第四章 建筑工程

两片索网的承重索 高端锚挂在钢筋混 凝土大拱上。
大拱与曲梁的轴线 均为平面抛物线。
美国耶鲁大学溜冰馆入口处
华盛顿杜勒斯国际机场侯机楼。爱诺*沙里宁设计，1962年落成。候机楼有两排巨型钢 筋混凝土柱子，一排稍高，一排稍底，在相对的柱子上张挂着40多米长的钢索，钢索上 铺屋面板。钢索中部下垂，形成自然的曲线。候机楼为矩形平面，长182.5米,宽45.6米。
因此，钢筋混凝土框架结构的建筑高度， 一般宜控制在15层以下。
4.3.2 高层结构
高层建筑分类：9～16层（最高为50m）； 17～25层（最高到75m）；26～40层 （最高到100m）；40层以上（即超高层建 筑）。我国规定超过100m的为超高层。
主要结构形式：框架结构、框架－剪力墙结 构、剪力墙结构、框支剪力墙结构、筒体结 构。
轻型钢结构别墅
轻型钢结构住宅
拱形彩板屋顶建筑
北京汽车销售中心 － 金属拱形波纹屋盖结构建筑
4.2.3 大跨度建筑
大跨度结构指跨度大于60m的建筑。常用 于展览馆、体育馆、飞机库等，结构体系有： 网架结构、网壳结构、悬索结构、悬吊结构、 索膜结构、充气结构、薄壳结构、应力蒙皮 结构等。
网架结构
气承式索膜结构：在薄膜覆盖的空间内充气，利用内 外气差来承受荷载，并与钢索共同形成结构。
4.3 多层与高层建筑
多层与高层建筑的界限，各国不一。 我国以8层为界限，低于8层者称为多层建
筑。主要应用于居民住宅、商场、办公楼、 旅馆等建筑。
4.3.1 多层结构
多层结构常用的结构形式为混合结构、框 架结构。
剪力墙在一定程度上限制了建筑平面布置的 灵活性。这种体系一般用于办公楼、旅馆、 住宅以及某些工艺用房。
广州中天大厦1996 年建成。由三座塔 楼和裙房组成，主 塔楼为办公楼，是 80层的钢筋混凝土 框架—剪力墙结构， 高322.5m，连同桅 杆（钢塔）总高 382.5m，为国内最 高，世界第二高的 钢筋混凝土建筑。
1.混合结构
——指用不同的材料建造的房屋，通常墙体采用 砖砌体，屋面和楼板采用钢筋混凝土结构，故亦 称砖混结构。
目前，我国的混合结构最高已达到11层，局部 已达到12层。
屋面板
混合结构－竖向荷载通过砖墙传 到基础上
2.框架结构
——指由梁和柱刚性连接而成骨架的结构。
优点：强度高、自重轻、整体性和抗震性能好。
使用性能
建筑分类
层数
民用建筑 工业建筑 农业建筑
单层建筑 多层建筑 高层建筑
居住建筑 公共建筑
第四章 建筑工程
➢ 4.1 基本构件 ➢ 4.2 单层建筑 ➢ 4.3 多层与高层建筑 ➢ 4.4 特种结构 ➢ 4.5 未来展望
建筑结构
在建筑物（包括构筑物）中，由建筑材料 做成用来承受各种荷载或者作用，以起骨 架作用的空间受力体系。
受弯构件。通常水平放置，但有时也斜向放 置（楼梯板）或竖向设置（如墙板）
（2）分类
①按位置来分：楼板、屋面板、基础板、墙板 ②按平面形式分：方形板、矩形板、圆形板及三角
形板 ③按截面形式分：实心板、空心板、槽形板 ④按所用材料分：木板、钢板、钢筋混凝土板、预
应力板等
⑤按受力形式分：单向板和双向板
单向板指板上的荷载沿一个方向传递到支承 构件上的板。
烟囱、堤坝、电塔等。
鲁班奖：全称为“中国建筑工程鲁班奖”， 1987年由中国建筑业联合会设立，1993年 移交中国建筑业协会。是中国建筑业工程质 量的最高奖，由建设部、中国建筑业协会颁 发。是行业性荣誉奖，属于民间性质。每年 评选一次，奖励数额现为每年80个。
建筑工程：为新建、改建或扩建房屋建筑物 和附属构筑物设施所进行的规划、勘察、设 计和施工、竣工等各项技术工作和完成的工 程实体。也指各种房屋、建筑物的建造工程。
2.单层工业厂房
单层工业厂房 一般采用钢筋混 凝土或钢结构柱， 屋盖采用钢屋架 结构。
按结构形式可分为排架结构和刚架结构。
排架结构指柱与基础为刚接，屋架与柱顶的连接为 铰接。
刚架结构也称框架结构，即梁或屋架与柱的连接为 刚性连接。
轻型钢结构建筑
施工中轻型钢结构厂房（无吊车梁） 施工中轻型钢结构厂房（有吊车梁）
柱分类
材料 破坏特征
