结构的功能：
(1) 满足使用和审美要求——选择合适的结构型式；
(2) 抵御自然界的各种作用——选择结构的材料和结构体系。
二、 建筑结构定义
由若干构件连接而成
的能承受荷载和其他间
接作用的体系
板：提供活动面，直接承受并传递荷载；
梁：板的支撑构件，承受板传来的荷载并传递；
柱：承受楼面体系（梁、板）传来的荷载并传递；
墙：承受楼面体系（梁、板）传来的荷载并传递；
基础：将柱及墙等传来的上部结构荷载传给地基；
索：悬挂构件或结构体系的主要传力单元；
杆：组成空间构件，如屋架等。
三、基本构件
四、建筑结构的分类
按用途
工业建筑
民用建筑
按层数
单层
多层
高层
超高层
按结构材料
木结构
砌体结构
砼结构
钢结构
混合结构
按结构形式
排架结构
框架结构
剪力墙结构
筒体结构
大跨结构
框架—剪力墙结构
高规以10层
28米为界限
防火规范10层
住宅和24米
作为界限
图
（一）按材料分类
1. 混凝土结构：素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构。
适用范围：广泛用于一般工业与民用建筑及多种特种结构（水塔、水池、烟囱等）中。
优点：节约钢材、耐火耐久、可模性好、整体性好。
缺点：自重大，抗裂性差。
2. 砌体结构：由块材及砂浆砌筑而成的结构。
适用范围：主要用于居住建筑和多层民用房屋（如办公楼、教学楼、旅馆等）中。
优点：易于就地取材，成本低。结构耐久性和耐腐蚀性好。
缺点：自重大，施工砌筑进度慢，整体性差。
四、建筑结构的分类
3. 钢结构：以钢材为主的结构。
适用范围：主要用于大跨度的建筑屋盖（如体育馆、剧院等）、吊车吨位很大或跨度很大的工业厂房骨架，以及超高层建筑的房屋骨架。
优点：钢结构材料质量均匀、强度高，构件截面小、重量轻，可焊性好，制造工艺简单。
缺点：钢材易腐蚀，耐火性差，成本高。
4. 木结构：以木材为主的结构。
适用范围：受到自然条件的限制，仅在山区和林区使用。
优点：制作简单，自重轻，容易加工。
缺点：易燃、易腐蚀。
5. 钢－混凝土组合结构：结构构件用型钢和混凝土组成，或型钢、钢筋和混凝土组成。
（1）钢－混凝土组合楼板（见下图）
（2）钢骨混凝土结构（又称劲性混凝土结构）：以型钢为骨架外包钢筋混凝土组成的结构。其截面形式见附图。（以深圳帝王大厦为例）
（3）钢管混凝土结构：在封闭的薄壁钢管中浇注混凝土形成的组合结构，一般用作受压构件。（以日本东京中央区高层住宅为例）
1. 混凝土结构 ：素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土
钢筋混凝土梁与素混凝土梁的破坏情况对比
2. 砌体结构
（1）概念
由块体（砖、石材、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称为砌体结构。
深圳帝王大厦81层，高325米。建成时是我国目前最高的钢－－混凝土组合结构，58层以下采用钢骨混凝土柱。
按受力体系分类
混合结构：即砖混结构，墙体承重；
排架结构：主要由屋架、柱、基础组成，柱段铰接；
框架结构：主要(竖向)受力体系由梁和柱组成；
剪力墙结构：主要(竖向)受力体系由墙组成；
框架-剪力墙结构：混合形式；
筒体结构：四周封闭的墙形成筒；
其他：如塔式结构、桅式结构、悬索、悬吊结构、壳体结构:、网架结构等
混合结构
剪力墙结构
框架结构
排架结构
框架-剪力墙 结构
框架-剪力墙 结构
排架结构单层厂房
（三）按建筑物层数分类：高层、多层、低层
自左向右：台北101大楼、芝加哥席尔斯大楼、吉隆坡双子星大楼、上海金茂大厦、香港国际金融中心、纽约帝国大厦
(1)世界高层建筑委员会1972年建议，将高层建筑划分为以下四类：
第一类：9 16层，高度不超过50m;
第二类：17 25层，高度不超过75m;
第三类：26 40层，高度不超过100m;
第四类：40层以上，高度100m以上。
多层及高层结构的特点
1.多、高层建筑的划分
(2)我国：
