二级建筑师讲义之建筑结构与结构选型

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1、二级建筑师讲义之建筑结构与结构选型第六章建筑结构与结构选型　　第一节概述　　一、建筑结构的总概念　　(一)建筑结构的定义　　建筑物用来形成一定空间及造型，并具有抵御人为和自然界施加于建筑物的各种作用力，使建筑物得以安全使用的骨架，即称为结构。　　(二)建筑结构的组成　　建筑结构一般都是由以下结构构件组成的。　　1.水平构件　　用以承受竖向荷载的构件。一般有：　　(1)板，包括平板、曲面板、斜板。　　(2)梁，包括直梁、曲梁、斜梁。　　(3)桁架、网架等。　　2.竖向构件　　用以支承水平构件或承担水平荷载的构件。一般有：　　(1)柱;　　(2)墙体;　　(3)框架。　　3.墓础　　用以将建筑

2、物所承受的所有荷载传至地基上。　　(三)建筑结构的类型　　1.按组成建筑结构的主要建筑材料划分　　(1)钢筋混凝土结构;　　(2)砌体结构：砖砌体，石砌体，小型砌块，大型砌块、多孔砖砌体等;　　(3)钢结构;　　(4)木结构;　　(5)塑料结构;　　(6)薄膜充气结构。　　2.按组成建筑结构的主体结构型式划分　　(1)墙体结构，以墙体作为支承水平构件及承担水平力的结构;　　(2)框架结构;　　(3)框架—剪力墙(抗震墙);　　(4)筒体结构;　　(5)桁架结构;　　(6)拱型结构;　　(7)网架结构;　　(8)空间薄壁结构(包括薄壳、折板、幕式结构);　　(9)钢索结构(悬索结构);　　(

3、10)薄膜结构。　　3.按组成建筑结构的体型划分　　(1)单层结构(多用于单层厂房、食堂、影剧场、仓库等);　　(2)多层结构(2-6层);　　(3)高层结构(一般为7层以上);　　(4)大跨度结构(跨度在40—50m以上)。　　此外尚可按建筑结构的受力特点划分为：平面结构体系与空间结构体系两大类。　　二、建筑结构基本构件与结构设计　　组成结构体系的单元体称为基本构件。按受力特征来划分主要有以下三类：轴心受力陶件、偏心受力构件和受弯构件。　　按其主要受力性质常常又划分为：拉杆、压杆和受弯构件。　　(一)轴心受力构件　　当构件所受外力的作用点与构件截面的形心重合时，则构件横截面产生的应力为均

4、匀分布，这种构件称为轴心受力构件。可分为：　　1.轴心受拉构件　　构件所受的力，使构件横断面仅产生均匀拉应力时即为轴心受拉构件。常用于桁架的下弦杆及受拉斜腹杆。　　σ1=F/bh　　此构件的承载能力为σ1≤[σ]　　式中[σ]——材料的允许应力。　　这种构件最能充分发挥材料的强度。　　2.轴心受压构件　　外力以压力的方式作用在构件的轴心处，使构件产生均匀压应力时，即为轴心受压构件。　　其截面应力为：σ1=F/bh　　但轴心受压构件的实际承载力是由稳定性控制，稳定系数Ψ≤1，故其承载力的表达式为：　　σ2=F/Ψbh≤[σ](6-3)　　这是因为受压构件承载时，截面应力尚未达到材料的强度设计

5、值前就会因弯折而失去承载能力，这种现象称为丧失稳定性。上式中的Ψ值即为按稳定考虑的承载力与强度承载力的比值，称为稳定系数。　　由此可见相同材料的拉杆与压杆受同样的荷载F作用时，拉杆所需的截面尺寸要比压杆小。　　拉杆所需截面为：A1=F/[σ]　　压杆所需截面为：A2=F/Ψ[σ]　　式中[σ]——材料的强度设计值(即允许应力)。　　Ψ<1，故A2>A1　　Ψ值与杆件的长细比λ有关，λ=l0/i;　　式中l0——杆件计算长度;　　i——截面的回转半径，i=;　　I——截面的惯性矩，矩形截面时：I=bh3，A=b*h　　所以i===h=0.289h　　λ越大，Ψ越小。则实际承载力越小。一般提高

6、压杆承载力的措施为：　　(1)选用有较大i值的截面，即面积分布尽量远离中和轴;　　(2)改变柱端固接条件或增设中间支承以改变杆件计算长度l0。　　(二)偏心受力构件的分类　　即分为偏心受拉和偏心受压构件。　　1.偏心受拉构件　　(1)定义：构件承受的拉力作用点与构件的轴心偏离，使构件既受拉又受弯时，即为　　偏心受拉构件(亦称拉弯构件)。常见于屋架下弦有节间荷载时。　　(2)构件的受力状态。　　截面产生的应力是由两种应力叠加的，其边沿应力公式为：　　===()　　构件的承载能力应满足σmax≤[σ]　　式中σmax——边沿最大拉应力;　　σmin——边沿最小拉应力;　　W——截面抵抗矩。　　

7、由上式可见，在受同样的外拉力时，偏心受拉构件，其应力耍比轴心受拉构件增大许多，因此在结构设计中应尽量避免出现这种构件。　　2.偏心受压构件　　(1)定义：构件承受的压力作用点与构件的轴心偏离，使构件既受压又受弯时即为偏心受压构件(亦称压弯构件)。常见于屋架的上弦杆、框架结构柱、砖墙及砖垛等。　　(2)构件的受力状态　　截面产生的边沿应力公式为：　　===()　　式中σmax一——边沿最大压应力;　　σmin——边沿最小压