二級(jí)建筑師講義之建筑結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)選型(一)

　　第六章 建筑結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)選型

　　第一節(jié) 概 述

　　一、建筑結(jié)構(gòu)的總概念

　　(一)建筑結(jié)構(gòu)的定義

　　建筑物用來形成一定空間及造型，并具有抵御人為和自然界施加于建筑物的各種作用力，使建筑物得以安全使用的骨架，即稱為結(jié)構(gòu)。

　　(二)建筑結(jié)構(gòu)的組成

　　建筑結(jié)構(gòu)一般都是由以下結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成的。

　　1.水平構(gòu)件

　　用以承受豎向荷載的構(gòu)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、網(wǎng)架等。

　　2.豎向構(gòu)件

　　用以支承水平構(gòu)件或承擔(dān)水平荷載的構(gòu)件。一般有：

　　(1)柱;

　　(2)墻體;

　　(3)框架。

　　3.墓礎(chǔ)

　　用以將建筑物所承受的所有荷載傳至地基上。

　　(三)建筑結(jié)構(gòu)的類型

　　1.按組成建筑結(jié)構(gòu)的主要建筑材料劃分

　　(1)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);

　　(2)砌體結(jié)構(gòu)：磚砌體，石砌體，小型砌塊，大型砌塊、多孔磚砌體等;

　　(3)鋼結(jié)構(gòu);

　　(4)木結(jié)構(gòu);

　　(5)塑料結(jié)構(gòu);

　　(6)薄膜充氣結(jié)構(gòu)。

　　2.按組成建筑結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)型式劃分

　　(1)墻體結(jié)構(gòu)，以墻體作為支承水平構(gòu)件及承擔(dān)水平力的結(jié)構(gòu);

　　(2)框架結(jié)構(gòu);

　　(3)框架―剪力墻(抗震墻);

　　(4)筒體結(jié)構(gòu);

　　(5)桁架結(jié)構(gòu);

　　(6)拱型結(jié)構(gòu);

　　(7)網(wǎng)架結(jié)構(gòu);

　　(8)空間薄壁結(jié)構(gòu)(包括薄殼、折板、幕式結(jié)構(gòu));

　　(9)鋼索結(jié)構(gòu)(懸索結(jié)構(gòu));

　　(10)薄膜結(jié)構(gòu)。

　　3.按組成建筑結(jié)構(gòu)的體型劃分

　　(1)單層結(jié)構(gòu)(多用于單層廠房、食堂、影劇場、倉庫等);

　　(2)多層結(jié)構(gòu)(2-6層);

　　(3)高層結(jié)構(gòu)(一般為7層以上);

　　(4)大跨度結(jié)構(gòu)(跨度在40―50m以上)。

　　此外尚可按建筑結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)劃分為：平面結(jié)構(gòu)體系與空間結(jié)構(gòu)體系兩大類。

　　二、建筑結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　組成結(jié)構(gòu)體系的單元體稱為基本構(gòu)件。按受力特征來劃分主要有以下三類：軸心受力陶件、偏心受力構(gòu)件和受彎構(gòu)件。

　　按其主要受力性質(zhì)常常又劃分為：拉桿、壓桿和受彎構(gòu)件。

　　(一)軸心受力構(gòu)件

　　當(dāng)構(gòu)件所受外力的作用點(diǎn)與構(gòu)件截面的形心重合時(shí)，則構(gòu)件橫截面產(chǎn)生的應(yīng)力為均勻分布，這種構(gòu)件稱為軸心受力構(gòu)件。可分為：

　　1.軸心受拉構(gòu)件

　　構(gòu)件所受的力，使構(gòu)件橫斷面僅產(chǎn)生均勻拉應(yīng)力時(shí)即為軸心受拉構(gòu)件。常用于桁架的下弦桿及受拉斜腹桿。

　　σ1=F/bh

　　此構(gòu)件的承載能力為σ1≤[σ]

　　式中 [σ]――材料的允許應(yīng)力。

　　這種構(gòu)件最能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度。

　　2.軸心受壓構(gòu)件

　　外力以壓力的方式作用在構(gòu)件的軸心處，使構(gòu)件產(chǎn)生均勻壓應(yīng)力時(shí)，即為軸心受壓構(gòu)件。

　　其截面應(yīng)力為：σ1=F/bh

　　但軸心受壓構(gòu)件的實(shí)際承載力是由穩(wěn)定性控制，穩(wěn)定系數(shù)Ψ≤1，故其承載力的表達(dá)式為：

　　σ2=F/Ψbh≤[σ] (6-3)

　　這是因?yàn)槭軌簶?gòu)件承載時(shí)，截面應(yīng)力尚未達(dá)到材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值前就會(huì)因彎折而失去 承載能力，這種現(xiàn)象稱為喪失穩(wěn)定性。上式中的Ψ值即為按穩(wěn)定考慮的承載力與強(qiáng)度承 載力的比值，稱為穩(wěn)定系數(shù)。

　　由此可見相同材料的拉桿與壓桿受同樣的荷載F作用時(shí)，拉桿所需的截面尺寸要比 壓桿小。

　　拉桿所需截面為： A1=F/[σ]

　　壓桿所需截面為： A2=F/Ψ[σ]

　　式中 [σ]――材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(即允許應(yīng)力)。

　　Ψ<1，故 A2> A1

　　Ψ值與桿件的長細(xì)比λ有關(guān)，λ=l0/i;

　　式中 l0――桿件計(jì)算長度;

　　i――截面的回轉(zhuǎn)半徑，i= ;

　　I――截面的慣性矩，矩形截面時(shí)：I= bh3 ， A=b*h

　　所以 i= = = h=0.289h

　　λ越大，Ψ越小。則實(shí)際承載力越小。

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