1、土木工程概论第5讲 建筑工程（1）12建筑工程概述基本构件央视大楼国外某法院美国俄亥俄州某公司办公楼美国堪萨斯公共图书馆美国田纳西州主题音乐公园波兰某建筑迪拜动态摩天大楼A 规划师：负责房屋生活的环境。好比一个人，规划就像人生活的环境。负责房屋生活的环境。好比一个人，规划就像人生活的环境。B 建筑师：负责房屋的负责房屋的布局和艺术处理。犹如人的布局和艺术处理。犹如人的体型、容貌、气质。体型、容貌、气质。法国郎香教堂建于法国郎香教堂建于19501953年，是现年，是现代建筑创作中代建筑创作中“粗野主义与表现个性粗野主义与表现个性倾向的代表之一。倾向的代表之一。C 结构工程师 负责建筑工程的骨架负
2、责建筑工程的骨架即结构。结构犹如人的即结构。结构犹如人的骨骼和寿命。骨骼和寿命。不同房屋有不同的结不同房屋有不同的结构（骨架），如有砖构（骨架），如有砖混结构、混凝土结构、混结构、混凝土结构、钢结构、木结构、框钢结构、木结构、框架结构等。架结构等。可见，建造房屋不仅是可见，建造房屋不仅是建设单位、勘察单位、建设单位、勘察单位、设计单位设计单位要全面协调合要全面协调合作；同时也是作；同时也是规划师、规划师、建筑师、结构工程师、建筑师、结构工程师、设备工程师设备工程师同施工单位同施工单位全面协调合作的过程。全面协调合作的过程。D 设备工程师负责房屋的给水排水、负责房屋的给水排水、供热通风和电气等设
3、供热通风和电气等设施。好比人的器官和施。好比人的器官和神经。神经。这个过程示意如下：这个过程示意如下：大体经历了三个阶段：大体经历了三个阶段：第一阶段为初步设计阶段：第一阶段为初步设计阶段：即根据建设单位提出使用要求完即根据建设单位提出使用要求完成下述工作：成下述工作：包括包括 初步设计构思初步设计构思 明确各种功能要求明确各种功能要求 形成总体设计方案形成总体设计方案第二阶段为施工图阶段：第二阶段为施工图阶段：包括包括 处理各设计工种的技术问题；处理各设计工种的技术问题； 进行各设计工种的细部设计；进行各设计工种的细部设计； 绘制施工图，书写设计说明，完绘制施工图，书写设计说明，完成总体设计
4、；成总体设计；第三阶段为施工阶段：第三阶段为施工阶段：包括包括 交付施工单位，同时进交付施工单位，同时进行工程监理；行工程监理； 竣工，房屋落成，交付竣工，房屋落成，交付使用；使用；房屋建筑工程的类别有多种分法。可按房屋的使用性质分；按房屋结构所采用的材料分；也可按房屋主体结构的型式和受力系统（结构体结构体系系）分。建筑师习惯于第一种，结构工程师和施工工程师习惯于第二、尤其是第三种分法。.住宅建筑如别墅、宿舍、公寓等。这类建筑对房屋使用的布局、朝向、采光、隔热、隔音等建筑技术问题有较高要求。主要结构构件为楼板、墙体，层数12层至1020层不等。1.按房屋的使用性质使用性质分；深圳金海深圳金海湾
5、花园湾花园富华家园富华家园风和日丽风和日丽江山小区江山小区济南燕子山、佛山苑小区分别获得全国第一、二批住宅试验小济南燕子山、佛山苑小区分别获得全国第一、二批住宅试验小区的银质奖和综合奖金牌奖。区的银质奖和综合奖金牌奖。1996年，佛山苑小区被中国建筑年，佛山苑小区被中国建筑业学会授予鲁班奖。业学会授予鲁班奖。.公共建筑特点：大量人群集聚，室内空间和尺度都很大，人流走向问题突出。结构采用梁柱连接在一起的大跨度框架结构以及网架、拱、壳结构等为主体结构。层数以单层或低层居多。低层低层 13层层 、多层、多层46层、层、中高层中高层79层、高层层、高层10层层 即即24m超高层超高层100m体育馆.商
