第五章建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本原則第三節(jié)混凝土的高溫力學(xué)性能介紹建筑結(jié)構(gòu)的類型，各類結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用和發(fā)展簡況；第一節(jié)概述（一）建筑結(jié)構(gòu)的定義

建筑結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)）——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。

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。作用分為：（1）直接作用即荷載：如結(jié)構(gòu)自重、人群荷載、風(fēng)荷載等；

（2）間接作用：如地震、基礎(chǔ)沉降、溫度變化等。一建筑結(jié)構(gòu)的概念（二）建筑結(jié)構(gòu)的組成

1.水平構(gòu)件：梁、板等，用以承受豎向荷載。

2.豎向構(gòu)件：柱、墻等，其作用是支承水平構(gòu)件或承受水平荷載。

3.基礎(chǔ)：其作用是將建筑物承受的荷載傳至地基。一建筑結(jié)構(gòu)的概念（三）建筑結(jié)構(gòu)的分類

按材料的不同分為：ConcreteStructureBlockStructureTimberStructureSteelStructure＊混凝土結(jié)構(gòu)

＊砌體結(jié)構(gòu)

＊鋼結(jié)構(gòu)

＊木結(jié)構(gòu)＊混合結(jié)構(gòu)

CompositeStructure

1.混凝土結(jié)構(gòu)

（1）混凝土結(jié)構(gòu)的概念素混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)（三）建筑結(jié)構(gòu)的分類

常見混凝土構(gòu)件形式

Q混凝土結(jié)構(gòu)：1850年，法國人郎波特（L﹒Lambot）制成了鐵絲網(wǎng)水泥砂漿的小船。1861年，法國人莫尼埃（Joseph﹒Monier）獲得了制造鋼筋混凝土構(gòu)件的專利。20世紀(jì)30年代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。目前，世界上最高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋為朝鮮平壤柳京飯店，高度達(dá)330m（105層）。一建筑結(jié)構(gòu)的概念一建筑結(jié)構(gòu)的概念素混凝土結(jié)構(gòu)以普通混凝土材料制作的結(jié)構(gòu)。主要用于承受壓力而不承受拉力的結(jié)構(gòu)，如重力堤壩、支墩、基礎(chǔ)、擋土墻、地坪、水泥混凝土路面、飛機(jī)場跑道及砌塊等。

一建筑結(jié)構(gòu)的概念鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程上常被簡稱為鋼筋砼。是指通過在混凝土中加入鋼筋與之共同工作來改善混凝土力學(xué)性質(zhì)的一種組合材料，混凝土主要承受壓力，鋼筋主要承受拉力，更加合理的滿足工程結(jié)構(gòu)的要求。一建筑結(jié)構(gòu)的概念預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)為了避免鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫過早出現(xiàn)，充分利用高強(qiáng)度鋼筋及高強(qiáng)度混凝土，設(shè)法在混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受使用荷載前，預(yù)先對受拉區(qū)的混凝土施加壓力后的混凝土就是預(yù)應(yīng)力混凝土。

鋼筋混凝土梁與素混凝土梁的破壞情況對比1）就地取材；2）耐久性好；3）整體性好；4）可模性好；5）耐火性好。30mm厚混凝土保護(hù)層可耐火2小時(shí)（2）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：15主要缺點(diǎn)：

自重大：不適用于大跨、高層結(jié)構(gòu)?？沽研圆睿浩胀≧C結(jié)構(gòu)，在正常使用階段往往帶裂縫工作，環(huán)境較差(露天、沿海、化學(xué)侵蝕)時(shí)會影響耐久性；也限制了普通RC用于大跨結(jié)構(gòu)，高強(qiáng)鋼筋無法應(yīng)用。承載力有限：在重載結(jié)構(gòu)和高層建筑底部結(jié)構(gòu)，構(gòu)件尺寸太大，減小使用空間。施工復(fù)雜，工序多（支模、綁鋼筋、澆筑、養(yǎng)護(hù)），工期長，施工受季節(jié)、天氣的影響較大?；炷两Y(jié)構(gòu)一旦破壞，其修復(fù)、加固、補(bǔ)強(qiáng)比較困難?？朔秉c(diǎn)的方法：采用輕質(zhì)、高強(qiáng)的混凝土，可克服自重大的缺點(diǎn)；采用預(yù)應(yīng)力混凝土，可克服容易開裂的缺點(diǎn)；摻入纖維做成纖維混凝土可克服混凝土的脆性；采用預(yù)制構(gòu)件，可減小模板用量，縮短工期。

