建筑结构基础知识

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1、建筑结构基础知识0.1建筑结构的基本概念建筑物中由若干构件连接而成的能承受“作用”的平面或空间体系称为建筑结构，在不致混淆时可简称结构。作用分为直接作用和间接作用。直接作用习惯上称为荷载，系指施加在结构上的集中力或分布力系。间接作用指引起结构外加变形或约束变形由温度变化、材料胀缩等引起的受约束结构或构件中潜在的变形称为约束变形，由地面运动、地基不均匀变形等引起的结构或构件的变形称为外加变形。建筑结构由水平构件、竖向构件和基础组成。水平构件包括板、梁等，用以承受竖向荷载；竖向构件包括柱、墙等，用以支

2、承水平构件或承受水平荷载；基础用以将建筑物承受的荷载传至地基。按照所用的材料不同，建筑结构可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构等类型。（1）混凝土结构混凝土结构是钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和素混凝土结构的总称，其中钢筋混凝土结构应用最为广泛。钢筋混凝土结构具有以下优点：①易于就地取材。②耐久性好。③抗震性能好。④可模性好。⑤耐火性好。⑥刚度大，承载力较高。（2）砌体结构由块体（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，它是砖砌体结构、石砌体结构和砌

3、块砌体结构的统称。砌体结构主要有以下优点：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，技术容易掌握和普及，也不需要特殊的设备。砌体结构的主要缺点是自重大，强度低，整体性差，砌筑劳动强度大。（3）钢结构钢结构系指以钢材为主制作的结构。钢结构具有以下主要优点：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；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。（4）木结构木结构是

4、指全部或大部分用木材制作的结构。这种结构易于就地取材，制作简单，但易燃、易腐蚀、变形大，并且木材使用受到国家严格限制，因此已很少采用。0.2建筑结构的历史和发展趋势我国黄河流域的仰韶文化遗址就发现了公元前5000年~前3000年的房屋结构痕迹。金字塔、万里长城都是结构发展史上的辉煌之作。17世纪工业革命后，资本主义国家工业化的发展推动了建筑结构的发展。17世纪开始使用生铁，19世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋。自19世纪中叶开始，钢结构得到了蓬勃发展。1824年水泥的发明使混凝土得以问世，20多年

5、后出现了钢筋混凝土结构。1928年预应力混凝土结构的出现使混凝土结构的应用范围更为广泛。目前，最高的钢结构房屋的高度已达450m（马来西亚吉隆坡国营石油公司大厦），钢筋混凝土结构房屋的高度达305.4m（朝鲜平壤柳京饭店），钢索桥的跨度达1410.8m（英国亨伯钢索桥）。我国建筑结构领域也取得了辉煌成就。1998年建成的矗立在我国上海浦东陆家嘴的金茂大厦高420.5m，地上88层，地下3层，其高度居全国第一，亚洲第二，世界第三；上海环球金融中心，高492m，共101层，其高度居世界第一，如图0.1

6、所示。建筑结构的发展趋势主要表现在以下几个方面：（1）理论方面一是随着研究的不断深入、统计资料的不断积累，结构设计方法将会发展至全概率极限状态设计方法。二是衡量结构安全的可靠度理论不断发展，目前有学者提出全过程可靠度理论，将可靠度理论应用到工程结构设计、施工与使用的全过程中，以保证结构的安全可靠。三是随着计算机的发展，工程结构计算正向精确化方向发展，结构的非线性分析是发展趋势。（2）材料方面混凝土将向轻质高强方向发展。高强钢筋发展较快。砌体结构材料的发展方向也是轻质高强。钢结构材料主要是向高效能方

7、向发展。（3）结构方面空间钢网架、悬索结构、薄壳结构成为大跨度结构发展的方向。高层砌体结构也开始应用。组合结构也是结构发展的方向。（4）施工技术方面预应力混凝土楼盖和预应力混凝土框架结构有较快发展。在高层建筑中，大模板、滑模等施工方法得到广泛推广和应用。碾压混凝土也是近年来发展较快的新型混凝土，它可用于大体积混凝土结构、公路路面及机场道面，其特点是施工机械化程度高、效率高、劳动条件好、工期短。1、按所用材料的不同分类(1)混凝土结构(2)砌体结构(3)钢结构(4)木结构建筑结构的类型及应用2、按承

8、重结构类型分类两大方面。一方面是解决跨度问题的结构，另一方面解决高度问题的结构。解决跨度问题的结构包括：（1）钢筋表面与混凝土之间的粘结作用由三部分组成：一是混凝土结硬时体积收缩，将钢筋紧紧握住而产生的摩擦力；二是由于钢筋表面凹凸不平而产生的机械咬合力；三是混凝土与钢筋接触表面间的胶结力。（2）钢筋和混凝土的温度线膨胀系数几乎相同，在温度变化时，二者的变形基本相等，不致破坏钢筋混凝土结构的整体性。（3）钢筋被混凝土包裹着，从而使钢筋不会因大气的侵蚀而生锈变质。钢筋与混凝土的共同工作