6、业建筑如商店、银行、宾馆、商业写字楼等特点：有着与公共建筑类似的要求。往往做成高层建筑，对结构体系和结构型式有较高的要求。金茂大厦位于上海黄埔江畔的浦东地区的陆家嘴“金三角”。1999年初竣。它是世界性超高层摩天大楼竞赛的最新产儿，其高度排在第三位。金茂大厦由美国著名的建筑设计事务所“SOM”（Skidmore,OwingsMerrill）设计。金茂大厦位于黄埔江畔极佳的景观点，与“东风明珠”电视塔为邻，大厦有88层，主要以金融办公为主，从54层以上为宾馆客房，其中有展览和会议厅，最上层是展望楼。金茂大厦的总基地面积为23,611平方米，下部办公层总面积为124,000平方米，办公层均是无柱空
7、间，采用了目前世界上最新技术结构，以求空间的开放度和效率性。客人进入地面层旅馆门厅后，乘高速电梯直达位于54层的宾馆空中门厅，黄埔江两岸景色尽收眼底。以圆形为基本空间的大厦中庭，是一个具有魔力的井式空间，从大厦中部俯视下面和仰首顶部，都具有一种恐怖感。从金茂54层远眺黄浦江畔从金茂大厦73层俯视中厅金茂大厦外金茂大厦外观局部观局部.文教卫生建筑如图书馆、实验楼、学校、医院等。这类建筑有较强的针对性。一般采用框架结构为主体结构。.工业建筑如重型机械厂房、纺织厂房（单层轻工业）、制药厂房、食品厂房（多层轻工业）等特点：荷载巨大且往往是撞击、振动荷载。需要空间大，并有特殊要求。（温湿度、防爆、防尘、
8、防菌等）单层采用铰接框架（排架）结构。多层工业建筑一般采用刚接框架。北京拜尔制药厂房北京拜尔制药厂房徐州淮海水泥厂徐州淮海水泥厂 1981年建设，年建设，1989年通过国家竣年通过国家竣工验收工验收 上海宝钢一号高上海宝钢一号高炉雄姿炉雄姿. 农业建筑如暖棚、畜牧场等。一般采用轻型钢结构。轻型钢结构2. 按房屋结构所采用的材料分：. 砌体结构 采用砖、石、砼砌块等砌体做成。主要用于墙体结构。. 钢筋混凝土结构 采用钢筋混凝土或预应力混凝土做成，主要用于框架结构、剪力墙结构、筒体结构等。甘肃酒泉甘肃酒泉921-520工程工程.钢结构 采用各种型钢或钢管连接做成，在上述结构中，除墙体结构、薄壳、折
9、板结构外，均可选做钢结构。.木结构 采用方木、圆木、条木、板材连接做成。我国古时，木结构房屋很多，如宫殿、庙宇、塔等。近年来，因木材匮乏，很少采用。 薄膜充气结构用于屋盖结构用于屋盖结构是在玻璃丝增强塑料薄膜或尼龙布罩内部形成一定的形状，作为建筑空间的覆盖物。目前尚不普及。4.1 基本构件一、分类一、分类二、思考二、思考 板、梁、柱、拱板、梁、柱、拱 大家可以设想，这四个基本构件在建筑物中承担大家可以设想，这四个基本构件在建筑物中承担的作用和可能的形式。的作用和可能的形式。板板板是一种平面构件，其长度和宽度方向的尺寸远大于其高度（板是一种平面构件，其长度和宽度方向的尺寸远大于其高度（称厚度），
10、楼板、阳台板、楼梯板都属于这一类。称厚度），楼板、阳台板、楼梯板都属于这一类。它主要承受施加在板面上并与板面垂直的荷载（包括楼板、地它主要承受施加在板面上并与板面垂直的荷载（包括楼板、地面层、顶棚层的恒载和楼面上人群、家具、设备等活载）。面层、顶棚层的恒载和楼面上人群、家具、设备等活载）。板的作用效应主要是板的作用效应主要是弯距和剪力弯距和剪力。 4.1.1 4.1.1 板板定义：定义：平面尺寸较大而厚度较小的受弯构件，通常水平放置。平面尺寸较大而厚度较小的受弯构件，通常水平放置。单向板双向板板按受力形式可分为单向板和双向板。板按受力形式可分为单向板和双向板。 双向板双向板单向板单向板板的分类