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
短柱、长柱和中长柱
受力
轴心受压柱和偏心受压柱
柱截面形式
钢柱常用于大中型工 业厂房、大跨度公共 建筑、高层建筑、轻 型活动房屋、工作平 台、栈桥和支座等。
钢柱按截面形式可分 为实腹柱和格构柱。 实腹柱指截面为宜整 体，常用截面为工字 形截面；格构柱指柱 由两肢或多肢组成， 各肢间用缀条或缀板 连接。
网壳结构
全国最大跨度的球壳—漳州后石电厂球形煤仓
格拉加尼亚修道院教堂
悉尼歌剧院
悉尼歌剧院 建筑物的外 形由大平台 上十个巨型 壳片组成， 各种房间隐 藏在它的内 部，这些壳 片如同花瓣 似的指向天 空，构成奇 异的造型， 给人以美的 联想。
悉尼歌剧院乌瞰图
充 气 结 构
1970年建成的日本大阪万国博览会的富士集团厅采用 气承式膜结构（临时建筑）是第一个现代意义的大跨度膜 结构。同时参展的美国馆也采用了气肋式膜结构。
在荷载作用下主要承受轴向压力，有时也承 受弯矩和剪力，较同跨度梁的弯矩和剪力为 小，从而能节省材料、提高刚度、跨越较大 空间。
4.2 单层建筑
4.2.1 一般单层建筑
一般单层建筑按使用目的 可分为民用单层建筑和单层 工业厂房。
1.民用单层建筑
民用单层建筑一般采用砖混结构， 即墙体采用砖墙，屋面板采用钢筋 混凝土板。多用于单层住宅、公共 建筑、别墅等。
1.框架结构
框架结构受力体系由梁、柱组成，用以承受 竖向荷载是合理的，但承受水平荷载方面能 力很差，因此仅适用于房屋高度不大、层数 不多时采用。
2.框架一剪力墙结构
在框架一剪力墙结构中，框架与剪力墙协同 受力，剪力墙承担绝大部分水平荷载，框架 则以承担竖向荷载为主，这样可以大大减小 柱子的截面。
连续梁
（4）按梁在结构中的位置分：
板
主
梁
次
柱
连
力
梁
梁
3.柱——主要承受压力，有时也同时承受弯矩 的竖向构件。柱的截面尺寸远小于其高度。
柱主要承受梁、板传来的压力及柱本身的自重，
荷载作用方向与轴线平行，奕为建筑结构中竖向受
力构件。
截面形式
方柱、圆柱、管柱、矩形柱、工字形柱、 H形柱、L形柱、十字形柱、双支柱、构 件柱
它的功能是形成建筑功能所要求的基本空间 和体型，并且在各种作用下，确保建筑物的 安全可靠和正常使用。
按照不同结构功能要求划分：
水平承重构件 垂直承重构件 自承重构件
现代木结构的特点：
4.1 基本构件
4.1.1 分类
板
梁
柱
屋面板
拱
1.板
（1）定义——指平面尺寸较大而厚度较小的
为完成这两种体系的转换，需在其交界 位置设置巨型的转换大梁，将上部剪力 墙的力传至下部柱子上。这种结构体系， 称之为框支剪力墙体系。
北京兆龙饭店，地上22层， 地上总高度为71.8m的框支 剪力墙结构。
5.筒体结构
对于超过50层建筑，其最理想的结构体系 是筒体结构。
筒体结构是由一个或多个筒体作承重结构的 高层建筑体系，适用于层数较多的高层建筑。
西安城运村体育馆
广州新体育馆主场馆内景
百度文库 悬索结构
1958年建成的美国耶鲁大学溜冰馆是典型的组合悬索结构。屋盖 结构由沿建筑物纵向轴竖立的中央钢筋混凝土平面大拱和两侧的两片 预应力索网组成。曲面屋盖造型极为美观，外形有些象一只古怪的海 龟似的甲壳动物。
中央大 拱的跨 度近
100m.
另一端锚挂在纵 向曲墙顶端的钢 筋混凝土曲梁上
3.剪力墙结构
当房屋的层数更高时，横向水平荷载对结构 设计起控制作用，如果仍采用框架—剪力墙 结构，剪力墙将需布置得非常密集，这时就 采用剪力墙结构，即全部采用纵横布置的剪 力墙。剪力墙不仅承受水平荷载，亦承受垂 直荷载。
剪力墙结构因其空间分隔固定，建筑布置极 不灵活，所以一般用于住宅、旅馆等建筑。
沙特利雅德体育场看台张拉式膜结构挑蓬。该体育场外径 288m，看台挑蓬由24个连在一起的形状相同的单支柱帐篷式索 膜结构单元组成。
1988年建 成的日本 东京后乐 园棒球场 屋盖是钢 索与气承 膜组成的 索膜结构。
该建筑是日 本最大的室内 体育场，地下 两层，地上6 层，屋盖直径 201m.
