建筑结构基础知识课件

景观建筑设计基础建筑结构基础知识2011.9.景观建筑设计基础建筑结构基础知识.1认识认识建筑建筑结结构的重要性：构的重要性：l建筑学是一建筑学是一门综门综合性学科合性学科涉及：涉及：结结构力学、工程构力学、工程经济经济学、建筑史、学、建筑史、艺术艺术史、社会史、社会学、人口学、生学、人口学、生态态学、心理学、行学、心理学、行为为学、学、经济经济地理学、地理学、城市地理学、城市地理学、电电子学、管理学、系子学、管理学、系统统工程学工程学随着科学技随着科学技术术的的发发展，融入建筑学的学科知展，融入建筑学的学科知识识也也将逐步增多将逐步增多l建筑学是一建筑学是一门艺术门艺术，同，同时时也是一也是一门门技技术术离开物离开物质质技技术术和工程构造，建筑不可能和工程构造，建筑不可能单单独存在独存在建筑形式的建筑形式的发发展展变变化，依化，依赖赖于材料、于材料、结结构技构技术术的的不断不断进进步步.认识建筑结构的重要性：建筑学是一门综合性学科.2 民用建筑及其民用建筑及其结结构的分构的分类类(一一)民用建筑民用建筑的分的分类类 1.1.居住建筑居住建筑 2.2.公共建筑公共建筑.民用建筑及其结构的分类(一)民用建筑的分类.3(二二)民用建筑民用建筑的构造的构造组组成成1.1.组组成成(1)(1)基基础础(2)(2)墙墙体体(柱柱)(3)(3)楼地楼地层层(4)(4)屋屋顶顶(5)(5)楼梯楼梯(6)(6)门门窗窗.(二)民用建筑的构造组成1.组成.42.2.各各组组成部分的作用成部分的作用 (1)(1)基基 础础：承重。承重。(2)(2)墙墙 体：体：承重、承重、围护围护、分隔空、分隔空间间。(3)(3)楼地楼地层层：承重、分隔、支撑。承重、分隔、支撑。(4)(4)屋屋 盖：盖：承重、承重、围护围护、防水排水、立面造型。、防水排水、立面造型。(5)(5)楼楼 梯：梯：交通交通联联系、安全疏散、装系、安全疏散、装饰饰空空间间。(6)(6)门门 窗：窗：联联系分隔空系分隔空间间，采光通，采光通风风、美、美观观装装饰饰。檐沟、明沟、窗台、遮阳板、雨蓬、阳台等。檐沟、明沟、窗台、遮阳板、雨蓬、阳台等。.2.各组成部分的作用.5(三三)民用建筑的民用建筑的结结构构类类型型 建筑建筑结结构构建筑物中的由建筑物中的由承重构件（梁、柱、承重构件（梁、柱、桁架、桁架、墙墙、楼板、基、楼板、基础础等）等）组组成的承力体系，用以成的承力体系，用以承受建筑物上的各种荷承受建筑物上的各种荷载载。.(三)民用建筑的结构类型.61.1.按主要承重按主要承重结结构的材料分构的材料分(1)(1)木木结结构建筑构建筑以木材作以木材作为为房屋承重骨架的建筑房屋承重骨架的建筑(2)(2)混合混合结结构建筑构建筑主要承重主要承重结结构构件由两种或以上的材料构成的建筑构构件由两种或以上的材料构成的建筑(3)(3)钢钢筋混凝土筋混凝土结结构建筑构建筑主要承重主要承重结结构构件采用构构件采用钢钢筋混凝土的建筑筋混凝土的建筑(4)(4)钢结钢结构建筑构建筑主要承重主要承重结结构构件采用构构件采用钢钢材制作的建筑材制作的建筑砖砖木木结结构、石木构、石木结结构、构、砖砖混混结结构构.