土木工程概论2土木工程结构

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1土木工程结构是一个在空间和通道中用各种基本构件组合建成的有功能特征的系统。结构构件是土木工程结构的基本构成元素，是实现结构功能的基本元件。在实际工程中，采用何种结构,选取何种构件，是由结构和构件的力学性能所决定的。

2２．１土木工程结构构件２．２建筑结构２．３桥梁结构２．４路面结构

3土木工程结构是由按一定规律排列组合的结构构件组成的骨架，结构构件是构成结构受力骨架的基本要素。结构构件按工程属性的不同可分为梁、柱、墙、楼板、膜和索等。按照构件的受力特征可分为受拉构件、受压构件、受弯构件、受扭构件、受剪构件和复合受力构件。按照构件的放置位置,还可划分为竖向构件和水平构件。2.1土木工程结构构件

4梁和柱板墙2.1土木工程结构构件

52.1.1梁定义：梁是工程结构中截面宽度和高度尺寸远小于其长度尺寸的受弯构件。按使用的材料、结构力学属性及支承方式、在房屋的不同部位、截面形式和梁宽与梁高比值有不同的分类方法。2.1土木工程结构构件

6梁按所用材料可分为：钢梁、钢筋混凝土梁、木梁以及钢与混凝土组合梁等。2.1土木工程结构构件

72．梁按结构力学属性及支承方式可分为静定梁和超静定梁。3．梁按其在房屋的不同部位，可分为屋面梁、楼面梁、地下框架梁、基础梁和楼梯梁。4．梁按截面形式，可分为矩形截面梁、T形截面梁、倒T形截面梁、十字形截面梁、工字形截面梁、槽(C)形截面梁、箱(囗)形截面梁和不规则截面梁。5．梁按梁宽与梁高的比值,可分为深梁、普通梁、宽扁梁和变截面梁。2.1土木工程结构构件

82.1.2柱柱是主要承受压力和弯矩的竖向构件。按截面形式可分为方柱、圆柱、多边形柱、管柱和工字形柱。2.1土木工程结构构件

9按所用材料可分为石柱、砖柱、木柱、钢柱和钢筋混凝土柱。按柱的受力特点可分为轴心受压柱和偏心受压。按照工程属性可分为框架柱、构造柱和剪力墙暗柱。2.1土木工程结构构件

102.1.3墙墙是建筑物中起围护、分隔和承重作用,并具有保温隔热、隔声和防火等功能的竖直方向的主要构件。按墙体所在位置可分为纵墙、内墙、山墙、窗间墙、窗下墙和女儿墙。2.1土木工程结构构件

112.1土木工程结构构件

12按构造方式可分为实体墙、空体墙和组合墙。按墙体施工方法可分为叠砌墙、板筑墙和预制墙。按墙体受力情况可分为承重墙、非承重墙和剪力墙。2.1土木工程结构构件

132.1.4楼板楼板是平面尺寸较大而厚度较小的受弯构件，是一种分隔承重构件,是楼板层中的承重部分，它将房屋垂直方向分隔为若干层，并把人和家具等竖向荷载及楼板自重通过墙体、梁或柱传给基础。2.1土木工程结构构件

14楼板按平面形式可分为方形板、矩形板、圆形板和三角形板。按所用材料的不同可分为木楼板、砖拱楼板、钢筋混凝土楼板以及压型钢板与钢梁组合的楼板等多种形式。按其受力特点和支承情况楼板可分为单向板和双向板。2.1土木工程结构构件

15按所用材料的不同可分为木楼板、砖拱楼板、钢筋混凝土楼板以及压型钢板与钢梁组合的楼板等多种形式。1.现浇式钢筋混凝土楼板现浇式钢筋混凝土楼板根据结构形式,可分为肋梁楼板、无梁式楼板、密肋楼板、井式楼板和压型钢板组合楼板。2.1土木工程结构构件

162.1土木工程结构构件

172.预制钢筋混凝土楼板预制钢筋混凝土楼板按板型可分为:预制混凝土空心楼板预制混凝土T形板、预制混凝土槽形板和预制混凝土实心板;按板中钢筋受力形式的不同,有预应力混凝土预制板和非预应力钢筋混凝土预制板。2.1土木工程结构构件

