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1、建筑结构与建筑材料,Architectural Construction&Constructional Material,第一讲：建筑结构的组成和分类,1.建筑结构的组成,建筑结构的概念：建筑中由若干构件连接而成的能承受作用的平面或空间体系。,作用:能使结构或构件产生效应（内力、变形、裂缝等）的各种原因的总称。,作用分为：a 直接作用 即荷载：如结构自重、人群荷载、风荷载等；b 间接作用：如地震、基础沉降、温度变化等。,建筑结构由竖向承重结构体系、水平承重结构和下部结构组成。,水平构件：柱、梁、板等，用以承受竖向荷载。竖向构件：柱、墙等，其作用是支承水平构件或承受水平荷载。基础：其作用是将建筑
2、物承受的荷载传至地基。,建筑物本身的重量，雨，雪，家具，人及活动所带来的附加荷载等。,风和地震等。,风载荷和地震载荷,*地震波有哪两种？哪种波先到？,2.建筑结构的分类,按所用材料的不同分为：1.混凝土结构（以混凝土为主要材料的结构）包括：2.钢结构:以钢材(钢板、型钢）为主制作的结构3.砌体结构:由块材通过砂浆砌筑而成的结构4.木结构:指全部或大部分用木材制作的结构5.混合结构:由两种及两种以上材料作为主要承重结构 的房屋6.钢-混凝土组合组构按结构形式不同分为排架结构框架结构剪力墙结构框架剪力墙结构筒体结构大跨结构,1.混凝土结构分为：钢筋混凝土结构配置受力的普通钢筋，钢筋网或钢骨架；预应
3、力混凝土结构 配置预应力钢筋的混凝土结构；素混凝土结构 没有配置受力的钢筋的混凝土结构。按施工可分为现浇式和装配式。,按所用材料的不同分,素混凝土梁 承载力低，一开裂即告破坏，破坏前无预兆（为脆性）；钢筋混凝土梁承载力高，混凝土开裂后，其承担的拉应力转移到钢筋。,*素混凝土和钢筋混凝土的比较,钢筋与混凝土共同工作的条件：钢筋（材）和混凝土两种材料的物理力学性能很不相同，他们可以结合在一起共同工作，是因为：钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力，在荷载作用下，可以保证两种材料协调变形，共同受力；钢筋与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数（钢材为1.210-5，混凝土为(1.01.5)10-5），因此当
4、温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。,钢筋混凝土结构的特点主要优点：1）就地取材混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年来，已有利用工业废料来制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。2）耐久性好钢筋有混凝土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强度随时间而增长；3）整体性好通过合适的配筋，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。4）可模性好混凝土可根据需要浇筑成各种性质和尺寸，适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱形结构等。5）耐火性好混凝土是不良热导体，30mm厚混凝土保护层可耐火2小时，使钢筋不致因升温
5、过快而丧失强度。,主要缺点：1）自重大不适用于大跨、高层结构。2）抗裂性能差普通RC结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，环境较差(露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性；也限制了普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。3）工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长，施工受季节、天气的影响较大。,2.砌体结构 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。又称砖石结构砌体结构目前主要应用于多层住宅、医院、办公楼等。,特点 主要优点：1）取材方便，造价低廉；2）具有良好的耐火性及耐久性；3）具有良好的保温、隔热、隔音性能，节能效果好；4）施工简单，技术容
6、易掌握和普及，也不需要特殊的设备。主要缺点：自重大，强度低，整体性差，砌筑劳动强度大。,3.钢结构概念以钢材为主制作的结构。杆件之间采用焊接、螺栓或铆钉连接。常用于工业厂房、体育馆等大跨结构、高层建筑。,特点 主要优点：1）材料强度高，自重轻，塑性和韧性好，材质均匀；2）便于工厂生产和机械化施工，便于拆卸，施工工期短；3）具有优越的抗震性能；4）无污染、可再生、节能、安全，符合建筑可持续发展的原则，可以说钢结构的发展是21世纪建筑文明的体现。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500时，结构会瞬间崩溃，
7、完全丧失承载能力。,南京地铁大厦地上部分26层,地下3层,楼高99.9米,总建筑面积达4万平方米,是江苏省第一栋高层全钢结构建筑。,4.木结构概念指全部或大部分用木材制作的结构。特点 主要优点：易于就地取材，制作简单。主要缺点：易燃、易腐蚀、变形大，并且木材使用受到国家严格限制。,5.混合结构 概念由两种及两种以上材料作为主要承重结构的房屋称为混合结构。特点不仅具有钢结构建筑自重轻、截面尺寸小、施工进度快、抗震性能好的特点，还兼有钢筋混凝土结构刚度大、防火性能好、成本低的优点。,6.钢混凝土组合结构 概念结构构件用型钢和混凝土制作，或用钢筋、型钢、混凝土制作的结构。特点强度高、抗震性能。,按结
8、构形式的不同分,排架结构框架结构剪力墙结构框架剪力墙结构筒体结构大跨结构,1.排架结构 概念排架的结构，排架的组成是以柱子，两边的柱子，有一个屋架支撑在柱子上，形成了这样的一排，下面又是一排，在这两排上面上屋架之间放上一个板子形成个空架连续的房子。排架由屋架（或屋面梁）、柱和基础组成，柱与屋架铰接，与基础刚接。是单层厂房结构的基本结构形式。特点是在自身的平面内承载力和刚度都较大，而排架间的承载能力则较弱，通常在两个支架之间应该加上相应的支撑，避免风荷载的一个推动，发生侧向的移动。适合用于单层的工业厂房。,2 框架结构概念：采用梁、柱组成的结构体系作为建筑承重结构。框架结构的主要构件是梁和柱，而
9、墙体只是作为围护构件。特点：可以做成预制或现浇框架，平面布置比较灵活，可以获得较大的使用空间，比混合结构强度高整体性强，但随层数增多抗侧刚度不足。,3 剪力墙结构概念：利用建筑物的纵向及横向的钢筋混凝土墙体作为主要承重构件，再配以梁板组成的承重结构体系。其墙体同时也起围护及分割房间的作用。特点：整体性好，刚度大，抗震性能好，适于建造高层建筑（1050层范围内都适用）。不过剪力墙间距太小，平面布置不灵活，自重大，不适应建造公共建筑，一般适用于建造住宅。,剪力墙结构布置,4 框架剪力墙结构概念：框架结构的基础上，沿框架纵、横方向的某些位置，在柱与柱之间设置数道钢筋混凝土墙体作为剪力墙。特点：它是框
10、架和剪力墙的有机结合，综合了二者的优点：一个布置灵活，一个抗侧力高。,5 筒体结构概念：用钢筋混凝土墙组成一个筒体作为房屋的承重结构筒体可以由密柱深梁组成一个筒体，也可以用多个筒体组成筒中筒、束筒，还可以将框架和筒体联合起来组成框筒结构。特点：筒体结构在各个方向的抗侧刚度都很大，是目前高层建筑中较多采用的结构形式。框筒是上个世纪60年代由美国工程师法卢齐坎恩第一次提出来的。,筒体结构类别,6大跨度结构包括壳体结构、网架结构、悬索结构等等,第三讲：建筑结构构件及其受力状态,建筑结构构件建筑结构由承重构件和非承重构件组成。承重构件按功能可以分为：围护和分隔的承重构件 跨越承重构件 竖向支撑的承重构件 基本承重构件：梁、板、柱、墙、桁架。,