砖木结构、石木结构、砖混结构.7人人类类原始的居住模式：穴居、巢居原始的居住模式：穴居、巢居杨鸿勋杨鸿勋列出的穴居、巢居列出的穴居、巢居发发展序列展序列.人类原始的居住模式：穴居、巢居杨鸿勋列出的穴居、巢居8陕陕西西半半坡坡村村原原始始社社会会大大方方形形房房屋屋.陕.9.10中国中国发发展了以展了以木构架木构架为为主体的主体的结结构体系构体系佛佛光光寺寺大大殿殿结结构构.中国发展了以木构架为主体的结构体系.11佛光寺大殿横剖面：佛光寺大殿横剖面：.佛光寺大殿横剖面：.12佛光寺大殿正立面：佛光寺大殿正立面：.佛光寺大殿正立面：.13佛佛光光寺寺大大殿殿内内部部.佛光寺大殿内部.14山西太原晋祠圣母殿立面：山西太原晋祠圣母殿立面：.山西太原晋祠圣母殿立面：.15山西太原晋祠圣母殿横剖面：山西太原晋祠圣母殿横剖面：.山西太原晋祠圣母殿横剖面：.16山西太原晋祠圣母殿：山西太原晋祠圣母殿：.山西太原晋祠圣母殿：.17.18山西山西应县应县木塔：木塔：.山西应县木塔：.19.20.21钢钢筋混凝土筋混凝土结结构构的出的出现现，触触发发了建筑了建筑师师的的创创作灵感作灵感混凝土是人工石材，由石子、砂粒、水泥、外加剂和水按照一定比例拌和而成，简称“砼”。砼受压能力强、抗拉能力差；钢材受压抗拉能力都比较强。.钢筋混凝土结构的出现，触发了建筑师的创作灵22钢钢筋混凝土筋混凝土强强度度大、耐久性好、抗震大、耐久性好、抗震性好，并具有可塑性性好，并具有可塑性等，所以是一种主要等，所以是一种主要的的结结构材料。但是构材料。但是自重大、抗裂能力差、自重大、抗裂能力差、建造工期建造工期长长、费费工工费费模板。模板。.钢筋混凝土强度大、耐久性好、抗震性好，并具有可23钢结钢结构和玻璃材构和玻璃材质质的运用，的运用，使建筑有了新的表达方式使建筑有了新的表达方式范范斯斯沃沃斯斯住住宅宅.钢结构和玻璃材质的运用，使建筑有了新的表达方24.25.26.27.28.29.30.31蓬蓬皮皮杜杜中中心心.蓬皮杜中心.32.33.34.35.36新技新技术术、新材料、新、新材料、新结结构构的的发发展展使建筑形式更加多姿多彩使建筑形式更加多姿多彩香港香港汇汇丰丰银银行行.新技术、新材料、新结构的发展37深深圳圳地地王王大大厦厦.深圳地王大厦.38东东京充气体育京充气体育馆馆.东京充气体育馆.39.40l珠海体育珠海体育馆馆.珠海体育馆.41雷雷诺诺汽汽车车零件配送中心：零件配送中心：.雷诺汽车零件配送中心：.42建造地点：斯文登，英国建筑面积：25000这一建筑是福斯特的典型作品之一，在当时的雷诺公司广告宣传中鼓噪一时。雷诺公司的这座建筑位于英国斯文登西部一块不规则的斜坡地皮上，用地面积大约6.5公顷。设计兼顾了不规则土地的利用和将来公司规模的扩建。公司所有相关设施都安置在建筑的整个棚架结构之下，其整体结构都由2424m见方的标准模块单元组成，内部空间高7.5m，而悬挑结构顶点则高达9.5m，帐篷式的建筑主体悬挂在16m高的钢结构柱之上。建筑整体应用了42个这种单元模块，为雷诺公司提供了仓储库、产品配送中心、地区办公室、汽车展厅、销售及售后服务培训学校、工作车间、餐厅和入口挑棚等一应俱全的相关设施。