182.1.5膜膜是指以具有强度高和柔韧性好的薄膜材料制成的结构构件。2.1土木工程结构构件

192.1.6索索是由柔性材料制成的受拉构件。材料可以采用钢丝束、钢丝绳、钢绞线、链条、圆钢和其他受拉性能良好的线材。2.1土木工程结构构件

202.2.1建筑结构的组成建筑结构主要由建筑的承重结构、围护结构和基础三个部分组成。承重结构是指直接将本身自重与各种外加作用力系统地传递给地基，由梁、柱、承重墙体、楼板、支墩、屋架和悬索等组成。2.2建筑结构

21围护结构是指为构成建筑空间,抵御外界环境不利影响的构件,亦指建筑物及房间各面的围护物,包括围合建筑空间四周的墙体、门和窗等。按是否同室外空气接触，可分为外围护结构和内围护结构。2.2建筑结构

22基础是指建筑底部与地基接触的承重构件,它的作用是把建筑上部的荷载传给地基,是房屋、桥梁、码头及其他构筑物的重要组成部分。基础按使用的材料分为灰土基础、砖基础、毛石基础、混凝土基础和钢筋混凝土基础。2.2建筑结构

23按埋置深度可分为浅基础(埋置深度不超过5m)和深基础(埋置深度大于5m);按受力性能可分为刚性基础和柔性基础;按构造形式可分为条形基础、独立基础、筏板基础、箱形基础和桩基础。2.2建筑结构

242.2.2建筑结构的分类建筑结构依据结构使用材料的不同可分为混凝土结构、钢结构、砌体结构、木结构和混合结构依据受力和结构特点的不同可分为砖混结构、排架结构、框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构、桁架结构、拱结构和空间结构2.2建筑结构

25依据组成建筑结构的体型可分为单层结构、多层结构(2~9层)、高层结构(10层及10层以上的居住建筑或高度大于24m的公共建筑)、超高层结构(高度超过100m的建筑)和大跨度结构(跨度在60m以上的建筑)。依据建筑结构的受力空间分布,可分为平面受力结构和空间受力结构。2.2建筑结构

26（1）混凝土结构混凝土结构是以混凝土为主制作的建筑结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构。2.2建筑结构

27（2）钢结构钢结构是由钢制材料组成的结构,是主要的建筑结构类型之一，主要由型钢与钢板等制成的钢梁、钢柱和钢桁架等构件组成,各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。2.2建筑结构

28（3）砌体结构砌体结构是指用砖砌体、石砌体或砌块砌体建造的结构,又称砖石结构。2.2建筑结构

29（4）木结构木结构是指全部或大部分用木材制作的结构。2.2建筑结构

30（5）混合结构混合结构是指由同一结构体系两种及两种以上材料作为主要承重结构的结构体系。有钢-混凝土组合结构、薄膜充气结构、生土结构和塑料结构。2.2建筑结构

31建筑结构按受力和结构特点分类：（1）砖混结构砖混结构是指建筑物中竖向承重结构的墙采用砖或者砌块砌筑,构造柱以及横向承重的梁、楼板和屋面板等采用钢筋混凝土结构。2.2建筑结构依据承重墙布置方式的不同,砖混结构可分为横墙承重结构、纵墙承重结构和纵横墙混合承重结构三种。

32（2）排架结构排架结构是指由固结于基础的柱子同横向屋架梁铰接而成的结构。适用于有较高净空、较大跨度和较重起重设备要求的建筑,是单层工业厂房最常见的结构形式。根据跨数多少,排架可分成单跨排架结构和多跨排架结构;依据高度相同与否,排架结构亦可分成等高排架结构、不等高排架结构和锯齿形排架结构等。2.2建筑结构

332.2建筑结构

34（3）框架结构框架结构是由梁和柱主要通过刚性连接形成的,承受水平和竖向荷载作用的结构体系。适用于不考虑抗震设防或抗震设防等级较低地区的层数较少的多高层建筑,一般适用层数为6~20层(地震区为6~15层,非地震区可建到15~20层)。可分为全框架结构、内框架结构和底层框架结构。2.2建筑结构

