二级建筑师-建筑结构与结构选型-讲义（一）

　　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）；
 
　　（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。