混凝土外加劑聚丙烯抗裂防滲纖維（3）鋼筋和混凝土共同工作的原因a）有著近似相同的線膨脹系數(shù)，不會由環(huán)境不同產(chǎn)生過大的應(yīng)力。鋼材為1.2×10-5，混凝土為(1.0-1.5)×10-5b）鋼筋與混凝土之間有良好的粘結(jié)力★c）足夠的保護(hù)層厚度，防腐蝕

一是混凝土結(jié)硬時(shí)體積收縮，將鋼筋緊緊握住而產(chǎn)生的摩擦力；

二是由于鋼筋表面凹凸不平而產(chǎn)生的機(jī)械咬合力；

三是混凝土與鋼筋接觸表面間的膠結(jié)力。

其中機(jī)械咬合力約占50%；粘結(jié)作用由三部分組成：熱軋帶肋鋼筋與混凝土間的粘結(jié)作用

主要依靠機(jī)械咬合力

2.砌體結(jié)構(gòu)

（1）概念是指由塊材通過砂漿鋪砌而成的結(jié)構(gòu)。

塊材包括了磚、石和各種砌塊，

砂漿包括了水泥砂漿、石灰砂漿、混合砂漿以及砌塊專用砂漿砌體結(jié)構(gòu)歷史悠久，“秦磚漢瓦”之說，代表兩千年前，我國磚瓦材料運(yùn)用已很普遍。

十九世紀(jì)中葉發(fā)明了水泥（cement），加入砂漿，形成水泥砂漿等，提高了砌體強(qiáng)度。

古代采用砌體結(jié)構(gòu)的幾個(gè)著名建筑：

長城、嵩岳寺磚塔、安濟(jì)橋、大雁塔、無梁殿等。嵩岳寺磚塔：

嵩岳寺，是屹立在“五岳”之中岳——河南省嵩山南麓的一座古老佛剎。建于北魏，是我國現(xiàn)存大型古塔實(shí)物中年代最早的一座，具有極高的建筑和藝術(shù)價(jià)值，它高39.8米，共15層，底層直徑10.6米，內(nèi)徑5米，壁厚2.5米，如此多層之高塔在全國范圍內(nèi)罕有。它是一座磚塔，全塔除塔剎和基石外，均以磚砌筑，磚呈灰黃色，以粘土砌縫。漢魏時(shí)塔多為木構(gòu)樓閣式，后來才漸漸被磚石材料代替，嵩岳寺塔則是這一轉(zhuǎn)化的最早實(shí)例，因而極為可貴。該塔的外形和下層平面為十二邊形，是現(xiàn)存塔的實(shí)物中的孤例。西安大雁塔：

全稱“慈恩寺大雁塔”，位于距西安市區(qū)4公里的慈恩寺內(nèi)，始建于公元652年，是一座樓閣式磚塔，塔高64余米，塔基邊長25米，共有七層，塔身呈方形錐體。全塔采用磨磚對縫，磚墻上顯示出棱柱，可以明顯分出墻壁開間，具有中國傳統(tǒng)建筑藝術(shù)的風(fēng)格。我國古代砌體結(jié)構(gòu)：

（2）特點(diǎn)

主要優(yōu)點(diǎn)：

1）取材方便，造價(jià)低廉；

2）具有良好的耐火性及耐久性；

3）具有良好的保溫、隔熱、隔音性能，節(jié)能效果好；

4）施工簡單，技術(shù)容易掌握和普及，也不需要特殊的設(shè)備。

主要缺點(diǎn)：自重大，強(qiáng)度低，整體性差，砌筑勞動強(qiáng)度大?；谶@些特點(diǎn)，砌體結(jié)構(gòu)的使用受一定的限制，主要適用于受壓構(gòu)件。