35武钢新办公楼2.2建筑结构

36（4）剪力墙结构剪力墙结构是指纵横向的主要承重结构全部为钢筋混凝土结构墙的结构体系。适用于房间空间较小,有抗震设防要求的地区的层数为10~30的高层建筑。2.2建筑结构依据剪力墙的结构形式分类,可将剪力墙结构分为落地式剪力墙结构和框支剪力墙结构。

37广州白云宾馆2.2建筑结构

38（5）框架-剪力墙结构框架剪力墙结构也称框剪结构,这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙,构成灵活自由的使用空间,满足不同建筑功能的要求，适用于15~25层的建筑。2.2建筑结构

39（6）筒体结构筒体结构是由固定于基础上的竖向封闭的箱形截面悬臂筒体组成的结构体系。筒体由剪力墙围成竖向封闭箱形截面的薄壁筒(实腹筒体)和密柱或桁架组成竖向封闭的箱形截面的框筒(空腹筒体)。筒体结构可分为框筒结构、筒中筒结构和框架-核心筒结构和束筒结构。2.2建筑结构

40上海金茂大厦2.2建筑结构

41平面为52×52m的正方形，72层，高319m，上部结构为4个巨形三角形桁架，斜腹杆为钢结构，竖杆为钢筋砼结构，巨形桁架支承在底部三层高的巨大钢筋砼框架上，由4根巨形柱将全部荷载传至基础，是典型的桁架筒结构，1990年建成。香港中银大厦2.2建筑结构

42美国西尔斯大厦2.2建筑结构

43高443m，共110层，建筑面积41.38万m2。标准层为9个23m×23m成束筒结构全钢结构，1974年建于芝加哥。2.2建筑结构

44（7）桁架结构桁架结构是由杆件的两端用铰链连接而成的结构,杆件主要承受轴向拉力或压力。桁架结构按照受力特征不同可分为平面桁架结构和空间桁架结构。按材料不同可分为木桁架结构、钢桁架结构、钢筋混凝土桁架结构和组合桁架结构。按桁架的结构及外形可分为三角形桁架结构、梯形桁架结构、平行弦桁架结构、多边形桁架结构和异形桁架结构。2.2建筑结构

452.2建筑结构

462.2建筑结构

47（8）拱结构拱结构是指由拱为主要受力单元的承重结构,是一种主要承受轴向压力并由两端推力维持平衡的曲线或折线形结构。按照其受力体系和构造特点不同可以分为带拉杆的拱结构和不带拉杆的拱结构。2.2建筑结构

48（9）空间结构空间结构是指具有三维空间形体,且在荷载作用下具有三维受力特性的结构。主要有网架结构、悬索结构、薄壳结构、管桁架结构和膜结构。2.2建筑结构

49单曲网架外景单曲网架内景2.2建筑结构

50大连带雨林馆2.2建筑结构

51中央大拱的跨度近100m，两片索网的承重索锚挂在钢筋砼大拱上；另一端锚挂在墙顶端的钢筋砼曲梁上，索网施加预应力后使索网形成极为美观的造型。1958年建成。美国耶鲁大学溜冰馆2.2建筑结构

52浙江黄龙体育中心体育场体育场外环梁直径244m，挑蓬外挑50m。挑蓬结构由吊塔、斜拉索、内环梁、网壳、外环梁和稳定所组成。网壳支撑于内、外环梁上，内环梁通过斜拉索悬挂在两端58m高的吊塔上。2.2建筑结构

53北京理工大学体育馆采用双曲金属屋面，支撑体系采用“提篮式”屋顶结构体系，手里钢管桁架形成双道圆弧拱，并通过六道空间桁架相连组成马鞍型，下部悬吊整个屋盖体系。2.2建筑结构

54建筑面积11296m2，其交响乐演奏大厅采用48×48m双曲抛物面钢筋砼薄壳结构。是亚洲最大的钢筋砼壳体工程。2.2建筑结构

55澳大利亚悉尼歌剧院2.2建筑结构

562.2建筑结构

57北京工业大学体育馆屋盖采用预应力张弦穹顶结构，上部是一个球冠顶面的单层网壳，下部用钢索撑起来，最大跨度达93m。2.2建筑结构

582.3.1桥梁结构的组成桥梁结构一般由上部结构、下部结构和附属构造物组成。上部结构又称桥跨结构,是跨越障碍的主要结构。下部结构包括桥台、桥墩和基础。附属构造物则指桥面铺装、排水系统、伸缩缝、灯光照明和栏杆(或防撞栏杆)等。2.3桥梁结构