当地的规划师看过福斯特的设计方案后非常赞同，并允许将原来规定的土地使用率控制在50这一条款放松，而福斯特的方案可以使桅杆等支撑结构在不影响正常使用的情况下进行施工，使空间使用率提高到67，成功为雷诺公司增加了10000的建筑面积。此外，建筑的采光和排烟以及通风设计也都十分巧妙灵活，漆成黄色的悬挑结构立于玻璃外墙之外，使悬挂在空中的绳索和复杂的拱形钢梁组件清晰可见。屋顶是连续的增强PVC薄膜，在每根柱子周围透明玻璃板形成透空屋顶，不仅满足了室内的自然光线采集，同时能看到外部的桅杆和悬索结构。这一设计成功完成了雷诺公司提出的苛刻建设要求，极具想象力的设计同时满足了公司生产运营、工作空间、工作环境以及公司形象等多方面的要求，以合理的投资和足够短的工期完成了一座理想的建筑。.建造地点：斯文登，英国建筑面积：25000.43.44.45.46混合混合结结构：构：同一房屋同一房屋结结构体系中采用两种或两种以上不同构体系中采用两种或两种以上不同材料材料组组成的承重体系成的承重体系目前，目前，应应用最广泛的是由用最广泛的是由钢钢筋混凝土楼盖（屋筋混凝土楼盖（屋盖）和盖）和砖墙砖墙承重的承重的结结构体系，故也称构体系，故也称砖砖混混结结构构特点：特点：优优点点便于就地取材，便于就地取材，经济经济可行；可行；纵纵横横墙墙布置的建筑整体布置的建筑整体刚刚度度较较大。大。缺点缺点砖砖砌体砌体强强度低，自重大，度低，自重大，层层数受限数受限制；制；层层数数较较多多时时，墙墙体加厚，建筑有效面体加厚，建筑有效面积积少；抗少；抗震性能差。震性能差。.混合结构：.47 墙墙承重承重结结构构(承重承重墙结墙结构构).墙承重结构.48赫特利住宅：赫特利住宅：.赫特利住宅：.49应应用范用范围围：l五五层层或五或五层层以下的楼房，如：住宅、宿舍、以下的楼房，如：住宅、宿舍、办办公楼、公楼、学校、医院等民用建筑及中小型工学校、医院等民用建筑及中小型工业业建筑建筑使用使用经验经验：l现浇现浇楼盖的楼盖的组组成成:板、次梁、主梁板、次梁、主梁l现浇现浇楼盖的楼盖的传传力系力系统统:l单单向板楼盖荷向板楼盖荷载传递载传递路路线线：板板-次梁次梁-主梁主梁-柱（或柱（或墙墙）-基基础础-地基地基l双向板楼盖荷双向板楼盖荷载传递载传递路路线线：板板-梁梁-柱（或柱（或墙墙）-基基础础-地基地基.应用范围：.50现浇现浇梁板的梁板的经济经济跨度：跨度：主梁主梁-58米米次梁次梁-47米米单单向板（向板（长宽长宽比比2）-23米米双向板（双向板（长宽长宽比比2）-35米米.现浇梁板的经济跨度：.51梁、板截面尺寸梁、板截面尺寸:板厚：板厚：单单向板向板:单单跨不小于跨不小于1/30板跨板跨多跨不小于多跨不小于1/40板跨板跨屋面板厚不小于屋面板厚不小于6cm；楼面板厚不小于；楼面板厚不小于7cm双向板双向板:单单跨不小于跨不小于1/40板跨板跨多跨不小于多跨不小于1/50板跨板跨板厚不小于板厚不小于8cm次梁截面：次梁截面：高高=(1/11-1/15)梁跨梁跨宽宽=(1/2-1/3)梁高梁高主梁截面：主梁截面：高高=(1/9-1/13)梁跨梁跨宽宽=(1/2-1/3)梁高梁高悬悬臂梁截面：臂梁截面：高高1/6梁跨梁跨宽宽=(1/2-1/3)梁高梁高.