如：用作住宅、辦公樓、學(xué)校、旅館、小型禮堂、小型廠房的墻柱基礎(chǔ)等。以鋼材為主制作的結(jié)構(gòu)。3.鋼結(jié)構(gòu)（1）概念（2）特點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：1）材料強(qiáng)度高，自重輕，塑性和韌性好，材質(zhì)均勻；2）便于工廠生產(chǎn)和機(jī)械化施工，便于拆卸，施工工期短；3）具有優(yōu)越的抗震性能；4）無污染、可再生、節(jié)能、安全，符合建筑可持續(xù)發(fā)展的原則，可以說鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展是21世紀(jì)建筑文明的體現(xiàn)。

主要缺點(diǎn)：易腐蝕，需經(jīng)常油漆維護(hù)，故維護(hù)費(fèi)用較高；鋼結(jié)構(gòu)的耐火性差，當(dāng)溫度達(dá)到250℃時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)將會發(fā)生較大變化；當(dāng)溫度達(dá)到500℃時(shí)，結(jié)構(gòu)會瞬間崩潰，完全喪失承載能力。典型鋼結(jié)構(gòu)高層建筑1、馬來西亞吉隆坡石油雙塔1996年2月13日建成曾經(jīng)是世界最高的摩天大樓，直到2003年10月17日被臺北101超越，但仍是目前世界最高的雙塔樓，樓高452米，共地上88層，由美國建筑設(shè)計(jì)師西薩·佩里所設(shè)計(jì)的大樓表面大量使用了不銹鋼與玻璃等材質(zhì)，并輔以伊斯蘭藝術(shù)風(fēng)格的造型，反映出馬來西亞的伊斯蘭文化傳統(tǒng)。1972年在紐約建造了世界貿(mào)易中心大樓(WorldTradeCenterTowers)，110層，高402m，鋼結(jié)構(gòu)2、紐約世貿(mào)中心3、南京綠地廣場紫峰大廈【建筑位置】位于南京南鼓樓區(qū)鼓樓廣場，東至中央路，西至北京西路?！窘ㄖ訑?shù)】地上89層、地下3層【建筑高度】450米

【結(jié)構(gòu)形式】高軋制鋼梁支托的金屬板，鋼筋混凝土4、南京地鐵大廈江蘇省第一幢高層全鋼結(jié)構(gòu)建筑，地上26層、地下3層，樓高99.9米。1-18層為辦公用房。地下一層設(shè)雙層汽車庫和自行車庫，地下二層設(shè)雙層汽車庫。南京地鐵大廈總投資1.85億元，為鋼框架支撐結(jié)構(gòu)體系，鋼柱鋼板最厚達(dá)60毫米，僅焊縫長度就達(dá)8萬多米，耗鋼更多達(dá)5300余噸。南京普通的建筑物抗震級數(shù)一般為7級，而此樓的抗震級數(shù)達(dá)到8級。同時(shí)，大廈噴涂的是高性能防火涂料，可在強(qiáng)火中“燒烤”3小時(shí)而不改色。這些都確保了大廈的“安全系數(shù)”。5、臺北101大廈被稱為“臺北新地標(biāo)”的101大樓于1998年1月動工，主體工程于2003年10月完工。建筑高度508米4.木結(jié)構(gòu)（1）概念指全部或大部分

用木材制作的結(jié)構(gòu)。

（2）特點(diǎn)

主要優(yōu)點(diǎn)：易于就地取材，制作簡單。

主要缺點(diǎn)：易燃、易腐蝕、變形大，并且木材使用受到國家嚴(yán)格限制。

二、建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向

1.材料方面

l混凝土結(jié)構(gòu)的材料將向輕質(zhì)、高強(qiáng)、新型、復(fù)合方向