《高层建筑混凝土结构技术规程》1~9层为多层建筑，10层及以上的建筑或高度超过28m的建筑为高层建筑。
《高层民用建筑设计防火规范 》十层及十层以上的居住建筑（包括首层设置商业服务网点的住宅）； 建筑高度超过24m的公共建筑。
高层建筑结构的特点
A.高层建筑中，水平荷载和地震作用对结构设计起着决定性的作用。
B.动力反应不可低估；
C.结构轴向变形、剪切变形以及温度、沉降的影响加剧；
D.材料用量、工程造价呈抛物线关系增长。
（一）多层和高层房屋结构
1. 混合结构体系：竖向承重构件采用砌体结构，水平承重构件采用钢筋混凝土梁板结构。
2. 框架结构体系： （见附图）
1）分类：横向框架承重、纵向框架承重和纵横向混合承重。 （见附图）
2）全框架结构、内框架结构、底层框架结构（见附图）
3. 剪力墙结构体系
1）剪力墙结构：纵横向交叉的墙体都由剪力墙组成。
2）框架－剪力墙：竖向承重构件为框架和剪力墙（见附图）
3）筒体结构：由剪力墙围成筒体，由一个或多个筒体组成的结构。
框筒：由加密柱并加强梁的刚度而形成的整体受力体系。（纽约世界贸易中心－钢结构框筒结构）
框架－筒体：周边稀柱框架和核心筒组成。（见附图、上海金贸大厦－框架－核心筒结构）
成束筒：多个筒体组成。（美国芝加哥西尔斯大厦－成束筒结构）
上海明天广场：60层，238m，最高的框架—剪力墙结构，98年建成。
筒体结构
筒体的基本形式
实腹筒、 框筒、 桁架筒、筒中筒等
实腹筒、框筒、桁架筒、筒中筒
筒体结构
上海金茂大厦是88层，建筑高度420.5m，建筑面积28.9万平方米，于1998年8月28日竣工。钢筋混凝土核心筒，外框钢骨混凝土及钢柱。
上海金贸大厦采用的是框架－核心筒结构，建筑物88层，高420.5米。钢筋混凝土核心筒呈八角形，周边8根钢骨混凝土柱底部截面1.5mX5m，柱中配置2根焊接H型钢。
金茂大厦内部结构
马来西亚双塔楼：88层，450米，框—筒结构，1996年建成。
纽约世界贸易中心大楼
(World Trade Center Towers)
1972年建造，110层，高402m，钢结构。
纽约世界贸易中心：大楼于1966年开工，历时7年，1973年竣工以后，以411米的高度作为110层的摩天巨人而载入史册。它是由5幢建筑物组成的综合体。其主楼呈双塔形，塔柱边宽63.5米。大楼采用钢结构，用钢7万8千吨，楼的外围有密置的钢柱，墙面由铝板和玻璃窗组成，有“世界之窗”之称。
大楼有84万平方米的办公面积，可容纳5万名工作人员，同时可容纳2万人就餐。其楼层分租给世界各国800多个厂商，还设有为这些单位服务的贸易中心、情报中心和研究中心，在底层大厅及44、78两层高空门厅中，有种类齐全的商业性服务行业。楼中共有电梯104部，地下有可供停车2000辆的车库，并有地铁在此经过设站。
撞机
倒塌瞬间
多筒结构体系
巨形框架结构
多筒结构体系
成 束 筒
芝加哥西尔斯大厦(Sears Tower)是世界第二美国第一高楼，仅次于吉隆坡石油大厦双塔，110层443米，建成于1974年。结构体系为模数化的束筒结构，由九个单筒组成，每个筒体平面为边长22.86米的正边形，沿高度分段截断。
FBI确信，纽约的地理坐标世界贸易大厦倒塌后，作为芝加哥地理坐标的西尔斯大厦，已经成为恐怖分子的下一个目标。
哈利法塔，又称迪拜大厦或比斯迪拜塔，是位于阿拉伯联合酋长国迪拜的摩天大楼，有160层，总高828米，比台北101足足高出320米。迪拜塔由韩国三星公司负责营造，2004年9月21日开始动工，2010年1月4日竣工启用，同时正式更名哈利法塔。 哈利法塔项目，由美国芝加哥公司的美国建筑师阿德里安·史密斯（Adrian Smith）设计，韩国三星公司负责实施。建筑设计采用了一种具有挑战性的单式结构，由连为一体的管状多塔组成，具有太空时代风格的外形，基座周围采用了富有伊斯兰建筑风格的几何图形——六瓣的沙漠之花。哈利法塔加上周边的配套项目，总投资超70亿美元。哈利法塔37层以下是一家酒店，45层至108层则作为公寓。第123层将是一个观景台，站在上面可俯瞰整个迪拜市。建筑内有1000套豪华公寓，周边配套项目包括：龙城、迪拜MALL及配套的酒店、住宅、公寓、商务中心等项目。