梁、板截面尺寸:.522.2.按建筑按建筑结结构的承重形式分构的承重形式分(1)(1)承重承重墙结墙结构构荷荷载载通通过墙过墙体体传给传给基基础础(2)(2)骨架骨架结结构构(框架框架结结构构)荷荷载载由骨架由骨架传给传给基基础础(3)(3)剪力剪力墙结墙结构构荷荷载载通通过过抗水平剪切力的抗水平剪切力的钢钢筋混凝土筋混凝土墙墙体体传给传给基基础础(4)(4)筒体筒体结结构构荷荷载载由四周由四周围围合的合的钢钢筋混凝土筋混凝土墙墙体体传给传给基基础础(5)(5)空空间结间结构构大跨度、大体量建筑中屋盖采用的特种大跨度、大体量建筑中屋盖采用的特种结结构构框架框架结结构、排架构、排架结结构、构、刚刚架架结结构构纯纯剪力剪力墙结墙结构和构和框架框架剪力剪力墙结墙结构构纯纯筒体筒体结结构和构和框架框架筒体筒体结结构构拱拱结结构、壳体构、壳体结结构、桁架构、桁架结结构、构、网架网架结结构、构、悬悬索索结结构等构等.2.按建筑结构的承重形式分框架结构、排架结构、刚架结构纯剪力53框架框架结结构：构：l概念：概念：由梁和柱由梁和柱刚刚性性连连接（接（焊焊接、螺栓接、螺栓连连接等机接等机械械连连接）的骨架接）的骨架结结构构国外国外-多采用多采用钢钢材材为为框架材料框架材料-钢钢框架框架结结构构国内国内-以以钢钢筋混凝土筋混凝土为为主要材料主要材料-钢钢筋混凝筋混凝土框架土框架结结构构l钢钢筋混凝土：筋混凝土：钢钢筋、水泥、石料筋、水泥、石料.框架结构：概念：由梁和柱刚性连接（焊接、螺栓连接等机械连接54范斯沃斯住宅范斯沃斯住宅.范斯沃斯住宅.55框架框架结结构施工：构施工：.框架结构施工：.56.57西港西港岛岛学校学校.西港岛学校.58.59.60特点：特点：优优点点强强度高，耐久性好，度高，耐久性好，结结构的整体性构的整体性和抗震性好；不靠和抗震性好；不靠砖墙砖墙承重，承重，墙墙只起分隔作用，建只起分隔作用，建筑平面布置灵活，使用方便。筑平面布置灵活，使用方便。缺点当缺点当层层数太多数太多时时，在水平荷，在水平荷载载下，抗下，抗侧侧力力刚刚度不度不够够，水平偏移大，水平偏移大，层层数越多越明数越多越明显显。应应用范用范围围：615层层楼房楼房(钢钢筋混凝土框架筋混凝土框架结结构构).61使用使用经验经验：柱距：柱距：3.36米（米（结结合建筑使用要求考合建筑使用要求考虑虑）梁跨：梁跨：612米米（经济经济跨度不宜超跨度不宜超过过9米）米）梁截面尺寸梁截面尺寸:高高=(1/8-1/12)梁跨梁跨宽宽=(1/2-1/3)梁高梁高柱截面尺寸柱截面尺寸:长长、宽约为层宽约为层高的高的1/81/20现浇现浇楼盖的荷楼盖的荷载传递载传递路路线线：板板-次梁次梁-主梁主梁-柱柱-基基础础-地基地基.62排架排架结结构构、刚刚架架结结构构 目前常用的目前常用的刚刚架架结结构是装配式构是装配式钢钢筋混凝土筋混凝土门门式式刚刚架：它是由梁或屋架架：它是由梁或屋架与柱与柱刚刚接接为为同一构件，柱与基同一构件，柱与基础础一般一般为铰为铰接，使基接，使基础础不受弯矩，减少基不受弯矩，减少基础础用料，同用料，同时时也可减少基也可减少基础变础变形形对结对结构的影响，构的影响，图图11781178为钢为钢筋混凝土三筋混凝土三铰铰、两两铰铰及无及无铰门铰门式式刚刚架。