11、板按施工方式可分为整体现浇式和预制装配式。板按施工方式可分为整体现浇式和预制装配式。 整体现浇式整体现浇式板筋布完后板筋布完后,置入预埋管线置入预埋管线 局部放大详图局部放大详图1.支模板支模板 2.模板有柱通过处模板有柱通过处.模板要断开模板要断开3.梁、柱钢筋连通，开始布板筋梁、柱钢筋连通，开始布板筋4.完成钢筋工程完成钢筋工程5.用商品混凝土整体浇注用商品混凝土整体浇注预制装配式预制实心板 预制空心板 预制槽形板 预制槽形板实例 预制多孔板实例按按布置位置布置位置分为楼板、屋面板、基础板、墙板分为楼板、屋面板、基础板、墙板按按平面形式平面形式可分为方形板、矩形板、圆形板及三角可分为方形板
12、、矩形板、圆形板及三角形板形板按按截面形式截面形式可分为实心板、空心板、槽形板可分为实心板、空心板、槽形板按按所用材料所用材料可分为木板、钢板、钢筋混凝土板、预可分为木板、钢板、钢筋混凝土板、预应力板等应力板等板的布置 板的布置方式应根据空间的大小，以及尽可能减少板的规格种类等因素综合考虑，以达到结构布置经济、合理的目的。板的支承有板式和梁板式，预制板直接搁置在墙上的称板式布置，若楼板支承在梁上，梁再搁置在墙上的称为梁板式布置。板缝处理 板缝能起到传递荷载的作用，使相邻板能共同工作，但施工较麻烦。当板缝小于20mm时，用水泥砂浆填缝。 当板缝小于50mm时，用细石混凝土灌实即可。当板缝大于50
13、mm时，应在缝中加钢筋网片再灌细石混凝土。当板缝为120mm时，可将缝留在靠墙处，沿墙挑砖填缝。当板缝大于120mm时，可采用钢筋骨架现浇板带处理. 为了增强楼板的整体刚度，特别是地基条件差的地区或地震区，应在板与墙以及板端连接处设置锚固钢筋. 1 1、按截面形式分：、按截面形式分： 矩形梁、矩形梁、T T形梁、倒形梁、倒T T形梁、形梁、L L形梁、形梁、Z Z形梁、槽形梁、形梁、槽形梁、箱形梁、空腹梁、叠合梁等。箱形梁、空腹梁、叠合梁等。 4.1.2 4.1.2 梁梁钢梁形状混凝土梁形状2 2、按支承方式分：、按支承方式分： 简支梁，连续梁，悬臂梁简支梁，连续梁，悬臂梁梁梁是一种直线或曲线
14、形构件，其截面宽度和高度远小于其长度是一种直线或曲线形构件，其截面宽度和高度远小于其长度方向的尺寸，大梁、伸臂梁、楼梯梁等都属于这一类。方向的尺寸，大梁、伸臂梁、楼梯梁等都属于这一类。梁主要承受其上板传来的压力以及梁的自重，荷载作用的方梁主要承受其上板传来的压力以及梁的自重，荷载作用的方向通常与梁轴线相垂直。向通常与梁轴线相垂直。梁的作用效应主要是梁的作用效应主要是弯距、剪力，有时也承受扭矩弯距、剪力，有时也承受扭矩。 构件生成示意图构件生成示意图中间梁与边梁的剖面A.中间梁处剖面B.边梁处剖面 梁是工程结构中的受弯构件，通常水平放置，但有时也斜向设梁是工程结构中的受弯构件，通常水平放置，但有
15、时也斜向设置以满足使用要求，如楼梯梁。梁的截面高度与跨度之比一般为置以满足使用要求，如楼梯梁。梁的截面高度与跨度之比一般为1/81/81/161/16，高跨比大于，高跨比大于1/41/4的梁称为的梁称为深梁深梁；梁的截面高度通常大；梁的截面高度通常大于截面的宽度，但因工程需要，梁宽大于梁高时，称为于截面的宽度，但因工程需要，梁宽大于梁高时，称为扁梁扁梁；梁；梁的高度沿轴线变化时，称为的高度沿轴线变化时，称为变截面梁变截面梁。1.1.按截面形式分按截面形式分 a.a.工字梁工字梁 b.b.槽型梁槽型梁c.c.工字组合梁工字组合梁d.Td.T型梁型梁 e.e.叠合梁叠合梁 f.f.箱形梁箱形梁 钢