　哈利法塔的设计为伊斯兰教建筑风格，楼面为“Y”字形，并由三个建筑部份逐渐连贯成一核心体，从沙漠上升，以上螺旋的模式，减少大楼的剖面使它更如直往天际，至顶上，中央核心逐转化成尖塔，Y字形的楼面也使的哈利法塔有较大的视野享受。
哈利法塔不但高度惊人，连建筑物料和设备也“份量十足”。哈利法塔总共使用33万立方米混凝土、3.9万公吨钢材及14.2万平方米玻璃。大厦那么高，当然需要先进的运输设备。大厦内设有56部升降机，速度最高达每秒17.4米，另外还有双层的观光升降机，每次最多可载42人。 　　此外，哈利法塔也为建筑科技掀开新的一页。为巩固建筑物结构，目前大厦已动用了超过31万立方米的强化混凝土及6.2万吨的强化钢筋，而且也是史无前例地把混凝土垂直泵上逾460米的地方，打破台北101大厦建造时的448米纪录。 　　哈利法塔光是大厦本身的修建就耗资至少10亿美元，还不包括其内部大型购物中心、湖泊和稍矮的塔楼群的修筑费用。为了修建哈利法塔，共调用了大约4000名工人和100台起重机。建成之后，它不仅是世界第一高楼，还是世界第一高建筑。 　　建成后的哈利法塔超过160层，且拥有56部电梯，速度最高达每秒17.4米，那将是世界速度最快且运行距离最长的电梯。哈利法塔在2009年1月17日高度达到了最终的828米（2,717英尺），是人类历史上首个高度超过800米的建筑物。哈利法塔已经入选中国世界纪录协会世界最高建筑物。
高度记录 　　哈利法塔与其他知名的高层建筑比较最高的建筑：828 米先前为 美国北达科塔州高628.8 米的KVLY 电视塔） 　　最高的自立建筑：828 米，先前为加拿大国家电视塔553.3 米
最多楼层数：162层（先前为已完成的西尔斯大楼—110层、记录上最多的纽约世贸中心—110层） 　　最高混凝土结构： 601.0 米（先前为台北101屋顶 -449.2 米 结构设计 哈利法塔由SOM所设计，此公司出名在于它的超高楼计划如芝加哥的西尔斯大楼与纽约市的自由塔。 　　　内部设计由乔治·阿玛尼设计，一个阿玛尼饭店将坐落于37楼以下的楼层，45至108楼将会有高达700间房间（据开发商表示，这些公寓房间在开卖后的8小时内即销售一空），一座户外零入口的游泳池将坐落于78楼，106楼以上的楼层将为办公室与会议室，124楼预计会设计观景台（约442米），而顶部的尖塔天线将包含通讯功能。
装配式结构实例
待装配的一榀平面桁架
国家大剧院
　　工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆球形，东西长轴212.2m，南北短轴143.64m，总高度46.285m。内设歌剧院（2416席）、音乐厅（2017席）及戏剧院（1040席）及公共大厅等。屋面采用钛金属板，整个网壳外环绕人工湖（35500m2）,各种通道及入口均设在水下 。设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师，北京市建筑设计研究院参与主体设计 ，整体结构用钢量达6750t，195kg/m。
悉尼歌剧院建筑总面积88258平方米,包括一个有2690座的大音乐厅,一个有1547座的歌剧厅,一个可容500多人的剧场和一个小音乐厅。此外,还设有排演厅、接待厅、展览厅、录音厅以及戏剧图书馆和各种附属用房（如餐厅、小卖部等）共900多个房间,同时可容6000多人在其中活动。 悉尼歌剧院的外观为三组巨大的壳片,耸立在一南北长186米、东西最宽处为97米的现浇钢筋混凝土结构的基座上。第一组壳片在地段西侧,四对壳片成串排列,三对朝北,一对朝南,内部是大音乐厅。第二组在地段东侧,与第一组大致平行,形式相同而规模略小,内部是歌剧厅。第三组在它们的西南方,规模最小,由两对壳片组成,里面是餐厅。其他房间都巧妙地布置在基座内。整个建筑群的入口在南端,有宽97米的大台阶。车辆入口和停车场设在大台阶下面。 乌特松参加设计竞赛方案过于简略,后来在工程进行中遇到了一系列复杂而困难性技术课题。例如起初设想那些巨大的壳片是钢筋混凝土壳体结构,经过深入研究后发现,只能将每一个壳片划分为一条条钢筋混凝土的肋券,再分段预制,然后才能组合成整体。为了减少施工的困难,又将全部壳片改为同样的曲革,使每一个壳片都相当于假想半径为76米的圆球表面的一部分。为研究和设计这些壳片的结构,用去8年时间,施工也费时3年多。工程预算700万美元,实际费用达12000万美元。