屋盖用双层聚四氟乙烯玻璃纤维布制成， 外膜厚0.8mm，内膜厚0.35mm，薄膜是 用28根直径为80mm、间距为8.5m双向正 交配置的钢索支撑。屋顶总重406吨，面积 28000平方米，平均每平方米重12.5kg,是 日本最轻的屋顶。
双向板指板上的荷载沿两个方向传递到支承 构件上的板。
单向板与双向板的区分 ：
A.当矩形板为两边支承时为单向板；当有四边 支承时，板上的荷载沿双向传递到四边，则 为双向板。
B.对四边支承板当板的长边与短边之比>2时 为单向板，当<2时为双向板。
2.梁
——工程结构中的受弯构件。通常水平放置。
梁分类
截面尺寸 截面形式
扁梁——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。主要承受梁 本身的自重和板传来的荷载，荷载作用方向 与梁轴线垂直。
变截面梁——梁的高度沿轴线变化。
(2)按截面形式分：
矩形梁
花篮梁
T形梁
图为钢筋混凝土梁截面
简支梁
悬臂梁
一端简 支一端 固定梁
（3）按梁的常见支承方式分：
两端固 定梁
材料 支承形式
位置
深梁、扁梁和变截面梁
矩形梁、T形梁、倒T形梁、L形梁、Z形梁、 槽形梁、箱形梁、空腹梁、迭和梁 钢梁、钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁、 木梁、钢与混凝土组合梁等 简支梁、悬臂梁和连续梁等
主梁、次梁、连梁、圈梁、过梁等
(1)按截面尺寸分：
深梁——梁的截面高度与跨度之比一般为 1/8～1/16，高跨比大于1/4的梁。
索 膜 结 构
1960年间，德国斯图加特大学的井赖.奥托先生（Frei Otto）,先后于 1962和1965年发表了研究膜结构的成果，并同帐篷制造厂商合作，做了 一些帐篷式膜结构和钢索结构，其中最受人注目的是1967年在蒙特利尔 博览会的西德馆，其后在欧洲，尤其是德国，可以说是开了膜结构商业 化的先河。1968年，美国纽约的建筑师布罗（Davis Brody)和哥伦比亚的 大卫.盖格教授合力争取到了日本大阪世界博览会美国馆的设计权。
4.拱
——曲线结构，承受轴向压力。
位于河北省井陉县苍岩山风景区， 架设在峡谷峭壁上，原名苍楼，是福 庆寺的主体建筑之一，它以桥上建危 楼的独特造型，称奇于世，桥长15 米，宽９米，单孔空腹式石拱桥，由 21道独立弧券纵向排列而成。桥下 有石阶三百余级，拾级而上可达桥楼 殿。楼殿建在石桥上，面宽五间，石 桥建造年代为公元581-600年。
在侧向风荷载的作用下，其受力类似刚性的 箱型截面的悬臂梁，迎风面将受拉，而背风 面将受压。
筒式结构可分为框筒体系、筒中筒体系、桁 架筒体系、成束筒体系等。
因其采用梁柱承重，因此建筑布置灵活，可 获得较大的使用空间，使用广泛，主要应用 于多层工业厂房、仓库、商场、办公楼等建 筑。
装配整体式楼板
框架结构－竖向荷载 通过柱子传到基础上
现浇混凝土楼板
框架结构的主要缺点是抗侧刚度较小，侧 向变形较大，结构的使用高度受到限制， 特别是咱地震作用下，非结构构件破坏比 较严重。
第四章 建筑工程
建筑
建筑包含两个含义：既表示建造活动同时又表示这种 活动的成果。建筑的目的是取得一种人为的环境，供 人们从事各种活动。
建筑的成果通常分为两类：建筑物和构筑物 建筑物：可供人们在其中进行生产、生活或其他活动
的房屋或场所，如学校、影剧院、厂房等； 构筑物：人们不在其中生产、生活的建筑，如水塔、
建于1976年的 广州白云宾馆， 地上33层，地下1 层，高112.4m， 采用钢筋混凝土 剪力墙结构，是 我国第一座超过 100m的高层建筑。
4.框支剪力墙结构
现代城市的土地日趋紧张，为合理利用 土地，建筑商常常采用上部建设住宅楼 或办公楼，而下部开设商店的组合方式。 这两种建筑的功能完全不同，上部住宅 楼和办公楼需要小开间，比较适合采用 剪力墙结构，而下部的商店则需要大空 间，适合采用框架结构。为满足这种建 筑功能的要求，必须将这两种结构组合 在一起。