架。图图11771177为钢为钢屋架与屋架与钢钢筋混凝土柱筋混凝土柱组组成的排架成的排架结结构，它一般用于跨度构，它一般用于跨度较较大的厂大的厂房。当以房。当以砖墙砖墙或或砖垛砖垛代替代替钢钢筋混凝土柱筋混凝土柱时时，则为砖则为砖排架排架结结构，一般用于构，一般用于轻轻型厂房。型厂房。.排架结构、刚架结构目前常用的刚架结构是装配式钢筋63剪力剪力墙结墙结构：构：l概念：概念：以剪力以剪力墙墙代替框架以提高建筑的抗剪代替框架以提高建筑的抗剪强强度及度及刚刚度的度的结结构体系构体系l剪力剪力墙墙-抵抗水平荷抵抗水平荷载载l剪力剪力墙墙同同样样以以钢钢筋混凝土筋混凝土为为主要材料主要材料l特点：特点：优优点点强强度高，度高，刚刚度大度大,结结构的整体性和抗震性构的整体性和抗震性好好,抗水平荷抗水平荷载载能力能力强强。缺点剪力缺点剪力墙墙的使用会限制空的使用会限制空间间布置的灵活性。布置的灵活性。.剪力墙结构：概念：.64地王大厦地王大厦.地王大厦.65应应用范用范围围：框架剪力框架剪力墙结墙结构：构：在框架体系的房屋中在框架体系的房屋中设设置一些剪力置一些剪力墙墙来代替部分框来代替部分框架，剪力架，剪力墙负墙负担担绝绝大多数水平荷大多数水平荷载载，框架以承担，框架以承担竖竖向荷向荷载为载为主。主。适用于适用于2525层层以下的楼房以下的楼房剪力剪力墙结墙结构：构：全部由剪力全部由剪力墙墙承重而不承重而不设设框架的框架的结结构体系。构体系。适用于适用于25254040层层的楼房的楼房筒式筒式结结构：构：把剪力把剪力墙墙集中到房屋的内部或外部，形成封集中到房屋的内部或外部，形成封闭闭受力受力筒体的筒体的结结构体系。构体系。优优点点刚刚度极大，抗扭性能好有框架筒、筒中筒、度极大，抗扭性能好有框架筒、筒中筒、束筒束筒结结构等构等.应用范围：.66广广东东国国际际大厦塔楼平面：大厦塔楼平面：.广东国际大厦塔楼平面：.67广广东东国国际际大大厦厦塔塔楼楼.广东国际大厦塔楼.68其它其它结结构介构介绍绍：大跨度建筑大跨度建筑结结构：构：l门门式式刚刚架架结结构构（用于工（用于工业业厂房、礼堂、食堂）厂房、礼堂、食堂）.其它结构介绍：大跨度建筑结构：.69l薄腹梁薄腹梁结结构构主断面是主断面是“工工”字形，上部字形，上部较较宽宽，每隔，每隔1.51.5米米处处有一有一预预埋埋铁铁，用以，用以焊焊接大型接大型屋面板。下部的主筋，用以承受拉力。屋面板。下部的主筋，用以承受拉力。中中间间较较薄（多用于厂房）薄（多用于厂房）.70l桁架桁架结结构构由杆件通由杆件通过焊过焊接、接、铆铆接或螺栓接或螺栓连连接而成的支撑横梁接而成的支撑横梁结结构构（用于房屋上的（用于房屋上的桁架常称屋架）桁架常称屋架）钢钢桁架桁架结结构构.钢桁架结构.71钢钢桁架形式：桁架形式：.钢桁架形式：.72拱拱结结构（用于构（用于桥桥梁、梁、仓库仓库等）等）.