江阴长江大桥--主跨1385米，1999年
悬索桥　又名吊桥，是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁。悬索桥由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。悬索桥的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材（钢丝、钢绞线、钢缆等）制作。由于悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，跨径可以达到1000米以上。1981年建成的英国恒比尔悬索桥的跨径为1410米，是目前世界上跨径最大的桥梁。悬索桥的主要缺点是刚度小，在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动，需注意采取相应的措施。
悬索的截面只承受拉力。简陋的只供人、畜行走用的悬索桥常把桥面直接铺在悬索上。通行现代交通工具的悬索桥则不行，为了保持桥面具有一定的平直度，是将桥面用吊索挂在悬索上。为了避免在车辆驶过时，桥面随着悬索一起变形，现代悬索桥一般均设有刚性梁（又称加劲梁）。桥面铺在刚性梁上，刚性梁吊在悬索上。现代悬索桥的悬索一般均支承在两个塔柱上。塔顶设有支承悬索的鞍形支座。承受很大拉力的悬索的端部通过锚碇固定在地基中，个别也有固定在刚性梁的端部者，称为自锚式悬索桥。
香港青马大桥--主跨1377米，1997年
世界最大跨悬索桥--日本明石海峡大桥，主跨1990米，1998年
江阴长江大桥
主跨1385m (江阴长江大桥，悬索结构，1999)
五、建筑结构课程的要求、注意的问题
1.要求
(1)掌握结构材料的力学性能；
(2)掌握结构设计的基本原则；
(3)熟悉结构设计规范和其它相应规范；
(4)熟练基本的设计计算、查阅有关表格和构造要求；
(5)学会识读结构施工图，正确理解设计意图。
五、建筑结构课程的要求、注意的问题
2. 学习中应注意的问题
(1) 应通过实习、参观等各种渠道，了解建筑物各构件的受力特点、结构布置、结构构造，从而来积累感性认识。
(2) 完成一定量的习题有助于理解和掌握本课程的内容和基本概念；按要求完成单项能力训练和综合能力训练，在掌握知识的前提下培养职业能力。
(3) 建筑结构材料的力学性能、结构构件的内力计算与建筑材料、建筑力学课程密切相关，建筑结构课程是建筑施工、建筑施工项目管理、地基与基础等课程的基础课程。因此学好本课程，有助于理解和学好其他课程。
(4) 建筑结构构件的计算方法，大部分是建立在实验的基础上，特别是混凝土和砌体构件，由于所用材料的物理力学性能的复杂性，对实验的依赖性很强。学习中要特别注意计算公式的适用范围和限制条件。
(5) 本课程中涉及众多的构造措施与结构计算，它们在课程中有着同等重要的地位。各种构造措施是长期科学实验和工程实践经验的总结，是对结构计算中未考虑到的因素所采取的技术措施。工程事故常常是由于不重视构造措施或构造措施不当而发生的。因此在学习中要充分重视构造措施和构造处理，并注意弄清其中的道理。
(6) 建筑结构设计规范、规程是多年来建筑科学研究成果和工程实践经验的总结，是国家颁布的技术规定和标准，已具有某些法律性质，设计、施工、工程管理人员应严格遵守和执行。在学习本课程时，自觉查阅、熟悉有关规范，以便于工作中应用。
The End

展开更多......

收起↑