16、梁截面钢梁截面矩形梁矩形梁花篮梁花篮梁T形梁形梁 钢筋混凝土梁截面钢筋混凝土梁截面 花篮梁的应用：用花篮梁可以减少结构高度花篮梁的应用：用花篮梁可以减少结构高度 左图左图:花篮梁实例花篮梁实例 右图右图:花篮梁的有效高度和宽度不能比计算值少花篮梁的有效高度和宽度不能比计算值少2.2.按所用材料分：按所用材料分： 钢梁、钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁、木梁以及钢梁、钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁、木梁以及钢与混凝土组成的组合梁等钢与混凝土组成的组合梁等3.3.按梁的常见支承方式可分为：按梁的常见支承方式可分为： 简支梁，悬臂梁简支梁，悬臂梁, , 一端简一端简支另一端固定梁，两端固定梁支另一端固定梁
17、，两端固定梁, , 连续梁。连续梁。简支梁简支梁悬臂梁悬臂梁一端简支一端固定梁一端简支一端固定梁 两端固定梁两端固定梁 连续梁连续梁 肋形 曲梁 井格梁 4.1.3 4.1.3 柱柱定义：定义： 柱是工程结构中主要承受压力，有时也同时承受弯矩柱是工程结构中主要承受压力，有时也同时承受弯矩的竖向构件。的竖向构件。钢筋混凝土柱柱柱是一种竖向直线形构件，其截面尺寸远小于其高度。是一种竖向直线形构件，其截面尺寸远小于其高度。柱主要承受与其相连的梁传来的压力以及柱的自重，荷载作柱主要承受与其相连的梁传来的压力以及柱的自重，荷载作用方向通常与柱轴线平行。当荷载作用于截面形心时为轴心受压用方向通常与柱轴线平
18、行。当荷载作用于截面形心时为轴心受压，当荷载偏离截面形心时为偏心受压。，当荷载偏离截面形心时为偏心受压。柱的主要作用效应是柱的主要作用效应是轴力（拉或压）、弯矩、剪力，有时还轴力（拉或压）、弯矩、剪力，有时还承担扭矩。承担扭矩。 柱是工程结构中主要承受压力，有时也同时承受弯矩的竖向构柱是工程结构中主要承受压力，有时也同时承受弯矩的竖向构件。件。1.1.按截面形式分：方柱、圆柱、管柱、工字形柱、按截面形式分：方柱、圆柱、管柱、工字形柱、H H形柱、形柱、L L形柱、十形柱、十字形柱、双肢柱、格构柱字形柱、双肢柱、格构柱 2.2.按所用材料分：石柱、砖柱、砌块柱、木柱、钢柱、钢筋混凝土柱、按所用材
19、料分：石柱、砖柱、砌块柱、木柱、钢柱、钢筋混凝土柱、劲性钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱和各种组合柱（分体柱）；劲性钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱和各种组合柱（分体柱）； 3.3.按柱的破坏形式或长细比可分为：短柱、长柱及中长柱。短柱在轴按柱的破坏形式或长细比可分为：短柱、长柱及中长柱。短柱在轴心荷载作用下的破坏是材料强度破坏，长柱在同样荷载作用下的破坏心荷载作用下的破坏是材料强度破坏，长柱在同样荷载作用下的破坏是屈曲，丧失稳定。是屈曲，丧失稳定。 北京建国门地铁车站钢管混凝土柱北京建国门地铁车站钢管混凝土柱分体柱分体柱劲性柱的吊装劲性柱的吊装缀条式格构柱缀条式格构柱 缀板式格构柱缀板式格构柱 钢骨混凝