拱结构（用于桥梁、仓库等）.73薄壳薄壳结结构：构：薄壳薄壳结结构就是曲面的薄壁构就是曲面的薄壁结结构，按曲面生构，按曲面生成的形式分成的形式分为为筒壳、筒壳、圆顶圆顶薄壳、双曲扁壳和双薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，材料大都采用曲抛物面壳等，材料大都采用钢钢筋和混凝土。筋和混凝土。壳体能充分利用材料壳体能充分利用材料强强度，同度，同时时又能将承重与又能将承重与围护围护两种功能融合两种功能融合为为一。一。实际实际工程中工程中还还可利用可利用对对空空间间曲面的切削与曲面的切削与组组合，形成造型奇特新合，形成造型奇特新颖颖且能适且能适应应各种平面的建筑，但各种平面的建筑，但较为费较为费工和工和费费模模板。板。.薄壳结构：薄壳结构就是曲面的薄壁结构，74.75.76华华夏夏艺术艺术中中心心.华夏艺术中心.77网网架架结结构构.网架结构.78网架网架结结构（珠海机构（珠海机场场候机楼）候机楼）.网架结构（珠海机场候机楼）.79悬悬索索结结构构（用于大空（用于大空间间及其它特殊建筑）及其它特殊建筑）.悬索结构（用于大空间及其它特殊建筑）.80珠海体育珠海体育馆馆.珠海体育馆.81薄膜薄膜结结构构（用于大空（用于大空间间及其它特殊建筑）及其它特殊建筑）拉膜拉膜结结构构.薄膜结构（用于大空间及其它特殊建筑）拉膜结构.82.83.84.85学学习习小小结结：归纳归纳以上各种常用以上各种常用结结构体系，其运用构体系，其运用层层数大致如下：数大致如下：l砖砖混混结结构构5层层以下以下l框架框架结结构构15层层以下（最以下（最经济为经济为10层层左右）左右）l框剪框剪结结构构30层层以下（最以下（最经济为经济为1125层层）l剪力剪力墙结墙结构构40层层以下（最以下（最经济为经济为1640层层）l框筒框筒结结构构30层层以下以下l筒中筒筒中筒结结构构30层层以上的超高以上的超高层层建筑建筑.学习小结：归纳以上各种常用结构体系，其运用层数大致如下：.86实实例欣例欣赏赏：奥黑奥黑尔尔国国际际机机场场.实例欣赏：奥黑尔国际机场.87德方斯新德方斯新凯凯旋旋门门：.德方斯新凯旋门：.88.89福福冈冈体体育育馆馆.福冈体育馆.90关西国关西国际际机机场场：.关西国际机场：.91.92哈默哈默尔尔冬奥会滑冰冬奥会滑冰馆馆：.哈默尔冬奥会滑冰馆：.93哈默哈默尔尔冬奥会滑冰冬奥会滑冰馆馆室内：室内：.哈默尔冬奥会滑冰馆室内：.94汉汉中体育中体育馆馆：.汉中体育馆：.95.96.97.98.99法国里昂机法国里昂机场场TGV铁铁路客运站：路客运站：.法国里昂机场TGV铁路客运站：.100六甲集合住宅：六甲集合住宅：.六甲集合住宅：.101悉尼奥运会悉尼奥运会场馆场馆.悉尼奥运会场馆.102悉尼多功能体育悉尼多功能体育馆馆：.悉尼多功能体育馆：.103香港新界粉香港新界粉领领室内体育室内体育馆馆：.香港新界粉领室内体育馆：.104斜拉斜拉结结构：构：.斜拉结构：.105入口：入口：.入口：.106主要参考主要参考资资料：料：.主要参考资料：.107.108END.END.109l剪剪应应力力物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。同截面相切的称为剪应力或切应力。.剪应力.110