59上部结构下部结构附属构造物2.3桥梁结构

60（1）桥梁上部结构桥梁上部结构又被称为桥跨结构,指的是桥梁支座以上(无铰拱起拱线或框架主梁底线以上)跨越桥孔部分的总称,是在路线中断时跨越障碍的主要承重结构。包括桥跨系统和支座系统两部分。2.3桥梁结构

61（2）桥梁下部结构桥梁下部结构指的是支承桥梁上部结构并将其荷载传递至地基的桥墩、桥台和桥梁基础的总称。包括桥跨系统和支座系统两部分。2.3桥梁结构

62（3）桥梁附属构造物指的是为了满足桥梁行车的舒适性和结构物的观赏性而采用的构造设施。主要包括桥面铺装、排水系统、伸缩缝、灯光照明和栏杆(或防撞栏杆)等几部分。2.3桥梁结构

632.3.2桥梁结构的分类桥梁结构依据使用的材料不同,可分为木桥、圬工桥(包括砖桥、石桥和混凝土桥)、钢筋混凝土桥和钢桥。依据受力特点可分为梁式结构桥、拱结构桥、刚架结构桥、悬索结构桥和斜拉结构桥。依据桥跨结构的不同位置也可分为上承式桥、下承式桥和中承式桥。2.3桥梁结构

642.3桥梁结构

652.3桥梁结构

66桥梁结构依据受力特点的分类方式1.梁式结构桥指以受弯为主的主梁作为主要承重构件的桥梁结构。按受力特点,可分为简支梁结构桥、连续梁结构桥和悬臂梁结构桥。2.3桥梁结构

672.拱结构桥指以承受轴向压力为主的拱圈或拱肋作为主要承重构件的桥梁,由拱圈(拱肋)及其支座组成。拱桥按其结构体系分为简单体系拱桥和组合体系拱桥。2.3桥梁结构

683.刚架结构桥是一种介于梁与拱之间的一种桥梁结构体系,它是由受弯的上部梁(或板)结构与承压的下部柱(或墩)整体结合在一起的结构。按构造方式可分为门式刚架桥和斜腿刚架桥。2.3桥梁结构

694.悬索结构桥悬索结构桥又名吊桥,指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的缆索(或钢链)作为上部结构主要承重构件的桥梁按构造方式可分为门式刚架桥和斜腿刚架桥。2.3桥梁结构

705.斜拉结构桥是一斜拉结构桥又称斜张桥,是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。由索塔、主梁和斜拉索组成，是大跨度桥梁的最主要桥型。2.3桥梁结构

712.4.1路面结构的组成路面结构也称路面结构层指的是构成路面的各铺砌层。按其所处的层位和作用，主要有面层、基层和垫层。2.4路面结构

721.面层面层是路面结构最上面一个层次,直接受行车和自然条件等因素的影响,并将荷载传递至基层。2.4路面结构

732.基层基层在面层以下,是路面的主要承重层,主要承受由面层传递的垂直力荷载。3.垫层垫层设置在基层和土基之间,主要作用是隔水、排水、防冻和扩散应力,改善土基和基层的工作条件。2.4路面结构

74路面结构的组成2.4路面结构

752.4.2路面结构的分类以路面结构的力学特性分类：路面结构可分为柔性路面、刚性路面和半刚性路面。(1)柔性路面柔性路面是指路面的总体结构刚度较小,在车辆荷载作用下产生较大的竖向弯沉力。(2)刚性路面刚性路面是指刚度较大、抗弯拉强度较高的路面(3)半刚性路面是指以半刚性材料作为主要承重层的路面2.4路面结构

76矿料在路面结构层中所占位置的不同分类路面结构可分为可分为嵌锁结构路面、混凝结构路面和细粒结构路面。2.4路面结构

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