20、土柱钢骨混凝土柱劲性混凝土拆模劲性混凝土拆模焊接固定焊接固定4.1.4 4.1.4 拱拱定义：定义： 为曲线结构，主要承受轴向压力。为曲线结构，主要承受轴向压力。 美国贝永桥河北赵州桥 由由曲线形曲线形构件（称为构件（称为拱圈）或折线形构件及其拱圈）或折线形构件及其支座组成。支座组成。在荷载作用下主要承在荷载作用下主要承受轴向压力受轴向压力，有时也承受，有时也承受弯矩和剪力。弯矩和剪力。它比同跨度的梁要它比同跨度的梁要节节约材料约材料。拱拱拱桥是一种是一种空间曲面形空间曲面形的结构的结构构件，由曲线形板与作为边缘构件，由曲线形板与作为边缘构件的梁、拱或桁架组成。构件的梁、拱或桁架组成。在荷载作
21、用下主要承受中在荷载作用下主要承受中面内的压力，有时也承受中面面内的压力，有时也承受中面外的弯距、剪力或扭矩。外的弯距、剪力或扭矩。壳就象动物蛋壳以最薄的壳就象动物蛋壳以最薄的壳面能构成强大的蛋体一样，壳面能构成强大的蛋体一样，能以较小的构件厚度形成承载能以较小的构件厚度形成承载能力很高的结构能力很高的结构。壳壳 蒙特利尔体育馆蒙特利尔体育馆 墙是一种墙是一种竖向平面或曲面构件竖向平面或曲面构件，墙的长度和宽度两方，墙的长度和宽度两方向的尺寸远大于其厚度。向的尺寸远大于其厚度。 墙主要承受其上梁、板传来的压力以及墙的自重，荷墙主要承受其上梁、板传来的压力以及墙的自重，荷载作用方向通常与墙面平行
22、（这与板不同）。载作用方向通常与墙面平行（这与板不同）。墙的主要作用效应为轴向压力（当荷载作用于墙的截墙的主要作用效应为轴向压力（当荷载作用于墙的截面形心轴线上），有时还可能有弯矩（当荷载偏离形心轴面形心轴线上），有时还可能有弯矩（当荷载偏离形心轴线时）。线时）。 墙墙墙的分类墙的分类 按位置分为内墙和外墙。沿建筑物短轴方向的墙称为横墙，沿长轴方向布置的墙称为纵墙，位于房屋两端的外墙称为山墙（见图）。 按受力情况分为承重墙和非承重墙，建筑物内部只起分隔作用的非承重墙称为隔墙。 按所用材料分为砖墙、石墙、土墙、混凝土墙以及各种天然的、人工的或工业废料制成的砌块墙、板材墙等。 按构造方式分为实体墙
23、、空体墙和组合墙，实体墙由一种材料构成；空体墙也是一种材料构成，但墙内留有空腔；组合墙则有两种或两种以上材料组合而成。开 间开 间楼 板内 纵 墙山 墙开 间开 间开 间横 墙进深隔 断隔 断外 纵 墙进深基础基础承受墙、柱传来的压力并将它扩散到地基上去的结构组成部分。承受墙、柱传来的压力并将它扩散到地基上去的结构组成部分。 基础类型基础类型 按按结构形式结构形式可分为：独立基础、联合基础、条形基础、片筏基础、箱可分为：独立基础、联合基础、条形基础、片筏基础、箱形基础、桩基础、管柱基础、沉井基础和沉箱基础等。形基础、桩基础、管柱基础、沉井基础和沉箱基础等。 按按埋置深度埋置深度可分为：浅埋基础
24、可分为：浅埋基础(条形基础、柱基础、片筏基础等条形基础、柱基础、片筏基础等)、深埋、深埋基础（桩基础、管柱基础、沉井基础等）和明置基础。基础（桩基础、管柱基础、沉井基础等）和明置基础。 按按建筑材料建筑材料可分为：砖基础、毛石基础、灰土基础、三合土（熟石灰、可分为：砖基础、毛石基础、灰土基础、三合土（熟石灰、砂、碎砖石拌合）基础、混凝土基础和钢筋混凝土基础。砂、碎砖石拌合）基础、混凝土基础和钢筋混凝土基础。 按按基础变形特性基础变形特性可分为：柔性基础和刚性基础。可分为：柔性基础和刚性基础。 思考：其中的墙是承重墙还是非承重墙？ 基础是独立基础还是条形基础？一一.建筑工程的基本构件建筑工程的基本构件1.主要构件主要构件. 平面形或直线形构件平面形或直线形构件 板板 梁梁 墙墙 柱柱 基础基础 直线形杆件或曲面、曲直线形杆件或曲面、曲线性构件线性构件
